接合金具、トラス部材
【課題】木材を確実に接合できる技術を提供する。
【解決手段】本発明の接合金具3は接合釘20と、接合リング30と、接合板10とを有している。接合リング30を接合板10の接合孔15に配置し、接合釘20を打ち込むと、接合リング30が変形し、接合リング30が接合板10と接合釘20の両方に密着し、接合力が増す。特に、力が加わって接合板10が変位する際、変位の初期の抵抗力が大きく、従来よりも大きな力が加わらなければ接合板10は動かず、接合が緩むことがない。
【解決手段】本発明の接合金具3は接合釘20と、接合リング30と、接合板10とを有している。接合リング30を接合板10の接合孔15に配置し、接合釘20を打ち込むと、接合リング30が変形し、接合リング30が接合板10と接合釘20の両方に密着し、接合力が増す。特に、力が加わって接合板10が変位する際、変位の初期の抵抗力が大きく、従来よりも大きな力が加わらなければ接合板10は動かず、接合が緩むことがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は締結装置とトラス部材に関し、特に、木材を締結する締結装置とトラス部材に関する。
【背景技術】
【0002】
二つの異なる木材を一体構造にするとき、従来では、図16に示すように、締結する二個の木材101、102を密着して配置し、複数の締結孔115が形成された金属プレート110を、木材101、102の表面上に、木材101、102間に亘って乗せ、一方の木材101上に位置する締結孔115と、他方の木材102上に位置する締結孔115を介して木材101、102の中に釘120を打ち込み、金属プレート110を二つの木材101、102に固定している。二つの木材101、102は、金属プレート110によって、橋掛け固定される。
【0003】
しかし、通常の釘120の釘頭は、その底面にテーパ129が形成されている。他方、金属プレート110の釘頭と接触する部分は締結孔115の開口のエッジであるから、釘頭と金属プレート110の間の接触は点接触又は線接触になり、釘120が金属プレート110を押さえる力は弱い。
【0004】
更に、釘120を金属プレート110の締結孔115から木材101、102に打ち込むため、金属プレート110の締結孔115の直径を釘120の直径より大きくする必要があり、その結果、釘120の胴の側面と、締結孔115の内周側面との間に隙間が生じてしまい、金属プレート110が木材101、102表面と平行な方向に移動し、締結孔115の内周側面が釘頭の底面に衝突すると、釘頭を押し上げる大きな力が発生する。
【0005】
この力により、釘頭が金属プレート110から離れると、金属プレート110と木材101、102との間に隙間が形成され、二つの木材101、102の締結が不完全になってしまう。
金属プレート110と釘120の他、ワッシャーを用いる締結方法も開発されているが、いずれもワッシャーの使用目的や機能、役割は本発明とは異なっており、木材を強固に締結できる技術が求められている。
【特許文献1】実開平6−84009号公報
【特許文献2】実開平6−43314号公報
【特許文献3】特開平11−181884号公報
【特許文献4】特開2006−2341号公報
【特許文献5】特開平11−280160号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために創作されたものであり、木材を確実に締結できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明は、複数の締結孔を有する締結板と、軟質金属を材料とした前記締結孔に挿入される締結リング、および胴径が前記締結リングの内径よりも太く前記締結リングの外径よりも細い締結釘とで構成され、前記締結リングは前記締結釘が挿入されることにより変形し、前記締結釘の外周と前記締結リングの内周および前記締結リングの外周と前記締結孔の内周がそれぞれ密着する締結装置である。
また、本発明は、前記締結リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられた締結装置である。
また、本発明は、第一、第二の木材が、上記の締結装置のいずれか一方又は両方の締結装置で締結されたトラス部材であって、前記変形した前記締結リングは、第一、第二の締結孔の内周面と前記締結釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材である。
【0008】
また、別の観点から、本発明の締結装置は、複数の締結孔を有する締結板と、前記締結孔に挿入される締結リングと、胴径が前記締結リングの内径よりも太く前記締結リングの外径よりも細い締結釘とを有し、前記締結リングは、前記締結板と前記締結釘よりも軟質の金属で構成された締結装置である。
この締結装置の前記締結釘の釘頭については、前記締結孔よりも大径にするとよい。
また、本発明の締結装置は、前記締結リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられている。
【0009】
