JP3572562B2 - ワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
例えば、トンネル等の土木構造物やビル等の建築物等を構築するに際し、セグメントやカーテンウォール等の各種コンクリートユニットどうしを接合するのに好適なワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体どうしを接合するための技術としては、接着，溶着，溶接，ボルト・ナット等の締結部材を用いるものや、各種のワンタッチ継手等、多種多様のものがあり、これらの技術のうち、接合する物体の材質，必要とされる接合強度，コスト等に応じて、最適のものが選択されて採用されている。
【０００３】
ところで、土木建築分野においては、例えばトンネルやビル等の土木構造物や建築物を構築するに際して、施工の工業化を図るために、セグメントやカーテンウォール等の各種コンクリートユニットが多用されている。
【０００４】
ここで、トンネル覆工用のセグメントを例にとって考えてみると、従来、トンネルの長さ方向または周方向において互いに隣接するセグメントどうしは、ボルト・ナットで接合する継手構造が用いられていた。しかし、ボルト・ナットの締付け作業は人力で行わなければならないため、能率が悪く時間がかかるものとなっていた。
【０００５】
そこで近年では、さらなる施工の工業化・効率化を図るために、従来のボルト・ナットに替えて、ワンタッチでセグメントどうしを接合することのできるワンタッチ継手が開発されている。
【０００６】
このようなワンタッチ継手としては、例えば実公昭６２−４６３２号の技術がある。
これは、図１７に示すように、一方のセグメントＳ１の端部にピン１が設けられ、他方のセグメントＳ２の端部にピン穴２が設けられた構成となっている。ピン穴２には、その入り口近傍に、外周縁部３ａと、その内側に形成された中央部３ｂとからなるバネ鋼板３が設けられている。バネ鋼板３の中央部３ｂには、放射状の切目が形成されており、これによって周方向に複数の爪５が形成された構成となっている。これらの爪５は、ピン穴２の奥側に向けて傾斜して形成されており、さらにこれらの爪５の先端部で囲まれた空間の径は、ピン１の外径よりも所定寸法小径とされている。
【０００７】
そして、このようなワンタッチ継手では、ピン穴２にピン１を挿入することによって、セグメントＳ１，Ｓ２を接合するようになっている。ピン穴２にピン１を挿入すると、各爪５はピン穴２の奥側に傾斜しているので、ピン１の挿入を容易に行うことができるようになっている。また、図１８に示すように、爪５はピン１の挿入によってピン穴２の奥側に向けて押し込まれて変形するので、ピン１の挿入が完了した状態においては、ピン１がピン穴２から抜ける方向に移動しようとすると、各爪５の先端部がピン１の外周面にくい付き、ピン１が抜けるのを阻止するようになっている。このようにして、上記ワンタッチ継手では、ピン１をピン穴２に挿入するのみで、一方のセグメントＳ１と他方のセグメントＳ２をワンタッチで接合できる構造となっている。
【０００８】
また、他のワンタッチ継手として、例えば、特開平８−２８４９２１号に示すような技術もある。
これは、図１９に示すように、一方のセグメントＳ１’にピン１１が設けられ、他方のセグメントＳ２’にピン穴１２が設けられた構成となっている。
ピン穴１２は、ハウジング１３がセグメントＳ２’に埋設され、その内部に、複数の係止板１４，１４，…が、ハウジング１３の軸線方向に沿って積層された状態で配設されている。これらの係止板１４は、環状で中心部には穴が形成され、かつその中心にいくに従い、ハウジング１３の奥側に向けて傾斜するよう形成されている。また、各係止板１４には、前記バネ鋼板３と同様、放射状の切目が形成されてこれによって周方向に複数の爪１５が形成されている。そして、ハウジング１３の奥には、蓋体１６が取り付けられており、この蓋体１６によって、係止板１４，１４，…がその外周縁部において固定されている。
【０００９】
このようなワンタッチ継手では、ピン穴１２にピン１１を挿入することによって、セグメントＳ１’，Ｓ２’を接合するようになっている。ピン穴１２にピン１１を挿入すると、係止板１４の爪１５は、その先端部がピン穴１２の奥側に向けて傾斜しているので、ピン１１の挿入を容易に行うことができ、またピン１１の挿入が完了した状態においては、各爪１５の先端部がピン１１の外周面にくい付くようにして引き抜き抵抗力を発揮し、ピン１１が抜けるのを阻止するようになっている。このようにして、上記ワンタッチ継手においても、ピン１１をピン穴１２に挿入するのみで、一方のセグメントＳ１’と他方のセグメントＳ２’をワンタッチで接合できる構造となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニットには、以下のような問題が存在する。
まず、図１８に示したようなワンタッチ継手では、セグメントＳ１，Ｓ２を接合するため、ピン１をピン穴２に挿入していったときに、バネ鋼板３の爪５は、その基部５ａ、すなわち外周縁部３ａと中央部３ｂとの境目の部分を支点として撓む。ところが、爪５は、この支点からの長さが、ピン１の直径に対して長いために撓み量が大きく、ピン１の挿入後にピン１を引き抜く方向の力が作用した場合、このときにも爪５は撓みを生じてしまい、引き抜き抵抗力を即座に発揮することができない。すると、セグメントＳ１，Ｓ２の接合後に、これらの間にギャップ（隙間）が生じてしまうという問題がある。さらに、ピン１に対する引き抜き抵抗力を、バネ鋼板３一枚のみで有効に発揮するには、このバネ鋼板３に高い強度が要求されるために、バネ鋼板３を製造するための加工が面倒なものとなるとともに、コストが上昇するという問題もある。加えて、バネ鋼板３の強度が高まれば、ピン１の挿入時の抵抗も大きくなるため、挿入時に用いるジャッキ等に強力なものが必要となる等、これによってもコストの上昇を招く。
【００１１】
また、図１９に示したようなワンタッチ継手では、ピン１１を挿入していくと、ハウジング１３内の全ての係止板１４がピン穴１２の奥側に向けて一体に変形するため、ピン１１の引き抜き力に対しても引き抜き抵抗力を即座に発揮することができる。しかも、係止板１４が複数枚備えられているので、一枚一枚の係止板１４には、前記バネ鋼板３（図１８参照）に比較すれば要求される強度が低く、その製造を容易に行うことができる。しかし、ピン１１の挿入時には、全ての係止板１４が、その外周縁部の蓋体１６と当接している部分を支点として、ピン穴１２の奥側に向けて「一斉」に変形するため、ピン１１の挿入に必要な力が大きくなる。したがって、このようなワンタッチ継手においても、挿入時に用いるジャッキ等に強力なものが必要となる等して、コストの上昇を招いている。
【００１２】
さらに、図１７、図１９に示したいずれのワンタッチ継手においても、爪５，１５が傾斜するよう形成されているため、バネ鋼板３，係止板１４が立体的な形状となり、これによっても製造時の加工コストの上昇を招くという問題もある。
【００１３】
加えて、ピン１，１１の挿入時に、ピン１，１１がピン穴２，１２の中心軸線に対して斜めに前進してきた場合、図１７に示したピン穴２では、その進行方向を規制したり、修正することができず、そのまま斜めに挿入されてしまうために、セグメントＳ１，Ｓ２を密着させることができなくなってしまう。また、図１９に示したピン穴１２では、斜めに前進してきたピン１１を係止板１４，１４，…によって形成されている空間内に受け入れることすらできない。このため、セグメントＳ１’の押出方向を高い精度で制御しなければならず、これによっても施工の手間がかかってしまう。
