(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接合孔を有する接合板と、
軟質金属を材料とした前記接合孔に挿入される接合リング、および胴径が前記接合リングの内径よりも太く前記接合リングの外径よりも細い接合釘とで構成され、前記接合リングは前記接合釘が挿入されることにより変形し、前記接合釘の外周と前記接合リングの内周および前記接合リングの外周と前記接合孔の内周がそれぞれ密着する接合金具。
【請求項２】
前記接合リングの表面には、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記載の接合金具。
【請求項３】
第一、第二の木材が、請求項１記載の接合金具、又は請求項２記載の接合金具のいずれか一方又は両方の接合金具で接合されたトラス部材であって、前記変形した前記接合リングは、第一、第二の接合孔の内周面と前記接合釘の外周側面とにそれぞれ密着されたトラス部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接合金具とトラス部材に関し、特に、木材を接合する接合金具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、接合する二個の木材１０１、１０２を密着して配置し、複数の接合孔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上に位置する接合孔１１５と、他方の木材１０２上に位置する接合孔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接合孔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の接合孔１１５から木材１０１、１０２に打ち込むため、金属プレート１１０の接合孔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、接合孔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、接合孔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の接合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接合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、木材を強固に接合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、木材を確実に接合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、複数の接合孔を有する接合板と、軟質金属を材料とした前記接合孔に挿入される接合リング、および胴径が前記接合リングの内径よりも太く前記接合リングの外径よりも細い接合釘とで構成され、前記接合リングは前記接合釘が挿入されることにより変形し、前記接合釘の外周と前記接合リングの内周および前記接合リングの外周と前記接合孔の内周がそれぞれ密着する接合金具である。
また、本発明は、前記接合リングの表面には、外周付近から内周に向けて傾斜する斜面が設けられた接合金具である。
また、本発明は、第一、第二の木材が、上記の接合金具のいずれか一方又は両方の接合金具で接合されたトラス部材であって、前記変形した前記接合リングは、第一、第二の接合孔の内周面と前記接合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、本発明の接合金具は、複数の接合孔を有する接合板と、前記接合孔に挿入される接合リングと、胴径が前記接合リングの内径よりも太く前記接合リングの外径よりも細い接合釘とを有し、前記接合リングは、前記接合板と前記接合釘よりも軟質の金属で構成された接合金具である。
この接合金具の前記接合釘の釘頭については、前記接合孔よりも大径にするとよい。
また、本発明の接合金具は、前記接合リングの表面には、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、上記接合金具のいずれか一方又は両方を用いて接合されたトラス部材であって、前記接合板は、前記複数の接合孔に含まれる第一、第二の接合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、前記接合リングは、前記第一、第二の接合孔内にそれぞれ配置され、前記接合釘が、前記接合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、前記接合リングは前記第一、第二の接合孔内で変形され、前記変形した前記接合リングは、前記第一、第二の接合孔の内周面と前記接合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、接合板に形成された、接合孔に接合リングを嵌め込んだ状態で、接合釘が接合リングの内周に打ち込まれ、接合リングが膨らみ変形すると、接合孔の中では、接合釘は接合リングが装着された状態になっている。
【００１１】
接合リングを接合孔内に配置せずに接合釘を打ち込んだ場合など、リングの幅Ｗが変わらずに接合リングがふくらみ変形したとすると、接合リング内周と接合釘とが密着していれば、変形後の接合リングの外径は、接合釘の胴の直径(太さ)ｄ1に接合リングの幅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、接合孔の大きさよりも大きければ、接合釘は接合孔から抜けなくなる。即ち、接合孔の直径をｄ2とすると、計算上ｄ2＜ｄ1＋Ｗ×２になる。
【００１２】
他方、接合リングを接合孔内に配置し、接合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、変形した接合リングの外径は、接合釘の胴の直径(大きさ)ｄ1に変形後のリング幅Ｗ' を２倍した値の合計で、これは接合孔の直径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接合リングに作用したことを意味し、この力が接合板と接合釘の両者を固定する力になっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の接合金具を用いれば、接合釘の打ち込みと共に接合リングが変形し、接合リングが接合板と接合釘の両方に密着し、接合力が増す。特に、力が加わって接合板が変位する際、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接合板は動かず、接合が緩むことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜接合金具＞
