JP2021105251A - 仕口の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合の主体となる三本の軸材が、適度な傾斜を持ち、基準となる鉛直方向の一軸を中心にして旋回するような位置を取り、基準となる鉛直方向の一軸上の一箇所で重なり合う形態で、接合補助材を使用することなく、軸材そのものを切り欠き作った凹凸を組み合わせ、互いに直交に限らない任意の角度で重なり合い、接合軸材の軸方向を固定する強度を持つ、仕口の接合方法の提案を課題とする。【解決手段】接合の主体となる三本の軸材の側面から形成された凹部により、凹凸面が形成された三本の軸材と栓材を用いた仕口の接合方法であって、所定軸に対して任意に傾斜させた前記三本の軸材を、その凹凸面を組み合わせることにより、前記三本の軸材を接合させる組み立て工程と、前記三本の軸材を組み立てた後の取り合い部分に形成された空間に、前記凹凸面によるかみ合わせ部分に、内側から押し付けの力が作用するように栓材を嵌め込む嵌合工程とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、主に木造建築や木工の分野で、仕口と呼ばれる部材の接合方法に関するものである。

木造建築や木工の分野で仕口と呼ばれる木部材の接合方法は、世界各地で古い歴史を伴って発展したものが多い。わが国でも中世に大陸文化と共に入ってきた木材の加工技術をもとに、近世にかけて発展したものが伝統工法として存在し、その後現代にかけても発展した既存の仕口技術がある。
こうした仕口は、主に接合しようとする部材そのものを切ったり削ったり穴を明けたりすることで凹凸をつけ、そのくぼみに突起を合わせて隙間なく接合させ、ずれを防いだり部材にかかる荷重を分散させるなど、強度的な利点を得るためのものや、部材を組み合わせることによる見た目の美しさを求めたものなど、目的に合わせて非常に多くの種類があり、建築や木工などの分野で活用されてきた。

仕口の固定力の強化のために、伝統工法などでも釘や接着剤などの金物や補助材は使用されてきたが、近年では多様な金物や補助材がより多く取り入れられ、中には組み合わせの主体となる部材の加工が不要であるものや、加工技術をほとんど要しないというものもあり、その手軽さから仕口の新しい技術として発展が目覚ましい。
そういった背景で、接合する部材そのものを加工して凹凸をつけ、部材を組み合わせるような新しい仕口技術の発展は停滞気味であるが、金物や補助材に頼らない接合にも多くの利点があり、さらなる発展が望まれる。

金物や補助材に頼らない、伝統工法や既存の部材接合の角度に着目してみると、厚みや幅に対して、比較的長さのある部材の長さ方向を軸方向として考えた場合、二つの軸材の接合では、一軸上で長さを継ぐものは継手と呼び、一方の軸材が他方の側方から直交して差し込まれたり交差したりして接ぐものを仕口と呼んで区別する。
二部材の仕口は二軸が直交する状態で接合するものがほとんどであるが、直角以外の角度で接合されるものもある。
三つの軸材が一か所で接合するものでは、二部材の接合技術を合成したものが多く、三軸の内の二軸又は三軸全てが直交する形状となるものがほとんどで、平面的に三軸が直交に限らない角度で交差するような例外もあるが、三軸が立体的に互いに直交に限らない自由な角度で接合するような例はあまり見られない。

