JP6063023B1

JP6063023B1 - 木材柱開孔装置

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Publication number: JP6063023B1
Application number: JP2015210014A
Authority: JP
Inventors: 勲山下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2035-10-26
Also published as: JP2017080958A

Abstract

【課題】長尺の木材柱の中心部位置に、芯に対して平行度の高い真っ直ぐな孔を簡単に開孔することが可能な装置を提供する。【解決手段】略鉛直に設けられた構造ポール２に回転設備３を固定し、前記回転設備を介して基本台べース４を前記構造ポールに回転自在に取り付け、前記基本台べースの前記回転設備の両側位置に木材柱５を固定するー対の木材柱固定手段６を設け、前記木材柱固定手段の両側の前記基本台べース端部にー対のスライド機構７を介してスライド式ドリル８を設け、上側のスライド式ドリルを、その自重を前記木材柱に印加回転駆動することにより、前記木材柱のー端側から木材柱の長さの半分以上に孔を開け、その後、前記回転手段を駆動させて前記基本台べースを上下回転させ、同じ要領で逆方向から孔を開けることにより貫通孔を開ける。【選択図】図１

Description

本発明は大地震等の災害において建築物が震動や横揺れに耐えられず破壊することに対して、木材柱の中心部に開孔し、そこに鉄芯補強材等を挿入する、耐震性に優れた建築構造材を作製する装置に関するものである。

近年、南海トラフの大地震が来ると言われている。過去、日本では北は青森県より南は九州南端部の宮崎県まで津波による被害を受けた経験がある。又、外国のチリで大地震と津波に依り大半の建築物が破壊された。木造建築物の耐震強度の補強は、早急に対応しなければならない大きな課題であり、破壊に耐えられる部材の製造を可能にする木材柱開孔装置の開発を急ぐ必要がある。

木材柱の中心に鉄芯を挿入し補強を行うことにより、木材柱の耐震強度を飛躍的に向上できることは極めて一般的なことであるが、長尺の木材等の小口面に長手方向の開孔を形成することが極めて困難であり、平行度が高く、かつ、深い孔を容易に開けることができなかった。

その為、鉄芯を挿入するという木材柱補強方法は明確であったが、実際に木材柱に鉄芯を挿入して補強することができなかった。

特開平１１ー２４７３５７号公報特開２０００ー１７６９０６号公報特開平１１ー１４７２０５号公報特開２００５ー１０３７１５号公報

特許文献１には心持丸材の長手方向に穿孔させる装置であって先端部に穿孔具を備えた回転軸を水平方向に移動可能に支持した装置において、穿孔する心持丸材の少なくともその両端部分を回動可能に支持する支持装置を設けると共に、支持装置に支持した、心持丸材を回転軸と逆方向に回転させる回転装置を設けた事を特徴とする加工装置が開示されている。

特許文献２には,木材を挟持するバイス装置と、バイス措置に対し切削ヘッドに保持されたドリルが前後及び上下に移動する木工用定置形ドリルにおいて、バイス装置のー端にドリルと嵌合する、ドリルの上下移動すと連動可能に取り付け、ドリルブッシュを回転可能にしたことを特徴する木工用定置形ドリルが開示されている。

特許文献３は、竹材の節除去、木材の軸方向孔開け時に,チエーン歯車機構付きモーターを動力源としてチエーンによって刃具回転軸機構付き移動板をガイドレールに沿ってストパー側に移動させるが、刃具回転軸機構付き移動版の中央部を引っ張って移動させるため、加工性が低下するという課題を有していた。チエーンの刃具回転軸機構付き移動版のガイドレール上でのストパー側への引き寄せに伴い生じるたわみを吸収するチエーンたわみ防止用伸縮吸収機構が必要になるなど構造が複雑で、生産性、メンテナンス性に欠けるという課題を有していたことが開示されている。

特許文献４には,孔あけ加工時のドリルの振れ防止として高精度の加工ができ、被加工物とドリルの位置合わせが容易である又は、両側部と両側部の上面に連設された水平案内部を有する断面略コ字型又はH字型のレール架台として使用できるとある、又前記ドリル軸に環装されドリル本体ガイド部と前記ドリル軸ガイドの間、及び複数の前記ドリル軸ガイド部の間に配設されたつる巻きバネ有する事を特徴とする孔あける装置が開示されている。