本発明の接合金具は、接合釘と、接合リングと、接合板によって構成されている。
接合釘は、図１の符号２０で示されており、接合リングは、図２の符号３０で示されている。
接合板は、図３、４の符号１０で示されており、図３は、接合板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、接合釘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、接合リング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】
接合リング３０の両端には開口が形成されており、接合リング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、接合板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接合孔１５が複数個形成されている。
接合孔１５の直径を符号ｄ2で表わすと、接合孔１５の直径ｄ2は接合リング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)、接合リング３０は、フランジ部３５とは反対側の端部を接合孔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、接合孔１５の直径ｄ2よりも大きくされており(Ｄ4＞ｄ2)、接合板１０を水平にして上方から接合孔１５内に接合リング３０を挿入しても、接合リング３０が接合孔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、外径が接合孔１５の直径以下の部分の長さは接合板１０の厚み以下の長さにされており、従って、接合板１０を木材１、２上に乗せ、接合リング３０を接合孔１５内に挿入したとき、フランジ部３５の裏面は接合板１０表面に接触する。
【００２１】
下記表１は、本発明の接合金具の部品の重要な部分の寸法一覧である。
【００２２】
【表１】
0004312781.tif 000002
【００２３】
図３、４に示すように、当接させた二個の木材１、２上に接合板１０を配置する際、一枚の接合板１０が有する複数の接合孔１５のうち、少なくとも一個以上の接合孔１５が各木材１、２上に位置するように接合板１０を配置し、接合孔１５内に接合リング３０を挿入する。接合孔１５内に接合リング３０を挿入した後、木材１、２上に配置してもよい。図５は、接合孔１５内に接合リング３０が挿入された状態である。
【００２４】
この状態で接合釘２０の胴２１を持ち、図６に示すように、接合釘２０の釘先２２の先端部分を接合リング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をガイドにして接合釘２０を挿入し、接合釘２０の胴２１の中心軸線を接合リング３０の中心軸線と一致させておく。この状態では、接合釘２０は接合板１０表面に対して垂直である。
【００２５】
接合リング３０は接合釘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、接合リング３０は釘先２２によって変形し、押し広げられる。その結果、接合釘２０は接合リング３０の内周に打ち込まれる。
【００２６】
接合釘２０は、接合板１０の厚みと接合リング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の先端は接合リング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、接合釘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】
接合釘２０が木材１、２に打ち込まれると釘頭２５は接合リング３０に近づき、釘頭２５の底面が接合リング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、接合釘２０が木材１、２中に打ち込まれるのに伴い、釘頭２５の胴２１付近の部分が接合リング３０の表面に食い込み、釘頭２５が接合リング３０を変形させる。
釘頭２５の直径ｄ3は、接合孔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、接合釘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と接合板１０とは接合リング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、接合釘２０の胴２１の接合孔１５内に位置する部分と接合板１０の接合孔１５の内周側面の間は、変形した接合リング３０の円筒部３１で充填され、胴２１と接合板１０は、接合リング３０の変形した接合リング３０を介して接触している（図７）。従って、接合釘２０と接合板１０の間には隙間はなく、接合板１０に木材１、２表面と平行な方向の力が加わっても、接合板１０は移動しない。釘頭２５が接合孔１５周囲の接合板１０に接触してもよい。
【００２９】
図１５は、接合リング３０を変形させながら木材１、２に打ち込んだ接合釘２０を引き抜いた状態の接合板１０及び接合リング３０の表面を示す写真である。接合リング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上に接合板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接合板を配置し、各木材上の接合孔に接合リングを挿入し、各木材に、接合リングを変形させながら接合釘を打ち込むと、一枚の接合板で三個以上の木材を接合することができる。
【００３１】
また、図８に示すように、接合対象の木材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間に亘って接合板１０をそれぞれ配置し、上記のように、接合リング３０と接合釘２０によって、木材１、２の両面に接合板１０を固定し、木材１、２を接合することができる。
【００３２】
