(57)【要約】【課題】軽量でありながら、撓みにくいスポーツ用支柱を提供することである。【解決手段】設置面５に設けられた挿入孔６に挿脱可能に挿入して用いられるスポーツ用支柱１であって、前記挿入孔６に挿入される繊維強化樹脂製の管体２を備え、前記管体２には、該管体２の内周面が内方に突出する肉厚部４が設けられ、前記肉厚部４は、前記管体２を前記挿入孔６に挿入したときに前記設置面５を跨いで上下に延在する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に設けられた挿入孔に挿脱可能に挿入して用いられるスポーツ用支柱であって、
前記挿入孔に挿入される繊維強化樹脂製の管体を備え、
前記管体には、該管体の内周面が内方に突出する肉厚部が設けられ、
前記肉厚部は、前記管体を前記挿入孔に挿入したときに前記設置面を跨いで上下に延在することを特徴とするスポーツ用支柱。
【請求項２】
前記肉厚部は、前記管体内に補強管が挿入されてなる請求項１記載のスポーツ用支柱。
【請求項３】
前記補強管は、繊維強化樹脂製及び金属製のいずれか一方である請求項２記載のスポーツ用支柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置面に形成された挿入孔に挿脱可能に挿入して用いられるスポーツ用支柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
バレーボールや、バドミントン、テニス等のスポーツを特に体育館などの屋内で行う場合、使用する支柱を器具庫から持ち出して所定の場所に設置したり、使用した支柱を所定の場所から撤去して器具庫に戻したりする場合が多い。このようなスポーツで用いられる支柱は、ネットを支持するための剛性が必要とされることから、従来、鉄製、ステンレス製で肉厚に形成されており、その重さが非常に重いものであった。例えば、バレーボール用の鉄製の支柱では、その重量が１本あたり３０〜３８ｋｇとなる。そして、このような重量を有する支柱が左右一対必要であることから、支柱の設置作業及び撤去作業では、作業者の肉体的な負担が非常に大きいものであった。特に、いわゆるママさんバレーや、中学校、高等学校等の部活動等でこのような作業を行う場合、体格や体力の点からも支柱の持ち運びは非常に重労働となり、一本の支柱を複数人で運んだとしても、その負担が大きいものであった。
【０００３】
このような重量を有する支柱を軽量化するといった観点から、鉄製の支柱に代えて、アルミニウムやアルミニウム合金を用いた支柱が知られている。鉄は、その比重が約７．８であるのに対し、アルミニウムは、約２．７であり、支柱を軽量化するには好適な材料となる。しかし、アルミニウムは、鉄に比べて弾性率が小さいことから撓みやすく、ネットを支持するために十分な剛性を備える観点からは好ましくない。この点、アルミニウム製の支柱の撓みを抑制するために、支柱を太くしたり、その肉厚を厚くしたりすることも考えられるが、結果として支柱の重量が重くなり、軽量化とは逆行する結果となってしまう。
【０００４】
特許文献１には、アルミニウム合金のバレーボール用支柱に、補強リブを取り付けることによって、バレーボール用支柱の強度を増し、撓みを抑制することが開示されている。バレーボール用支柱を、中空円筒のアルミニウム合金製の基部と、該基部に対して差し込まれる中空円筒のアルミニウム合金製の上部とで構成し、基部のネットが張られる側とは反対側に、その下端が床面に当接するようにアルミニウム合金製の補強リブが設けられている。バレーボール用支柱全体をアルミニウム合金製とすることにより、全体の軽量化を図り、補強リブをネットが張られる側とは反対側に設けることにより、十分な強度を付与するとともにその撓みを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７９０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１で開示されるバレーボール用支柱は、左右一対の支柱の総重量が３０．５ｋｇ、３１．５ｋｇであり、一本の支柱としては、なお、１５ｋｇを超える重量となる。このような重量を有するバレーボール用支柱を持ち運ぶ場合、体格が大きく、体力、腕力のある男性では、鉄製のバレーボール用支柱に比べてその負担が軽減されるとは言えるが、ママさんバレーや、中学校、高等学校等の部活動等での使用を考えると、なお、設置作業や撤去作業の負担が大きく、改善の余地があるものであった。
【０００７】
