JP2007239788A - ドリル機能付き軸装置及びこれを構成する軸並びにドリル体 - Google Patents

Abstract

【解決課題】木製部材と金具とを連結する場合のように、軟質材と金属板材とを軸の貫通によって連結するにおいて、施工の作業性と確実性とを向上させる。
【手段】木製部材１，２にはスリット５が形成されており、スリット５に金具１，２が嵌め込まれている。軸１１の先端にはドリル体１２がねじ込みによって取外し可能に取り付けられており、軸１１の基端にはドライバビット１３が嵌まる係合穴１４を形成している。施工に際しては、ドリル体１２を取り付けた状態で回転しながら押し込むことで軸１１を木製部材１，２と金具３，８とに貫通させ、次いで、ドリル体１２を取外して軸１１の両端にキャップ２０を嵌め込み装着する。
【選択図】図２

Description

本願発明は、ドリル機能付き軸装置及びこれを構成する軸並びにドリル体に関するものである。ここに軸装置とは、重なり合った複数のワークを位置決め又は姿勢合わせするためのピンや、ワーク同士を締結するねじなどが含まれる。

主として軸組工法で施工される木造建築物において、金具を介して木製部材（柱、梁、根太、垂木などの角材）同士を一直線状やＴ字状等に連結することが行われている。その例は例えば特許文献１に開示されており、かつ、図４でも表示している（この場合は、木製部材と金具とは共にワークとなる）。

図４のうち（Ａ）で示すのは、２本の木製部材１，１′をＴ字状に連結する方法を示しており、この工法では、平板部に起立部３ａを設けたＴ形金具３が使用されており、Ｔ型金具３を一方の木製部材１′にビス４で固定する一方、他方の木製部材１にはＴ型金具３の起立部３ａが嵌まるスリット５を形成しており、他方の木製部材１とＴ型金具３とに複数本のピン（ドリフトピン）６を貫通させることで両木製部材１，１′の姿勢及び位置を保持している。Ｔ型金具３と他方の木製部材１とにはピン６を貫通させるための先穴（ピン穴）７が予め空けられている。なお、Ｔ型金具３に代えてコ字型金具を使用する場合もある。

図４のうち（Ｂ）では、２本の木製部材２を一直線状に連結する方法を示している。この工法では平板状金具８が使用されており、両方の木製部材２に平板状の金具８が嵌まり込むスリット５を形成しておいて、金具８と木製部材２とに複数本のピン６を貫通させることで両木製部材２の姿勢と位置とを保持している。この場合も、平板状金具８と両木製部材２とにはピン６を挿入するための先穴７が予め空けられている。

いずれの工法でも、木製部材１，２の先穴７はピン６の外径よりも僅かに小径に設定しており、施工に際してはピン６を先穴７にハンマーで叩き込んでいる。また、金具３，８の先穴７は、金具３，８及び木製部材１，２の加工誤差を吸収するためピン７よりもやや大径に設定したり長穴に設定したりしている。
特開２００６−２２６１４号公報

前記した工法では、木製部材１，２と金具３，８とに予め先穴７を空けているが、金具３，８の先穴７と木製部材１，２の先穴７との位置合わせが厄介であり、連結作業に手間が掛かっていた（すなわち、ピン６をハンマーで叩きながら、金具３の先穴７を探っていかねばならないため、位置合わせが厄介である。）。更に、例えば木製部材１，２の収縮や伸び、或いは曲がりによって木製部材１，２の先穴７と金具３，８の先穴７とが木製部材１，２の軸方向にずれてしまい、施工不能になってしまう虞もあった。

また、金具３，８の先穴７とピン６よりも大径になっているため、ピン６は木製部材１，２にはきっちり嵌まっているものの、ピン６と金具との間には隙間があり、このため、木製部材１，２と金具３，８との間にガタ付きが生じる場合がある点も問題であった。更に、木製部材１，２及び金具３，８には先穴７を空ける工程が必要であるため、木製部材１，２及び金具３，８の加工コストが嵩むという点も問題であった。

本願発明は、このような現状を改善することを端緒として成されたものである。

前記した木製部材の連結にかかわる諸問題は、木製部材及び金具に予めピン穴（先穴）を空けておくことに起因したものである。従って、ドラフトピン等の軸にドリル機能を持たせると、諸々の問題を解消できると考えられる。本願発明者たちは、このような着想の下で更に研究を加えて本願発明を完成させるに至った。

