JP4735627B2 - Glass plate joining structure and joining method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、貫通孔を擁するガラス板と接合部材を重ね、または貫通孔を擁するガラス板同士を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力でガラス板と接合部材またはガラス板同士を接合するガラス板の接合構造およびその接合方法である。 In the present invention, a glass plate and a joining member or glass are stacked by a force generated by tightening a pair of fastening members that are overlapped with a glass plate that has a through-hole, or are laminated with glass plates that have a through-hole. It is the joining structure of the glass plate which joins plates, and its joining method.
本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法は、ガラス板を使用した建築物、家具またはガラス物品等に広く使用される。 The glass plate joining structure and the joining method of the present invention are widely used in buildings, furniture, glass articles and the like using glass plates.
ガラス板と他の構造部材とを接合するためにガラス板に添接させた、あるいはガラス板とガラス板に掛け渡しした金属板等の接合部材の間に接着シートを挟みこみ、ガラス板と接合部材を接着し接合強度を得、加えてガラス板と接合部材に設けた貫通孔に、一対の締め付け部材である接合用ネジ部材を貫通させて締め込み、ガラス板と接合部材を固定し留める方法が、特許文献1〜3にて開示されている。
Adhesive sheet is sandwiched between a glass plate and a joining member such as a metal plate joined to the glass plate in order to join the glass plate and another structural member, and joined to the glass plate. A method of fixing the glass plate and the bonding member by fixing the glass plate and the bonding member by passing through the screw members for bonding as a pair of tightening members into the through holes provided in the glass plate and the bonding member, and bonding the members to obtain the bonding strength. Are disclosed in
例えば、特許文献1には、ガラス板と接合部材との間に、未硬化の接着剤を含浸させてある繊維材からなるシートを挟んで、ガラス板と接合部材とに形成した貫通孔に挿通したネジ部材で締め付け固定するガラスパネルの接合方法が開示されている。接合後のガラスパネルと板材との相対変位の発生を抑制するために、ガラス板と接合部材との間に未硬化の接着剤を含浸させてある繊維材からなるシートを挟んで締め付け接合しておくことにより、その接着剤が硬化するとシートがガラスパネルと板材の双方の表面に沿った形状に固まり、シートと一体に硬化した強固な接着層を介して、ガラスパネルと板材とを接着接合できると開示されている。
For example, in
さらに、特許文献2には、特許文献1よりも接合部の耐久力を高めるため、接着材を含浸させてある繊維材からなるシートに含浸させた接着剤が未硬化の状態で締め付け、接着材硬化後に、所定の軸力に再度締め付けて接合する脆性部材の接合方法が開示されている。
Further, in
さらに、特許文献3には、上記の接着による接合方法において、雄ネジ部材と雌ネジ部
材等の締め付け具にてガラス板と接合部材を締め付ける際に、貫通孔に充填剤を介在させて各締め付け具の外周面とガラス板側貫通孔の内周面との間に隙間が生じない状態で締め付けることによって、ガラス板と接合部材との間にわたって応力が作用した際に、複数のガラス板側貫通孔に作用する応力が均一化されるようにして、特定のガラス板側貫通孔に応力が集中するのを回避してガラス板の損傷を抑制するガラス板の接合方法が開示されている。
Further, in
特許文献1〜3に記載のガラス板の接合方法は、ガラス板と接合部を接着して接合強度を得る方法である。ガラス板の割れの発生を懸念して接合用のネジ部材による締め付けは程々にし、接合強度はガラス板と接合部材の接着に依存している。このように、特許文献1〜3に記載のガラス板と接合部材を接着する接合方法においては、ガラス板の接合部をネジ部材で留めてはいるものの、接合強度はガラス板と接合部材としての板材の間に挟みこんだ接着シートによる接着に頼っていた。接着材シートにより接着するため、接合後の解体が困難である。
The glass plate joining method described in
また、本出願人による特許文献4には、孔をあけた強化ガラスを高力ボルトで強く締め付けることにより接合することで、例えば、リブガラススクリーンのリブガラスを作製した際、リブガラスとして採用するに充分な強さの強化ガラス板の接合方法が開示されている。詳しくは、その接合部は強化ガラス板を両側から接合板で摩擦部材を介して挟み、強化ガラス板と接合板とに高力ボルト挿入用の孔をあけ貫通させたボルトおよびナットにて締め付けることにより生じる摩擦力で接合板を介して強化ガラス板同士を接合する、または強化ガラスと接合板を接合する強化ガラス板の接合方法が開示されている。
Moreover, in
特許文献4に記載の強化ガラス板の接合方法において、リブガラススクリーン等の大型の建築物を建設するために、橋梁、鉄塔の建設において金属部材を強く締め付け接合することに使用される高力ボルト摩擦接合の高力ボルト・ナットを用いて、大きく厚手の強化ガラス板を強く締め付けることで、リブガラススクリーン等の大型ガラス建造物となす。
従来のガラス板の接合方法において、ガラス板の貫通孔に挿通した一対の締め付け部材、例えば、ボルト・ナットまたはネジ・ナット等でガラス板を締め付け過ぎると、ガラス板の貫通孔の端部から破損しやすいという問題があった。 In a conventional glass plate joining method, if a glass plate is over-tightened with a pair of fastening members inserted into the through-holes of the glass plate, such as bolts / nuts or screws / nuts, the glass plate is damaged from the end of the through-hole. There was a problem that it was easy to do.
従来のガラス板の接合方法では、一対の締め付け部材であるボルト・ナットまたはネジ・ナット等でガラス板を締め付けた際、締め付け後の日較差、季節の移り変わりによる気温の変化にともない、ガラス板や締め付け部材の温度が変化することによって、ボルト・ナットまたはネジ・ナットが熱膨張あるいは熱収縮し、締め付けによるボルト軸方向またはネジ軸方向の力が変化するという問題があった。 In the conventional glass plate joining method, when a glass plate is tightened with a pair of tightening members such as bolts / nuts or screws / nuts, the glass plate or When the temperature of the fastening member is changed, the bolt / nut or the screw / nut is thermally expanded or contracted, and the force in the bolt axis direction or the screw axis direction due to the fastening is changed.
本発明は、ガラス板に貫通孔をあけ、ボルト・ナットまたはネジ・ナット等で締め付けた際、上述の割れの問題が発生することがなく、一対の締め付け部材であるボルト・ナットまたはネジ・ナット等でガラス板を締め付けた後の温度変化による、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向またはネジ軸方向の力の変化が少なく、締め付け後の温度変化に対しても安定した接合強度を有するガラス板の接合構造および接合方法を提供することを目的とする。 In the present invention, when a through hole is made in a glass plate and tightened with a bolt / nut or a screw / nut, the above-mentioned cracking problem does not occur, and the bolt / nut or screw / nut as a pair of tightening members A glass plate that has little change in the force in the bolt axis direction or screw axis direction due to tightening of bolts and nuts due to temperature change after tightening the glass plate with etc., and has stable joint strength against temperature change after tightening It is an object to provide a bonding structure and a bonding method.
本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法により、ガラス板の貫通孔の端部には、一対の締め付け部材の締め付けによる力、例えば、ボルト・ナットおよびネジ・ナットの締め付けによる軸方向の力を加えないで、貫通孔の端部を避けて、ボルト・ナットおよびネジ・ナットの締め付けによる軸方向の力をガラス板に加え、ガラス板と接合部材、またはガラス板同士を強固に接合するもので、接合部がずれることのない耐久性の高いガラス板と接合部材との接合、またはガラス板同士の接合を提供された。 According to the glass plate joining structure and the joining method of the present invention, at the end of the through hole of the glass plate, a force caused by fastening a pair of fastening members, for example, an axial force caused by fastening a bolt / nut and a screw / nut. Without applying the edge, avoid the end of the through-hole, apply the axial force by tightening the bolt / nut and screw / nut to the glass plate, and firmly join the glass plate and the joining member, or the glass plates together Therefore, the bonding between the glass plate and the bonding member having high durability without causing the bonding portion to shift or the bonding between the glass plates is provided.
本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法において、一対の締め付け部材であるボルト・ナットまたはネジ・ナット等の締め付けにより生じる力を、ガラス板と接合部材の間に挟んだ平座金を介して伝達する際、平座金の内径をガラス板の貫通孔の直径より大きくし同心になるように配置することで、割れが発生しやすいガラス板の貫通孔の端部およびその周囲を避けて力を伝えること、またガラス板に圧接させた平座金を介し、ガラス板に直に小面積で力を伝えることが可能となった。 In the glass plate joining structure and the joining method of the present invention, a force generated by fastening a pair of fastening members such as bolts / nuts or screws / nuts is passed through a plain washer sandwiched between the glass plate and the joining member. When transmitting, the inner diameter of the plain washer is larger than the diameter of the through hole in the glass plate and is arranged concentrically to avoid the end of the through hole in the glass plate where it is prone to cracking and its surroundings. It is now possible to transmit force in a small area directly to the glass plate via a plain washer that is pressed against the glass plate.