一方、アルミニウムより比重の小さい繊維強化複合材料で構成されたバレーボール用支柱も知られている。繊維強化複合材料として、弾性率の大きい炭素繊維で構成されたものを使用することで、大きな曲げモーメントに対抗できる撓みにくさを実現できるとともに、軽量化を実現できる。しかし、バレーボール用支柱全体を繊維強化複合材料で形成すると、材料費が非常に高騰し、コスト面において不利なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、従来の技術に存在するこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、軽量でありながら、撓みにくいスポーツ用支柱を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、設置面に設けられた挿入孔に挿脱可能に挿入して用いられるスポーツ用支柱であって、前記挿入孔に挿入される繊維強化樹脂製の管体を備え、前記管体には、該管体の内周面が内方に突出する肉厚部が設けられ、前記肉厚部は、前記管体を前記挿入孔に挿入したときに前記設置面を跨いで上下に延在することを要旨とする。
【００１０】
繊維強化樹脂の比重は、鉄、アルミニウム等の金属の比重より小さい。そのため、スポーツ用支柱が備える管体を繊維強化樹脂で構成することにより、鉄、アルミニウム等の金属で管体を構成する場合に比べて、スポーツ用支柱全体の重量を軽量化することができる。また、繊維強化樹脂の弾性率は、アルミニウムの弾性率より大きいことから、アルミニウムのみで管体を構成する場合に比べて、撓みにくい構造とすることができる。スポーツ用支柱の軽量化を図ることができるとともに、その撓みを抑制することができる。
【００１１】
また、繊維強化樹脂製の管体の内周面には肉厚部が設けられている。肉厚部が設けられていることで、肉厚部以外の管体全体の肉厚を小さくしても、管体の撓みを抑制することができる。管体の形成に必要な繊維強化樹脂量を抑制しつつ、管体の撓みにくさや強度を維持することができる。
【００１２】
さらに、肉厚部は、管体を設置面に設けられた挿入孔に挿入したときに、設置面を跨いで上下に延在するように設けられている。挿入孔に挿入して用いられるスポーツ用支柱では、ネットを張った時に発生する荷重や、活動中に人や物がネットに接触したときに掛かる荷重等により、設置面に当接する部分に最も負荷が掛かりやすくなる。この点、設置面を跨いで上下に延在する肉厚部の構成により、最も負荷が掛かる部分を補強することができ、当該部分における強度を高めることができる。また、肉厚部が管体の一部で設置面を跨いで存在していることにより、管体の撓みを抑制することができる。これにより、撓みにくく、強度に優れたスポーツ用支柱を得ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスポーツ用支柱において、前記肉厚部は、前記管体内に補強管が挿入されてなることを要旨とする。
この構成によれば、肉厚部が、補強管の挿入により設けられることから、肉厚部の形成が容易であり、肉厚部の設計の自由度を大きくすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のスポーツ用支柱において、前記補強管は、繊維強化樹脂製及び金属製のいずれか一方であることを要旨とする。
この構成によれば、弾性率、比重の異なる材質を適宜選択することにより、スポーツ用支柱の重量、撓みにくさ、強度等を調整することが容易である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軽量であり、撓みにくいスポーツ用支柱を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スポーツ用支柱を挿入孔に挿入した状態を示す模式断面図。
【図２】肉厚部の変更例を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をバレーボール用支柱に具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、バレーボール用支柱１は、下側に配置される外管２と、該外管２の上側で外管２に進退自在に差し入れられる内管３と、外管２の下方内部に挿入された補強管４とを備えている。本実施形態では、外管２及び内管３が請求項で規定する管体に相当する。
【００１８】
バレーボール用支柱１は、外管２の下端部を、体育館等の床面（設置面）５に凹設された中空円筒状の挿入孔６に挿脱可能に挿入することにより、床面５に立設可能に構成されている。また、外管２の上方開口から内管３の下方端部を挿入して、その挿入量を調整することにより、バレーボール用支柱１の長さ（高さ）を調整可能となっている。
【００１９】
外管２、内管３は、ともに円管状に形成され、本実施形態では、外管２の全長は２１１０ｍｍ、内管３の全長は１０７０ｍｍとなっている。また、その肉厚は、全長に亘って均一に形成され、外管２、内管３ともに５．５ｍｍとなっている。なお、外管２及び内管３の長さはこれに限定されるものではなく、適宜設定することができる。また、外管２及び内管３の肉厚もこれに限定されるものではなく、バレーボール用支柱１の総重量と、撓みやすさの観点から適宜設定することができる。
【００２０】
外管２の外径は、挿入孔６の内径より僅かに小径に形成されており、外管２を挿入孔６に挿入した状態では、外管２の下端縁が挿入孔６の底面に当接するように構成されている。これにより、挿入孔６に挿入されたバレーボール用支柱１はがたつかず、安定した状態で立設可能となっている。また、内管３の外径は、外管２の外径より僅かに小径に形成されて、外管２に差し込まれた内管３がスムーズに摺動できるとともに、そのがたつきが抑制されている。