固定力を伴って部材を接合させるような仕口技術とは性質を少し異にするが、三ツ脚や三ツ又と呼ばれる、重量物を吊り下げるときの支柱とするような技術がある。
三本の軸材として、比較的小径の丸太材の端部近くを、各軸材がずれないように適度に開く程度の結束力でもって束ね、結束部分を上部にして、反対側の端部を三方に開いて三角錐状に設置するもので、重機などの機械力がない古い時代に、人力による重量物の吊り下げ、運搬技術として使われてきた。
三つ脚、三つ又のように、軸材同士の取り合い角が直交に限らない、比較的小さい角度で、一頂点からのびる三角錐の辺方向のような位置関係で接合する場合、この三角錐の頂点から底面方向への荷重に対する耐力は非常に強いものとなり、底面への軸端部の三点接地は、接地面の不陸にも影響されにくく、姿勢が安定しやすい。
部材一本ずつは細くて軽く、十分な強度を持たないものでも、部材三本を組み合わせることで必要な強度を発揮することが可能で、部材の入手のしやすさ、運搬の容易さといった面での利点もある。
ただし、三つ脚、三つ又の接合は、三軸の接合部そのものが軸方向を固定するような強度を持つものではない。結束部は半ば自由端であるから、形態の安定のためには接地する脚端部が滑動しないようにする必要がある。
また接合部は仕口加工をするものではなく、三本の軸状部材の接合部を綱や鋼線などで結束するといったようなものの他、近年では専用の金物で接合することもある。

家具などでも、接地部材が三本脚の腰掛などは、床面に多少の凹凸がある場合にも設置姿勢が安定し、少ない部材数で体重を支える有効な構造となりうる。しかしながらそれら製品の部材の仕口は、二部材同士の仕口を組み合わせたものであり、主体となる三軸が一か所で、かつ自由な角度で接合される例とはならない。
他に三軸の交点となる一点を紐などで縛り、束ねた上で、軸部材端部に開き止めになる物を取り付ける形態の腰掛など、三ツ脚・三ツ又の応用であるものが見られるが、三ツ脚・三ツ又同様、接合部が軸方向を固定するような強度を持つものではなく、軸材そのものに仕口加工を伴うものでもない。

三ツ脚、三ツ又がなす三角錐状の接合のように、基準となる鉛直方向の一軸を中心にして旋回する姿勢で、複数の軸材が適度な傾斜角でもって、基準となる鉛直方向の一軸上で軸材の一部が重なり合い接合する形態は、鉛直方向の耐力、姿勢の安定、部材の軽少といった面で優位なことが多く、また軸材の傾斜角の変化などにより、形態の多様性なども利点として考えると「一軸旋回型一点接合」という新たな形態の仕口として考える価値がある。

接合部材の複雑さに着目した場合、接合部の部材加工を伴う伝統工法や既存の仕口は、部材それぞれに期待される耐力や働きが異なる場合があるために、その接合部の形状や仕口加工がそれぞれの部材で異なることが多く、部材数が増えることにより複雑になりがちである。

木造建築物や家具なども、伝統工法を含め既存の仕口によるものは木組みの形態がある程度出来上がり、構造や製品形態に目新しさがなくなっている。

接合の主体となる三本の軸材が、一箇所で重なり合う部材の接合を考えた場合、従来の仕口の接合方法は、その三本の軸材が立体的に互いに直交に限らない自由な角度で接合するような例はほとんど無く、あったとしても、接合部分が部材の軸方向を固定するような強度を持たないため、三本の軸材が重なって接合する部分とは別の箇所を固定したり、接合補助材（釘やねじ、金属板）や、専用の金物といった、接合の主体となる材料とは異質のものを使用したりすることで形態が安定するものであった。

本発明は、接合の主体となる三本の軸材が、適度な傾斜を持ち、基準となる鉛直方向の一軸を中心にして旋回するような位置を取り、基準となる鉛直方向の一軸上の一箇所で重なり合う形態で、接合補助材（釘やねじ、金属板）を使用することなく、軸材そのものを切り欠き作った凹凸を組み合わせ、互いに直交に限らない任意の角度で重なり合い、接合軸材の軸方向を固定する強度を持つ、仕口の接合方法の提案を課題とする。

本発明は、接合の主体となる三本の軸材の側面から形成された凹部により、凹凸面が形成された三本の軸材と栓材を用いた仕口の接合方法であって、所定軸に対して任意に傾斜させた前記三本の軸材を、その凹凸面を組み合わせることにより、前記三本の軸材を接合させる組み立て工程と、前記三本の軸材を組み立てた後の取り合い部分に形成された空間に、前記凹凸面によるかみ合わせ部分に、内側から押し付けの力が作用するように栓材を嵌め込む嵌合工程とを備えている。

