JP7294559B1 - 機械式継手、鋼管、構造体、構造体の施工方法、機械式継手の固定方法、機械式継手の接合方法、機械式継手の取り外し方法、機械式継手の設計方法、機械式継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る機械式継手１は、管状のＰＩＮ継手３とＰＩＮ継手３と接合されるＢＯＸ継手５とを備え、ＰＩＮ継手３の基端側には段差部９が形成され、ＢＯＸ継手５の先端部１０が段差部９に当接して嵌合完了状態となるように構成され、ＰＩＮ継手３の外周面とＢＯＸ継手５の内周面のそれぞれに嵌合完了状態で対向するように形成され、管軸方向に対して傾斜する一段以上の環状溝１１と、ＰＩＮ継手３またはＢＯＸ継手５の環状溝１１にＰＩＮ継手３のＢＯＸ継手５への挿入を妨げないように格納可能、かつ嵌合完了状態において環状溝１１内でＰＩＮ継手３側とＢＯＸ継手５側に跨るように配置可能なリング部材１３と、を備えたものである。

Description

本発明は、鋼管杭や鋼管矢板に適用する機械式継手、該機械式継手を取り付けた鋼管、該鋼管を構成要素とする構造体、該構造体の施工方法、機械式継手の固定方法、機械式継手の接合方法、機械式継手の取り外し方法、機械式継手の設計方法、機械式継手の製造方法に関する。

鋼管杭・鋼管矢板の接合については、従来から現場溶接主体で行われてきたが、近年は技能者減少、工期短縮、品質管理などから機械式継手による接合が増加してきている。鋼管杭・鋼管矢板では、管状の継手部材を鋼管とは別に製造し、接合する鋼管の端部にそれぞれ継手部材を溶接にて取り付け、継手部材同士を接合する方式が一般的である。

継手は杭の施工時および供用時に作用する圧縮・引張・せん断・ねじりといった荷重を伝達できる構造が必要である。この点、圧縮に対しては継手部材の端面同士を面接触させること、せん断に対しては雄形状の管を雌形状の管に挿入し、二重管状態にすることにより容易に伝達できる。しかし、引張およびねじり荷重は単なる挿入・面接触では伝達することができず、構造に工夫が必要である。

従来から様々な方式が考案され、実用化されてきている。例えば特許文献１（特開平１０－３１１０２８号公報）には、継手部材を多条のねじ形状にして、回転接合によりＰＩＮ継手（ＰＩＮ ＪＯＩＮＴ）とＢＯＸ継手（ＢＯＸ ＪＯＩＮＴ）のねじ山同士が噛み合い引張荷重を伝達できる構造が開示されている。なお、正転方向のねじり荷重はねじを締めきれば伝達できるが、逆転方向のねじり荷重は伝達できないため、外周面にＰＩＮ継手とＢＯＸ継手に跨るようなボルトを配置することにより、ボルトのせん断で逆転方向のねじり荷重を伝達できるようにしている。

また、特許文献２（特開２００４－３６３２９号公報）には、ＰＩＮ継手かＢＯＸ継手のどちらか一方に管軸方向のスリットが周方向に複数本設けられて、スリットにより分割された継手部材が半径方向に弾性変形できるよう加工された継手構造が開示されている。この継手構造では、分割された継手部材には凸部が設けられ、他方の部材には嵌合完了した時点で凸部に噛み合う凹部が設けられている。そして、特許文献２には、継手を挿入する際に自重等で圧縮荷重を与えると分割された継手部材が径方向に撓み、挿入完了時に元に戻った際に凸部と凹部が噛み合うことにより、引張荷重が伝達できる構造が開示されている。また、本構造においても特許文献１と同様に外周面にボルトが配置されており、ねじり荷重を伝達することが可能である。

その他の方式として、特許文献３（特開平１１－３６２８５号公報）には、ＰＩＮ継手、ＢＯＸ継手のそれぞれに嵌合完了時に軸方向の位置が一致するような溝が設けられた構造が開示されている。この構造では、ＰＩＮ継手、ＢＯＸ継手のどちらか一方に溝に嵌るような径変化可能なリング状部材が格納されている。これにより、嵌合完了時にリング部材を半径方向に動かして、ＰＩＮ継手とＢＯＸ継手に跨るようにリング部材が配置されることにより、引張荷重が伝達される。本構造においてもねじり荷重は伝達できないため、特許文献１、２のようにボルトを配置するか、特許文献４（特開２０００－３１９８７４号公報）のように別途回り止め機構を配置することが必要である。

特開平１０－３１１０２８号公報 特開２００４－３６３２９号公報 特開平１１－３６２８５号公報 特開２０００－３１９８７４号公報

特許文献１のようなねじ継手では、多条化したとしても接合時に鋼管を回転させることは避けられないため、非常に大径の場合や回転作業スペースが十分確保できない時には、接合に苦労する場合がある。

また、特許文献２のように弾性変形させる継手では、継手が厚い場合に弾性変形させるための荷重が増大し、自重だけでは嵌合できない場合が生じる。スリットの数を増やしたり、長くしたりすれば荷重を低減させることは可能だが、加工コストが増大するとともに、せん断荷重伝達能力が低下する。

他方、特許文献３に開示の継手は、特許文献１、特許文献２とは異なり、継手を構成するためにリング状部材が必要となるものの、接合時に回転が不要でかつ弾性変形させるための荷重も不要である。しかしながら、特許文献３のものも特許文献１、２、と同様に、引張荷重とねじり荷重の伝達機構は別構造であり、特許文献１～２においてはねじり荷重の伝達機構としてボルトを用い、特許文献３と同種の特許文献４においては回り止め機構を用いている。そのため、鋼管と同等のねじり荷重を伝達できるだけの耐力を確保するためには、ボルトの本数を増やしたりボルトの太さを太くしたり、また回り止め機構の数を増やしたりする必要があり、コスト増に繋がるという問題がある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、接合に回転や大きな荷重をかける必要がなく、また別途コストを掛けることなくねじり荷重が伝達できる機械式継手、該機械式継手を取り付けた鋼管、該鋼管を構成要素とする構造体、該構造体の施工方法、機械式継手の固定方法、機械式継手の接合方法、機械式継手の取り外し方法、機械式継手の設計方法、機械式継手の製造方法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る機械式継手は、管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて前記鋼管同士を接合する機械式継手であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側には段差部が形成され、該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手とを嵌合した状態で該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接して嵌合完了状態となるように構成され、
前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成され、管軸方向に対して傾斜する一段以上の環状溝と、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の前記環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能なリング部材と、を備えたものである。

（２）また、本発明に係る機械式継手は、上記（１）に記載の機械式継手において、
前記リング部材において、一つまたは二つ以上の切り欠きと、
前記ＢＯＸ継手の前記環状溝内において、前記リング部材の前記切り欠きに対応する位置に貫通して設けられた確認孔と、
前記ＰＩＮ継手の前記環状溝内において、前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側とに跨るように両環状溝内で配置された前記リング部材の切り欠きの一端および他端に対応する位置に、それぞれ設けられたねじ孔と、
を備えるものである。

