JPH10338972A - 膨張アンカーおよびその設置方法 - Google Patents

膨張アンカーおよびその設置方法

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JPH10338972A
JPH10338972A JP10126213A JP12621398A JPH10338972A JP H10338972 A JPH10338972 A JP H10338972A JP 10126213 A JP10126213 A JP 10126213A JP 12621398 A JP12621398 A JP 12621398A JP H10338972 A JPH10338972 A JP H10338972A
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shaft
sleeve
bolt
inflatable
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JP10126213A
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Richard J Ernst
ジェイ．アーンスト リチャード
Sigismund G Paul
ジー．ポール シギスマンド
Edward D Yates
ディー．イエイツ エドワード
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Illinois Tool Works Inc
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B13/00—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose
    • F16B13/04—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front
    • F16B13/06—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve
    • F16B13/063—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve by the use of an expander
    • F16B13/066—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve by the use of an expander fastened by extracting a separate expander-part, actuated by the screw, nail or the like

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張アンカーの引張荷重に対するズレを含む
引張性能および剪断性能を高めることを含めた固定性能
を高めること。 【解決手段】 膨張アンカーのボルトのシャフトにおい
て頭部と先端部の間に、膨出可能な上方部と、膨出可能
な下方部とを有する膨張スリーブを設け、実質的に円錐
状の表面を有するナットをボルトのネジ部と係合させ、
ボルトを締め込むことにより、ナットの円錐面が膨張ス
リーブの下方部と係合して、上方部が外方に膨出する前
に下方部が外方へ膨出し、以て、下孔の側面に膨張スリ
ーブの下方部と上方部が係合するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は下孔に設置可能な膨
張アンカーに関し、特に、膨張アンカーをベース材料に
予め形成された下孔に保持するために、下孔内で膨張可
能で、かつ、下孔の側壁に係合可能な膨張スリーブを備
えた膨張アンカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】膨張アンカーは一般的に周知となってお
り、かつ、ベース材料に予め形成された下孔に膨張アン
カーを設置することにより、目的物すなわち造作をベー
ス材料に固定するためにしばしば用いられる。ベース材
料は、膨張アンカーを設置するのに適したコンクリー
ト、ブロック、モルタル等の材料である。例えばRowl-B
olt anchor（商標名）として一般的に周知のアンカーは
一般的に、六角形の頭部を有する延長スリーブを備えた
ボルトと、ナイロン製の圧縮リングにより分離された膨
張スリーブとを有している。これらは、エキスパンダー
コーンすなわちナットによりボルトのシャフトの周囲に
配置されている。エキスパンダーコーンはボルトのシャ
フトのネジ部の周囲に部分的に配置されており、かつ、