また、本発明は、第一、第二の木材が、上記締結装置のいずれか一方又は両方を用いて締結されたトラス部材であって、前記締結板は、前記複数の締結孔に含まれる第一、第二の締結孔がそれぞれ前記第一、第二の木材上に位置した状態で、前記第一、第二の木材が当接された表面に配置され、前記締結リングは、前記第一、第二の締結孔内にそれぞれ配置され、前記締結釘が、前記締結リングの内周を通って前記第一、第二の木材にそれぞれ打ち込まれ、前記締結リングは前記第一、第二の締結孔内で変形され、前記変形した前記締結リングは、前記第一、第二の締結孔の内周面と前記締結釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材である。
【0010】
本発明は上記のように構成されており、締結板に形成された、締結孔に締結リングを嵌め込んだ状態で、締結釘が締結リングの内周に打ち込まれ、締結リングが膨らみ変形すると、締結孔の中では、締結釘は締結リングが装着された状態になっている。
【0011】
締結リングを締結孔内に配置せずに締結釘を打ち込んだ場合など、リングの幅Wが変わらずに締結リングがふくらみ変形したとすると、締結リング内周と締結釘とが密着していれば、変形後の締結リングの外径は、締結釘の胴の直径(太さ)d1に締結リングの幅Wを二倍した値を加算した大きさ(d1+W×2)になる。この大きさ(d1+W×2)が、締結孔の大きさよりも大きければ、締結釘は締結孔から抜けなくなる。即ち、締結孔の直径をd2とすると、d2<d1+W×2である。
【0012】
他方、締結リングを締結孔内に配置し、締結リングが膨らみ変形したとき、変形前のリング幅Wが、変形後、W' になったとすると、変形した締結リングの外径は、締結釘の胴の直径(大きさ)d1に変形後のリング幅W' を2倍した値の合計で、これは締結孔の直径d2に等しく、d2=d1+W'×2と表わせる。ここで、W' <Wなる関係があり、これはΔW=W−W' の変形に必要な力が締結リングに作用したことを意味し、この力が締結板と締結釘の両者を固定する力になっている。
【発明の効果】
【0013】
本発明の締結装置を用いれば、締結釘の打ち込みと共に締結リングが変形し、締結リングが締結板と締結釘の両方に密着し、締結力が増す。特に、力が加わって締結板が変位する際、変位の初期の抵抗力が大きくなっており、従来よりも大きな力が加わらなければ締結板は動かず、締結が緩むことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
<締結装置>
本発明の締結装置は、締結釘と、締結リングと、締結板によって構成されている。
締結釘は、図1の符号20で示されており、締結リングは、図2の符号30で示されている。
締結板は、図3、4の符号10で示されており、図3は、締結板10を、当接させた複数(ここでは二個)の木材1、2の上に配置した状態の平面図、図4はそのA−A線截断断面図である。
【0015】
図1を参照し、締結釘20はステンレス製であり、円柱状の胴21と、胴21の先端に設けられた釘先22と、その反対側に設けられた釘頭25を有している。釘先22先端は尖っており、釘頭25の直径d3は胴21の直径d1よりも大きくされている(d3>d1)。
【0016】
図2を参照し、締結リング30は、アルミニウム等の金属製であり、中空円筒形状の円筒部31と、円筒部31の一端に環装されたフランジ部35とを有している。フランジ部35の直径(外径)D4は円筒部31の外径D1よりも大きい(D4>D1)。
【0017】
締結リング30の両端には開口が形成されており、締結リング30内部の中空部分は開口で外部空間と接続されている。フランジ部35が環装された部分の開口D3は、フランジ部35よりも下端に位置する円筒部31の内径D2よりも大径であり(D3>D2)、フランジ部35には、開口D3を、それよりも小径の内径D2に接続するテーパ(斜面)39が形成されている。
【0018】
図3、4を参照し、締結板10はステンレス等の金属製の板であり、厚み方向を貫通する締結孔15が複数個形成されている。
締結孔15の直径を符号d2で表わすと、締結孔15の直径d2は締結リング30の円筒部31の外径D1と等しいか、それよりも大きくされており(d2≧D1)、締結リング30は、フランジ部35とは反対側の端部を締結孔15内に挿入できるようにされている。
【0019】
フランジ部35の直径D4は、締結孔15の直径d2よりも大きくされており(D4>d2)、締結板10を水平にして上方から締結孔15内に締結リング30を挿入しても、締結リング30が締結孔15から抜け落ちないようにされている。
【0020】
フランジ部35の下端から反対側の端部までの長さ、即ち、外径が締結孔15の直径以下の部分の長さは締結板10の厚み以下の長さにされており、従って、締結板10を木材1、2上に乗せ、締結リング30を締結孔15内に挿入したとき、フランジ部35の裏面は締結板10表面に接触する。
【0021】
下記表1は、本発明の締結装置の部品の重要な部分の寸法一覧である。
【0022】
【表1】
【0023】
図3、4に示すように、当接させた二個の木材1、2上に締結板10を配置する際、一枚の締結板10が有する複数の締結孔15のうち、少なくとも一個以上の締結孔15が各木材1、2上に位置するように締結板10を配置し、締結孔15内に締結リング30を挿入する。締結孔15内に締結リング30を挿入した後、木材1、2上に配置してもよい。図5は、締結孔15内に締結リング30が挿入された状態である。
【0024】
この状態で締結釘20の胴21を持ち、図6に示すように、締結釘20の釘先22の先端部分を締結リング30の内周に挿入し、保持する。
