JP4091039B2 - 木材用孔拡張部切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、木材用孔拡張部切削装置に関するものである。更に詳しくは、孔の内部の所要箇所に孔拡張部を設ける作業において、特に熟練していない作業者でも、容易かつ迅速に孔拡張部を所要の形状に均一につくることができるようにしたものに関する。

現代建築においては、天井板を張らずに、木材を使用した梁等の骨組を下から見えるように意図的に露出させ、そのままデザインとして活かした建築物が増えてきている。このような建築物において、木材の接合に接合金具を用いると、金属が表面に露出してしまい、美観が損なわれてしまう。

また、このように露出している金属には結露が生じやすく、木材の腐食が進みやすいばかりでなく、金属部分に熱が直接的に伝わりやすいため耐火性能も低いという問題もある。更には、梁や桁等の木材に経年により「木やせ」が生じたときに、木材と接合金具の間に隙間が生じる可能性が高く、この場合は接合金具が緩んで木造建築物の耐久性が低下してしまう。

本願発明者はかつて、このような課題を解決するために、特許文献１において、木材等の建築用構成部材の接合部が表面に露出しない状態で建築用構成部材同士の接合を強固に維持できる構造を提案した。

この構造は、接合される各建築用構成部材の接合部に設けられた孔に、孔の外径を拡げるように孔拡張部を所要数設け、各孔に渡るようにして接合部材を収め、更に各孔に接合部材を孔内に固着する接着剤を充填して固化させ、孔拡張部で固化した接着剤が各孔から接合部材が抜けないようにするストッパーとして機能するようにしたものである。

上記構造においては、孔の内部の所要箇所に孔拡張部を形成する作業が必要となる。この作業は、特許文献１に記載されているように次のように行われている。なお、図７にその説明図を示す。

孔拡張部は、先端にドリル７１を備えた電気ドリル７を用いて形成する。なお、図７では奥側の孔拡張部９１の形成方法について説明しているが、中間部の孔拡張部についても同じようにして形成することができる。
ドリル７１は、例えば長尺なシャンク７１１の先端に丸孔切削用のルータービット７１２を固着したものを用いる。ルータービット７１２は、その外径が孔の内径よりも小さいので、ドリル７１は支障なく孔９０の中に挿入することができる。

まず、図７（ａ）の状態からドリル７１を孔９０の中に差し入れ、ルータービット７１２が所要の深さまで達したら電気ドリル７を作動させる。そして、図７（ｂ）に示すように、電気ドリル７を傾け、ドリル７１を孔９０の軸芯方向に対してやや傾斜させる。

これにより、孔９０の内壁部にルータービット７１２によって孔拡張部９１の一部が切削される。更に、図７（ｃ）に示すように、電気ドリル７を操作し、ルータービット７１２を内壁部に沿うように孔９０の周方向に移動させて切削し、孔拡張部９１の全体を形成する。上記した要領で、孔拡張部９１を例えば孔内部の底部寄りと中間部の二箇所に形成する。
特開２００４−９２０５８

しかしながら、特許文献１に記載されている上記方法には次のような課題がある。
すなわち、電気ドリルは作業者が手で持って、手の感覚を頼りに力の加減をしながら操作をするため、特に熟練していない作業者では作業に相当な時間がかかっている。

また、電気ドリルの手持ちによる操作では、シャンク７１１の傾きやルータービット７１２の高さ、周方向への動きが安定せず、孔拡張部の張り出し深さが浅かったり、いびつな形状になりやすく、所要の形状に正確かつ均一には形成しにくい。このように、仮に孔拡張部が正確に形成できない場合、孔拡張部の内部で固化した接着剤がストッパーとして十分に機能せず、建築用構成部材の規定の接合力が得られないおそれがある。

（本発明の目的）
本発明の目的は、孔の内部の所要箇所に孔拡張部を設ける作業において、特に熟練していない作業者でも、容易かつ迅速に孔拡張部を所要の形状に均一につくることができ、例えば建築用構成部材の規定の接合力が安定的に得られるようにした木材用孔拡張部切削装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。

本発明は、建築用構成部材を接合するための表面に露出しない接合構造を構成する孔の内部の所要箇所に、該孔より径大の孔拡張部を形成するための木材用孔拡張部切削装置であって、孔に挿入でき、軸受具間に空間部を有する円管で形成された挿入体と、
挿入体の内部に収められており、上記各軸受具で軸支され、回転力を付与することができる回転軸と、回転軸の先端側に設けられ、回転軸の回転により、遠心力で挿入体の外周面より外側へ張り出し可能に設けられた切削手段と、切削手段が挿入体の外径に収まるようにする戻し手段と、を備えており、挿入体の先端側の軸受具から挿入体の基端にかけて、先端側の軸受具の一部を貫通して吸引路が設けてあり、挿入体の基端には、吸引路につながり外部の吸引装置が接続される吸引管が設けてある、木材用孔拡張部切削装置である。