本願発明は幾つかの局面を有しており、請求項１はドリル機能付き軸装置に係るもので、この軸装置は、ワークに下穴を空けるためのドリル体と、前記ドリル体で空けられたワークの下穴に嵌まる軸とを備えており、これらドリル体と軸とは別体に製造されており、前記軸の一端部に、当該軸を回転操作するためのドライバビットが相対回転不能に嵌まる係合部が形成されている一方、前記軸の他端部とドリル体とに、それらドリル体と軸とを同心に保持する連結手段が形成されている。

請求項２の発明は、請求項１において、前記連結手段として、軸にはその他端面に開口した嵌合穴が形成されていて前記ドリル体には前記軸の嵌合穴に嵌入する雄型の突起が形成されており、前記突起と嵌合穴とが嵌脱自在になっている。

請求項３は、請求項１又は２において、前記軸を、木材と金具とを所定姿勢に保持するためのドリフトピンと成しており、その両端には、ボス部とその一端に一体に形成した頭を有するキャップが装着できるようになっている。そして、前記軸の嵌合穴を雌ねじ穴と成して前記ドリル体の突起を雄ねじ部と成すことにより、ドリル体を軸に着脱することが許容されている一方、前記軸の一端部に形成した係合部は断面角形の係合穴であり、前記キャップのボスを軸の雌ねじ穴及び係合穴に嵌入できる大きさに設定している。

本願発明は、軸とドリル体との組み合わせを要点とするものであり、そこで、請求項４に記載したように、請求項１〜３のうちの何れかに記載した軸又はドリル体のみも包含している。

ところで、ドリル機能を有するドリルねじが広く知られており、前記したドリフトピンにドリル部を設けると、予めピン穴を加工していることに起因した諸々の問題を解消できると考えられる。しかし、鋼板製の金具にピン穴を空け得るためにはドリル部は焼き入れ等して高い硬度を保持しなければならない一方、ドリフトピン（或いは多くの連結用軸）には簡単に折れない強靱さ（ねばり）が求められていて焼き入れするきは好ましくないため、単に、ドリフトピンにドリル部を一体に設けても実用的価値は殆どないと言える。

これに対して本願発明は、軸とドリル体とを別体に構成して両者を連結したものであるため、軸とドリル体とはそれぞれが必要とする素材や材質を選択できることになり、従って実用的価値は極めて高い。

従って、例えば請求項３のようなドリフトピンのような連結用軸に使用すると、軸（ピン）に要求される特性（機械的・化学的性質）を損なうことなく、a:穴を位置合わせする必要がないため連結作業を能率良く行うことができる、b:木製部材に収縮や伸び、或いは曲がりが生じても現場合わせで作業できるため施工不能になる事態を解消できる、c:ドリル体の外径と軸の外径とを揃えておくことにより、金具等の各ワークに空けられる穴の内径を軸の外径に揃えることができるため、木製部材間のガタ付きを防止できる、d:予め穴（先穴）を空ける工程が不要になるためワークの加工コストを抑制できる、といった利点がある。

また、軸の長さはワークによってまちまちであり、従って長さの異なるものを多数種類用意しておく必要があるが、本願発明は軸とドリル体とが別々に製造されているため、外径が同じであれば、ドリル体は１種類だけ用意しておいて軸のみの長さを異ならせたら良く、従って、種々の長さの軸から成る商品群（製品群）を揃えるにおいて全体としてのコストを抑制することができる。

ドリル体と軸とを連結する手段としては、ドリル体に雌ねじ穴等の嵌合穴を形成して軸に突起を形成することも可能であるが、ドリル体は切刃を形成する必要から外周面に縦溝を形成せねばならず、このため、ドリル体に雌ねじ穴等の係合穴を形成するのは困難な場合が多い。これに対して請求項２のようにドリル体に突起を形成すると、突起はドリル体の縦溝と干渉しない部分に設けることができるため、ドリル体の加工の容易性・確実性を損なうことなく、ドリル体と軸とを連結できる利点がある。

ドリル体と軸との連結手段としては、例えば角形等の断面非円形の係合穴とこれにきっちり嵌まる断面非円形の突起との組み合わせも採用できるが、請求項３のように雌ねじ穴と雄ねじとの組み合わせを採用すると、着脱が簡単でかつ作業中や運搬中における離脱も防止できる利点や、ドリル体と軸等を同心の姿勢に確実に保持して穿孔時のブレを防止できる利点があり、従って連結手段として好適である。