このとき、フランジ部35のテーパ39をガイドにして締結釘20を挿入し、締結釘20の胴21の中心軸線を締結リング30の中心軸線と一致させておく。この状態では、締結釘20は締結板10表面に対して垂直である。
【0025】
締結リング30は締結釘20よりも柔らかい金属で作成されており、釘頭25をハンマーで叩くと、締結リング30は釘先22によって変形し、押し広げられる。その結果、締結釘20は締結リング30の内周に打ち込まれる。
【0026】
締結釘20は、締結板10の厚みと締結リング30のフランジ部35の厚みの合計厚みの数倍以上の長さであり、釘頭25をハンマーで複数回打撃すると、釘先22の先端は締結リング30の開口底面に露出している木材1、2に達し、更に打撃すると、締結釘20は釘先22から木材1、2の内部に打ち込まれる。
釘頭25の厚みは、胴21寄りの方が外周付近よりも厚く形成されており、その結果、釘頭25の底面にはテーパ29が形成されている。
【0027】
締結釘20が木材1、2に打ち込まれると釘頭25は締結リング30に近づき、釘頭25の底面が締結リング30の表面に接触した後、更に一乃至複数回釘頭25がハンマーで打撃されると、締結釘20が木材1、2中に打ち込まれるのに伴い、釘頭25の胴21付近の部分が締結リング30の表面に食い込み、釘頭25が締結リング30を変形させる。
釘頭25の直径d3は、締結孔15の直径d2よりも大きくされており(d3>d2)、釘頭25がフランジ部35を変形させると、打撃しても、締結釘20はそれ以上木材1、2に打ち込むことができなくなる。
【0028】
この状態では、釘頭25と締結板10とは締結リング30のフランジ部35を間に挟んで互いに密着しており、また、締結釘20の胴21の締結孔15内に位置する部分と締結板10の締結孔15の内周側面の間は、変形した締結リング30の円筒部31で充填され、胴21と締結板10は、締結リング30の変形した締結リング30を介して接触している(図7)。従って、締結釘20と締結板10の間には隙間はなく、締結板10に木材1、2表面と平行な方向の力が加わっても、締結板10は移動しない。釘頭25が締結孔15周囲の締結板10に接触してもよい。
【0029】
図15は、締結リング30を変形させながら木材1、2に打ち込んだ締結釘20を引き抜いた状態の締結板10及び締結リング30の表面を示す写真である。締結リング30が釘頭25底面と密着していたことが分かる。
【0030】
上記実施例では、二個の木材1、2上に締結板10を配置したが、三個以上の木材を当接した場所に一枚の締結板を配置し、各木材上の締結孔に締結リングを挿入し、各木材に、締結リングを変形させながら締結釘を打ち込むと、一枚の締結板で三個以上の木材を締結することができる。
【0031】
また、図8に示すように、締結対象の木材1、2が厚い場合、木材1、2を当接させた部分の両面(表面と裏面)に、木材1、2間に亘って締結板10をそれぞれ配置し、上記のように、締結リング30と締結釘20によって、木材1、2の両面に締結板10を固定し、木材1、2を締結することができる。
【0032】
上記例では締結板10は平板であったが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、図9に示すように、例えば、L字型に曲げた締結板40の二個の面を、二個の木材1、2の直交する面に密着させ、各木材1、2上の締結孔15に締結リング30を配置し、上記のように締結釘20を各木材1、2に打ち込んで、直交する木材1、2をL字型の締結板40によって固定することもできる。
また、垂直ではない角度で当接された木材に対しても、木材の交差角度と同じ角度で交差する二面を有する締結板を用いれば、その木材を締結することができる。
【0033】
上記例では締結リング30はアルミニウム製であったが、締結リング30は、締結釘20と締結板10、40よりも軟質の金属であればよく、アルミニウム製の締結リング30を銅製の締結リング30や黄銅製の締結リング30に変更しても、アルミニウム製の締結リング30を用いた場合と同程度の締結力が得られることは確認されている。
締結リング30のフランジ部35のテーパ39は必ずしも必要ではなく、締結釘20の形状に応じて変更することができる。
【0034】
<トラス部材>
図10の符号5は、本発明の締結装置によって組み立てられたトラス部材であり、畜舎等の屋根の一部である。
トラス部材5は、長い横梁51と、横梁51よりも短い二本の登り梁52a、52bが二等辺三角形を形成するように組み立てられており、横梁51と登り梁52a、52bの間、及び登り梁52aと登り梁52bの間は、本発明の締結装置3によって締結固定されている。
【0035】
横梁51と登り梁52a、52bの間には補助梁(斜材又は鉛直材)56が配置され、横梁51の一部と、登り梁52a、52bの一部と、補助梁56によって、横梁51と二本の登り梁52a、52bが形成する三角形の内側に、小さな三角形が形成されている。補助梁56と横梁51の間や補助梁56と登り梁52a、52bの間は、上記締結装置3によって締結されている。
【0036】
このトラス部材5は、横梁51を水平にし、二本の登り梁52a、52bが締結された頂点を上方にし、二個一組のトラス部材5を互いに正対して平行に配置し、トラス部材5の横梁51間に棟木を亘して互いに固定する。