このアンアーが下孔に押し込まれるとき、エキスパンダ
ーコーンの大きなスロットが形成された端部がベース材
料により圧縮され、ボルトを締結する間、ナットの回転
を防止するようになっている。アンカーを締結するため
にトルクが付与されると、エキスパンダーコーンがボル
トの頭部の方へボルトシャフトと膨張スリーブの間に引
き寄せられて膨張スリーブが下孔内で膨出し下孔の側壁
に係合する。アンカーを更に締めつけると、ボルトシャ
フトのネジ部がエキスパンダーコーンの圧縮された端部
に前進して、圧縮されたエキスパンダーコーンを外方へ
膨出させる。膨張スリーブが膨張した後ナイロン製の圧
縮リングが潰れることによりアンカーを更に締結するこ
とが可能となり、造作に対してボルトを引きつけること
が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記アンカーの膨張し
たナットは、然しながら、それ以上の固定性能を発揮し
ない。と言うのは、ボルトシャフトがナットを通して完
全に押し込められた後には、ナットの圧縮された部分が
更に膨張することができないからである。上記アンカー
の固定効果の大部分は膨張スリーブが膨張することによ
り得られる。更に、ナイロン製の圧縮リングのために、
膨張スリーブが膨出した後にはボルトは下孔内で更に前
進することができない。そのために、造作をベース材料
に挟持、固定する能力が制限されてしまう。シャフトの
周囲にナイロン製の圧縮リングが配設されているので、
アンカーの剪断性能が悪影響を受ける。つまり、ナイロ
ン製の圧縮リングのためにボルトシャフトは該圧縮リン
グを配設した部分で金属製のスリーブにより補強されて
いないことになるので、圧縮リングの部分が剪断を受け
やすくなる。
【０００４】前記アンカーはナイロン製のプラグまたは
他のカップ状の部材により、ボルトシャフトのネジの形
成された先端部に部分的に配設されたエキスパンダーコ
ーンの露出した先端を覆い、設置前および下孔に押し込
み設置する際ににエキスパンダーコーンのネジ孔が損傷
することを防止しなければならない。前記アンカーは、
また、運搬および設置前の取扱において膨張スリーブが
膨張することを防止するために、膨張スリーブとエキス
パンダーコーンにテープを部分的に適用しなければなら
ない。前記アンカーは、従って、エキスパンダーコーン
にスロットを形成することを含めて、これらの構成要素
のために製造、組立コストが比較的高くなる。これは、
また、特に操作のための費用を高くする。
【０００５】こうした問題に鑑み、膨張アンカーおよび
その設置方法を改良する必要性がある。本発明の目的
は、従来技術の問題を克服した新規な膨張アンカーおよ
びその設置方法を提供することである。
【０００６】また、本発明の他の目的は、固定性能を改
善した新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供す
ることである。本発明の他の目的は、ベース材料に予め
形成した下孔の側壁に係合可能な上方部と下方部とを有
した膨張スリーブを設けることにより、固定性能を高め
た新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供するこ
とである。
【０００７】更に本発明の他の目的は、膨張アンカーの
ボルトの頭部とナットの間のシャフトの軸方向全長にわ
たって１または複数のスリーブを配設し、シャフトの周
囲に配設され剪断性能を低下させる圧縮リングまたは他
の部材を排除することにより、剪断性能を高めた新規な
膨張アンカーおよびその設置方法を提供することであ
る。
【０００８】更に本発明の他の目的は、ベース材料に予
め形成した下孔の側壁に係合可能な上方部と下方部とを
有した膨張スリーブを設け、上方部が外方に膨出して下
孔の側壁に係合する前に、下方部が外方に膨出して下孔
の側壁に係合するように形成することにより、固定性能
を高めた新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供
することである。
【０００９】更に本発明の他の目的は、引張荷重に対す
るズレを低減することを含む引張性能および剪断性能を
高めることを含めた固定性能を高めた新規な膨張アンカ
ーおよびその設置方法を提供すると共に、剪断および引
張に関する工業規格に準拠した、或いは、同工業規格を
越えた性能を有する膨張アンカーを提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、概ね円筒状の
側壁を有する下孔に設置可能な膨張アンカーにおいて、
頭部と、該頭部の反対側の端部と、ネジ部とを備えたシ
ャフトを有するボルトと、前記シャフトにおいて前記頭
部と端部の間に設けられた肩部と、前記肩部と前記シャ
フトの端部との間で前記シャフトの周囲に配設され、膨