詳しくは、ボルト・ナットまたはネジ・ナットを締め付けた際に割れを生じさせないためには、板ガラスに形成した貫通孔の直径より、平座金の内径を1.0mm以上、好ましくは4.0mm以上大きくする。言い換えれば、板ガラスの貫通孔の端部から平座金までの間隔を0.5mm以上、好ましくは2.0mm以上とする。平座金の内径が板ガラスの貫通孔の直径に対し1.0mm未満、板ガラスの貫通孔の端部から平座金までの間隔が0.5mm未満では、板ガラスの貫通孔の端部および周囲に割れが生じる恐れがある。実用上、板ガラスの貫通孔の直径に対して、平座金の内径を30.0mmを超えて大きくする必要はない。平座金の内径とガラス板の貫通孔の直径の差異は1.0mm以上、30.0mm以下であり、好ましくは、4.0mm以上、20.0mm以下である。 Specifically, in order to prevent cracks when bolts / nuts or screws / nuts are tightened, the inner diameter of the plain washer is 1.0 mm or more, preferably 4.0 mm or more larger than the diameter of the through hole formed in the plate glass. To do. In other words, the distance from the end of the through hole of the plate glass to the flat washer is 0.5 mm or more, preferably 2.0 mm or more. If the inner diameter of the plain washer is less than 1.0 mm with respect to the diameter of the plate glass through-hole and the distance from the end of the plate glass through-hole to the plain washer is less than 0.5 mm, cracks will occur at the end of the plate glass through-hole and the periphery. May occur. In practice, it is not necessary to increase the inner diameter of the plain washer beyond 30.0 mm with respect to the diameter of the through hole of the plate glass. The difference between the inner diameter of the plain washer and the diameter of the through hole of the glass plate is 1.0 mm or more and 30.0 mm or less, preferably 4.0 mm or more and 20.0 mm or less.
この際、ガラス板が強化ガラスであれば、ボルト・ナット等で強く締め付けることが可能であるが、平座金に硬い鋼(はがね)、ステンレス鋼等を用いた場合、特に平座金の仕上げ精度が悪く変形がある場合は、製造後、何ら強化処理がされていない生板ガラスであるとボルト・ナット等で締め付けると、生板ガラスと平座金の界面で局所的な力が加わり破損し易い。ところが、ガラスとヤング率が近いアルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金を用いれば、平座金が適度に変形する、言い換えれば、適度に馴染んで緩衝作用が生じ、生板ガラスと平座金の界面で局所的な力が加わり破損することが抑制される。平座金が適度に変形する、言い換えれば、適度に馴染んで緩衝作用が生じることは、ガラス板が強化ガラスであっても当てはまり、平座金をガラス板に圧接させた際、局所的な力が生じ難い。 At this time, if the glass plate is tempered glass, it can be strongly tightened with bolts and nuts, etc. However, when using hard steel (stainless steel), stainless steel, etc. for the flat washer, the finish of the flat washer is particularly good. If the accuracy is poor and there is deformation, if the green glass that has not been tempered after manufacturing is tightened with bolts, nuts, etc., a local force is applied at the interface between the green glass and the plain washer, and the glass tends to break. However, if a flat washer made of aluminum or aluminum alloy with a Young's modulus close to that of glass is used, the flat washer will be appropriately deformed. Is prevented from being damaged due to an applied force. The fact that the flat washer deforms moderately, in other words, that it moderately adapts and has a buffering effect applies even if the glass plate is tempered glass, and a local force is generated when the flat washer is pressed against the glass plate. hard.
通常、建築用途等の汎用用途に用いられるソーダライムシリケートガラスのヤング率は7.16×104MPaである。よって、前述の緩衝作用を得るには、平座金のヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下であることが好ましい。平座金のヤング率が6.70×104MPaより小さければ、板ガラスの接合部に、強い接合強度が得られない。好ましくは6.80×104MPa以上である。平座金のヤング率が7.30×104MPaより大きければ、板ガラスと平座金の界面で局所的な力が加わり、板ガラスが生板ガラスであれば破損の可能性が生じる。好ましくは7.20×104MPa以下である。 Usually, the Young's modulus of soda lime silicate glass used for general purposes such as construction is 7.16 × 10 4 MPa. Therefore, in order to obtain the above-described buffer action, it is preferable that the Young's modulus of the plain washer is 6.70 × 10 4 MPa or more and 7.30 × 10 4 MPa or less. If the Young's modulus of the plain washer is smaller than 6.70 × 10 4 MPa, strong bonding strength cannot be obtained at the plate glass bonding portion. Preferably, it is 6.80 × 10 4 MPa or more. If the Young's modulus of the flat washer is greater than 7.30 × 10 4 MPa, a local force is applied at the interface between the plate glass and the flat washer, and if the plate glass is a green plate glass, there is a possibility of breakage. The pressure is preferably 7.20 × 10 4 MPa or less.
ヤング率が6.80×104MPa以上、7.20×104MPa以下に該当する金属材料には、アルミニウムおよびアルミニウム合金が挙げられ、ソーダライムシリケートガラスのヤング率に近い。 Examples of the metal material having a Young's modulus of 6.80 × 10 4 MPa or more and 7.20 × 10 4 MPa or less include aluminum and aluminum alloys, which are close to the Young's modulus of soda lime silicate glass.
表1に、板ガラスとアルミニウムの物性表を示す。(セントラル硝子総合カタログ/板ガラス・関連商品 191ページ、理科年表平成19年机上版 物33(379)による。) Table 1 shows the physical properties of plate glass and aluminum. (Based on the Central Glass General Catalog / Plate Glass / Related Products, page 191; Science Chronology 2007 Desk Edition 33 (379))
アルミニウムのヤング率は6.86×104MPaであり、本発明のガラスの接合構造およびその接合方法に使用する平座金の材料として好ましい材料である。尚、ステンレス鋼のヤング率は19.5×104MPaであり、軟鋼のヤング率は20.6×104MPaであり、前述の緩衝作用は得られ難い。銅のヤング率は10.30×104MPaと比較的ガラスに近い材料であるが、アルミニウムの方がよりガラスとヤング率が近く、アルミニウムが本発明のガラスの接合構造および接合構造に使用する平座金の材料として特に好ましい材料である。 Aluminum has a Young's modulus of 6.86 × 10 4 MPa, and is a preferable material for a plain washer used in the glass bonding structure and the bonding method of the present invention. The Young's modulus of stainless steel is 19.5 × 10 4 MPa, and the Young's modulus of mild steel is 20.6 × 10 4 MPa. The Young's modulus of copper is 10.30 × 10 4 MPa, which is relatively close to glass, but aluminum is closer to glass and Young's modulus, and aluminum is used for the bonding structure and bonding structure of the glass of the present invention. This is a particularly preferable material for the plain washer.
また、ガラスとアルミニウムはヤング率以外に、ポアソン比、比重も近い値をとる。尚、ヤング率(縦弾性係数)は、弾性範囲で応力に対する歪の値をきめる定数であり、フックの法則 [歪ε]= [応力σ] / [ヤング率E] より、 E=σ/εで表される。ポアソン比は、弾性限界内における引張りを加えた時に荷重方向の伸びと荷重に直角方向の寸法の縮み比である。 In addition to Young's modulus, glass and aluminum have values close to Poisson's ratio and specific gravity. The Young's modulus (longitudinal elastic modulus) is a constant that determines the value of strain with respect to stress in the elastic range. From the Hooke's law [strain ε] = [stress σ] / [Young's modulus E], E = σ / ε It is represented by The Poisson's ratio is the ratio of elongation in the load direction and contraction in the direction perpendicular to the load when tension is applied within the elastic limit.
一方、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法において、平座金の温度変化に対する線膨張係数も重要である。 On the other hand, in the glass plate joining structure and the joining method of the present invention, the linear expansion coefficient with respect to the temperature change of the flat washer is also important.
表2に、ボルト・ナット・座金・接合部材である貫通孔をあけた金属板の材料として用いられる各種金属の線膨張係数を示した。 Table 2 shows the linear expansion coefficients of various metals used as the material of the metal plate having through holes that are bolts, nuts, washers, and joining members.
ガラスの線膨張係数は、常温〜350℃下において、8.5×10−6〜9.0×10−6/℃である。 The linear expansion coefficient of glass is 8.5 × 10 −6 to 9.0 × 10 −6 / ° C. at room temperature to 350 ° C.
