特許 7305101 溝付接合板及び鋼材接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-30

(45)【発行日】2023-07-10

(54)【発明の名称】溝付接合板及び鋼材接合構造

(51)【国際特許分類】

   F16B 7/04 20060101AFI20230703BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20230703BHJP

【ＦＩ】

F16B7/04 301C

E04B1/58 503F

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019028348

(22)【出願日】2019-02-20

(65)【公開番号】P2020037994

(43)【公開日】2020-03-12

【審査請求日】2022-01-24

(31)【優先権主張番号】P 2018165483

(32)【優先日】2018-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】323005120

【氏名又は名称】センクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(74)【復代理人】

【識別番号】100156410

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 輝和

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀宣

(72)【発明者】

【氏名】大庭 秀治

【審査官】児玉 由紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１２００９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１０６８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２１３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第２９３６４５５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１０－２７５７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４７８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３３６０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３８－ １／６１

Ｆ１６Ｂ ５／００－ ７／２２

２３／００－４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一方の面に、複数の突部と前記突部間に形成される溝部とを有する溝付接合板であって、
前記溝部の底部には円弧部が形成され、
前記突部の先端が、前記溝部の底部形状に対して鋭利に形成されており、
少なくとも一部の前記突部の先端が、前記突部の斜面の延長線で形成される理想突形状に対して、前記突部の併設方向へずれた向きに形成されることを特徴とする溝付接合板。

【請求項2】

前記突部の先端における仮想角形状に対して前記突部の端部の非角形状となる幅が、０．０００１ｍｍ～０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の溝付接合板。

【請求項3】

前記溝部の底部の曲率半径は、前記突部の高さｈに対して、０．１ｈ～１．０ｈであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溝付接合板。

【請求項4】

前記突部の高さは、０．２５ｍｍ～１．０ｍｍであり、前記突部の先端部の角度は、４５°～９０°であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の溝付接合板。

【請求項5】

先端がずれた方向に向けて形成された複数の前記突部において、異なるずれ方向の前記突部が含まれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の溝付接合板。

【請求項6】

鋼材同士が接合される接合構造であって、
互いに端部が突き合せられた一対の鋼材と、
前記鋼材同士にまたがるように固定される溝付接合板と、
を具備し、
前記溝付接合板は、
少なくとも一方の面に、複数の突部と前記突部間に形成される溝部とを有し、
前記溝部の底部には円弧部が形成され、
前記突部の先端が、前記溝部の底部形状に対して鋭利に形成されており、
少なくとも一部の前記突部の先端が、前記突部の斜面の延長線で形成される理想突形状に対して、前記突部の併設方向へずれた向きに形成されることを特徴とする鋼材接合構造。

【請求項7】

先端がずれた方向に向けて形成された複数の前記突部において、異なるずれ方向の前記突部が含まれることを特徴とする請求項６記載の鋼材接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばＨ形鋼同士を接続するための溝付接合板及び鋼材接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｈ形鋼等の鋼材同士を、スプライスプレートを用いた高力ボルト摩擦接合によって接合することがある。この場合、スプライスプレートは両鋼材に沿って配置され、両鋼材に高力ボルトやナット等を用いて締結される。

【0003】

このような高力ボルト摩擦接合による接合部は、高力ボルトに導入する軸力、スプライスプレートと鋼材の摩擦面のすべり係数、および摩擦面の数によってその耐力を確保する構成となっている。

【0004】

そのため、スプライスプレートの鋼材に接する面に赤錆を発生させたり、ショットブラスト加工を施したりして所定のすべり係数（例えば日本建築学会編「建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６」では０．４５）を確保している。

【0005】

しかしながら、近年の鋼材の高張力化や大断面化の影響により、接合部に必要となる耐力も大きくなる傾向にある。そのために高力ボルト本数を増やして耐力を向上させることも可能であるが、コストや工数が増加する問題がある。

【0006】

一方、摩擦面のすべり係数を向上させれば高力ボルトの本数の増加を抑えることができる。特許文献１、２には、すべり係数を向上させるため、略三角形状の突部を所定ピッチで設けた溝付のスプライスプレートの例が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第２９３６４５５号