出可能な上方部と、膨出可能な下方部とを有し、前記下
方部が前記上方部が外方へ膨出する前に外方へ膨出可能
となっている膨張スリーブと、第１の直径を有する第１
の端部と第２の直径を有する第２の端部の間に実質的に
円錐状の表面が形成され、かつ、前記シャフトのネジ部
と係合可能なネジ孔を有するナットとを具備し、前記シ
ャフトのネジ部が前記ナットのネジ孔に対して前進する
とき、前記ナットの円錐面が前記膨張スリーブの下方部
と係合して、前記上方部が外方に膨出する前に前記下方
部が外方へ膨出し、以て、前記下孔の側面に前記膨張ス
リーブの下方部と上方部が係合するようにした膨張アン
カーを要旨とする。
【００１１】本発明の他の特徴によれば、下孔に膨張ア
ンカーを設置する方法において、前記膨張アンアーが部
と、該頭部の反対側の端部と、ネジ部とを備えたシャフ
トを有するボルトと、前記シャフトの周囲に配設された
膨張スリーブと、前記シャフトのネジ部の周囲に配設さ
れたネジ孔を有するナットとを具備しており、前記方法
が、前記ナットを前記下孔の側壁に係合させることによ
り前記ナットを前記下孔に実質的に回転しないように固
定し、前記ボルトに締付トルクを付与して前記ボルトを
前記ナットに対して前進させ、前記ボルトを前記ナット
に対して前進させることにより、前記ナットの円錐面を
前記膨張スリーブの下方部に係合させて該下方部を外方
へ膨出させ、前記ボルトを前記ナットに対して前進させ
ることにより、前記シャフトの肩部を前記膨張スリーブ
の上方部に係合させて前記上方部を外方へ膨出させ、前
記膨張スリーブの下方部を前記上方部が外方に膨出する
前に膨出させることを含む膨張アンカーの設置方法が提
供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、組み立て後、ベース材料
１００に予め穿設された下孔１０１へ設置する前の膨張
可能なアンカー（以下、膨張アンカーと記載する）１０
の部分断面図である。下孔１０１は所定の内径を有し、
概ね円筒形の側壁１０３を有している。図４は、ベース
材料１００に形成された下孔１０１に設置された膨張ア
ンカー１０を示している。図１を参照すると、膨張アン
カー１０はボルト２０と、ナット４０によいりシャフト
２０の周囲に配設、保持された膨張可能なスリーブ３０
とを具備している。膨張アンカー１０は、代替的にシャ
フト２２に通す穴５２を有するワッシャ５０を含んでい
てもよい。図４を参照すると、膨張アンカー１０は、ワ
ッシャ５０とベース材料１００の表面１０２の間に造作
Ｆを挟持している。造作Ｆは、例えば、金属プレート部
材や、電気箱の金属パネル部材、より一般的に表面１０
２に取付可能な他の造作部材とすることができる。
【００１３】ボルト２０は、頭部２４、頭部２４の反対
側の端部２６、ネジ部２７を含んでいる。本実施形態に
おいて頭部２４は拡大した六角形であるが、より一般的
には、後述するように、アイフックや他の部材を含むボ
ルト２０を緊結するための工具と係合可能な如何なる形
状とすることもできる。ボルト２０は、また、頭部２４
と端部２６の間または中間に配設された肩部２２を含ん
でいる。図１に示す実施形態では、肩部２８は、いわゆ
る段付ボルトと称される単一のボルトの大きな直径を有
するシャフトの上方部と、小さな直径を有するシャフト
の下方部の間の遷移部を形成している。図示しない代替
実施形態では、肩部２８は、ユニタリボルトの環状の或
いは部分的に環状の突起部により形成される。肩部２８
は面取りされた或いは傾斜した表面２３を有している。
表面２３はシャフト２２の中心軸線に関して第１の角度
を以て傾斜しており、後述するように、膨張可能なスリ
ーブ３０の膨張を制御すると共にその膨張を容易にす
る。
【００１４】他の代替実施形態では、肩部２８は、図
１、４に部分的に図示するボルトのシャフト２２に配設
可能な独立した上部スリーブ部材２９により形成され
る。この実施形態では、上部スリーブ部材２９の下端お
よび上端の両者には、斜面２３、２５が形成されてい
る。ワッシャ５０は、シャフト２２の外径に対して大き
な直径の開口部５３を有している。上部スリーブ部材２
９の上端の斜面２５は、膨張アンカー１０が図４に示す
ようにワッシャ５０の開口部５３とシャフト２２の間に
楔状に進入することができ、これにより造作Ｆが、好ま
しくは造作Ｆが薄い場合に、上部スリーブ部材２９の上
端とワッシャ５０の間に挟持（クランプ）されることを
防止している。そして、これは、造作Ｆの開口部が下孔
１０１に対してオフセットされ、特に造作Ｆが薄い場合
に生じやすい。上部スリーブ部材２９の上端とワッシャ
５０の間への造作Ｆの挟持は絶対に避けるべきものであ
る。と言うのは、この場合、アンカーの一部に沿った剪
断力に耐えるのは、シャフト２２と上部スリーブ部材２
９の合計の直径ではなくシャフト２２となるのでアンカ