【００１４】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、例えばセグメントやカーテンウォールのようなコンクリートユニット等、物体どうしを、ワンタッチで、しかも容易かつ確実に接合することができ、さらにコストを抑えることのできるワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニットを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ピンと、このピンが挿入されるピン穴とからなるワンタッチ継手であって、前記ピン穴は、前記ピンに嵌合する嵌合部がハウジング内に設けられた構成とされて、前記嵌合部は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンが挿入される方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられていることを特徴としている。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のワンタッチ継手において、前記ハウジングの内径が、前記嵌合部材およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、前記嵌合部材およびスペーサが、前記ハウジング内で前記ピンの挿入方向に直交する方向に移動可能とされていることを特徴としている。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のワンタッチ継手において、前記ピンが前記ピン穴内に挿入されたときに、前記ピンの略全長にわたって前記嵌合部材が嵌合するよう前記嵌合部が配設されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のワンタッチ継手において、前記ハウジングには、前記ピン穴の奥側に押さえ部材が設けられ、該押さえ部材によって、前記嵌合部材と前記スペーサとが前記ピン穴の奥側に向けて移動するのを阻止する構成となっていることを特徴としている。
【００１９】
請求項５に係る発明は、コンクリートユニットの一方の端部にピンが設けられ、他方の端部にピン穴が設けられ、前記ピン穴は、前記ピンに嵌合する嵌合部がハウジング内に設けられた構成とされて、前記嵌合部は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合金具と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合金具の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンが挿入される方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項５記載のコンクリートユニットにおいて、前記ハウジングの内径が、前記嵌合金具およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、前記嵌合金具およびスペーサが、前記ハウジング内で前記ピンの挿入方向に直交する方向に移動可能とされていることを特徴としている。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項５または６記載のコンクリートユニットにおいて、前記コンクリートユニットが、トンネル覆工用のセグメントであることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワンタッチ継手の実施の形態の一例を、図１ないし図１６を参照して説明する。
【００２３】
図１および図２に示すように、各セグメントＡには、シールド工法で構築していくトンネルＴの延長方向において、一方の端面（例えば掘進方向前方側の端面）に、ピン２１が複数（例えば２本）設けられ、他方の端面（例えば掘進方向後方側の端面）にピン穴２２がピン２１と同数設けられた概略構成となっている。
【００２４】
図２に示すように、ピン２１は、例えばボルト用の鋼材からなり、断面視円形で、その基端部２１ａが、例えばアンカー筋２４と一体にセグメントＡに埋設されたハウジング２５にねじ込まれている。また、ピン２１の先端部２１ｂは、その角部が面取りされている。
【００２５】
一方、図２および図３に示すように、ピン穴２２は、アンカー筋２７と一体にセグメントＡに埋設されたハウジング２８と、このハウジング２８内に設けられた嵌合部２９とから概略構成されている。
【００２６】
ハウジング２８は、略円筒状で、セグメントＡの端面に露出した先端部２８ａには内周側に張り出すフランジ２８ｂが形成されている。このフランジ２８ｂは、セグメントＡの端面に露出している側の内周縁部が面取りまたはＲ加工されている。
【００２７】
また、ハウジング２８の基部２８ｃ側には蓋体（押さえ部材）３０が取り付けられており、この蓋体３０によって、ハウジング２８が塞がれている。
【００２８】
嵌合部２９は、複数枚の嵌合金具（嵌合部材）３１とスペーサ３２とが、ハウジング２８の軸線方向、すなわちピン２１の挿入方向に沿って、交互に配設されている。
【００２９】
これらの嵌合金具３１とスペーサ３２とは、ハウジング２８のフランジ部２８ｃと蓋体３０とによって、ハウジング２８内でその軸線方向に移動しないよう挟持されている。さらに、これら嵌合金具３１とスペーサ３２は、その外径が、ハウジング２８の内径よりも所定寸法、例えば４ｍｍ程度、小さな寸法とされており、これによってこれらはハウジング２８内でその軸線と直交する方向に移動可能となっている。
【００３０】
図４に示すように、嵌合金具３１は、例えば厚さ１．２ｍｍ程度のＳＫ材等からなる板材を打ち抜いて形成したもので、湾曲等のない薄い平型とされている。この嵌合金具３１の中央部には孔３３が形成されている。孔３３は、ピン２１の外径を例えば３０ｍｍとした場合、その内径が例えば２９．０〜２９．５ｍｍ程度とされている。さらに、嵌合金具３１には、孔３３から放射状に延びる複数の切り込み３４が形成されて、これによって孔３３の外周側には複数の爪３５が形成された構成となっている。
【００３１】
図５に示すように、スペーサ３２は、例えば厚さ１．２ｍｍ程度の厚さのＳＳ４００材等からなる板材を打ち抜いて形成したもので、その中央部には、例えば内径３３．５ｍｍ程度の孔３６が形成されている。
【００３２】
これにより、図３に示したように、前記嵌合金具３１の各爪３５は、スペーサ３２に対し、内方に向けて２〜２．２５ｍｍ程度突出するようになっている。
【００３３】
図６および図７に示すように、このようなピン２１とピン穴２２とをそれぞれ備えたセグメントＡ，Ａどうしを接合するには、一方のセグメントＡ側のピン穴２２に、他方のセグメントＡ側のピン２１を挿入させる。
【００３４】
すると、図６に示したように、ピン２１の挿入に伴って、嵌合金具３１，３１，…の爪３５が、ピン穴２２の入り口のものから順次「一枚ずつ」奥側に向けて変形していく。このときの爪３５の変形は、スペーサ３２の内周縁部３２ａを支点とすることとなる。
【００３５】
また、図８に示すように、ピン２１が、ピン穴２２の軸線に対して斜めに挿入された場合には、ピン２１に押されて嵌合金具３１とスペーサ３２とがハウジング２８内で軸線と直交する方向に移動することによって、これを許容できるようになっている。そして、嵌合金具３１がハウジング２８の内壁に当接すると、この位置よりも奥側の嵌合金具３１は同様にそれ以上移動できないため、これによって、ピン２１の挿入方向が自然と矯正されていくこととなる。
【００３６】
そして、上記のようにしてピン２１をピン穴２２に挿入していき、図７に示したように、双方のセグメントＡ，Ａの端面どうしが当接すると、この時点でピン２１の挿入が完了する。この状態では、嵌合部２９の全ての嵌合金具３１がピン２１のほぼ全長にわたって嵌合した状態となる。
【００３７】
このようにピン２１がピン穴２２に挿入されることによって互いに接合されたセグメントＡ，Ａは、引張力に対しては、全ての嵌合金具３１の爪３５が、ピン３１にくい込むようにしてこれを締め付けることによって、引き抜き抵抗力を発揮する。このときに、各爪３５は、スペーサ３２の内周縁部３２ａを支点として変形するので、この支点から爪３５の先端部までの寸法（撓み量）が小さく、引き抜き力が作用したときには、直ちに引き抜き抵抗力を発揮するようになっている。
