JPH10274216A - 部材同士の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばトラス材１の製作において、パイプ材
２の端部にスリーブ材３を強度的に強くしっかりと接合
一体化することができる接合方法の提供。 【解決手段】 スリーブ材３の円形嵌合部１０をパイプ
材２の端部内方に嵌合し、しかるのち、スリーブ材３の
段面１２をパイプ材２の端面に押し付けながら、パイプ
材２の端部外周側からスピニング加工を施すことによ
り、パイプ材２の端部周壁を塑性変形によりスリーブ材
３の円形嵌合部１０の環状溝１１内に突出させ、パイプ
材２とスリーブ材３とを結合一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、アルミニ
ウム等の金属製のトラス構造におけるトラス材の製作な
どに用いられる部材同士の接合方法に関する。

【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４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）の通孔（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
上記のようなトラス材（51）において、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。

【０００６】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、パイプ材の端部にスリーブ材などの第２の部材を強
度的に強くしっかりと接合一体化することができる部材
同士の接合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、金属製パイ
プ材の端部に、第２の部材を接合する部材同士の接合方
法であって、前記第２部材として、パイプ材の端部内方
にしっくりと嵌合される円形嵌合部が備えられ、該円形
嵌合部の軸線方向中間部外周面に周方向に延びる環状溝
が設けられると共に、円形嵌合部の基端部に半径線方向
外方に突出する段面が設けられたものを用い、該第２部
材の円形嵌合部をパイプ材の端部内方に嵌合し、しかる
のち、第２部材の段面をパイプ材の端面に押し付けなが
ら、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、パイプ材の端部周壁を塑性変形により第２部
材円形嵌合部の環状溝内に突出させ、パイプ材と第２部
材とを結合一体化することを特徴とする部材同士の接合
方法によって解決される。

【０００９】即ち、上記接合方法では、金属製パイプ材
の端部に接合される第２部材として、パイプ材の端部内
方にしっくりと嵌合される円形嵌合部が備えられ、該円
形嵌合部の軸線方向中間部外周面に周方向に延びる環状
溝が設けられたものを用い、該第２部材の円形嵌合部を
パイプ材の端部内方に嵌合し、しかるのち、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、パイ
プ材の端部周壁を塑性変形により第２部材円形嵌合部の
環状溝内に突出させて、パイプ材と第２部材とを結合一
体化するものである。従って、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がなく、強度的に
強くしっかりとした接合部が形成される。

【００１０】しかも、第２部材の円形嵌合部の軸線方向
中間部外周面に周方向に延ばして設けた環状溝内にパイ
プ材の端部周壁を塑性変形により突出させて結合一体化
するものであることにより、環状溝とパイプ端部周壁と
の係合により、特に、パイプ軸線方向における接合強度
が強いものになる。

【００１１】また、第２部材には、その円形嵌合部の基
端部に半径線方向外方に突出する段面が設けられてお
り、スピニング加工は、第２部材の段面をパイプ材の端
面に押し付けながら行うものとしている。従って、スピ
ニング加工のためのパイプ材と第２部材との相対的位置
関係が所定の位置関係に固定されてパイプ材に対する第
２部材の位置決めが容易になるのみならず、スピニング
加工中、パイプ材と第２部材とが、上記の押付け作用に
よる摩擦力で一体回転され、支障なくスピニング加工を
実施することができる。しかも、パイプ材の端部には上
記の押付け作用によって軸線方向の荷重が働き、そのた
め、第２部材円形嵌合部の環状溝内に突出されるパイプ
材の端部周壁が薄肉化してしまうということがなく、強
度的に強くしっかりとした接合部が形成される。更に、
上記の押付け作用によって、パイプ材の端部周壁が第２
部材円形嵌合部の環状溝内に突出される際に、パイプの
端面が第２部材円形嵌合部の段面から離間して隙間がで
きてしまうというようなこともなく、両部材が外観体裁
良く接合一体化される。

【００１２】また、上記発明は、第２部材が、軸心部に
通孔を有するスリーブ材からなり、該スリーブ材の通孔
に、ボルトが、その頭部を円形嵌合部の内端面側に位置
させ、先端部をスリーブ材のもう一方の端部から突出さ
せて差し込まれているような場合に、有効性が発揮され
る。即ち、例えばトラス材の場合のように、ボルトをス
リーブ材に差し込んだ状態でスリーブ材とパイプ材とを
接合しなければならないような場合には、溶接ではボル
トに熱影響が及ぶ危険性があり、その強度低下が危惧さ
れる。しかし、本発明のように、溶接の場合のような熱
影響を及ぼさない接合方法の採用により、ボルトの強度
低下も防止される。