本発明により、接合の主体となる三本の軸材が、接合補助材（釘やねじ、金属板）を使用することなく、軸材そのものを切り欠き作った凹凸を組み合わせ、互いに直交に限らない任意の角度をもって一箇所で重なり合い、接合軸材の軸方向も固定する強度を持つ接合を実現することができる。

仕口の接合形態の一例の説明図 接合芯と主軸の部材芯の位置関係の説明図 各接合部材が図２の位置関係に配置される説明図 主軸の部材形状と加工形状の説明図 主軸同士の接合と、受け部の欠き込み形状の説明図であり、掛ける側の主軸と受ける側の主軸の重なり部分の説明図 主軸同士の接合と、受け部の欠き込み形状の説明図であり、主軸の受け部の欠き込み加工形状の説明図 主軸の受け部の欠き込みのみを施した三本の主軸を、接合形態に配置したときに内部にできる、材の埋まらない空間形状についての平行投影図 主軸の受け部の欠き込みのみを施した三本の主軸を、接合形態に配置したときに内部にできる、材の埋まらない空間形状についての鉛直方向からの見下げ図 主軸の栓の差し込み部の欠き込み形状についての平行投影図 主軸の栓の差し込み部の欠き込み形状についての鉛直方向からの見下げ図 栓の部材形状についての説明図 一本の主軸と栓の取り合いの説明図 主軸の傾斜角度と主軸同士の水平面上の取り合い角度の説明図 部材芯を中心とした主軸の基準とする状態からの回転角度の説明図 鉛直方向から見下げた主軸と接合芯の偏芯の説明図 実施例１の平行投影図 実施例２の平行投影図 実施例３の平行投影図 実施例４の平行投影図 実施例５の平行投影図 実施例６の平行投影図 腰掛としての実施例７の平行投影図 コートハンガーとしての実施例８の平行投影図 柱としての実施例９の平行投影図

以下に、基本的な接合の一例を示し、本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、部材構成としては部材の種類が主軸１と栓２の二種類であり、部材数は主軸１が三、栓２が一の合計四からなる。

主軸１の配置は図２に示すように、次のようになる。先ず、接合の中心となる接合芯３を鉛直方向に設定する。接合の主体となる各主軸１の部材芯４は、各主軸１が、接合芯３との適度な偏芯と、鉛直方向との適度な傾きを持ち、接合芯３を中心にして、たがいに適度な角度をもって旋回するように配置する。

図３に接合形態の各部材の配置を示す。前述の図２に示した主軸１の部材芯４の位置に合わせ、三本の主軸１は、その隣り合う主軸１との位置関係により、上部に位置する場合はその自重や荷重を掛ける側、下部に位置する場合は受ける側と、それぞれが両方の役割を果たし、互いに掛け、受けの関係をとりながら支えあうように重なり合う。栓２は、接合芯３上の三本の主軸１の交差部に、接合のずれ止めの栓として差し込まれる。

図４に主軸１の形状例と、主軸１の側面に形成された凹部の形状例を示す。本実施形態例では三本の主軸１がみな同じ形状で、施される凹部の加工も同じになる例を挙げているが、接合条件によっては、各主軸１の形状や加工は同じである必要はない。施される凹部の加工はその役割により、主軸１の受け部の欠き込み５と、栓２の差し込み部の欠き込み６の二種類になる。

主軸１の受け部の欠き込み５は、図５及び図６に示すように、隣り合う主軸１との位置関係により、受ける側となった主軸１の側面に、掛ける側の主軸１の側面が重なる部材形状なりに、凹部として欠き込み加工を施す。

図７及び図８に示すように、主軸１の凹部の加工として、主軸１の受け部の欠き込み５だけを施した三本の主軸１を、接合形態に配置させたときには、内部に材の埋まらない空間７が出来る。