【００３８】
上記継手構造を有したセグメントＡを組み付けるに際しては、図９に示すように、例えば、シールド掘削機３８の推進ジャッキ３９を用いる。
すなわち、図示しない組み付け装置等で所定の位置に保持したセグメントＡ１を、推進ジャッキ３９の伸長により、先に組付けの完了したセグメントＡ２に向けて押し出す。そして先に組み付けたセグメントＡ２のピン穴２２に、推進ジャッキ３９で押し出したセグメントＡ２のピン２１を挿入することによって、セグメントＡ１，Ａ２を接合する。
【００３９】
上述したセグメントＡの継手構造では、互いに接合されるセグメントＡ，Ａの、一方のセグメントＡの端面にピン２１が突設され、他方のセグメントＡの端面にピン穴２２が形成され、ピン穴２２の嵌合部２９には多数の嵌合金具３１が備えられて、この嵌合金具３１とピン２１とが嵌合する構成となっている。これにより、セグメントＡを組み付けるに際しては、組み付けるべきセグメントＡのピン２１を、先に組み付けの完了したセグメントＡのピン穴２２に単に挿入するのみで、ピン２１とピン穴２２とが嵌合して、セグメントＡ，Ａどうしを密に接合することができる。このようにして、従来のようにボルト・ナットを用いることなく、セグメントＡ，Ａどうしをワンタッチで容易かつ確実に、さらに均一に接合することができるので、工期の短縮化およびセグメント継手部の品質向上を図ることができる。
【００４０】
また、このような継手構造では、ピン２１の挿入時には、ピン穴２２の嵌合金具３１が順次一枚ずつ変形していくので、小さな押し込み力で挿入することができる。そして、ピン２１を挿入した後においては、全ての嵌合金具３１によって引き抜き抵抗力を発揮するので、大きな引き抜き抵抗力を発揮することができる。例えば、ピン２１，嵌合金具３１，スペーサ３２に前記したような材質、寸法のものを用いた場合、ピン２１の挿入に必要な押し込み力は４ｔ程度で済み、これに対してピン２１を挿入した後の引き抜き抵抗力は９〜１０ｔも発揮することができる。
【００４１】
しかも、各嵌合金具３１において、爪３５は、スペーサ３２の内周縁部３２ａを支点として変形するようになっており、しかも嵌合金具３１とスペーサ３２の内径の差が例えば４〜４．５ｍｍに設定されることによって、前記支点から爪３５の先端部までが２〜２．２５ｍｍ程度に設定されているので、爪３５の撓み量が、図１８に示したような従来の爪５よりも大幅に小さくなっている。これにより、ピン２１を引き抜く方向の力が作用した場合に、直ちに引き抜き抵抗力を発揮することができ、したがって、接合したセグメントＡ，Ａ間に間隙が生じるのを防止することができる。
【００４２】
そして、これらの嵌合金具３１とスペーサ３２は、ハウジング２８と蓋体３０との間で挟み込む構成となっている。これによってピン２１の挿入時には、これら嵌合金具３１とスペーサ３２が奥に押し込まれるのを防止することができる。さらに加えれば、蓋体３０は、一番奥のスペーサ３２のほぼ全面に当接するようになっているので、上記効果はより一層顕著なものとなる。
しかも、製造時には、ハウジング２８内に嵌合金具３１とスペーサ３２を所定枚数入れ、蓋体３０をねじ込むのみでよいので、この点においても製造を容易かつ低コストで行うことができる。
【００４３】
さらに、ピン穴２２の嵌合金具３１が、ピン２１のほぼ全長にわたるよう設けられた構成となっている。これにより、ピン２１の挿入時にはこれらの嵌合金具３１がガイドとなり、挿入作業を容易に行うことができる。
【００４４】
加えて、ハウジング２８の内周面と、嵌合金具３１およびスペーサ３２の外周面との間には隙間が形成された構成となっている。これによって、ピン２１が斜めに挿入された場合にもこれに対応することができるだけでなく、その挿入方向を矯正することができる。これによって、セグメントＡ，Ａの接合作業時に、芯合わせの精度、および押出方向の精度が低くてもこれに対応することができ、作業の容易化を図ることができる。
【００４５】
また、嵌合金具３１が爪３５を含めて平型とされており、従来のバネ鋼板３（図１８参照）や係止板１４（図１９参照）のような立体形状ではないため、大量生産することができ、低コスト化を図ることができる。
【００４６】
これ以外にも、上記実施の形態では、シールド掘削機３８の推進ジャッキ３９でセグメントＡを押すことによって、これを先に組み付けの完了したセグメントＡに接合するようにしたので、セグメントＡの組み付け作業の自動化を図り、作業人員を低減させることもできる。
【００４７】
なお、上記実施の形態において、ピン２１やピン穴２２を構成する部材の材質，外径寸法，数等については、本願発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、適宜最適なものを採用すればよいのであって、上記に挙げたものに何ら拘束されるものではない。例えば、嵌合金具３１については、その枚数を増減することによって、引き抜き抵抗力を容易に変化させることができるので、必要とされる引き抜き抵抗力に対応させて、その枚数を増減させればよい。また、これら嵌合金具３１をピン２１の全長にわたって設けなくとも、例えば一部のみに設けるようにしてもよい。
【００４８】
ピン穴２２の構造についても、例えば、図１０に示すように、嵌合金具３１’を二枚一対とし、これら二枚一対の嵌合金具３１’とスペーサ３２とを交互に配置するようにしてもよい。このようにすれば、ピン２１（図７参照）に嵌合する嵌合金具３１’の数が増えるので、引き抜き抵抗力をその分だけ増加させることができる。
また、例えば、図１１に示すように、嵌合金具３１”とスペーサ３２”とを一体化した嵌合部材４０を作り、この嵌合部材４０を用いる構成としても上記と同様の効果が得られ、さらには部品点数の削減を図ることができる。さらに、図１２に示すように、嵌合部材４０（図１１参照）の半分程度の厚さの嵌合部材４０’を作り、これら嵌合部材４０’を交互に背中合わせにして配置する構成としてもよい。このような構成とすれば、図１０に示した構成と同様に、引き抜き抵抗力の増強を図ることができる。
【００４９】
また、ピン２１の取付構造においても、ハウジング２５にアンカー筋２４を取り付ける構成としたが、アンカー筋２４に代えて、例えば図１３に示すように、ハウジング２５’に外周に張り出すフランジ４１を設けたり、図１４に示すように、ハウジング２５に鉄板などの板材４２を取り付けたりしてもよい。このような構成は、図示はしないが、ピン穴２２側のハウジング２８（図２参照）においても、同様に適用できる。
さらに、ピン２１にハウジング２５を設けなくとも、例えば、図１５に示すように、ピン２１に、外周面に凹凸のある鋼棒（いわゆるＤ鋼棒等）４３を直接溶接するようにしてもよいし、また図１６に示すように、ピン２１よりも大径の鋼棒４４の中心部に孔４５をあけ、この孔４５にピン２１を取り付ける構成としてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態において、セグメントＡ自体についても上記のものに限定するものではなく、その外形形状や材質を何ら問うものではない。
加えて、上記実施の形態では、先に組み付けの完了したセグメントＡのピン穴２２に、組み付けるべきセグメントＡのピン２１を挿入する形態としたが、これに限定するものではなく、組付けの完了したセグメントＡのピン２１を、組み付けるセグメントＡのピン穴２２に挿入する形態としてもよい。
【００５１】
さらに、上記実施の形態においては、本発明に係るワンタッチ継手を、シールド工法で構築するトンネルのセグメントに適用する構成としたが、そのトンネルは、電力用，水道用、鉄道、道路等いかなる用途のものであってもよい。
