(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合される複数の部材間に形成された挿通穴を挿通可能な頭部と、該頭部と一体形成され、或いは該頭部に固定されて該頭部より小径のピン部とからなる、前記接合される複数の部材の肉厚の合計より長い全長を有するボルト本体を備え、
前記ボルト本体のピン部には、所定の曲率で湾曲されて縮径、拡径変形可能な薄板状の複数枚のワッシャが積層された状態で、前記頭部に向けて凸又は凹となる初期形状を有するように、かつ前記挿通穴側に前記挿通穴よりも外径が大きいワッシャが位置するように装着されて、前記ピン部に対して全体が軸方向に僅かに相対移動可能に構成され、
前記複数枚のワッシャは、前記ボルト本体のピン部に装着された状態で、前記ボルト本体の前記頭部に随伴させて前記挿通穴内を一方から他方に挿通させて、前記挿通穴の一方に位置する前記ピン部のねじにナットを締め付けることにより、前記頭部と前記部材との間で圧縮されて拡径変形されることを特徴とするワンサイドボルト。
【請求項２】
前記各ワッシャには、外周部に放射方向の切り込み又は切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワンサイドボルト。
【請求項３】
前記各ワッシャは、前記ボルト本体のピン部に固定された仮止め部材によってボルト本体に保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワンサイドボルト。
【請求項４】
前記ボルト本体には、前記複数のワッシャの全てが前記挿通穴を一方から他方に挿通して抜け出たのを表示するマークが付されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のワンサイドボルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば角型鋼管柱と鉄骨製の梁との接合に用いられるワンサイドボルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、閉鎖断面である角型鋼管柱と鉄骨製の梁との接合や、該柱同士の接合に際し、閉鎖断面の一方（外側）から他方（内側）への動作のみでこれらの部材を接合するワンサイドボルトとして、例えば図１７（ａ），（ｂ）に示されるものが周知であるある（例えば、特開平７−３３１７４５号公報参照）。
【０００３】
同図に示すワンサイドボルトは、主部１０１ａより若干大径の頭部１０１ｂを有するピン１０１と、その外周に順に被嵌された第１スリーブ１０２、第２スリーブ１０３、グリップアジャスタ１０４、ワッシャ１０５、およびカラー１０６とからなり、頭部１０１ｂを先頭にして、閉鎖断面の外側から接合される二つの部材１０７，１０８に形成された挿通穴に挿通してワッシャ１０５を外側の部材１０７の端面に密着させた後、専用の工具１０９を用いカラー１０６に反力をとってピンテール１０１ｃを外側に向けて引くことにより、同図（ｂ）に示すように、カラー１０６、グリップアジャスタ１０４、第２スリーブ１０３を相対的に前進せしめて第１スリーブ１０２を拡径状態に塑性変形させ、さらにグリップアジャスタ１０４を剪断破壊させて第１スリーブ１０２の後端を内側の部材１０８の端面に接触させ、カラー１０６を塑性変形して所定の張力が導入されたときにピンテール１０１ｃが破断されるものである。
【０００４】
また、閉鎖断面の内側にてピンの外周に被嵌されたバルブスリーブを鍔状に塑性変形させるものも周知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のワンサイドボルトにあっては、次のような課題があった。
【０００６】
▲１▼最終的にピンテールが破断されるまでこれを引く作業が必要であり、接合完了までの時間がかかるし、作業自体が特殊で面倒である。
【０００７】
▲２▼専用の工具が必要であり、工具の取扱いに熟練を要するし、工具自体の管理、とりわけ一般に高所作業となる接合場所での管理が面倒である。
【０００８】
▲３▼ボルト自体の構造が複雑で部品点数が多く、歩留まりが多いことが懸念されるし、製造誤差が蓄積されるので、最終的に導入される張力、すなわち接合強度が製品ごとでばら付くおそれがある。
【０００９】
▲４▼一度仮締めした後に本締めするといったことができない。
【００１０】
▲５▼目視できない閉鎖断面の内側にて、第１スリーブまたはバルブスリーブが所望の塑性変形がなされているかの確認が困難であり、応力伝達が確実になされるかどうかに不安がある。
【００１１】