また、二個のトラス部材5の登り梁52a、52bの間に垂木を掛け渡し、屋根を作る。図10の符号58は、垂木を示している。
【0037】
畜舎等を建設する場所には、建築される畜舎の四隅位置に柱を立設しておき、組み立てた屋根を乗せ、垂木58上に屋根板を配置すると、畜舎等の家屋ができあがる。
【0038】
<試験結果>
本発明の締結装置3の締結力の測定結果を示す。
図11は、一本の締結釘20と締結リング30によって締結板10を木材1、2表面に固定し、締結板10を木材1、2表面と平行な方向に引っ張った時の、変位(締結板10の木材1、2表面と平行な方向の移動量:横軸)と引張りに要した力(縦軸)の関係を示すグラフである。ここでは、アルミニウム製の締結リング30を用いた。
【0039】
比較例として、締結リングを用いず、従来技術のように、締結釘によって締結板を木材表面に固定した場合の、締結板の変位(横軸)と、引張りに要した力(縦軸)の関係を図12のグラフに示す。
図11、12の縦軸の単位はkN、横軸の単位はmmである。
【0040】
本発明の締結装置3を用いた場合は、締結板10を1mm変位させるために1.9kNの力を要している。それに対し、従来法では1mm変位させるのに1.25kNの力しか要さず、本発明の締結装置3を使用した場合は従来法の1.5倍の締結力を発揮していることが分かる。
【0041】
また、2mm変位させるためには、本発明では2.25kNの力を要するのに対し、従来法では1.7kNの力しか要さず、本発明は従来法の1.3倍の締結力を発揮していることが分かる。
【0042】
図13、14はアルミニウム製の締結リング30に換え、銅製の締結リング30と、黄銅製の締結リング30をそれぞれ用いた場合の、締結板10の変位(横軸)と、引張りに要した力(縦軸)の関係を示すグラフであり、締結リング30を銅製や黄銅製に換えても、アルミニウム製の場合と同程度の締結力が得られることが分かる。
【0043】
以上の結果から、本発明の締結装置3の締結力は従来法よりも強く、特に、締結板10を変位させ始めるために大きな力を要していることから、本発明の締結装置3は、変位初期の抵抗力が増大していることが分かる。
【0044】
なお、締結リング30を用いたことにより、従来法よりも、締結リング30を締結孔15内に配置する手間が増えるが、締結リング30の円筒部31の外径を、締結孔15の直径よりも小さくすれば締結リング30は締結孔15内に容易に配置できるので、締結に要する作業時間は従来法の場合と同程度である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】締結釘を説明するための断面図
【図2】締結リングを説明するための断面図
【図3】締結板を木材の上に配置した状態の平面図
【図4】図3のA−A線截断断面図
【図5】締結孔内に締結リングが挿入された状態を説明するための断面図
【図6】締結釘の釘先を締結リングに挿入した状態を説明するための断面図
【図7】締結板と締結孔の間が締結リングで充填された状態を説明するための断面図
【図8】木材の両面に締結板を固定した状態を説明するための断面図
【図9】L字型の締結板で木材を固定した状態を説明するための断面図
【図10】本発明のトラス部材の一例を説明するための側面図
【図11】本発明第一例の締結装置を用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図12】比較例の締結装置を用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図13】銅製の締結リングを用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図14】黄銅製の締結リングを用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図15】締結釘を引き抜いた状態の締結板及び締結リングの表面を示す写真
【図16】従来技術の締結装置を説明するための断面図
【符号の説明】
【0046】
1、2……木材 3……締結装置 5……トラス部材 10……締結板 15……締結孔 20……締結釘 30……締結リング 39……締結リングの斜面(テーパ)
【技術分野】
【0001】
本発明は締結装置とトラス部材に関し、特に、木材を締結する締結装置とトラス部材に関する。
【背景技術】
【0002】
二つの異なる木材を一体構造にするとき、従来では、図16に示すように、締結する二個の木材101、102を密着して配置し、複数の締結孔115が形成された金属プレート110を、木材101、102の表面上に、木材101、102間に亘って乗せ、一方の木材101上に位置する締結孔115と、他方の木材102上に位置する締結孔115を介して木材101、102の中に釘120を打ち込み、金属プレート110を二つの木材101、102に固定している。二つの木材101、102は、金属プレート110によって、橋掛け固定される。
【0003】
しかし、通常の釘120の釘頭は、その底面にテーパ129が形成されている。他方、金属プレート110の釘頭と接触する部分は締結孔115の開口のエッジであるから、釘頭と金属プレート110の間の接触は点接触又は線接触になり、釘120が金属プレート110を押さえる力は弱い。
【0004】