木材用孔拡張部切削装置を使用し加工する対象となるものは、木材である。
回転軸に付与される回転力は、人力（手動）によるものでもよいし、モータ等の機械によるものでもよい。
切削手段を外方へ動かす手段としては、遠心力や回転力を利用したものの他、例えばバネやゴム、その他の弾性体等の付勢手段を利用することもできる。

切削手段は、全体または一部に切削用の刃やヤスリ等を有するものであり、その構造は、挿入体の外周面より外側へ張り出し可能に設けられたものであれば、特に限定しない。
また、切削手段の数も限定するものではなく、適宜設定される。なお、遠心力の作用で拡がるものは、比較的重く形成して、その重さを利用できるようにするのが好ましい。

戻し手段としては、切削手段を収容方向へ付勢するバネやゴム、その他の弾性体等の付勢手段、あるいは回転軸や挿入体を切削方向とは逆方向に回転させることにより、係合部を切削手段に係合させる等して収容方向へ動かすもの等であるが、これらに限定はされない。

深さ調節手段としては、例えば挿入体と切削手段の軸線方向の位置関係が固定であれば、挿入体の挿入深さを調節して切削手段の深さ位置の調節を行う構造があげられる。また、挿入体と切削手段の軸線方向の位置が相互に動く関係であれば、例えば切削手段を有する回転軸の位置を調節して行う構造があげられるが、これらに限定するものではない。

（作用）
本発明に係る木材用孔拡張部切削装置の作用を説明する。
なお、ここでは、本発明の各構成要件のそれぞれに、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与し説明するが、この符号の付与は、あくまで説明の理解を助けるためであって各構成要件の上記各部への限定を意味するものではない。

木材用孔拡張部切削装置は、木材等の建築用構成部材を接合するための表面に露出しない接合構造を構成する孔(90)の内部の所要箇所に孔拡張部(91)を設ける作業を行うものである。その作業は、次のように行う。

（１）回転軸(2)にモータの駆動軸をつなぐ等して回転力を付与できるようにする。また、切削手段(3)を挿入体(1)の外周面より内側へ収容しておき、孔(90)に挿入する際の邪魔にならないようにしておく。

（２）建築用構成部材(9)に設けられた孔(90)に挿入体(1)を挿入する。切削手段(3)は孔(90)内壁に接触せず邪魔にならないので、円滑な挿入が可能である。また、このとき、例えば深さ調節手段(4)等で孔(90)内における切削手段(3)の深さ位置を所要深さに調節する。

（３）回転軸(2)を例えば高速で回転させると、切削手段(3)は遠心力で拡がる方向へ動き、挿入体(1)の外周面より外側へ張り出す。これにより、孔 (90)の内壁は切削され、切削された部分の内径は次第に拡がり、例えば切削手段(3)が最大に拡がった最大径まで切削される。これにより、孔(90)の内壁に孔(90)より径大の孔拡張部(91)が形成される。

（４）切削手段(3)によって切削された切削屑は、排出手段(12,13)によって切削作業中に切削屑を孔の外へ排出する。また、切削屑を挿入体(1)の内部空間部へ誘導することもできる。切削屑の一部は孔拡張部の内部に残ることもある。また、例えば切削手段の刃等が回転軌跡の外周面が先端へ向け窄まるよう形成されていると、孔拡張部(91)と孔(90)の内周が交わる部分（境界部分）の角が鈍角になる。これによると、孔(90)に孔拡張部(91)を形成した後でボルト等の接合部材を差し込むときに、その先端が角に接触しても孔拡張部(91)の斜面で孔(90)中央方向へ誘導されやすく、引っ掛かりにくい。
これにより、接合部材の差し込み作業が円滑にできる。

更に、切削手段の刃等が上記のような形状を有することにより、例えばルータビット等と比較して軸線方向の厚みが大きくなり、切削される面も孔拡張部(91)の空間も大きくなるので、熱が発散しやすく切削面に焦げが生じにくい。
また、孔拡張部の内径をルータビットを使用した場合と比較してより径大に形成できる。つまり、ルータビットを使用した場合は図７に示すように最大でそのほぼ半径分（孔径の半分）しか切り込めないが、本発明の場合は最大で挿入体の直径分（孔径分）まで切り込むことができる。

