JPH10237944A - ボールジョイント式トラス構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラス弦材端部部材をトラス弦材に固定した
あとの寸法精度の確保が容易で、かつ固定部の品質確保
が溶接よりも容易な、トラス弦材端部部材とトラス弦材
の接続構造を実現する。 【解決手段】 トラス弦材端部部材であるエンドコーン
２の外周に左ねじの雄ねじ２Ａを形成し、トラス弦材で
あるパイプ１の端部内周に前記雄ねじ２Ａと螺合する雌
ねじ１Ａを形成して両者をねじ結合し、球状ノード７の
取付け孔２２の雌ねじ２２Ａに螺合してエンドコーン２
を球状ノード７に結合するボルト１４の雄ねじ１４Ａを
右ねじとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組立て時の寸法精
度の保持に配慮したボールジョイント式トラス構造体に
係り、特に、トラス弦材を球状ノードに結合する際の寸
法精度の保持を容易にしたボールジョイント式トラス構
造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボールジョイント式トラス構造体
は屋根構造に多用され、トラス格点で複数のトラス弦材
の端部を球状ノードにより連結している。最近は駅前広
場、商業施設の共用オープンスペース或いは公園施設に
おいて、バス停留所の屋根パネル保持体やモニュメント
に適用されている。

【０００３】トラス弦材の端部と球状ノードの連結は、
ボルトとナットにより連結するボルト−ナット方式と下
記に示すボルト−ワッシャ方式とがある。ボルト−ワッ
シャ方式は、例えば、図２に示す特公昭５６−２９０６
４号公報で開示された例がある。図２に示す例は、縦孔
１３を備えた接続円盤１２をパイプ棒１１の端部に溶接
固着し、縦孔１３にねじボルト１４を挿通させ、ねじボ
ルト１４の六角形部分１５に回動筒機構１７を嵌合し、
この回動筒機構１７を回転させることでねじボルト１４
のねじ部分１６を中空ボール１０のねじ孔１１０に螺合
させ、パイプ棒１１を中空ボール１０に結合固定するも
のである。

【０００４】回動筒機構１７は、ねじボルト１４の六角
形部分１５に嵌合されていて回動筒機構（以下ワッシャ
という）１７を回すことによりねじボルト１４が回転さ
れるようになっているとともに、接続円盤１２の端面２
６と中空ボール１０の表面の間隔が所定の値以下になら
ないようにするスペーサの役割を果たしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図２に示
す従来技術においては、接続円盤１２をパイプ棒１１の
端部に溶接部１１Ａで溶接固着するようになっているた
め、品質確保上、問題があった。すなわち、溶接により
接続円盤（以下、トラス弦材端部部材という）１２をパ
イプ棒１１（以下、トラス弦材という）に固定するた
め、溶接部１１Ａの品質を所要の精度に均一に保持する
のが困難であった。特にアルミニウム合金材をトラス弦
材として用いようとする場合顕著であった。また、トラ
ス弦材の長さが２〜３ｍの場合、その両端面間の間隔は
通常０．１mmのオーダーの精度が要求されるが、両端に
トラス弦材端部部材が溶接される場合、溶接後のトラス
弦材端部部材の外側端面間の距離を所要の精度範囲にお
さめるのが困難であった。

【０００６】本発明の目的は、トラス弦材端部部材をト
ラス弦材に固定したあとの寸法精度の確保が容易で、か
つ固定部の品質確保が溶接よりも容易な、トラス弦材端
部部材とトラス弦材の接続構造を実現することにある。
また、アルミニウム合金を素材としたトラス構造体を得
ることを可能にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、トラス弦材
と、一方の端部を前記トラス弦材の端部に固定され他方
の端部に軸方向に貫通する孔が形成されたトラス弦材端
部部材と、表面から内部に向かう複数の取付け孔にそれ
ぞれ雌ねじを形成した球状ノードと、先端部に該球状ノ
ードの雌ねじと螺合する雄ねじを形成し該先端部と頭部
の間に軸方向に垂直な断面を多角形とした部分を有して
なり前記トラス弦材端部部材の前記貫通孔にボルト頭部
を前記トラス弦材側にして挿通されたボルトと、該ボル
トの前記多角形部外周に嵌合したワッシャとにより構成
され、前記ボルトの雄ねじを球状ノードの雌ねじと螺合
させてトラス弦材と球状ノードを前記トラス弦材端部部
材を介して連結してなるボールジョイント式トラス構造
体において、前記トラス弦材の端部とトラス弦材端部部
材の固定を、前記トラス弦材の端部に形成された雌ねじ
もしくは雄ねじにトラス弦材端部部材の一方の端部に形
成された雄ねじもしくは雌ねじを螺合させて行い、トラ
ス弦材の端部に形成されたねじと球状ノードのねじはね
じ山の巻き方向を互いに逆とすることにより、達成され
る。

