(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダボ孔に打ち込んだ後、水分により凸状に変形する複数の逆目圧密部分を表面に有し、該圧密部分は、表面に設けた凸部を加圧して形成されたものであることを特徴とする木ダボ。
【請求項２】
原板の表面に凸起を形成した後に、プレス加工により前記原板の表面を均一に成形し、成形後の原板から所定幅の木ダボを切断製作することを特徴とする木ダボの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の木ダボを用いて、木質又はこれと類似する材質の被接合部材相互を接合する方法であって、接合後に逆目圧密部分が含水膨張により凸状に変形するようにしたことを特徴とする木ダボを用いた接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材等の被接合部材同士を接合する技術分野に属し、特に接合後に木ダボ（木栓）の表面が凸形状に復元するようにした木ダボとその製造方法及び木ダボを用いた接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木ダボ２０は、図８に示すように、端部にテーパー形状部２０Ａを有し、木材（被接合部材）同士を連結する接合具として広く使用されている。接合する際は、双方の木材表面に、木ダボ２０の径よりも小径のダボ孔を穿孔して、これらダボ孔に木ダボ２０の端部を打ち込んで接合している。木ダボ２０を打ち込むときは、ダボ孔の径が木ダボ２０の径よりも若干小さいので、木ダボ２０は圧縮状態で打ち込まれていく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来構造の木ダボでは、ダボ孔と接触する部分が一様な平坦状表面であるため、打込み後に両者間の固着力が低下することがあった。特に大型のブロック状木材同士を強い接着力で結合する必要があるとき、接着力が不足して確実な接合状態が確保されないことがあった。場合によっては、接合後に固着力不足により木ダボの打ち込みが弛んで、木材相互の接合状態に不具合が生じるという問題があった。
【０００４】
これを防止するには、ダボ孔と木ダボの嵌合具合いを厳密に管理して、ダボ孔に挿入した木ダボの圧縮接着力を高めればよい。しかしこの場合には、ダボ孔と木ダボの径寸法をかなり厳密に設計して製作加工する必要があり、しかもダボ孔への木ダボの打込み作業が行い難くなるという問題があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、ダボ孔と木ダボを厳密に加工しなくても、被接合部材相互の接合強度を高めることができ、且つ木ダボの打込み作業を容易にすることができる、木ダボとその製造方法及び木ダボを用いた接合方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的達成のため本発明の木ダボは、ダボ孔に打ち込んだ後、水分により凸状に変形する複数の逆目圧密部分を表面に有し、圧密部分は、表面に設けた凸部を加圧して形成されたものであることを特徴とするものである。この木ダボの製造方法にあっては、原板の表面に凸起を形成した後に、プレス加工により前記原板の表面を均一に成形し、成形後の原板から所定幅の木ダボを切断製作することを特徴とする。さらに、上記木ダボを用いて被接合部材相互を接合する方法にあっては、接合後に逆目圧密部分が含水膨張により凸状に変形するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この逆目圧密木ダボを製造するには、原板、例えば、木板の両側若しくは片側の表面に、切削機械などで平行な凹溝を複数本形成し、所定方向に延びる凸条を原板表面に設ける。この後、ホットプレスにより、原板を挟んで圧密加工を施す。この場合、熱圧温度は原板の材質に応じて異なるが、１６０℃以下が好ましく、さらにいえば１４０℃乃至１５０℃の範囲がより好ましい。また、原板の厚さが所定の厚さに薄くなり、かつ板表面が均一になるまで加圧保持する。そして、プレスによる原板の挟持圧を解除した後に、原板を凸条の方向と直交する方向に切断していき、所定サイズ例えば６〜８ｍｍの幅をもつ棒状のダボを板取り方式に分離作製する。このときのプレス加工圧は２５〜５５Ｋｇｆ／ｃｍ２ 、より好ましくは３０〜５０Ｋｇｆ／ｃｍ２ がよい。
【０００７】