表2に示すように、一対の締め付け部材であるボルト・ナットまたはネジ・ナット、および平座金、あるいは接合部材である貫通孔をあけた金属板の材料として用いられる各種金属の線膨張係数は、鋼(SS400)が、0〜100℃下において、12×10−6/℃であり、ステンレス鋼であるSUS304が17×10−6/℃であり、SUS410が10.4×10−6/℃であり、炭素鋼(S45C)が11×10−6/℃である。 As shown in Table 2, the linear expansion coefficient of various metals used as a material of a metal plate having a pair of tightening members such as bolts / nuts or screws / nuts and plain washers, or through-holes as joining members, Steel (SS400) is 12 × 10 −6 / ° C. at 0 to 100 ° C., stainless steel SUS304 is 17 × 10 −6 / ° C., and SUS410 is 10.4 × 10 −6 / ° C. The carbon steel (S45C) is 11 × 10 −6 / ° C.
線膨張係数がガラス板より大きい材料を、一対の締め付け部材であるボルト、ナット等に用いた場合、締め付け後に温度が上がると、ガラス板よりもボルトの方が大きく膨張することで、ボルト・ナット間の間隔が広がり、ボルトの軸方向の力が減少する。一方、締め付け後に温度が下がると、ガラス板よりもボルトの方が大きく収縮することでボルト・ナット間の間隔が狭くなり、ボルト軸方向の力が増加する。つまり、締め付け後の温度変化により、ボルトの軸方向の力が変化し、ボルト軸方向の力の安定性に懸念がある。 When a material with a higher linear expansion coefficient than a glass plate is used for a pair of bolts, such as bolts and nuts, when the temperature rises after tightening, the bolt expands more than the glass plate, so that the bolt and nut The spacing between them increases and the axial force of the bolt decreases. On the other hand, when the temperature is lowered after tightening, the bolt is contracted more than the glass plate, so that the space between the bolt and the nut is narrowed, and the force in the bolt axial direction is increased. That is, the axial force of the bolt changes due to the temperature change after tightening, and there is concern about the stability of the force in the bolt axial direction.
表2に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金の線熱膨張係数は、−50℃〜200℃下において、18×10−6/℃以上、26×10−6/℃以下である。アルミニウムまたはアルミニウム合金の線熱膨張係数は、ガラス、および一対の締め付け部材であるボルト・ナット等、座金および接合部材としての貫通孔を擁する金属板を形成する、表2に示したSS400、SUS304、SUS410またはS45C等の鉄を主成分、または主要な成分として含有する金属より大きい。よって、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の平座金を、ボルト・ナット間に挿入することで、ボルト・ナット等で締め付け後の温度変化に対して、ボルト・ナット等の締め付けによるボルト軸方向の力の変化が少なくなる。このように、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の平座金を、ボルト・ナット間に挿入することは、締め付け後の温度変化に対して安定した接合力を発揮する効果がある。 As shown in Table 2, the linear thermal expansion coefficient of aluminum or aluminum alloy is 18 × 10 −6 / ° C. or higher and 26 × 10 −6 / ° C. or lower at −50 ° C. to 200 ° C. The linear thermal expansion coefficient of aluminum or an aluminum alloy is SS400, SUS304 shown in Table 2, which forms glass and a metal plate having a washer and a through hole as a joining member, such as bolts and nuts as a pair of fastening members. It is larger than a metal containing iron as a main component or a main component such as SUS410 or S45C. Therefore, by inserting a flat washer made of aluminum or aluminum alloy between the bolt and nut, the change in force in the bolt axial direction due to tightening of the bolt and nut etc. against the temperature change after tightening with the bolt and nut etc. Less. Thus, inserting a flat washer made of aluminum or aluminum alloy between bolts and nuts has an effect of exhibiting a stable joining force against temperature changes after tightening.
即ち、本発明は、貫通孔を擁するガラス板と接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力でガラス板と接合部材を接合したガラス板の接合構造であって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下で、線膨張係数がガラス板および一対の締め付け部材の線膨張係数よりも大きく、内径がガラス板の貫通孔の直径よりも1.0mm以上大きい平座金をガラス板と接合部材との間に挟んでなることを特徴とするガラス板の接合構造である。 That is, the present invention is a glass plate joining structure in which a glass plate and a joining member are overlapped by a force generated by tightening a pair of fastening members inserted through the through holes, and a glass plate holding a through hole. The Young's modulus is 6.70 × 10 4 MPa or more and 7.30 × 10 4 MPa or less, the linear expansion coefficient is larger than the linear expansion coefficient of the glass plate and the pair of fastening members, and the inner diameter of the through hole of the glass plate is A glass plate joining structure characterized in that a flat washer larger than the diameter by 1.0 mm or more is sandwiched between a glass plate and a joining member.
さらに、本発明は、貫通孔を擁するガラス板同士を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力でガラス板同士を接合したガラス板の接合構造であって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下で、線膨張係数が、ガラス板および一対の締め付け部材の線膨張係数よりも大きく、内径がガラス板の貫通孔の直径よりも1.0mm以上大きい平座金をガラス板に圧接および/またはガラス板間に挟んでなることを特徴とするガラス板の接合構造である。 Furthermore, the present invention is a glass plate joining structure in which glass plates are joined by a force generated by fastening a pair of fastening members inserted through the through holes, and the glass plates having the through holes are laminated. 6.70 × 10 4 MPa or more and 7.30 × 10 4 MPa or less, the linear expansion coefficient is larger than the linear expansion coefficient of the glass plate and the pair of fastening members, and the inner diameter is larger than the diameter of the through hole of the glass plate. A glass plate joining structure characterized in that a flat washer larger by 1.0 mm or more is pressed against and / or sandwiched between glass plates.
具体的には、前記平座金の線膨張係数は、一対の締め付け部材であるボルト・ナットの材料の中で線膨張係数が大きいステンレス鋼であるSUS304の線膨張係数17×10−6/℃より大きく、アルミニウムまたはアルミニウム合金の線熱膨張係数の下限である18×10−6/℃以上(−50℃〜200℃)で、アルミニウムまたはアルミニウム合金の線熱膨張係数の上限である26×10−6/℃以下(−50℃〜200℃)であることが好ましい。線膨張係数が26×10−6/℃より大きいと、温度の上昇または低下に対する平座金の寸法変化が大き過ぎ、接合構造の部材としては不向きである。 Specifically, the linear expansion coefficient of the plain washer is 17 × 10 −6 / ° C. of SUS304, which is stainless steel having a large linear expansion coefficient among the materials of bolts and nuts that are a pair of fastening members. It is 18 × 10 −6 / ° C. or more (−50 ° C. to 200 ° C.) which is the lower limit of the linear thermal expansion coefficient of aluminum or aluminum alloy, and is 26 × 10 − which is the upper limit of the linear thermal expansion coefficient of aluminum or aluminum alloy. It is preferably 6 / ° C. or less (−50 ° C. to 200 ° C.). When the linear expansion coefficient is larger than 26 × 10 −6 / ° C., the dimensional change of the flat washer with respect to the temperature rise or fall is too large, and it is unsuitable as a member of a joint structure.
さらに、本発明は、前記平座金がアルミニウム製またはアルミニウム合金製であることを特徴とする上記のガラスの接合構造である。 Furthermore, the present invention is the above glass bonding structure, wherein the plain washer is made of aluminum or aluminum alloy.
さらに、本発明は、平座金をガラス板の貫通孔に対して同心に配置したことを特徴とする上記のガラス板の接合構造である。 Furthermore, the present invention is the above glass plate joining structure, wherein the flat washer is arranged concentrically with respect to the through hole of the glass plate.
また、本発明は、貫通孔を擁するガラス板と接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力でガラス板と接合部材を接合したガラス板の接合方法であって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下で、線膨張係数がガラス板および一対の締め付け部材の線膨張係数よりも大きく、内径がガラス板の貫通孔の直径よりも1.0mm以上大きい平座金をガラス板と接合部材との間に挟むことを特徴とするガラス板の接合方法である。 Further, the present invention is a glass plate joining method in which a glass plate having a through hole and a joining member are overlapped, and the glass plate and the joining member are joined by a force generated by fastening of a pair of fastening members inserted through the through holes. The Young's modulus is 6.70 × 10 4 MPa or more and 7.30 × 10 4 MPa or less, the linear expansion coefficient is larger than the linear expansion coefficient of the glass plate and the pair of fastening members, and the inner diameter of the through hole of the glass plate is A glass plate joining method characterized by sandwiching a plain washer larger by 1.0 mm or more than a diameter between a glass plate and a joining member.