更に、釘120を金属プレート110の締結孔115から木材101、102に打ち込むため、金属プレート110の締結孔115の直径を釘120の直径より大きくする必要があり、その結果、釘120の胴の側面と、締結孔115の内周側面との間に隙間が生じてしまい、金属プレート110が木材101、102表面と平行な方向に移動し、締結孔115の内周側面が釘頭の底面に衝突すると、釘頭を押し上げる大きな力が発生する。
【0005】
この力により、釘頭が金属プレート110から離れると、金属プレート110と木材101、102との間に隙間が形成され、二つの木材101、102の締結が不完全になってしまう。
金属プレート110と釘120の他、ワッシャーを用いる締結方法も開発されているが、いずれもワッシャーの使用目的や機能、役割は本発明とは異なっており、木材を強固に締結できる技術が求められている。
【特許文献1】実開平6−84009号公報
【特許文献2】実開平6−43314号公報
【特許文献3】特開平11−181884号公報
【特許文献4】特開2006−2341号公報
【特許文献5】特開平11−280160号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために創作されたものであり、木材を確実に締結できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明は、複数の締結孔を有する締結板と、軟質金属を材料とした前記締結孔に挿入される締結リング、および胴径が前記締結リングの内径よりも太く前記締結リングの外径よりも細い締結釘とで構成され、前記締結リングは前記締結釘が挿入されることにより変形し、前記締結釘の外周と前記締結リングの内周および前記締結リングの外周と前記締結孔の内周がそれぞれ密着する締結装置である。
また、本発明は、前記締結リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられた締結装置である。
また、本発明は、第一、第二の木材が、上記の締結装置のいずれか一方又は両方の締結装置で締結されたトラス部材であって、前記変形した前記締結リングは、第一、第二の締結孔の内周面と前記締結釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材である。
【0008】
また、別の観点から、本発明の締結装置は、複数の締結孔を有する締結板と、前記締結孔に挿入される締結リングと、胴径が前記締結リングの内径よりも太く前記締結リングの外径よりも細い締結釘とを有し、前記締結リングは、前記締結板と前記締結釘よりも軟質の金属で構成された締結装置である。
この締結装置の前記締結釘の釘頭については、前記締結孔よりも大径にするとよい。
また、本発明の締結装置は、前記締結リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられている。
【0009】
また、本発明は、第一、第二の木材が、上記締結装置のいずれか一方又は両方を用いて締結されたトラス部材であって、前記締結板は、前記複数の締結孔に含まれる第一、第二の締結孔がそれぞれ前記第一、第二の木材上に位置した状態で、前記第一、第二の木材が当接された表面に配置され、前記締結リングは、前記第一、第二の締結孔内にそれぞれ配置され、前記締結釘が、前記締結リングの内周を通って前記第一、第二の木材にそれぞれ打ち込まれ、前記締結リングは前記第一、第二の締結孔内で変形され、前記変形した前記締結リングは、前記第一、第二の締結孔の内周面と前記締結釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材である。
【0010】
本発明は上記のように構成されており、締結板に形成された、締結孔に締結リングを嵌め込んだ状態で、締結釘が締結リングの内周に打ち込まれ、締結リングが膨らみ変形すると、締結孔の中では、締結釘は締結リングが装着された状態になっている。
【0011】
締結リングを締結孔内に配置せずに締結釘を打ち込んだ場合など、リングの幅Wが変わらずに締結リングがふくらみ変形したとすると、締結リング内周と締結釘とが密着していれば、変形後の締結リングの外径は、締結釘の胴の直径(太さ)d1に締結リングの幅Wを二倍した値を加算した大きさ(d1+W×2)になる。この大きさ(d1+W×2)が、締結孔の大きさよりも大きければ、締結釘は締結孔から抜けなくなる。即ち、締結孔の直径をd2とすると、d2<d1+W×2である。
【0012】
他方、締結リングを締結孔内に配置し、締結リングが膨らみ変形したとき、変形前のリング幅Wが、変形後、W' になったとすると、変形した締結リングの外径は、締結釘の胴の直径(大きさ)d1に変形後のリング幅W' を2倍した値の合計で、これは締結孔の直径d2に等しく、d2=d1+W'×2と表わせる。ここで、W' <Wなる関係があり、これはΔW=W−W' の変形に必要な力が締結リングに作用したことを意味し、この力が締結板と締結釘の両者を固定する力になっている。
【発明の効果】
【0013】
本発明の締結装置を用いれば、締結釘の打ち込みと共に締結リングが変形し、締結リングが締結板と締結釘の両方に密着し、締結力が増す。特に、力が加わって締結板が変位する際、変位の初期の抵抗力が大きくなっており、従来よりも大きな力が加わらなければ締結板は動かず、締結が緩むことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
