WO2015104993A1 - アングル材端部の組合せ方法及び組合せ構造並びにフレーム構造体 - Google Patents

Abstract

　第２アングル材における第１辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、第３アングルにおける第２辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合して、第２アングル材の第１辺と第３アングル材の第２辺とを一体的に接合した後、第２アングル材における第２辺と第３アングル材における第１辺との間へ第１アングル材の端部を挿入し、第２アングル材における第２辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、第１アングル材に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合すると共に、第３アングル材における第１辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、第１アングル材における第２辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合する構成となっている。

Description

アングル材端部の組合せ方法及び組合せ構造並びにフレーム構造体

　本発明は、等辺山形鋼や不等辺山形鋼などのアングル材の端部を３方向に交差した状態に組合せる組合せ方法及びその組合せ構造並びに前記組合せ構造を備えたフレーム構造体に関し、特に、例えば固定具等を用いることなく、３本のアングル材の端部を直接組合せる方法及びその組合せ構造に関する。

　従来、例えば木造住宅の軸組構造において、木部材を直角な３方向に組合せる場合、種々の構成の金具を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、アングル材の端部をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に直交する状態に組合せて溶接することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

　従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１：特開平９－１１１８８８号公報、特許文献２：特開平９－５７４９０号公報）。

　しかしながら、特許文献１に記載の構成は、木部材の端部を、３方向に交差した状態に組合せる場合、断面形状が直角な直角断面部を２方向に備えた連結金具及び前記直角断面部を３方向に備えた連結金具を使用するものである。すなわち、特許文献１に記載の構成においては、木部材の端部を３方向に交差した状態に組合せるには、連結金具を必要とするものであり、木部材の大きさに対応して連結金具を管理する必要があるものである。

　引用文献２に記載の構成は、直交する水平なアングル材の端部を、治具を用いて直角に突き合せて溶接した後、前記治具を用いて、垂直なアングル材を支持して、当該アングル材の端部を溶接するものである。したがって、前記治具を必要とするものであり、治具の管理が厄介である。

　そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組立治具などを用いることなく各アングル材の端部を組合せることが容易なアングル材端部の組合せ方法及び組合せ構造並びにフレーム構造体を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明は、第１，第２，第３の各アングル材におけるそれぞれの端部を互に交差した状態に組合せるアングル材端部の組合せ方法であって、
　第２アングル材における第１辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、第３アングルにおける第２辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合して、第２アングル材の第１辺と第３アングル材の第２辺とを一体的に接合した後、前記第２アングル材における第２辺と前記第３アングル材における第１辺との間へ第１アングル材の端部を挿入し、前記第２アングル材における第２辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、前記第１アングル材における第１辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合すると共に、前記第３アングル材における第１辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、前記第１アングル材における第２辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合することを特徴とする。

　本発明の他の特徴は、第１，第２，第３の各アングル材におけるそれぞれの端部を互に交差した状態に組合せたアングル材端部の組合せ構造であって、
　第２アングル材における第１辺の端部に備えた係合凹部又は係合凸部に、第３アングル材における第２辺の端部に備えた係合凸部又は係合凹部を係合して備え、
　前記第２アングル材における第２辺の端部に備えた係合凹部又は係合凸部に、第１アングル材における第１辺の端部に備えた係合凸部又は係合凹部を係合して備え、
　前記第３アングル材における第１辺の端部に備えた係合凹部又は係合凸部に、前記第１アングル材における第２辺の端部に備えた係合凸部又は係合凹部を係合して備えていることである。

　本発明の他の特徴は、前記アングル材端部の組合せ構造において、前記第２，第３のアングル材における第１，第２の辺の端部に備えた前記係合凹部又は係合凸部は引っ掛部を備えた形状であり、前記第１のアングル材における第１又は第２の一方の辺の端部に備えた前記係合凹部又は係合凸部は引っ掛部を備えた形状であって、第１又は第２の他方の辺の端部に備えた前記係合凹部又は係合凸部は当該辺の長手方向に対して直交する方向の凹部又は凸部に形成してあることである。

　本発明の他の特徴は、前記アングル材端部の組合せ構造において、前記第１，第２，第３の各アングル材は互に直交してあることである。

　本発明の他の特徴は、前記アングル材端部の組合せ構造において、第１，第２，第３の各アングル材の端部はレーザ加工によって形成してあることである。

　本発明の他の特徴は、複数のアングル材を組合せた構成のフレーム構造体であって、当該フレーム構造体においてアングル材の端部が三方向に交差した組合せ部に、前記組合せ構造を備えていることである。