さらに、本発明は、貫通孔を擁するガラス板同士を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力でガラス板同士を接合したガラス板の接合方法であって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下で、線膨張係数がガラス板および一対の締め付け部材の線膨張係数よりも大きく、内径がガラス板の貫通孔の直径よりも1.0mm以上大きい平座金をガラス板に圧接させるおよび/またはガラス板間に挟むことを特徴とするガラス板の接合方法である。 Furthermore, the present invention is a glass plate joining method in which glass plates having through-holes are overlapped and the glass plates are joined together by a force generated by fastening a pair of fastening members inserted through the through-holes, and the Young's modulus is 6.70 × 10 4 MPa or more and 7.30 × 10 4 MPa or less, the linear expansion coefficient is larger than the linear expansion coefficient of the glass plate and the pair of fastening members, and the inner diameter is 1 than the diameter of the through hole of the glass plate. A method for joining glass plates, characterized in that a flat washer larger than 0.0 mm is pressed against and / or sandwiched between glass plates.
一対の締め付け部材、例えば、ネジ・ナットまたはボルト・ナットの締め付けによる力で、各々貫通孔を有するガラス板と接合部材またはガラス板同士を接合する際、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法においては、ガラス板と金属板間またはガラス板間に平座金を挟持するとともに、ガラス板に平座金を直接圧接させる。その際、平座金の内径をガラス板の貫通孔の直径より大きくし同心になるように配置することで、割れが発生しやすいガラス板の貫通孔の端部およびその周囲を避けて力を伝えられる。 When a pair of fastening members, for example, a glass plate having a through hole and a joining member or glass plates are joined together by a force by tightening a screw / nut or a bolt / nut, the glass plate joining structure of the present invention and its joining In the method, a plain washer is sandwiched between a glass plate and a metal plate or between glass plates, and the plain washer is directly pressed against the glass plate. At that time, by arranging the plain washer so that the inner diameter of the plain washer is larger than the diameter of the through hole of the glass plate and concentrically, the force is transmitted by avoiding the end of the through hole of the glass plate and its surrounding area where cracks are likely to occur. It is done.
さらに、平座金に、ヤング率がソーダライムシリケートガラスに近いアルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金を用いたことで、平座金が適度に変形する、言い換えれば、適度に馴染んで緩衝作用を奏し、ソーダライムシリケートガラスと平座金の界面で局所的な力が加わり破損することが抑制された。 Furthermore, by using a plain washer made of aluminum or aluminum alloy, whose Young's modulus is close to that of soda lime silicate glass, the plain washer is appropriately deformed, in other words, it is moderately familiar and has a buffering effect, It was prevented that the soda lime silicate glass and the flat washer were damaged by applying a local force at the interface.
さらに、線膨張係数がガラス板、一対の締め付け部材の線膨張係数より大きいことにおいても、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金を用いることが好ましい。 Furthermore, it is preferable to use a flat washer made of aluminum or aluminum alloy in that the linear expansion coefficient is larger than the linear expansion coefficient of the glass plate and the pair of fastening members.
一対の締め付け部材である、例えば、ボルト・ナットを締め付けた場合、締め付け時より高温下では、ガラス板よりもボルト・ナットおよび接合部材の方が膨張するが、アルミニウム製、または、アルミニウム合金製の平座金はさらに膨張し、ガラス板とボルト・ナットとの間に生じる隙間を埋める働きをするため、ボルトの軸方向の力の変動が小さくなる。 A pair of tightening members, for example, when bolts and nuts are tightened, the bolts and nuts and the joining members expand more than the glass plate at a higher temperature than during tightening, but they are made of aluminum or aluminum alloy. Since the flat washer further expands and fills the gap formed between the glass plate and the bolt / nut, the fluctuation in the axial force of the bolt is reduced.
また、締め付け時より低温下では、ガラス板よりもボルト・ナットおよび接合部材の方がより縮むため、ガラス板に作用するボルト軸方向の力が強くなるが、アルミニウム製、または、アルミニウム合金製の平座金はさらに収縮し、ボルト軸方向の力の増加を低減させる働きをするため、ボルトの軸方向の力の変動が小さくなる。 Also, at lower temperatures than when tightening, the bolts and nuts and the joining member shrink more than the glass plate, so the force in the bolt axial direction acting on the glass plate becomes stronger, but it is made of aluminum or aluminum alloy. The flat washer further contracts and functions to reduce an increase in force in the bolt axial direction, so that fluctuations in the axial force of the bolt are reduced.
このように、ガラスおよびボルト・ナットおよび接合部材の材料である鋼およびステンレス鋼より、線膨張係数が大きいアルミニウム製、または、アルミニウム合金製の平座金を用いることで、ボルト・ナット等を締め付け後の温度変化に対して、ボルト軸方向の力の変化が少ない安定した接合力が得られた。 In this way, after tightening bolts and nuts, etc., by using a flat washer made of aluminum or aluminum alloy, which has a larger linear expansion coefficient than glass and bolts and nuts, and steel and stainless steel, which are the materials of joint members A stable joint force with little change in the force in the bolt axis direction was obtained with respect to the temperature change.
また、接合構造を解体するときはボルト・ナットを弛めればよいので、解体が容易である。 Further, when disassembling the joint structure, the bolts and nuts may be loosened, so disassembly is easy.
本発明のガラス板の接合構造および接合方法は、一対の締め付け部材である例えばボルト・ナットまたはネジ・ナットの締め付けによる力を、ガラス板と接合部材である金属板との間に挟んだ平座金を介して伝え、接合するものである。 The glass plate joining structure and joining method according to the present invention includes a plain washer sandwiched between a glass plate and a metal plate that is a joining member, for example, a bolt / nut or a screw / nut fastening force that is a pair of fastening members. It is communicated through and joined.
本発明のガラス板の接合構造および接合方法について、図を用いて説明する。 The glass plate joining structure and joining method of the present invention will be described with reference to the drawings.
最初にガラス板と金属板を接合した本発明のガラス板の接合構造および接合方法によるガラス板の接合部について説明する。 First, a glass plate bonding structure and a glass plate bonding portion according to the present invention in which a glass plate and a metal plate are bonded will be described.
図1の(A)は、本発明のガラス板の接合構造および接合方法によるガラス板と金属板の接合部の一例の拡大側面図である。ボルト3・ナット4以外は接合部における断面で示している。図1の(B)は平座金を当接させた板ガラス貫通孔部の上面図である。
FIG. 1A is an enlarged side view of an example of a bonded portion of a glass plate and a metal plate by the glass plate bonding structure and bonding method of the present invention. The parts other than the
本発明は、図1の(A)に示すように、貫通孔を擁するガラス板Gと接合部材である金属板2を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4の締め付けにより生じる力でガラス板Gと接合部材である金属板2を接合したガラス板Gの接合構造であって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下であり、線膨張係数がガラス板および一対の締め付け部材の線膨張係数よりも大きく、内径がガラス板Gの貫通孔の直径よりも1.0mm以上大きい平座金1をガラス板Gと接合部材である金属板2との間に挟んでなることを特徴とするガラス板の接合構造である。
In the present invention, as shown in FIG. 1A, a glass plate G having a through-hole and a
詳しくは、図1の(A)に示すように、平座金1と貫通孔を設けたガラス板Gと金属板2にボルト3を通し平座金1をガラス板Gと金属板2の間に挟み、ボルト3にナット4を羅合させて、一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4を締め付けることによって生じるボルト軸方向の力で接合一体化させる。尚、図1の(A)のワッシャ5は、ボルト3・ナット4を締め付け易いように用いた。
Specifically, as shown in FIG. 1A, a