【文献】特許第３５６９７５８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１、２のように突部を有する溝付接合板は、通常、鋼材同士の接合方向に対して、突部が略垂直な向きとなるようにして使用される。突部を鋼材に食い込ませることで、突部が鋼材に引っ掛かり、鋼材同士の接合方向に対する高いすべり係数を得ることができる。

【0009】

ここで、溝付接合板で鋼材同士を接合する際には、まず、溝付接合板を一方の鋼材にあてがって、ボルトで軽く締め込み、仮固定する。次に、他方の鋼材に対してもボルトを配置し、両方のボルトを強く締め込むことで、溝付接合板が鋼材に固定され、鋼材同士が接合される。この際、溝付接合板の突部の先端がＨ形鋼へ食い込むため、溝付接合板と鋼材とのすべりが抑制される。

【0010】

しかし、従来のように溝付接合板を使用すると、溝付接合板を仮固定した際にも、突部の先端がわずかに鋼材に食い込む。このため、他方の鋼材と溝付接合板のボルト孔の位置が合わない場合などに、鋼材に対して溝付接合板の位置調整をすることが困難である。

【0011】

例えば、鋼材には予め所定の位置にボルト孔が形成されるが、鋼材同士の突き合せ部のクリアランスの誤差などにより、鋼材同士のボルト孔のピッチがずれる場合がある。ボルト孔の径は、ボルトの径に対して多少の余裕が確保されているが、一方の鋼材に対して溝付接合板を仮固定した位置によっては、他方の鋼材と溝付接合板のボルト孔の位置がずれて、ボルトが挿入できない場合がある。しかし、溝付接合板が一方の鋼材に食い込んでいると、溝付接合板を鋼材同士の接合方向にずらすことができない。したがって、仮固定を外して、再度位置決めをやり直す必要があるという問題がある。

【0012】

一方、鋼材同士の接合部においては、鋼材同士の接合方向に対する引張力だけではなく、接合方向に垂直な方向の大きなせん断力が付与される場合がある。しかし、従来の溝付接合板による接合構造では、主に接合方向の引張力に対する溝付接合板と鋼材とのすべり係数が重要視されており、せん断力に対するすべり係数については論じられてこなかった。このため、せん断方向のすべり係数が十分ではない場合がある。

【0013】

また、上記のような突部を有する溝付接合板は、略三角形状の刃を所定ピッチで配列したカッタを用いて金属板を切削することで製造される。この際、突部の先端が鋭利であるほど、Ｈ形鋼への食い込みは良くなると考えられるが、上記の突部の頂点はカッタの刃の谷に対応する形状となるため、切削カッタの形状により、突部の先端は丸みを帯びるのが通常である。

【0014】

また、仮に、突部の頂点を角状に近づけることができたとしても、突部の頂点に丸みが生じることを完全に防止することは困難である。このため、突部の先端を鋭利にすることによるすべり係数の向上には限界がある。

【0015】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、高いすべり係数が得られる溝付接合板及び接合作業が容易であり、せん断力にも強い鋼材接合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

前述した課題を解決するための第１の発明は、少なくとも一方の面に、複数の突部と前記突部間に形成される溝部とを有する溝付接合板であって、前記溝部の底部には円弧部が形成され、前記突部の先端が、前記溝部の底部形状に対して鋭利に形成されており、少なくとも一部の前記突部の先端が、前記突部の斜面の延長線で形成される理想突形状に対して、前記突部の併設方向へずれた向きに形成されることを特徴とする溝付接合板である。

【0017】

前記突部の先端における仮想角形状に対して前記突部の非角形状となる幅が、０．０００１ｍｍ～０．２５ｍｍであることが望ましい。

【0018】

前記溝部の底部の曲率半径は、前記突部の高さｈに対して、０．１ｈ～１．０ｈであることが望ましい。

【0019】

前記突部の高さは、０．２５ｍｍ～１．０ｍｍであり、前記突部の先端部の角度は、４５°～９０°であることが望ましい。

【0020】

先端がずれた方向に向けて形成された複数の前記突部において、異なるずれ方向の前記突部が含まれることが望ましい。

【0021】

第１の発明によれば、溝部の底部が円弧形状であるため、溝付接合板をボルトで接合対象に固定した際に、溝部における応力集中を緩和することができる。このため、溝付接合板の変形や破損を抑制することができる。一方、突部の先端は、溝部の底部形状に対して鋭利に形成されているため、接合対象の表面に突部が食い込みやすくなり、すべり係数を高めることができる。特に、突部の先端の向きを理想突形状に対して突部の併設方向にずらすことで、突部を接合対象に食い込ませた際に、突部と接合対象とがより確実に噛み合い、より高いすべり係数を得ることができる。