本発明の実施形態に係るフレーム構造体の全体的構成を示す斜視説明図である。 図１におけるＣ部分の拡大図で、アングル材の端部を３方向に交差する状態に組合せた構成の詳細説明図である。 アングル材の端部を３方向に組合せる場合の組合せ方法の説明図である。 補強用のアングル材の構成を示す斜視説明図である。 補助アングル材の構成を示す斜視説明図である。

　以下、図面を用いて本発明を実施した実施形態を説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係るフレーム構造体の全体的構成を示す斜視説明図である。

　図１を参照するに、本発明の実施形態に係るフレーム構造体１は、前後方向であるＹ軸方向に長く両端部の構成が対称形の複数の第１アングル材３と、垂直方向であるＺ軸方向に長く両端部の構成が同一構成である複数の第２アングル材５と、左右方向であるＸ軸方向に長く両端部の構成が対称形の複数の第３アングル材７とを備えている。そして、前記第１，第２，第３のアングル材３，５，７における両端部を互に直交するように交差した状態に組合せることによって、直方体に構成してある。

　なお、複数の前記第２アングル材５の間には補強用のアングル材９が水平に配置してあり、かつ各補強用のアングル材９の両端部は、前記第２アングル材５に接合してある。

　また、前記第３アングル材７の間には補強用のアングル材１１が垂直に配置してあり、このアングル材１１の両端部は上下の第３アングル材７に接合してある。

　さらに、前記アングル材１１の間及び当該アングル材１１と第２アングル材５との間にはそれぞれ補助アングル材１３が水平に配置してあり、一方の補助アングル材１３と下側の第３アングル材７との間には、垂直なアングル材１５が配置してある。前記各アングル材の断面形状はＬ形状であって互に直交する第１辺及び第２辺を備えた構成である。

　図２に示すように、前記第１アングル材３において垂直な第１辺３Ａの端部は、前記第２アングル材５における第２辺５Ｂに接合してあり、第１アングル材３において水平な第２辺３Ｂは、前記第３アングル材７において水平な第１辺７Ａに接合してある。そして、前記第２アングル材５における第１辺５Ａは、第３アングル材７において垂直な第２辺７Ｂに接合してある。

　より詳細には、前記第１，第２，第３の各アングル材３，５，７の端部が互に直交するように組合せるために、第１，第２，第３の各アングル材３，５，７における第１辺３Ａ，５Ａ，７Ａ及び第２辺３Ｂ，５Ｂ，７Ｂは、各アングル材３，５，７の長手方向に対して４５°傾斜した傾斜接合面３Ｓ，５Ｓ，７Ｓに形成してある。

　なお、前記各アングル材３，５，７における各辺３Ａ，５Ａ，７Ａ及び３Ｂ，５Ｂ，７Ｂにおける傾斜接合面３Ｓ，５Ｓ，７Ｓの角度は、フレーム構造体１を、例えば５角形状や６角形状などに構成する場合に対応して、各アングル材３，５，７の長手方向に対して所望の角度にすることもできる。

　前記第２アングル材５における第２辺５Ｂの傾斜接合面５Ｓには、前記第１アングル材３の第１辺３Ａにおける傾斜接合面３Ｓに形成した係合凹部１７Ａに係合する係合凸部１９が備えられている。なお、係合凹部１７Ａと係合凸部１９との関係は相対的なものであるから、第１アングル材３における第１辺３Ａの傾斜接合面３Ｓに係合凸部１９を備え、第２アングル材５における第２辺５Ｂの傾斜接合面５Ｓに係合凹部１７Ａを備えた構成とすることも可能である。

　なお、前記第２アングル材５における第１辺５Ａの傾斜接合面５Ｓには、前記係合凸部１９と同一形状の係合凸部１９が備えられている。そして、上記傾斜接合面５Ｓと接合する第３アングル材７における第２面７Ｂの傾斜接合面７Ｓには、前記係合凹部１７Ａと同一形状の係合凹部１７Ａが形成してある。この係合凹部１７Ａと係合凸部１９との関係も相対的なものである。

　ところで、前記係合凹部１７Ａは、例えば蟻溝やＴ溝などのごとき形状であって、前記傾斜接合面３Ｓ側が狭く形成してある。すなわち、前記係合凹部１７Ａは、当該係合凸部１７Ａに係合した前記係合凸部１９が第１アングル材３の長手方向へ外れることを防止した構成である。換言すれば、前記係合凹部１７Ａは、前記係合凸部１９がアングル材３の長手方向へ離脱することを防止するための引っ掛部（例えば蟻溝の拡大部）を備えた構成となっている。

　前記第１アングル材３の第２辺３Ｂにおける傾斜接合面３Ｓに形成した係合凹部１７Ｂは、前記第３アングル材７における第１辺７Ａの傾斜接合面７Ｓに備えた係合凸部２１と係合するものである。