ー１０の剪断性能が低下するからである。本発明の関連
する特徴によれば、上部スリーブ部材２９の下端および
上端の斜面２３、２５は同じ角度を有しているので、膨
張アンカー１０を組み立てる際に不適切に組み立てられ
る可能性がない。
【００１５】膨張スリーブ３０は肩部２８とシャフトの
端部２６の間においてシャフト２２の周囲に配設されて
いる。図１において、膨張スリーブ３０は、膨張可能な
上方部３２と膨張可能な下方部３４とを含んでいる。後
述するように、ベース材料の下穴１０１に膨張アンカー
１０を係合保持するために、上方部３２が膨張する前
に、下方部３４が外方へ膨張することができる。図２を
参照すると、上方部３２には少なくとも２つの複数の上
指部３３が配設されており、下方部３４には少なくとも
２つの複数の下指部３５が配設されている。これらの指
部は、膨張スリーブ３０に設けられた長手方向に延びる
スロット３６により形成されている。本実施形態による
膨張スリーブ３０は、４つの上指部３３と、３つの下指
部３５を含んでいる。他の実施形態では、３つの上指部
と３つの下指部とを含むことができる。図１に示す構成
では、膨張スリーブ３０は、その両端に傾斜した内側エ
ッジ３８を有している。内側エッジ３８は後述するよう
に、上方部３２および下方部３４が膨出することを容易
にする。図２を参照すると、下指部３５は上指部３３よ
りも長く形成されており、シャフト２２のネジ部２７が
ナット４０に関して前進したときに、上指部３３が外方
へ膨出するよりも早く下指部３５が外方へ膨出し易くな
っている。然しながら、上下指部３３、３５は実質的に
同じ長さに形成して、上指部３３が外方へ膨出するより
も早く下指部３５が外方へ膨出し易くする他の手段を採
用しても良い。
【００１６】ナット４０は実質的に円錐面４２を有して
いる。円錐面４２は第１と第２の端部４３、４４の間に
広がっている。第１の端部４３は第１の直径を有し、第
２の端部４４は第２の直径を有している。ここで、第１
の直径は第２の直径よりも小さくなっている。ナット４
０の円錐面４２は、一般的に、下指部３４を拡げるのに
適した楔状の表面であればよく、従って「円錐面」との
用語は、上記の目的に用いることのできるナット４０の
平坦な楔状の断面部分を含んでいる。円錐面４２はシャ
フト２２の中心軸線に関して第２の角度を有している。
この角度は、後述するように、膨張スリーブ３０の膨出
または膨張を容易にし、かつ、制御する。ナット４０
は、また、シャフト２２のネジ部２７と係合可能な内ネ
ジの形成されたネジ孔４５を有している。ネジ部２７が
前記内ネジと係合することにより、ネジ部２７がナット
４０に対して前進可能となる。ナット４０の第２の端部
４４はテーパ部４６を有している。テーパ部４６によ
り、後述するように、下孔に膨張アンカー１０を押し込
むのが容易になる。ナット４０は、図示する実施形態に
おいて第２の端部４４により形成される大径部を有して
いる。この大径部は上部スリーブ２９および膨張スリー
ブ３０を含めたボルト２０の外径よりも大きくなってお
り、ナット４０が下孔と係合して、シャフト２２のネジ
部２７がナット４０と係合して、該ナット４０を貫通し
て前進する際ナット４０の回転が防止される。実際上、
然しながら、ナット４０は下孔１０１内において無視し
得る程度回転することもある。従って、ナット４０は下
孔内において実質的に回転が防止されるのみである。ナ
ット４０は、エッジ４９を形成する少なくとも１つの平
面４８を前記大径部に含んでいる。エッジ４９は下孔の
側壁１０３に係合することができる。図３に示す実施形
態では、ナット４０は４つの平面４８と対応するエッジ
４９とを有しており、エッジ４９は下孔１０１の側壁１
０３と係合して、ボルト２０を締結する間ナット４０の
回転を防止する。
【００１７】図１に示す膨張アンカー１０は、組立後、
ベース材料１００に予め形成された下孔１０１に装着す
る前の形状を示している。この特徴によれば、シャフト
２２のネジ部２７はナット４０のネジ孔４５に係合して
おり、ナット４０はボルト２０のシャフト２２に膨張ス
リーブ３０および上部スリーブ２９を保持している。既
述したように、ナット４０の外径は上部スリーブ２９の
外径および膨張スリーブ３０の外径よりも大きく、ナッ
ト４０は、膨張スリーブ３０がナット４０の外径よりも
外側に膨出することなく、下孔１０１の側壁１０３に膨
張スリーブ３０が実質的に係合しないように、シャフト
２２のネジ部２８に沿って配置されている。膨張スリー
ブの上方部３２および下方部３４を僅かに膨出させて、
上方部３２が肩部２８と、そして下方部３４がナット４
０の円錐面４２と重なり合うようにしてもよい。然しな
がら、この場合でも、上方部３２と下方部３４が外方へ
膨出して下孔１０１の側壁１０３と係合し、下孔への膨