更に請求項３のように構成すると、キャップで軸の端面が隠されるため美感に優れている。この場合、キャップは、脱落防止という点からは、軸の雌ねじ穴及び係合穴にハンマーで叩き込む強制嵌合方式とするのが好ましい。

本願発明は軸とドリル体との組み合わせ（コンビネーション）を要点としているが、両者の組み合わせの態様には、１本の軸と１本のドリル体とがセットになっている場合と、多数本（複数本）の軸と１本のドリル体とがセットになっている場合とが含まれる。前者の場合はドリル体は１回しか使用されないが、後者の場合は、１本のドリル体は多数本の軸に付け替えて繰り返し使用される。ドリル体の少なくとも切刃部分に工具鋼や超硬素材を使用することで、後者のような態様も特段の困難もなく実現できるのであり、この点、本願発明が優れている点の一つである。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜図２に示す第１実施形態から説明する。

(1).第１実施形態の構造
第１実施形態の構造は図１で示されている。（Ａ）は一部破断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ視断面図断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ視断面図図、（Ｅ）は一部を省略した分離正面図図である。

軸装置は、断面円形の軸１１とその先端に取り付けられるドリル体１２とからなっており、軸１１の基端（一端）は他の部分よりもやや外径が大きい（例えば１．２倍以内程度）大径部１１ａなっており、この大径部１１ａに、六角レンチ式ドライバビット１３が相対回転不能に嵌まる係合手段の一例として六角の係合穴１４が端面に開口した状態で空いている。軸１１は鋼材やステンレスなど、用途に応じた素材で形成されている（一般には焼き入れしていないものが多い。）本実施形態の軸１１は中実であるが、中空とすることも可能である。

ドリル体１２は炭素鋼やオーステナイト系ステンレスのような焼き入れ可能な硬質素材からなっており、その先端には切刃１５が形成されている。また、ドリル体１２の外周面には、切刃１５を形成するための一対の縦溝１６が軸方向に延びている。一対の切刃１５はチゼルエッジ１７を介して繋がっている。

そして、ドリル体１２と軸１１との連結手段の一例として、ドリル体１２に、突起の一例として切刃１５と反対側の端面から延びる雄ねじ部（ねじ軸）１８を形成している一方、軸１１の先端面には、嵌合穴の一例として、雄ねじ部１８がねじ込まれる雌ねじ穴１９を形成している（なお、（Ｅ）ではねじは簡略表示している。）。なお、ドリル体１２は圧造加工又は切削加工で製造される。

ドリル体１２の外径（正確には、切刃１５の終端が描く回転軌跡の外径で、端的に述べるとドリル体１２で空けられる穴の直径）は、軸１１のうち大径部１１ａを除いた部分の外径と同一又は略同じに設定している。また、本実施形態では、軸１１における雌ねじ穴１９の内径（下穴の直径）Ｄ１と大径部１１ａにおける係合穴１４の内接円の直径Ｄ２とを同一又は略同じに設定している。

図１の（Ｆ）及び（Ｇ）では、軸１１の両端に取り付けて使用するキャップ２０を示している。（Ｆ）は正面図、（Ｇ）は（Ｆ）の左側面図である。キャップ２０は例えばアルミのような金属から成っており（樹脂製でもよい）、頭（フランジ部と呼んでもよい）２０ａとボス２０ｂとを備えている。

そして、ボス２０ｂの外径は、軸１１における係合穴１４の内接円の直径及び雌ねじ穴１９の内径よりも僅かに大径に設定しており、従って、ハンマーでの叩打によって軸１１の係合穴１４及び雌ねじ穴１９に叩き込むことができる。ボス２０ｂの長さは係合穴１４及び雌ねじ穴１９の深さ寸法よりも小さい寸法に設定している。なお、本実施形態のキャップ２０の頭は凸湾曲状の鍋頭形状になっているが、平頭や皿頭の形状と成すことも可能である。

(2).使用の手順
次に、図２に基づいて使用手順を説明する。本実施形態の軸装置は、図４において示したのと同様に木製部材（角材）１，２と金具３，８とを連結するドリフトピンに適用しており、このため、軸１１の長さは木製部材１，２の厚さと同じ寸法に設定している（多少は相違していても良い）。

そして、電動式なやエアー式等の回転工具（図示せず）にドライバビット１３を取り付けて、ドライバビット１３に軸１１を係合してから、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、軸１１及びドリル体１２を回転させながら木製部材１，２に押し当てることにより、木製部材１，２と金具３，８とにドリル体１２及び軸１１を貫通させる。この場合、軸１１の大径部１１ａと他の部分との直径差は対して大きくないので、ドライバ工具による押し込みで大径部１１ａを木製部材１，２の内部に進入させることができる。