上記例では接合板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字型に曲げた接合板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上の接合孔１５に接合リング３０を配置し、上記のように接合釘２０を各木材１、２に打ち込んで、直交する木材１、２をＬ字型の接合板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接合板を用いれば、その木材を接合することができる。
【００３３】
上記例では接合リング３０はアルミニウム製であったが、接合リング３０は、接合釘２０と接合板１０、４０よりも軟質の金属であればよく、アルミニウム製の接合リング３０を銅製の接合リング３０や黄銅製の接合リング３０に変更しても、アルミニウム製の接合リング３０を用いた場合と同程度の接合力が得られることは確認されている。
接合リング３０のフランジ部３５のテーパ３９は必ずしも必要ではなく、接合釘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、本発明の接合金具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、本発明の接合金具３によって接合固定されている。
【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、上記接合金具３によって接合されている。
【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が接合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＞
本発明の接合金具３の接合力の測定結果を示す。
図１１は、一本の接合釘２０と接合リング３０によって接合板１０を木材１、２表面に固定し、接合板１０を木材１、２表面と平行な方向に引っ張った時の、変位(接合板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、アルミニウム製の接合リング３０を用いた。
【００３９】
比較例として、接合リングを用いず、従来技術のように、接合釘によって接合板を木材表面に固定した場合の、接合板の変位(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】
本発明の接合金具３を用いた場合は、接合板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、本発明の接合金具３を使用した場合は従来法の１．５倍の接合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倍の接合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接合リング３０に換え、銅製の接合リング３０と、黄銅製の接合リング３０をそれぞれ用いた場合の、接合板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、接合リング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接合力が得られることが分かる。
【００４３】
以上の結果から、本発明の接合金具３の接合力は従来法よりも強く、特に、接合板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、本発明の接合金具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、接合リング３０を用いたことにより、従来法よりも、接合リング３０を接合孔１５内に配置する手間が増えるが、接合リング３０の円筒部３１の外径を、接合孔１５の直径よりも小さくすれば接合リング３０は接合孔１５内に容易に配置できるので、接合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】接合釘を説明するための断面図
【図２】接合リングを説明するための断面図
【図３】接合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】接合孔内に接合リングが挿入された状態を説明するための断面図
【図６】接合釘の釘先を接合リングに挿入した状態を説明するための断面図
【図７】接合板と接合孔の間が接合リングで充填された状態を説明するための断面図
【図８】木材の両面に接合板を固定した状態を説明するための断面図
【図９】Ｌ字型の接合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】本発明第一例の接合金具を用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図１２】比較例の接合金具を用いた場合の、変位と引張に要した力の関係を示すグラフ
【図１３】銅製の接合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】黄銅製の接合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】接合釘を引き抜いた状態の接合板及び接合リングの表面を示す写真
【図１６】従来技術の接合金具を説明するための断面図
【符号の説明】
【００４６】
１、２……木材    ３……接合金具    ５……トラス部材    １０……接合板    １５……接合孔    ２０……接合釘    ３０……接合リング    ３９……接合リングの斜面（テーパ）
【図１】
0004312781.tif 000003
【図２】
0004312781.tif 000004
【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】
0004312781.tif 000009
【図８】
0004312781.tif 000010
【図９】
0004312781.tif 000011
【図１０】
0004312781.tif 000012
【図１１】
0004312781.tif 000013
【図１２】
0004312781.tif 000014
【図１３】
0004312781.tif 000015
【図１４】
0004312781.tif 000016
【図１６】
0004312781.tif 000017
【図１５】
0004312781.tif 000018