（５）一箇所の孔拡張部(91)を形成したら、例えば戻し手段によって切削手段(3)が挿入体(1)の外径に収まるようにする。そして、孔(90)から挿入体(1)を抜き取り、孔(90)内に空気を吹き付ける等して、残った切削屑を排出する。また、例えば挿入体(1)の内部空間部に詰まっている切削屑を取り除くようにする。
（６）切削手段(3)の深さ位置を上記位置と違えて、上記（１）〜（５）の作業を必要なだけ繰り返し行う。

（ａ）本発明によれば、挿入体の外周面より外側へ張り出し可能に設けられた切削手段を、例えば回転時の遠心力や押拡げる力等を利用して張り出し方向へ動かし、孔の所要深さの位置に孔径より径大の孔拡張部を形成することができる。このように、本発明によれば、特に熟練していない作業者でも容易かつ迅速に所要の形状に均一につくることができ、建築用構成部材の規定の接合力が安定的に得られる。

（ｂ）挿入体の外周面より外側へ張り出した切削手段を内側へ収容する戻し手段を備えているので、切削手段を挿入体の外周面より径小にすることができ、孔拡張作業後に挿入体を孔から確実に抜き取ることができる。

（ｃ）孔内における切削手段の深さ位置を調節できる深さ調節手段を備えているものは、孔内の予め決められた深さ位置に孔拡張部を形成することが簡単にできる。

（ｄ）切削手段により切削された切削屑を孔の外へ排出する排出手段を備えているので、切削作業中に切削屑を排出でき、孔内で切削屑が邪魔にならず、切削抵抗が増して孔内が焦げてしまうようなことはなく、円滑に作業できる。

本発明を図に示した実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る木材用孔拡張部切削装置の第１の実施の形態を示す中間部を一部省略した斜視説明図、
図２は図１におけるＡ矢視図、
図３は木材用孔拡張部切削装置の中間部を一部省略した縦断面説明図である。

木材用孔拡張部切削装置Ｃ１は、挿入体１と、挿入体１の内部に通してあり先端部に切削具３を有する回転軸２と、孔内における切削具３の深さ位置を調節できる深さ調節具４を備えている。以下、上記それぞれについて詳細に説明する。

（挿入体１）
挿入体１は、金属製の円管で形成され、空間部１９、１９ａを有している。後述する軸受具１０、１１間が空間部１９、軸受具１１より外側が空間部１９ａである。空間部１９ａの先端側は開口されている。

挿入体１（円管）の外径は、加工対象となる孔に挿入したとき、その内壁と本質的に隙間のないように形成してある。なお、作業に支障のない限度であれば多少の隙間があってもよい。また、挿入体１の長さに関しては、項の深さに対応させて複数種類を設定してもよいし、長尺に形成しておけば短い（浅い）孔の加工は可能であるので、長尺のもの一種類の設定でもよい。

挿入体１の基端の開口部には、後で説明する回転軸２を回転可能に挿通し軸支するための軸孔１００を中心に有する軸受具１０が内嵌めして固着されている。
また、挿入体１の先端寄りには、軸受具１０と共に回転軸２を軸支する軸受具１１が固着されている。軸受具１１の中心には、軸孔１１０を有している。なお、各軸孔１００、１１０に玉軸受等を設けることもできる。

先端側の軸受具１１から挿入体１の基端にかけて、軸受具１１の一部を貫通して吸引路１２が設けてある。挿入体１の基端には、吸引路１２につながる吸引管１３が突出して設けてある。吸引管１３には、外部の吸引装置が接続される。また、上記軸受具１０、１１には、それぞれ空気導入孔１０１、１１１が設けてある。

（回転軸２）
挿入体１の空間部１９には、先端部に切削具３が取り付けられた回転軸２が収められている。回転軸２は、先部側を上記軸受具１１の軸孔１１０に挿通し、後部側を上記軸受具１０の軸孔１００に挿通して、回転可能に軸支されている。符号２１、２２は、軸受具１０に接触して回転軸２の進退を制限するストッパー盤である。