そして、大径部１１ａが木製部材に進入し切ると、ドライバビット１３の回転を停止して、ドリル体１２を軸１１から抜き外すと共にドライバビット１３も軸１１から抜き外し、次いで、キャップ２０を叩き込みによって軸１１の両端に装着する。ドリル体１２が軸１１にきつくねじ込まれている場合は、軸１１の係合穴１４にドライバビット１３（又は六角レンチ）を嵌めて回転不能に保持した状態で、例えばモンキーレンチ等のスパナでドリル体１２をねじ戻したら良い（ドリル体１２は、縦溝１６の箇所を塞ぐような状態でスパナで挟むことによって回転させることができる）。

キャップ２０は一種の強制嵌合によって軸１１に取り付けられるので、キャップ２０が軸１１から簡単に抜けることはなく、また、キャップ２０がストッパーの役割を果たすため、軸１１が木製部材１，２から簡単に抜けることもない。

更に、軸１１における雌ねじ穴１９の内径Ｄ１と係合穴１４の内接円の直径Ｄ２とが同じなので、１種類のキャップ２０を基端（一端）と先端（他端）とのいずれにも装着できる。キャップ２０は必ずしも必要ないが、キャップ２０を設けると美観に優れると共に、強制嵌合式であることで軸１１の抜けも防止できる。キャップ２０のボス２０ｂを断面六角形に形成しても良いのであり、この場合、軸１１における雌ねじ穴１９の内径を係合穴１４の外接円の直径と略同じに設定しておくことにより、１種類のキャップで対応できる。

ところで、軸１１には木製部材１，２やこれで支えた部材の荷重がせんだん力として作用するが、この場合、軸１１は中空であるよりも中実である方がせんだん強度が高く、従って、本実施形態のように軸１１を中実とすると強度に優れている利点がある。また、せんだん力の強さは金具３，８と木製部材１，２との接触面の箇所に最も強く作用するが、両端の箇所にも作用するものである。そして、本実施形態のようにキャップ２０を金属製としてそのボス２０ｂを軸１１の両端の穴１４，１９に嵌め込むと、ボス２０ｂの存在によって軸１１は全長にわたって中実になったのと同じ状態になるため、ドリル体１２が取り付いていたものでありながら、全体としての高いせんだん強度を確保することができる。

(3).他の実施形態（図３）
図３では他の実施形態を示している。このうち（Ａ）に示す第２実施形態では、ドリル体１２と軸１１と連結手段として、軸１１には断面六角の嵌合穴２１を形成してドリル体１２には断面六角の突起２２を形成し、突起２２を嵌合穴２１に嵌め入れている。ドリル体１２と軸１１とは例えば接着剤で接着するなどして、取外し可能でしかも簡単には脱落しないようにしておくのが好ましい。嵌合穴２１及び突起２２の断面形状は六角には限らず、四角形や星形等の非円形であればよい。

図３の（Ｂ）に示す第３実施形態では、軸１１を全長にわたって同一外径のストレートに形成している。他の構成は第１実施形態と同じである。係合穴１４を六角にすることに代えて雌ねじ穴に設定することも可能であり（この場合、ドライバビット１３はボルト状になる）、そうすると方向性がなくなる利点がある。軸１１の両端に雌ねじ穴を形成した場合は、キャップ２０のボス２０ｂを雄ねじとしてねじ込み方式にすることも可能である。

図３の（Ｃ）に示す第４実施形態では、軸１１の基端にフランジ２３を形成すると共に、基端側の若干の部分に雄ねじ２４を造形している。この実施形態では、軸１１は木製部材１，２にねじ込まれるため、軸方向の外力が作用しても離脱不能に保持される。ドリル体１２の１回転当たりの切削量は対して多くない一方、雄ねじ２４は１回転でピッチの寸法だけ木製部材１，２に進入する。従って、ドリル体１２による切削と雄ねじ２４の進入とが同時に行われると多大のトルクを要し、回転が停止してしまう虞がある。

この点に対処するため（Ｃ）の実施形態では、ドリル体１２の長さを他の実施形態よりも長くして、ドリル体１２の切刃１５が木製部材１，２を貫通してから雄ねじ２４の進入が始まるように配慮している。なお、ドリル体１２はその長さに関係なく縦溝１６が終端まで延びるように形成しておいても良い。また、一点鎖線で示すように、ドリル体１２にスパナを嵌め込むための一対の平坦部２５を形成することも可能である（この点は他の実施形態も同じである）。