【００２１】
外管２、内管３は、ともに繊維強化樹脂で形成されている。繊維強化樹脂を構成する強化繊維は従来公知のものを使用することができる。例えば、炭素繊維、ガラス繊維、各種セラミックス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、アモルファス繊維、ポリエチレン繊維、芳香族ポリアミド繊維等を適宜使用することができる。撓みにくさの観点から言えば、弾性率が大きく、高い曲げ剛性を備える炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂で形成することが好ましい。また、軽量化の観点からも、比重が約１．７〜１．８と軽い炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂で形成することが好ましい。
【００２２】
炭素繊維強化樹脂を用いる場合、炭素繊維の弾性率が大きいものを使用すると、撓みにくさの観点から好ましく、軽量化にも繋がると言えるが、材料費が嵩むといった懸念がある。例えば、３００００ｋｇｆ／ｍｍ２、４００００ｋｇｆ／ｍｍ２といった弾性率が大きい炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂は比較的高価であることから、コスト面から言えば、バレーボール用支柱等のスポーツ用支柱の材料としては使いづらいといったことがある。その点、一般的に汎用されている２４０００ｋｇｆ／ｍｍ２の弾性率を有する炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂では、コスト面からも有利であり、また、撓みにくさ、軽量化の観点からも有利である。
【００２３】
繊維強化樹脂を構成する樹脂は従来公知のものを使用することができる。例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニルエステル系樹脂等が含浸された繊維強化樹脂を適宜選択して使用することができる。
【００２４】
外管２及び内管３の成形は、繊維強化樹脂製の管体を製造する従来公知の方法と同様に行うことができる。例えば、シートワインディング法で成形する場合、シート状の繊維強化樹脂製のプリプレグを、各層の強化繊維の配向方向が所定方向となるように設定して複数層積層した後、加熱により樹脂を硬化させて成形することができる。強化繊維の配向方向は、スポーツ用支柱に要求される強度、撓みにくさを考慮して適宜設定することができ、また、プリプレグの積層数も同様に、強度、撓みにくさを考慮するとともに、スポーツ用支柱の重量を考慮して適宜設定することができる。
【００２５】
図１に示すように、外管２の下方内部には補強管４が配設されている。補強管４は、外管２の内径と略同一の外径を有する円管状に形成され、その内周面及び外周面は、凹凸のない滑面状に形成されている。そして、補強管４の外周面に接着剤が塗布されて、外管２の内周面に固定されている。補強管４が固定されることにより、その部分では外管２の内周面が内方に突出した形状となる。本実施形態では、補強管４が請求項で規定する肉厚部に相当する。
【００２６】
補強管４の固定位置は、バレーボール用支柱１を挿入孔６に挿入したときに、床面５を跨いで上下に等しい長さで延在するような位置とする。つまり、バレーボール用支柱１を挿入孔６に挿入したとき、補強管４の上端から床面５までの長さＨが、補強管４の下端から床面５までの長さＬと等しくなるように、補強管４を外管２の内周面に固定する。
【００２７】
補強管４の肉厚は、バレーボール用支柱１の軽量化、撓みにくさ、或いは強度等の観点から適宜設定することができるが、３〜１０ｍｍとすることが好ましい。３ｍｍより薄くすると、外管２を撓みにくくする効果が得られにくく、また、床面５に当接する部分で、バレーボール用支柱１に掛かる負荷に対抗できるだけの強度を確保することが難しくなる。また、１０ｍｍより厚くすると、軽量化の観点から好ましくない。
【００２８】
補強管４の長さも、バレーボール用支柱１の軽量化、撓みにくさ、或いは強度等の観点から適宜設定することができるが、１００〜６００ｍｍとすることが好ましく、２００〜５００ｍｍとすることがより好ましい。１００ｍｍより短くすると、軽量化の観点からは好ましいが、撓み量の抑制効果が十分に得られにくく、また、床面５に当接する部分での強度の確保が十分に得られにくくなることから好ましくない。また、挿入孔６の深さは通常３００ｍｍであることから、６００ｍｍより長くすると、補強管４の下端が挿入孔６の底面に当接した状態で、床面５を跨いで上方へ延在する長さが長くなる。そのため、バレーボール用支柱１の重量の増加の割には、撓みにくさ、強度の効果が十分に得られにくくなることから好ましくない。
【００２９】
