JPH10263726A

JPH10263726A - トラス材等の構造材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10263726A
Application number: JP7382497A
Authority: JP
Inventors: Haruo Arima; 治雄有馬; Hiroyasu Kubota; 浩康窪田
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】パイプ材とボルトとの間で作用する軸線方向
の引張荷重に対する強度を一段と向上しうる構造のトラ
ス材の提供。【解決手段】スリーブ材４にパイプ材２の内部から中
子４がテーパー嵌合４ａ，５ｂされ、ボルト材３がその
頭部３ｂを中子５の基端面に当接させて中子５の軸孔５
ａに貫通状態に通されている。また、スリーブ材４は、
その外周部がパイプ材２の軸線方向外方に向けて半径線
方向内方に傾斜４ｃされており、パイプ材２の端部周壁
をスリーブ材４の外周形状に沿うようにスピニング加工
により縮径せしめて接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム等
の金属からなる、トラス材等の構造材及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、体育施設や商業施設、文化施設
等の建築構造などにおいて採用されるトラス構造とし
て、図５に示されるように、トラス材（51）と、接続ね
じ孔（52a ）を有するグローブ（52）とをジョイントし
ていくことにより平面的あるいは立体的なトラス構造を
形成していく形式のものが知られている。

【０００３】このトラス構造において、トラス材（51）
は、ステンレス鋼からなる所定の長さの円形パイプ材
（53）と、該パイプ材（53）の端部に溶接（Ｗ）により
接合一体化された同じくステンレス鋼製のスリーブ材
（54）とを備えており、スリーブ材（54）の軸孔（54a
）に、ボルト（55）が、その頭部をスリーブ材（54）
の内端面側に位置させ先端部を外方に突出させるように
通され、かつ、ボルト（55）の外方突出端部の外周部に
ワッパー（56）がピン（57）にてボルト（55）と一体回
転可能に取り付けられたものである。

【０００４】このトラス材（51）とグローブ（52）との
ジョイントは、ワッパー（56）よりも外方に突出するボ
ルト（55）の先端ねじ部を、ワッパー（56）を回転操作
してボルト（55）を回転させることにより、グローブ
（52）のねじ孔（52a ）と螺合させる、というようにし
て行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
上記のような構造のトラス材（51）では、特に、パイプ
材（53）とボルト（55）との間で軸線方向に引張荷重が
作用した場合、この荷重のすべてが軸線引張方向の荷重
としてパイプ材（53）とスリーブ材（54）との接合部
（Ｗ）に作用するため、接合部（Ｗ）にこの軸線方向の
引張荷重に耐える強い接合力が求められるところ、この
接合部（Ｗ）における接合強度の向上には限界があり、
そのため、引張荷重に対するトラス材（51）の強度向上
にも限界があった。

【０００６】また一方、パイプ材（53）とスリーブ材
（54）とを、上記のように溶接（Ｗ）により接合一体化
した構造では、溶接による熱影響で、母材であるパイプ
材（53）やスリーブ材（54）に強度の低下を生じさせる
ことがある。特に、軽量化のため、パイプ材（53）やス
リーブ材（54）としてアルミニウム材を用いたような場
合、とりわけ、強度の最大限確保のためＡ６０６１−Ｔ
６材などのアルミニウム熱処理合金材を用いたような場
合、溶接（例えばＴＩＧ、ＭＩＧ等）では、母材である
パイプ材（53）やスリーブ材（54）の強度低下が懸念さ
れる。