しかし、上記の従来技術では、長尺の柱材の芯に真っ直ぐな孔を開けることができず、平行度の高い孔を開けることができなかった。
本願発明は、木材の中心部位置に寸方的に狂いの無い空洞を簡単に開孔するという課題を解決するものである。

本願発明は、略鉛直に設けられた構造ポールに回転設備を固定し、前記回転設備を介して前記構造ポールに対して回転自在に取り付けられた基本台べースを有して、前記基本台べースの前記回転設備の両側位置に木材柱を固定するー対の木材柱固定手段を設け、前記木材柱固定手段の両側の前記基本台べース端部にー対のスライド機構を介してスライド式ドリルを設け、前記基本台ベースの前記端部に設けられた一対の前記スライド機構により前記スライド式ドリルをスライド可能とするともに、上側の前記スライド式ドリルの自重を前記木材柱に印加するとともに、上側の前記スライド式ドリルを運転する事に依り前記木材柱のー端に孔を開け、前記回転手段を駆動させることで、前記基本台べース及び前記木材柱及び前記木材柱固定手段及び前記スライド機構及び前記スライド式ドリルを上下回転させ、前記木材柱の両端に孔を開けるものである。

また、本願発明は、円形部に設けられたベアリングと、前記ベアリングの位置を調節するベアリング位置調節手段と、取り付け部を介して前記円形部とべース取り付け部を接続してなる一対のドリルセットプレートを有し、前記べース取り付け部を前記基本台べ―スに固定し、前記円形部が一対の前記木材柱固定手段の両側に配置され、前記スライド式ドリルのドリル刃を前記ベアリングに貫通させる事により、孔開け位置を安定化させてなるものである。

また、本願発明は、一対の前記木材柱固定手段の近傍に両端が配設された集塵パイプと、吸い込みファンと、切粉貯蔵庫とを備え、前記集塵パイプの中間につなぎ込まれた吸い込みパイプを前記吸い込みフアンの吸引口に接続し、前記吸い込みフアンの吹出口を前記切粉貯蔵庫に接続する吐き出しパイプを有するものである。

本願発明によれば、耐震性に優れた鉄芯補強柱材を容易に作製することができる。従来の開孔装置では平行度の高い孔を開孔することができず、鉄芯を深く挿入する構成のものが作製できなかったが、本願発明の木材柱開孔装置を用いることにより、長尺の木材等の小口面に長手方向の開孔を容易に短時間で形成することが出来き、容易に平行度の高い深い孔を開けることができるので、鉄芯補強柱材を容易に作製することができる。

また、本願発明の装置を用いて作製した柱材は、木製の柱材の外観を保持したまま補強することができるものであり、木造の美感を残して木造の耐震性を高めることができるものである。

図１は、木材柱開孔装置の実施方法を示した立面図である。図２は、ドリルセットプレートの実施方法を示した平面図である。図３は、木材柱固定手段により木材柱の端部を固定する方法を示した説明図である。図４は、スライド式ドリルの構造を示した説明図である。図５は、回転設備の構造を示した説明図である。図６は、スライド式ドリルの回転数を制御する制御表示盤の説明図である。図７は、本願発明の木材柱開孔装置を用いて木材柱に貫通孔を設け、構造鉄芯を挿入した説明図である。図８は、本願発明の木材柱開孔装置を用いて木材柱両端部に孔を設け、構造鉄芯を挿入した説明図である。

以下、本発明の実施例１の構成を図１〜６に基づいて説明する。

図１において、基礎１に直立して設けられた構造ポール２に回転設備３を固定し、その回転設備３を介して構造ポール２に対して回転自在に取り付けられた基本台べース４を有している。この基本台べース４の回転設備３の両側位置に木材柱５を固定するー対の木材柱固定手段６を設け、この木材柱固定手段６の両側の基本台べース４の端部にー対のスライド機構７を介してスライド式ドリル８を設けている。