もちろん、セグメント以外であっても、例えばカーテンウォールのような各種コンクリートユニットからなる建材等に同様に適用することが可能である。
さらには、コンクリートユニット以外であっても、各種物品どうしをワンタッチで接合するためであれば、いかなるものにも適用することが可能である。例えば、必要とされる引き抜き抵抗力が小さければ、ピン２１、嵌合金具３１等の部材を、金属製ではなく、樹脂製等としてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るワンタッチ継手によれば、第一の部材にはピンが設けられ、第二の部材にピン穴が形成され、ピン穴は、ハウジング内に、薄い平型のリング状でピンの外径よりも所定寸法小径の内径を有した嵌合部材と、嵌合部材の内径よりも所定寸法大径の内径を有したスペーサとが、ピンの挿入方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられた構成となっている。
これにより、ピンをピン穴に挿入すればピンとピン穴とが密に嵌合して、これらをワンタッチで接合することができる。
そして、ピンの挿入時には、ピン穴の嵌合部材が順次一枚ずつ変形していくので、小さな押し込み力で挿入することができる。そして、ピンを挿入した後においては、全ての嵌合部材によって引き抜き抵抗力を発揮するので、大きな引き抜き抵抗力を発揮することができる。しかも、各嵌合部材は、スペーサの内周縁部を支点として変形するようになっているので、嵌合部材の撓み量を小さくすることができ、これにより、ピンを引き抜く方向の力が作用した場合に、直ちに引き抜き抵抗力を発揮することができる。したがって、このワンタッチ継手を用いて接合したものどうしの間に、間隙が生じるのを防止することができる。
また、嵌合部材が薄い平型となっているので、これにより、大量生産も容易に可能であり、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
請求項２に係るワンタッチ継手によれば、ハウジングの内径が、嵌合部材およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、嵌合部材およびスペーサがハウジング内でピンの挿入方向と直交する方向に移動可能とされた構成となっている。これによって、ピンが斜めに挿入された場合にもこれに対応することができるだけでなく、その挿入方向を矯正することもできる。したがって、ピン穴に対するピンの芯合わせの精度、および押出方向の精度が低くてもこれに対応することができ、作業の容易化を図ることができる。
【００５４】
請求項３に係るワンタッチ継手によれば、ピンの略全長にわたって嵌合部材が嵌合する構成となっている。これにより、引き抜き抵抗力を最大限に発揮することができ、しかも、ピンの挿入時にはこれらの嵌合部材がガイドとなり、挿入作業を容易に行うことができる。
【００５５】
請求項４に係るワンタッチ継手によれば、ハウジングにはピン穴の奥側に押さえ部材が設けられ、この押さえ部材によって、嵌合部材とスペーサとがピン穴の奥側に移動するのを阻止する構成となっている。これにより、ピンの挿入時には、これら嵌合部材とスペーサが奥に押し込まれるのを防止することができる。継手の製造時には、ハウジング内に嵌合部材とスペーサを所定枚数入れた後に押さえ部材を取り付けるのみでよいので、この点においても製造を容易かつ低コストで行うことができる。
【００５６】
さらに、請求項５ないし７に係るコンクリートユニットによれば、例えばセグメントやカーテンウォール等のコンクリートユニットに、上記ワンタッチ継手を適用する構成となっている。これにより、従来のようにボルト・ナット等を用いることなく、セグメント等のコンクリートユニットどうしを人手を介さずにワンタッチで接合することができるので、接合作業を容易かつ確実に行うことができ、さらにその接合強度を均一にすることができる。その結果、工期の短縮化および継手部の品質向上を図ることができる。加えて、組み付けるコンクリートユニットを、先に組み付けの完了したコンクリートユニットに向けて押すだけでよい。例えばセグメントの場合、シールド掘削機の推進ジャッキを用いることもでき、これによってセグメントの組み付け作業の省力化を図ることが可能である。このようにして、土木建築分野では、ワンタッチ継手を採用することによって、セグメントやカーテンウォール等のコンクリートユニットの組立等を容易かつ確実に行うことが可能となり、低コスト化・工業化に結びつけて、顕著な効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワンタッチ継手を適用したトンネルの施工方法を示す斜視図である。
【図２】前記ワンタッチ継手を適用したセグメントの一例を示す図であって、ピンとピン穴の軸線に沿った方向に切断した状態を示す断面図である。
【図３】前記ピン穴を示す断面図である。
【図４】同ピン穴に備えられた嵌合金具の外観を示す図である。
【図５】同ピン穴に備えられたスペーサの外観を示す図である。
【図６】図２で示したセグメントどうしを接合するため、ピン穴にピンを挿入している途中の状態を示す断面図である。
【図７】同、ピンをピン穴に挿入が完了して、セグメントどうしを接合した状態を示す断面図である。
【図８】同、ピンが斜めに挿入された状態を示す断面図である。
【図９】前記セグメントを接合する方法の一例として、シールド掘削機の推進ジャッキを用いる方法を示す側断面図である。
【図１０】前記ピン穴の構造の他の一例を示す断面図である。
【図１１】同ピン穴の構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１２】同ピン穴の構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１３】前記ピンの取付構造の他の一例を示す断面図である。
【図１４】同ピンの取付構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１５】同ピンの取付構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１６】同ピンの取付構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１７】従来のワンタッチ継手の一例を示す断面図である。
【図１８】前記ワンタッチ継手の要部を示す断面図である。
【図１９】従来のワンタッチ継手の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２１ ピン
２２ ピン穴
２８ ハウジング
２９ 嵌合部
３０ 蓋体（押さえ部材）
３１ 嵌合金具（嵌合部材）
３２ スペーサ
【発明の属する技術分野】
例えば、トンネル等の土木構造物やビル等の建築物等を構築するに際し、セグメントやカーテンウォール等の各種コンクリートユニットどうしを接合するのに好適なワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体どうしを接合するための技術としては、接着，溶着，溶接，ボルト・ナット等の締結部材を用いるものや、各種のワンタッチ継手等、多種多様のものがあり、これらの技術のうち、接合する物体の材質，必要とされる接合強度，コスト等に応じて、最適のものが選択されて採用されている。
【０００３】
ところで、土木建築分野においては、例えばトンネルやビル等の土木構造物や建築物を構築するに際して、施工の工業化を図るために、セグメントやカーテンウォール等の各種コンクリートユニットが多用されている。
【０００４】
ここで、トンネル覆工用のセグメントを例にとって考えてみると、従来、トンネルの長さ方向または周方向において互いに隣接するセグメントどうしは、ボルト・ナットで接合する継手構造が用いられていた。しかし、ボルト・ナットの締付け作業は人力で行わなければならないため、能率が悪く時間がかかるものとなっていた。
【０００５】