【0022】

また、突部の先端における仮想角形状に対して、非角形状となる突部の端部の幅を、０．０００１ｍｍ～０．２５ｍｍとすることで、より確実に、接合対象の表面に突部を食い込ませることができる。

【0023】

また、溝部の底部の曲率半径を、突部の高さｈに対して、０．１ｈ～１．０ｈとすることで、より確実に、溝部における応力集中を緩和することができ、溝付接合板の変形や破損を抑制することができる。

【0024】

また、突部の高さを、０．２５ｍｍ～１．０ｍｍとし、突部の先端部の角度を４５°～９０°の範囲とすることで、突部の剛性を確保しつつ、突部を接合対象の表面に効率よく食い込ませることができる。

【0025】

また、異なる方向に先端の向きがずれた突部が含まれることで、突部を接合対象に食い込ませた際に、より突部がずれにくく、より高いすべり係数を得ることができる。

【0027】

第２の発明は、鋼材同士が接合される接合構造であって、互いに端部が突き合せられた一対の鋼材と、前記鋼材同士にまたがるように固定される溝付接合板と、を具備し、前記溝付接合板は、少なくとも一方の面に、複数の突部と前記突部間に形成される溝部とを有し、前記溝部の底部には円弧部が形成され、前記突部の先端が、前記溝部の底部形状に対して鋭利に形成されており、少なくとも一部の前記突部の先端が、前記突部の斜面の延長線で形成される理想突形状に対して、前記突部の併設方向へずれた向きに形成されることを特徴とする鋼材接合構造である。

【0028】

先端がずれた方向に向けて形成された複数の前記突部において、異なるずれ方向の前記突部が含まれてもよい。

【0029】

第２の発明によれば、突部及び溝部が、鋼材同士の突き合せ方向に対して略平行に配置される。このため、溝付接合板を一方の鋼材に対して仮固定し、突部の先端が多少鋼材に食い込んだとしても、食い込んだ突部に沿って溝付接合板をずらすことができるため、鋼材同士の突き合せ間隔のずれに対して、容易に位置合わせをすることができる。なお、鋼材同士が突き合せ方向に対して垂直な方向にずれている場合には、目視で容易に把握することができるため、事前に鋼材同士の位置合わせを行うことが可能である。

【0030】

この際、溝部の底部が円弧形状であるため、溝付接合板をボルトで接合対象に固定した際に、溝部における応力集中を緩和することができる。このため、溝付接合板の変形や破損を抑制することができる。一方、突部の先端は、溝部の底部形状に対して鋭利に形成されているため、接合対象の表面に突部が食い込みやすくなる。このため、鋼材同士のせん断方向に対するすべり係数を高めることができる。

【0031】

なお、鋼材同士の引張方向に対しては、突部と溝による接触面積の増大によってすべり係数が確保される。特に、突部の先端が鋭利であるため、突部が鋼材に対して食い込みやすく、突部に平行な方向であっても、高いすべり係数を得ることができる。したがって、本接合構造は、鋼材の引張方向のすべり係数が、突部と溝部との接触面積の増大によって十分確保できる場合において、特にせん断力が必要な接合部に対して好適に適用することができる。

【0032】

また、突部の先端の向きを理想突形状に対して突部の併設方向にずらすことで、突部を接合対象に食い込ませた際に、突部と接合対象とがより確実に噛み合い、せん断方向に対するすべり係数のみではなく、引張方向のすべり係数も高めることができる。

【0033】

また、異なる方向に先端の向きがずれた突部が含まれることで、突部を接合対象に食い込ませた際に、より突部がずれにくく、せん断方向に対するすべり係数も引張方向のすべり係数もより高めることができる。

【発明の効果】

【0034】

本発明によれば、高いすべり係数が得られる溝付接合板及び接合作業が容易であり、せん断力にも強い鋼材接合構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】（ａ）、（ｂ）は、溝付接合板１００を示す図。