（３）また、本発明に係る機械式継手は、上記（１）または（２）に記載の機械式継手において、
前記リング部材において、一つまたは二つ以上の切り欠きと、
前記ＢＯＸ継手において、ねじがねじ込まれることにより、前記ねじによって前記リング部材を径方向に押すことが可能となるねじ孔と、
を備えるものである。

（４）また、本発明に係る機械式継手は、管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて前記鋼管同士を接合する機械式継手であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側には段差部が形成され、該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手とを嵌合した状態で該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接して嵌合完了状態となるように構成され、
前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成された一巻き以上の螺旋形状からなる螺旋溝と、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の前記螺旋溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記螺旋溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能な螺旋状部材と、を備えたものである。

（５）また、本発明に係る鋼管は、上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手を、一端および／または他端に取り付けてなるものである。

（６）また、本発明に係る構造体は、上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の機械式継手によって連結された複数の鋼管を備えたものである。

（７）また、本発明に係る構造体の施工方法は、上記（６）に記載の構造体の施工方法であって、連結対象となる継手付き鋼管の一方の鋼管軸方向の位置を拘束した状態で、他方の継手付き鋼管を前記一方の継手付き鋼管に位置合わせして差込嵌合するものである。

（８）また、本発明に係る機械式継手の固定方法は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手に、リング部材を固定部材で固定する機械式継手の固定方法であって、
前記ＰＩＮ継手の前記環状溝に、前記リング部材を縮径した状態で格納し、
格納された状態のまま、前記リング部材の全周を前記固定部材で覆い、かつ、前記固定部材で前記リング部材を径方向に押すようにして、前記リング部材を固定する、ものである。

（９）また、本発明に係る機械式継手の固定方法は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手に、リング部材を固定部材で固定する機械式継手の固定方法であって、
前記ＰＩＮ継手の前記環状溝に前記リング部材を縮径した状態、または前記ＢＯＸ継手の前記環状溝に前記リング部材を拡径した状態で格納し、
格納された状態のまま、前記リング部材の切り欠きに跨って前記固定部材を設け、かつ、前記固定部材で前記リング部材の拡径または縮径を抑制することで、前記リング部材を固定する、ものである。

（１０）また、本発明に係る機械式継手の固定方法は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手に、リング部材を固定部材で固定する機械式継手の固定方法であって、
前記ＰＩＮ継手の前記環状溝に前記リング部材を縮径した状態で格納し、
格納された状態のまま、前記リング部材の切り欠きに跨って前記第一固定部材を設け、かつ、前記第一固定部材で前記リング部材の拡径を抑制するとともに、
格納された状態のまま、前記リング部材の全周を前記第二固定部材で覆い、かつ、前記第二固定部材で前記リング部材を径方向に押すようにして、前記リング部材を固定する、ものである。

（１１）また、本発明に係る機械式継手の接合方法は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の機械式継手を接合する機械式継手の接合方法であって、
上記（８）から（１０）のいずれか一項に記載の機械式継手の固定方法を用いて、予めＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手に、リング部材を固定部材で固定しておき、
前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合の最中、または嵌合完了後に前記固定部材を除去する、ものである。

（１２）また、本発明に係る機械式継手の接合方法は、上記（２）に記載の機械式継手を接合する機械式継手の接合方法であって、
ＰＩＮ継手とＢＯＸ継手とを嵌合した後に、ＰＩＮ継手の各ねじ孔にねじをねじ込み、
ねじ込まれた前記ねじで前記リング部材の縮径を抑制する、ものである。

（１３）また、本発明に係る機械式継手の取り外し方法は、上記（３）に記載の機械式継手を取り外す機械式継手の取り外し方法であって、
ＰＩＮ継手およびＢＯＸ継手の接合が完了した状態で、ＢＯＸ継手のねじ孔にねじをねじ込み、
リング部材が前記ＰＩＮ継手の環状溝内に格納されるまで、前記ねじで前記リング部材を径方向に押し、
前記リング部材が前記ＰＩＮ継手の環状溝内に格納された状態で、前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との取り外す、ものである。

（１４）また、本発明に係る機械式継手の設計方法は、管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の設計方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を設定し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように設定し、
管軸方向に対して傾斜する一段以上の環状溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように配置し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるようにリング部材を設定するものである。

（１５）また、本発明に係る機械式継手の設計方法は、管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の設計方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を設定し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように設定し、
一巻き以上の螺旋形状からなる螺旋溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように配置し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の螺旋溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記螺旋溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるように螺旋状部材を設定するものである。

（１６）また、本発明に係る機械式継手の製造方法は、管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の製造方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を形成し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように形成し、
管軸方向に対して一定の角度で傾斜する一段以上の環状溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるようにリング部材を形成するものである。

（１７）また、本発明に係る機械式継手の製造方法は、管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の製造方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を形成し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように形成し、
一巻き以上の螺旋形状からなる螺旋溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の螺旋溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記螺旋溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるように螺旋状部材を形成するものである。

本発明においては、ＰＩＮ継手とＢＯＸ継手に傾斜する環状溝を設け、ＰＩＮ継手をＢＯＸ継手に挿入完了した状態で、リング部材がＰＩＮ継手とＢＯＸ継手の両方の環状溝に跨るように配置されるようにしたので、ボルト等の別部材を設けることなく、引張荷重だけでなく、接合される鋼管同士のねじり荷重に対してもリング部材による伝達が可能になる。

図１は、実施の形態１に係る機械式継手の説明図である。 図２は、実施の形態１の他の態様１に係る機械式継手の説明図である。 図３は、実施の形態１の他の態様２に係る機械式継手の説明図である。 図４は、実施の形態１の他の態様３に係る機械式継手の説明図である。 図５は、実施の形態１の他の態様４に係る機械式継手の説明図である。 図６は、実施の形態１の他の態様５に係る機械式継手の説明図である。 図７は、実施の形態２に係る機械式継手の説明図である。 図８は、実施の形態３に係る機械式継手の説明図である。 図９は、実施の形態４に係る機械式継手の説明図である。

［実施の形態１］
本実施の形態に係る機械式継手について、図１に基づいて説明する。なお、図１（ａ）は継手挿入前の状態、図１（ｂ）は継手挿入完了で嵌合完了前の状態、図１（ｃ）は継手嵌合完了の状態をそれぞれ示している。

本実施の形態に係る機械式継手１は、図１（ａ）に示すように、管状のＰＩＮ継手３とＰＩＮ継手３が挿入嵌合するＢＯＸ継手５からなり、鋼管７の端部に取り付けられて鋼管７同士を接合するものである。そして、ＰＩＮ継手３の基端側には段差部９が形成され、図１（ｂ）に示すように、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入した状態でＢＯＸ継手５の先端部１０が段差部９に当接して嵌合完了状態となるように構成されている。ここで、図１（ｂ－１）は機械式継手１の径方向から見た断面図、図１（ｂ－２）は機械式継手１の中心軸方向から見た断面図である。図１（ｃ－１）と図１（ｃ－２）も同様である。なお、本実施の形態において、ＰＩＮ継手３とは、内側継手または雄継手と呼ばれるものと同一である。また、本実施の形態において、ＢＯＸ継手５とは、外側継手または雌継手と呼ばれるものと同一である。