この材の埋まらない空間７の内部表面に密着し、押し付けによるずれ止めの役目を果たす部材が栓２であるが、この状態のままでは差し込むことが出来ないため、塞いでいる部分を欠き込むことによって栓２の差し込み部の空間を確保する
栓２の差し込み部の欠き込み６は、図９及び図１０に示すように、この内部に出来た材の埋まらない空間７を、鉛直上向き方向に投影したときに、その投影部分が主軸１に抵触する部分を、凹部として欠き込み加工を施す。

同様に、図８に示すように、内部に出来る材の埋まらない空間７を、鉛直上向き方向に平面的に投影した形状が栓２の軸部の断面形状８となる。
図１１に栓２の部材形状を示す。接合部に差し込まれる側の栓２の先端は、この材の埋まらない空間７の形状につながり、三角錐状になる。
一本の主軸１と栓２が接合形態で取り合った状態を図１２に示す。

このようにして、図４に示すように、主軸１の受け部の欠き込み５と、栓２の差し込み部の欠き込み６が施された三本の主軸１を、図３に示すようにその凹凸を組み合わせて接合し、それだけでは、形態が安定せず簡単に分解してしまうが、その取り合い部分に形成された空間に、栓２を嵌め込むことで図１に示す接合形態となる。このとき、栓２の側面と先端部分は三本の主軸１の取り合い部分に形成された空間内部の表面に密着して、各部材の凹凸面によるかみ合わせ部分に、内側から押し付けの力を作用させるため、接合軸材の軸方向を固定する接合となる。この接合は栓２を抜くことで分解できる。

以上のような接合例を含め、本発明の接合の形態は多様であるが、接合形態を決定する要素を説明する。
［１、主軸の部材形状について］

主軸１の部材形状は、断面に対して長さが比較的大きい軸状の部材となる。基本形状は図４に示すような、断面形状が正方形である正四角柱が望ましいが、その他の四角柱、多角柱、円柱、錐形や辺が直線であることにとらわれない自由な軸形状も接合可能な場合がある。
［２、主軸の軸傾斜角度について］

図１３は、図２で示した接合芯３と主軸１の部材芯４の取り合いについて、それらの芯がなす角度の説明をするためのものであるが、ここで示すように、主軸１の軸傾斜角度９については、主軸１を接合形態に配置させたときに主軸１の部材芯４が鉛直方向と成す角度のことをいう。主軸１の部材芯４が鉛直方向に直立している状態を０度、転びが大きくなるにつれて軸傾斜角度９が大きくなり、水平方向に倒れている状態を９０度として考え、０度から９０度の範囲で設定する。軸傾斜角度９が０度の場合や９０度の場合は、主軸１同士の重なりが、受け掛けの関係として成り立たず、本発明の接合形態はとれない。
［３、主軸同士の水平面上の取り合い角度について］

同様に図１３に示すように、主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０は、三本の主軸１を接合形態に配置させ、その主軸１の部材芯８を鉛直方向から見下げて水平面に投影したときに、その投影された芯同士が成す角度とする。
［４、主軸１の部材芯を中心とした主軸の回転角度について］

図１４に示すように、主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、主軸１を接合形態に配置させたとき、主軸１を、上側から軸方向に見て、基準とする主軸１の状態から、主軸１の部材芯８を中心に時計回りに回転している角度とする。
［５、接合芯と、主軸の部材芯との偏芯率について］

接合芯３と、主軸１の部材芯８との偏芯率は、図１５に示すように主軸１を接合形態に配置し、真上から見た状態で、主軸１の部材芯４と主軸１の接合芯３側の最偏部との距離１２と、主軸１の部材芯４と接合芯３との最短距離１３の割合を百分率で表す。接合芯３が主軸１の部材芯８と交わる場合を０％、接合芯３が主軸１の接合芯３側の最偏部と交わる場合を１００％として考える。