【図2】溝付接合板１００を用いた鋼材接合構造３００を示す図。

【図3】（ａ）は、溝付接合板１００の厚さ方向の断面を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大図、（ｃ）は（ａ）のＢ部拡大図。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、溝付接合板１００の製造方法について説明する図。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、溝付接合板１００の製造方法について説明する図。

【図6】溝付接合板１００の製造方法について説明する図。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、切削工具１を示す図。

【図8】（ａ）、（ｂ）は、溝付接合板１００の他の製造方法について説明する図。

【図9】（ａ）、（ｂ）は、溝付接合板１００の他の製造方法について説明する図。

【図10】溝付接合板１００の他の製造方法について説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0036】

［第１の実施形態］
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0037】

（溝付接合板１００）
図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る溝付接合板１００を示す図であり、両者は突部１３（溝部１１）の形成方向のみが異なる。溝付接合板１００は、いわゆるスプライスプレートであり、例えばＨ形鋼のウェブやフランジ部等を接合する際に使用される。

【0038】

溝付接合板１００は、接合対象に接する少なくとも一方の面に、複数の突部１３が平行に並べて設けられる。すなわち、それぞれの隣り合う突部１３の間に溝部１１が平行に形成される。また、高力ボルトを通すための複数の貫通孔１２が形成される。

【0039】

なお、例えば、図１（ａ）に示した例では、貫通孔１２は、溝付接合板１００の幅方向（突部１３に沿った方向）の両端部近傍にそれぞれ２列に配置される。この際、貫通孔１２は、図示したように、突部１３の併設方向に整列して配置されてもよく、隣り合う貫通孔１２が突部１３に沿った方向（幅方向に垂直な方向）に互いにずれて千鳥状に配置されてもよい。貫通孔１２を幅方向に整列させることで、溝付接合板１００の長さを短くすることができ、貫通孔１２を千鳥状に配置することで、溝付接合板１００の幅を狭くすることができる。なお、貫通孔１２の数および配置は、図示した例には限られない。

【0040】

図２は、溝付接合板１００を用いて接合対象である鋼材同士を接合した鋼材接合構造３００を示す図である。溝付接合板１００は、例えば、鉄骨梁において接合対象であるＨ形鋼２００（鋼材）のウェブやフランジ（以下、ウェブ等という）同士を接合する際に用いられる。一対のＨ形鋼２００は、互いに端部が突き合せられて、溝付接合板１００は隣り合うＨ形鋼２００のウェブ等にまたがるように配置され、両ウェブ等に高力ボルト１０１やナット１０２等を用いて固定される。図示した例では、ウェブの接合に用いられる溝付接合板１００と、フランジの接合に用いられる溝付接合板１００とでは、貫通孔１２の形成方向に対する突部１３の形成方向が異なる。

【0041】

溝付接合板１００には、例えば、一般構造用圧延鋼材、建築構造用圧延鋼材、溶接構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼鋼材、機械構造用合金鋼鋼材などによる金属板が用いられる。また、溝付接合板１００の厚みは、接合対象の厚みに応じて設定され、例えば、溝付接合板１００の厚みがウェブ等の厚み以上となるように設定される。

【0042】

ここで、図１（ａ）に示した溝付接合板１００をウェブ同士の接合に用いた場合には、従来の溝付接合板による接合と同様に、溝部１１（突部１３）の形成方向が、Ｈ形鋼２００同士の突き合せ方向（すなわち接合方向）に対して略垂直に形成される。このため、溝付接合板１００をウェブの両面から挟み込んで高力ボルト１０１を締め込むことで、突部１３の先端をウェブに食い込ませ、これにより、Ｈ形鋼２００同士の接合部に引張力が生じても、溝付接合板１００とＨ形鋼２００とのすべりが生じにくく、確実にＨ形鋼２００同士を接合することができる。

【0043】

一方、図１（ｂ）に示した溝付接合板１００をウェブ同士の接合に用いた場合には、従来の溝付接合板による接合とは異なり、溝部１１（突部１３）の形成方向が、Ｈ形鋼２００同士の突き合せ方向（すなわち接合方向）に対して略平行に形成される。この場合、接合方向に垂直な方向に対して、接合対象の接合方向のすべりが生じやすくなるため、従来は避けられていた。