ＰＩＮ継手３は、機械式継手１の内側にある継手のことである。また、ＢＯＸ継手５は、機械式継手１の外側にある継手のことである。また、ＰＩＮ継手３の外周面とＢＯＸ継手５の内周面のそれぞれに嵌合完了状態で対向するように形成され、機械式継手１の軸方向に対して傾斜する環状溝１１Ｍ、１１Ｆが形成されている。環状溝１１Ｍ、１１Ｆの傾斜角度は、ねじり荷重が作用した際にリング部材が回らない状態であればよく、適宜設定すればよい。環状溝１１Ｍ、１１Ｆの軸方向に対する傾斜角度は、機械式継手１の径方向から見た際に、直線となるように一定の角度を持った状態であることが好ましい。また、環状溝１１Ｍ、１１Ｆの軸方向に対する傾斜角度の上限としては、機械式継手１の径方向を０°とした場合に、機械式継手１の軸方向に向かって５°以下とすることが好ましい。何故ならば、傾斜が大きすぎると継手の長さが長くなり、コストが高くなってしまうためである。

ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５のそれぞれに形成された環状溝１１Ｍ、１１Ｆは、継手を嵌合完了状態にしたときに、楕円状の閉空間からなる環状溝１１を形成する。さらに、機械式継手１には、環状のリング部材１３が設けられている。このリング部材１３は、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍに、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合を妨げないように格納可能、かつ嵌合完了状態において環状溝１１内でＰＩＮ継手３の環状溝１１ＭとＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆとに跨るように配置可能である。

リング部材１３は、図１（ｂ－２）に示すように、周方向の１カ所に切り欠き１５を有し、径方向に拡縮するバネ構造となっている。そして、リング部材１３には数カ所のキリ孔１８、ＰＩＮ継手３には、キリ孔１８に対応する数カ所のタップ孔１７が設けられ、キリ孔１８とタップ孔１７を貫通するボルト１９によってリング部材１３をＰＩＮ継手３の外周面に沿うように縮径して固定されている。これは、固定されない状態では環状溝１１Ｍの外径よりも大きな径を有し、環状溝１１Ｍに完全に嵌るようにするための構造である。

なお、本明細書では、キリ孔１８、タップ孔１７、貫通タップ孔２９およびねじ孔３１，４３と組み合わされるのは「ねじ」であればよい。特に、「雄ねじ」であればどのようなものでも使用可能であり、ねじの使用目的に合わせて適宜選択すればよい。また、本実施の形態では、ボルト１９、ボルトねじ３３，４４，４７およびイモネジ３４を、「ねじ」の一例として説明している。

リング部材１３は、例えば所定長さの長い平板を曲げ加工することにより作成することができる。この場合、曲げ加工によって平板の端部を対向させた際の隙間が、切り欠き１５となる。また、上記方法の他にも、リング状の部材の一部を切断して切り欠き１５を形成してもよい。また、図１では、リング部材１３の周方向に切り欠き１５が一つのみ設けられているが、切り欠き１５は二つ設けてもよい。この場合、二つ目の切り欠き１５は、一つの切り欠き１５の近傍であって、リング部材１３のバネ構造を維持できるような位置に設けることが好ましい。なお、リング部材１３のバネ構造を最大限に生かすのであれば、切り欠き１５は一つであることが最も好ましい。

なお、ボルト１９の頭がリング部材１３の外周面から突出しないように、リング部材１３に設けたキリ孔１８にはボルト１９の頭が収容される凹部２１が設けられており、キリ孔１８は段差孔となっている。また、キリ孔１８はリング部材１３の拡縮に対応できるように、リング部材１３の周方向に対して長孔となっている（図１（ｂ－２）拡大図、矢視Ｂ－Ｂ図、矢視Ｃ－Ｃ断面図参照）。なお、図１（ｂ－２），（ｃ－２）においては、図面の煩雑化を避けるためキリ孔１８、凹部２１の詳細を省略している。

リング部材１３を固定するボルト１９は、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入完了した状態で、緩める操作をする必要がある。この操作を可能にするため、ＢＯＸ継手５には、図１（ｂ－２），（ｃ－２）に示すように、嵌合完了状態でボルト１９の位置に対向する位置に貫通孔２３が設けられている。

上記のように構成された機械式継手１の嵌合動作について説明する。ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入する前の状態では、図１（ａ）に示すように、リング部材１３がＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍに格納された状態で、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の方向を合わせ、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に差し込む。方向を合わせるとは、ＰＩＮ継手３の環状溝１１ＭとＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆの傾斜方向が一致していることであり、この状態であれば、ＢＯＸ継手５の貫通孔２３の位置も嵌合完了状態でＰＩＮ継手３のボルト１９に対向する位置となる。

図１（ｂ）に示すように、ＰＩＮ継手３の段差部９とＢＯＸ継手５の先端が接触した状態でＰＩＮ継手３のＢＯＸ継手５への挿入が完了する。この状態で、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５のそれぞれに形成された環状溝１１Ｍ、１１Ｆが楕円状の閉空間からなる環状溝１１を形成し、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍに格納されたリング部材１３がＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆに対向配置される。

次に、貫通孔２３に工具を挿入してボルト１９を緩めることにより、図１（ｃ）に示すように、リング部材１３が自身のバネ力により拡径され、リング部材１３は環状溝１１Ｍと環状溝１１Ｆの両方に跨るように配置されて嵌合が完了する。なお、リング部材１３は自身のバネ力により拡径状態になり、その状態を維持して環状溝１１Ｍ、１１Ｆ内に配置される。そのため、嵌合が完了した後は、ボルト１９は継手の機能発現には不要となる。そのため、振動等によりボルト１９が外れたり破損したりした場合でも継手の機能には影響はない。

嵌合完了状態では、図１（ｃ）に示すように、圧縮力は主にＰＩＮ継手３の段差部９とＢＯＸ継手５の先端部１０の接触圧により伝達し、また引張力は主にリング部材１３の支圧により伝達する。さらにねじり力は主にリング部材１３のせん断により伝達し、またせん断力は主にＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５による二重管部分によって伝達する。

以上のように、本実施の形態においては、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５に傾斜する環状溝１１Ｍ、１１Ｆを設ける。そして、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入完了した状態で、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の両方の環状溝１１Ｍ、１１Ｆにリング部材１３が跨るように配置される。これにより、回転に抵抗するボルト等の別部材を設けることなく、引張荷重だけでなく、接合される鋼管７同士のねじり荷重に対してもリング部材１３による伝達が可能になる。つまり、継手は鋼管７と同等の引張強度を持つように設定されるのが一般的であることから、本実施の形態では、追加や部材の追加なしにねじりに対しても鋼管７と同等のねじり強度を容易に確保できるのである。

