JP2007077629A - 接合金具及びこの接合金具の埋め込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定の結合強度を確保しつつ、木質部材に真っ直ぐに且つ容易にねじ込むことができる接合金具を提供する。
【解決手段】 長円柱状の軸部１と、この軸部１の一端に形成された頭部２とからなり、木質部材Ｍ同士を接合するのに用いられる接合金具Ｃ。前記軸部１の外周面にはねじ部３が形成されており、前記頭部２の中心部には、前記軸部１の軸方向に沿って雌ねじ部４が穿設されている。前記ねじ部３のピッチをＰとし、前記軸部１の外径をＤとしたとき、Ｄが２０ｍｍ以上であり、且つ、接合金具Ｃを埋め込むために前記木質部材Ｍに形成した下穴内に供給される接着剤が当該接合金具Ｃの埋め込み時に開口側に上昇し易いように、ピッチと外径の比Ｐ／Ｄは、０．３〜０．５である。
【選択図】 図１

Description

本発明は接合金具及びこの接合金具の埋め込み方法に関する。さらに詳しくは、木造建築、特に大規模木造建築において、木質部材同士を接合するのに用いられる接合金具及びこの接合金具の埋め込み方法に関する。

木造建築において木材や集成材等の木質部材同士を接合する手段として、従来より、嵌合、釘、ボルト等が知られているが、近年、接合部の剛性を高めるために、特に体育館、講堂、ホール等の大規模木造建築において、ラグスクリューが用いられている。

このラグスクリュー３０は、図１１に示されるように、外周面にねじ部３３が形成された軸部３１と、この軸部３１の一端に形成された頭部３２とからなっており、前記軸部３１における、頭部３２と反対側の端部は先が尖った先細部３１ａとなっている。ラグスクリュー３０のねじ長さＬ及び軸部３１の外径Ｄは、通常、それぞれ６０〜１５０ｍｍ、及び１２〜２０ｍｍ程度であり、その全長は、ねじ長さＬの１．５〜２．０倍程度にされている。
前記ラグスクリュー３０を木質部材に埋め込む場合、まず当該木質部材に下穴を穿設し、ついでラグスクリュー３０の断面６角形の頭部３２を利用して、当該ラグスクリュー３０の軸部３１を前記下穴にねじ込んでいた。

前記ラグスクリュー３０を用いた木質部材の接合方法では、当該ラグスクリュー３０と木質部材の結合強度を確保するために、下穴の内径を軸部３１の外径Ｄの４０〜７０％程度に設定している。このため、大径又は長尺のラグスクリューを打ち込む場合、木質部材への負荷が大きく、打ち込み時に木質部材が割れ、所定の強度を確保することができないという問題があった。
また、下穴はラグスクリューの軸径に対して小さいため、大きなトルクを加えながら当該ラグスクリューを真っ直ぐに打ち込むことは非常に難しかった。そして、このことは、ラグスクリューが大径又は長尺になるほど、ほとんど不可能であった。
さらに、ラグスクリューを打ち込むための六角形の頭部は、打ち込み時に当該ラグスクリューに大きなトルクを与える必要から、軸部よりも大きくなっている（六角形頭部の対角長さは軸部の１．６〜２．２倍である）ことから、木質部材に形成される座堀が大きくなり、木質部材の強度低下を招くという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の有する欠点を解消するためになされたものであり、所定の結合強度を確保しつつ、木質部材に真っ直ぐに且つ容易にねじ込むことができる接合金具及びこの接合金具の埋め込み方法を提供することを目的としている。

本発明の接合金具は、長円柱状の軸部と、この軸部の一端に形成された頭部とからなり、木質部材同士を接合するのに用いられる接合金具であって、
前記軸部の外周面にはねじ部が形成されており、
前記頭部の中心部には、前記軸部の軸方向に沿って雌ねじ部が穿設されており、且つ
前記ねじ部のピッチをＰとし、前記軸部の外径をＤとしたとき、Ｄが２０ｍｍ以上であり、且つ、接合金具を埋め込むために前記木質部材に形成した下穴内に供給される接着剤が当該接合金具の埋め込み時に開口側に上昇し易いように、ピッチと外径の比Ｐ／Ｄが、０．３〜０．５であることを特徴としている。