本発明の板ガラスの接合構造は、図1の(B)に示すように、ガラス板Gの貫通孔の端部6避けるために、内径がガラス板の貫通孔の直径よりも大きい平座金1を用い、図1の(A)に示すように、同心となるように圧接させた。
As shown in FIG. 1 (B), the plate glass bonding structure of the present invention has a
図2は、本発明のガラス板の接合構造および接合方法によるガラス板同士の接合部の一例の拡大側面図である。ボルト3・ナット4以外は接合部における断面で示している。
FIG. 2 is an enlarged side view of an example of a bonded portion between glass plates by the glass plate bonding structure and the bonding method of the present invention. The parts other than the
本発明は、図2の(A)に示すように、貫通孔を擁するガラス板G1、G2を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4の締め付けにより生じる力でガラス板同士、即ち、ガラス板G1、G2を接合したガラス板の接合構造であって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下であり、線膨張係数がガラス板および一対の締め付け部材の線膨張係数よりも大きく、内径がガラス板G1、G2の貫通孔の直径よりも1.0mm以上大きい平座金1をガラス板G1、G2に圧接およびガラス板G1、G2間に挟んでなることを特徴とするガラス板の接合構造である。
As shown in FIG. 2 (A), the present invention is a force generated by tightening
詳しくは、平座金1と貫通孔を設けたガラス板G1、G2とにボルト3を通し平座金1をガラス板G1、G2に圧接させ、平座金1をガラス板G1、G2の間に挟み、ボルト3にナット4を羅合させて、一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4を締め付けることによって生じるボルト軸方向の力で一体化させる。尚、ワッシャ5は、ボルト3・ナット4を締め付け易いように用いた。
Specifically, the
本発明のガラス板の接合構造および接合方法において、ボルト3・ナット4またはネジ・ナットを締め付けた際に割れを生じさせないためには、板ガラスG、G1、G2の貫通孔の直径より、平座金1の内径を1.0mm以上、好ましくは4.0mm以上大きくする。言い換えれば、板ガラスG、G1、G2の貫通孔の端部6から平座金1までの間隔を0.5mm以上、好ましくは2.0mm以上とする。
In the joining structure and joining method of the glass plate of the present invention, in order to prevent cracking when the
板ガラスG、G1、G2が強化ガラス板であれば、平座金1に硬い鋼(はがね)、ステンレス鋼を用い、ボルト3・ナット4で強く締め付けることが可能であるが、平座金1の仕上げ精度が悪く変形がある場合等は、ガラス板G、G1、G2が、強化処理がされていない生板ガラスであると、締め付けた際に平座金1とガラス板G、G1、G2の界面で局所的な力が加わり破損し易い。
If the plate glass G, G1, G2 is a tempered glass plate, it is possible to use hard steel (steel) or stainless steel for the
ソーダライムシリケートガラスとヤング率が近い平座金1を用いれば、平座金1が適度に変形する、言い換えれば、適度に馴染んで緩衝作用が生じ、ガラス板G、G1、G2と平座金の界面で局所的な力が加わり破損することが抑制される。このことは、ガラス板G、G1、G2が強化ガラス板であっても当てはまる。ソーダライムシリケートガラスとヤング率が近い平座金1を用いれば、ガラス板G、G1、G2に圧接させた際、局所的な力が生じない。このように、ガラス板G、G1、G2と平座金1のヤング率が近い値であれば、平座金1が適度に変形する、言い換えれば、適度に馴染んで緩衝作用を奏し、ガラス板G、G1、G2と平座金1の界面で局所的な力が加わり破損することを抑制できる。
If a
通常、建築用途等の汎用用途に用いられるソーダライムシリケートガラスのヤング率は7.16×104MPaである。よって、ヤング率が6.70×104MPa以上、7.30×104MPa以下の材料からなる平座金1を用いることが好ましい。好ましくは、6.80×104MPa以上、7.20×104MPa以下である。
Usually, the Young's modulus of soda lime silicate glass used for general purposes such as construction is 7.16 × 10 4 MPa. Therefore, it is preferable to use the
該当する金属材料には、ヤング率が6.86×104MPaであるアルミニウム、またはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金が挙げられ、本発明のガラス板の接合構造および接合方法に使用するに好ましい平座金1の材料である。アルミニウム合金の中で、合金番号、5052、5454,7075等のアルミニウム合金が入手し易く、本発明の板ガラスの接合構造及びその接合方法に用いる平座金1の好ましい材料である。
Examples of the metal material include aluminum having a Young's modulus of 6.86 × 10 4 MPa or an aluminum alloy containing aluminum as a main component, which is preferable for use in the bonding structure and bonding method of the glass plate of the present invention. This is a material for the
さらに、ガラスG、G1、G2および金属板2、ボルト3・ナット4の材料である鋼およびステンレス鋼より、線膨張係数が大きいアルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金1を用いることで、ボルト3・ナット4を締め付け後の温度変化に対して、ボルト軸方向の力の変化が少ない安定した接合力が得られる。
Furthermore, by using a
平座金1の線膨張係数は、一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4の材料の中で、線膨張係数が大きいステンレス鋼であるSUS304の線膨張係数17×10−6/℃より大きいことが好ましく、線膨張係数が18×10−6/℃以上、26×10−6/℃以下(−50℃〜200℃)であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が平座金1の好ましい材料である。
The linear expansion coefficient of the
また、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金1と鋼、またはステンレス製の平座金1を重ねて使っても構わない。その際、ガラス板に圧接する側には、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金1を用いることが好ましい。
Alternatively, a
図3は、本発明のガラス板の接合構造および接合方法により接合した板ガラスの一例の上面図である。 FIG. 3 is a top view of an example of plate glass bonded by the glass plate bonding structure and bonding method of the present invention.
図3に示すように、接合部材である金属板2を介して、ガラス板G1、G2、G3を連結した。この際、金属板2をL字状にしてガラス板を直角方向に連結させる等、ガラス板に異なった角度を持たせれば、ガラス板を使用した建築、家具および物品等の製造において、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法は広く使用される。
As shown in FIG. 3, glass plates G1, G2, and G3 were connected via a
また、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法において、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられる、高力ボルト摩擦接合で使用されるボルト3・ナット4の締め付けによる60kN以上のボルト軸方向の力、言い換えれば、一対の応力部材の締め付けにより生じる60kN以上の力で、ガラス板を締め付けても、ガラス板が破損せず、強い接合強度が得られた。なお、一対の応力部材の締め付けにより生じる力が300kNより大きいと、ガラス板本来の高い剛性をもってしても破損の恐れがある。上記のボルト軸方向の力で締め付ければ、例えばリブガラススクリーンのリブガラスの接合等、建築用途での使用が可能となる。
Moreover, in the joining structure and joining method of the glass plate of this invention, it is used as a joining method of steel structures, such as a bridge and a building, 60 kN or more by the
この際、ボルト3の頭部、ナット4の外径よりも応力発生部材である平座金1の貫通孔の直径を小さくすることで、例えば、ボルト3頭部・ナット4の外径よりも応力発生部材としての平座金1の内径を小さくすることで、60kN以上のボルト軸方向の力が平座金1を介してガラス板に確実に伝達され、ガラス板と接続部材としての金属板とが強固に接合される。通常、六角ボルト・ナットにおいては、ボルト3頭部、ナット4の最大の外径を対角距離と呼ぶ。強い締め付けトルクを伝えるには六角ボルト・ナットを使用することが好ましく、中でも建築用で使用される摩擦接合用高力ボルト・ナットが好適に使用される。ボルト1・ナット2の締め付けによるボルト軸方向の60kN以上、300kN以下の強い力を得るためには、高力六角ボルト・ナット、言い換えると、機械的性質による等級がF8T以上の高力六角ボルト・ナット、または、強度区分が、8.8、10.9、12.9の六角ボルト・ナット、または、トルシア形高力ボルトを使用することが好ましく、中でも建築で使用される摩擦接合用高力ボルト・ナット、言い換えると、機械的性質による等級がF8T以上の高力六角ボルト・ナットが好適に使用される。高力六角ボルト・ナット・座金の機械的性質による等級については、JIS B1186−1995「摩擦接合用高力六角ボルト六角ナット、平座金のセット」に準拠する。
At this time, by reducing the diameter of the through hole of the
また、本発明のガラス板の接合構造およびその方法において、平座金1を介して、一対の締め付け部材で締め付けるガラス板Gとしては、フロート法で製造したガラス板、強化ガラス、倍強度ガラス、熱線吸収ガラス、熱線反射ガラス、各種表面処理を施してあるガラス板、また、これらのガラスを用いた合わせガラス等が挙げられる。合わせガラスの場合は、中間膜を避け、合わせガラスを構成する1枚のガラス板に対して、本発明のガラス板の接合方法を適用し、接合に介しない他のガラス板には平座金の外径より大きい直径の貫通孔をあけ、平座金1のための座繰り孔加工をすることが好ましい。
In the glass plate bonding structure and method of the present invention, the glass plate G to be fastened by a pair of fastening members via the
また、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法において使用する接合部材としては、加工し易く、硬く、高剛性の金属板2から選ばれ、鉄鋼製の板材、好ましくは、JIS G 3101−2004「一般構造用圧延鋼材」に準拠するSS400等が好適に使用される。また、屋外の建築用途に使用することを考えれば、錆び難く経時劣化が少ないステンレス鋼製の板材を用いることが好ましい。
Moreover, as a joining member used in the joining structure and joining method of the glass plate of this invention, it is easy to process and is chosen from the
尚、本発明において孔径とは貫通孔の最大径であり、貫通孔が円形の場合その直径をさす。本発明において、孔端部よりクラックを発生させないためには、ガラス板G、応力発生部材の貫通孔の形状は、ガラス板の一点に力を集中させない円形であることが好ましい。アルミニウム製またはアルミニウム合金製の平座金1は、市販の円形のものが好適に使用される。
In the present invention, the hole diameter is the maximum diameter of the through hole. When the through hole is circular, it means the diameter. In the present invention, in order not to generate a crack from the hole end, the shape of the glass plate G and the through hole of the stress generating member is preferably a circular shape that does not concentrate force on one point of the glass plate. As the
以下、本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention will be described below.
