(57)【要約】【課題】大規模空間を要する農業施設や仮設構造物において、トラス構造に用いる球状継手を鉄やステンレスよりも軽量な樹脂材で製造でき、しかも沖縄のような台風襲来が多くかつ紫外線による過酷な環境下で用いるトラス構造を製作する際の作業性や耐風性、耐候性を効果的に向上可能とする。【解決手段】農業施設や仮設構造物の骨材として必要な強度を確保でき、軽量化を実現できる樹脂製ボールジョイントであって、ガラス繊維強化樹脂で成型する際にほぼ放射方向に複数のネジ穴を形成してなることを特徴とする。弦材とボールジョイントのネジ結合部のネジ形状は台形ネジとする。そして、ニッケルクロム等を用いたハードクロム処理をして、耐候性による劣化の問題を解消する。【選択図】図２
2007100482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
農業施設や仮設構造物の骨材として必要な強度を確保でき、軽量化を実現できる樹脂製ボールジョイントであって、ガラス繊維強化樹脂で成型する際にほぼ放射方向にメネジを形成してなることを特徴とする樹脂製ボールジョイント。
【請求項２】
弦材とボールジョイントのネジ結合部のネジ形状が台形ネジであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製ボールジョイント。
【請求項３】
前記の樹脂製ボールジョイントの少なくとも外表面とメネジ穴はニッケルクロム等を用いたハードクロム処理され、樹脂製材料では最も懸念される耐候性による劣化の問題を解消したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂製ボールジョイント。
【請求項４】
射出成型により樹脂製ボールジョイントを製造する際に、弦材を繋ぐためのネジ穴を形成するために、金型内の適当な位置に予め複数本のオネジを配設し、モータードライブにより、短時間で一斉に各オネジを取り外すことを特徴とする樹脂製ボールジョイントの製造方法。
【請求項５】
前記のオネジの挿入角度又は挿入深さを選定することにより、ネジ穴の角度又は深さを設計条件毎に変更可能としてことを特徴とする請求項４に記載の樹脂製ボールジョイントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物や仮設構造物、園芸施設用の大型ハウスなどを立体トラスで製作するに当たり、ラチスバーの連結に使用される、軽量かつ強度に優れたプラスチック製の球状継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の施設園芸は大型化が進んでいる。Ｈ形鋼を主骨材とした間口14.0m 程度、軒高6.0mの大型ハウスも頻繁に見られるようになってきた。また、これらの大型施設を複数棟並べた大規模営農体系も全国的に広がりつつある。そのような中、昨今の頻発する台風被害の現状から、施設の大型化に加えて、耐風性への配慮も園芸施設には求められている。
【０００３】
現在、最も強度に優れた園芸施設はＨ形鋼プラスチックハウスと言われており、最大瞬間風速60m/s に耐えられる。しかし、この施設も近年の大型台風の来襲により倒壊した事例が確認できた。従って、大型でありながらも既存の施設よりもさらに耐風性に優れた施設が必要となっている。耐風性、大型化、施設内部に大きな柱を入れることを好まない等、これらのニーズに対応できる園芸施設を検討するに当たり、柱無しで大空間を確保できるトラス構造が最適との結論に至った。
【０００４】
トラス構造では、材軸方向の主材間に挿入されるラチスバーをジクザク状に設置し、ラチスバーにせん断力を負担させることで、大空間の屋根を形成することができる。しかし、ラチスバーの量が多いため、主材とラチスバーの接合作業の改善が望まれてきた。溶接では作業時間がかかる上、強度にムラができる可能性がある。一方、鋼管の先端をつぶし、ボルト等で固定する方法もあるが、強度に難があると考えられる。このような事情から、実開平７−１９４０３のように、鉄やステンレス製でできた球状の接合継手が、強度や安全性に優れた接合部材として、体育館やドーム球場などの大型建築物に利用されている。
【０００５】
しかし、これらの接合継手は農業施設や仮設構造物で使用するには高価すぎるという問題も残っている。これに対し、特開平１１−５０５３１のように、樹脂を利用した建築資材として、ＦＲＰパイプをトラス部材として用いる技術が開発されている。
【特許文献１】実開平７−１９４０３
【特許文献２】特開平１１−５０５３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、農業法人となった大規模経営体を構成する生産者の増加に伴い、農業施設は大型化が進んでいる。大規模な空間を有する施設構造には、トラス構造が最も有効と考えられるが、前記のような従来の建築用に用いられている鉄又はステンレス製のボールジョイントは、重量が重く、農業施設を製作するには高価である。また、迅速に組み立て作業を行う必要のある仮設構造物では、より軽量な資材が求められている。
【０００７】
以上のように、従来の球状の接点部材は、鉄またはステンレスなどの金属を利用していて高価となる。これに対し、ＦＲＰなどの樹脂で製作でき、かつ過酷な気象条件の下で使用する簡易構造物に耐えられる強度と耐候性をもった長寿命の接合部材はこれまで見受けられない。