木ダボにより接合される被接合部材は通常木質のものであるが、木質と同様な硬さ又は表面粗さをもつ素材であれば、合成樹脂、硬質ゴム、金属、紙などの非木質のものにも適用できる。被接合部材の形状は通常ブロック状のものであるが、板状のもの、棒状のもの、球もしくは石状のものにも適用できる。被接合部材同士を接合する際は、双方の被接合部材にダボ孔を明けて、これらダボ孔に木ダボを打ち込んで接合する。ダボ孔の径は木ダボの径よりも若干小さ目に形成しておき、打込み時、ダボ孔に木ダボを圧縮状態で徐々に嵌合挿入していく。ダボ孔と木ダボの断面形状は、丸形であるか角形であるかは問わない。ダボ孔と木ダボの断面形状は、同形であるか異形であるかは問わない。
【０００８】
接合の際、例えば、接合直前に木ダボに適量の水分を付与して、逆目圧密部分を元の凸起状に復元させる。つまり、逆目圧密部分は含水膨張の原理を利用して、凸形状に復元変形するようにする。この場合、膨張に必要な水分は、被接合部材が生材であれば、生材自身に含まれている水分を利用できるが、被接合部材が乾燥材であれば、打ち込む前にダボ孔内面に散水するか、木ダボに適宜方法で水分を含ませる。
【０００９】
この木ダボでは、逆目圧密部分が含水膨張により凸状に変形するので、逆目圧密部分の凸面がダボ孔内面に強く密着して、木ダボのダボ孔に対する固着力が高められる。したがって、木ダボとダボ孔の間に十分な接着力が発生するので、被接合部材同士の接合強度が著しく増大することとなる。例えば、特に被接合部材同士を強い固着力で接合する必要がある場合でも、被接合部材同士の接合状態が安定して保持され、長期間にわたりガタツキ等の不具合の発生を良好に防ぐことができる。
【００１０】
このように本発明においては、ダボ孔に挿入した木ダボの圧縮接着力を高めることができる。この場合、ダボ孔の径と木ダボの径を厳密に加工する必要がないので、ダボ孔と木ダボを容易に加工、製作することができる。加えて、両者の嵌め合い寸法を厳密に管理する必要がないので、ダボ孔への木ダボの挿入作業を簡単に行うことができる。
【００１１】
本発明では、例えば木材同士を木ダボで接合するとき、木ダボ本体に、木材同士が相互に離れることを阻止する機能、あるいは一旦木材同士が牽引された状態を保持する機能を付加し、もって木材相互間の接着効果を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る木ダボ及びブロック体を示す斜視図、図２（ａ）は形状復元前の木ダボを示す正面図、（ｂ）は形状復元後の木ダボを示す正面図、図３（ａ）は本発明に係る木ダボの原板を示す平面図、（ｂ）は側面図、図４（ａ）は図３の原板の切断ラインを説明する平面図、（ｂ）は側面図、図５は本発明に係るブロック体の引抜き試験を説明する一部断面平面図、図６（ａ）は木材繊維と直交方向の接合引張り試験を説明する要部正面図、（ｂ）は平面図、図７（ａ）は断面Ｗ形逆目圧密部分を有する木ダボを示す正面図、（ｂ）は断面レ形逆目圧密部分を有する木ダボを示す正面図、（ｃ）は断面円弧形逆目圧密部分を有する木ダボを示す正面図である。
【００１３】
【実施例】
図１において、１は、被接合部材であるブロック体７Ａ、７Ｂを接合する全長１２０ｍｍの断面角形の木ダボで、木ダボ１の素材としては含水率１５％のスギが使用されている。角形木ダボ１の相対向する両側表面、すなわち図１における上下両側又は前後両側の表面には、複数の逆目圧密部分（凸部加圧平坦処理部分）２が木ダボ１の長手方向（打込み方向Ｐ）と直角方向に延びるように設けられ、木ダボ１の先端にはテーパー部分１Ａが形成されている。ここでは、木ダボ１の横断面形状は辺長７ｍｍの正方形とされ、逆目圧密部分２の木目は、木ダボ１本体の木目とは連続しない圧縮された外観模様を呈している。尚、被接合部材であるブロック体７Ａ、７Ｂとして、本実施例では木ダボ１と同じスギ材を使用しているが、木材と同様な性質をもつプラスチックなども接合の対象となり得ることは言うまでもない。
【００１４】
木ダボ１の表面に設けた逆目圧密部分２は、図２（ａ）に示すように、木ダボ１の長手方向に所定間隔を空けて十数本形成されている。逆目圧密部分２は、木ダボ１表面の凸部（凸条）をプレスにより圧密加工して、所定厚さの平坦な均一表面に成形したものである。図２（ｂ）に示すように、逆目圧密部分２は水分を吸収することにより、元の凸形状に復元する性質を有している。
【００１５】