【０００７】本発明は、上記のような従来の問題点に鑑
み、パイプ材とボルトとの間で作用する軸線方向の引張
荷重に対する強度を従来よりも一段と向上することがで
きる構造のトラス材等の構造材、及び、パイプ材とスリ
ーブ材との接合部を強度的信頼性の高いものにすること
ができるトラス材等の構造材の製造方法を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、金属製のパ
イプ材の端部にスリーブ材が接合され、ボルトがその頭
部をパイプ材の内部に位置させるようにしてスリーブ材
の軸孔を通じて外方に突出されているトラス材等の構造
材であって、前記スリーブ材にパイプ材の内部から中子
がテーパー嵌合され、ボルト材がその頭部を中子の基端
面に当接させて中子の軸孔に貫通状態に通されてなるこ
とを特徴とするトラス材等の構造材によって解決され
る。

【０００９】即ち、この構造では、パイプ材とボルトと
の間で軸線方向の引張荷重が作用した場合、この荷重
は、スリーブ材と中子のテーパー嵌合部の傾斜面と垂直
な方向の分力として分散され、そのため、パイプ材とス
リーブ材との接合部には軸線方向の荷重が減少されたか
たちで作用することととなって、パイプ材とボルトとの
間で作用する軸線方向の引張荷重に対する構造材の強度
が向上される。

【００１０】また、上記構造材の製造は、スリーブ材と
して、その外周部がパイプ材の軸線方向外方に向けて半
径線方向内方に傾斜されたものを用い、該スリーブ材を
パイプ材の端部内方に嵌合させた状態で、パイプ材の端
部外周側からスピニング加工を施すことにより、該端部
周壁をスリーブ材の外周形状に沿うように縮径せしめて
スリーブ材とパイプ材とを接合一体化することにより行
うのがよい。このような接合方式の採用により、接合部
領域に溶接の場合のような熱影響による母材強度の低下
を生じることがなくなり、強度的に強くしっかりとした
接合部が形成される。また、溶接の場合のような熱影響
が排除されることで、ボルトの強度低下も防がれる。

【００１１】しかも、パイプ材の端部周壁をスピニング
加工によりスリーブ材の外周傾斜形状に沿うように縮径
せしめて接合一体化するものであることにより、特に、
パイプ軸線方向における引張強度が高いものになる。ま
た、スピニング加工されたパイプ材の端部周壁はその肉
厚が増加され、いよいよ接合強度が向上される。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１３】実施形態では、トラス構造に用いられるト
ラス材に適用した場合について説明する。図１及び図２
に示されるトラス材（１）において、（２）はパイプ
材、（３）はボルト、（４）はスリーブ材、（５）は中
子である。なお、同トラス材（１）において、（６）は
ワッパー、（７）はピンである。（８）はグローブで、
（8a）…はそのねじ孔である。トラス材（１）は、ワッ
パー（６）よりも外方に突出するボルト（３）の先端ね
じ部（3a）を、ワッパー（６）を回転操作してボルト
（３）を回転させることにより、グローブ（８）のねじ
孔（8a）と螺合されて、グローブ（８）とジョイントさ
れる。

【００１４】パイプ材（２）は、アルミニウム製の円形
パイプ材によるもので、本実施形態では強度確保のた
め、Ａ６０６１ＴＥ−Ｔ６材などの熱処理合金が用いら
れている。また、スリーブ材（４）及び中子（５）もア
ルミニウム材によるもので、同じく強度確保のためＡ６
０６１ＢＥ−Ｔ６材などの熱処理合金が用いられてい
る。これらパイプ材（２）、スリーブ材（４）等は、接
合前にあらかじめ、表面処理（アルマイト処理）してお
く。接合は後述するようにスピニング加工により行うか
ら、溶接の場合のように表面処理済みの外観を損なわせ
るということがなく、接合前の表面処理が可能である。
なお、アルミニウム材の採用はトラス構造の軽量化に資
する。

【００１５】スリーブ材（４）は、その基端側軸心部に
基端方向に向けて開くコーン状のテーパー孔部（4a）が
形成されると共に、先端側軸芯部には、該テーパー孔部
（4a）と同軸に軸孔（4b）が貫通して連設されている。
また、このスリーブ材（４）の外周面は、その基端部に
おいてパイプ材（２）の内径と同等のサイズに形成され
ると共に、そこから先端部に向けて半径線方向内方にコ
ーン状の傾斜面（4c）に形成されている。