そこで近年では、さらなる施工の工業化・効率化を図るために、従来のボルト・ナットに替えて、ワンタッチでセグメントどうしを接合することのできるワンタッチ継手が開発されている。
【０００６】
このようなワンタッチ継手としては、例えば実公昭６２−４６３２号の技術がある。
これは、図１７に示すように、一方のセグメントＳ１の端部にピン１が設けられ、他方のセグメントＳ２の端部にピン穴２が設けられた構成となっている。ピン穴２には、その入り口近傍に、外周縁部３ａと、その内側に形成された中央部３ｂとからなるバネ鋼板３が設けられている。バネ鋼板３の中央部３ｂには、放射状の切目が形成されており、これによって周方向に複数の爪５が形成された構成となっている。これらの爪５は、ピン穴２の奥側に向けて傾斜して形成されており、さらにこれらの爪５の先端部で囲まれた空間の径は、ピン１の外径よりも所定寸法小径とされている。
【０００７】
そして、このようなワンタッチ継手では、ピン穴２にピン１を挿入することによって、セグメントＳ１，Ｓ２を接合するようになっている。ピン穴２にピン１を挿入すると、各爪５はピン穴２の奥側に傾斜しているので、ピン１の挿入を容易に行うことができるようになっている。また、図１８に示すように、爪５はピン１の挿入によってピン穴２の奥側に向けて押し込まれて変形するので、ピン１の挿入が完了した状態においては、ピン１がピン穴２から抜ける方向に移動しようとすると、各爪５の先端部がピン１の外周面にくい付き、ピン１が抜けるのを阻止するようになっている。このようにして、上記ワンタッチ継手では、ピン１をピン穴２に挿入するのみで、一方のセグメントＳ１と他方のセグメントＳ２をワンタッチで接合できる構造となっている。
【０００８】
また、他のワンタッチ継手として、例えば、特開平８−２８４９２１号に示すような技術もある。
これは、図１９に示すように、一方のセグメントＳ１’にピン１１が設けられ、他方のセグメントＳ２’にピン穴１２が設けられた構成となっている。
ピン穴１２は、ハウジング１３がセグメントＳ２’に埋設され、その内部に、複数の係止板１４，１４，…が、ハウジング１３の軸線方向に沿って積層された状態で配設されている。これらの係止板１４は、環状で中心部には穴が形成され、かつその中心にいくに従い、ハウジング１３の奥側に向けて傾斜するよう形成されている。また、各係止板１４には、前記バネ鋼板３と同様、放射状の切目が形成されてこれによって周方向に複数の爪１５が形成されている。そして、ハウジング１３の奥には、蓋体１６が取り付けられており、この蓋体１６によって、係止板１４，１４，…がその外周縁部において固定されている。
【０００９】
このようなワンタッチ継手では、ピン穴１２にピン１１を挿入することによって、セグメントＳ１’，Ｓ２’を接合するようになっている。ピン穴１２にピン１１を挿入すると、係止板１４の爪１５は、その先端部がピン穴１２の奥側に向けて傾斜しているので、ピン１１の挿入を容易に行うことができ、またピン１１の挿入が完了した状態においては、各爪１５の先端部がピン１１の外周面にくい付くようにして引き抜き抵抗力を発揮し、ピン１１が抜けるのを阻止するようになっている。このようにして、上記ワンタッチ継手においても、ピン１１をピン穴１２に挿入するのみで、一方のセグメントＳ１’と他方のセグメントＳ２’をワンタッチで接合できる構造となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニットには、以下のような問題が存在する。
まず、図１８に示したようなワンタッチ継手では、セグメントＳ１，Ｓ２を接合するため、ピン１をピン穴２に挿入していったときに、バネ鋼板３の爪５は、その基部５ａ、すなわち外周縁部３ａと中央部３ｂとの境目の部分を支点として撓む。ところが、爪５は、この支点からの長さが、ピン１の直径に対して長いために撓み量が大きく、ピン１の挿入後にピン１を引き抜く方向の力が作用した場合、このときにも爪５は撓みを生じてしまい、引き抜き抵抗力を即座に発揮することができない。すると、セグメントＳ１，Ｓ２の接合後に、これらの間にギャップ（隙間）が生じてしまうという問題がある。さらに、ピン１に対する引き抜き抵抗力を、バネ鋼板３一枚のみで有効に発揮するには、このバネ鋼板３に高い強度が要求されるために、バネ鋼板３を製造するための加工が面倒なものとなるとともに、コストが上昇するという問題もある。加えて、バネ鋼板３の強度が高まれば、ピン１の挿入時の抵抗も大きくなるため、挿入時に用いるジャッキ等に強力なものが必要となる等、これによってもコストの上昇を招く。
【００１１】
また、図１９に示したようなワンタッチ継手では、ピン１１を挿入していくと、ハウジング１３内の全ての係止板１４がピン穴１２の奥側に向けて一体に変形するため、ピン１１の引き抜き力に対しても引き抜き抵抗力を即座に発揮することができる。しかも、係止板１４が複数枚備えられているので、一枚一枚の係止板１４には、前記バネ鋼板３（図１８参照）に比較すれば要求される強度が低く、その製造を容易に行うことができる。しかし、ピン１１の挿入時には、全ての係止板１４が、その外周縁部の蓋体１６と当接している部分を支点として、ピン穴１２の奥側に向けて「一斉」に変形するため、ピン１１の挿入に必要な力が大きくなる。したがって、このようなワンタッチ継手においても、挿入時に用いるジャッキ等に強力なものが必要となる等して、コストの上昇を招いている。
【００１２】
さらに、図１７、図１９に示したいずれのワンタッチ継手においても、爪５，１５が傾斜するよう形成されているため、バネ鋼板３，係止板１４が立体的な形状となり、これによっても製造時の加工コストの上昇を招くという問題もある。
【００１３】
加えて、ピン１，１１の挿入時に、ピン１，１１がピン穴２，１２の中心軸線に対して斜めに前進してきた場合、図１７に示したピン穴２では、その進行方向を規制したり、修正することができず、そのまま斜めに挿入されてしまうために、セグメントＳ１，Ｓ２を密着させることができなくなってしまう。また、図１９に示したピン穴１２では、斜めに前進してきたピン１１を係止板１４，１４，…によって形成されている空間内に受け入れることすらできない。このため、セグメントＳ１’の押出方向を高い精度で制御しなければならず、これによっても施工の手間がかかってしまう。
【００１４】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、例えばセグメントやカーテンウォールのようなコンクリートユニット等、物体どうしを、ワンタッチで、しかも容易かつ確実に接合することができ、さらにコストを抑えることのできるワンタッチ継手およびそれを用いたコンクリートユニットを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ピンと、このピンが挿入されるピン穴とからなるワンタッチ継手であって、前記ピン穴は、前記ピンに嵌合する嵌合部がハウジング内に設けられた構成とされて、前記嵌合部は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンが挿入される方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられていることを特徴としている。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のワンタッチ継手において、前記ハウジングの内径が、前記嵌合部材およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、前記嵌合部材およびスペーサが、前記ハウジング内で前記ピンの挿入方向に直交する方向に移動可能とされていることを特徴としている。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のワンタッチ継手において、前記ピンが前記ピン穴内に挿入されたときに、前記ピンの略全長にわたって前記嵌合部材が嵌合するよう前記嵌合部が配設されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のワンタッチ継手において、前記ハウジングには、前記ピン穴の奥側に押さえ部材が設けられ、該押さえ部材によって、前記嵌合部材と前記スペーサとが前記ピン穴の奥側に向けて移動するのを阻止する構成となっていることを特徴としている。