補強管４は、外管２と同様に繊維強化樹脂で成形してもよく、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄等の各種金属や各種金属合金で形成してもよい。撓みにくさ、強度の観点から言えば、鉄、ステンレス、鉄合金等が好ましく、軽量化の観点から言えば、アルミニウムやアルミニウム合金が好ましく、撓みにくさ、強度、軽量化の観点から言えば、繊維強化樹脂が好ましい。
【００３０】
本実施形態のバレーボール用支柱１では、バレーボール用支柱１を構成する外管２及び内管３を繊維強化樹脂製とすることにより、バレーボール用支柱１全体の軽量化を実現している。また、外管２の内部に補強管４を配設することにより、外管２及び内管３の肉厚を薄くしても、バレーボール用支柱１全体の撓みにくさを実現している。さらに、補強管４を、バレーボール用支柱１を挿入孔６に挿入したときに、床面５を跨いで上下に延在する位置に固定することにより、負荷が掛かりやすい部分での強度を向上させ、撓みにくさを実現している。
【００３１】
本実施形態のバレーボール用支柱１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）外管２及び内管３が繊維強化樹脂製であることから、バレーボール用支柱１全体が軽量化される。これにより、バレーボール用支柱１を設置したり、撤去したりする際の負担が軽減される。特に、ママさんバレーでの使用や、中学、高等学校等の部活動等での使用で、体格が小さく、また体力、腕力が比較的弱い者が運搬する場合であっても、その運搬に掛かる肉体的負担を軽減させることができる。
【００３２】
（２）外管２の内部に補強管４を固定することにより、外管２及び内管３の肉厚を薄くしても、バレーボール用支柱１全体が撓みにくくなる。外管２及び内管３の肉厚を薄くすることによって、バレーボール用支柱１全体の重量が軽量化され、補強管４の存在によって、その撓み量を抑制することができる。
【００３３】
（３）補強管４での補強により、外管２及び内管３の肉厚を薄くすることができるため、外管２及び内管３の成形に必要な繊維強化樹脂量を少なくすることができる。これにより、必要な材料費を削減することができ、コスト的にも有利である。
【００３４】
（４）補強管４を、バレーボール用支柱１を挿入孔６に挿入したときに、床面５を跨いで上下に延在する位置に固定していることから、バレーボール用支柱１において、負荷が掛かりやすい部分での強度が向上する。また、負荷が掛かりやすい部分が補強されていることから、バレーボール用支柱１全体での撓み量が抑制される。
【００３５】
（５）外管２の内周面が内方に突出する肉厚部を、外管２の内部に固定する補強管４で構成したことから、肉厚部の形成が容易である。また、バレーボール用支柱１に要求される重量、撓み量、強度等に応じて補強管４の肉厚、長さを容易に変更することができ、肉厚部の設計の自由度を大きくすることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。また、以下の変更例を適宜組み合わせてもよい。
・  本実施形態では、バレーボール用支柱１の管体を、外管２と、外管２に進退自在に差し込まれる内管３とで構成したが、これに限定されない。外管２と内管３を一つの管体として形成してもよい。
【００３７】
・  本実施形態では、補強管４の固定位置を、バレーボール用支柱１を挿入孔６に挿入したときに、床面５を跨いで上下に等しい長さで延在するような位置としたが、これに限定されない。床面５から上方部分を長くしてもよく、下方部分を長くしてもよい。要は、床面５を跨いで延在していればよく、外管２と床面５との当接部分の内部に、補強管４が固定されている状態となっていればよい。
【００３８】
・  本実施形態では、肉厚部を外管２の下方内部に挿入された補強管４で構成したが、これに限定されない。図２に示すように、外管２の内周面が内方に突出した形状として、肉厚部を繊維強化樹脂製の外管２と一体形成してもよい。
【００３９】
・  本実施形態では、肉厚部を円管状の補強管４で構成したが、これに限定されない。円管状の補強管４ではなく、棒状の複数の補強部材を、外管２の軸方向に延びるように外管２の内周面に固着してもよい。
【００４０】
・  本実施形態では、円管状の補強管４は、内周面及び外周面が凹凸のない滑面状に形成したが、内周面に凹凸が存在する形状としてもよい。凹凸形状によって補強の機能をさらに付加することもできる。
【００４１】
・  本実施形態では、補強管４を接着剤で外管２の内部に固定したが、これに限定されない。溶着、係合等、他の手段によって固定してもよい。
上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４２】
（イ）前記スポーツ用支柱はバレーボール用支柱であり、前記肉厚部の上端は、前記設置面から上方へ５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲に設けられ、前記肉厚部の下端は、前記設置面から下方へ５０ｍｍ以上で、かつ、前記管体の下端までの長さの範囲に設けられている。
