栏杆安装装置的制作方法

专利名称：栏杆安装装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将栏杆安装到支柱上的栏杆安装装置，特别是属于防止栏杆从安装装置上脱出的技术。
例如在造船业和建筑业中构筑大型结构物时，需要架设大量的脚手架，与此相应地要进行栏杆的组装。因此，要求栏杆安装装置具有高安全性结构并能够快速且高效率地进行组装作业。
而在过去，这种脚手架的组装作业这样进行，即使用由粗铁丝构成的绑线或带状金属线材等材料，并使用统称为纤维带的绑线捆绑工具，由具备脚手架知识且掌握脚手架组装技术的专业人员进行。因此，以往的栏杆安装作业存在着诸如拆除时会产生大量绑线屑等废料、专业人员的配备难以保证、组装作业耗费时间、经过一段时间后绑线或金属线材发生松动而需要重新紧固等诸多问题。
有人提出了不使用绑线的栏杆组装装置(参照日本实开昭58-128250号公报)。如该公报所述，该装置中，在支柱2的间隔部分处将栏杆管15以金属工具16进行连接，并且支柱部上设有用来固定一根栏杆管的固定器具。因此，安装栏杆时需要在两个部位使用两种安装器具，并且，为进行中间连接而需要耗费更多的组装时间，而且管子容易在中间连接部弯曲。
另外，作为上述固定器具，如上述公报的图2所示，将止挡件12、管子支撑件6、铰链11和罩子7做成复杂的异型结构，并且，需另外再敲入楔子9而使罩子与楔子二者保持滑动配合关系，因此，结构较复杂。此外，虽然是通过楔子以罩子压紧栏杆，但从图3可知，是以下述方案防止栏杆脱出的，即当与罩子成一体的楔子以铰链为轴旋转时，仅靠其一侧的侧面的前端位置与止挡前端内侧的突出部相抵触而阻止旋转。因此，当栏杆承受很大的脱出力时，容易因各部分发生变形等原因导致止挡部脱落。
在建筑工地等现场，多使用下述公知的栏杆安装器具，即由中间部位具有铰链并彼此呈垂直关系的、使支柱与栏杆相结合的两个环状部分所构成的栏杆安装器具。但是，使用该安装器具，也需要进行紧固螺栓等作业及其工具，并且，一根支柱上只能安装一根栏杆。因此，对于例如象造船业那样栏杆组装部位的数量很多的场合，上述安装器具由于其自身成本高、需要进行大量繁杂的螺栓紧固作业故而安装与拆除的作业量很大等原因而不能令人满意。
本发明的目的是提供一种栏杆安装装置，该安装装置解决了现有技术存在的上述问题，零部件数量少而结构及制造方法简单且成本低廉，不使用特殊的工具，并且，栏杆的安装作业很容易且可快速地进行而不需要熟练性，能够牢固地保持住栏杆而确保具有足够的安全性，此外，便于拆除与再使用，不产生废料而有利于环境保护。
本发明为实现上述目的，其第1发明如将栏杆安装到支柱上的栏杆安装装置，其特征是具有承受部件与下压部件；所述承受部件具有被上述支柱所支撑的被支撑部，以及可放置上述栏杆而在其与上述支柱之间对上述栏杆进行保持的载置保持部；所述下压部件具有开有可供上述支柱穿过的孔的根部，以及在上述栏杆放置于上述承受部件之上时、至少较上述栏杆的中心位置更向外突出的下压部。
第2发明是在第1发明的基础上，其特征是上述支柱呈圆管状形成，具有固定于上述支柱上的支撑部件，上述被支撑部具有可嵌在上述支柱上的圆管状部分，并受到上述支撑部件的支撑而能够围绕上述支柱的中心轴旋转。
第3发明如第1发明所说的栏杆安装装置，其特征是，上述下压部延伸至上述载置保持部处并能够与上述载置保持部嵌合。
如上所述，按照本发明，第1发明中，承受部件具有被支柱所支撑的被支撑部、及可放置栏杆而在其与支柱之间对栏杆进行保持的载置保持部，因此，能够通过承受部件将栏杆安装在支柱上。这种安装只是将栏杆放入支柱与承受部件之载置保持部之间，故其作业极为简单。此时，若将载置保持部的尺寸例如做成可放置两根栏杆，便能够安装两根栏杆。其结果，能够在支柱上将两根栏杆以极其简单的作业牢固地进行连接。