【０００８】なお、トラス弦材の端部に形成されたねじ
は左ねじとし、球状ノードのねじは右ねじとするのが望
ましい。

【０００９】また、前記ボルトをその頭部側から先端部
側に向かって付勢するばね体を設けておくことが望まし
い。

【００１０】上記構成によれば、トラス弦材とトラス弦
材端部部材は、トラス弦材端部部材の雄ねじをトラス弦
材の雌ねじにねじこむことによって結合されるので、結
合後の寸法精度の確保が容易になる。また、トラス弦材
の雌ねじと球状ノードの雌ねじのねじ山の巻き方向を互
いに逆にしてあるので、ワッシャを回してボルトを球状
ノードの雌ねじに捩じ込むとき、トラス弦材とトラス弦
材端部部材のねじ結合部が緩む恐れがない。また、緩み
により寸法精度が狂うことがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明するがこれに限定されるものではない。図１は
本発明の実施の形態の構成を示す横断面図である。

【００１２】本図はボールジョイント式トラス構造体の
トラス格点におけるトラス弦材と球状ノードをボルト−
ワッシャ方式で連結した単位トラス連結部の状態を示
す。ボールジョイント式トラス構造体は、通常、この単
位トラス連結部を複数含んで構成される。

【００１３】図１に示すように、本実施例のボールジョ
イント式トラス構造体の単位トラス連結部は、トラス弦
材であるパイプ１（アルミ合金材または鋼管）と、一方
の端部を前記パイプ１の端部に固定され他方の端部に軸
方向に貫通するボルトが挿通される貫通孔２１が形成さ
れたトラス弦材端部部材であるエンドコーン２と、表面
から内部に向かう複数の取付け孔２２にそれぞれ雌ねじ
２２Ａを形成した球状ノード７と、先端部に該球状ノー
ドの雌ねじ２２Ａと螺合する雄ねじ１４Ａが形成され該
先端部と頭部間を軸方向に垂直な断面が多角形である多
角形部１４Ｃとし前記貫通孔２１にボルト頭部１４Ｂを
前記パイプ１側にして挿通されたボルト１４と、エンド
コーン２と球状ノード７間に配設され該ボルト１４の前
記多角形部１４Ｃ外周に嵌合したワッシャ６とにより構
成され、前記ボルトの雄ねじ１４Ａを球状ノード７の雌
ねじ２２Ａと螺合させてパイプ１と球状ノード７を連結
してなっている。

【００１４】パイプ１の端部内周には雌ねじ１Ａが形成
されている。

【００１５】エンドコーン２は、外周に前記雌ねじ１Ａ
と螺合する雄ねじ２Ａが形成された円筒部と、該円筒部
に同心状に、大径側を円筒部側にして一体に形成された
円錐台形状部からなり、円錐台形状部に前記円筒部と同
心に軸方向に貫通する貫通孔２１が形成されている。円
筒状部の雄ねじ２Ａが形成されていない部分に設けた小
穴２Ｅは、上記雄ねじ２Ａを雌ねじ１Ａに締め付けるた
めの工具のためのものであり、１個所あればよい。

【００１６】球状ノード７の表面の前記取付け孔２２の
開口部は、取付け孔２２と同心でほぼ前記ワッシャ６の
外径（球状ノード７に当接する部分の最大径）と同じ径
の範囲が前記取付け孔２２の軸線に垂直な平面７Ａに加
工されている。この平面７Ａは、寸法精度の向上と、球
状ノード７とワッシャ６間の密着を安定化するためのも
のである。

【００１７】ボルト１４は、ボルト頭部１４Ｂを前記エ
ンドコーン２の円筒部内部に位置させて前記貫通孔２１
に挿通されている。そして、エンドコーン２の円筒部内
周に取り付けられたスプリング押さえ板５とボルト頭部
１４Ｂの間に介装されたスプリング４により押圧され、
ボルト頭部側から先端部に向かって付勢されている。ボ
ルト１４はスプリング４に付勢され、ボルト頭部１４Ｂ
が下方になる姿勢のときでも、ボルト１４をスプリング
４方向に押す外力がないかぎり、ボルト頭部１４Ｂの下
面１４Ｄがエンドコーン２の円錐台形状部の大径側底面
２Ｃに当接するようになっている。また、スプリング４
の存在により、パイプ１の中にボルト１４が入ってしま
うことがない。ボルト１４の軸方向の先端部には前記雌
ねじ２２Ａと螺合する雄ねじ１４Ａが形成され、該先端
部とボルト頭部１４Ｂ間は軸方向に垂直な断面が六角形
である多角形部１４Ｃとなっている。