【００１６】中子（５）は、その軸芯部に軸孔（5a）が
貫通して形成されていると共に、その外周面は基端方向
に向けて開くコーン状のテーパー面（5b）に形成され、
このこの外周テーパー面（5b）が、スリーブ材（４）の
テーパー孔部（4a）内部にテーパー嵌合されるようにな
されている。

【００１７】トラス材（１）の製作は、次のようにして
行う。まず、図３（イ）に示されるように、あらかじ
め、スリーブ材（４）のテーパー孔部（4a）内に中子
（５）をテーパー嵌合すると共に、ボルト（３）を中子
（５）側からその軸孔（5a）及びスリーブ材（４）の軸
孔（4b）に通し、そして、スリーブ材（４）の先端部か
ら突出するボルトネジ部（3a）に仮止めナット（10）を
螺合し、ボルト頭部（3b）を中子（５）の基端面に当接
させる。パイプ材（２）とスリーブ材（４）とを接合一
体化したのちに中子（５）やボルト（３）の取付けを行
うことの実際上の困難性に鑑みたものである。

【００１８】次いで、図３（ロ）に示されるように、ス
リーブ材（４）をその径大側からパイプ材（２）の端部
内方に挿入配置する。しかるのち、図３（ハ）に示され
るように、パイプ材（２）を回転させながら、パイプ材
（２）の端部側方より同端部周壁の外面にへら（13）あ
るいはロールを押し当てスピニング加工を実施してい
く。これにより、該パイプ材（２）の端部周壁がスリー
ブ材（４）の外周形状に沿うように縮径されていき，ス
リーブ材（４）とパイプ材（２）とが接合一体化され
る。

【００１９】上記のようにして製作されたトラス材
（１）では、図１に示されるように、パイプ材（２）と
ボルト（３）との間で軸線方向の引張荷重Ｐが作用した
場合、この荷重は、スリーブ材（４）と中子（５）の各
テーパー嵌合部の傾斜面（4a）（5b）と垂直な方向の分
力Ｐ1 として分散され、そのため、パイプ材（２）とス
リーブ材（４）との接合部には軸線方向の荷重が減少さ
れたかたちで作用することととなって、パイプ材（２）
とボルト（３）との間で作用する軸線方向の引張荷重に
対するトラス材（１）の強度を強化することができる。

【００２０】また、上記構造材の製造は、パイプ材
（２）とスリーブ材（４）とをスピニング加工により接
合一体化するものとしていることにより、これらの接合
部領域に溶接の場合のような熱影響による母材強度の低
下やボルト（３）の強度低下を生じることがなくなり、
強度的に強くしっかりとした接合部が得られる。しか
も、パイプ材（２）の端部周壁をスピニング加工により
スリーブ材（４）の外周傾斜形状に沿うように縮径せし
めて接合一体化するものであることにより、特に、パイ
プ軸線方向における引張強度を高いものにできる。ま
た、スピニング加工によるパイプ材（２）の端部周壁の
肉厚増加により、軸線方向における引張荷重に対して非
常に強い接合部が形成される。

【００２１】図４に示されるトラス材（１）は、スリー
ブ材（４）の外周テーパー面（4c）に、周方向に延びる
環状溝（９）が形成され、パイプ材（２）の端部周壁が
スピニング加工によりこの環状溝（９）内に塑性変形
（2a）して突出されたものである。パイプ材（２）の端
部周壁のこの塑性凹陥部（2a）とスリーブ材（４）の環
状溝（９）との係合により、スリーブ材（４）をパイプ
材（２）の端部内方の所定位置に位置決め状態により一
層しっかりと接合することができる。