(ボルト軸方向の力の温度依存性測定)
先ず、平座金1に、アルミニウム合金を用いた場合のボルト軸方向の力の温度依存性について測定した。
(Measurement of temperature dependence of force in the bolt axis direction)
First, the temperature dependency of the force in the bolt axis direction when an aluminum alloy was used for the
図4は、ボルト軸方向の力の温度依存性測定用試験片の測面図である。ボルト3・ナット4以外は断面図で示している。
FIG. 4 is a plan view of the test piece for measuring the temperature dependence of the force in the bolt axis direction. The parts other than the
中心に径24mmの貫通孔をあけた板厚、19mm、大きさ、300mm×300mm角の強化ガラス板Gを用意した。強化ガラス板Gは、軟化点付近まで加熱後、風冷、言い換えれば、空気を吹きつけることで急冷し表面に圧縮応力を与える風冷強化処理を行っている。 A tempered glass plate G having a thickness of 19 mm, a size, and a 300 mm × 300 mm square with a through hole having a diameter of 24 mm in the center was prepared. The tempered glass sheet G is subjected to air-cooling strengthening treatment after heating to the vicinity of the softening point and then air-cooling, in other words, rapidly cooling by blowing air and applying compressive stress to the surface.
図4に示すように、強化ガラス板Gと接合部材としての金属板2とを接合する際に、一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4と接合部材としての金属板2との間にワッシャ5を挟んだ。ワッシャ5には、炭素鋼S45C製の、呼び径、M20、厚み、4.5mm、外径、40mm、内径、21mm、機械的性質による等級はF35、線膨張係数が11×10−6/℃のものを用いた。
As shown in FIG. 4, when a tempered glass plate G and a
また、強化ガラスGと金属板2との間に、平座金1を、ガラス板Gの貫通孔の端部6に、ボルト3・ナット4の締め付けによるボルト軸方向の力を加えないように挟み込んだ。平座金1には、アルミニウム合金製(合金番号5052)の、呼び径、M30の平座金、厚み4.0mm、外径、58mm、内径、40mm、ヤング率が7.03×104MPa、線膨張係数が23.8×10−6/℃のものを用いた。
Further, the
これら呼び径、M20のワッシャ5と、M30の平座金1の間に、厚さ10mm、ボルト3挿通用の径24mmの孔を有する、SS400製で線膨張係数が12×10−6/℃の金属板2を挟みこんだ。
Between these nominal diameters, the
また、ナット4側の、ワッシャ5と平座金1との間の金属板2の間に、ボルト軸方向の力を測定するためのロードワッシャ7を挟んだ。尚、ボルト軸方向の力は、KISLER製の水晶圧電式ロードワッシャ7(形式:9041A)、および、図示しないKISLER製のチャージメーター(型式:5015A10)を用いて測定した。
A
次いで、上記の強化ガラス板Gと金属板2を、強化ガラス板Gに貫通させたボルト3にナット4をねじ込み、トルクレンチを用いて150N・mのトルクで一次締めした後、そこからナット4を120度回転させて、ナット回転法に従い、3体の試験片を締め付けたが、3体とも強化ガラスGは破損しなかった。尚、このときの室温は20℃で、ボルト3・ナット4の締め付けにより発生するボルト軸方向の力は平均で201kNであった。
Next, the
201kNのボルト軸方向の力で締め付けて、ガラス板Gが破損しなかったのは、割れが生じ易いガラス板Gの貫通孔の端部6に、ボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、ガラス板Gの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、ガラス板Gの見掛の強度が増加したこと、さらに、ガラスとヤング率が近いアルミニウム合金製の平座金1を用いたことで、平座金1が適度に変形し、言い換えれば、適度に馴染んで緩衝作用が生じ、強化ガラス板Gと平座金1の界面で局所的な力が加わらなかったためと思われる。
The reason why the glass plate G was not damaged by tightening with a force of 201 kN in the bolt axis direction was that the force in the bolt axis direction was not directly applied to the
ボルト3・ナット4には、株式会社NSボルテン製の摩擦接合用高力六角ボルト・ナット座金のセットを使用した。ボルト3は呼び径、M20、首下長さ、120mm、対角距離、37mm、機械的性質による等級はF10Tである。ナット4は呼び径、M20、対角距離、37mm、機械的性質による等級はF10である。
For
次いで、これら3体の試験片を槽内が20℃に調温された恒温恒湿槽内に入れた後、0.5℃/秒のスピードで120分かけて80℃まで昇温し、80℃の環境下で60分間試験片を保持した後、再度、ボルト軸方向の力を測定した。このときのボルト軸方向の力の平均値は191kNであった。 Next, after putting these three test pieces in a thermo-hygrostat whose temperature was adjusted to 20 ° C., the temperature was raised to 80 ° C. over 120 minutes at a speed of 0.5 ° C./sec. After holding the test piece for 60 minutes in an environment of ° C., the force in the bolt axis direction was measured again. At this time, the average value of the force in the bolt axis direction was 191 kN.
次いで、これら3体の試験片を0.5℃/秒のスピードで200分かけて−20℃まで降温し、−20℃の環境下で60分間試験片を保持した後、再々度、ボルト軸方向の力を測定した。このときのボルト軸方向の力の平均値は203kNであった。 Next, these three test pieces were cooled to −20 ° C. over 200 minutes at a speed of 0.5 ° C./second, held in a −20 ° C. environment for 60 minutes, and again, the bolt shaft Directional force was measured. The average value of the force in the bolt axis direction at this time was 203 kN.
比較のため、平座金1をS45C炭素鋼製の、呼び径、M30、厚み、5.5mm、外径、60mm、内径、31mm、機械的性質による等級はF35、ヤング率が210×104MPa、線膨張係数が11×10−6/℃のものに置き換えて、3体の試験片を作製し同様に測定を行ったところ、ボルト軸方向の力の平均値は、20℃で205kN、80℃で189kN、−20℃で209kNであった。
For comparison, the
表3に、以上の各温度におけるボルト軸方向の力の測定結果を示す。さらに、−20℃と80℃におけるボルト軸方向の力を、20℃の際のボルト軸方向の力を基準とする百分率で示した変化率で比較した。 Table 3 shows the measurement results of the force in the bolt axis direction at each of the above temperatures. Furthermore, the force in the bolt axis direction at −20 ° C. and 80 ° C. was compared with the rate of change expressed as a percentage based on the force in the bolt axis direction at 20 ° C.
S45C製の平座金1を用いた場合に比べ、線膨張係数の大きいアルミニウム合金(合金番号5052)製の平座金1を用いた方が、ボルト3・ナット4の締め付け時の温度である20℃の際のボルト軸方向の力に対する、環境温度を−20℃に下降または80℃に上昇させた際のボルト軸方方向の力の変化率が小さくなった。具体的には、アルミニウム合金(合金番号5052)製の平座金1を用いた際の、−20℃における変化率の増加は+1%、80℃における変化率の減少は−5%であり、S45C製の平座金1を用いた際の、−20℃における変化率の増加は+2%、80℃における変化率の減少は−8%であった。
Compared to the case of using a
このことは、平座金1に、線膨張係数がガラス板Gおよびボルト3に比較して大きい、アルミニウム合金(合金番号5052)製の平座金1を用いることで、ボルト3・ナット4で、20℃(常温)下で締め付けた際に比較して、−20℃(低温)下ではガラス板Gよりもボルト3の方がより縮むため、ボルト3・ナット4間の間隔が狭まるが、ボルト3より線膨張係数が大きいアルミニウム合金(合金番号5052)製の平座金1が、厚みが薄くなる形状変化をすることで、該間隔の狭まりを埋めるように働き、ガラス板Gに作用するボルト軸方向の力が強まることを抑制したことによる。
This is because a
ボルト3・ナット4で、20℃(常温)下で締め付けた際に比較して、80℃(高温)下ではガラス板Gよりもボルト3の方がより伸びるため、ボルト3・ナット4間の間隔が広がるが、ボルト3より線膨張係数が大きいアルミニウム合金(合金番号5052)製の平座金1が厚みを増す形状変化をすることで、該間隔の広がりを埋めるように働き、ガラス板Gに作用するボルト軸方向の力が弱まるのを抑制したことによる。
Compared to when
アルミニウム合金(合金番号5052)製の平座金1を用いることで、ボルト3・ナット4を締め付け後の温度変化に対して、ボルト軸方向の力の変化が少ない安定した接合が得られた。
(万能材料試験機による引っ張りせん断試験による接合力の測定)
次いで、本発明の板ガラスの接合構造における1箇所当たりの接合力を測定するために、万能材料試験機にて引っ張りせん断試験を実施した。
By using the
(Measurement of bonding force by tensile shear test using universal material testing machine)
Subsequently, in order to measure the bonding force per place in the bonding structure of the plate glass of the present invention, a tensile shear test was performed with a universal material testing machine.