【００１９】
請求項５に係る発明は、コンクリートユニットの一方の端部にピンが設けられ、他方の端部にピン穴が設けられ、前記ピン穴は、前記ピンに嵌合する嵌合部がハウジング内に設けられた構成とされて、前記嵌合部は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合金具と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合金具の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンが挿入される方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項５記載のコンクリートユニットにおいて、前記ハウジングの内径が、前記嵌合金具およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、前記嵌合金具およびスペーサが、前記ハウジング内で前記ピンの挿入方向に直交する方向に移動可能とされていることを特徴としている。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項５または６記載のコンクリートユニットにおいて、前記コンクリートユニットが、トンネル覆工用のセグメントであることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワンタッチ継手の実施の形態の一例を、図１ないし図１６を参照して説明する。
【００２３】
図１および図２に示すように、各セグメントＡには、シールド工法で構築していくトンネルＴの延長方向において、一方の端面（例えば掘進方向前方側の端面）に、ピン２１が複数（例えば２本）設けられ、他方の端面（例えば掘進方向後方側の端面）にピン穴２２がピン２１と同数設けられた概略構成となっている。
【００２４】
図２に示すように、ピン２１は、例えばボルト用の鋼材からなり、断面視円形で、その基端部２１ａが、例えばアンカー筋２４と一体にセグメントＡに埋設されたハウジング２５にねじ込まれている。また、ピン２１の先端部２１ｂは、その角部が面取りされている。
【００２５】
一方、図２および図３に示すように、ピン穴２２は、アンカー筋２７と一体にセグメントＡに埋設されたハウジング２８と、このハウジング２８内に設けられた嵌合部２９とから概略構成されている。
【００２６】
ハウジング２８は、略円筒状で、セグメントＡの端面に露出した先端部２８ａには内周側に張り出すフランジ２８ｂが形成されている。このフランジ２８ｂは、セグメントＡの端面に露出している側の内周縁部が面取りまたはＲ加工されている。
【００２７】
また、ハウジング２８の基部２８ｃ側には蓋体（押さえ部材）３０が取り付けられており、この蓋体３０によって、ハウジング２８が塞がれている。
【００２８】
嵌合部２９は、複数枚の嵌合金具（嵌合部材）３１とスペーサ３２とが、ハウジング２８の軸線方向、すなわちピン２１の挿入方向に沿って、交互に配設されている。
【００２９】
これらの嵌合金具３１とスペーサ３２とは、ハウジング２８のフランジ部２８ｃと蓋体３０とによって、ハウジング２８内でその軸線方向に移動しないよう挟持されている。さらに、これら嵌合金具３１とスペーサ３２は、その外径が、ハウジング２８の内径よりも所定寸法、例えば４ｍｍ程度、小さな寸法とされており、これによってこれらはハウジング２８内でその軸線と直交する方向に移動可能となっている。
【００３０】
図４に示すように、嵌合金具３１は、例えば厚さ１．２ｍｍ程度のＳＫ材等からなる板材を打ち抜いて形成したもので、湾曲等のない薄い平型とされている。この嵌合金具３１の中央部には孔３３が形成されている。孔３３は、ピン２１の外径を例えば３０ｍｍとした場合、その内径が例えば２９．０〜２９．５ｍｍ程度とされている。さらに、嵌合金具３１には、孔３３から放射状に延びる複数の切り込み３４が形成されて、これによって孔３３の外周側には複数の爪３５が形成された構成となっている。
【００３１】
図５に示すように、スペーサ３２は、例えば厚さ１．２ｍｍ程度の厚さのＳＳ４００材等からなる板材を打ち抜いて形成したもので、その中央部には、例えば内径３３．５ｍｍ程度の孔３６が形成されている。
【００３２】
これにより、図３に示したように、前記嵌合金具３１の各爪３５は、スペーサ３２に対し、内方に向けて２〜２．２５ｍｍ程度突出するようになっている。
【００３３】
図６および図７に示すように、このようなピン２１とピン穴２２とをそれぞれ備えたセグメントＡ，Ａどうしを接合するには、一方のセグメントＡ側のピン穴２２に、他方のセグメントＡ側のピン２１を挿入させる。
【００３４】
すると、図６に示したように、ピン２１の挿入に伴って、嵌合金具３１，３１，…の爪３５が、ピン穴２２の入り口のものから順次「一枚ずつ」奥側に向けて変形していく。このときの爪３５の変形は、スペーサ３２の内周縁部３２ａを支点とすることとなる。
【００３５】
また、図８に示すように、ピン２１が、ピン穴２２の軸線に対して斜めに挿入された場合には、ピン２１に押されて嵌合金具３１とスペーサ３２とがハウジング２８内で軸線と直交する方向に移動することによって、これを許容できるようになっている。そして、嵌合金具３１がハウジング２８の内壁に当接すると、この位置よりも奥側の嵌合金具３１は同様にそれ以上移動できないため、これによって、ピン２１の挿入方向が自然と矯正されていくこととなる。
【００３６】
そして、上記のようにしてピン２１をピン穴２２に挿入していき、図７に示したように、双方のセグメントＡ，Ａの端面どうしが当接すると、この時点でピン２１の挿入が完了する。この状態では、嵌合部２９の全ての嵌合金具３１がピン２１のほぼ全長にわたって嵌合した状態となる。
【００３７】
このようにピン２１がピン穴２２に挿入されることによって互いに接合されたセグメントＡ，Ａは、引張力に対しては、全ての嵌合金具３１の爪３５が、ピン３１にくい込むようにしてこれを締め付けることによって、引き抜き抵抗力を発揮する。このときに、各爪３５は、スペーサ３２の内周縁部３２ａを支点として変形するので、この支点から爪３５の先端部までの寸法（撓み量）が小さく、引き抜き力が作用したときには、直ちに引き抜き抵抗力を発揮するようになっている。
【００３８】
上記継手構造を有したセグメントＡを組み付けるに際しては、図９に示すように、例えば、シールド掘削機３８の推進ジャッキ３９を用いる。
すなわち、図示しない組み付け装置等で所定の位置に保持したセグメントＡ１を、推進ジャッキ３９の伸長により、先に組付けの完了したセグメントＡ２に向けて押し出す。そして先に組み付けたセグメントＡ２のピン穴２２に、推進ジャッキ３９で押し出したセグメントＡ２のピン２１を挿入することによって、セグメントＡ１，Ａ２を接合する。
【００３９】
上述したセグメントＡの継手構造では、互いに接合されるセグメントＡ，Ａの、一方のセグメントＡの端面にピン２１が突設され、他方のセグメントＡの端面にピン穴２２が形成され、ピン穴２２の嵌合部２９には多数の嵌合金具３１が備えられて、この嵌合金具３１とピン２１とが嵌合する構成となっている。これにより、セグメントＡを組み付けるに際しては、組み付けるべきセグメントＡのピン２１を、先に組み付けの完了したセグメントＡのピン穴２２に単に挿入するのみで、ピン２１とピン穴２２とが嵌合して、セグメントＡ，Ａどうしを密に接合することができる。このようにして、従来のようにボルト・ナットを用いることなく、セグメントＡ，Ａどうしをワンタッチで容易かつ確実に、さらに均一に接合することができるので、工期の短縮化およびセグメント継手部の品質向上を図ることができる。