【0044】

しかし、前述したように、このように配置することで、溝付接合板１００を一方のＨ形鋼２００にあてがって、高力ボルト１０１で軽く締め込んで、突部１３の先端をわずかにＨ形鋼２００に食い込ませて仮固定した後にも、溝付接合板１００の位置を微調整することができる。このため、他方のＨ形鋼２００と溝付接合板１００の貫通孔１２の位置が合わない場合などに、Ｈ形鋼２００に対して溝付接合板１００の位置調整をすることが容易となる。

【0045】

また、高力ボルト１０１を強く締め込んで接合した後に、接合部に大きなせん断力が付与される場合には、突部１３がウェブに強く食い込んでいるため、接合方向に垂直な方向に対して、溝付接合板１００とＨ形鋼２００とのすべりが生じにくく、確実にＨ形鋼２００同士を接合することができる。したがって、大きなせん断力が付与される部位には、突部１３の形成方向と接合方向とをあえて平行にした方が有効な場合がある。

【0046】

なお、この場合には、接合方向に対してもすべり係数の向上が必要となる。詳細は後述するが、本発明では、突部１３の先端部の形状に特徴を設けることで、接合対象に対して突部１３が食い込みやすく、接合方向に対するすべり係数も確保することができる。例えば、本発明の溝付接合板１００の突部１３の先端は、従来のものと比較して鋭利に形成される。このため、同じ軸力で高力ボルト１０１を締め込んだ際にも、より強く接続対象に食い込ませることができ、接触面積が増加することで、すべり係数を増大させることができる。さらに、突部１３の先端部をやや傾けることで、さらに大きなすべり係数を得ることができる。

【0047】

このように、突部１３の先端形状を工夫することで、溝部１１（突部１３）の形成方向に平行な方向のすべり係数も確保できるため、溝部１１（突部１３）の形成方向と接続対象の接合方向とを平行に配置して使用することができる。以下、溝付接合板１００の突部１３等の詳細について説明する。

【0048】

図３（ａ）は溝付接合板１００の厚さ方向の断面を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部拡大図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ部拡大図である。前述したように、溝付接合板１００の一方の面（突部形成面１１１とする）には、突部１３および溝部１１が交互に形成される。突部形成面１１１の表層には硬化処理が施されており、接合対象であるＨ形鋼２００のウェブ等の硬度よりも高い硬度となっている。

【0049】

突部１３は、略二等辺三角形（正三角形含む）であり、突部１３および溝部１１は等ピッチｐ１（図３（ａ）参照）で配列されている。なお、突部１３のピッチｐ１は望ましくは、０．４ｍｍ～１．２ｍｍ程度であることが望ましく、より望ましくは０．５ｍｍ～１．０ｍｍである。

【0050】

突部１３のピッチｐ１は、突部１３の高さｈ（図３（ａ）参照）と突部の角度θ（図３（ｃ）参照）によって設定される。突部１３の高さｈは、０．２５ｍｍ～１．０ｍｍであることが望ましい。高さが低すぎると、接合対象への突部１３の食い込み代が少なくなり、高さが高すぎると、突部１３の剛性が低くなる。また、突部１３の先端の角度は例えば４５°～９０°であることが望ましく、より望ましくは、６０°～７５°である。角度が広すぎると、接合対象へ突部１３が食い込みにくくなり、角度が小さすぎると、突部１３の剛性が低くなる。なお、突部１３の形状は上述した例には限られない。

【0051】

図３（ｂ）に示すように、溝部１１の底部には円弧部が形成され、丸みを帯びている。溝部１１の底部の曲率半径ｒは、突部１３の高さｈに対して、０．１ｈ～１．０ｈであることが望ましい。このように、溝部１１の底部に円弧部を形成しても、ウェブ等に直接接触しないのですべり係数の点で特に問題は無い。一方、溝部１１の底部に丸みを設けることで、使用時の応力集中を緩和できる点で好ましい。