図5は万能材料試験機にて引っ張りせん断試験をする際の正面図である。
図6は万能材料試験機にて引っ張りせん断試験をした際の側面図であり、(A)がボルト引っ張り金具の側面図、(B)がガラス引っ張り金具の側面図である。
FIG. 5 is a front view when performing a tensile shear test with a universal material testing machine.
6A and 6B are side views when a tensile shear test is performed using a universal material testing machine, in which FIG. 6A is a side view of a bolt tension fitting and FIG. 6B is a side view of a glass tension fitting.
万能材料試験機(株式会社オリエンテック製、型式UCT−10T)を用い、図5および図6の(A)、(B)に示すように、作製した接合力評価用試験片としての強化ガラス板Gと接合部材としての金属製のL字型部材8とを接合する際に、一対の締め付け部材であるボルト3・ナット4と金属製のL字型部材8との間にワッシャ5を挟んだ。ワッシャ5は、S45C炭素鋼製で、呼び径、M20、厚み、4.5mm、外径、40mm、内径、21mm、機械的性質による等級はF35のものを用いた。
Using a universal material testing machine (Orientec Co., Ltd., model UCT-10T), as shown in FIG. 5 and FIG. When joining G and a metal L-shaped member 8 as a joining member, a
また、強化ガラス板Gと金属製L字型部材8との間に、応力発生部材として、強化ガラス板Gの貫通孔の端部6に、ボルト3・ナット4の締め付けによるボルト軸方向の力を加えないために挟み込む平座金1には、呼び径、M30のアルミニウム合金(合金番号5052)製、厚み4.0mm、外径、58mm、内径、30mmのものを用いた。この、アルミニウム合金製(合金番号5052)の平座金1のヤング率は7.03×104MPaであり、線膨張係数は23.8×10−6/℃(20〜100℃)である。
In addition, a force in the bolt axial direction by tightening the
これら呼び径、M20のワッシャ5と、M30の平座金1との間に、厚さ15mm、ボルト挿通用の24mmφの孔を有する、SS400製のL字型部材8を挟みこんだ。
An L-shaped member 8 made of SS400 having a hole of 15 mm thickness and 24 mmφ for inserting a bolt was sandwiched between the
次いで、上記の強化ガラス板GとL字型部材8をボルト3・ナット4で締め付けた。
Next, the tempered glass plate G and the L-shaped member 8 were fastened with
ボルト3・ナット4には、株式会社NSボルテン製の摩擦接合用高力六角ボルト・ナット座金のセットを使用した。ボルト3は呼び径、M20、首下長さ、100mm、対角距離、37mm、機械的性質による等級はF10Tである。ナット4は呼び径、M20、対角距離、37mm、機械的性質による等級はF10である。
For
強化ガラス板Gに貫通させたボルト3にナット4をねじ込み、トルクレンチを用いて150N・mのトルクで一次締めした後、そこからナット4を120度回転させて、ナット回転法に従い締め付けたが、強化ガラス板Gは破損しなかった。尚、このときのボルト3・ナット4の締め付けによる、ボルト3に発生するボルト軸方向の力は平均201kNであった。
The
次いで、図5および図6の(A)に示すように、平座金1を介して、高力六角ボルト3とナット4を用いて、平均201kNのボルト軸方向の力で強化ガラス板Gと接合した一対のL字型部材8を、ボルト引っ張り金具9とをボルト10にて接合した後、図示しない万能材料試験機ロードセルに連結し、図6の(B)に示すようにガラス引っ張り金具11に強化ガラス板Gを挟み込んでボルト12で固定し、ガラス引っ張り金具11を、図示しない万能材料試験機固定金具に連結した。万能材料試験機により、ボルト引っ張り金具9およびガラス引っ張り金具11を、図5および図6の(A)および(B)の矢印に示すように、上下方向に引っ張り、平座金1、ボルト3・ナット4が、滑り動き始めたときの荷重を、本接合1箇所当たりの接合力として測定した。接合力の測定は3個の試験片に対して行い、測定結果は、52kN、65kN、58kNであり、平均値は58kNであった。
Next, as shown in FIG. 5 and FIG. 6 (A), the tempered glass plate G is joined to the reinforced glass plate G with a force in the direction of the bolt axis of an average of 201 kN using the high-
このように、ボルトの呼び径がM20の高力六角ボルト3.ナット4を用い、平均201kNのボルト軸方向の力で本接合方法により接合した場合、平均で58kNのせん断力に耐え得る接合が得られた。接合部に平均で58kN以上のせん断力が作用しなければ、強化ガラス板Gの貫通孔、言い換えれば、ボルト挿通孔にボルト3が接触することがないため、せん断力で接合部が滑りガラス板Gと接触することがない接合強度が高い接合構造が得られた。
(本発明の接合構造の耐荷重試験)
次いで、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法をリブガラスに使用する際に、実用に対して十分な接合強度が得られるかを確認するための耐荷重試験を行った。具体的には本発明のガラス板の接合構造及びその接合方法による強化ガラス板GとL字型部材8の接合部の耐荷重試験を行った。
Thus, a high-strength hexagon bolt with a nominal diameter of M20 is as follows. When the
(Load test of the joint structure of the present invention)
Subsequently, when using the bonding structure of the glass plate and the bonding method of the present invention for rib glass, a load resistance test for confirming whether a bonding strength sufficient for practical use was obtained was performed. Specifically, a load resistance test was performed on the joint portion between the tempered glass plate G and the L-shaped member 8 by the glass plate joining structure and the joining method of the present invention.
最初に、耐荷重試験に用いたガラス試験片について説明する。耐荷重試験に用いた強化ガラス板Gの寸法は、板厚、19mm、幅500mm、長さ2000mmであり、強化ガラス板Gのガラス固定端側の端部に、強化ガラス板Gの固定端側の角から幅方向に100mm、長さ方向に100mmの位置に、径24mmのボルト貫通孔を設け、さらに、この貫通孔より、強化ガラス板Gの幅方向に300mmの間隔、長さ方向に200mmの間隔で、径、24mmのボルト挿入用の貫通孔を4箇所設けた。 First, the glass test piece used for the load bearing test will be described. The dimensions of the tempered glass plate G used in the load-bearing test are the plate thickness, 19 mm, width 500 mm, and length 2000 mm. Bolt through-holes with a diameter of 24 mm are provided at positions of 100 mm in the width direction and 100 mm in the length direction from the corners, and further, through this through-hole, an interval of 300 mm in the width direction of the tempered glass sheet G and 200 mm in the length direction. At four intervals, four through holes for inserting bolts with a diameter of 24 mm were provided.
図7は、本発明のガラス板の接合構造の耐荷重試験方法を示す説明図であり、(A)は、耐荷重試験装置の側面図であり、(B)は上面図である。 FIG. 7 is an explanatory view showing a load resistance test method for a glass plate bonding structure according to the present invention, (A) is a side view of the load resistance test apparatus, and (B) is a top view.