【００４０】
また、このような継手構造では、ピン２１の挿入時には、ピン穴２２の嵌合金具３１が順次一枚ずつ変形していくので、小さな押し込み力で挿入することができる。そして、ピン２１を挿入した後においては、全ての嵌合金具３１によって引き抜き抵抗力を発揮するので、大きな引き抜き抵抗力を発揮することができる。例えば、ピン２１，嵌合金具３１，スペーサ３２に前記したような材質、寸法のものを用いた場合、ピン２１の挿入に必要な押し込み力は４ｔ程度で済み、これに対してピン２１を挿入した後の引き抜き抵抗力は９〜１０ｔも発揮することができる。
【００４１】
しかも、各嵌合金具３１において、爪３５は、スペーサ３２の内周縁部３２ａを支点として変形するようになっており、しかも嵌合金具３１とスペーサ３２の内径の差が例えば４〜４．５ｍｍに設定されることによって、前記支点から爪３５の先端部までが２〜２．２５ｍｍ程度に設定されているので、爪３５の撓み量が、図１８に示したような従来の爪５よりも大幅に小さくなっている。これにより、ピン２１を引き抜く方向の力が作用した場合に、直ちに引き抜き抵抗力を発揮することができ、したがって、接合したセグメントＡ，Ａ間に間隙が生じるのを防止することができる。
【００４２】
そして、これらの嵌合金具３１とスペーサ３２は、ハウジング２８と蓋体３０との間で挟み込む構成となっている。これによってピン２１の挿入時には、これら嵌合金具３１とスペーサ３２が奥に押し込まれるのを防止することができる。さらに加えれば、蓋体３０は、一番奥のスペーサ３２のほぼ全面に当接するようになっているので、上記効果はより一層顕著なものとなる。
しかも、製造時には、ハウジング２８内に嵌合金具３１とスペーサ３２を所定枚数入れ、蓋体３０をねじ込むのみでよいので、この点においても製造を容易かつ低コストで行うことができる。
【００４３】
さらに、ピン穴２２の嵌合金具３１が、ピン２１のほぼ全長にわたるよう設けられた構成となっている。これにより、ピン２１の挿入時にはこれらの嵌合金具３１がガイドとなり、挿入作業を容易に行うことができる。
【００４４】
加えて、ハウジング２８の内周面と、嵌合金具３１およびスペーサ３２の外周面との間には隙間が形成された構成となっている。これによって、ピン２１が斜めに挿入された場合にもこれに対応することができるだけでなく、その挿入方向を矯正することができる。これによって、セグメントＡ，Ａの接合作業時に、芯合わせの精度、および押出方向の精度が低くてもこれに対応することができ、作業の容易化を図ることができる。
【００４５】
また、嵌合金具３１が爪３５を含めて平型とされており、従来のバネ鋼板３（図１８参照）や係止板１４（図１９参照）のような立体形状ではないため、大量生産することができ、低コスト化を図ることができる。
【００４６】
これ以外にも、上記実施の形態では、シールド掘削機３８の推進ジャッキ３９でセグメントＡを押すことによって、これを先に組み付けの完了したセグメントＡに接合するようにしたので、セグメントＡの組み付け作業の自動化を図り、作業人員を低減させることもできる。
【００４７】
なお、上記実施の形態において、ピン２１やピン穴２２を構成する部材の材質，外径寸法，数等については、本願発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、適宜最適なものを採用すればよいのであって、上記に挙げたものに何ら拘束されるものではない。例えば、嵌合金具３１については、その枚数を増減することによって、引き抜き抵抗力を容易に変化させることができるので、必要とされる引き抜き抵抗力に対応させて、その枚数を増減させればよい。また、これら嵌合金具３１をピン２１の全長にわたって設けなくとも、例えば一部のみに設けるようにしてもよい。
【００４８】
ピン穴２２の構造についても、例えば、図１０に示すように、嵌合金具３１’を二枚一対とし、これら二枚一対の嵌合金具３１’とスペーサ３２とを交互に配置するようにしてもよい。このようにすれば、ピン２１（図７参照）に嵌合する嵌合金具３１’の数が増えるので、引き抜き抵抗力をその分だけ増加させることができる。
また、例えば、図１１に示すように、嵌合金具３１”とスペーサ３２”とを一体化した嵌合部材４０を作り、この嵌合部材４０を用いる構成としても上記と同様の効果が得られ、さらには部品点数の削減を図ることができる。さらに、図１２に示すように、嵌合部材４０（図１１参照）の半分程度の厚さの嵌合部材４０’を作り、これら嵌合部材４０’を交互に背中合わせにして配置する構成としてもよい。このような構成とすれば、図１０に示した構成と同様に、引き抜き抵抗力の増強を図ることができる。
【００４９】
また、ピン２１の取付構造においても、ハウジング２５にアンカー筋２４を取り付ける構成としたが、アンカー筋２４に代えて、例えば図１３に示すように、ハウジング２５’に外周に張り出すフランジ４１を設けたり、図１４に示すように、ハウジング２５に鉄板などの板材４２を取り付けたりしてもよい。このような構成は、図示はしないが、ピン穴２２側のハウジング２８（図２参照）においても、同様に適用できる。
さらに、ピン２１にハウジング２５を設けなくとも、例えば、図１５に示すように、ピン２１に、外周面に凹凸のある鋼棒（いわゆるＤ鋼棒等）４３を直接溶接するようにしてもよいし、また図１６に示すように、ピン２１よりも大径の鋼棒４４の中心部に孔４５をあけ、この孔４５にピン２１を取り付ける構成としてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態において、セグメントＡ自体についても上記のものに限定するものではなく、その外形形状や材質を何ら問うものではない。
加えて、上記実施の形態では、先に組み付けの完了したセグメントＡのピン穴２２に、組み付けるべきセグメントＡのピン２１を挿入する形態としたが、これに限定するものではなく、組付けの完了したセグメントＡのピン２１を、組み付けるセグメントＡのピン穴２２に挿入する形態としてもよい。
【００５１】
さらに、上記実施の形態においては、本発明に係るワンタッチ継手を、シールド工法で構築するトンネルのセグメントに適用する構成としたが、そのトンネルは、電力用，水道用、鉄道、道路等いかなる用途のものであってもよい。
もちろん、セグメント以外であっても、例えばカーテンウォールのような各種コンクリートユニットからなる建材等に同様に適用することが可能である。
さらには、コンクリートユニット以外であっても、各種物品どうしをワンタッチで接合するためであれば、いかなるものにも適用することが可能である。例えば、必要とされる引き抜き抵抗力が小さければ、ピン２１、嵌合金具３１等の部材を、金属製ではなく、樹脂製等としてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るワンタッチ継手によれば、第一の部材にはピンが設けられ、第二の部材にピン穴が形成され、ピン穴は、ハウジング内に、薄い平型のリング状でピンの外径よりも所定寸法小径の内径を有した嵌合部材と、嵌合部材の内径よりも所定寸法大径の内径を有したスペーサとが、ピンの挿入方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられた構成となっている。
これにより、ピンをピン穴に挿入すればピンとピン穴とが密に嵌合して、これらをワンタッチで接合することができる。
そして、ピンの挿入時には、ピン穴の嵌合部材が順次一枚ずつ変形していくので、小さな押し込み力で挿入することができる。そして、ピンを挿入した後においては、全ての嵌合部材によって引き抜き抵抗力を発揮するので、大きな引き抜き抵抗力を発揮することができる。しかも、各嵌合部材は、スペーサの内周縁部を支点として変形するようになっているので、嵌合部材の撓み量を小さくすることができ、これにより、ピンを引き抜く方向の力が作用した場合に、直ちに引き抜き抵抗力を発揮することができる。したがって、このワンタッチ継手を用いて接合したものどうしの間に、間隙が生じるのを防止することができる。