【0052】

これに対し、図３（ｃ）に示すように、突部１３の先端は、溝部１１の底部形状に対して鋭利に形成されている。例えば、突部１３の先端における仮想角形状に対して、突部１３の端部の非角形状となる幅ｓは、０．０００１ｍｍ～０．２５ｍｍであることが望ましい。ここで、仮想角形状とは、突部１３の先端部近傍を完全に角形状とした場合の形状であり、非角形状とは、この形状に対して円弧または平坦形状によって、突部１３の幅が急激に狭くなる範囲を言う。また、突部１３の先端の幅ｓは、突部１３の併設方向に対する長さとする。

【0053】

ここで、突部１３の先端を鋭利にすることで、接合対象へ食い込みやすくなるため、高いすべり係数を得ることができる。しかし、突部１３の先端を完全にとがらせることは困難であり、突部１３の鋭利さのみですべり抵抗を高めるのには限界がある。そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、突部１３の先端の鋭利さのみでなく、先端の他の形状因子がすべり係数を高める効果を有することを見出した。より詳細には、突部１３の先端の向きを、突部１３の併設方向にわずかに傾けるように形成することで、突部１３の食い込みが強くなり、ずれが抑制され、より高いすべり抵抗を得ることができることを見出した。

【0054】

本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、少なくとも一部の突部１３の先端が、突部１３の斜面の延長線で形成される理想突形状Ｅに対して、突部１３の併設方向（図中Ｘ方向）へずれた向きになるように形成される。

【0055】

ここで、理想突形状Ｅは、突部１３の高さＨの略中央（Ｈ／２）における両斜面の延長線を結んで形成される形状である。また、突部１３の先端の向きが、理想突形状Ｅに対して突部１３の併設方向にずれているとは、理想突形状Ｅの頂部を通り突部１３の併設方向に垂直な方向（図中ｙ方向）を基準の向きとした際に、突部１３の先端が、基準の向きに対して一方（図に示す例では右方向）にずれた方向に向けられることを言う。すなわち、突部１３の先端の一部が、理想突形状Ｅの一方向にのみはみ出していることを言う。

【0056】

このように、突部１３の先端の向きを基準の向きからずれた方向に向けることで、突部１３を接合対象に食い込ませた際に、突部１３の先端が接合対象と噛み合って、突部１３の形成方向に対して垂直な方向のみではなく平行な方向に対しても、より高いすべり係数を得ることができる。

【0057】

（溝付接合板１００の製造方法）
次に、図４～図７を用いて溝付接合板１００の製造方法について説明する。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、同サイズの略三角形状の刃２１を直線状に複数配列したカッタ２を用いる。

【0058】

カッタ２では、刃２１の山２１１および谷２１２が等ピッチ（ピッチの長さをｐとする）で繰り返され、山２１１の先端と谷２１２の底部が若干の丸みを帯びている。このカッタ２を用いて金属板１０を切削することで溝付接合板１００を製造する。

【0059】

本実施形態では、まず図４（ｂ）に示すようにこのカッタ２で金属板１０を切削する。すると、図５（ａ）に示すようにカッタ２の刃２１の形状に合わせた溝が金属板１０に形成される。溝部の底部や溝間の突部の先端は、刃２１の山２１１や谷２１２の形状に対応して丸みを帯びたものとなっている。

【0060】

次に、図６（ｂ）に示すように、カッタ２を、上記のピッチｐの１／２だけ金属板１０に対して刃２１の配列方向（図の左右方向）に相対移動させ、図６（ａ）に示すようにその位置で再び金属板１０を切削する。この時、刃２１の山２１１の深さ位置は金属板１０の溝部１１の底部に合わせる。

【0061】

これにより、前述した、カッタ２の刃２１のピッチｐの１／２のピッチｐ１で突部１３が繰り返す金属板１０が得られる。この際、突部１３の先端は、カッタ２の刃２１の谷２１２で形成されるのではなく、刃２１の側面によって削られているので、突部１３の先端は尖った角状のものとなる。

【0062】

また、最後にカッタ２によって切削を行う際には、形成される突部１３の先端は、刃２１の切削の際に生じる曲りやバリの発生等により、刃２１と接触していない側に傾くようになる。すなわち、突部１３の先端の向きが、理想突形状Ｅに対して突部１３の併設方向にずれる。図示した例では、隣り合う突部１３の先端の向きが、刃２１と接触していない方向に、互いに異なる方向に向けて形成される。すなわち、得られた金属板１０には、先端の向きが基準方向からずれた複数の突部１３が形成され、この際、異なるずれ方向となる突部１３が含まれる。突部１３をこのような形状とすることで、接合対象に対してより確実に食い込んで、ずれが防止され、すべり係数を高めることができる。