張アンカー１０の設置を阻害してはならない。
【００１８】本発明の他の特徴によれば、膨張スリーブ
３０の下方部３４はナット４０と重なり合うように係合
して、膨張アンカー１０を設置する前の組立、搬送、取
扱に際して、ナット４０がシャフト２２のネジ部２７に
対して緩むことを防止し、従来技術において該目的のた
めに要するテープその他の固定手段の必要性がなくな
る。ナット４０をシャフト２２に係合、保持することに
より、ナットその他の要素が分離して紛失することが防
止され、更に、ナット４０のシャフト２２からの部分的
な分離が防止される。シャフト２２からのナット４０の
部分的な分離によりナット４０のネジ孔４５が周囲の元
素に曝されることが防止され、かつ、ネジ孔４５に堆積
物が集まることが防止される。これらは、膨張アンカー
１０の作用および設置に悪影響を与える。従って、膨張
アンカー１０の設置に先立って、ナット４０を下方部３
４に係合、保持させることにより、ナット４０の周囲元
素への暴露が防止され、かつ、更に、代替的にナット４
０のネジ孔４５に同じ目的を有するプラグその他の部材
を配置する必要が無くなるとの有利な効果を奏する。
【００１９】肩部２８および上部スリーブ２９の他の部
位の外径が膨張スリーブ３０の外径以上となっていても
よい。然しながら、ナット４０の最大外径より小さく、
膨張アンカー１０を下孔１０１内に押し込む際に膨張ス
リーブ３０が早期に膨出することを防止する。然しなが
ら、上部スリーブ２９と下孔１０１の側壁１０３との間
の空間が充分に狭く、膨張スリーブ３９が単に上部スリ
ーブ２９の上にせりあがり重なり合うことを防止するた
めに、上部スリーブ２９の外径は充分に大きくなければ
ならない。本発明の他の特徴によれば、シャフト２２の
端部２６が少なくともナット４０の先端まで達し、膨張
アンカー１０を下孔内に押し込む際、シャフト２２のネ
ジ部およびナット４０のネジ孔４５を保護できるように
ナット４０をシャフト２２のネジ部２７に沿って位置決
めしなければならない。これにより、また、ナット４０
のネジ孔４５に破片が堆積、集積することが防止され、
かつ、膨張アンカー１０を下孔１０１内に押し込む際に
ネジ孔４５が変形することが防止される。
【００２０】１つの実施形態では、膨張アンカー１０は
例えば５／８inchのドリルにより形成され約１６．５ｍ
ｍから１６．８ｍｍの内径を有する下孔１０１に設置す
るように構成される。この寸法は、ドリルのタイプ、ベ
ース材料、穿設条件などの要因により変化する。この実
施形態では、肩部２８および上部スリーブの他の部位の
外径は約１６．１ｍｍから１６．３ｍｍ、膨張スリーブ
３０の外径は約１５．５ｍｍから１５．６ｍｍ、ナット
４０の最大外径は約１７ｍｍから１７．１ｍｍとするこ
とができる。上部スリーブ２９の外径を大きくすること
により剪断性能を高めることができる。然しながら、既
述したように、上部スリーブ２９の外径を含めた肩部２
８と下孔１０１の側壁１０３の間の隙間が大き過ぎて、
ボルト２０を締結する際に膨張スリーブ３０が下孔１０
１の側壁１０３と係合することなく自由に移動可能とな
ってはならない。
【００２１】設置の初期の段階では、膨張アンカー１０
は外力により下孔１０１に軸方向に押し込められる。こ
のとき、ナット４０のテーパ部４６により、アンカー１
０の下孔１０１への挿入が容易になる。頭部２４または
ワッシャ５０の下面がベース材料１００の表面１０２に
着座するまで膨張アンカー１０を下孔１０１内へ押し込
む設置形態がある。また、図４に示すように、膨張アン
カー１０の頭部２４またはワッシャ５０とベース材料１
００の表面１０２の間に造作Ｆを挟持するために、膨張
アンカー１０を下孔１０１内に軸方向に押し込む設置形
態がある。何れの設置形態でも、ボルト２０にトルクを
与えて締結することにより、膨張アンカー１０および造
作Ｆは最終的にベース材料１００の表面１０２に固定さ
れる。上部スリーブ２９およいワッシャ開口部５３を含
む実施形態では、上部スリーブ２９の上端の斜面２５が
ワッシャ５０とシャフト２２の間に楔状に進入し、造作
Ｆが上部スリーブ２９とワッシャ５０の間に挟持される
ことが防止される。
【００２２】膨張アンカー１０が下穴１０１内に軸方向
に挿入された後、ボルト２０にトルクを適用してボルト
２０を締めつけ、下穴１０１に対して回転しないように
固定されているナット４０に対して前進させる。ボルト
２０がナット４０に対して締めつけられると、ナット４
０はボルト２０の方へ軸方向に引き込まれ、シャフト２
０と膨張スリーブ３０の間に進入し、ナット４０の実質
的な円錐形の表面４２が膨張スリーブの下方部３４に係
合すると共に、肩部２８が膨張スリーブの上方部３２に
係合する。本発明の１つの特徴によれば、膨張スリーブ
の下方部３４は、上方部３２が外方へ膨出する前に先に