【００１３】

【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。

【００１４】実施形態では、トラス構造におけるトラス
材に関し、図２に示されるように、これを構成するパイ
プ材（２）とスリーブ材（３）との接合に適用した場合
について説明する。即ち、スリーブ材（３）が本発明の
第２部材である。

【００１５】なお、トラス材（１）において、（４）は
ボルト、（５）はワッパー、（６）はピンである。
（７）はグローブで、（7a）…はそのねじ孔である。ト
ラス材（１）は、ワッパー（５）よりも外方に突出する
ボルト（４）の先端ねじ部（4a）を、ワッパー（５）を
回転操作してボルト（４）を回転させることにより、グ
ローブ（７）のねじ孔（7a）と螺合されて、グローブ
（７）とジョイントされる。

【００１６】パイプ材（２）は、アルミニウム材による
もので、本実施形態では強度確保のため、Ａ６０６１Ｔ
Ｅ−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（３）もアルミニウム材によるもので、同じ
く強度確保のためＡ６０６１ＢＥ−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）とスリー
ブ材（３）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。

【００１７】スリーブ材（３）は、その軸心部に、ボル
ト（４）を通す通孔（９）が備えられている。スリーブ
材（３）の軸線方向における一方の側は、パイプ材
（２）の端部内方にしっくりと嵌合される円形嵌合部
（10）に形成されている。この円形嵌合部（10）の軸線
方向中間部外周面には、周方向に延びる断面方形状の環
状溝（11）が１つ形成されている。そして、スリーブ材
（３）の軸線方向におけるもう一方の側は、円形嵌合部
（10）よりも径大に形成され、両者間に、円形嵌合部
（10）側に面して半径線方向外方に突出する段面（12）
が形成されている。

【００１８】パイプ材（２）とスリーブ材（３）との接
合は次のようにして行う。まず、図１（イ）に示される
ように、スリーブ材とパイプ材（２）とを接合する前
に、あらかじめ、ボルト（４）を、スリーブ材（３）の
通孔（９）に円形嵌合部（10）側の端部から通し、スリ
ーブ材（３）のもう一方の端部から突出するボルト
（４）の先端側にワッパー（５）をピン（６）にて止め
る。パイプ材（２）とスリーブ材（３）とを接合一体化
したのちにボルト（４）、ワッパー（５）等の取付けを
行うことの実際上の困難性に鑑みたものである。なお、
ボルト（４）は通常のナットにて止めてもよい。

【００１９】次いで、図１（ロ）に示されるように、こ
のスリーブ材（３）の円形嵌合部（10）をパイプ材
（２）の端部内方に嵌合する。スリーブ材（３）の段面
（12）とパイプ材（２）の端面との当接により、スリー
ブ材（３）はパイプ材（２）に対し適正な位置に容易に
位置決めされる。

【００２０】しかるのち、スリーブ材（３）の段面（1
2）をパイプ材（２）の端面に押し付けながら、図１
（ハ）に示されるように、パイプ材（２）を回転させ
る。押付けによる摩擦力で、スリーブ材（３）も、パイ
プ材（２）と一体となって回転される。

【００２１】そして、この押付けながらの回転を維持し
ながら、同図１（ハ）に示されるように、円形嵌合部
（10）の環状溝（11）に対応する位置において、側方よ
り、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、パイプ材（２）の端部
周壁がスリーブ材円形嵌合部（10）の環状溝（11）内へ
と塑性変形されて突出していき、パイプ材（２）とスリ
ーブ材（３）とが結合一体化される。環状溝（11）とパ
イプ材（２）の端部周壁の塑性凹陥部（14）との係合に
より、特に、パイプ軸線方向における接合強度が強いも
のになる。また、環状溝（11）を横断面方形状に形成し
ているから、その接合強度がより一層強いものになる。
また、環状溝（11）内へのパイプ材（２）の端部周壁の
塑性変形過程で、該端部周壁は、図１（ハ）に示される
ように、上記の押付けにより軸線方向の圧縮力が作用し
ているため、環状溝（11）内へと入り込もうとして、薄
肉化してしまうことはないし、また、上記の押付けによ
り、パイプ材（２）の端面がスリーブ材（３）の円形嵌
合部（10）の段面（12）から離間して隙間ができてしま
うというようなこともなく外観体裁良く接合一体化され
る。

【００２２】以上により、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させることな
く、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、この接合によってボルト（４）の強度
を熱影響によって低下させることもない。