また、本実施の形態では、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とに傾斜する環状溝１１Ｍ、１１Ｆを設け、当該環状溝１１Ｍ、１１Ｆにリング部材１３が跨るように配置する方式を採用している。この方式では、リング部材１３自体が回転防止機構になるという利点がある。この種の機械式継手では、接合後にその回転を抑止したい場合がある。例えば、鋼管矢板等では、鋼管には隣接する鋼管と接合するための機械式継手が設けられるため、回転は許されない。

例えばＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５に設けられる環状溝が直線形（平坦）である場合、リング部材の周方向の移動を妨げる要素がないため、回転に対しての抵抗がない。そのため、例えば回転防止用のピン等を別途設ける必要がある。実際、特許文献３、４に記載の機械式継手では、回転防止のための機械要素が必要であり、一部に回転防止機構としてねじ止め方式を採用している。また、その他のネジ継手では、回転・緩み防止の観点で回転防止ピンを設け、外部に開けられたネジ穴から緩み防止ボルトを挿入する方式がとられている。前者では、矩形のキー挿入口とそれに適合するキーが必要となり、後者ではボルトが一つ必要となる。

一方、本実施の形態の方式では、リング部材１３とＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｍ、１１Ｆとが傾斜している。これにより、回転とともにリング部材１３の軸方向の移動しろがなくなるため、リング部材１３自体が回転防止機構として機能することになる。

なお、本実施の形態では、ＰＩＮ継手３を上に配置し、ＢＯＸ継手５を下に配置し、ＢＯＸ継手５に対してＰＩＮ継手３を挿入して両者を接合していたが、この関係は上下逆であってもよい。すなわち、ＢＯＸ継手５を上に配置し、ＰＩＮ継手３を下に配置し、ＰＩＮ継手３に対してＢＯＸ継手５を挿入して両者を接合してもよい。

＜他の態様１＞
上記の説明では、ＰＩＮ継手３を挿入する前の状態において、リング部材１３をＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍに溝からはみ出さないように完全に格納するようにしていた。しかしながら、リング部材１３が水平ではなく傾斜して格納されていることから、以下のように構成してもよい。すなわち、リング部材１３の一部が環状溝１１Ｍから突出する状態で格納し、挿入過程でリング部材１３が縮径し、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｍ、１１Ｆが一体となって閉空間を形成したときに拡径するように構成してもよい。

図２はこのような態様の説明図であり、図１と同一部分および対応する部分には同一の符号を付してある。また、図中上側が縦断面を、図中下側がＰＩＮ継手３における環状溝１１Ｍ部分の水平断面（図２（ａ）の矢視Ａ－Ａ参照）を、それぞれ示している。また、図２（ａ）が挿入前の状態、図２（ｂ），（ｃ）が挿入途中の状態、図２（ｄ）が挿入完了かつ嵌合完了状態を示している。

図２（ａ）に示すように、リング部材１３は、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍに厚み方向の一部を突出させた状態で格納されている。このとき、リング部材１３は、切り欠き１５が最も上部になるように環状溝１１Ｍに格納することで、リング部材１３の径方向の変形の対称性を確保できるので好ましい。また、リング部材１３の最も下方の部分（最初に変形する部分）に、リング部材１３の径方向以外の移動、特に周方向の移動をボルト１９によって拘束するのが好ましい。もっとも、ボルト１９による周方向の移動拘束は必須ではない。また、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入する際のリング部材１３の変形をスムーズにするため、ＢＯＸ継手５の先端部１０の内面側の全周に径内方向に傾斜する面取り部２５を形成しておくのが好ましい。

図２（ｂ）は、ＰＩＮ継手３の一部がＢＯＸ継手５に挿入され、リング部材１３の下端部がＢＯＸ継手５の内側に配置された状態を示している。この状態では、リング部材１３は図中の矢印で示すように図中右側に押され、リング部材１３の上端部の環状溝１１Ｍからの突出量が増える。この状態で挿入が進むにつれてリング部材１３のＢＯＸ継手５の内面に当接する部分が増し、リング部材１３は下端側から順に縮径する。そして、図２（ｃ）に示すように、リング部材１３の上端部がＢＯＸ継手５の面取り部２５の下方に来るまで挿入が進行すると、リング部材１３は最も縮径した状態となる。

リング部材１３が縮径できるのは、切り欠き１５が設けられているためであり、縮径すると切り欠き１５の隙間が小さくなっていることが分かる（図２（ｂ），（ｃ）参照）。なお、リング部材１３が上記のように下端側から順に縮径できるのは、リング部材１３が傾斜状態で環状溝１１Ｍに格納されているためであり、仮にリング部材１３が水平状態で格納されていた場合には、このようなスムーズな縮径を行うことはできない。

そして、さらに挿入が進み挿入が完了した状態になると、図２（ｄ）に示すように、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｍ、１１Ｆが対向して閉空間からなる環状溝１１を形成する。そして、環状溝１１にリング部材１３が入ることで、リング部材１３が図２（ａ）の状態に戻る。この状態では、リング部材１３がＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の両方の環状溝１１Ｍ、１１Ｆに跨るように配置されるので、図１（ｃ）の状態と同様に、リング部材１３による引張荷重とねじり荷重の伝達が可能になる。

＜他の態様２＞
上記の他の態様１では、リング部材１３が固定されていないため、ＰＩＮ継手３を所定位置に搬送する際等に支障をきたすおそれがある。それを防ぐために、例えば図３に示すように、リング部材１３を固定部材４１によって固定してもよい。この固定部材４１は、例えばポリプロピレン製のバンド（ＰＰバンド）等により構成される。また、固定部材４１は、薄く、手指で容易に固縛でき、水や油に強い素材であることが望ましい。固定部材４１は、リング部材１３の全周を固定（固縛）することにより、当該リング部材１３の拡径を抑制する。

固定部材４１を用いた機械式継手１の接合方法では、まずＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを嵌合する前に、リング部材１３を縮径した状態で、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納する。続いて、リング部材１３が環状溝１１Ｍ内に格納された状態のまま、リング部材１３の全周を固定部材４１で覆い、かつ、当該固定部材４１でリング部材１３を径方向に押すようにして、リング部材１３を固定する。これにより、固定部材４１によってリング部材１３を径方向に押圧しながら固定する。

続いて、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合の最中に固定部材４１を除去（切断）するか、または嵌合完了後に、ＢＯＸ継手５の貫通孔２３から固定部材４１を除去することにより、リング部材１３の固定を解除する。これにより、リング部材１３が拡径し、環状溝１１内でＰＩＮ継手３の環状溝１１ＭとＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆとに跨るように当該リング部材１３が配置されることにより、接合が完了する。

固定部材４１を除去するタイミングは、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合の最中、または嵌合完了後の二通りある。「嵌合の最中」とは、固定部材４１がＢＯＸ継手５の先端部１０に到達したタイミングのことを意味する。このように、固定部材４１がＢＯＸ継手５の先端部１０に到達すると、固定部材４１を除去したとしても、リング部材１３がＢＯＸ継手５の内周面に当接するため、リング部材１３が拡径することがない。また、「嵌合完了後」とは、ＢＯＸ継手５の先端部１０がＰＩＮ継手３の段差部９に当接した状態を意味する。