<締結装置>
本発明の締結装置は、締結釘と、締結リングと、締結板によって構成されている。
締結釘は、図1の符号20で示されており、締結リングは、図2の符号30で示されている。
締結板は、図3、4の符号10で示されており、図3は、締結板10を、当接させた複数(ここでは二個)の木材1、2の上に配置した状態の平面図、図4はそのA−A線截断断面図である。
【0015】
図1を参照し、締結釘20はステンレス製であり、円柱状の胴21と、胴21の先端に設けられた釘先22と、その反対側に設けられた釘頭25を有している。釘先22先端は尖っており、釘頭25の直径d3は胴21の直径d1よりも大きくされている(d3>d1)。
【0016】
図2を参照し、締結リング30は、アルミニウム等の金属製であり、中空円筒形状の円筒部31と、円筒部31の一端に環装されたフランジ部35とを有している。フランジ部35の直径(外径)D4は円筒部31の外径D1よりも大きい(D4>D1)。
【0017】
締結リング30の両端には開口が形成されており、締結リング30内部の中空部分は開口で外部空間と接続されている。フランジ部35が環装された部分の開口D3は、フランジ部35よりも下端に位置する円筒部31の内径D2よりも大径であり(D3>D2)、フランジ部35には、開口D3を、それよりも小径の内径D2に接続するテーパ(斜面)39が形成されている。
【0018】
図3、4を参照し、締結板10はステンレス等の金属製の板であり、厚み方向を貫通する締結孔15が複数個形成されている。
締結孔15の直径を符号d2で表わすと、締結孔15の直径d2は締結リング30の円筒部31の外径D1と等しいか、それよりも大きくされており(d2≧D1)、締結リング30は、フランジ部35とは反対側の端部を締結孔15内に挿入できるようにされている。
【0019】
フランジ部35の直径D4は、締結孔15の直径d2よりも大きくされており(D4>d2)、締結板10を水平にして上方から締結孔15内に締結リング30を挿入しても、締結リング30が締結孔15から抜け落ちないようにされている。
【0020】
フランジ部35の下端から反対側の端部までの長さ、即ち、外径が締結孔15の直径以下の部分の長さは締結板10の厚み以下の長さにされており、従って、締結板10を木材1、2上に乗せ、締結リング30を締結孔15内に挿入したとき、フランジ部35の裏面は締結板10表面に接触する。
【0021】
下記表1は、本発明の締結装置の部品の重要な部分の寸法一覧である。
【0022】
【表1】
【0023】
図3、4に示すように、当接させた二個の木材1、2上に締結板10を配置する際、一枚の締結板10が有する複数の締結孔15のうち、少なくとも一個以上の締結孔15が各木材1、2上に位置するように締結板10を配置し、締結孔15内に締結リング30を挿入する。締結孔15内に締結リング30を挿入した後、木材1、2上に配置してもよい。図5は、締結孔15内に締結リング30が挿入された状態である。
【0024】
この状態で締結釘20の胴21を持ち、図6に示すように、締結釘20の釘先22の先端部分を締結リング30の内周に挿入し、保持する。
このとき、フランジ部35のテーパ39をガイドにして締結釘20を挿入し、締結釘20の胴21の中心軸線を締結リング30の中心軸線と一致させておく。この状態では、締結釘20は締結板10表面に対して垂直である。
【0025】
締結リング30は締結釘20よりも柔らかい金属で作成されており、釘頭25をハンマーで叩くと、締結リング30は釘先22によって変形し、押し広げられる。その結果、締結釘20は締結リング30の内周に打ち込まれる。
【0026】
締結釘20は、締結板10の厚みと締結リング30のフランジ部35の厚みの合計厚みの数倍以上の長さであり、釘頭25をハンマーで複数回打撃すると、釘先22の先端は締結リング30の開口底面に露出している木材1、2に達し、更に打撃すると、締結釘20は釘先22から木材1、2の内部に打ち込まれる。
釘頭25の厚みは、胴21寄りの方が外周付近よりも厚く形成されており、その結果、釘頭25の底面にはテーパ29が形成されている。
【0027】
締結釘20が木材1、2に打ち込まれると釘頭25は締結リング30に近づき、釘頭25の底面が締結リング30の表面に接触した後、更に一乃至複数回釘頭25がハンマーで打撃されると、締結釘20が木材1、2中に打ち込まれるのに伴い、釘頭25の胴21付近の部分が締結リング30の表面に食い込み、釘頭25が締結リング30を変形させる。
釘頭25の直径d3は、締結孔15の直径d2よりも大きくされており(d3>d2)、釘頭25がフランジ部35を変形させると、打撃しても、締結釘20はそれ以上木材1、2に打ち込むことができなくなる。
【0028】
この状態では、釘頭25と締結板10とは締結リング30のフランジ部35を間に挟んで互いに密着しており、また、締結釘20の胴21の締結孔15内に位置する部分と締結板10の締結孔15の内周側面の間は、変形した締結リング30の円筒部31で充填され、胴21と締結板10は、締結リング30の変形した締結リング30を介して接触している(図7)。従って、締結釘20と締結板10の間には隙間はなく、締結板10に木材1、2表面と平行な方向の力が加わっても、締結板10は移動しない。釘頭25が締結孔15周囲の締結板10に接触してもよい。