　前記係合凸部２１は、第３アングル材７の長手方向と平行な平行面２１Ｆを両側に備えた構成である。そして、前記係合凹部１７Ｂは、前記第１アングル材３を、前記第３アングル材７の長手方向に移動したときに、前記係合凸部２１と係合するように、前記平行面２１Ｆに対応した平行な係合面２３を対向して備えた構成である。

　なお、この係合凹部１７Ｂと係合凸部２１との関係は相対的なものである。したがって、係合凹部１７Ｂを第３アングル材７における第１辺７Ａの傾斜接合面７Ｓに備え、係合凸部２１を、第１アングル材３における第２辺３Ｂの傾斜接合面３Ｓに備えることも可能である。

　なお、前記フレーム構造体１において複数箇所における第１，第２，第３のアングル材３，５，７の端部の組合せ構造は同一構造であるので、重複した説明は省略する。

　ところで、前記第１，第２，第３のアングル材３，５，７の端部における前記係合凹部１７Ａ，１７Ｂ及び係合凸部１９，２１はレーザ加工によって形成されるものである。なお、レーザ加工装置は公知の構成であるが、次のようにレーザ加工が行われるものである。

　すなわち、レーザ加工装置において水平な軸心回りに回転自在かつ回転位置を割出し位置決め自在な回転チャックにアングル材を水平に把持する。そして、アングル材を長手方向の水平な軸心回りに回転位置決めすると共に、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドの移動位置決めを行い、レーザ加工を行うことにより、前記第１，第２，第３のアングル材３，５，７の端部に傾斜接合面３Ｓ，５Ｓ，７Ｓ及び係合凹部１７Ａ，１７Ｂ、係合凸部１９，２１の加工を行うことができるものである。

　前述のように、第１，第２，第３の各アングル材３，５，７の端部をレーザ加工を行うと、レーザ加工された各レーザ加工面は、第１，第２，第３の各アングル材３，５，７における第１辺３Ａ，５Ａ，７Ａ及び第２辺３Ｂ，５Ｂ，７Ｂの外表面に対して、すなわち各アングル材３，５，７の長手方向に対して直交する面に加工されるものである。

　したがって、第１，第２，第３の各アングル材３，５，７における端部を、図２に示すように組合せると、各アングル材３，５，７の端面（レーザ加工面）は互に面接触するものである。

　以上のごとき構成において、第１，第２，第３の各アングル材３，５，７の端部を組合せるときには、次のように行うものである。

　すなわち、第２アングル材５における係合凸部１９と第３アングル材７における係合凹部１７Ａとを係合する（図３参照）。上述のように係合凹部１７Ａと係合凸部１９とを係合すると、係合凹部１７Ａ、係合凸部１９は蟻溝形（鳩尾形状）に形成してあるので、第２，第３のアングル材５，７は、それぞれの長手方向に外れることなく保持されるものである。

　すなわち、係合凹部１７Ａと係合凸部１９との係合とを、治具を用いることなく容易に行うことができる。そして、前記係合凹部１７Ａと係合凸部１９とを係合した後は、各アングル材５，７の長手方向に離れ難くなるものである。

　次に、前述のごとく第２，第３のアングル材５，７の端部を組合せた後に、図３に矢印Ａで示すように、第１アングル材３をＸ軸方向に移動して、第１アングル材３における第１辺３Ａの傾斜接合面３Ｓを第２アングル材５における第２辺５Ｂの傾斜接合面５Ｓに接合すると、前記第１アングル材３に備えた係合凹部１７Ａと第２アングル材５に備えた係合凸部１９が係合する。

　また、前述のように、第１アングル材３を矢印Ａ方向に移動すると、第１アングル材３に備えた係合凹部１７Ｂと第３アングル材７に備えた係合凸部２１とが係合することになる。

　前述のごとく、既に組合された状態にある第２，第３のアングル材５，７の端部に対して、第１アングル材１の端部を組合せると、前記矢印Ａの反対方向へ第１アングル材３を取り外さなければ第２，第３のアングル材５，７の取り外しは行うことができないものである。換言すれば、第１，第２，第３のアングル材３，５，７の端部を組合せた状態においては、第１アングル材３を保持して全体を持上げることができるものである。

　ところで、第１，第２，第３のアングル材３，５，７の端部を組合せた後、第１アングル材３を、前記矢印Ａの反対方向へ外れないようにするには、第１アングル材３と第２，第３のアングル材５，７との接合部の一部にスポット溶接を行うこと、又は止めねじ、フックなどの適宜の固定具によって第１アングル材３を第２，第３のアングル材５，７の少なくとも一方に固定すればよいものである。この場合、第２，第３のアングル材５，７から第１アングル材３が外れないように固定すればよいものであるから、簡単な構成でもって実施可能である。