作为下压部件，由于具有开有支柱可通过的孔的根部，故在将栏杆放到承受部件上之后可将下压部件穿套在支柱上而与支柱嵌合。而此时，由于具有至少较栏杆的中心位置更向外突出的下压部，因此，靠下压部件的自重作用而处于下压部压在栏杆之上的状态。这一状态，仅通过使下压部件的孔穿套在支柱上即可实现，故其作业极为简单。
于是，仅以该状态即可将栏杆安装在支柱上。即，栏杆在放置于承受部件上而与支柱组合的同时被下压部件压住，可防止其从上方脱出。对该作用的更详细的说明如下。
栏杆的中心位于自支柱的中心起比支柱的外周面更向外偏离的位置上，故例如当栏杆被向上抬起而欲从承受部件上脱出时，在其所放置的承受部件的中心位置处对栏杆作用有向上的力，该力将下压部件的下压部上推。该力可变换为将下压部件沿支柱中心上推的上推力，以及驱使下压部件以支柱中心为轴旋转的力矩。
作为下压部件，因未将其固定而呈自由状态，因此，假设若只作用有上推力，则将在该力作用下被抬起，于是，栏杆也被抬起而自承受部件上脱落，不能够发挥作为栏杆安装装置应有的功能。然而，不仅作用有上述力矩，而且下压部件具有一定的厚度，下压部件的孔与支柱之间至少存在着微小的间隙，因此，在上述力矩的作用下，产生向使得下压部件的孔缘之靠近支柱一侧的上端部及其相对的下端部向支柱外表面“吃进”的方向起作用的力偶。
该力偶使下压部件处于所谓的“卡滞”状态。即，下压部件的上述上下端部与支柱外表面之间的接触点发生微小变形，尽管很微小，下压部件也将“吃进”支柱外表面内，使二者处于咬合锁定状态，而与下压部件和支柱之间的摩擦系数和摩擦角等问题无关。并且，若栏杆的上推力增大，则力矩故而上述力偶将与上推力成比例地增大，因此，锁定状态进一步加深，使下压部件更无法移动。其结果，能够可靠地保持栏杆安装状态。因此，本发明栏杆安装装置的安全性极高。
按照本发明的上述结构，利用被支柱所支撑且只是承受栏杆的形状简单的承受部件，以及开有孔并只是将放置在其上的栏杆盖住的形状更为简单的下压部件，即能够仅以放入栏杆而使下压部件嵌入这样极其简单的操作实现栏杆的安装。而且，此时不需使用任何特殊工具。因此，与现有装置相比，能够大幅度减少装置费用以及操作所需的时间。而且，栏杆安装作业完全不需要技能与熟练性。
再者，当栏杆或支柱受损时，更换起来也很简单。并且，不仅栏杆的拆除容易，而且拆除后栏杆安装装置还能够再使用，因此，也不会象现有技术那样在拆除时产生废料，有利于环境保护。另外，由于利用了如上所述的下压部件的自紧力，故其作用不会随时间的推移而变化，即使在振动和摇动下也能够保持，不必进行重新紧固等维护工作，这一点也有利于实现省力化。由于具有上述优点，本发明的栏杆安装装置特别是对于栏杆安装量极大的造船业和建筑业来说是具有很高实用性的装置。
作为第2发明，除具有上述结构之外，当支柱呈圆管状形成时，被支撑部具有可嵌在支柱上的圆管状部分，具有被支撑部的承受部件可作任意角度的旋转。并且，设有固定于支柱上的支撑部件，将被支撑部可相对于该支撑部件而围绕支柱的中心轴旋转地进行支撑，故即使支撑部件被固定，承受部件仍能够自由旋转。因此，可将栏杆相对于支柱在其任意角度方向上进行安装。其结果，不仅栏杆的安装作业变得容易，而且可将栏杆在例如沿成品外形形状的任意方向上进行设置，使其装配容易而扩大了适用范围。
作为第3发明，在第1发明的基础上，将下压部件的突出部延伸至载置保持部处并可与之嵌合，能够稳定地保持下压部件的栏杆下压状态。其结果，可使栏杆的安装状态更为可靠。


图1是对使用本发明的组装式脚手架用栏杆管固定装置及其安装状态的一个例子进行展示的立体图。