▲６▼近年、大被害をもたらした阪神大震災では、不測の荷重が接合される部材間に加わっていたことが報告され、このような大震災時には、第１スリーブやバルブスリーブの塑性変形部分が再変形する可能性を完全に否定しさることはできない。▲７▼異種の部品点数が多く構造が複雑であってボルト単体が高価である上、専用の工具のコストも必要である。
【００１２】
この発明は、前述した従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、作業が迅速かつ容易であり、特殊な工具が不要であり、構造も簡単で単価も低廉でありながら、仮締め後の本締めが可能であり、確実に応力伝達が可能なワンサイドボルトを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に記載の発明は、接合される複数の部材間に形成された挿通穴を挿通可能な頭部と、該頭部と一体形成され、或いは該頭部に固定されて該頭部より小径のピン部とからなる、前記接合される複数の部材の肉厚の合計より長い全長を有するボルト本体を備え、前記ボルト本体のピン部には、所定の曲率で湾曲されて縮径、拡径変形可能な薄板状の複数枚のワッシャが積層された状態で、前記頭部に向けて凸又は凹となる初期形状を有するように、かつ前記挿通穴側に前記挿通穴よりも外径が大きいワッシャが位置するように装着されて、前記ピン部に対して全体が軸方向に僅かに相対移動可能に構成され、前記複数枚のワッシャは、前記ボルト本体のピン部に装着された状態で、前記ボルト本体の前記頭部に随伴させて前記挿通穴内を一方から他方に挿通させて、前記挿通穴の一方に位置する前記ピン部のねじにナットを締め付けることにより、前記頭部と前記部材との間で圧縮されて拡径変形されることを特徴とする。
【００１４】
本発明によるワンサイドボルトによれば、複数枚のワッシャをボルト本体のピン部に装着した状態で、ボルト本体の頭部に随伴させて挿通穴内を一方から他方に挿通させて、挿通穴の一方に位置するピン部のねじにナットを締め付けることにより、複数枚のワッシャが頭部と部材との間で圧縮されて拡径変形され、ボルト本体に張力が導入されることになる。
従って、複数枚のワッシャを挿通穴を挿通させた後に、通常のナットによる締め付け作業を行うだけでよいので、作業時間が短くてすむし、作業自体を極めて容易にすることができる。また、ナットを締め付ける通常の工具があれば足りるので、従来のワンサイドボルトの締め付けに用いられるような特殊な工具が不要になり、工具の取り扱いに熟練を要することもないし、管理も容易になる。
また、ナットの締め付け後は、ワッシャが密接状態となって積層されるので、不測の荷重が接合される部材に加わっても、ワッシャが変形する虞はなく、確実に応力を伝達させることができる。
さらに、ボルト単体でみた場合に、従来のボルトにワッシャが付加されただけの簡単な構成であるので、最終的に導入される張力、すなわち接合強度が製品ごとでばらつく虞が解消されるとともに、単価も安くすることができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のワンサイドボルトであって、前記各ワッシャには、外周部に放射方向の切り込み又は切欠きが形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によるワンサイドボルトによれば、ワッシャの外周部に切り込み又は切欠きが形成されているので、ワッシャを容易に変形させることができ、ワッシャの挿通穴への挿入作業を容易にすることができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のワンサイドボルトであって、前記各ワッシャは、前記ボルト本体のピン部に固定された仮止め部材によってボルト本体に保持されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によるワンサイドボルトによれば、仮止め部材によってワッシャの抜けを防止できるので、作業の前段階である運搬時や、挿通穴への挿入時等におけるボルトの取り扱い作業性が向上する。
【００１９】