　ところで、前記フレーム構造体１における補強用のアングル材９，１１，１５の両端部の構成は、図４に示すごとき構成である。

　すなわち、アングル材９の両端部には、第２アングル材５における第１，第２の辺５Ａ，５Ｂの内角部分に係合する内角係合部２５が備えられていると共に、前記内角係合部２５を形成するために一方の辺を削除した切欠部２７が形成してある。そして、前記内角係合部２５の先端部には、第２，第３のアングル材５に形成した係合穴５Ｈ（図１参照）に嵌入される係合突出部２９が備えられている。

　この係合突出部２９の突出量は第２のアングル材５の肉厚にほぼ等しい突出量である。なお、補強用のアングル材１１における係合突出部２９は、第３アングル材７に形成した係合穴７Ｈに嵌入されるものである。

　前記補助アングル材１３の一端部は、図５に示すように、前記アングル材９，１１の端部と同一構成であるから、同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。

　第２アングル材５とアングル材１１との間の前記補助アングル材１３においてアングル材１１に当接する他端部は、アングル材１１に当接する当接面に形成してあり、この当接面には、アングル材１１に備えた係合穴（図示省略）に嵌入される係合突出部３１が形成してある。なお、上記係合突出部３１の突出量は、他方のアングル材１３における係合突出部３１と押し合うことのないように、アングル材１１の肉厚の約１／２の突出量に設けてある。

　上記構成により、各アングル材９，１１，１３，１５は、図１に示すように、フレーム構造体１に組合せることができるものである。なお、補助用アングル材９，１１，１３，１５は省略することも可能である。

　本発明によれば、例えば組立治具などを用いることなく各アングル材の端部を組合せることが容易なものである。また、３方向に交差した状態に複数のアングル材の端部を組合せた後は、端部に備えた係合凹部と係合凸部との係合により、各アングル材の取り外しが難しくなるものであり、各アングル材の相互の固定が容易なものである。

Claims (6)

1. 　第１，第２，第３の各アングル材におけるそれぞれの端部を互に交差した状態に組合せるアングル材端部の組合せ方法であって、
   　第２アングル材における第１辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、第３アングルにおける第２辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合して、第２アングル材の第１辺と第３アングル材の第２辺とを一体的に接合した後、前記第２アングル材における第２辺と前記第３アングル材における第１辺との間へ第１アングル材の端部を挿入し、前記第２アングル材における第２辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、前記第１アングル材における第１辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合すると共に、前記第３アングル材における第１辺に備えた係合凹部又は係合凸部と、前記第１アングル材における第２辺に備えた係合凸部又は係合凹部とを係合することを特徴とするアングル材端部の組合せ方法。
2. 　第１，第２，第３の各アングル材におけるそれぞれの端部を互に交差した状態に組合せたアングル材端部の組合せ構造であって、
   　第２アングル材における第１辺の端部に備えた係合凹部又は係合凸部に、第３アングル材における第２辺の端部に備えた係合凸部又は係合凹部を係合して備え、
   　前記第２アングル材における第２辺の端部に備えた係合凹部又は係合凸部に、第１アングル材における第１辺の端部に備えた係合凸部又は係合凹部を係合して備え、
   　前記第３アングル材における第１辺の端部に備えた係合凹部又は係合凸部に、前記第１アングル材における第２辺の端部に備えた係合凸部又は係合凹部を係合して備えていることを特徴とするアングル材端部の組合せ構造。
3. 　請求項２に記載のアングル材端部の組合せ構造において、前記第２，第３のアングル材における第１，第２の辺の端部に備えた前記係合凹部又は係合凸部は引っ掛部を備えた形状であり、前記第１のアングル材における第１又は第２の一方の辺の端部に備えた前記係合凹部又は係合凸部は引っ掛部を備えた形状であって、第１又は第２の他方の辺の端部に備えた前記係合凹部又は係合凸部は当該辺の長手方向に対して直交する方向の凹部又は凸部に形成してあることを特徴とするアングル材端部の組合せ構造。
4. 　請求項２又は３に記載のアングル材端部の組合せ構造において、前記第１，第２，第３の各アングル材は互に直交してあることを特徴とするアングル材端部の組合せ構造。
5. 　請求項２，３又は４に記載のアングル材端部の組合せ構造において、第１，第２，第３の各アングル材の端部はレーザ加工によって形成してあることを特徴とするアングル材端部の組合せ構造。
6. 　複数のアングル材を組合せた構成のフレーム構造体であって、当該フレーム構造体においてアングル材の端部が三方向に交差した組合せ部に、前記請求項２～５のいずれかに記載の組合せ構造を備えていることを特徴とするフレーム構造体。

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