（切削具３）
回転軸２の先端側には、副軸２３、２４が設けてある。副軸２３、２４は丸棒状に形成されており、回転軸２と軸線方向を平行にして回転軸２の直径線上に相対向する位置に固着されている。副軸２３、２４の先部側には、それぞれ切削具３が設けられている。切削具３は、円柱状で外周面にヤスリと同様の多数の凹凸が設けられている切削体３０と、切削体３０に固着してあり切削体３０を副軸２３、２４に回動（回転）可能に取り付けるための管体３１と、それらをつなぐアーム３２で構成されている。

切削体３０は、回転軸２が回転したときに遠心力の影響を受けやすいように比較的重く形成されている。また、各切削体３０は、図２に示すように副軸２３、２４を中心として外側へ回動し拡がったときには、挿入体１の外径より張り出し、内側へ回動したときには、挿入体１の外径より内側へ収まるようにしてある。なお、各切削体３０は、バネ（図示省略）により内回動方向に付勢されている。

（深さ調節具４）
挿入体１には、深さ調節具４が設けられている。深さ調節具４は、挿入体１に移動可能に外嵌めされた円管状の調節具本体４０と、その周壁を貫通して螺合された固定螺子４１で構成されている。符号４２はハンドルである。調節具本体４０のうち、切削側の端面が孔の縁に当接する当接面４３となる。深さ調節具４は、固定螺子４１によって挿入体１に対する固定及び固定解除ができる。なお、挿入体１の外周面に目盛り（図示省略）を設けて、この目盛りに深さ調節具４の当接面４３側を合わせ、孔内における切削具３の深さ位置を設定する際の目安とすることもできる。

（作用）
図４は木材用孔拡張部切削装置の使用方法を示す横断面説明図、
図５は木材用孔拡張部切削装置の使用方法を示す縦断面説明図である。
図１ないし図５を参照して、本実施の形態に係る木材用孔拡張部切削装置の作用を説明する。

木材用孔拡張部切削装置Ｃ１は、例えば木材等の建築用構成部材９を接合するための、表面に露出しない接合構造（上記段落〔０００３〕参照）を構成する孔９０の内部の所要箇所に、内径がより大きい孔拡張部９１を形成するものである。

（１）まず、建築用構成部材９に、円形の孔９０を所要深さに形成する（図４（ａ）、図５（ａ）参照）。
（２）木材用孔拡張部切削装置Ｃ１の回転軸２にモータ（図示省略）の駆動軸をつなぐ等して回転力を付与できるようにする。また、切削具３の切削体３０を挿入体１の外周面より内側へ収容しておき、孔に挿入する際の邪魔にならないようにしておく。また、吸引管１３に吸引装置を接続する。
（３）建築用構成部材９に設けられた孔９０に挿入体１を挿入する。切削具３は挿入体１内部に収まっており、孔９０内壁に接触せず邪魔にならないので、円滑な挿入が可能である。また、深さ調節具４によって孔９０内における切削具３の深さ位置を所要深さに調節する（図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）。

（４）モータを作動させ、回転軸２を高速で回転させる。また、吸引装置を作動させる。切削具３においては、切削体３０が付勢力に抗するように遠心力によって拡がる方向へ回動し、各切削体３０は挿入体１の外周面より外側へ張り出す。これにより、孔９０の内壁は切削され、切削された部分の内径は次第に拡がり、切削具３が最大に拡がった最大径まで切削される。これにより、孔９０の内壁に孔９０より径大の孔拡張部９１が形成される（図４（ｃ）、図５（ｃ）、（ｄ）参照）。

（５）切削具３によって切削された切削屑は、切削体３０がヤスリ状であるため粉体になり、挿入体１の空間部１９ａから吸引路１２、吸引管１３を通り、外部へ吸引される。なお、例えば切削体３０が回転軌跡の外周面が先端へ向け窄まるよう形成されていると、孔拡張部９１と孔９０の内周が交わる部分（境界部分）の角が鈍角になる（図４（ｄ）点線部参照）。これによると、孔９０に孔拡張部９１を形成した後でボルト等の接合部材を差し込むときに、その先端が角に接触しても孔拡張部９１の斜面で孔９０中央方向へ誘導されやすく、引っ掛かりにくい。これにより、接合部材の差し込み作業が円滑にできる。

更に、切削手段の刃等が上記のような形状を有することにより、例えばルータビット等と比較して軸線方向の厚みが大きくなり、切削される面も孔拡張部９１の空間も大きくなるので、熱が発散しやすく切削面に焦げが生じにくい。
また、孔拡張部９１の内径をルータビットを使用した場合と比較してより径大に形成できる。つまり、ルータビットを使用した場合は図７に示すように最大でそのほぼ半径分（孔径の半分）しか切り込めないが、木材用孔拡張部切削装置Ｃ１では、最大で挿入体の直径分（孔径分）まで切り込むことができる。