【００１８】ボルト１４の六角形をなしている部分に、
軸方向に垂直な平面での断面が内側、外側共に六角形を
なしている角筒状のワッシャ６が嵌合されている。ワッ
シャ６の長さは、ボールジョイント式トラス構造体が組
み立てられたときの、エンドコーン２の円錐台形状部の
小径側端面２Ｂと球状ノード７の前記平面７Ａの所定の
距離（設計された距離）に設定されている。また、ワッ
シャ６の内周側六角形断面の各辺は、ボルト１４の六角
形部１４Ｃの各辺とわずかの隙間をおいて対向してお
り、両者の軸方向の相対的な動きは可能であるが、ボル
ト１４の軸線を中心とする両者の相対的な回転はできな
いようになっている。さらに、ボルト頭部１４Ｂには軸
線方向に突出する短い円柱部１４Ｅが形成されており、
前記スプリング４の末端がこの円柱部１４Ｅの周囲を巻
くように係合するようになっている。スプリング４の末
端を円柱部１４Ｅの周囲を巻くように係合させておくこ
とで、ボルト１４が回転しても、スプリング４は常にそ
の位置を保ってボルト１４を外側方向に向かって付勢す
ることができる。

【００１９】尚、球状ノード７には通常複数のトラス弦
材が連結されるので複数の取付け孔２２が形成され、一
本のトラス弦材の両端に前述の単位トラス連結部が形成
されるものであり、図１ではこれらを省略して示してい
る。

【００２０】本実施例の特徴は、エンドコーン２とパイ
プ１の結合を従来の溶接接合に代えてねじ結合とすると
ともに、エンドコーン２の雄ねじ２Ａとパイプ１の雌ね
じ１Ａを左ねじとし、ボルト１４の雄ねじ１４Ａと取付
け孔２２の雌ねじ２２Ａを右ねじとしたことにある。即
ち、エンドコーン２をパイプ１に結合するねじと、ボル
ト１４を球状ノード７に結合するねじの巻き方向を互い
に逆にし、いわゆる逆ねじ構造にしてある。

【００２１】次に、上記構成の単位連結部の組立てにつ
いて述べる。まず、エンドコーン２の貫通孔２１に、ボ
ルト１４を円筒部側から挿通し、スプリング４を装着し
たスプリング押さえ板５を円筒部内周に取り付ける。ス
プリング４のボルト１４側末端はボルト１４の円柱部１
４Ｅに係合し、ボルト１４を先端部側に付勢する。スプ
リング１４に付勢されたボルト１４はエンドコーン２の
円錐台形状部の大径側底面２Ｃに押しつけられ、ボルト
頭部１４Ｂの下面１４Ｄが前記大径側底面２Ｃに当接す
る。ボルト１４の雄ねじ１４Ａが形成された先端部及び
六角形部１４Ｃの一部はエンドコーン２の円錐台形状部
から外方に突出した状態になる。

【００２２】次いで、エンドコーン２の雄ねじ２Ａがパ
イプ１の雌ねじ１Ａに、ねじの末端までねじこまれる。
このとき、円筒部に形成された小穴２Ｅがねじこみ用治
具の係合に使用される。パイプ１の両端にエンドコーン
２が結合される。

【００２３】次に、空中に位置決めされた２個の球状ノ
ード７の間に、エンドコーン２が結合されたパイプ１を
取り付ける。あらかじめ、円錐台形状部から突出したボ
ルト１４にワッシャ６を嵌合させ、外れて落ちないよう
にテープ等でエンドコーン２に止めておく。適当な方法
でボルト１４をパイプ１側に押してボルト先端をワッシ
ャ６内に押し込みながら、ワッシャ６の端部を球状ノー
ド７の取付け孔２２の位置に位置決めする。

【００２４】位置決めが済んだら、ワッシャ６を回転さ
せ、ボルト１４を取付け孔２２に捩じ込む。ボルト１４
が捩じ込まれてボルト頭部１４Ｂの下面１４Ｄがエンド
コーン２の大径側底面２Ｃに当接すると両者の間及びエ
ンドコーン２の小径側端面２Ｂとワッシャ６間に摩擦力
が働き、ボルト１４を取付け孔２２に捩じ込む方向、す
なわち、ボルト１４をボルト頭部１４Ｂ側から見て時計
回り方向に回転させると、エンドコーン２には、小径端
側から見て反時計方向に回そうとする力が加わる。しか
し、エンドコーン２とパイプ１を結合するねじは左ねじ
としてあるから、エンドコーン２を、小径端側から見て
反時計方向に回そうとする力は、エンドコーン２をさら
にパイプ１に捩じ込もうとする方向に作用する。したが
って、ボルト１４を取付け孔２２に捩じ込む方向に回転
させても、エンドコーン２とパイプ１のねじ結合部が緩
んでエンドコーン２がパイプ１から出て来るようなこと
がなく、エンドコーン２とパイプ１で形成されるトラス
部材の寸法が狂って来る恐れがない。