【0063】

この後、突部形成面１１１の表層のみに硬化処理を施し、貫通孔１２を形成することで、溝付接合板１００を製造できる。硬化処理は、真空熱処理、浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れ、火炎焼入れ等の既知の熱処理手法（例えば特許文献１参照）により行うことができ、その硬度をＨ形鋼２００のウェブ等より大きくすることができる。また硬化処理を表層のみとしておくことで、貫通孔１２の形成が容易になる。

【0064】

（切削工具１）
図７（ａ）は上記のカッタ２を有する切削工具１の例である。この切削工具１は汎用のマシニングセンタ（不図示）のスピンドルに取付けて用いることが可能である。

【0065】

カッタ２は円筒状の回転体３の外周面に設けられ、刃２１の配列方向が回転体３の回転軸方向に合わせて配置される。カッタ２は回転体３の周方向に沿って複数設けられ、この回転体３を高速で回転させることでカッタ２の刃２１により金属板１０を切削することができる。

【0066】

回転体３の回転軸３１の両端は門型のフレーム４の脚部に取付けられ、回転体３を両持ち形式で保持している。これを片持ち形式とすると回転体３の回転時に回転体３が振動する恐れがあるが、両持ち形式とすることにより回転体３の振動を防止し精度の良い加工が可能になり、回転体３を長尺にすることも可能になる。なお、十分な剛性を確保できれば、回転体３を片持ちのフレームで保持してもよい。

【0067】

フレーム４は筒状の取付部５によって上記のスピンドルに取り付けられる。取付部５はスピンドルの回転軸とは分離して取り付けられ、当該回転軸の回転によってはフレーム４が回転しないようになっている。一方、スピンドルの回転軸はフレーム４および取付部５の内部にある回転機構に接続され、この回転機構はスピンドルの回転軸の回転方向（図中Ｃ参照）を回転体３の回転方向（図中Ｄ参照）に変換するためのかさ歯車等の変換部（不図示）を備えている。

【0068】

図７（ａ）の例では金属板１０を立てて配置し回転体３の回転軸方向を鉛直としているが、図７（ｂ）に示すように金属板１０を水平方向に配置し回転体３の回転軸方向を水平としてもよい。前記したカッタ２の相対移動は、切削工具１の移動により行ってもよいし、金属板１０を配置したステージ（不図示）の移動により行ってもよい。また、切削工具１の取付対象はマシニングセンタのスピンドルに限ることもなく、カッタ２を有する切削工具１が上記の例に限られることもない。

【0069】

以上説明したように、本実施形態では、突部１３の先端が、カッタ２の刃２１の谷２１２ではなく、刃２１の側面によって形成されることから、従来の加工方法と比較して、突部１３の先端を尖った角状に形成することができる。

【0070】

このため、接合対象に固定する際に、より強く突部１３を食い込ませることができ、すべり係数を高めることができる。この結果、接合対象の接合方向に対して、突部１３の形成方向が平行となるように溝付接合板１００を使用することもできる。このように使用することで、設置する際の位置合わせが容易となり、大きなせん断力に対しても溝付接合板１００と接合対象とのすべりを抑制することができる。

【0071】

また、突部１３の先端を、突部１３の併設方向にわずかにずらした方向に向けることで、突部１３を接合対象に食い込ませた際に、突部１３と接合対象とがより噛み合って、突部１３の形成方向に平行な方向に対しても、垂直な方向に対しても、より高いすべり係数を得ることができる。

【0072】

このため、接合対象の接合方向に対して、突部１３の形成方向が平行となるように溝付接合板１００を使用した際にも、接合対象同士の接合方向に対するすべり係数をより高くすることができる。

【0073】

また、接合対象の接合方向と突部１３の形成方向が垂直となるように溝付接合板１００を使用した際には、すべり係数を例えば０．９程度あるいはそれ以上に大きくすることができる。このため、溝付接合板１００を用いた接合において、高力ボルト１０１の使用本数を削減することができると同時に、溝付接合板１００自体をコンパクトにすることができる。