本発明の接合金具では、軸部の外周面に形成されたねじ部のピッチＰと当該軸部の外径Ｄとの比Ｐ／Ｄが、０．３〜０．５であり、従来のラグスクリューに比べて、ピッチが大きく設定されている。すなわち、ねじ部のうち「谷」の部分の占める割合が大きいので、接着剤を供給した下穴内に軸部をねじ込むと、前記「谷」の部分を介して接着剤が容易に軸部全体に行き渡る。その結果、軸部を下穴にねじ込み易くするために前記下穴の内径を従来より大きめ（例えば、下穴の内径を軸部の外径の８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部と木質部材との結合強度を確保することができる。

また、長円柱状の軸部と、この軸部の一端に形成された頭部とからなり、木質部材同士を接合するのに用いられる接合金具であって、
前記軸部の外周面にはねじ部が形成されており、
前記頭部の中心部には、前記軸部の軸方向に沿って雌ねじ部が穿設されており、且つ
前記軸部の外周面には、接合金具を埋め込むために前記木質部材に形成した下穴内に供給される接着剤が当該接合金具の埋め込み時に開口側に上昇し易いように、当該軸部の軸方向に沿って少なくとも１本の溝が形成されていることを特徴としている。

この場合は、前記「谷」の部分に代えて、軸部の外周面に形成された溝を介して、接着剤が容易に軸部全体に行き渡る。その結果、前記と同様に軸部を下穴にねじ込み易くするために前記下穴の内径を従来より大きめ（例えば、下穴の内径を軸部の外径の８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部と木質部材との結合強度を確保することができる。

前記軸部の全長に亘って前記ねじ部が形成されているのが好ましい。この構成によれば、木質部材との結合に寄与する面積が最大限大きくなり、当該木質部材との結合強度を大きくすることができる。

また、前記軸部における、前記頭部と反対側の端部が、先端に行くに従い先細となるテーパ状に形成されており、前記ねじ部のねじ山の高さが先端に行くに従い低くなっているのが好ましい。この場合、軸部の先端が先細形状であり、ねじ部のねじ山の高さが先端に行くに従い低くなっているので、当該軸部を容易に下穴に挿入することができ、また当該下穴内における接合金具の直進性を向上させることができる。このため、接合金具を真っ直ぐに、且つ容易に下穴内に挿入することができる。

前記軸部の外径と前記頭部の外径が略同一であるのが好ましい。この場合、１本の長円柱状部材に研削加工やねじ切り加工等を施すことで、接合金具を作製することができ、製作工程を簡略化するとともに、コストダウンを図ることができる。しかも、軸部の外径と頭部の外径が略同一であるため、従来のものに比べて木質部材に形成する「座堀」を小さくすることができ、その結果、当該「座堀」を形成したことに起因する木質部材の強度低下を抑えることができる。

本発明の接合金具の埋め込み方法は、前述した接合金具を木質部材に埋め込む方法であって、
前記軸部の外径よりも径小の下穴を前記木質部材に穿設する工程と、
前記下穴内に接着剤を供給する工程と、
接着剤が供給された下穴に接合金具をねじ込む工程
とを含むことを特徴としている。

本発明の接合金具の埋め込み方法では、補助的に接着剤を利用して接合金具を木質部材に結合しているが、ねじ部のうち「谷」の部分の占める割合が大きいか、又は軸部の外周面に溝が形成されているので、接着剤を供給した下穴内に軸部をねじ込むと、前記「谷」の部分又は溝を介して接着剤が容易に軸部全体に行き渡る。その結果、軸部を下穴にねじ込み易くするために前記下穴の内径を従来より大きめ（例えば、下穴の内径を軸部の外径の８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部と木質部材との結合強度を確保することができる。