さらに、請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載のワンサイドボルトであって、前記ボルト本体には、前記複数のワッシャの全てが前記挿通穴を一方から他方に挿通して抜け出たのを表示するマークが付されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によるワンサイドボルトによれば、例えば、マークが接合部材の端面と面一となったときに、すべてのワッシャが挿通穴から抜け出たものとしておくことにより、マークの確認のみによって挿入動作を完了することができ、作業及び管理が容易になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の好適な実施例を示している。本発明にかかるワンサイドボルト１は、接合される複数の部材（同図では、例えば角型鋼管柱３と鉄骨製の梁のエンドプレート５）に形成された挿通穴３ａ，５ａを挿通可能な径を有する頭部７ａと、この頭部７ａと一体形成されて該頭部７ａより小径のピン部７ｂとからなり、鋼管柱３の肉厚と梁のエンドプレート５の肉厚との合計より長い全長を有するボルト本体７を備えており、ボルト本体７のピン部７ｂには複数枚のワッシャ９，９……が設けられている。
【００２９】
それぞれのワッシャ９は、挿通穴３ａ，５ａに対し、エンドプレート５の外側側（図中左側）から鋼管柱３の内側（図中右側）に向けて挿通可能であり、かつ鋼管柱３の内側にて挿通穴３ａから抜け出し可能である。ワッシャ９は、その中心部にボルト本体７のピン部７ｂに係合可能な穴（図示しない）が形成されており、ボルト本体７のピン部７ｂに対し僅かに軸方向に移動可能となっている。
【００３０】
ワッシャ９は、例えば、肉厚が０．３のものが１０枚設けられてなり、したがって、すべての肉厚の合計が３．０ｍｍとなっている。また、すべてのワッシャ９は、ボルト本体７の頭部７ａに向けて凸となる初期形状を有しており、外径が挿通穴３ａ，５ａより僅かに大径となっている。ワッシャ９は、図２に拡大して示されるように、端面が平面状にカットされたもの（同図（ａ））、凹曲面状にカットされたもの（同図（ｂ））などを任意に設定することができる。
【００３１】
以上の構造を有するワンサイドボルト１は、次のようにして鋼管柱３と梁のエンドプレート５とを接合する。
【００３２】
まず、角型鋼管柱３と梁のエンドプレート５に形成された挿通穴３ａ，５ａに対し、エンドプレート５の外側から頭部７ａを先頭にしてボルト本体７を挿入し、ピン部７ｂに設けられた複数枚のワッシャ９，９……も僅かに縮径変形させつつボルト本体７に随伴させて挿通穴５ａ，３ａに圧入し、閉鎖断面である鋼管柱３の内側に抜け出させる。挿通穴３ａから順次抜け出したワッシャ９は拡径変形して挿通穴３ａ，５ａの径より僅かに大径となる。
【００３３】
なお、ボルト本体７のピンテール７ｃには、ボルト本体７を挿通穴３ａ，５ａに挿入したときにすべてのワッシャ９，９……が挿通穴３ａから抜け出ることを表示するマーク１１が付されている。したがって、本実施例では、例えばマーク１１がエンドプレート５と面一になったときに挿通穴５ａへの挿入動作を終了する。
【００３４】
次いで、エンドプレート５の挿通穴５ａから突出したピン部７ｂのピンテール７ｃに形成されたねじに一般のワッシャ１３を挿通してからナット１５を螺合し、ボルト本体７を固定してナット１５を締め付けると、ボルト本体７の頭部７ａがピンテール７ｃ側に相対移動する。ボルト本体７の頭部７ａがピンテール７ｃ側に相対移動すると、ワッシャ９が該頭部７ａと鋼管柱３の内側端面との間で挟み込まれ、徐々に平板状に変形する。その後、ワッシャ９はボルト本体７の頭部７ａと鋼管柱３の内側端面との間で積層された密接状態となり、さらにナット１５を締め付けると、ボルト本体７に張力が導入される（図１（ｂ）を参照）。
【００３５】
なお、ピンテール７ｃに破断部（図示しない）を設け、ボルト本体７に所定の張力が導入されたときにこの破断部が破断する構成とすれば、ナット１５を固定して破断部が破断するまでボルト本体７を相対回転することにより、安定した接合作業を行うことができ、接合品質が均一化するし、自動化も可能である。
【００３６】
このように、複数枚のワッシャ９，９……を挿通穴３ａから抜け出せば、あとは通常のナット１５の締め付け作業を行うだけでよく、作業時間が短くてすむし、作業自体がきわめて容易である。また、ナット１５を締め付ける従来の工具があれば足り、従来のワンサイドボルトで用いられるような特殊な工具が不要であり、特殊な工具の取扱いに熟練を要することもないし、管理も容易である。さらに、ナット１５を二重ナットとすることもできるし、仮締め後に本締めを行うことができるといった効果もある。
【００３７】
そして、ナット１５の締め付け後は、ワッシャ９，９……が密接状態となって積層された状態でボルト本体７に張力が導入されるので、不測の荷重が鋼管柱３および梁との間に加わっても、ワッシャ９が変形するおそれはなく、確実に応力を伝達することができる。
【００３８】
また、ボルト単体でみた場合、従来のボルトに単にワッシャが付加されただけの簡単な構成であって、最終的に導入される張力、すなわち接合強度が製品ごとでばら付くおそれが解消されるし、単価が安いといった利点もある。