图2是上述装置的分解立体图。
图3是上述装置固定板部分的俯视图。
图4是上述装置的栏杆支撑固定状态的侧视图。
图5是上述装置的栏杆支撑固定状态的后视图。
图6(a)是对施加在固定板上的力的情况进行说明的说明图，(b)是将固定板的孔缘端部与栏杆表面之间的接触状态放大了的说明图。
图7(a)与(b)是栏杆管固定装置试验状态的说明图。
图8是栏杆安装装置的其它例的立体图。
图9是栏杆安装装置的另一个例子，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是后视图。
图10是栏杆安装装置的又一个例子，(a)是俯视图，(b)是侧视图。
图1至图5示出采用本发明的栏杆安装装置的一个组装式脚手架用栏杆管固定装置及其安装状态的例子。
本装置是一种将栏杆2安装到支柱1上的装置，以作为承受部件的承受器具3和作为下压部件的固定板4为主要部件而构成，所说承受器具3具有被支柱1所支撑的、作为被支撑部的筒体31和用来放置栏杆2而能够在与支柱1之间保持住栏杆的、作为载置保持部的弯板32，所说固定板4具有开有可穿过支柱1的孔41的根部42和下压部43。在图示的例子中，栏杆2是由上下两根栏杆22、21构成，利用栏杆管固定装置在它们的两端部位进行安装与连接。筒体31与弯板32二者通过焊接而结合。它们又与加强筋33焊接结合而得到加强。
本例的支柱1呈圆管状形成，其上所固定的作为支撑部件的销子5嵌插在支柱1上。筒体31呈圆管状而能够嵌套在支柱1上并受到销子5的支撑而能够围绕支柱1的中心轴C1旋转。编号6是介于销子5与承受器具3之间的、使承受器具3的旋转动作圆滑的旋转承受环。
固定板4的下压部43延伸至弯板32处，可通过形成于弯板32上的槽32a而与弯板32相嵌合。做成这样的结构，能够使得靠固定板4下压栏杆22的状态保持稳定，栏杆可靠地维持安装状态。而且该结构中，作为在弯板32上开槽这一方案，也可代之以将固定板4的下压部43做成两岔形状，而使弯板32嵌合在其槽中。
该部分的嵌合，是为了防止下压部43在水平方向上从槽32a中脱出而设计的，最好是它们之间具有某种程度的间隙，以使得下压部43能够自由出入槽32a。另外，最好是将固定板4的孔41的尺寸做成其直径较支柱1大2～3mm左右，以易于将固定板4套在支柱1上。
编号11和21a、22a分别为嵌装在支柱1的上端及各栏杆管端部的保护帽。另外，本例中，在支柱1上设有小突起12的同时，在固定板4的根部42的局部上还设有小凹部42a，当凹部与突起的位置对准时，可使固定板4从支柱1通过。利用这种结构，能够获得当将固定板4一度嵌在支柱1上之后，只要凹部与突起位置未对准，固定板便不能从支柱上脱出，具有防止固定板脱出的辅助性作用。但是，若为如下的固定板不会脱出的结构，则可以省略上述结构。以上所述的栏杆管固定装置，通过机械加工、弯曲加工以及焊接可很容易地制造出来。
图1中分为两段示出的栏杆及其安装部分，狭义地说，上段为扶手而下段称为中棂，但本发明的栏杆安装装置当然是将上述两方均作为对象的。另外，显然，对于栏杆2的尺寸较长等场合，根据需要只需将一根栏杆以其中间部位安装固定在支柱上时，本发明也适用。图4中以双点划线示出的固定板4的位置即是这种情况。
以上所述的组装式脚手架用栏杆管固定装置以如下方法进行组装和使用。
作为脚手架装置将支柱1竖立设置后，将销子5嵌装在支柱1上。此时，根据需要而使用作业人员通常携带的锤子或钳子等工具。其次，将旋转承受环6和承受器具3依次插入支柱，使栏杆21、22的端部在支柱1与承受器具3的弯板32之间所形成的空间部位下落到底，然后将固定板4插到支柱1上，使其下压部43压在支柱22之上并嵌入弯板32的槽32a内，这样，一根栏杆在支柱上的安装作业即完成。对于设有小突起12的场合，使固定板根部42的凹部42a对准位置而自小突起12上通过。