また、本発明の接合金具の埋め込み方法は、前述した接合金具のうち、軸部外周に溝が形成された接合金具を木質部材に埋め込む方法であって、
前記軸部の外径よりも径小の下穴を前記木質部材に穿設する工程と、
前記下穴に接合金具をねじ込む工程と、
前記軸部の外周に形成された溝を利用して前記下穴内に接着剤を供給する工程
とを含むことを特徴としている。この場合、下穴に接合金具をねじ込んだ後に、軸部の外周に形成された溝を利用して、下穴内に接着剤を供給しており、前記溝を介して、接着剤を容易に軸部全体に行き渡らせることができる。その結果、前記と同様に軸部を下穴にねじ込み易くするために前記下穴の内径を従来より大きめ（例えば、下穴の内径を軸部の外径の８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部と木質部材との結合強度を確保することができる。

穿設された下穴の内周面に、前記軸部のねじ部と同ピッチの案内用雌ねじを形成する工程をさらに含むのが好ましい。この場合、軸部のねじ部と同ピッチの案内用雌ねじを形成することで、当該軸部を一層容易に下穴内に挿入することができる。

本発明の接合金具及びこの接合金具の埋め込み方法によれば、所定の結合強度を確保しつつ、木質部材に真っ直ぐに且つ容易にねじ込むことができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の接合金具及びこの接合金具の埋め込み方法の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る接合金具の平面図であり、図２は図１に示される接合金具を頭部側から見た側面図である。この接合金具Ｃは、長円柱状の軸部１と、この軸部１の一端に形成された頭部２とからなり、木材や集成材等の木質部材同士を接合するのに用いられる。接合金具Ｃは、建築構造用圧延棒鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）、機械構造用炭素鋼棒材（Ｓ４５Ｃ）等の金属で作製することができ、本実施の形態では、機械構造用炭素鋼棒材（Ｓ４５Ｃ）からなる長さ４０ｃｍ程度の丸棒に六角頭部加工、テーパ加工、ねじ切り加工（雄ねじと雌ねじの加工）を施すことで接合金具Ｃを作製している。１本の部材に研削加工等を施して接合金具Ｃを作製することで、製作工程を簡略化するとともに、コストダウンを図ることができる。

前記軸部１の外周面にはねじ部３が形成されており、また前記頭部２の中心部には、前記軸部１の軸方向に沿って雌ねじ部４が穿設されている。この雌ねじ部４は、後述するように、木質部材に埋め込まれた接合金具Ｃを補助金具に固定するための固定ボルトを螺入するのに用いられる。本実施の形態に係る接合金具Ｃは、木質部材に穿設された下穴内にねじ込まれることで当該木質部材と結合されるが、この結合は、前記ねじ部３と下穴内周面との噛み込み、及び前記下穴内に供給される接着剤によって行なわれる。

本実施の形態では、前記ねじ部３のピッチをＰとし、前記軸部の外径をＤとすると、Ｄは２０ｍｍであり、またピッチと外径の比Ｐ／Ｄは、０．３〜０．５、好ましくは０．３５〜０．４５に設定されている。従来のラグスクリューでは、前記Ｐ／Ｄは０．２５〜０．２９であり、本実施の形態は、かかる従来のラグスクリューに比べて、ピッチＰが大きく設定されている。すなわち、ねじ部３のうち「谷」の部分５の占める割合が大きいので、接着剤を供給した下穴内に軸部１をねじ込むと、前記「谷」の部分５を介して接着剤が容易に軸部１全体に行き渡る。その結果、軸部１を下穴にねじ込み易くするために前記下穴の内径を従来より大きめ（例えば、下穴の内径を軸部１の外径Ｄの８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部１と木質部材との結合強度を確保することができる。
なお、図３に示されるように、前記ねじ部３のねじ山が、軸部１の軸線となす角度αは、通常、６０〜８５°程度であり、またねじ山先端部の角度βは、４５〜７５°程度である。