膨出する。下方部３４は、該下方部が下穴１０１の側壁
１０３に係合して、ナット４０が更に軸方向に移動でき
なくなり、これによりナット４０が下穴１０１内に固定
されるまで、ナット４０が上方に移動するにつれ外方へ
膨出する。ナット４０が下穴１０１内において軸方向に
移動できなくなる位置へ接近すると、ボルト２０は下穴
１０１内に進入を開始し、上方部３２が外方へ膨出し出
して、ベース材料１００の表面１０２に膨張アンカー１
０および造作が固定される。本発明のこの特徴によれ
ば、膨張アンカー１０の締付け作用は、従来技術のアン
カーのように圧縮部材の寸法により制限されず、ただ、
膨張スリーブ３０の膨出作用により許容される軸方向の
変位の（より大きな）範囲により制限される。これによ
り締付け性能が改善される。また、ボルト２０の締結を
続けると、膨張スリーブ３０が外方に広がり続け、膨張
スリーブ３０の膨出により下穴１０１の側壁１０３には
より大きな横断方向の力が作用する。これにより膨張ス
リーブ１０の固定(anchoring) 作用が改善される。上部
スリーブ２９および膨張スリーブ３０が、ボルト２０の
頭部２４とナット４０の間においてシャフト部分の全体
に渡って配設されているので、膨張アンカー１０の全直
径が大きくなり、膨張アンカー１０の剪断性能が強化さ
れ改善される。
【００２３】膨張アンカー１０の１つの形態では、下指
部３５が上指部３３よりも長くなっているので、上指部
３３が外方へ広がって下穴の側壁１０３に係合する前
に、下指部３５が外方に広がって下穴の側壁１０３に係
合する。然しながら、他の形態では、肩部２８の斜面２
３の第１の角度が、シャフト２２の中心軸線に関してナ
ット４０の円錐面４２の第２の角度よりも大きく傾斜し
ているので、上指部３３が外方へ広がって下穴１０１の
側壁１０３に係合する前に、下指部３５が外方に広がっ
て下穴の側壁１０３に係合するようになっている。本発
明の後者の実施形態では、膨張スリーブ３０の上方部３
３および下方部３５は同じ長さを有していてもよい。と
言うのは、肩部２８の斜面２３の第１の角度と円錐面４
２の第２の角度により制御されるからである。他の形態
では、膨張スリーブの上方部と下方部の膨出作用は、既
述した特徴、構成の組合せにより制御される。作用にお
いて、下方部３４と上方部３２の膨出動作に重なり合い
があるかもしれないが、一般的に、下方部３４は、上方
部３２が外方への膨出を開始する前に膨出を開始し、そ
して、下方部３４は下穴１０１の側壁１０３に係合して
ナット４０の軸方向の位置を固定し、以て、ボルト２０
が下穴内に軸方向に移動可能となり、上方部３２が外方
へ完全に膨出して、膨張アンカー１０および造作がベー
ス材料１００に効果的に固定される。
【００２４】図５は、本発明による５／８inchの膨張ア
ンカーと、既述したタイプの従来技術のアンカー(Rawl-
Bolt anchor 商標名）の性能曲線である。本発明の膨張
アンカーは従来のアンカーと比較して極限荷重により特
徴づけられるように比較的高い軸方向の引張荷重の下で
作用し続ける。極限荷重は膨張アンカーが破損する、つ
まり、下孔から膨張アンカーが引き抜かれる前に測定さ
れた平均軸方向引張荷重である。この性能曲線からは、
本発明の膨張アンカーの極限荷重の約２５％に相当する
設計荷重が従来のアンカーと比べて相対的に高いことが
分かる。
【００２５】図５は、また、本発明による膨張アンカー
および従来のアンカーの軸方向の引張荷重に対する軸方
向のズレまたは変位(slippage or deflection)を示して
いる。性能曲線は、非線形であるが、従来のアンカーが
本発明の膨張アンカーと比較して、設計荷重および極限
荷重において、軸方向のズレまたは変位が約３倍となっ
ていることを示している。従って、本発明の膨張アンカ
ーが従来の膨張アンカーに比べて著しくその保持性能が
改善されている。
【００２６】図５のグラフには、更に、国際建築協会(I
nternational Conference of Building Officials ICB
O) の定める工業規格(ICBO Standard) の軸方向引張荷
重に対する許容設計荷重限界が示されている。この工業
規格は、設計荷重および極限荷重における許容変位限界
を定める。これらは、ある膨張アンカーに負荷されるIC
BO定格荷重を定める。図５を参照すると従来のアンカー
における極限荷重の２５％の荷重における軸方向の変位
が、５／８inchの膨張アンカーに対する許容設計荷重限
界での軸方向の変位１．４ｍｍ（０．０６５inch）を超
過している。これは、上記工業規格の下では従来技術の
アンカーに負荷できる定格荷重が低くなることを示して
いる。つまり、極限荷重の２５％における軸方向の変位
が上記工業規格の設計荷重限界における変位よりも大き
い場合、上記工業規格の下での定格引張荷重は、上記工