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、大規模空間を要する農業施設や仮設構造物において、トラス構造に用いる球状継手を鉄やステンレスよりも軽量な樹脂材で製造でき、しかも沖縄のような台風襲来が多くかつ紫外線による過酷な環境下で用いるトラス構造を製作する際の作業性や耐風性、耐候性を効果的に向上可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の技術的課題は次のような手段で解決される。請求項１は、農業施設や仮設構造物の骨材として必要な強度を確保でき、軽量化を実現できる樹脂製ボールジョイントであって、ガラス繊維強化樹脂で成型する際にほぼ放射方向に複数のネジ穴を形成してなることを特徴とする樹脂製ボールジョイントである。このように、農業施設や仮設構造物を製作する際に用いる樹脂製ボールジョイントをガラス繊維強化樹脂で成型するため、骨材として必要な強度を確保でき、かつ軽量化を実現できる。また、ほぼ放射方向に複数のネジ穴を形成してあるため、所望のネジ穴を選択して弦材のオネジ部をねじ込んで結合でき、自由度の高い樹脂製ボールジョイントを実現できる。
【０００９】
請求項２は、弦材とボールジョイントのネジ結合部のネジ形状が台形ネジであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製ボールジョイントである。このように、弦材とボールジョイントのネジ結合部のネジ形状を台形ネジとしたため、ネジ結合部の強度を確保でき、引張試験を行った結果でも、最も大きな抵抗力（52kN）を確保できた。ネジ結合部の強度は、必要な強度に応じてネジ山の深さを選定することでコントロールできる。
【００１０】
請求項３は、前記の樹脂製ボールジョイントの少なくとも表面がニッケルクロム等を用いたハードクロム処理され、樹脂製材料では最も懸念される耐候性による劣化の問題を解消したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂製ボールジョイントである。このように、樹脂製ボールジョイントの外表面がニッケルクロム等を用いたハードクロム処理されているため、樹脂製ボールジョイントで最も懸念される耐候性による劣化の問題を解消できた。
【００１１】
請求項４は、射出成型により樹脂製ボールジョイントを製造する際に、弦材を繋ぐためのネジ穴を形成するために、金型内の適当な位置に予め複数本のオネジを配設し、モータードライブにより、短時間で一斉に各オネジを取り外すことを特徴とする樹脂製ボールジョイントの製造方法である。このように、樹脂製ボールジョイントを射出成型する際に、弦材を繋ぐネジ穴を形成するために、金型内の適当な位置に予め複数本のオネジを配設し、射出成型の後にモータードライブにより、一斉に各オネジを取り外す方法を採ることによって、短時間に射出成型と複数のネジ穴の成型ができ、大量生産にによるコストダウンが可能となる。
【００１２】
請求項５は、前記のオネジの挿入角度又は挿入深さを選定することにより、ネジ穴の角度又は深さを設計条件毎に変更可能としてことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製ボールジョイントの製造方法である。このように、前記オネジの挿入角度や挿入深さを選定することにより、ネジ穴の角度や深さを設計条件毎に変更可能なため、弦材オネジの挿入角度や深さの自由度の高い樹脂製ボールジョイントを製造できる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１のように、農業施設や仮設構造物を製作する際に用いる樹脂製ボールジョイントをガラス繊維強化樹脂で成型するため、骨材として必要な強度を確保でき、かつ軽量化を実現できる。また、ほぼ放射方向に複数のネジ穴を形成してあるため、所望のネジ穴を選択して弦材のオネジ部をねじ込んで結合でき、自由度の高い樹脂製ボールジョイントを実現できる。
【００１４】
請求項２のように、弦材とボールジョイントのネジ結合部のネジ形状を台形ネジとしたため、ネジ結合部の強度を確保でき、引張試験を行った結果でも、最も大きな抵抗力（52kN）を確保できた。ネジ結合部の強度は、必要な強度に応じてネジ山の深さを選定することでコントロールできる。
【００１５】
請求項３のように、樹脂製ボールジョイントの外表面がニッケルクロム等を用いたハードクロム処理されているため、樹脂製ボールジョイントで最も懸念される耐候性による劣化の問題を解消できた。
【００１６】
請求項４のように、樹脂製ボールジョイントを射出成型する際に、弦材を繋ぐネジ穴を形成するために、金型内の適当な位置に予め複数本のオネジを配設し、射出成型の後にモータードライブにより、一斉に各オネジを取り外す方法を採ることによって、短時間に射出成型と複数のネジ穴の成型ができ、大量生産にによるコストダウンが可能となる。
【００１７】
請求項５のように、前記オネジの挿入角度や挿入深さを選定することにより、ネジ穴の角度や深さを設計条件毎に変更可能なため、弦材オネジの挿入角度や深さの自由度の高い樹脂製ボールジョイントを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明によるが実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図１は、本発明による樹脂製ボールジョイントを適用するトラス構造の園芸施設用大型ハウスの断面構造を示す図であり、トラス構造部の各弦材１と主材２との結合部３に本発明による樹脂製ボールジョイントを用いる。図２は、この樹脂製ボールジョイントの実施形態を示す斜視図であり、樹脂製球体４のほぼ中心部から放射方向に複数個のメネジ穴５…が開けられている。