【００２２】以上に、本発明の実施形態を示したが、本
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明思
想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例え
ば、パイプ材（２）の材質は、熱処理合金以外のアルミ
ニウム材や、その他ステンレス鋼等の各種金属材であっ
てもよい。また、スリーブ材（４）や中子（５）の材質
も、熱処理合金以外のアルミニウム材や、その他ステン
レス鋼等の各種金属材、あるいはセラミック材など各種
材質のものであってもよい。また、本発明の構造材は上
記のようなトラス材（１）に限定されるものではなく、
要は、パイプ材の端部にスリーブ材を介してボルトが連
結されている構造の構造材に広く適用されるものである
ことはいうまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上の次第で、本発明のトラス材等の構
造材は、スリーブ材にパイプ材の内部から中子がテーパ
ー嵌合され、ボルト材がその頭部を中子の基端面に当接
させて中子の軸孔に貫通状態に通されたものであるか
ら、パイプ材とボルトとの間で軸線方向の引張荷重が作
用した場合、パイプ材とスリーブ材との接合部には、そ
れよりも減少された軸線方向荷重しか作用せず、従っ
て、構造材において、そのパイプ材とボルトとの間で作
用する軸線方向の引張荷重に対する強度を向上すること
ができる。

【００２４】また、上記構造材の製造を、スリーブ材と
して、その外周部がパイプ材の軸線方向外方に向けて半
径線方向内方に傾斜されたものを用い、該スリーブ材を
パイプ材の端部内方に嵌合させた状態で、パイプ材の端
部外周側からスピニング加工を施し、該端部周壁をスリ
ーブ材の外周形状に沿うように縮径せしめてスリーブ材
とパイプ材とを接合一体化することにより行うものとす
ることで、パイプ材とスリーブ材との接合部領域に溶接
の場合のような熱影響による母材強度の低下を生じさせ
ることがなくなり、強度的に強くしっかりとした接合部
を形成することができる。また、溶接の場合のような熱
影響の排除により、ボルトの強度低下も防止することが
できる。更に、上記のようにパイプ材の端部周壁をスピ
ニング加工によりスリーブ材の外周傾斜形状に沿うよう
に縮径せしめて接合一体化することにより、特に、パイ
プ軸線方向における引張強度を高いものにすることがで
きるのみならず、スピニング加工されたパイプ材の端部
周壁の肉厚を増加しえて、いよいよ強度的に優れた接合
部を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態にかかるトラス材を示す断面図であ
る。

【図２】同トラス材とグローブ材とを分離状態にして示
す断面図である。

【図３】図（イ）〜図（ハ）はトラス材の製造工程を順
次に示す断面図である。

【図４】他の実施形態にかかるトラス材を示す断面図で
ある。

【図５】従来のトラス材を示す断面図である。

【符号の説明】

１ …トラス材２ …パイプ材３ …ボルト３ｂ…頭部４ …スリーブ材５ …中子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ１６Ｂ 7/18 Ｆ１６Ｂ 7/18 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製のパイプ材の端部にスリーブ材が
接合され、ボルトがその頭部をパイプ材の内部に位置さ
せるようにしてスリーブ材の軸孔を通じて外方に突出さ
れているトラス材等の構造材であって、前記スリーブ材にパイプ材の内部から中子がテーパー嵌
合され、ボルト材がその頭部を中子の基端面に当接させ
て中子の軸孔に貫通状態に通されてなることを特徴とす
るトラス材等の構造材。
【請求項２】請求項１の構造材の製造方法であって、
前記スリーブ材として、その外周部がパイプ材の軸線方
向外方に向けて半径線方向内方に傾斜されたものを用
い、該スリーブ材をパイプ材の端部内方に嵌合させた状
態で、パイプ材の端部外周側からスピニング加工を施す
ことにより、該端部周壁をスリーブ材の外周形状に沿う
ように縮径せしめてスリーブ材とパイプ材とを接合一体
化することを特徴とするトラス材等の構造材の製造方
法。