（６）一箇所の孔拡張部９１を形成したら、回転軸２からモータの駆動軸を取り外す。また、各切削具３の切削体３０はバネの付勢力により内方向へ回動し、挿入体１の外径内に自動的に収まる。そして、挿入体１に抜き取り方向へ力を作用させれば、容易かつ確実に抜き取りができる（図４（ｄ）、図５（ｅ）、（ｆ）参照）。このようにして、孔９０から挿入体１を抜き取り、孔９０内に空気を吹き付ける等して、残った切削屑を孔９０、孔拡張部９１の外部へ排出する。
（７）切削具３の深さ位置を上記位置と違えて、上記（２）〜（６）の作業を必要なだけ繰り返し行う。このようにして、孔９０に所要数の孔拡張部９１を形成することができる。

そして、接合する二つの建築用構成部材９のうち一方の建築用構成部材９の孔９０内に接合部材（例えばボルト）を差し込み、接合部材の１／２を孔９０から突出させるようにし、更に他方の建築用構成部材９を突出した接合部材に孔９０を嵌めて孔９０同士が通じる位置で合わせる。この状態で、相互に通じている各孔９０（孔拡張部９１含む）内に別に設けた充填孔から接着剤を注入充填し、接合部材を孔９０内で包むようにして固化させる。

本実施の形態に係る木材用孔拡張部切削装置Ｃ１によれば、孔９０の所要深さの位置に孔径より径大の孔拡張部９１を、特に熟練していない作業者でも容易かつ迅速に所要の形状に均一につくることができる。このように形成した孔９０、孔拡張部９１を含む上記接合構造により、建築用構成部材９同士を強固に接合することができ、建築用構成部材９の規定の接合力が安定的に得られる。

図６は孔拡張部の径を調節する方法の説明図である。
図に示すように、孔拡張部の径を大きくしたい場合は、副軸２３、２４の位置を直径方向の外側へずらすことにより対応できる。逆に、孔拡張部の径を小さくしたい場合には、各副軸を直径方向の内側へずらすことにより対応できる。

なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る木材用孔拡張部切削装置の第１の実施の形態を示す中間部を一部省略した斜視説明図。 図１におけるＡ矢視図。 木材用孔拡張部切削装置の中間部を一部省略した縦断面説明図。 木材用孔拡張部切削装置の使用方法を示す横断面説明図。 木材用孔拡張部切削装置の使用方法を示す縦断面説明図。 孔拡張部の径を調節する方法の説明図。 従来の孔拡張部の施工方法を示す説明図。

符号の説明

Ｃ１ 木材用孔拡張部切削装置
１ 挿入体
１０ 軸受具
１００ 軸孔
１０１ 空気導入孔
１１ 軸受具
１１０ 軸孔
１１１ 軸孔
１２ 吸引路
１３ 吸引管
１９ 空間部
１９ａ 空間部
２ 回転軸
２１、２２ ストッパー盤
２３、２４ 副軸
３ 切削具
３０ 切削体
３１ 管体
３２ アーム
４ 深さ調節具
４０ 調節具本体
４１ 固定螺子
４２ ハンドル
４３ 当接面
９ 建築用構成部材
９０ 孔
９１ 孔拡張部
７ 電気ドリル
７１ ドリル
７１１ シャンク
７１２ ルータービット

Claims (1)

1. 建築用構成部材を接合するための表面に露出しない接合構造を構成する孔(90)の内部の所要箇所に、該孔(90)より径大の孔拡張部(91)を形成するための木材用孔拡張部切削装置であって、
   孔(90)に挿入でき、軸受具(10)(11)間に空間部(19)を有する円管で形成された挿入体(1)と、
   挿入体(1)の内部に収められており、上記各軸受具で軸支され、回転力を付与することができる回転軸(2)と、
   回転軸(2)の先端側に設けられ、回転軸(2)の回転により、遠心力で挿入体(1)の外周面より外側へ張り出し可能に設けられた切削手段(3)と、
   切削手段(3)が挿入体(1)の外径に収まるようにする戻し手段と、
   を備えており、
   挿入体(1)の先端側の軸受具(11)から挿入体(1)の基端にかけて、先端側の軸受具の一部を貫通して吸引路(12)が設けてあり、挿入体(1)の基端には、吸引路(12)につながり外部の吸引装置が接続される吸引管(13)が設けてある、
   木材用孔拡張部切削装置。

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