JP2002106537A - 木やせ対応座金付ナット - Google Patents
木やせ対応座金付ナットInfo
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Abstract
して十分な締め付け力を発揮する木やせ対応座金付ナッ
ト。 【解決手段】 座金部7とナット部8からなる座金付ナ
ット11と挿通孔17を有する環状弾性体9を備える。
座金部7は平らで表面に工具掛け凹部12を有すると共
に裏面中央にナット部8を一体に固定してある。環状弾
性体9は、成形時の高さ寸法Hを、使用による圧縮時の
高さ寸法h1に木やせ寸法h2を加え、さらに、使用に
基づく環状弾性体の永久歪み寸法h3を加算した以上の
ものとし、弾性体の硬度を高さ寸法h1に圧縮したとき
の圧縮力が木材の縦圧縮強さ付近に止まるものとしてあ
り、環状弾性体9の挿通孔17にナット部8を嵌挿して
座金付ナット11と環状弾性体9を組み合わせる。
Description
の結合など、木材どうしを結合する際に用いる締め付け
用の金物に関する。
柱と横架材の結合は長期間にわたり、強固かつ緊密でな
ければならない。このため、従来のほぞとほぞ穴との嵌
合結合などにかわり、接合金物とボルト・ナットなどい
わゆる締め付け用の金物を用いた結合構造が多く採用さ
れるようになってきた。この場合に、柱を貫通して締め
付けるボルト・ナットでは、木が乾燥して寸法が縮小す
るいわゆる木やせ(t)によって当初の締め付け力が極
端に減少する。木やせは木材の縦・横寸法が縮小する木
材の経年変化の1つである(図1、図2)。
異なる。木材の種類からすると一般にやわらかい樹種ほ
ど大きく、例えば、スギからヒノキ、米ツガ、米マツ、
ヒバの順に小さくなる。また、住宅建設に利用される木
材の乾燥度は30〜40%程度であり、この水分は築後
1年を経過するとほぼ20%に落ち着き、以後、天候に
左右される程度で大きく変化することはない。そして、
この1年間の木やせ量は105×105mmの角材で約
3mm程度で、以後、大きな変化はない。なお、これら
の値は一般値あるいは平均値であって、木材の寸法や環
境及び樹種によって異なる。一方、柱と横架材の結合に
際してボルトを座金と共に使用するとき、ボルトあるい
はナットの頭が柱の側面などに突出すると後に壁下地パ
ネルなどを取付けるときに邪魔になるので、その箇所に
予め柱の側面に座繰りを形成しその部分に座金とボルト
・ナットの頭部を沈み込ませるようにしている。
ねじ締め装置が開示され、特開平10−205518号
公報および登録実用新案第3055307号公報には弾
性ゴム座金が開示されている。これらのねじ締め装置と
弾性ゴム座金は、いずれも木材どうしを結合するボルト
・ナットに関するもので、木材に特有な木やせに伴うボ
ルト・ナットの緩みを緩和するため、座金に弾性材の復
元力を利用したものである。
元力を利用するにとどまり、スプリングワッシャと同
様、ナットなどの緩み防止にある程度の効果が認められ
ても、木やせが進行すると必要な締め付け力が不足した
りする。また、木やせに対応できるようにと、取り付け
の当初に過度な締め付けを行い勝ちで、弾性材の破断や
永久歪みによる復元力の減退が生じることもある。
どの接合箇所における木やせに対応して十分な締め付け
力を発揮する接合用金物であると共に、取り付けの際に
過度の締め付けが生じず、木材の欠損も少ない建築用金
物としての木やせ対応座金付ナットの提供を課題とす
る。
をナット部と座金部及び環状の弾性体を備えたものとす
る。ナット部は長ナットとすることがある。座金部は平ら
で表面に工具掛け凹部を有し、裏面中央にナット部の上
端を固着する。環状弾性体は中央に挿通孔を備え、前記
のナット部を通すことができる。ナット部は内面に雌ね
じを形成したねじ孔を有する。座金部やナット部は、通
常の鋼板や鋼棒を素材とするが、再利用を考慮するとき
はステンレス鋼を素材とする。弾性体は、天然ゴム、S
BR,EPDM,CRなど多種のものを採用することが
できる。なお、素原料として粉末ゴム(廃タイヤを粉末
化したもの)を用い、これを固結化し環状の弾性体にす
ることもできる。これは資源を再利用するリサイクル製