このような固定部材４１を用いることにより、安価な手段により、リング部材１３の拡径を抑制した状態でＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合することができる。また、固定部材４１を用いることにより、リング部材１３を環状溝１１Ｍ内に格納した状態で、ＰＩＮ継手３を安全に運搬することができる。なお、固定部材４１によるリング部材１３の固定は容易に実施できる。そのため、ＰＩＮ継手３の運搬時や作業時にリング部材１３が落下することを防止する観点から、別の手段（例えば粘着テープ等）でリング部材１３が固定されている場合においても、その上から固定部材４１による固定を実施することが望ましい。

また、リング部材１３は、例えば人が手で曲げられる程度の厚さ（例えば厚さ１２～１６ｍｍ程度）で構成されるため、切り欠き１５を複数設けたり、あるいは複数のキリ孔等を設けたりすると、バネ構造としての性能や形状の精度が低下する可能性がある。一方、本態様では、固定部材４１を用いてリング部材１３を縮径させてＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納し、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合の最中または嵌合完了後にリング部材１３を拡径させることにより、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合する。これにより、リング部材１３のバネ構造としての性能や形状の精度を低下させることなく、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合することができる。

＜他の態様３＞
上記の実施の形態１では、リング部材１３やＰＩＮ継手３に複数の孔（キリ孔１８、タップ孔１７）を設ける必要があり、加工上のコストが掛かる。そこで、例えば図４に示すように、リング部材１３の切り欠き１５を固定部材４２によって固定してもよい。この固定部材４２は、例えば粘着テープ等により構成される。また、固定部材４２は、薄く、手指で容易に固縛でき、水や油に強い素材であることが望ましい。固定部材４２は、リング部材１３の周方向に形成された切り欠き１５に亘って設けられることにより、当該リング部材１３の拡径を抑制する。

固定部材４２を用いた機械式継手１の接合方法では、まずＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを嵌合する前に、リング部材１３を縮径した状態で、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納する。続いて、リング部材１３が環状溝１１Ｍ内に格納された状態のまま、リング部材１３の切り欠き１５に跨って固定部材４２を設け、かつ、当該固定部材４２でリング部材１３の拡径を抑制することで、リング部材１３を固定する。

続いて、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合の最中に固定部材４２を除去（切断）するか、または嵌合完了後に、ＢＯＸ継手５の貫通孔２３から固定部材４２を除去することにより、リング部材１３の固定を解除する。これにより、リング部材１３が拡径し、環状溝１１内でＰＩＮ継手３の環状溝１１ＭとＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆとに跨るように当該リング部材１３が配置されることにより、接合が完了する。

固定部材４２を除去するタイミングは、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合の最中、または嵌合完了後の二通りある。「嵌合の最中」とは、固定部材４２がＢＯＸ継手５の先端部１０に到達したタイミングのことを意味する。このように、固定部材４２がＢＯＸ継手５の先端部１０に到達すると、固定部材４２を除去したとしても、リング部材１３がＢＯＸ継手５の内周面に当接するため、リング部材１３が拡径することがない。また、「嵌合完了後」とは、ＢＯＸ継手５の先端部１０がＰＩＮ継手３の段差部９に当接した状態を意味する。

このように、リング部材１３をＰＩＮ継手３内に格納した状態で、切り欠き１５を覆うように、固定部材４２でＰＩＮ継手３にリング部材１３を固定することにより、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入する際にリング部材１３が引っ掛かることがなくなる。リング部材１３は、例えばＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の嵌合完了後に、予め切り欠き１５に対応する位置に設けてあるＢＯＸ継手５の貫通孔２３を通じて、容易に切断することができる（図４（ｂ）参照）。これにより、リング部材１３の拘束が解放されて、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合が完了する。

本態様では、上記の他の態様２と同様に、固定部材４２を用いてリング部材１３を縮径させてＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納し、嵌合の最中または嵌合完了後にリング部材１３を拡径させることにより、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合する。これにより、リング部材１３のバネ構造としての性能や形状の精度を低下させることなく、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合することができる。

なお、本態様と上記の他の態様２とを併用してもよい。すなわち、複数の固定部材４１，４２を用いてＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合してもよい。この場合、まずＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを嵌合する前に、固定部材（第一固定部材）４２によってリング部材１３の切り欠き１５を固定する。これにより、リング部材１３をＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納する。続いて、固定部材（第二固定部材）４１によって、固定部材４２を含むリング部材１３の全周を固定する。このように、リング部材１３の全周を固定部材４１で覆い、かつ、固定部材４１でリング部材１３を径方向に押すようにして、リング部材１３を固定する。続いて、ＰＩＮ継手３の運搬が完了した後、前記ＰＩＮ継手３と前記ＢＯＸ継手５との嵌合の最中、または嵌合完了後のいずれかに、固定部材４１を除去（切断）する。そして、固定部材４１を除去した後に固定部材４２を除去することにより、リング部材１３の固定を解除する。これにより、リング部材１３が拡径し、環状溝１１内でＰＩＮ継手３の環状溝１１ＭとＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆとに跨るように当該リング部材１３が配置されることにより、接合が完了する。

また、本態様では、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５を嵌合する前の状態で、リング部材１３がＰＩＮ継手３側（環状溝１１Ｍ内）に格納されていたが、リング部材１３がＢＯＸ継手５側（環状溝１１Ｆ内）に格納されている場合でも適用可能である。

この場合、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合は、例えば以下のように行うことができる。まず、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを嵌合する前に、固定部材４２によってリング部材１３の切り欠き１５を固定する。これにより、リング部材１３をＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆ内に格納する。ＢＯＸ継手５に格納されたリング部材１３は、外力を与えない状態よりも拡径した状態になる。すなわち、リング部材１３は、固定部材４２によってＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆ内の溝底に引き寄せて拡径した状態で格納されている。

続いて、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との嵌合の最中に固定部材４２を除去する。続いて、ＢＯＸ継手５の先端部１０をＰＩＮ継手３の段差部９に当接させた後、例えばＢＯＸ継手５に形成したねじ孔からボルトねじをねじ込む。これにより、ボルトねじによってリング部材１３を径方向に押圧して、当該リング部材１３を環状溝１１Ｍと環状溝１１Ｆの両方に跨るように配置することにより、接合が完了する。

また、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の取り外しは、例えば以下のように行うことができる。まず、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合が完了した状態において、例えばＢＯＸ継手５のねじ孔にねじ込まれたボルトねじを緩める。これにより、ボルトねじによるリング部材１３の径方向の押圧を解除し、当該リング部材１３をＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆ内に格納する。続いて、リング部材１３がＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆ内に格納された状態でＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との取り外しを行う。