業規格の設計荷重限界と性能曲線の交点により決定され
る。これに対して本発明による膨張アンカーは、極限荷
重の２５％における軸方向の変位は、５／８inchの膨張
アンカーに対する許容設計荷重限界での軸方向の変位
１．４ｍｍ（０．０６５inch）以内に充分に収まってい
る。従って、本発明による膨張アンカーの定格引張荷重
は極限荷重の２５％となる。
【００２７】本発明の好ましい実施形態を説明したが、
本発明がこの実施形態に限定されず本発明の精神と範囲
内で種々の変形と改良が可能であることは当業者の当然
とするところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態による膨張アンカーの部分断面
図であり、ベース材料に形成された下孔に設置する前の
状態を示す図である。
【図２】膨張スリーブの斜視図である。
【図３】図１の矢視線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。
【図４】ベース材料の下孔に設置された膨張アンカーの
部分断面図である。
【図５】本発明の膨張アンカーと従来技術の膨張アンカ
ーの性能曲線である。
【符号の説明】
１０…膨張アンカー ２０…ボルト ２２…シャフト ２７…ネジ部 ２９…上部スリーブ ３０…膨張スリーブ ４０…ナット ５０…ワッシャ Ｆ…造作
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード ディー．イエイツ アメリカ合衆国，イリノイ 60622，シカ ゴ，ノース ウィッカー パーク アベニ ュ １エフ 1511

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 概ね円筒状の側壁を有する下孔に設置可
    能な膨張アンカーにおいて、 頭部と、該頭部の反対側の端部と、ネジ部とを備えたシ
    ャフトを有するボルトと、 前記シャフトにおいて前記頭部と端部の間に設けられた
    肩部と、 前記肩部と前記シャフトの端部との間で前記シャフトの
    周囲に配設され、膨出可能な上方部と、膨出可能な下方
    部とを有し、前記下方部が前記上方部が外方へ膨出する
    前に外方へ膨出可能となっている膨張スリーブと、 第１の直径を有する第１の端部と第２の直径を有する第
    ２の端部の間に実質的に円錐状の表面が形成され、か
    つ、前記シャフトのネジ部と係合可能なネジ孔を有する
    ナットとを具備し、 前記シャフトのネジ部が前記ナットのネジ孔に対して前
    進するとき、前記ナットの円錐面が前記膨張スリーブの
    下方部と係合して、前記上方部が外方に膨出する前に前
    記下方部が外方へ膨出し、以て、前記下孔の側面に前記
    膨張スリーブの下方部と上方部が係合するようにした膨
    張アンカー。
  2. 【請求項２】 前記膨張スリーブの上方部が少なくとも
    ２つの複数の上指部を有し、前記下方部が少なくとも２
    つの複数の下指部を有しており、前記下指部が前記上指
    部よりも長くなっており、これにより前記シャフトのネ
    ジ部が前記ナットのネジ孔に対して前進するとき、前記
    上指部が外方へ膨出する前に前記下指部が外方へ膨出す
    るようになっている請求項１に記載の膨張アンカー。
  3. 【請求項３】 前記肩部が前記シャフトの中心軸線に関
    して第１の角度を以て傾斜し、前記ナットの円錐面が前
    記シャフトの中心軸線に関して第２の角度を以て傾斜し
    ており、これにより、前記ナットのネジ孔に対して前記
    シャフトのネジ部が前進するとき、前記膨張スリーブの
    上方部が外方へ膨出する前に前記下方部が外方へ膨出す
    る請求項１に記載の膨張アンカー。
  4. 【請求項４】 前記膨張スリーブの上方部が少なくとも
    ２つの複数の上指部を有し、前記下方部が少なくとも２
    つの複数の下指部を有しており、前記下指部が前記上指
    部よりも長くなっている請求項３に記載の膨張アンカ
    ー。
  5. 【請求項５】 前記ナットが、前記シャフトの外径およ
    び前記膨張スリーブの外径よりも大きな外径を有してお
    り、前記ナットが前記下孔の側壁に係合して、前記ナッ
    トのネジ孔に対して前記シャフトのネジ部が前進すると
    き、前記ナットの回転が防止される請求項１に記載の膨
    張アンカー。
  6. 【請求項６】 前記ナットが、前記下孔の側壁に係合可
    能な少なくとも1 つのエッジを有しており、前記ナット
    のネジ孔に対して前記シャフトのネジ部が前進すると
    き、前記ナットの回転が防止される請求項５に記載の膨
    張アンカー。
  7. 【請求項７】 前記肩部の外径が前記膨張スリーブの外