品である上、安価であり、難燃性でもある。
環状弾性体は、木やせに応じて木やせで減じる寸法を弾
性で反発復帰して埋め合わせ、かつ、それぞれの場合に
おいて設定した値以上の締め付け力(必要締付力)を発
揮できるだけの当初厚み(上下方向寸法)を有する。し
かも、このような弾性体による木やせ対応は少なくとも
木軸構造住宅の耐用年数である30年以上、維持しなけ
ればならない。
性体の素材的な特性と形態が関連する。素材的な特性に
おいて主として関連するは、環状弾性体の硬度と永久歪
みであり、これらは当初の設定した圧縮量(力)を得る
のに必要な圧縮力とその経年変化に関係する。形態にお
いて主として関連するのは、面積と高さであり、面積は
圧縮力の大きさとこれを得るために必要なトルクに関連
する。また、高さは木やせの経年変化と関連し、木やせ
による寸法的な縮小に対応して伸張することができるだ
けの充分な高さを当初に有している必要がある。なお、
弾性体の素材的な特性として他に引き裂き強さ、耐オゾ
ン劣化、CS50%圧縮、難燃性など(JIS規定に基
づく試験項目)が関連するが、これらに優れていること
が好ましい。
うに、木材の種類と寸法によって様々であり、木やせ対
応締め付け金物に用いる弾性体は、基本的にはそれぞれ
の場合に応じて設計する必要がある。しかし、天然ゴ
ム、多くの合成ゴムの素材的な特性は、木やせ対応座金
付ナットの環状弾性体として必要な条件を備えているの
で(表1)、実際上では環状弾性体の寸法と現場におけ
る当初圧縮量の設定が重要である。
りすることもあるが、通常は平らな環状に成形する。環
状の外径と内径は基本的に、外径を座金部の外径よりも
小さく、内径はナット部の直径よりも僅かに小さい程度
とし、ナット部に嵌挿した環状弾性体が自由に抜け落ち
ないようにする。高さ(厚さ)は、前記のように環状弾
性体の硬度や弾力、永久歪みの程度による。すなわち、
弾性体は、成形時の(当初の)高さ寸法Hを基本的に、
圧縮された使用状態時の(使用時の)高さh1に木やせ
寸法h2を加え、さらに、経年変化に基づく環状弾性体
の永久ひずみ寸法h3を加算したもの(図3)以上とな
る。このとき、弾性体を高さ寸法h1に圧縮した時の圧
縮力が木材の縦圧縮強さ付近に留まる硬度とする。座金
付ナットの締め込みによって、環状弾性体が木材にめり
込んでいくのを防止するためである。
を接合する際は、座金付ナットを取り付ける個所に座繰
り凹部を設けることが多い。しかし、座金付ナットの座
金部は表面が平らなので、座繰り凹部の深さは小さくて
良く木材の欠損が少ない。なお、環状弾性体の高さは座
繰り凹部の深さh4から座金部の厚さ寸法h5を差し引い
た残り寸法h6に、木やせ寸法h2を加え、さらに、経年
変化に基づく弾性体の永久ひずみ寸法h3を加算したも
の以上となる。この構造では、当初弾性体の高さHが、
前記の基本とする寸法に加え、座繰り凹部の深さh4の
大きさによる制限を受けることになるが、座金付ナット
の一部が座繰り凹部から突出しないことにより、例え
ば、壁下地材などのパネルを張り付ける際に支障になる
ことがない。
やせ対応座金付ナットの場合、環状弾性体を当初高さを
50%圧縮して30年経過時の永久歪みが27%以下と
推定できる特性を備えた素材(硬度60〜70度の天然
ゴムなど)を採用することが多い。そして、当初高さで
50%圧縮時の圧縮力を3000N/cm2付近に設定
すると前記の要件を満たすことができる。環状弾性体の
当初高さは締め付け力(圧縮復元力)も考慮して約20
〜25mm、外径40〜45mm、内径15〜16mm
である。
で取り付けられることが、長期間にわたり木やせに対応
して機能を発揮する上で重要であり、ボルト・ナットを
締め付けて、環状弾性体を圧縮するとき、圧縮に伴って
減少する環状弾性体の高さを正確に計測している必要が
ある。この計測手間を省くためと、環状弾性体が圧縮さ
れたときに、側方に張り出してくる弾性体の形態を整
え、外観を良くするために短筒付台座を用いることがあ
る。
のプレス成形品で台座部分は座金部と同じ形態であると
共に同じ寸法とすることが多く、中央に短筒部を一体に
形成する。短筒部はその座金付ナットにおける使用時弾