これらの接合形態を決定する各要素の設定は、要素一つずつの設定も重要であるが、複数の要素による複合的な設定により接合形態が取れず不適切となる場合もあるため注意を要す。不適切な設定とは、主軸１同士の重なりが十分でなかったり、掛かりの角度が悪いといった原因で、外れやすい状態になる場合や、逆に重なりが大きいため主軸１の断面欠損が大きくなり、壊れやすい形状になってしまったり、主軸１が分断され接合形態が取れない場合など、主軸１同士の取り合いが不適切であるものの他、主軸１同士は接合形態が取れたとしても、栓２を差し込んで主軸１を内部から押し付けた方向では、主軸１が滑ってしまい、形態が安定しない場合など嵌合が効果的に働かない場合もある。

また、出来上がった接合形態により、期待できる耐力や形状、意匠など、特性も変わってくるので接合形態を決定する各要素を適切に設定することが大切である。

このように、接合形態を決定する各要素の設定により、主軸１の凹部の欠き込み部の形状や寸法が決定される。栓２の差し込み部分の部材形状も決定される。

本発明による仕口の接合形態を決定する各要素が、三本の主軸１に対して同じ条件で設定されたときは、三本の主軸１の接合部の加工形状、寸法は全く同じものになり、構成部材も二種類四点となり単純化出来る。

本発明による仕口の、接合形態を決定する各要素の設定値は、それぞれに自由度があり、その組み合わせにより接合形態は決まったものにとらわれず、多様に変化する。

本発明の仕口の接合形態を説明する中で、接合芯３の方向や栓３の差し込み方向、主軸１の位置関係で上、下といった方向を指定するものがあるが、これはその接合形態を限定するものではなく、その方向や位置関係は目的に合わせて変えるものである。

本発明の接合形態は、目的に応じて変化が可能であり、実施形態としていくつかの例を上げる。
［実施例１］

図１及び図１６に本発明の一例として、実施例１を示す。図１は内部の状況も表したかくれ線付きの平行投影図である。図１６は同じ実施例を、角度を変えて投影した姿である。接合形態を決定する各要素を三本の主軸１に対して同じ条件で次のように設定する。
・ 主軸１の接合部の部材形状は正四角柱とする
・ 主軸１の軸傾斜角度９は３０度とする
・ 主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０はそれぞれ等分の１２０度とする
・ 主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、部材断面の正方形の一辺が水平である状態を基準として４５度とする
・ 接合芯３と、主軸１の部材芯４との偏芯率は５０％とする。
この実施例は鉛直方向の耐力、姿勢の安定性、部材の小型化、といった面でバランスが良く、本発明の、最も基本的な形態である
［実施例２］

図１７に本発明の一例として、実施例２を示す。接合の形態を決定する各要素を三本の主軸１に対して同じ条件で次のように設定する。
・ 主軸１の接合部の部材形状は正四角柱とする
・ 主軸１の軸傾斜角度９は４５度とする
・ 主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０はそれぞれ等分の１２０度とする
・ 主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、部材断面の正方形の一辺が水平である状態を基準として６０度とする
・ 接合芯３と、主軸１の部材芯４との偏芯率は６０％とする。
実施例１と比較して接合形態を決定する要素の内、主軸１の軸傾斜角９の設定によって、仕口の形態や性質が変わる。
［実施例３］

図１８に本発明の一例として、実施例３を示す。接合の形態を決定する各要素を三本の主軸１に対して同じ条件で次のように設定する。
・ 主軸１の接合部の部材形状は正四角柱とする
・ 主軸１の軸傾斜角度９は６０度とする
・ 主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０はそれぞれ等分の１２０度とする
・ 主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、部材断面の正方形の一辺が水平である状態を基準として８０度とする
・ 接合芯３と、主軸１の部材芯４との偏芯率は７０％とする。
前例と比較して、更に主軸１の軸傾斜角９を大きくとった例で、横方向の広がりが特徴的である。
［実施例４］

図１９に本発明の一例として、実施例４を示す。接合の形態を決定する各要素を三本の主軸１に対して同じ条件で次のように設定する。
・ 主軸１の接合部の部材形状は正四角柱とする
・ 主軸１の軸傾斜角度９は７５度とする
・ 主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０はそれぞれ等分の１２０度とする
・ 主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、部材断面の正方形の一辺が水平である状態を基準として８５度とする
・ 接合芯３と、主軸１の部材芯４との偏芯率は６０％とする。
前例より更に主軸１の軸傾斜角９を大きくとった、平面的な盤の構成部材となり得るような例である。
［実施例５］