    径よりも大きくなっている請求項５に記載の膨張アンカ
    ー。
  8. 【請求項８】 前記シャフトのネジ部が前記ナットのネ
    ジ孔を貫通して延設されている請求項１に記載の膨張ア
    ンカー。
  9. 【請求項９】 前記膨張アンカーが、更に、 前記ボルトの頭部と前記膨張スリーブの間に配設された
    上部スリーブを具備しており、前記頭部と前記ナットの
    間の前記ボルトのシャフト部分が前記上部スリーブと前
    記膨張スリーブの一方により覆われ、膨張アンカーの剪
    断性能が高められている請求項１に記載の膨張アンカ
    ー。
  10. 【請求項１０】 前記膨張アンカーが、更に、 前記ボルトの頭部と前記膨張スリーブの間に配設された
    独立の上部スリーブと、前記ボルトの頭部と前記上部ス
    リーブの間に配設されたワッシャとを具備しており、 前記スリーブが面取りされた上端と下端とを有し、前記
    ワッシャが前記ボルトのシャフトの直径よりも大きな内
    径を有する孔を有しており、前記上部スリーブの面取り
    された上端が前記ワッシャと前記ボルトのシャフトとの
    間に楔状に進入するようになっている請求項１に記載の
    膨張アンカー。
  11. 【請求項１１】 下孔に膨張アンカーを設置する方法に
    おいて、 前記膨張アンアーが部と、該頭部の反対側の端部と、ネ
    ジ部とを備えたシャフトを有するボルトと、 前記シャフトの周囲に配設された膨張スリーブと、 前記シャフトのネジ部の周囲に配設されたネジ孔を有す
    るナットとを具備しており、 前記方法が、 前記ナットを前記下孔の側壁に係合させることにより前
    記ナットを前記下孔に実質的に回転しないように固定
    し、 前記ボルトに締付トルクを付与して前記ボルトを前記ナ
    ットに対して前進させ、 前記ボルトを前記ナットに対して前進させることによ
    り、前記ナットの円錐面を前記膨張スリーブの下方部に
    係合させて該下方部を外方へ膨出させ、 前記ボルトを前記ナットに対して前進させることによ
    り、前記シャフトの肩部を前記膨張スリーブの上方部に
    係合させて前記上方部を外方へ膨出させ、 前記膨張スリーブの下方部を前記上方部が外方に膨出す
    る前に膨出させることを含む膨張アンカーの設置方法。
  12. 【請求項１２】 前記方法が、更に、 前記ナットが前記下孔内において軸方向に固定されるま
    で、前記シャフトのネジ部に沿って移動させることによ
    り、前記膨張スリーブの下方部を外方に膨出させ、 前記膨張スリーブの上方部を外方へ膨出させることによ
    り前記ボルトを前記下孔内に前進させ、以て、前記ナッ
    トが前記下孔内において軸方向に固定された後に膨張ア
    ンカーがベース材料に固定されることを含む請求項１１
    に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 膨張スリーブの上方部が少なくとも２
    つの複数の上指部を有し、前記下方部が少なくとも２つ
    の複数の下指部を有しており、前記下指部が前記上指部
    よりも長くなっており、 前記方法が、更に、 前記ボルトが前記ナットに対して前進するとき、前記ナ
    ットの円錐面を前記下指部に係合させることにより前記
    下指部を外方に膨出させ、 前記ボルトが前記ナットに対して前進するとき、前記シ
    ャフトの肩部を前記上指部に係合させることにより前記
    上指部を外方に膨出させ、 前記前記上指部が前記下孔の側壁に係合する前に、前記
    下指部を前記下孔の側壁に係合させることを含む請求項
    １１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記方法が、更に、 前記前記ボルトが前記ナットに対して前進するとき、前
    記膨張スリーブの上方部を前記シャフトの中心軸線に対
    して第１の角度を以て傾斜した前記シャフトの肩部に係
    合させ、前記下方部を前記シャフトの中心軸線に対して
    前記第１の角度よりも小さな第２の角度を以て傾斜した
    前記ナットの円錐面に係合させることにより、前記上方
    部が外方へ膨出する前に前記下方部を外方へ膨出させる
    ことを含む請求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記方法が、更に、 前記ナットを下孔の側壁に係合させることにより、前記
    ボルトが前記ナットに対して前進するとき、前記ナット
    の回転を防止することを含む請求項１２に記載の方法。
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