この木ダボ１を製造するには、図３（ａ）に示すように、例えば、辺長１２０ｍｍの正方形の原板（板材）４を使用する。原板４の樹種はスギであって、板厚１４ｍｍ、含水率１５％、密度０．５である。この原板４の表裏両面に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、切削機械等を用いて表面を切削加工することで、左右方向ＬＲに延びる深さ３ｍｍの凹溝５を十数本所定間隔で平行に形成する。これにより、原板４の表裏両面に左右方向ＬＲに延びる所定幅の凸条６が十数本形成される。
【００１６】
次いで、ホットプレス装置により、原板４の表裏両面を挟んで圧密加工する。熱圧温度は１６０℃以下、ここでは約１４０℃〜１５０℃に設定する。この場合、プレス加工圧は３０〜５０Ｋｇｆ／ｃｍ２に設定する。そして、厚さ１４ｍｍであった原板４を厚さＴ＝７ｍｍに薄肉化し、且つ板表面が均一な平坦面に成形されるまで保持すると、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、原板４の表裏両面に逆目圧密部分２が成形加工される。
【００１７】
次いで、プレス装置による原板４の挟持加圧を解除した後に、原板４に設けた十数本のカットラインに沿って、所定幅７ｍｍ及び３ｍｍ置きに交互に切断分離していく。この実施例では、凸条６の長手方向ＬＲと直交する方向に延びる切断線Ｃ（図４（ａ）における上下方向の破線）に沿って、原板４を所定幅で切断していく。これにより、所定サイズの棒状の木質接合具、例えば長さ１２０ｍｍ、幅７ｍｍ及び３ｍｍの二種類の木ダボ１が作製される。こうして作製された木ダボ１は、相対向する両側表面に十数本の逆目圧密部分２を有すると共に、横断面形状は辺長７ｍｍの正方形となり、密度０．７に圧縮加工されたものとなる。その後、図２に示すように、木ダボ１の先端にテーパー部１Ａを形成するが、これは必要に応じて形成しなくともよい。
【００１８】
次に、スギ材であるブロック体（被接合部材）７Ａ、７Ｂ同士を木ダボ１で接合する方法について説明する。接合に際しては、予め双方のブロック体７Ａ、７Ｂの中央部にダボ孔８Ａ、８Ｂを穿設しておく。ダボ孔８Ａ、８Ｂの断面形状は丸形でも角形でもよいが、ダボ孔８Ａ、８Ｂの径は木ダボ１の径よりも若干小さ目に形成する。そして、両ブロック体７Ａ、７Ｂを重ねて双方のダボ孔８Ａ、８Ｂの中心位置を合わせ、ブロック体７Ａのダボ孔８Ａ及びブロック体７Ｂのダボ孔８Ｂに順次木ダボ１の先端テーパー部分１Ａを挿入して打ち込む。
【００１９】
打込み時に、ダボ孔８Ａ、８Ｂの径よりも木ダボ１の本体部分の径の方が若干大きいので、木ダボ１は反力によりめり込み変形しながら、ダボ孔８Ａ、８Ｂに徐々に打ち込まれていく。換言すると、木ダボ１の進入に伴い、ダボ孔８Ａ、８Ｂの内径面を押し広げながら、木ダボ１はダボ孔８Ａ、８Ｂ内面から反力を受けつつ、圧縮状態を維持したまま挿入されていく。
【００２０】
その後、木ダボ１の逆目圧密部分２に水分を付与して、逆目圧密部分２を元の凸形状に復元させる。つまり、逆目圧密部分２の形状復元は、木材が含水膨張する性質を利用して行う。この場合、含水膨張に必要な水分は、被接合部材１が生材であれば、素材内部に含まれている水分を利用する。また、被接合部材７Ａ、７Ｂが乾燥材であれば、打ち込む前にダボ孔８Ａ、８Ｂ内面側に散水しておく。尚、木ダボ１とダボ孔８Ａ、８Ｂ間の接着の強度は、逆目圧密部分２が復元したときの凸形状の種類、サイズ、数などに応じて異なるが、製作設計上これらを適宜変更することで所望の接合度を決定することができる。
【００２１】
本発明の木ダボ１は、表面の逆目圧密部分２が含水膨張により凸形状に復元する。このため、木ダボ１をブロック体７Ａ、７Ｂのダボ孔８Ａ、８Ｂに打ち込んだ後、逆目圧密部分２の凸状先端面がダボ孔８Ａ、８Ｂ内面に強く圧接して、両者２と８Ａ、８Ｂ間の固着力が著しく高められる。したがって、木ダボ１を介するブロック体７Ａ、７Ｂ同士の接合度も格段に向上する。
【００２２】
このように、含水膨張による逆目圧密部分２の形状復元により、ダボ孔８Ａ、８Ｂに対する木ダボ１の接着強度が高められる。したがって、ダボ孔８Ａ、８Ｂと木ダボ１の嵌合い寸法を厳密に加工する必要がなく、その分だけ、ダボ孔８Ａ、８Ｂと木ダボ１の寸法誤差の許容範囲を広くとることができる。また、ダボ孔８Ａ、８Ｂと木ダボ１の間の嵌合い寸法について、余裕をもった嵌め合い状態に設定できるので、打ち込む時の反力が小さて済み、打ち込み作業が容易になる。
【００２３】
実際に、接合度を確認するために引き抜き試験を行った。引き抜き試験は、図５に示すように、木ダボ１で接合したブロック体７Ａ、７Ｂをブロック体用クランプ１０で保持し、その状態で木ダボ１の基端部を木ダボ用クランプ１１で把持して引き抜くことにより行なった。木ダボ１が引き抜かれた時の引っ張り力を測定したところ、４５Ｋｇｆ／ｃｍであった。その結果、従来構造の木ダボによる引っ張り力３０Ｋｇｆ／ｃｍに較べて、接合強度が１５％増大したことが判った。