また、本実施の形態では、軸部１の全長に亘って前記ねじ部３が形成されており、これにより、木質部材との結合に寄与する面積が最大限大きくなり、当該木質部材との結合強度を大きくすることができる。

さらに、前記軸部１における、前記頭部２と反対側の端部が、先端に行くに従い先細となるテーパ状に形成されており、前記ねじ部３のねじ山６の高さが先端に行くに従い低くなっている。このように、軸部１の先端を先細形状とし、ねじ部３のねじ山６の高さを先端に行くに従い低くすることで、当該軸部１を容易に下穴に挿入することができ、また下穴内における接合金具Ｃの直進性を向上させることができる。その結果、接合金具Ｃを真っ直ぐに、且つ容易に下穴内に挿入することができる。

また、本実施の形態では、前述したように、丸棒を加工して接合金具Ｃを作製しており、軸部１の外径Ｄと前記頭部２の外径ｄが略同一である（図２参照。なお、本実施の形態において、頭部の外径とは、正六角形の頭部における頂点と頂点を結ぶ線分の長さのことをいう）。この場合、軸部１の外径Ｄと頭部２の外径ｄが略同一であるため、従来のものに比べて木質部材に形成する「座堀」を小さくすることができ、その結果、当該「座堀」を形成したことに起因する木質部材の強度低下を抑えることができる。
なお、前記雌ねじ部４は、頭部２だけでなく、図４に示されるように、当該頭部２と反対側の軸部端部に形成することができる。この場合、例えば柱の両側に梁を接合するに際し、両端に雌ねじ部４を有する接合金具を柱に埋め込めば、１本の接合金具でもって２本の梁を接合することができ、各梁に対して別々の接合金具を用いるのに比べ、柱内の接合金具の数を１／２に低減させることができる。

図５は本発明のさらに他の実施の形態に係る接合金具の平面図であり、図６は図５のＡ−Ａ線断面図である。この接合金具Ｃは、軸部１の外周面に当該軸部１の軸方向に沿って少なくとも１本の溝７が形成されている点が、図１〜３に示される実施の形態と異なっており、その他の構成は同じであるので、共通する構成についての説明は省略する。
前記溝７は、軸部１の軸方向に垂直な断面の形状が矩形状であり、その幅Ｗ（図６参照）は１〜５ｍｍ程度である。本実施の形態では、軸部１の軸方向に垂直な断面において、周方向に９０°間隔で４本の溝７が形成されている。前記「谷」の部分５と同じく、この溝７を介して接着剤は容易に軸部１全体に行き渡ることができる。その結果、前記と同様に軸部１を下穴にねじ込み易くするために前記下穴の内径を従来より大きめ（例えば、下穴の内径を軸部の外径の８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部１と木質部材との結合強度を確実に確保することができる。本実施の形態では、前記「谷」の部分５の幅を広くするとともに、軸部１の外周に４本の溝７を形成しているので、図１〜２に示される実施の形態に比べてさらに容易に接着剤を軸部１全体に行き渡らせることができる。

なお、前記溝７の断面形状としては、前記矩形状以外に、三角形状（図７参照）、Ｕ字状等他の形状を採用することもできる。また、溝７の本数は、４本に限定されるものではなく、１本であってもよいし、また２本であってもよく、溝７の幅や使用する接着剤の粘度等に応じて適宜選定することができる。

図８は本発明の他の実施の形態に係る接合金具の平面図であり、この実施の形態では、軸部１全体ではなく、当該軸部１のうち頭部２側の部分だけに溝７が形成されている。接合金具を木質部材に打ち込む際、軸部１の先端に近い部分で当該接合金具の溝を木質部材に切りながら接合金具が打ち込まれるが、軸部１の先端に近い部分のねじを完全に残すことで、この木質部材への切り込みを容易にすることができる。また、木質部材の下穴内に充填した接着剤は、軸部１の先端に近い部分については溝を形成しなくても頭部側に上昇させることが可能であり、軸部１全長に接着剤を供給することができる。