仅以这样极为简单的作业即可完成一根支柱与两根栏杆的固定。本例中，承受器具3能够相对于支柱1自如旋转，故在竖立设置的多个支柱上依次安装栏杆时，容易做到使得弯板32的方向与一方的栏杆21的方向一致，能够很容易地将与栏杆21连接的栏杆22在同一方向上进行组装。另外，若如上所述地将两根栏杆的端部安装在一根支柱上，则可同时实现栏杆在支柱上的安装与栏杆之间的连接，故栏杆的安装作业可更为简单地进行。
图6是用来对以上述极为简单的装置将栏杆可靠地进行固定的原理进行说明的附图。对于施加在栏杆上的向下的力，销子5或承受器具3所应具备的强度可通过通常的设计加以满足，故在此，仅对在栏杆上施加有向上的力F的情况进行说明。
当固定板4处于在支柱1上下落到底的状态下，由于其自重及重心位置的原因，将如图所示，在以P1点与栏杆2的上端相接触的同时，由于孔41的直径与支柱1的直径二者之间存在的间隙，还以自P2点的水平线少许倾斜的、根部42的孔表面之内外缘的上下端位置P2及P3点与支柱1的外表面相接触。若支柱与栏杆二者直径相同，则这些接触点之间的距离大致为管子的半径R及2R。因此，可将直接作用于固定板4上的力F变换为作用于根部42之中心O的假设力F’＝F及围绕中心O的力矩M＝2RF。
其中，F’为将固定板4上推而使得栏杆2从弯板32上脱出的力，但是，由于力矩M的作用，能够阻止弯板的脱出。即，在力矩M的作用下，在固定板4的P2、P3位置处，产生与将它们连接起来的直线相垂直的方向的力偶F’＝F，该力偶F’作用在支柱1的外表面上。由于存在该力偶，与所说支柱外表面平行方向上的分力被抵消，与支柱外表面相垂直的方向上的分力F’1自彼此相反的方向作用于支柱的外表面上，因此，固定板4的P2、P3位置上的上下端部将支柱1的外表面卡紧并使之产生弹性变形，“吃进”支柱1的外表面中。即，产生所谓的“橇起”作用。
其结果，在支柱的圆凸形外表面上，如图6(b)的P2部分所示，产生微小的变形(凹陷)。并且，通过该微小变形部分处支柱外表面与固定板端面之间的啮合，自支柱外表面向固定板4作用有与上推力F方向相反的力，而与支柱与固定板之间的摩擦系数等问题无关，从而将固定板锁定、将栏杆2固定，从而切实地阻止其脱出。并且，在这种情况下，力偶F’-F’与上推力F或者如本例这样相同或者与F成比例，故能够与F的大小无关地固定住栏杆位置。当要拆除装置时，只要在不对P1点施力的情况下，拿住根部42向上方提起而不形成“卡滞”，便很容易将固定板4脱出。
图7示出发明人使用本例的栏杆管固定装置进行安全性评价试验时的情况。
(a)中，在支柱11与12上使用本例的栏杆管固定装置10安装有栏杆21、22，在栏杆22的正中部位经捆绑固定有带3m长缆绳的70kg的锤W，进行锤W自栏杆所在位置自由下落的向下负荷试验。该试验中，尽管栏杆的正中部位发生弯曲，但栏杆管固定装置10部分未发生任何异常。因此，本例装置的安全性得到了确认。
(b)中，向以同样方法进行安装的栏杆22的正中位置及靠近栏杆管固定装置10的位置施加向上的力F＝200kg，进行向上负荷试验。该试验也同样，向正中位置施力时，栏杆的正中部位产生弯曲，但栏杆安装部分未发生任何异常。即，栏杆管固定装置10的固定板4对栏杆所处位置的固定力切实发挥了作用，确认了该栏杆管固定装置具有足够的安全性。若如本发明装置这样将多个栏杆以栏杆两端部分依次进行连接，则栏杆正中部位的弯曲刚性也比现有的中间连接型要大。