【0029】
図15は、締結リング30を変形させながら木材1、2に打ち込んだ締結釘20を引き抜いた状態の締結板10及び締結リング30の表面を示す写真である。締結リング30が釘頭25底面と密着していたことが分かる。
【0030】
上記実施例では、二個の木材1、2上に締結板10を配置したが、三個以上の木材を当接した場所に一枚の締結板を配置し、各木材上の締結孔に締結リングを挿入し、各木材に、締結リングを変形させながら締結釘を打ち込むと、一枚の締結板で三個以上の木材を締結することができる。
【0031】
また、図8に示すように、締結対象の木材1、2が厚い場合、木材1、2を当接させた部分の両面(表面と裏面)に、木材1、2間に亘って締結板10をそれぞれ配置し、上記のように、締結リング30と締結釘20によって、木材1、2の両面に締結板10を固定し、木材1、2を締結することができる。
【0032】
上記例では締結板10は平板であったが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、図9に示すように、例えば、L字型に曲げた締結板40の二個の面を、二個の木材1、2の直交する面に密着させ、各木材1、2上の締結孔15に締結リング30を配置し、上記のように締結釘20を各木材1、2に打ち込んで、直交する木材1、2をL字型の締結板40によって固定することもできる。
また、垂直ではない角度で当接された木材に対しても、木材の交差角度と同じ角度で交差する二面を有する締結板を用いれば、その木材を締結することができる。
【0033】
上記例では締結リング30はアルミニウム製であったが、締結リング30は、締結釘20と締結板10、40よりも軟質の金属であればよく、アルミニウム製の締結リング30を銅製の締結リング30や黄銅製の締結リング30に変更しても、アルミニウム製の締結リング30を用いた場合と同程度の締結力が得られることは確認されている。
締結リング30のフランジ部35のテーパ39は必ずしも必要ではなく、締結釘20の形状に応じて変更することができる。
【0034】
<トラス部材>
図10の符号5は、本発明の締結装置によって組み立てられたトラス部材であり、畜舎等の屋根の一部である。
トラス部材5は、長い横梁51と、横梁51よりも短い二本の登り梁52a、52bが二等辺三角形を形成するように組み立てられており、横梁51と登り梁52a、52bの間、及び登り梁52aと登り梁52bの間は、本発明の締結装置3によって締結固定されている。
【0035】
横梁51と登り梁52a、52bの間には補助梁(斜材又は鉛直材)56が配置され、横梁51の一部と、登り梁52a、52bの一部と、補助梁56によって、横梁51と二本の登り梁52a、52bが形成する三角形の内側に、小さな三角形が形成されている。補助梁56と横梁51の間や補助梁56と登り梁52a、52bの間は、上記締結装置3によって締結されている。
【0036】
このトラス部材5は、横梁51を水平にし、二本の登り梁52a、52bが締結された頂点を上方にし、二個一組のトラス部材5を互いに正対して平行に配置し、トラス部材5の横梁51間に棟木を亘して互いに固定する。
また、二個のトラス部材5の登り梁52a、52bの間に垂木を掛け渡し、屋根を作る。図10の符号58は、垂木を示している。
【0037】
畜舎等を建設する場所には、建築される畜舎の四隅位置に柱を立設しておき、組み立てた屋根を乗せ、垂木58上に屋根板を配置すると、畜舎等の家屋ができあがる。
【0038】
<試験結果>
本発明の締結装置3の締結力の測定結果を示す。
図11は、一本の締結釘20と締結リング30によって締結板10を木材1、2表面に固定し、締結板10を木材1、2表面と平行な方向に引っ張った時の、変位(締結板10の木材1、2表面と平行な方向の移動量:横軸)と引張りに要した力(縦軸)の関係を示すグラフである。ここでは、アルミニウム製の締結リング30を用いた。
【0039】
比較例として、締結リングを用いず、従来技術のように、締結釘によって締結板を木材表面に固定した場合の、締結板の変位(横軸)と、引張りに要した力(縦軸)の関係を図12のグラフに示す。
図11、12の縦軸の単位はkN、横軸の単位はmmである。
【0040】
本発明の締結装置3を用いた場合は、締結板10を1mm変位させるために1.9kNの力を要している。それに対し、従来法では1mm変位させるのに1.25kNの力しか要さず、本発明の締結装置3を使用した場合は従来法の1.5倍の締結力を発揮していることが分かる。
【0041】
また、2mm変位させるためには、本発明では2.25kNの力を要するのに対し、従来法では1.7kNの力しか要さず、本発明は従来法の1.3倍の締結力を発揮していることが分かる。
【0042】
図13、14はアルミニウム製の締結リング30に換え、銅製の締結リング30と、黄銅製の締結リング30をそれぞれ用いた場合の、締結板10の変位(横軸)と、引張りに要した力(縦軸)の関係を示すグラフであり、締結リング30を銅製や黄銅製に換えても、アルミニウム製の場合と同程度の締結力が得られることが分かる。
【0043】
以上の結果から、本発明の締結装置3の締結力は従来法よりも強く、特に、締結板10を変位させ始めるために大きな力を要していることから、本発明の締結装置3は、変位初期の抵抗力が増大していることが分かる。
【0044】