図7の(A)、(B)に示すように、強化ガラス板GとL字型部材13との接合部に、ボルトの呼び径がM20のボルト3を用い、強化ガラス板Gの固定端側に幅方向に300mmの間隔、ガラスの長さ方向に200mmの間隔、対角長さ360mmとなるように貫通孔をあけて、接合部を4箇所設けた。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
本発明のガラス板の接合構造において、図7の(B)に示すようなガラス固定端の反対側端部に加える外力Wに対し、接合部1箇所当たりに働くせん断力Fは数1の式で算出される。 In the glass plate joining structure of the present invention, the shearing force F acting on each joint portion is expressed by the equation (1) with respect to the external force W applied to the opposite end of the glass fixing end as shown in FIG. Is calculated by
接合部1箇所当たりの接合力は、58kN程度のせん断力に耐えるが、ボルト3の軸方向の力のばらつき、ボルト3の軸方向の力の緩和などにより、接合力にばらつきが生じることが考えられるため、安全を考慮して、接合1カ所当たりの接合力、言い換えれば、本発明の接合1箇所当たりに作用するせん断許容力を50kNとして、耐荷重試験を行った。数1の式において、Fに50kNを代入して、接合構造が保たれる、ガラス固定端の反対側端部の外力Wを算出すると、W=20kNとなる。
The joint force per joint can withstand a shearing force of about 58 kN, but the joint force may vary due to variations in the axial force of the
図7の(A)および(B)に示すように、固定壁14にボルト15で締め付けて固定した、厚さ12mmの一対のSS400製のL字型部材13に、ボルト3・ナット4およびワッシャ5および平座金1を用いて、前記強化ガラス板Gの端部を本発明のガラス板の接合構造となるように固定した。
As shown in FIGS. 7A and 7B, a pair of L-shaped
ボルト3には、呼び径、M20、首下長さ120mm、機械的性質による等級、F10Tのものを用い、ナット4には、呼び径、M20、機械的性質による等級、F10Tのものを用い、ワッシャ5には、呼び径、M20、厚み4.5mm、外径、40mm、内径、21mm、機械的性質による等級はF35のものを用いた。
また、強化ガラス板Gの貫通穴に、ボルト3・ナット4の締め付けによるボルト軸方向の力を作用させないで強化ガラス板Gに圧接するように、強化ガラス板GとL字型金属板13との間に挟み込む平座金1には、アルミニウム合金製(合金番号5052)の、呼び径、M30の平座金、厚み4.0mm、外径、58mm、内径、40mm、ヤング率が7.03×104MPa、線膨張係数が23.8×10−6/℃のものを用いた。
Further, the tempered glass plate G and the L-shaped
ボルト3にナット4をねじ込み、トルクレンチを用いて150N・mのトルクで一次締めした後、そこからナット4を120度回転させて、ナット回転法に従い締め付けた。なお、このときに発生するボルト3・ナット4の締め付けによるボルト軸方向の力は、平均201kNである。
The
図7に示す耐荷重試験装置において、強化ガラス板Gを固定した反対側の端部に、図7中の矢印の方向へ、図示しない油圧ジャッキを用いて、0〜20kNの荷重Wを負荷した際の、接合部16のボルト3の鉛直方向の変位量、接合部16の真上の強化ガラス板Gの鉛直方向の変位量を計測し、強化ガラス板Gの鉛直方向の変位量からボルトの鉛直方向の変位量を引いたものを強化ガラス板Gのすべり量として計測した。
In the load resistance test apparatus shown in FIG. 7, a load W of 0 to 20 kN was applied to the opposite end to which the tempered glass plate G was fixed using a hydraulic jack (not shown) in the direction of the arrow in FIG. The vertical displacement of the
荷重Wが20kNまで負荷をしたが、ボルト3と強化ガラス板Gの変位量はほぼ等しく、すべりが発生しなかった。また、強化ガラス板Gが破損することもなかった。言い換えれば20kNの外力に耐え得るリブガラス構造が得られた。
Although the load W was applied up to 20 kN, the displacement amounts of the
この試験結果を、ガラス板と接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法と比較すると、例えば、特許文献1の実施例では、強化ガラス板の長さが1719mm、固定端の幅が325mm、先端部(荷重負荷側)の幅が244mm、厚みが19mmで、100mmのピッチで3本の雄ねじ部材を挿通した場合、約9.8kN(1000kgf)でガラスが破壊したと記載されている。接合部から荷重を与える部位までの距離であるモーメント長を加味し、本接合部の耐荷重試験と比較すると、本発明のガラスの接合構造の試験結果では、モーメント長が長く、耐荷重試験として20kNの荷重を加える過酷な試験であるにも拘らず、強化ガラス板Gが滑らなかった。また、強化ガラス板Gが破損することもなかった。
When this test result is compared with the fixing method of the conventional glass panel which adhere | attaches a glass plate and a joining member, in the Example of
本発明のガラス板の接合構造の耐荷重試験の結果、強化ガラス板Gと平座金1と一対のL字型部材13とが、ボルト3・ナット4の締め付けによるボルト軸方向の力により平座金1を介して一体化して、固定端の反対側に荷重が作用しても強化ガラス板Gのすべり変位が生じにくくなり、従来のガラス板と接合部材を接着する接合方法に比較して、より接合部の接合強度が向上していることがわかった。
As a result of the load resistance test of the glass plate joint structure of the present invention, the tempered glass plate G, the
尚、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法において、ガラス板の貫通孔と平座金1の貫通孔とが同心となるように配置する際の位置決めに、図示しないゴムまたは樹脂製のスペーサーを貫通孔の空間部に入れておくと、平座金1の内径とガラス板のボルト挿入孔の外径との間隔を一定に保つことができるため、ゴムまたは樹脂製のスペーサーを入れることが好ましい。また、ガラス板のボルト挿入孔とボルト3の軸部の間に、万一ずれが生じるような外力が作用して、接合部ですべりが生じた際、直接、ガラス板の貫通孔とボルト3の軸部が触れ合うことなく緩衝し破壊が抑制されるので、ゴムまたは樹脂製のスペーサーを入れることが好ましい。
In the glass plate bonding structure and method of the present invention, a rubber or resin spacer (not shown) is used for positioning when the glass plate through hole and the
また、ガラス板と接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法ではガラス板が滑り始める前にガラス板が破損していることから、接合数を増やすことでこれ以上接合強度を増やすことができないが、本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法では、接合数を増やすことや、接合のピッチを広げることで容易に接合強度を高めることも可能である。 In addition, in the conventional glass panel fixing method for bonding the glass plate and the bonding member, the glass plate is damaged before the glass plate starts to slide, so the bonding strength cannot be increased by increasing the number of bondings. However, in the glass plate bonding structure and the bonding method of the present invention, it is possible to easily increase the bonding strength by increasing the number of bondings or increasing the bonding pitch.
このことより、例えば、ガラススクリーンを建設する際、ガラススクリーンをなす面ガラスの支持に用いる方立てガラスとしてのリブガラスを長くし、その上端部を接合し支持する際、リブガラスの接合に本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法を用いる方が、ガラス板と接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法よりも、接合強度が高く、有利であることがわかった。言い換えれば、リブガラスに本発明のガラス板の接合構造およびその接合方法を用いる方が、接合強度が従来の接合方法と同じであれば、リブガラスの幅を短くすることができる。また、接合数や接合の間隔を広げることで、従来の接合方法よりも接合強度を高くできるため、ガラススクリーンをなす面ガラス支持に用いるリブガラスの設置の間隔を広くすることが可能であり、ガラススクリーンとして視認性が高く、より開放的な空間を作り出すことができることがわかった。 From this, for example, when constructing a glass screen, the rib glass as a standing glass used for supporting the surface glass forming the glass screen is lengthened, and when joining and supporting the upper end portion of the present invention, the rib glass is joined. It has been found that the use of the glass plate bonding structure and the bonding method is advantageous in that the bonding strength is higher than the conventional glass panel fixing method in which the glass plate and the bonding member are bonded. In other words, if the bonding strength of the glass plate of the present invention and the bonding method of the present invention is used for the rib glass if the bonding strength is the same as that of the conventional bonding method, the width of the rib glass can be shortened. In addition, since the bonding strength can be made higher than the conventional bonding method by widening the number of bondings and the bonding interval, it is possible to increase the interval between the rib glasses used for supporting the surface glass forming the glass screen. It was found that the screen has high visibility and can create a more open space.
本発明のガラス板の接合構造および接合方法を使用する、具体的家具としてはガラステーブルおよびカラスキャビネット、建築物品としてはガラス間仕切り、建築物としてはガラススクリーン等が挙げられ、ガラス壁、ガラス屋根、大板ガラスを使用した開口部構成よりなるガラススクリーン等の大型建築物に使用される。例えば、目立つ金属方立の代りに、目立たないガラス方立て(リブガラス)を用いて、正面ガラスを(フェイスプレート)に加わる風荷重を支持する工法であるガラス・スタビライザー工法によるリブガラススクリーンにも使用可能である。 Using the glass plate joining structure and joining method of the present invention, specific furniture includes glass tables and crow cabinets, building articles include glass partitions, buildings include glass screens, glass walls, glass roofs, It is used for large buildings such as glass screens with an opening configuration using large plate glass. For example, instead of a conspicuous metal stand, an inconspicuous glass stand (rib glass) is used, and it can also be used for a rib glass screen by a glass stabilizer method that supports the wind load applied to the front glass (face plate). It is.
G、G1、G2、G3 ガラス板
1 平座金
2 金属板(接合部材)
3 ボルト
4 ナット
5 ワッシャ平座金
6 貫通孔の端部
7 ロードワッシャ
8 L字型部材
9 ボルト引っ張り金具
10 ボルト
11 ガラス引っ張り金具
12 ボルト
13 L字型部材
14 固定壁
15 ボルト
16 接合部
G, G1, G2,
3
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| JP2009074624A (en) | 2009-04-09 |
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