【００２３】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所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（３）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、スリーブ材（３）の円形嵌合部
（10）の環状溝（11）は、図３（イ）に示されるような
断面半円弧状などの各種断面形状のものであってもよ
く、また、図３（ロ）に示されるような２列配置などの
複数列配置に設けられていてもよい。また、上記実施形
態では、トラス材を構成するパイプ材（２）とスリーブ
材（３）との接合に適用した場合を示したが、本発明の
接合方法は、各種のパイプ材の端部に各種の第２部材を
接合する場合をも含めて広く適用されるものであること
はいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】上述の次第で、本発明の部材同士の接合
方法は、金属製パイプ材の端部に接合される第２部材と
して、パイプ材の端部内方にしっくりと嵌合される円形
嵌合部が備えられ、該円形嵌合部の軸線方向中間部外周
面に周方向に延びる環状溝が設けられたものを用い、該
第２部材の円形嵌合部をパイプ材の端部内方に嵌合し、
しかるのち、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、パイプ材の端部周壁を塑性変形によ
り第２部材円形嵌合部の環状溝内に突出させて、パイプ
材と第２部材とを結合一体化するものであり、従って、
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、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。

【００２５】しかも、第２部材の円形嵌合部の軸線方向
中間部外周面に周方向に延ばして設けた環状溝内にパイ
プ材の端部周壁を塑性変形により突出させて結合一体化
するものであるから、環状溝とパイプ端部周壁との係合
により、特に、パイプ軸線方向における接合強度を強い
ものにすることができる。

【００２６】更に、第２部材には、その円形嵌合部の基
端部に半径線方向外方に突出する段面が設けられてお
り、スピニング加工は、第２部材の段面をパイプ材の端
面に押し付けながら行うものとしている。従って、スピ
ニング加工に際して第２部材をパイプ材に容易に位置決
めすることができるのみならず、スピニング加工中、パ
イプ材と第２部材とを一体回転させて、特殊治具など用
いることなく、支障なくスピニング加工を遂行すること
ができる。しかも、第２部材円形嵌合部の環状溝内に突
出されるパイプ材の端部周壁の薄肉化を防止しえて、強
度的に強くより一層しっかりとした接合部を形成するこ
とができる。更に、パイプの端面が第２部材円形嵌合部
の段面から離間して隙間ができてしまうというようなこ
ともなく、両部材を外観体裁良く接合一体化することが
できる。

【００２７】また、上記発明において、第２部材が、軸
心部に通孔を有するスリーブ材からなり、該スリーブ材
の通孔に、ボルトが、その頭部を円形嵌合部の内端面側
に位置させ、先端部をスリーブ材のもう一方の端部から
突出させて差し込まれているものである場合は、接合に
よってこのボルトの強度を低下させることなく両部材を
接合一体化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（イ）〜図（ハ）は一実施形態方法を順次的
に示す断面図である。

【図２】得られたトラス材及びグローブの断面図であ
る。

【図３】図（イ）及び図（ロ）はそれぞれ環状溝の変形
例を示す断面図である。

【図４】従来のトラス材及びグローブの断面図である。

【符号の説明】

２…パイプ材 ３…スリーブ材 １０…円形嵌合部 １１…環状溝 １２…段面 １３…へら １４…塑性凹陥部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｃ 3/02 Ｅ０４Ｃ 3/02 (72)発明者 有馬 治雄 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム 株式会社内 (72)発明者 窪田 浩康 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製パイプ材の端部に、第２の部材を
   接合する部材同士の接合方法であって、 前記第２部材として、パイプ材の端部内方にしっくりと
   嵌合される円形嵌合部が備えられ、該円形嵌合部の軸線
   方向中間部外周面に周方向に延びる環状溝が設けられる
   と共に、円形嵌合部の基端部に半径線方向外方に突出す
   る段面が設けられたものを用い、 該第２部材の円形嵌合部をパイプ材の端部内方に嵌合
   し、しかるのち、第２部材の段面をパイプ材の端面に押
   し付けながら、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、パイプ材の端部周壁を塑性変形に
   より第２部材円形嵌合部の環状溝内に突出させ、パイプ
   材と第２部材とを結合一体化することを特徴とする部材
   同士の接合方法。
2. 【請求項２】 前記第２部材は、軸心部に通孔を有する
   スリーブ材からなり、該スリーブ材の通孔に、ボルト
   が、その頭部を円形嵌合部の内端面側に位置させ、先端
   部をスリーブ材のもう一方の端部から突出させて差し込
   まれている請求項１に記載の部材同士の接合方法。