なお、締結リング30を用いたことにより、従来法よりも、締結リング30を締結孔15内に配置する手間が増えるが、締結リング30の円筒部31の外径を、締結孔15の直径よりも小さくすれば締結リング30は締結孔15内に容易に配置できるので、締結に要する作業時間は従来法の場合と同程度である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】締結釘を説明するための断面図
【図2】締結リングを説明するための断面図
【図3】締結板を木材の上に配置した状態の平面図
【図4】図3のA−A線截断断面図
【図5】締結孔内に締結リングが挿入された状態を説明するための断面図
【図6】締結釘の釘先を締結リングに挿入した状態を説明するための断面図
【図7】締結板と締結孔の間が締結リングで充填された状態を説明するための断面図
【図8】木材の両面に締結板を固定した状態を説明するための断面図
【図9】L字型の締結板で木材を固定した状態を説明するための断面図
【図10】本発明のトラス部材の一例を説明するための側面図
【図11】本発明第一例の締結装置を用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図12】比較例の締結装置を用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図13】銅製の締結リングを用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図14】黄銅製の締結リングを用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図15】締結釘を引き抜いた状態の締結板及び締結リングの表面を示す写真
【図16】従来技術の締結装置を説明するための断面図
【符号の説明】
【0046】
1、2……木材 3……締結装置 5……トラス部材 10……締結板 15……締結孔 20……締結釘 30……締結リング 39……締結リングの斜面(テーパ)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の締結孔を有する締結板と、
軟質金属を材料とした前記締結孔に挿入される締結リング、および胴径が前記締結リングの内径よりも太く前記締結リングの外径よりも細い締結釘とで構成され、前記締結リングは前記締結釘が挿入されることにより変形し、前記締結釘の外周と前記締結リングの内周および前記締結リングの外周と前記締結孔の内周がそれぞれ密着する締結装置。
【請求項2】
前記締結リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられた請求項1記載の締結装置。
【請求項3】
第一、第二の木材が、請求項1記載の締結装置、又は請求項2記載の締結装置のいずれか一方又は両方の締結装置で締結されたトラス部材であって、前記変形した前記締結リングは、第一、第二の締結孔の内周面と前記締結釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材。
【請求項1】
複数の締結孔を有する締結板と、
軟質金属を材料とした前記締結孔に挿入される締結リング、および胴径が前記締結リングの内径よりも太く前記締結リングの外径よりも細い締結釘とで構成され、前記締結リングは前記締結釘が挿入されることにより変形し、前記締結釘の外周と前記締結リングの内周および前記締結リングの外周と前記締結孔の内周がそれぞれ密着する締結装置。
【請求項2】
前記締結リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられた請求項1記載の締結装置。
【請求項3】
第一、第二の木材が、請求項1記載の締結装置、又は請求項2記載の締結装置のいずれか一方又は両方の締結装置で締結されたトラス部材であって、前記変形した前記締結リングは、第一、第二の締結孔の内周面と前記締結釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図16】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図16】
【図15】
【公開番号】特開2008−88775(P2008−88775A)
【公開日】平成20年4月17日(2008.4.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−273924(P2006−273924)
【出願日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【出願人】(593138528)株式会社新原産業 (4)
【出願人】(504237050)独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年4月17日(2008.4.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【出願人】(593138528)株式会社新原産業 (4)
【出願人】(504237050)独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Fターム(参考)】
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