また、基本台ベース４の端部に設けられた一対のスライド機構７によりスライド式ドリル８をスライド可能とするともに、上側のスライド式ドリル８の自重を木材柱５に印加し、上側のスライド式ドリル８を運転する事に依り木材柱５のー端に孔を開ける。

また、回転手段３を駆動させることで、基本台べース４及び木材柱５及び木材柱固定手段６及びスライド機構７及びスライド式ドリル８を総じて上下回転させ、木材柱５のもう一方の端に孔を開けるものである。

また、木材柱固定手段６の両側の基本台ベース４には一対のドリルセットプレート９が設けられている。

また、一対の木材柱固定手段６の近傍には、集塵パイプ１０の両端が配設され、吸い込みファン１１と切粉貯蔵庫１２とを備え、集塵パイプ１０の中間につなぎ込まれた吸い込みパイプ１３を吸い込みフアン１１の吸引口１４に接続し、吸い込みフアン１１の吹出口１５を切粉貯蔵庫１２に接続する吐き出しパイプ１６を有するものである。

次に、図２を用いて、ドリルセットプレート９の構成を説明する。

ドリルセットプレート９は、円形部２０に設けられたベアリング２１と、ベアリング２１の位置を調節するベアリング位置調節手段２２とを有し、取り付け部２３を介して円形部２０とべース取り付け部２４を接続してなるものである。

このドリルセットプレート９は、図１に示すように、べース取り付け部２４を基本台べ―ス４に固定し、円形部２０が一対の木材柱固定手段６の両側に配置され、スライド式ドリル８のドリル刃２５をベアリング２１に貫通させることにより、木材柱５の孔開け位置を安定化させてなるものである。

次に、図３を用いて、木材柱固定手段６により木材柱５の端部を固定する方法の構成を説明する。

木材柱固定手段６は、基本台ベース４に固定された固定ケース３０と移動ケース３１により木材柱５を挟み込む構造となっている。木材柱５を挟む様に設けられた２本の固定軸３２（図２には手前側１本を表示）の一部にねじ部３３が設けられ、移動ケース３１に固定されたナット３４と嵌合している。

固定軸３２の先端には固定ケース３０の抜け止め３５が設けられ、他端には木材柱固定ハンドル３６が設けられ、木材柱固定ハンドル３６を回すことによりねじ部３３が回転し、ナット３４を介して移動ケース３１が移動する構成となっている。

移動ケース３１を木材柱５側に移動させることにより、固定ケース３０と移動ケース３１とで木材柱５を挟持し、木材柱５を基本台ベース４に固定する構成である。

次に、図４を用いて、スライド式ドリル８の構成を説明する。

ドリル刃２５は差し込み機構４０を介して回転連結器４１に連結され、回転連結器４１とモーター４２の出力軸４３を連結することで、モーター４２を駆動させてドリル刃２５を回転させる構成となっている。

モーター４２は取り付け脚４４を介して走行板４５に固定されており、走行板４５をスライド機構７に嵌めこむことにより、スライド式ドリル８全体をスライド自在に基本台ベース４に係止する構成である。

次に、図５を用いて、回転設備３の構成を説明する。

回転設備３の回転軸５０の一部を構造ポール２に埋設固定し、回転軸５０に対して回転可能に設けられた回転本体５１を基本台ベース４に溶接固定した構造であり、５２は回転軸５０と回転本体５１の回転を固定する角度固定手段であり、その内部のロック機構により回転本体５１の回転位置を任意の位置で固定できるものである。

図６は、ドリル刃２５の回転数を制御する制御表示盤を示しており、運転状態の切り替えに応じて、スタート⇒低速⇒高速⇒停止⇒スタートの一連の表示を循環して行う。

以下、上記構成の木材柱開孔装置を用いて、木材柱５の両端に孔を開ける動作について説明する。

まず、回転設備３を駆動させ基本台ベース４を回転させることにより、基本台ベース４を水平位置に回転させ、角度固定手段５２をロックさせることで基本台ベース４を水平に固定させる。回転設備３においては、構造ポール２に固定された回転軸５０の回りの回転本体５１が回転し、基本台ベース４全体を回転させるように作用する。