つぎに、本発明の接合金具の埋め込み方法について、図９を用いて説明をする。なお、図９及び後出する図１０においては、分かり易くするために、接合金具等の一部の構成を実線で描いている。
まず、木質部材Ｍにドリル等を用いて軸部１の外径Ｄよりも径小の下穴８を穿設し、ついで前記木質部材Ｍの木口面Ｍａに、同じくドリル等を用いて座堀部９を形成する（図９の（ａ）参照）。その後、ガンタイプの接着剤供給器１０を用いて、前記下穴８内に所定量の接着剤１１を供給又は充填する（図９の（ｂ）参照）。接着剤１１の種類は、接合金具Ｃと木質部材Ｍとを接着することができるかぎり、どのような接着剤を用いてもよく、本発明において特に限定されるものではないが、例えばエポキシ樹脂接着剤を用いることができる。なお、前記接着剤供給器１０以外の機器を用いて接着剤を供給してもよく、また、機器を用いることなく、へら等を用いて手で接着剤を下穴８内に供給してもよい。

ついで、接着剤が供給された下穴８に、例えばインパクトレンチを用いて接合金具Ｃをねじ込む（図９の（ｃ）参照）。その際、本発明の接合金具Ｃでは、前述したように、ねじ部３のうち「谷」の部分５の占める割合が大きいか、又は軸部１の外周面に溝７が形成されているので、接着剤を供給した下穴８内に軸部１をねじ込むと、前記「谷」の部分５又は溝７を介して接着剤が容易に軸部１全体に行き渡る。その結果、軸部１を下穴８にねじ込み易くするために前記下穴８の内径を従来より大きめ（例えば、下穴８の内径を軸１部の外径の８０〜９５％程度に設定）にしても、当該軸部１と木質部材Ｍとの結合強度を確保することができる。

なお、軸部１外周に溝７が形成された接合金具Ｃを木質部材Ｍに埋め込む場合、下穴８に接合金具Ｃをねじ込んだ後に、軸部１の外周に形成された溝７を利用して、下穴８内に接着剤を供給することもできる。この場合も前記溝７を介して、接着剤を容易に軸部１全体に行き渡らせることができる。
また、穿設された下穴８の内周面に、前記軸部１のねじ部３と同ピッチの案内用雌ねじ（図示せず）を形成する工程をさらに含むのが好ましい。この場合、軸部１のねじ部３と同ピッチの案内用雌ねじを形成することで、当該軸部１を一層容易に下穴８内に挿入することができる。

本発明の接合金具Ｃは、例えば図１０に示すようにして用いることができる。図１０は、本発明の接合金具Ｃを用いて柱Ｍ１と梁Ｍ２を接合する場合を示しており、（ａ）は平面説明図であり、（ｂ）は側面説明図である。接合されるべき柱Ｍ１及び梁Ｍ２のうち、梁Ｍ２の端部（柱Ｍ１に接合される側の端部）には、予め金物用のシャクリ部１９が形成されている。このシャクリ部１９は、梁Ｍ２の端部において上下方向に形成された断面略コの字状の溝である。ついで、柱Ｍ１及び梁Ｍ２の接合金具Ｃを打ち込むべき箇所に座堀部９及び下穴を形成する。そして、接合金具Ｃを柱Ｍ１、梁Ｍ２にそれぞれ埋め込んだ後、前記シャクリ部１９に断面略□の字状の補助金具１２を装着する。この補助金具１２の短辺部１２ａには、前記接合金具Ｃの頭部２に形成された雌ねじ部に螺合される固定ボルト１３のねじ部が挿通し得る大きさの孔が穿設されている。補助金具１２を装着した後、前記柱Ｍ１及び梁Ｍ２を所定の位置に配置し、ついで前記補助金具１２の上又は下から固定ボルト１３を前記接合金具Ｃの頭部２の雌ねじ部４に螺合することにより、補助金具１２を介して柱Ｍ１と梁Ｍ２を接合することができる。接合完了後、前記シャクリ部１９の上下の開口箇所には、接合金具Ｃを隠すための木製カバー２０が取り付けられる。