性体の高さに合わせて高さ10〜12mmであり、筒孔
が台座を貫通している。使用時は、座金付ナットのナッ
ト部にまず環状弾性体を嵌挿しついで短筒付台座の短筒
部を嵌挿する。座金付ナットのナット部は、木やせ対応
座金付ナットを使用状態としたとき、下端部が台座にお
ける短筒部に嵌入する。短筒付台座は短筒部が環状弾性
体の挿通孔に嵌入し、抜け落ちないだけの外径を有す
る。
なく、座金部の表面に工具を当てて締め付けていって
も、短筒付台座の短筒部の先端縁が木材表面に到達する
と回転抵抗が急激に増して回転工具の発する音が変化
し、環状弾性体を設定量に圧縮したことがすぐわかる。
このため、ボルトに対して座金付ナットを過度に締め付
けてしまうことがない。平板部の中央に短筒が突出する
短筒付台座に換えて、平板部の周縁に立ち上がった縁を
設けまた、平板部を座金部の直径にほぼ等しい直径の円
盤とし、前記縁の高さを圧縮時の環状弾性体の高さとし
ておいても同様の効果がある。この場合、使用状態では
圧縮された環状弾性体は座金部と縁付台座とにすっぽり
と覆われた格好となる。
しておくと、取り付け時に取り落としてしまうなどの事
故がなく高所での取り扱いが容易になるが、締め付け時
に環状弾性体を高さ方向でねじることになり、環状弾性
体の回転方向への変形が締め付け完了後にせん断長さと
して残る。この変形は回転方向への歪みを戻す作用を生
じ、座金付ナットを緩めてしまう傾向が生じる。このた
め、座金付ナットを回転するとき、座金部が環状弾性体
をねじらないように、座金と環状弾性体との間にテフロ
ン(登録商標名)のような滑面板を介在させたり、環状
弾性体と座金が接する面を滑面に処理することがある。
なお、短筒付台座を利用するときは、このような処理は
特に必要というわけではない。
しておくことが好ましいが、他方で使用時の脱落を防ぐ
ことが好ましい。このために、前記のようにナット部を
環状弾性体の挿通孔へ嵌入した時に抜け落ちないだけの
径にしておくと良い。なお、ナット部の最先端部はボル
トとの螺合開始が容易なように雌ねじの直径よりも大き
な直径とした遊び筒部に形成してある。座金部の中央に
ナット部のねじ孔に通じる貫通孔を設けことがある。こ
れは、都合によって使用ボルトが長い場合にそのねじ部
の先端を座金部から突出させることができるようにし、
木やせ対応座金付ナットの使用態様に融通性を持たせる
ためである。
所を示し、柱1に接合金物3を固定してある。柱1には
これを横断して接合金物3を取り付けた正面側から背面
側へ2本の貫通孔4を形成してある。これに接合金物3
側からボルト5を挿通し、背面側から第1の実施形態で
ある木やせ対応座金付ナット6を挿通して、ボルト5と
木やせ対応座金付ナット6を螺合により結合してある。
ボルト5の先端部は柱1に形成した貫通孔4から背面側
に突出するということはない。また、木やせ対応座金付ナ
ット6は工具を用いた回転によりねじ込まれ、ボルト5
と螺合する。
図8 イ)は、座金部7、ナット部8、環状弾性体9及び短
筒付台座10とから構成されている。座金部7とナット
部8は、座金付ナット11となる。なお、図7、図8
(ロ)は第2の実施形態であり、木やせ対応座金付ナッ
ト6として短筒付台座10を使用しないこともある。以
下、短筒付台座10を用いたものを中心に説明する。座
金部7はこの実施形態において、直径45mm、厚さ
4.5mmの鋼板製の円盤で表面側に中心に関する対称
位置に2個の工具掛け凹部12を形成してある。
12mmの円筒形で内面を雌ねじ13を有するねじ孔1
4に形成してある。そして、上端側を座金部7の裏面側
中央に溶接により固定して座金付ナット11とする。雌
ねじ13は、前記ボルト5と螺合する。ねじ孔14の先端
部は雌ねじ13を設けず、内径を大きくして遊び筒15
に形成してある。なお、この実施形態において、座金部
7の中央には、貫通孔16を形成してあって、座金部7の
裏面側中央に固定してあるナット部8のねじ孔14が貫
通する。
さ24mm、中央の挿通孔17の径16mmの設計であ
る。環状弾性体9の素材は硬度60〜70度の天然ゴム
であり、特性は表2の通りである。
くと共に中央にバーリング加工により短筒を立ち上げた
ものであり、平板部18と短筒部19とからなる。平板