【００３９】
以下、他の実施例について説明する。
【００４０】
図３は本発明にかかるワッシャ９の他の例を示し、外径が挿通穴の径と比較して相当大きくなっている。このような構成によれば、挿通穴３ａ，５ａへの圧入に要する力は前述のものより大きくなるが、ナット１５を締めた後の接合強度が大きくなるといった効果がある。ここで、前述の実施例でも同様であるが、ワッシャ９の外径が挿通穴３ａ，５ａのそれより相当大きい場合には、その変形を容易にするため、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、放射方向の切り込みまたは切欠きを形成した方がよい。同図（ａ）の切り込み１７は、右半分に示されるように比較的密に形成してもよいし、左半分に示されるように粗に形成してもよい。また、同図（ｂ）の右半分に示される切り込み１７はＶ字型のものであり、上下に示されるように大小の切欠き１９を形成してもよい。これらの切り込み１７または切欠き１９のピッチおよび深さは、ワッシャ９の材質、厚さ、内径、外径などによって適宜設定される。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）はさらに他の例を示し、複数のワッシャ９，９……がボルト本体７の頭部７ａに向けて漸次縮径するようその径および配置が設定されている。この実施例では、上記実施例と同様な効果が得られるほか、ボルト本体７およびワッシャ９の挿入が容易になるといった利点がある。
【００４２】
図６に示される例は、ボルト本体７の頭部７ａ側に外径が小さいワッシャ９ａが配置され、ピンテール７ｃ側に外径が大きいワッシャ９ｂが配置されている。また、図７に示される例は、図６に示されたものより曲率が大きいものであって、特にピンテール７ｃ側に配置されたワッシャ９ｃの初期形状が平板状（曲率が無限大）のものである。さらに、図８に示されるワッシャ９ｄは、ボルト本体７の頭部７ａに向けて凸となっているが、断面が直線状になっている。これらのワッシャ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄにあっても、上述した実施例と同様な効果が得られる。
【００４３】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記のワッシャ９、９……が複数枚用いられているのに対し、該複数のワッシャがボルト本体７のピン部７ｂ周りに螺旋状に配置される一枚もののスプリングワッシャ９Ａに置換された例を示している。スプリングワッシャ９Ａは、ボルト本体７のピン部７ｂの外径より僅かに大きい内径の穴が複数形成されていて、それぞれの穴がピン部７ｂに挿通係合されている。この例によれば、ボルト本体７へのワッシャの装着が容易である。なお、穴の径はピン部の軸方向に沿ってすべて同一でもよいし、ピンテールに向けて漸次僅かに大径となるものでもよい。また、このスプリングワッシャ９Ａに他のワッシャを組み合わせて使用してもよいことはもちろんである。
【００４４】
図１０では、ボルト本体７の頭部７ａに向けて凹（ピンテール７ｃに向けて凸）となる初期形状を有しているワッシャ９Ｂが用いられている。また、図１１は、図１０のものより径が大きくかつ薄肉となっている。
【００４５】
図１２は平板状のワッシャ９とボルト本体の頭部７ａに向けて凸となる初期形状を有するワッシャ９とが組み合わされて用いられた例を示し、図１３は平板状のワッシャ９とボルト本体の頭部７ａに向けて凹となる初期形状を有するワッシャ９Ｂとが組み合わされて用いられた例を示している。ボルト本体の頭部７ａに向けて凸となるワッシャおよび頭部７ａに向けて凹となるワッシャを組み合わせることもできる（図示しない）。このように、種々の初期形状を有するワッシャを任意に組み合わせて用いることができる。
【００４６】
図１４はボルト本体の頭部７ａに向けて凸となるワッシャを径が異なるものを組み合わせて用いた例を示し、図１５は同じく頭部７ａに向けて凸となっているが断面が直線状になっている例を示している。なお、図１５においては、ピン部７ｂにカラー２０が固着されており、これにより挿入時における抜けが防止されている。
【００４７】
以上、種々の形態のワッシャについて説明したが、本発明にかかるワッシャに要求される構造は、内径がボルト本体７のピン部７ｂに挿通可能でかつ頭部７ａより小径であること、外径が挿通穴３ａ，５ａより大径であること、挿通穴３ａ，５ａに挿通可能であること、ボルト本体７とナット１５との相対回転による締め付けに耐えることである。
【００４８】