なお、図１０に示される接合方法は単なる例示にすぎず、本発明の接合金具Ｃは、木造構造における他の接合箇所においても用いることができる。また、使用する接合金具Ｃの本数は、接合する木質部材のサイズや当該木質部材に作用する荷重等を考慮して選定することができる。例えば図１０に示される例では、梁の中央に１本の接合金具Ｃが用いられているが、梁の上部と下部のそれぞれに１本ずつ、又は２本ずつの接合金具Ｃを用いることもできる。

本発明の接合金具の一実施の形態の平面図である。 図１に示される接合金具を頭部側から見た側面図である。 図１に示される接合金具のねじ部の詳細平面図である。 本発明の接合金具の他の実施の形態の平面図である。 本発明の接合金具のさらに他の実施の形態の平面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 溝の他の例を示す断面図である。 本発明の接合金具の他の実施の形態の平面図である。 本発明の接合金具の埋め込み方法の一実施の形態を模式的に説明する図である。 本発明の接合金具の使用例を示す図である。 従来のラグスクリューの平面図である。

符号の説明

１軸部
２頭部
３ねじ部
４雌ねじ部
７溝
８下穴
９座堀部
Ｃ接合金具
Ｍ木質部材

Claims (8)

1. 長円柱状の軸部と、この軸部の一端に形成された頭部とからなり、木質部材同士を接合するのに用いられる接合金具であって、
   前記軸部の外周面にはねじ部が形成されており、
   前記頭部の中心部には、前記軸部の軸方向に沿って雌ねじ部が穿設されており、且つ
   前記ねじ部のピッチをＰとし、前記軸部の外径をＤとしたとき、Ｄが２０ｍｍ以上であり、且つ、接合金具を埋め込むために前記木質部材に形成した下穴内に供給される接着剤が当該接合金具の埋め込み時に開口側に上昇し易いように、ピッチと外径の比Ｐ／Ｄが、０．３〜０．５であることを特徴とする接合金具。
2. 長円柱状の軸部と、この軸部の一端に形成された頭部とからなり、木質部材同士を接合するのに用いられる接合金具であって、
   前記軸部の外周面にはねじ部が形成されており、
   前記頭部の中心部には、前記軸部の軸方向に沿って雌ねじ部が穿設されており、且つ
   前記軸部の外周面には、接合金具を埋め込むために前記木質部材に形成した下穴内に供給される接着剤が当該接合金具の埋め込み時に開口側に上昇し易いように、当該軸部の軸方向に沿って少なくとも１本の溝が形成されていることを特徴とする接合金具。
3. 前記軸部の全長に亘って前記ねじ部が形成されている請求項１〜２のいずれかに記載の接合金具。
4. 前記軸部における、前記頭部と反対側の端部が、先端に行くに従い先細となるテーパ状に形成されており、前記ねじ部のねじ山の高さが先端に行くに従い低くなっている請求項１〜３のいずれかに記載の接合金具。
5. 前記軸部の外径と前記頭部の外径が略同一である請求項１〜４のいずれかに記載の接合金具。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の接合金具を木質部材に埋め込む方法であって、
   前記軸部の外径よりも径小の下穴を前記木質部材に穿設する工程と、
   前記下穴内に接着剤を供給する工程と、
   接着剤が供給された下穴に接合金具をねじ込む工程
   とを含むことを特徴とする接合金具の埋め込み方法。
7. 請求項２〜５のいずれかに記載の接合金具を木質部材に埋め込む方法であって、
   前記軸部の外径よりも径小の下穴を前記木質部材に穿設する工程と、
   前記下穴に接合金具をねじ込む工程と、
   前記軸部の外周に形成された溝を利用して前記下穴内に接着剤を供給する工程
   とを含むことを特徴とする接合金具の埋め込み方法。
8. 穿設された下穴の内周面に、前記軸部のねじ部と同ピッチの案内用雌ねじを形成する工程をさらに含む請求項６〜７のいずれかに記載の埋め込み方法。

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