図３の（Ｄ）に示す第５実施形態では、軸１１はボルトになっており、一端部にはフランジ付きの六角頭２６を形成している。従って、この実施形態にはソケット方式のドライバビットが使用される。ボルトに適用する場合、ドライバビットの係合手段としては、六角等の頭２６を設けずに、第１実施形態や図３（Ｂ）のように、六角穴や星形穴等の係合穴を形成することも可能であり、この場合は、両切り方式のボルトとなすことができる。

木製部材１，２と金具３，８との連結に使用する場合、図３の（Ｅ）に示すように、木製部材１，２のみに予め先穴（ピン穴）７を空けておくことも可能である。このようにすると、軸１１が先穴７にガイドされるため、軸１１を木製部材１，２及び金具３，８に真っ直ぐに進入させることができる利点がある。そして、金具３，８には先穴７は予め空けられておらず、金具３，８の穴は現場合わせの状態で空けられるため、従来技術のような穴の位置ずれ等の諸々の問題が生じることはなく、また、ドリリングに際しての切粉の詰まりや摩擦熱の弊害も防止でき、更に、穴空け時間を短縮できると共に作業員の負担も軽減して作業性を向上できる。

なお、木製部材１，２に予め先穴７を空けておく場合、先穴７の内径Ｄ３をドリル体１２の外径Ｄ４よりもやや小径に設定しておくと、木製部材１，２はドリル体１２で若干切削されながら前進するため、軸１１と木製部材１，２との間にガタが生じることを防止できる利点がある。

(4).その他
本実施形態は上記の実施形態の他にも様々に具体化することができる。例えば、用途は木製部材のような軟質部材と金具とを連結するドリフトピンやボルトに限定される訳ではなく、連結、位置決め、締結等の各種の用途に供される軸に適用できる。一部をワークの外側に露出させたスタッドピンに適用することも可能である。

また、施工後にドリル体が邪魔にならない場合は、ドリル体は軸に取り付けたままにしておいても良いのであり、この場合は、例えばドリル体を強制嵌合によって軸に離脱不能に取り付けておくことも可能である。軸１１の外形は円形には限らず、六角等の角形や他の形状を選択することも可能である（すなわち用途によって外形を設計したら良い）。

第１実施形態の構造を示す図である。 第１実施形態の軸装置を用いた施工手順を示す図である。 他の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

１，２ 軟質材製ワークの一例としての木製部材
３，８ 金具
１１ 軸
１２ ドリル体
１３ ドライバビット
１４ 係合部の一例としての角形の係合穴
１５ 切刃
１６ 縦溝
１８ ドリル体に設ける連結手段の一例としての雄ねじ部
１９ 軸に設ける連結手段の一例としての雌ねじ穴
２０ キャップ

Claims (4)

1. ワークに下穴を空けるドリル体と、前記ドリル体で空けられたワークの下穴に嵌まる軸とを備えており、これらドリル体と軸とは別体に製造されており、前記軸の一端部に、当該軸を回転操作するためのドライバビットが相対回転不能に嵌まる係合部が形成されている一方、前記軸の他端部とドリル体とに、それらドリル体と軸とを同心に保持する連結手段が形成されている、
   ドリル機能付き軸装置。
2. 前記連結手段として、軸にはその他端面に開口した嵌合穴が形成されていて前記ドリル体には前記軸の嵌合穴に嵌入する雄型の突起が形成されており、前記突起と嵌合穴とが嵌脱自在になっている、
   請求項１に記載したドリル機能付き軸装置。
3. 前記軸は、木材と金具とを所定姿勢に保持するためのドリフトピンであって、その両端には、ボス部とその一端に一体に形成した頭を有するキャップが装着できるようになっている軸装置であって、
   前記軸の嵌合穴を雌ねじ穴と成して前記ドリル体の突起を雄ねじ部と成すことにより、ドリル体を軸に着脱することが許容されている一方、前記軸の一端部に形成した係合部は断面角形の係合穴であり、前記キャップのボスを軸の雌ねじ穴及び係合穴に嵌入できる大きさに設定している、
   請求項１又は２に記載したドリル機能付き軸装置。
4. 請求項１〜３のうちの何れかに記載した軸又はドリル体。

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