【００４３】
（ロ）前記肉厚部は、前記管体の内周面が内方に突出した形状で前記管体と一体形成されている。
【実施例】
【００４４】
以下に、上記の実施形態を具体化した実施例について説明する。
２４０００ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維からなる炭素繊維強化樹脂製のバレーボール用支柱の外管及び内管（以下、管体という。）の肉厚を５、５ｍｍに設定し、かつ、外管の内部にアルミニウム製の補強管を挿入固定したものと、補強管が存在しないものについて、ＦＥＭ解析によりその重量と撓み量を算出した。補強管の長さは、１００、２００、３００、４００、５００、５８０ｍｍとした。補強管の固定位置は、管体を床面の挿入孔に挿入した状態で床面と当接する部分を跨いで同一長に延在するように固定するものとした。また、２４０００ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維からなる炭素繊維強化樹脂製のバレーボール用支柱の肉厚を６．６５ｍｍに設定し、かつ、補強管が存在しないものについても同様に解析した。
【００４５】
ここでの撓み量の解析は、管体を床面の挿入孔に挿入した状態で床面と当接する部分を片持ち状態で拘束し、管体の先端に２５０ｋｇの荷重を掛けたときの、管体の先端の移動量（撓み量）の算出により行った。
【００４６】
その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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表１に示すように、管体の肉厚が６．６５ｍｍに設定され、かつ、補強管が存在しないものでは、撓み量が１１６．９ｍｍ、重量が１３．０ｋｇであったのに対し、管体の肉厚を５．５ｍｍに設定すると、撓み量が１３６．５ｍｍ、重量が１０．７ｋｇとなった。管体の肉厚を６．６５ｍｍから５．５ｍｍに薄くすると、重量は約１８％減少したが、撓みやすくなった。
【００４８】
そこで、肉厚を５．５ｍｍとして撓みやすくなった管体に対する補強管の効果について見ると、補強管の長さを長くするほど、その撓み量は小さくなり、補強管の長さを４００〜５００ｍｍに設定すると、管体の肉厚が６．６５ｍｍのものと同程度の撓み量に抑えることができた。
【００４９】
繊維強化樹脂製の管体の肉厚を５．５ｍｍに薄くしても、床面との当接部分を跨いで配設された補強管の存在により、肉厚６．６５ｍｍと同程度の撓みにくさを実現することが可能であり、同程度の撓みにくさでありながら、１ｋｇ以上の軽量化を実現することができることがわかった。
【００５０】
次に、２４０００ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維からなる炭素繊維強化樹脂製の管体で、肉厚５．５ｍｍに成形されたものの内部に、肉厚５ｍｍで長さ３００ｍｍのアルミニウム製補強管を挿入したものを実際に製造して、その撓み量を測定した。補強管は、管体を床面の挿入孔に挿入した状態で床面と当接する部分を跨いで、上下の長さが同一となる位置に挿入固定した。
【００５１】
また、撓み量は、管体を床面の挿入孔に挿入した状態で床面と当接する部分を片持ち状態で拘束し、管体の先端に２５０ｋｇの荷重を掛けたときの、管体の先端の移動量（撓み量）の測定により行った。
【００５２】
市販される鉄製バレーボール用支柱、アルミニウム製バレーボール用支柱、及び、２４０００ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維からなる炭素繊維強化樹脂製の管体で、肉厚６．６５ｍｍに成形されたものについても、重量と撓み量を測定した。その結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
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３００ｍｍのアルミニウム製補強管で補強された肉厚５．５ｍｍの炭素繊維強化樹脂製管体は、実際に、鉄製のバレーボール用支柱、アルミニウム製のバレーボール用支柱、肉厚６．６５ｍｍの炭素繊維強化樹脂製管体より軽量であり、アルミニウム製のバレーボール用支柱、肉厚６．６５ｍｍの炭素繊維強化樹脂製管体より撓みにくかった。炭素繊維強化樹脂の使用量を抑えつつ、負荷の掛かる部分をアルミニウム製補強管で補強することで、軽量でかつ撓みにくく、コスト的にも有利なバレーボール用支柱を製造することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…バレーボール用支柱（スポーツ用支柱）、２…外管（管体）、３…内管（管体）、４…補強管（肉厚部）、５…床面（設置面）、６…挿入孔。
【図１】
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【図２】
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