＜他の態様４＞
上記の他の態様３において、ＢＯＸ継手５に設ける孔は、接合時の作業としては貫通孔２３でもよいが、ＰＩＮ継手３の取り外しを考慮すると、例えば図５に示すように、孔をねじ孔４３とすることが好ましい。このように、ＢＯＸ継手５にねじ孔４３を設けることにより、当該ねじ孔４３の外側からボルトねじ４４をねじ込むことにより、リング部材１３をＰＩＮ継手３側に格納状態にすることができ、ＰＩＮ継手３を引き抜くことが可能になる。すなわち、ＢＯＸ継手５において、ねじ孔４３にボルトねじ４４がねじ込まれることにより、当該ボルトねじ４４によってリング部材１３を径方向に押すことが可能となる。

ねじ孔４３およびボルトねじ４４を用いた機械式継手１の取り外し方法では、まず図５（ａ）に示すように、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合が完了した状態において、ＢＯＸ継手５のねじ孔４３にボルトねじ４４をねじ込む。これにより、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、リング部材１３がＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納されるまで、ボルトねじ４４によってリング部材１３を径方向に押圧して、当該リング部材１３をＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納する。続いて、リング部材１３がＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納された状態でＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との取り外しを行う。

この際、上記の他の態様３のように、ＢＯＸ継手５の貫通孔２３を介して、リング部材１３の切り欠き１５を粘着テープ等の固定部材４２で固定してもよい。これにより、ボルトねじ４４を外しても、リング部材１３がＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内に格納されている状態を維持することができ、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５との取り外しをより容易に行うことができる。

＜他の態様５＞
上記の実施の形態１では、ＰＩＮ継手３の段差部９をＢＯＸ継手５の先端部１０に当接させた状態で、リング部材１３を拡径させることにより接合を完了していたが、その後にリング部材１３の縮径を抑制する処理を行ってもよい。この場合、例えば図６に示すように、ＢＯＸ継手５において、リング部材１３の周方向に形成された切り欠き１５に対応する位置に、確認孔４５を設ける。この確認孔４５は、ＢＯＸ継手５を貫通して設けられている。

また、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内において、リング部材１３の切り欠き１５の一端部および他端部に対応する位置にそれぞれねじ孔４６を設ける。このねじ孔４６は、ＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍ内において、ＰＩＮ継手３側とＢＯＸ継手５側とに跨るように両環状溝１１Ｍ、１１Ｆ内で配置されたリング部材１３の切り欠き１５の一端および他端に対応する位置に、それぞれ設けられている。なお、「一端部および他端部に対応する位置」とは、一端部および他端部の近傍のことを意味している。

そして、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５とを接合した後に、各ねじ孔４６にボルトねじ４７をねじ込むことにより、リング部材１３の縮径を抑制する。なお、図６では、各ボルトねじ４７と切り欠き１５の一端部および他端部との間に僅かな隙間が形成されているが、各ボルトねじ４７と切り欠き１５の一端部および他端部とを当接させてもよい。

このように、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合後に、切り欠き１５の位置にボルトねじ４７を設けることにより、リング部材１３がＰＩＮ継手３の環状溝１１ＭとＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆとに跨るように配置された状態を維持することができる。すなわち、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合後にリング部材１３が誤って脱落することを抑制することができる。更に、ＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５の接合後に、確認孔４５を通じて、環状溝１１内においてリング部材１３が適切に拡径しているか、すなわちＰＩＮ継手３およびＢＯＸ継手５が適切に接合されているのかを確認することができる。

なお、これまで説明した上記の他の態様１～５においても、ＰＩＮ継手３を上に配置し、ＢＯＸ継手５を下に配置し、ＢＯＸ継手５に対してＰＩＮ継手３を挿入して両者を接合していたが、この関係は上下逆であってもよい。すなわち、ＢＯＸ継手５を上に配置し、ＰＩＮ継手３を下に配置し、ＰＩＮ継手３に対してＢＯＸ継手５を挿入して両者を接合してもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入前の状態でリング部材１３をＰＩＮ継手３に格納するようにしていたが、本実施の形態では、図７に示すように、リング部材１３をＢＯＸ継手５側に格納するようにしたものである。図７において、図１と同一部分および対応する部分は同一の符号を付してある。また、図７（ｂ－１）と図７（ｂ－２）、図７（ｃ－１）と図７（ｃ－２）のそれぞれの関係も、図１（ｂ－１）と図１（ｂ－２）と同様である。

本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、リング部材１３をＢＯＸ継手５に格納する点であるので、この点を中心に以下説明する。リング部材１３は、実施の形態１と同様の構成であり、ＢＯＸ継手５に格納する状態でリング部材１３は、外力を与えない状態よりも拡径した状態になる。すなわち、リング部材１３は、図７（ｂ－２）に示すように、タップねじ２７によってＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆ内の溝底に引き寄せて拡径した状態で格納されている。

本実施の形態の機械式継手１の嵌合動作に関し、図７（ｂ）に示すように、ＰＩＮ継手３のＢＯＸ継手５への挿入が完了した状態で、タップねじ２７を外側から緩めることで、リング部材１３が自身のバネ力により縮径する。これにより、図７（ｃ）に示すように、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の両方の環状溝１１Ｍ、１１Ｆに跨るように配置される。本実施の形態の機械式継手１も、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。

なお、実施の形態１、２のようにリング部材１３がバネ構造の場合、切り欠き１５の位置を斜めの溝の上端または下端に配置することにより、リング部材１３と環状溝１１Ｍ、１１Ｆが同一軸状で対称形となり望ましい。

なお、本実施の形態においても、ＰＩＮ継手３を上に配置し、ＢＯＸ継手５を下に配置し、ＢＯＸ継手５に対してＰＩＮ継手３を挿入して両者を接合していたが、この関係は上下逆であってもよい。すなわち、ＢＯＸ継手５を上に配置し、ＰＩＮ継手３を下に配置し、ＰＩＮ継手３に対してＢＯＸ継手５を挿入して両者を接合してもよい。

［実施の形態３］
実施形態１、２のリング部材１３は、ほぼ一周に亘る環状のものであったが、本発明のリング部材１３は、連続した一体のものである必要はなく、周方向に複数に分割され、全体としてリング状を形成するものであってもよい。本実施の形態はこのようなリング部材１３を用いたものであり、本実施の形態では、図８（ｂ－２）、図８（ｃ－２）に示すように、リング部材１３は４つの分割片１３Ｐに４分割されたものである。ここで、また、図８（ｂ－１）と図８（ｂ－２）、図８（ｃ－１）と図８（ｃ－２）とのそれぞれの関係は、図１（ｂ－１）と図１（ｂ－２）と同様である。

リング部材１３を複数の部材で形成した場合には、バネ構造ではなくなる。そのため、ＰＩＮ継手３を挿入する前の状態で各分割片１３Ｐを環状溝１１Ｆに格納し、挿入完了後に各分割片１３ＰをＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｍ、１１Ｆに跨るように移動して固定する必要がある。