本例的上述固定装置，是以被支柱所支撑而仅仅承受栏杆的、形状简单的承受器具3，以及仅仅是开有孔的一侧延伸并少许弯曲的、形状极为简单的固定板4作为主要部件而构成，因此，不仅其制作容易，而且只要进行放置好栏杆后将固定板嵌入这一极其简单的作业即可将栏杆安装好。并且，该作业不需要任何特殊的工具。而且，该作业完全不需要技能与熟练性。因此，与现有的栏杆安装方法相比，能够减少装置费用，大幅度提高安装作业的简易程度与省力程度。
另外，当栏杆或支柱受损时，其更换很简单。并且，栏杆拆除之后，承受器具3、固定板4等可再使用。因此不会象过去那样拆除后产生废料，有利于环境保护。此外，如上所述，利用固定板上所自动产生的支柱紧固力抵消施加在栏杆上的向上的外力，因此，该作用不会随着时间而变化，不需要进行重新紧固等维护工作，从这一点上也可实现省力化。
图8与图9示出组装式脚手架用栏杆管固定装置的其它例子。
图8的例子中，对于图1所示以销子5支撑承受器具3的技术方案，代之以将一体地焊接在承受器具3的弯板32上的加强筋33直接焊接在支柱1上而进行安装。图9的例子也省去了加强筋33，而将承受器具3弯板32的下端部直接焊接在支柱1上进行安装。这些例子可使承受器具3的结构更为简化。并且即使对承受器具3作了上述改变，仍然还是使用与图1相同的固定器具，因此，能够同样简单且可靠地将栏杆固定。但这些装置中，承受器具3不能旋转，故需要预先旋转支柱使之与栏杆的方向一致。另外，承受器具3的再使用将变得多少有些困难。
图10示出栏杆固定装置的又一个例子。
该例中，将承受器具3的弯板32做成无槽32a的平板形状，固定板4下压部43的宽度展宽，并且其尺寸使得其前端L比栏杆2的中心C2向外突出而接近弯板32。即使使用这样的固定板4，当其欲在水平方向上旋转时，其前端L与弯板32相抵触而阻止旋转，故也能够实现下压部43在栏杆2上可靠定位。并且，具有与图1所示者同样的栏杆固定功能。
以上，就支柱1及栏杆2为圆管的例子作了说明，但即使它们之中的任何一方或两方为方管，也能够采用本发明的栏杆安装装置。另外，即使支柱为圆管，也可以不将固定板4的孔41做成圆形而做成多边形或椭圆形等其它形状。此外，图1等例子中，是对将栏杆2大致呈水平配置的情况进行说明的，但即使在脚手架装置等在上下方向上具有某种程度的斜率的场合，本发明的栏杆安装装置也可以使用。并且，无论对于临时架设还是长时间架设均可使用本发明的装置。
权利要求
1.一种将栏杆安装到支柱上的栏杆安装装置，其特征是具有承受部件与下压部件；所述承受部件具有被上述支柱所支撑的被支撑部，以及可放置上述栏杆而在与上述支柱之间对上述栏杆进行保持的载置保持部；所述下压部件具有开有可供上述支柱穿过的孔的根部，以及在上述栏杆放置在上述承受部件之上时、至少较上述栏杆的中心位置更向外突出的下压部。
2.如权利要求1的栏杆安装装置，其特征是上述支柱呈圆管状形成，具有固定于上述支柱上的支撑部件，上述被支撑部具有可嵌在上述支柱上的圆管状部分，并受到上述支撑部件的支撑而能够围绕上述支柱的中心轴旋转。
3.如权利要求1的栏杆安装装置，其特征是上述下压部延伸至上述载置保持部处并能够与上述载置保持部嵌合。
全文摘要
能够以简单的作业可靠地安装栏杆。组装式脚手架用栏杆管固定装置以在其与支柱之间对栏杆进行支撑的承受器具以及可嵌在支柱上并靠自重压在栏杆的上部的固定板为主要部件而形成。当栏杆受到使其向上抬起的力时，由于固定板趋向于进行旋转而产生“卡滞”作用，固定板4的孔41的缘部的外侧下端与内侧上端在力矩所产生的力偶的作用下，“吃进”支柱表面内，从而使得固定板不能移动。
文档编号E04G7/00GK1239750SQ99108310
公开日1999年12月29日 申请日期1999年6月7日 优先权日1998年6月5日
发明者宫崎勇, 宫内省司, 佐野哲哉, 上林实 申请人:川崎重工业株式会社