図２０に本発明の一例として、実施例５を示す。接合の形態を決定する各要素を三本の主軸１に対して同じ条件で次のように設定する。
・ 主軸１の接合部の部材形状は部材厚に対して部材幅が倍で材長が比較的大きい四角柱とする
・ 主軸１の軸傾斜角度９は３０度とする
・ 主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０はそれぞれ等分の１２０度とする
・ 主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、部材断面の長方形の長辺が水平である状態を基準として５０度とする
・ 接合芯３と、主軸１の部材芯４との偏芯率は７０％とする。
主軸１の断面が長方形の例である。
［実施例６］

図２１に本発明の一例として、実施例６を示す。接合の形態を決定する各要素を三本の主軸１に対して同じ条件で次のように設定する。
・ 主軸１の接合部の部材形状は部材厚に対して部材幅が倍で材長が比較的大きい四角柱とする
・ 主軸１の軸傾斜角度９は３０度とする
・ 主軸１同士の水平面上の取り合い角度１０はそれぞれ等分の１２０度とする
・ 主軸１の部材芯４を中心とした主軸１の回転角度１１は、部材断面の長方形の短辺が水平である状態を基準として５０度とする
・ 接合芯３と、主軸１の部材芯４との偏芯率は５０％とする。
実施例５の長方形断面の方向を替えて接合させた例である。
［実施例７］

図２２に本発明の一例として、実施例７を示す。これは主軸１が角錐状で、腰掛としての実施例である。
［実施例８］

図２３に本発明の一例として、実施例８を示す。これは主軸１の軸方向の稜部が直線を持たない形状での実施例で、コートハンガーとしての実施例である。
［実施例９］

図２４に本発明の一例として、実施例９を示す。これは主軸１の軸傾斜角度を極めて小さくしたときの実施例で、建築物の柱としての使用などが見込まれる。

本発明は特別な技術を要するような難解なものではないが、仕口という伝統技術の延長線上にある新しい形態を実現するものであり、仕口の接合形態を決定する各要素の設定により、建築構造の柱や家具の脚など主に鉛直方向の耐力を期待する形態や、水平方向に広がり広い盤面を構成する形態など、状況により様々な実施形態に対応が出来るため、構造、意匠、経済性など様々な設計目的に合わせて建築物や家具などの製品に取り入れられ、新しい仕口の接合方法として利用されることが期待できる。
また、素材は木材にとらわれる必要もなく、木材を主体とした製品以外にも取り入れ可能な仕口の接合方法となり得る。

１ 主軸
２ 栓
３ 接合芯
４ 主軸の部材芯
５ 主軸の受け部の欠き込み
６ 栓の差し込み部の欠き込み
７ 材の埋まらない空間
８ 栓の軸部の断面形状
９ 主軸の軸傾斜角度
１０ 主軸同士の水平面上の取り合い角度
１１ 主軸の部材芯を中心とした主軸の回転角度
１２ 主軸の部材芯と、主軸の接合芯側の最偏部との距離
１３ 主軸の部材芯と接合芯との最短距離

Claims (2)

1. 接合の主体となる三本の軸材の側面から形成された凹部により、凹凸面が形成された前記三本の軸材と栓材を用いた仕口の接合方法であって、所定軸に対して任意に傾斜させた前記三本の軸材を、その凹凸面を組み合わせることにより、前記三本の軸材を接合させる組み立て工程と、前記三本の軸材を組み立てた後の取り合い部分に形成された空間に、前記凹凸面によるかみ合わせ部分に、内側から押し付けの力が作用するように栓材を嵌め込む嵌合工程とを備えている仕口の接合方法。
2. 接合の主体となる三本の軸材が、木製、樹脂製、又は金属製である請求項１に記載の仕口の接合方法。
   
   

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