本実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、ＢＯＸ継手５に貫通タップ孔２９が設けられると共に、各分割片１３Ｐには貫通タップ孔２９よりも小径のねじ孔３１が設けられている。そして、ＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆに分割片１３Ｐを格納した状態で、貫通タップ孔２９よりも小径のボルトねじ３３を貫通タップ孔２９に挿通して分割片１３Ｐのねじ孔３１にねじ込むことで、分割片１３ＰをＢＯＸ継手５に保持させている。

ＰＩＮ継手３のＢＯＸ継手５への挿入が完了した状態で、ボルトねじ３３を外して、その後に貫通タップ孔２９に合うようなイモネジ３４を挿入する。これにより、各分割片１３Ｐを押し込んで各分割片１３ＰがＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の両方の環状溝１１Ｍ、１１Ｆに跨る位置に配置して嵌合が完了する。なお、分割片１３Ｐに設けたねじ孔３１はイモネジ３４より小径であり、ねじ孔３１にイモネジ３４が貫入することはない。なお、イモネジ３４は振動等により外れない対策、例えば接着材等の離脱防止手段を講ずることが望ましい。

本実施の形態の機械式継手１も、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。なお、上記の例では、ＰＩＮ継手３の挿入前の状態において分割片１３ＰをＢＯＸ継手５の環状溝１１Ｆに格納する例であったが、本発明はこれに限られず、ＰＩＮ継手３の挿入前の状態において分割片１３ＰをＰＩＮ継手３の環状溝１１Ｍに保持させるようにしてもよい。

実施の形態１～３においては、環状溝１１を一段形成する例であったが、本発明はこれに限られるものではなく、環状溝１１の段数は継手の中心軸方向に複数段であってもよい。複数段にすることで、より大きな荷重伝達が可能となる。

なお、本実施の形態においても、ＰＩＮ継手３を上に配置し、ＢＯＸ継手５を下に配置し、ＢＯＸ継手５に対してＰＩＮ継手３を挿入して両者を接合していたが、この関係は上下逆であってもよい。すなわち、ＢＯＸ継手５を上に配置し、ＰＩＮ継手３を下に配置し、ＰＩＮ継手３に対してＢＯＸ継手５を挿入して両者を接合してもよい。

［実施の形態４］
実施の形態１においては、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５に環状溝１１Ｍ、１１Ｆを形成し、環状溝１１Ｍ、１１Ｆにリング部材１３を格納するようにしたものであったが、本実施の形態では、図９に示すように、環状溝１１Ｍ、１１Ｆに代えて螺旋溝３５Ｍ、３５Ｆを形成し、螺旋溝３５Ｍ、３５Ｆが一体となった閉空間からなる螺旋溝３５にバネ材からなる螺旋状部材３７を格納するようにしたものである。なお、図９において、図１と同一部分および対応する部分は同一の符号を付してある。

図９においては、螺旋溝３５に格納した状態で螺旋状部材３７を保持する手段は図示していないが、実施の形態１と同様に構成することができる。また、実施の形態１の他の態様１と同様に構成してもよい。すなわち、螺旋状部材３７の一部が螺旋溝３５から突出する状態でＰＩＮ継手３の螺旋溝３５に格納し、挿入過程で螺旋状部材３７が縮径し、ＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の螺旋溝３５が一体となって閉空間を形成したときに拡径するように構成してもよい。

ＰＩＮ継手３の挿入動作についても、実施の形態１と同様であるが、これを図９に基づいて概説すると以下の通りである。ＰＩＮ継手３の螺旋溝３５Ｍに螺旋状部材３７を格納して（図９（ａ）参照）、ＰＩＮ継手３をＢＯＸ継手５に挿入して挿入が完了した状態で（図９（ｂ）参照）、螺旋溝３５Ｍ、３５Ｆが一体となった閉空間からなる螺旋溝３５が形成される。そして、螺旋溝３５内において螺旋状部材３７を拡径させてＰＩＮ継手３とＢＯＸ継手５の両方の螺旋溝３５Ｍ、３５Ｆに跨るように配置する。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。なお、図９の例では、挿入前の状態で螺旋状部材３７をＰＩＮ継手３の螺旋溝３５Ｍに格納する例であるが、実施の形態２と同様に、螺旋状部材３７をＢＯＸ継手５の螺旋溝３５Ｆに格納して挿入するようにしてもよい。また、螺旋の巻き数は一巻きでも複数巻きでもよい。

なお、本実施の形態においても、ＰＩＮ継手３を上に配置し、ＢＯＸ継手５を下に配置し、ＢＯＸ継手５に対してＰＩＮ継手３を挿入して両者を接合していたが、この関係は上下逆であってもよい。すなわち、ＢＯＸ継手５を上に配置し、ＰＩＮ継手３を下に配置し、ＰＩＮ継手３に対してＢＯＸ継手５を挿入して両者を接合してもよい。

上記の説明は、鋼管７の端部に溶接等によって固定される機械式継手１についてであったが、このような機械式継手１を、鋼管７の一端または他端に取り付けることで、簡易に接合可能な鋼管７を構成することができる。また、機械式継手１が取り付けられた鋼管７を接続することで、機械式継手１で接合された構造体を構成することができる。さらに、このような構造体を施工するには、連結対象となる継手付き鋼管７の一方の鋼管軸方向の位置を拘束した状態で、他方の継手付き鋼管７を一方の継手付き鋼管７に位置合わせして差込嵌合するようにすればよい。

また、実施の形態１～３は物の発明としての機械式継手１に関するものであったが、これを設計方法の発明、製造方法の発明に再構成することもでき、その場合は以下のようになる。
＜設計方法の発明＞
管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の設計方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を設定し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように設定し、
管軸方向に対して傾斜する一段以上の環状溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように配置し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるようにリング部材を設定する機械式継手の設計方法。

＜製造方法の発明＞
管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の製造方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を形成し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように形成し、
管軸方向に対して一定の角度で傾斜する一段以上の環状溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるようにリング部材を形成する機械式継手の製造方法。

また、実施の形態４の機械式継手の発明を設計方法の発明、製造方法の発明に再構成した場合には以下のようになる。
＜設計方法の発明＞
管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の設計方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を設定し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように設定し、
一巻き以上の螺旋形状からなる螺旋溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように配置し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の螺旋溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記螺旋溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるように螺旋状部材を設定する機械式継手の設計方法。

＜製造方法の発明＞
管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の製造方法であって、
前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を形成し、
該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように形成し、
一巻き以上の螺旋形状からなる螺旋溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成し、
前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の螺旋溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記螺旋溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるように螺旋状部材を形成する機械式継手の製造方法。

本発明は、コストを上げることなく大きなねじり荷重を伝達できるものである。一般的に継手は切削によって加工されるが、溝を斜めや螺旋状に切削することは困難ではなく、リング部材１３や螺旋状部材３７の製作においても、環状または螺旋状の加工は、通常の円形状の加工と同様に実施することが可能であり、産業上の利用可能性が高い発明である。