次に、木材柱５を木材柱固定手段６に取り付ける。木材柱固定手段６の木材柱固定ハンドル３６を緩め、移動ケース３１と固定ケース３０の間隔を広げ、一対の木材柱固定手段６の内に木材柱５を入れる。更に、木材柱固定ハンドル３６を締め付け回転させ、固定軸３２のねじ部３３がナット３４の中で回転することで、抜け止め３５に牽引力が作用することにより移動ケース３１が固定ケース３０に引き寄せられ、木材柱５は一対の木材柱固定手段６で固定される。

次に、回転設備３を駆動させ基本台ベース４を回転させることにより、基本台ベース４を鉛直位置に回転させ、角度固定手段５２をロックさせることで基本台ベース４を鉛直に固定させる。回転設備３においては、構造ポール２に固定された回転軸５０の回りの回転本体５１が回転し、基本台ベース４全体を回転させ、基本台ベース４の鉛直を確認して角度固定手段５２により全体を固定させるように作用する。

次に、ベース取り付け部２４及び取り付け部２３を介して基本台ベース４に固定されたドリルセットプレート９の円形部２０に設けられたベアリング２１にドリル刃２５を貫通させ、ベアリング位置調節手段２２を用いて、木材柱５の端部中心部位置にドリル刃２５の先端を合わせ、上側のスライド式ドリル８の重量を木材柱５に印加する。

スライド式ドリル８は、走行板４５が基本台ベース４の端部に設けられた一対のスライド機構７の中でスライドするようになっており、弾力性を持たせた取り付け脚４４を介して、モーター４２及びその出力軸４３と回転連結器４１と差し込み機構４０とドリル刃２５の全体がスライドするように作用する。

この状態にて、上側のモーター４２をＯＮさせ、スライド式ドリル８の全重量を木材柱５に印可させながら孔を開ける。

スライド機構７及びドリルセットプレート９のドリル位置決め機能により、ドリル刃２５の移動方向が鉛直方向に固定されるとともに、スライド式ドリル８の自重しか木材柱５に印可されないため、極めて平行度の高い孔を開けることができる。

また、上側のモーター４２の運転は、図６に示すように最初は低速で回転し、途中から高速に変えるため、切削が進みドリル刃２５の鉛直角度が決まった後に回転を上げることにより、平行度を高めるように作用するものである。

所定深さまで孔開けが完了した後、モーター４２の運転を停止させる。

次に、回転設備３の角度固定手段５２を解除し、基本台ベース４を１８０°回転させる。また、基本台ベース４の鉛直を確認した後、角度固定手段５２を用いて基本台ベース４を固定する。

次に、前述と同様の方法で木材柱５の他端に同様の孔を開ける。

次に、回転設備３の角度固定手段５２を解除し、基本台ベース４を水平位置まで回転させ、スライド式ドリル８を両側に引くと共に、木材柱固定ハンドルを緩め、木材柱５を木材柱固定手段６から下ろす。

木材柱５への開孔深さが中央位置を越える場合、貫通孔を開けることができる。図７は木材柱５に貫通孔を設け、構造鉄芯を挿入した場合の鉄芯補強柱材を示したものである。

木材柱５への開孔深さが中央位置を越えない場合、木材柱両端部に所定深さの孔を設けることができる。図８は、その場合の構造鉄芯を挿入した鉄芯補強柱材を示したものである。

また、両端が木材柱固定手段６近傍に設けられた集塵パイプ１０と吸い込みパイプ１３を介して吸い込みファン１１で切削粉を吸い込み、切粉貯蔵庫１２に吹き出しパイプ１６を介して切削粉を送出するように作用するため、開孔端部に切削粉が堆積してドリル刃２５の回転負荷が増大することを防ぐ。

本実施例では、木材柱５の開孔について説明したが、本木材柱５は柱等の建築物だけではなく、梁や桁などの建築構造物にも使用できるものである。

次に、本実施例１の特有の効果について、以下に記載する。

本願発明の木材柱開孔装置は極めて精度よく平行に孔を開けることができるので、本装置を用いることにより、梁や桁に使用するような幅の狭い柱材にも孔を開けることができる。