【0074】

また、溝部１１の底部には、所定以上の大きさの円弧部が形成されるため、高力ボルト１０１を締めこんだ際に、溝付接合板１００の溝部１１における応力集中を緩和することができ、溝付接合板１００の変形や破損を抑制することができる。

【0075】

また、硬化処理を施して突部形成面１１１の表層の硬度を接合対象の鋼材よりも大きくすることで、突部１３の先端を鋼材に食い込ませてすべり止め効果を発揮させることができる。

【0076】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の機能を奏する構成については、図１～図７と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0077】

第２の実施形態では、図５（ａ）と同様に、カッタ２で金属板１０を切削した後、図８（ａ）に示すように、カッタ２を、刃２１のピッチｐの１／３だけ金属板１０に対して刃２１の配列方向（図の左右方向）に相対移動させる。次いで、図８（ｂ）に示すようにその位置で再び金属板１０を切削する。この時、刃２１の山２１１の深さ位置は金属板１０の溝部の底部に合わせる。この際、高い突部と低い突部が形成されるが、低い突部は、最終的な溝付接合板１００の突部１３となる。また、この際、突部１３の先端は、理想突形状Ｅから一方（図中右方向）にずれた方向に向けて形成される。

【0078】

次に、図９（ａ）に示すように、カッタ２を、再び刃２１のピッチｐの１／３だけ金属板１０に対して刃２１の配列方向に相対移動させ、図９（ｂ）に示すようにその位置で上記と同様に金属板１０を切削する。

【0079】

この際、新たに形成された突部１３の先端は、理想突形状Ｅから突部１３の併設方向（図中左右方向）にずれた方向に向けて形成される。すなわち、図示した例では、一方（図中右方向）へずれた向きの二つの突部１３と、他方（図中左方向）へずれた向きの一つの突部１３が交互に繰り返し形成される。このように、異なる方向にずれた突部１３が混在し、突部１３の先端の向きのずれ方向は、切削の工程に応じて、所定の周期性を有することとなる。

【0080】

以上により、カッタ２の刃２１のピッチｐの１／３のピッチで突部１３が繰り返した金属板１０が得られる。この場合も、突部１３の先端は、カッタ２の刃２１の側面によって削られるため尖った角状のものとなる。その後、第１の実施形態と同様の硬化処理や貫通孔１２の形成を行うことで、溝付接合板１００を得ることができる。

【0081】

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、カッタ２によって金属板１０を切削した後、カッタ２を刃２１のピッチの１／ｎ（nは２以上の整数）だけ金属板１０に対して刃２１の配列方向に相対移動させ、カッタ２で金属板１０を切削する工程を（ｎ－１）回繰り返すことで、カッタ２の刃２１のピッチの１／ｎのピッチで突部１３が形成された溝付接合板を製造することができる。なお、この時、突部１３の高さｈはカッタ２の刃２１の深さ（山２１１と谷２１２の高さの差）の１／ｎとなる。

【0082】

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、図４（ｂ）と同様に、カッタ２で金属板１０を切削した後、図１０に示すように、カッタ２を、金属板１０に対して刃２１の配列方向（図の左右方向）に相対移動させる。この場合も、突部１３の頂点は、カッタ２の刃２１の側面によって削られるため尖った角状のものとなる。その後、第１の実施形態と同様の硬化処理や貫通孔１２の形成を行うことで、溝付接合板を得ることができる。

【0083】

なお、この場合には、全ての突部１３の先端は、理想突形状Ｅから突部１３の併設方向の一方の方向（図中右方向）にずれた方向に向けて形成される。すなわち、全ての突部の先端が、同一方向にずれて形成される。

【0084】

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、突部１３の向きは、同一方向に向けてずれていてもよく、または、異なる方向にずれた突部１３が混在していてもよい。

【0085】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0086】

１………切削工具
２………カッタ
３………回転体
４………フレーム
５………取付部
１０………金属板
１１………溝部
１２………貫通孔
１３………突部
２１………刃
３１………回転軸
１００………溝付接合板
１０１………高力ボルト
１０２………ナット
１１１………突部形成面
２００………Ｈ形鋼
２１１………山
２１２………谷
３００………鋼材接合構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】