また、嵌合部材が薄い平型となっているので、これにより、大量生産も容易に可能であり、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
請求項２に係るワンタッチ継手によれば、ハウジングの内径が、嵌合部材およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、嵌合部材およびスペーサがハウジング内でピンの挿入方向と直交する方向に移動可能とされた構成となっている。これによって、ピンが斜めに挿入された場合にもこれに対応することができるだけでなく、その挿入方向を矯正することもできる。したがって、ピン穴に対するピンの芯合わせの精度、および押出方向の精度が低くてもこれに対応することができ、作業の容易化を図ることができる。
【００５４】
請求項３に係るワンタッチ継手によれば、ピンの略全長にわたって嵌合部材が嵌合する構成となっている。これにより、引き抜き抵抗力を最大限に発揮することができ、しかも、ピンの挿入時にはこれらの嵌合部材がガイドとなり、挿入作業を容易に行うことができる。
【００５５】
請求項４に係るワンタッチ継手によれば、ハウジングにはピン穴の奥側に押さえ部材が設けられ、この押さえ部材によって、嵌合部材とスペーサとがピン穴の奥側に移動するのを阻止する構成となっている。これにより、ピンの挿入時には、これら嵌合部材とスペーサが奥に押し込まれるのを防止することができる。継手の製造時には、ハウジング内に嵌合部材とスペーサを所定枚数入れた後に押さえ部材を取り付けるのみでよいので、この点においても製造を容易かつ低コストで行うことができる。
【００５６】
さらに、請求項５ないし７に係るコンクリートユニットによれば、例えばセグメントやカーテンウォール等のコンクリートユニットに、上記ワンタッチ継手を適用する構成となっている。これにより、従来のようにボルト・ナット等を用いることなく、セグメント等のコンクリートユニットどうしを人手を介さずにワンタッチで接合することができるので、接合作業を容易かつ確実に行うことができ、さらにその接合強度を均一にすることができる。その結果、工期の短縮化および継手部の品質向上を図ることができる。加えて、組み付けるコンクリートユニットを、先に組み付けの完了したコンクリートユニットに向けて押すだけでよい。例えばセグメントの場合、シールド掘削機の推進ジャッキを用いることもでき、これによってセグメントの組み付け作業の省力化を図ることが可能である。このようにして、土木建築分野では、ワンタッチ継手を採用することによって、セグメントやカーテンウォール等のコンクリートユニットの組立等を容易かつ確実に行うことが可能となり、低コスト化・工業化に結びつけて、顕著な効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワンタッチ継手を適用したトンネルの施工方法を示す斜視図である。
【図２】前記ワンタッチ継手を適用したセグメントの一例を示す図であって、ピンとピン穴の軸線に沿った方向に切断した状態を示す断面図である。
【図３】前記ピン穴を示す断面図である。
【図４】同ピン穴に備えられた嵌合金具の外観を示す図である。
【図５】同ピン穴に備えられたスペーサの外観を示す図である。
【図６】図２で示したセグメントどうしを接合するため、ピン穴にピンを挿入している途中の状態を示す断面図である。
【図７】同、ピンをピン穴に挿入が完了して、セグメントどうしを接合した状態を示す断面図である。
【図８】同、ピンが斜めに挿入された状態を示す断面図である。
【図９】前記セグメントを接合する方法の一例として、シールド掘削機の推進ジャッキを用いる方法を示す側断面図である。
【図１０】前記ピン穴の構造の他の一例を示す断面図である。
【図１１】同ピン穴の構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１２】同ピン穴の構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１３】前記ピンの取付構造の他の一例を示す断面図である。
【図１４】同ピンの取付構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１５】同ピンの取付構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１６】同ピンの取付構造のさらに他の一例を示す断面図である。
【図１７】従来のワンタッチ継手の一例を示す断面図である。
【図１８】前記ワンタッチ継手の要部を示す断面図である。
【図１９】従来のワンタッチ継手の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２１ ピン
２２ ピン穴
２８ ハウジング
２９ 嵌合部
３０ 蓋体（押さえ部材）
３１ 嵌合金具（嵌合部材）
３２ スペーサ
Claims (7)
- ピンと、このピンが挿入されるピン穴とからなるワンタッチ継手であって、
前記ピン穴は、前記ピンに嵌合する嵌合部がハウジング内に設けられた構成とされて、
前記嵌合部は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンが挿入される方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられていることを特徴とするワンタッチ継手。 - 請求項１記載のワンタッチ継手において、前記ハウジングの内径が、前記嵌合部材およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、前記嵌合部材およびスペーサが、前記ハウジング内で前記ピンの挿入方向に直交する方向に移動可能とされていることを特徴とするワンタッチ継手。
- 請求項１または２記載のワンタッチ継手において、前記ピンが前記ピン穴内に挿入されたときに、前記ピンの略全長にわたって前記嵌合部材が嵌合するよう前記嵌合部が配設されていることを特徴とするワンタッチ継手。
- 請求項１ないし３のいずれかに記載のワンタッチ継手において、前記ハウジングには、前記ピン穴の奥側に押さえ部材が設けられ、該押さえ部材によって、前記嵌合部材と前記スペーサとが前記ピン穴の奥側に向けて移動するのを阻止する構成となっていることを特徴とするワンタッチ継手。
- コンクリートユニットの一方の端部にピンが設けられ、他方の端部にピン穴が設けられ、
前記ピン穴は、前記ピンに嵌合する嵌合部がハウジング内に設けられた構成とされて、
前記嵌合部は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合金具と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合金具の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンが挿入される方向に沿って互いに前後するよう複数組設けられていることを特徴とするコンクリートユニット。 - 請求項５記載のコンクリートユニットにおいて、前記ハウジングの内径が、前記嵌合金具およびスペーサの外径よりも定められた寸法大径とされて、前記嵌合金具およびスペーサが、前記ハウジング内で前記ピンの挿入方向に直交する方向に移動可能とされていることを特徴とするコンクリートユニット。
- 請求項５または６記載のコンクリートユニットにおいて、前記コンクリートユニットが、トンネル覆工用のセグメントであることを特徴とするコンクリートユニット。
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