【００２４】
更に、木材繊維と直交方向の接合引張り試験を行なった。図６はこれを示すもので、対向する２枚のスギ板７Ｃ間を、これと繊維方向が直交するように２枚のスギ板７Ｄで両側から挟んで掛け渡して配置し、これらの重合部分に各々３本の木ダボ１を打ち込んだものを用意した。２枚のスギ板７Ｃの端部にクランプ１３、１４を固着して引っ張り試験を行ったところ、引っ張り力は１７０Ｋｇｆとなり、充分な引っ張り強度を有していることが判った。
【００２５】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の応用が可能である。例えば実施例では、原板に断面コ字形の凹溝を形成することにより、復元する逆目圧密部分の凸形状がコ字形パターンになるようにしたが、凹溝の断面形状を変更することにより、逆目圧密部分の凸形状を種々のパターンに変更することができる。例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｗ字形１６、レ字形１７、円弧形１８の凸形状を得ることができる。特に図７（ｂ）のレ字形１７のものでは、木ダボ１の一端側と他端側とでは、レ字形の突出パターンの向きが中心から互いに逆向きになるように形成しているため、これを使用することで被接合部材を極めて高い強度で接合することができる。また必要に応じて、木ダボ１の一端だけでなく他端にもテーパー部１Ａを設けてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る木ダボとその接合方法によれば、木ダボ打込み後に逆目圧密部分が含水膨張により凸状に復元することにより、木ダボのダボ孔に対する固着力を高めることができるので、被接合部材相互の接合強度を大幅に増大させることができる。特に本発明の木ダボの製造方法によれば、突起を有する原板をプレス加工した後に、所定幅に切断して木ダボを作製することにより、一度に数多くの木ダボを効率良く作製することができる。
【００２７】
また本発明によれば、被接合部材の素材は木質のみならず非木質のものにも適用できる。また、ダボ孔と木ダボの嵌め合い寸法を厳密に管理する必要がなく、その分だけ寸法誤差の許容範囲を広くとることができる。したがって、ダボ孔と木ダボの機械加工が容易になると共に、ダボへの木ダボの打込み作業を容易に行うことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る木ダボ及びブロック体（被接合部材）を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は形状復元前の木ダボを示す正面図、（ｂ）は形状復元後の木ダボを示す正面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る木ダボの原板を示す平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】（ａ）は図３の原板の切断ラインを説明する平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明に係るブロック体の引抜き試験を説明する一部断面平面図である。
【図６】（ａ）は木材繊維と直交方向の接合引張り試験を説明する要部正面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】（ａ）は断面Ｗ形逆目圧密部分を有する木ダボを示す正面図、（ｂ）は断面レ形逆目圧密部分を有する木ダボを示す正面図、（ｃ）は断面円弧形逆目圧密部分を有する木ダボを示す正面図である。
【図８】従来の木ダボを示す正面図である。
【符号の説明】
１    木ダボ（木栓）
１Ａ  テーパー部分
２    逆目圧密部分
４    原板（板材）
５    凹溝
６    凸条（突起）
７Ａ  ブロック体（被接合部材）
７Ｂ  ブロック体（被接合部材）
８Ａ  ダボ孔
８Ｂ  ダボ孔
１０  ブロック体用クランプ
１１  ダボ用クランプ
１３  クランプ
１４  クランプ
１６  Ｗ字形逆目圧密部分
１７  レ字形逆目圧密部分
１８  円弧形逆目圧密部分
Ｃ    切断線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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