【００２５】また、エンドコーン２とパイプ１の結合部
は、機械加工によるねじで形成されるから、溶接よりも
品質を均一化することが容易であり、熟練工に頼る範囲
を少なくできる。また、アルミニウム合金材をパイプ１
に用いても強度上の心配がない。

【００２６】以上図示した例ではトラス弦材の片側での
連結部を示したがトラス弦材の他端側の連結部も同様に
構成するのが望ましい。また、上記実施例では、エンド
コーン２とパイプ１の結合部を左ねじ、ボルト１４と球
状ノードの結合部を右ねじとしたが、逆でもよい。さら
に、上記実施例ではボルト１４を外側に向かって付勢す
るスプリング４及びスプリング押さえ板５が設けられて
いるが、パイプ１の据付け状態でボルト１４が重力で球
状ノード７側に出て来るようであれば、必ずしもスプリ
ング４及びスプリング押さえ板５を設けなくてもよい。
但しその場合でも搬送中にボルト１４がパイプ１側に抜
け落ちるのを防ぐ何らかかの手段を講じておくのが望ま
しい。

【００２７】上記実施例では、エンドコーン２に雄ねじ
２Ａを形成し、パイプ１に雌ねじ１Ａを形成したが、逆
に、エンドコーン２に雌ねじを形成し、パイプ１に雄ね
じを形成するようにしても同様の効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、トラス弦材とトラス弦
材端部部材の結合をねじ結合とし、このねじの巻き方向
を、球状ノードとトラス弦材端部部材を結合するボルト
のねじの巻き方向と逆にしたので、ボールジョイント式
トラス構造体の組立てに際し、寸法精度の維持が容易に
なるとともに、トラス弦材とトラス弦材端部部材の結合
部の品質を均一にすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す縦断面図であ
る。

【図２】従来技術の例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ パイプ １Ａ パイプの雌
ねじ ２ エンドコーン ２Ａ エンドコー
ンの雄ねじ ２Ｂ 円錐台形状部の小径側端面 ２Ｃ 円錐台形状
部の大径側底面 ２Ｅ 小穴 ４ スプリング ５ スプリング押さえ板 ６ ワッシャ ７ 球状ノード ７Ａ 取付け孔２
２の開口部平面 １０ 中空ボール １１ パイプ棒 １１Ａ 溶接部 １２ 接続円盤 １３ 縦孔 １４ ボルト １４Ａ ボルトの雄ねじ １４Ｂ ボルト頭
部 １４Ｃ ボルトの六角形部 １４Ｄ ボルト頭
部の下面 １４Ｅ ボルト頭部の円柱部 １５ 六角形部分 １６ ねじ部分 １７ 回動筒機構 ２１ 貫通孔 ２２ 球状ノード
の取付け孔 ２２Ａ 取付け孔の雌ねじ ２６ 接続円盤の
端面 １１０ ねじ穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田嶋 時彦 千葉県船橋市習志野４丁目12番２号 日本 軽金属株式会社船橋工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラス弦材と、一方の端部を前記トラス
   弦材の端部に固定され他方の端部に軸方向に貫通孔が形
   成されたトラス弦材端部部材と、表面から内部に向かう
   複数の取付け孔にそれぞれ雌ねじを形成した球状ノード
   と、先端部に該球状ノードの雌ねじと螺合する雄ねじが
   形成され該先端部と頭部の間に軸方向に垂直な断面を多
   角形とした部分を有してなり前記トラス弦材端部部材の
   前記貫通孔にボルト頭部を前記トラス弦材側にして挿通
   されたボルトと、トラス弦材端部部材と球状ノード間に
   配設され該ボルトの前記多角形部外周に嵌合したワッシ
   ャとにより構成され、前記ボルトの雄ねじを球状ノード
   の雌ねじと螺合させてトラス弦材と球状ノードを前記ト
   ラス弦材端部部材を介して連結してなるボールジョイン
   ト式トラス構造体において、 前記トラス弦材の端部とトラス弦材端部部材の固定は、
   前記トラス弦材の端部に形成された雌ねじもしくは雄ね
   じにトラス弦材端部部材の一方の端部に形成された雄ね
   じもしくは雌ねじを螺合させて行われ、トラス弦材の端
   部に形成されたねじと球状ノードのねじはねじ山の巻き
   方向が互いに逆としてあることを特徴とするボールジョ
   イント式トラス構造体。
2. 【請求項２】 トラス弦材の端部に形成されたねじが左
   ねじであり、球状ノードのねじは右ねじであることを特
   徴とする請求項１に記載のボールジョイント式トラス構
   造体。
3. 【請求項３】 前記ボルトは、ボルト頭部側からボルト
   先端側に向かってバネ体で付勢されていることを特徴と
   する請求項１または２に記載のボールジョイント式トラ
   ス構造体。