部18は直径45mmで座金部7と同じにしてあり、短
筒部19の直径は16mm強で環状弾性体9の挿通孔1
7の直径とほぼ同じとしてある。また、短筒部19の高
さは12mmでナット部8の長さに等しくしてある。
は、座金付ナット9のナット部8に環状弾性体9の挿通
孔17に下面側から短筒付台座10の短筒部19を差し
込んで装着しておき、ついでこれを環状弾性体9側から
ナット部8に差し込み組み付ける。そして、図4に示す
ように、柱1の正面側に接合金物3を取り付け、これか
ら柱1の貫通孔4にボルト5を差し込み、その先端部に
柱1の背面側から差し込んだ木やせ対応座金付ナット6
のナット部8を螺合し、工具を用いて締め付ける。工具
は座金部7の表面側にある工具掛け凹部12に係合させ
る。なお、この実施形態では柱1の背面に木やせ対応座
金付ナット6の座金部7を沈みこませる座繰り凹所23
を形成してある。
と、間に位置した環状弾性体9が高さ方向で圧縮される
(図8 イ)。圧縮が進むと短筒付台座10に対して座
金部7が接近し、座繰り凹所23内に沈み込む。木やせ
対応座金付ナット6の回転を続けると、やがて座金部7
の裏面が短筒付台座10の短筒部19に衝突し、木やせ
対応座金付ナット6の回転音が急変するので、この時点
で工具の回転を停止し、環状弾性体9の圧縮を停止す
る。工具に回転トルクの設定が可能なときは、座金部7
の裏面が短筒部18に衝突したことによるトルクの増大
で、工具の回転を自動的に停止させる(滑りの発生)こ
ともできる。すなわち、環状弾性体9は設定した高さ方
向の圧縮量を50%としてある。
が側方に張り出し、その全体の直径が座金部7や短筒付
台座10とほぼ等しくなる。そして、このときの圧縮力
すなわち締め付け力は300kg/cm2で、柱1の縦
圧縮強さ以下であると共に柱1と梁2の接合状態を維持
するのに充分である。また、木やせ対応座金付ナット6
の座金部7は平らで薄いので、座繰り凹所23は浅くて
よく、柱1の欠損は少ない。
座金付ナット6が回転されるとき環状弾性体9下面の滑
りがよく、圧縮されて側方へ張り出してくる環状弾性体
9の外周縁が平面視で波打つような見苦しさがない。こ
の点、短筒付台座10がないと、短筒付台座10がある場
合と同様に使用することができるものの、圧縮された環
状弾性体9の外周縁が不規則に波打ちまた、一部が座金
部から張り出してしまうなど、外観が悪くなる。なお、
いずれの場合も、座金部7と環状弾性体9の上面との間
にテフロン(商標名)などの滑面材シートを介在すると
座金付ナット11の回転が軽くなって、充電式インパク
トレンチなどを工具として利用できるようになる。
使用状態で示している。この実施形態は縁付台座20を
備える点を特徴とし、他は第1の実施形態と同じであ
る。縁付台座20は、外形の直径が座金部7と同じにし
てあり、その縁部22は平板部21の周縁に平板部21
から立ち上がって形成されている。縁部22の高さは約
12mmで環状弾性体9の当初高さの50%である。第
2の実施形態では、木やせ対応座金付ナット6を回転し
てねじ込むとやがて座金部7の裏面が縁部22の上縁に
衝突して停止する。このときの圧縮された環状弾性体9
による締め付け力などは第1実施形態の場合と同じであ
るが、圧縮された環状弾性体9は座金部7と縁付台座2
0にすっぽりと包まれた格好となり、外部に露出しな
い。これにより、例えば、外壁と内壁間の空間を伝う気
流に曝されることがなく、耐久性に優れる。
など木材どうしをボルト・ナットを用いて緊結する個所
において、緊結時の締め付け力を長期間維持することが
できる。その一方で、環状弾性体を用いた接合構造は、
木軸構造を一種の柔構造とし、屋内外の振動の吸収に優
れる。また、住宅の耐震性が向上する。座金部とナット
部が一体に形成されているので作業手間が少なく、また、
座金部が薄く座繰りを小さくできるので、木材の欠損が
小さくなる。請求項2に記載の構成によれば、さらに、
環状弾性体が圧縮されたときの外周縁の形態が整い、使
用時の外観が向上する。請求項3、4に記載の構成によ
れば、工具による木やせ対応座金付ナットの回転を手軽
に行なえ、しかも、環状弾性体を設定した圧縮量とでき