【００１９】
この樹脂製ボールジョイント４は、面−面間８〜20cm程度の大きさにプラスチックを用いて加工する。母材は主にナイロンを用いるが、一方、鉄の比重7.9kgf/cm3に対し、使用するナイロンの比重は1.02〜1.50kgf/cm3 であり、鉄に比べて1/5 以下と軽量化が図れる。また、強度を確認するために、樹脂製供試体を製作した。供試体には深さ３cmのメネジ用の穴５を形成し、直径16mm弦材のオネジ部で取り付けた。引張試験を行ったところ、最大荷重（供試体が破壊する時の荷重）49.2kNを得ることができた。これは構造物の骨組みを構成する材料として利用できる強度である。さらに、樹脂は内部にガラス繊維などの強化積層を作製し、ＦＲＰとすることで増強を図ることができるため、必要に応じて、強度をコントロールできる接合部材となる。
【００２０】
弦材１とボールジョイントの結合部のメネジ穴５…のネジ形状については、TR16×４（ピッチ4mm 、山高2mm ）を基本とした台形ネジが望ましい。各種の３タイプのネジ形状について、引張試験を行った結果、台形ネジ（TR16×２）が最も大きな抵抗力（52kN）を確保できた。ネジの強度はネジ山の深さを変えることでコントロールできるので、必要な強度に応じて、ネジの山高を２〜４mmの範囲で任意に設定できる。
【００２１】
樹脂製品は、耐候性、特に紫外線に対して弱いのが弱点と言われている。本発明では、樹脂製品の耐候性、特に紫外線対策として、樹脂製ボール４の外表面とメネジ穴５…にハードクロム処理を施してある。樹脂製ボールジョイントに求められる耐用年数は15年である。屋外で直接紫外線に曝されるため、ナイロンのみでは劣化が生じる可能性が高い。ガラス繊維を配合することにより、紫外線劣化の速度を低下させることは可能であるが、紫外線による１５年後の影響を推測することは困難である。そこで、ニッケルクロム等を用いたハードクロム処理を行うこととした。これにより、樹脂製材料では最も懸念される耐候性による劣化の問題を解消できた。
【００２２】
以上のような樹脂製ボールジョイントの製造するには、射出成型が適している。その際、弦材１を繋ぐための複数のメネジ穴５…を形成方法が問題であるが、本発明では、金型内の適当な位置に予め複数本のオネジを配設し、樹脂の充填硬化後に、モータードライブにより一斉に各オネジを取り外す方法を採っている。この方法によると、短時間で射出成型と複数のメネジ穴５…の成型ができる。しかも、ボールジョイントの各メネジ穴５…の角度や深さも寸分の狂いもなく正確に製造できる。作業速度も、樹脂製ボールジョイント１個当たり、４分以内での製造が可能となるため、安定した生産ラインを構築することが可能となる。
【００２３】
トラス構造を利用した構造物では、弦材と接合資材を接続する位置が一定であるとは限らない。例えば、図１の屋根部の弦材１…と支柱部の弦材１…とでは、それぞれの弦材１…の本数も角度も異なる。したがって、製造する樹脂製ボールジョイント４の各メネジ穴５…の角度は、変更可能であることが必要である。また、メネジ穴５…の深さは2.0 〜3.5cm まで変更可能であり、ネジ穴の角度や必要な強度とのバランスを考慮して設定できる。この角度や深さの変更は、射出成型時に予めセットする前記オネジの挿入角度又は挿入深さを予め選定し設定することによって可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のような樹脂製ボールジョイントの発明により、鉄製の建築用接合部材よりも安くて軽量なボールジョイントが実現できる。その結果、農業施設としては費用のかかるトラス構造を用いた園芸施設の利用に着手することが可能となる。
【００２５】
樹脂製ボールジョイントを使用することにより、従来、ボルトや溶接により部材を接合してきたトラス構造物の作業性が向上する。作業性が向上することにより、作業労賃の低下が可能となる。また、ボールジョイントはあらゆる方向からの外力に対し、バランス良く反力を確保できるので、構造物として、従来の接合方法よりも安全性を確保することができる。
【００２６】
トラス構造は、建造物の内部に柱を用いずに大規模な空間を確保したい場合に取り入れられる工法の一つである。このような空間が安価に実現できるのであれば、農業施設のみならず、耐風性に優れたレクレーション施設やイベントホール、プレハブ等の他産業でも使用される構造物として展開していくことも十分考えられ、県内建築設計・施工業者の技術向上にもつながる。
【００２７】
一方、樹脂製ボールジョイントは、開発を進めていく中でリサイクル材料も利用することも考慮している。リサイクル材を使用することにより、資源循環型の製品としての利活用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による樹脂製ボールジョイントを適用するトラス構造の園芸施設用大型ハウスの断面構造を示す図である。
【図２】本発明による樹脂製ボールジョイントの実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  弦材
２  主材
３  結合部
４  樹脂製球体
５  メネジ穴
【図１】
2007100482.tif 000003
【図２】
2007100482.tif 000004