１ 機械式継手
３ ＰＩＮ継手
５ ＢＯＸ継手
７ 鋼管
９ 段差部
１０ 先端部
１１ 環状溝
１１Ｍ 環状溝（ＰＩＮ継手）
１１Ｆ 環状溝（ＢＯＸ継手）
１３ リング部材
１３Ｐ （リング部材の）分割片
１５ 切り欠き
１７ タップ孔
１８ キリ孔
１９ ボルト
２１ 凹部
２３ 貫通孔
２５ 面取り部
２７ タップねじ
２９ 貫通タップ孔
３１ ねじ孔
３３ ボルトねじ
３４ イモネジ
３５ 螺旋溝
３５Ｍ 螺旋溝（ＰＩＮ継手）
３５Ｆ 螺旋溝（ＢＯＸ継手）
３７ 螺旋状部材
４１ 固定部材
４２ 固定部材
４３ ねじ孔
４４ ボルトねじ
４５ 確認孔
４６ ねじ孔
４７ ボルトねじ

Claims (17)

1. 管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて前記鋼管同士を接合する機械式継手であって、
   前記ＰＩＮ継手の基端側には段差部が形成され、該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手とを嵌合した状態で該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接して嵌合完了状態となるように構成され、
   前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成され、管軸方向に対して傾斜する一段以上の環状溝と、
   前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の前記環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能なリング部材と、を備えた機械式継手。
2. 前記リング部材において、一つまたは二つ以上の切り欠きを備える請求項１に記載の機械式継手。
3. 前記ＢＯＸ継手の前記環状溝内において、前記リング部材の切り欠きに対応する位置に貫通して設けられた確認孔と、
   前記ＰＩＮ継手の前記環状溝内において、前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側とに跨るように両環状溝内で配置された前記リング部材の切り欠きの一端および他端に対応する位置に、それぞれ設けられたねじ孔と、
   を備える請求項１に記載の機械式継手。
4. 前記ＢＯＸ継手において、ねじがねじ込まれることにより、前記ねじによって前記リング部材を径方向に押すことが可能となるねじ孔と、
   を備える請求項１に記載の機械式継手。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手を、一端および／または他端に取り付けてなる鋼管。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の機械式継手によって連結された複数の鋼管を備えた構造体。
7. 請求項６に記載の構造体の施工方法であって、連結対象となる継手付き鋼管の一方の鋼管軸方向の位置を拘束した状態で、他方の継手付き鋼管を前記一方の継手付き鋼管に位置合わせして差込嵌合する構造体の施工方法。
8. 請求項２から４のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手に、リング部材を固定部材で固定する機械式継手の固定方法であって、
   前記ＰＩＮ継手の前記環状溝に、前記リング部材を縮径した状態で格納し、
   格納された状態のまま、前記リング部材の全周を前記固定部材で覆い、かつ、前記固定部材で前記リング部材を径方向に押すようにして、前記リング部材を固定する、
   機械式継手の固定方法。
9. 請求項２から４のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手に、リング部材を固定部材で固定する機械式継手の固定方法であって、
   前記ＰＩＮ継手の前記環状溝に前記リング部材を縮径した状態、または前記ＢＯＸ継手の前記環状溝に前記リング部材を拡径した状態で格納し、
   格納された状態のまま、前記リング部材の切り欠きに跨って前記固定部材を設け、かつ、前記固定部材で前記リング部材の拡径または縮径を抑制することで、前記リング部材を固定する、
   機械式継手の固定方法。
10. 請求項２から４のいずれか一項に記載の機械式継手のＰＩＮ継手に、リング部材を複数の固定部材で固定する機械式継手の固定方法であって、
    前記ＰＩＮ継手の前記環状溝に前記リング部材を縮径した状態で格納し、
    格納された状態のまま、前記リング部材の切り欠きに跨って第一固定部材を設け、かつ、前記第一固定部材で前記リング部材の拡径を抑制するとともに、
    格納された状態のまま、前記リング部材の全周を第二固定部材で覆い、かつ、前記第二固定部材で前記リング部材を径方向に押すようにして、前記リング部材を固定する、
    機械式継手の固定方法。
11. 請求項２から４のいずれか一項に記載の機械式継手を接合する機械式継手の接合方法であって、
    請求項８に記載の機械式継手の固定方法を用いて、予めＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手に、リング部材を固定部材で固定しておき、
    前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合の最中、または嵌合完了後に前記固定部材を除去する、
    機械式継手の接合方法。
12. 請求項３に記載の機械式継手を接合する機械式継手の接合方法であって、
    ＰＩＮ継手とＢＯＸ継手とを嵌合した後に、ＰＩＮ継手の各ねじ孔にねじをねじ込み、
    ねじ込まれた前記ねじで前記リング部材の縮径を抑制する、
    機械式継手の接合方法。
13. 請求項４に記載の機械式継手を取り外す機械式継手の取り外し方法であって、
    ＰＩＮ継手およびＢＯＸ継手の接合が完了した状態で、ＢＯＸ継手のねじ孔にねじをねじ込み、
    リング部材が前記ＰＩＮ継手の環状溝内に格納されるまで、前記ねじで前記リング部材を径方向に押し、
    前記リング部材が前記ＰＩＮ継手の環状溝内に格納された状態で、前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との取り外す、
    機械式継手の取り外し方法。
14. 管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の設計方法であって、
    前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を設定し、
    該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように設定し、
    管軸方向に対して傾斜する一段以上の環状溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように配置し、
    前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるようにリング部材を設定する機械式継手の設計方法。
15. 管状のＰＩＮ継手と該ＰＩＮ継手と接合されるＢＯＸ継手とを備え、鋼管端部に取り付けられて鋼管同士を接合する機械式継手の製造方法であって、
    前記ＰＩＮ継手の基端側に段差部を形成し、
    該ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合が完了した嵌合完了状態で、該ＢＯＸ継手の先端部が前記段差部に当接するように形成し、
    管軸方向に対して一定の角度で傾斜する一段以上の環状溝を、前記ＰＩＮ継手の外周面と前記ＢＯＸ継手の内周面のそれぞれに前記嵌合完了状態で対向するように形成し、
    前記ＰＩＮ継手または前記ＢＯＸ継手の環状溝に前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合を妨げないように格納可能、かつ前記嵌合完了状態において前記環状溝内で前記ＰＩＮ継手側と前記ＢＯＸ継手側に跨るように配置可能となるようにリング部材を形成する機械式継手の製造方法。
16. 請求項２から４のいずれか一項に記載の機械式継手を接合する機械式継手の接合方法であって、
    請求項９に記載の機械式継手の固定方法を用いて、予めＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手に、リング部材を固定部材で固定しておき、
    前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合の最中、または嵌合完了後に前記固定部材を除去する、
    機械式継手の接合方法。
17. 請求項２から４のいずれか一項に記載の機械式継手を接合する機械式継手の接合方法であって、
    請求項１０に記載の機械式継手の固定方法を用いて、予めＰＩＮ継手またはＢＯＸ継手に、リング部材を固定部材で固定しておき、
    前記ＰＩＮ継手と前記ＢＯＸ継手との嵌合の最中、または嵌合完了後に前記固定部材を除去する、
    機械式継手の接合方法。

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