図１６（ａ）ないし図１６（ｄ）は、ボルト本体７のピン部７ｂに係止される仮止め手段が示されている。このような仮止め手段により、接合作業前後においてワッシャ９がボルト本体７から抜け出ることが防止される。仮止め手段としては、ピン部７ｂに係止されるものであればよく、ボルト本体７のねじ部に螺合されるナット２１（同図（ａ））、ボルト本体７の外側から装着されるスナップリング２３（同図（ｂ））、ピンテール７ｃ側から装着される止輪２５（同図（ｃ））、ピンテール７ｃに嵌合されたカラー２７（同図（ｄ））を採用することができる。仮止め手段は、その外径を挿通穴より小さくすることはもちろんである。
【００４９】
ここで、同図（ｄ）におけるカラー２７には、ピンテール７ｃ側にワッシャ２７ａが一体形成されており、この構成によれば、ボルト本体７の挿通穴３ａ，５ａへの挿入後に別途ワッシャを挿通する作業が不要となる。
【００５０】
なお、このような仮止め手段に代えて、本締めに用いられるナットをボルト本体７に仮止めした状態で接合現場まで搬入してもよい。また、ボルト本体７に形成されるねじはピン部７ｂの全長に形成されていてもよいし、ピンテール７ｃにのみ形成されていてもよい。
【００５１】
また、ワッシャ９の径と挿通穴３ａ，５ａの径とが同じ場合、あるいはワッシャ９の曲率が大きくボルト本体７の挿通穴３ａ，５ａへの挿入動作に随伴させることが困難である場合などには、押込み治具を用いることもできる。押込み治具は、ピン部の外径より大きな内径と挿通穴より小さな外径を有していればよく、ボルト本体７の挿入時にワッシャ９の後端をボルト本体７の頭部７ａに向けて押し込み補助するものである。
【００５２】
さらに、以上の実施例では、二つの接合される部材として角型鋼管柱３と梁のエンドプレート５とを例示したが、鋼管柱同士の接合その他の接合に適用することができることはいうまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるワンサイドボルトは、作業が迅速かつ容易であり、特殊な工具が不要であり、構造も簡単で単価も低廉でありながら、仮締め後の本締めが可能であり、確実に応力伝達が可能であるといった優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の好適な実施例を示す挿入時の断面図である。
（ｂ）はナット締め付け時の断面図である。
【図２】ワッシャの例を示す側面図である。
【図３】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図４】（ａ）はワッシャの正面図である。
（ｂ）は他の例にかかる正面図である。
【図５】（ａ）はさらに他の例を示す挿入時の断面図である。
（ｂ）はナット締め付け時の断面図である。
【図６】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図７】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図８】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図９】（ａ）はワッシャの他の例を示す挿入前の側面図である。
（ｂ）はその締付時を示す断面図である。
（ｃ）はスプリングワッシャ単体の平面図である。
【図１０】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図１１】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図１２】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図１３】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図１４】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図１５】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図１６】（ａ）ないし（ｄ）は仮止め手段を示す正面図である。
【図１７】（ａ），（ｂ）は従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ワンサイドボルト
３  角型鋼管柱（挿通穴３ａ）
５  エンドプレート５（挿通穴５ａ）
７  ボルト本体（頭部７ａ，ピン部７ｂ、ピンテール７ｃ）
９  ワッシャ
１１  マーク
１３  ワッシャ
１５  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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