る。請求項5に記載の構成によれば、座金部と縁付台座
とで環状弾性体をすっぽりと包み込むので、環状弾性体
が外気など環境の影響を受けにくく、耐久性が向上す
る。請求項6に記載の構成によれば、工具による木やせ
対応座金付ナットの回転を手軽に行なえ、しかも、環状弾
性体を設定した圧縮量とできる。請求項7に記載の構成
によれば、都合により、先端が座金部から突出するよう
な長いボルトに対しても木やせ対応座金付ナットを使用
することもができる。請求項8に記載の構成によれば、
従来の回転工具を利用している外六角のソケットを利用
することができる。
で示す側面図。
図、(ハ)は下方から見た平面図。
図(一部断面)。(ロ)は第2の実施形態を使用状態で
示す正面図(一部断面)。(ハ)は第3の実施形態を使
用状態で示す正面図(一部断面)。
Claims (8)
- 【請求項1】 平らな座金部とナット部からなる座金付
ナットと挿通孔を有する環状弾性体を備え、座金部は表
面に工具掛け凹部を有すると共に裏面中央にナット部を
一体に固定してあり、環状弾性体は、成形時の高さ寸法
Hを、使用による圧縮時の高さ寸法h1に木やせ寸法h
2を加え、さらに、使用に基づく環状弾性体の永久歪み
寸法h3を加算したもの以上とし、弾性体の硬度を高さ
寸法h1に圧縮したときの圧縮力が木材の縦圧縮強さ付
近に止まるものとしてあり、環状弾性体の挿入孔にナッ
ト部を嵌挿して座金付ナットと環状弾性体を組み合わせ
てあることを特徴とした木やせ対応座金付ナット。 - 【請求項2】 平らな座金部とナット部からなる座金付
ナットと挿通孔を有する環状弾性体、及び貫通した短筒
部を平板部の中央に有する短筒付台座とを備え、座金部
は表面に工具掛け凹部を有すると共に裏面中央にナット
部を一体に固定してあり、環状弾性体は、成形時の高さ
寸法Hを、使用による圧縮時の高さ寸法h1に木やせ寸
法h2を加え、さらに、使用に基づく環状弾性体の永久
歪み寸法h3を加算したもの以上とし、弾性体の硬度を
高さ寸法h1に圧縮したときの圧縮力が木材の縦圧縮強
さ付近に止まるものとしてあり、環状弾性体の挿通孔に
短筒付台座の短筒部を嵌挿し、環状弾性体の挿通孔と台
座の短筒部にナット部を嵌挿して環状弾性体を間に挟み
座金付ナットと環状弾性体及び台座を組み合わせてある
ことを特徴とした木やせ対応座金付ナット。 - 【請求項3】 短筒部の平板部からの高さを使用による
環状弾性体の圧縮時の高さ寸法h1としてあることを特
徴とした請求項2に記載の木やせ対応座金付ナット。 - 【請求項4】 短筒部はバーリング加工により形成して
あることを特徴とした請求項2または3に記載の木やせ
対応座金付ナット。 - 【請求項5】 平らな座金部とナット部からなる座金付
ナットと挿通孔を有する環状弾性体、及び貫通した短筒
部を平板部の中央に有すると共に周縁に立ち上がった縁
部を有する直径が座金部にほぼ等しい縁付台座とを備
え、座金部は表面に工具掛け凹部を有すると共に裏面中
央にナット部を一体に固定してあり、環状弾性体は、成
形時の高さ寸法Hを、使用による圧縮時の高さ寸法h1
に木やせ寸法h2を加え、さらに、使用に基づく環状弾
性体の永久歪み寸法h3を加算したもの以上とし、弾性
体の硬度を高さ寸法h1に圧縮したときの圧縮力が木材
の縦圧縮強さ付近に止まるものとしてあり、環状弾性体
の挿通孔に縁付台座の短筒部を嵌挿し、環状弾性体の挿
通孔と台座の短筒部にナット部を嵌挿して環状弾性体を
間に挟み座金付ナットと環状弾性体及び台座を組み合わ
せてあることを特徴とした木やせ対応座金付ナット。 - 【請求項6】 縁部の平板部からの高さを使用による環
状弾性体の圧縮時の高さ寸法h1としてあることを特徴
とした請求項5に記載の木やせ対応座金付ナット。 - 【請求項7】 座金部にナット部の雌ねじ孔ヘ貫通する
貫通孔を形成してあることを特徴とした請求項1〜6の
いずれか一つに記載の木やせ対応座金付ナット。 - 【請求項8】 座金部の表面における工具掛け凹部が座
金部の中央に形成した内六角孔であることを特徴とした
請求項1〜7のいずれか一つに記載の木やせ対応座金付
ナット。
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