本願発明の装置を用いて作製した柱材は、木製の柱材の外観を保持したまま補強することができるものであり、木造の美感を残して木造の耐震性を高めることができるものである。

図８に示すような木材柱の端部に鉄芯を挿入した場合でも、孔開けの角度精度が高いため、挿入した鉄芯の角度の精度が良く、構造的に鉄芯を用いて組み付けを行うことが可能となるものである。

また、基本台ベースを横にして木材柱の取り付けや取り外しができるので、取り付けや取り外しの作業が容易である。

また、ドリル刃は差し込み機構で連結されているため、木材柱の硬度に応じてドリル刃の重量の異なるものに変えることが容易であり、木材柱への印加重量を変えることが容易にでき、木材柱硬度に対応したスムーズな孔開けが可能となる。当然、ドリル刃が摩耗したような場合の交換も容易にできる。

更に、吸い込みファンにより、切削粉を吸引するとともに切粉貯蔵庫に送出するため、作業環境を汚染することがなく、快適に孔開け作業ができる。

柱材の中心に孔を開け鉄芯を挿入した鉄芯補強柱材を精度よく作製することができ、耐震建築物の構造材を作製する装置として適用できるものである。

また、柱材の中心に孔を開け、その孔に電気配線を挿入することにより、配線可能な構造物を作製する装置として適用できるものである。

１基礎
２構造ポール
３回転設備
４基本台べース
５木材柱
６木材柱固定手段
７スライド機構
８スライド式ドリル
９ドリルセットプレート
１０集塵パイプ
１１吸い込みファン
１２切粉貯蔵庫
１３吸い込みパイプ
１４吸引口
１５吹出口
１６吐き出しパイプ
２０円形部
２１ベアリング
２２ベアリング位置調節手段
２３取り付け部
２４べース取り付け部
２５ドリル刃
３０固定ケース
３１移動ケース
３２固定軸
３３ねじ部
３４ナット
３５抜け止め
３６木材柱固定ハンドル
４０差し込み機構
４１回転連結器
４２モーター
４３出力軸
４４取り付け脚
４５走行板
５０回転軸
５１回転本体
５２角度固定手段

Claims

略鉛直に設けられた構造ポールに回転設備を固定し、前記回転設備を介して前記構造ポールに対して回転自在に取り付けられた基本台べースを有して、前記基本台べースの前記回転設備の両側位置に木材柱を固定するー対の木材柱固定手段を設け、前記木材柱固定手段の両側の前記基本台べース端部にー対のスライド機構を介してスライド式ドリルを設け、前記基本台ベースの前記端部に設けられた一対の前記スライド機構により前記スライド式ドリルをスライド可能とするともに、上側の前記スライド式ドリルの自重を前記木材柱に印加するとともに、上側の前記スライド式ドリルを運転する事に依り前記木材柱のー端に孔を開け、前記回転手段を駆動させることで、前記基本台べース及び前記木材柱及び前記木材柱固定手段及び前記スライド機構及び前記スライド式ドリルを上下回転させ、前記木材柱の両端に孔を開ける木材柱開孔装置。
円形部に設けられたベアリングと、前記ベアリングの位置を調節するベアリング位置調節手段と、取り付け部を介して前記円形部とべース取り付け部を接続してなる一対のドリルセットプレートを有し、前記べース取り付け部を前記基本台べ―スに固定し、前記円形部が一対の前記木材柱固定手段の両側に配置され、前記スライド式ドリルのドリル刃を前記ベアリングに貫通させる事により、孔開け位置を安定化させてなる請求項１記載の木材柱開孔装置。
一対の前記木材柱固定手段の近傍に両端が配設された集塵パイプと、吸い込みファンと、切粉貯蔵庫とを備え、前記集塵パイプの中間につなぎ込まれた吸い込みパイプを前記吸い込みフアンの吸引口に接続し、前記吸い込みフアンの吹出口を前記切粉貯蔵庫に接続する吐き出しパイプを有する請求項１記載の木材柱開孔装置。