KR101254346B1 - 목재용 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재들을 서로 맞대어 연결하기 위한 커넥터에 관한 것으로, 자루 양단부 각각에서 스파이크가 직각으로 돌출하여 U형의 커넥터를 이루되, 자루는 직선형이고, 스파이크는 길이가 동일한 4개의 직선부위로 이루어지며; 스파이크의 4개 직선부위중 자루의 단부에서 이어진 내측부는 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 95도~100도의 각도로 구부러지고; 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 36도~65도의 각도로 구부러진 근위 압착부가 상기 내측부에서부터 이어져 있으며; 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 115도~142도의 범위로 구부러진 말단압착부가 근위압착부에서부터 이어져 있고; 자루의 축선에 대해 90도로 구부러진 팁이 말단압착부에서부터 이어져 있으며; 스파이크의 각 부분의 축선이 동일 평면상에 있고, 팁의 축선은 자루 양단부에서 자루의 축선과 교차하며, 자루의 끝 부분이 날카로운 것을 특징으로 한다.

Description

목재용 커넥터{IMPROVED CONNECTORS FOR TIMBER}

본 발명은 목재들을 서로 맞대어 연결하기 위한 커넥터에 관한 것으로, 구체적으로는 본 명세서에서 참고로 한 호주 특허출원 200155937에서 설명한 커넥터들을 개선한 것이다.

목재를 서로 맞대어 연결할 때는 판이나 구부러진 못이나 금속판 접합철물 형태의 커넥터를 사용하는 것이 일반적이다. 목재트러스의 경우 이런 커넥터중에서도 접합철물(gang nail)을 사용하고, 목재를 직각으로 연결하는 경우에는 벽의 상판과 하판에 사용하는 못과 같이 구부러진 못을 자주 사용한다. 더 강한 연결에는 호주특허 628834에 소개한 것과 같은 구부러진 못을 사용하는 것이 좋다. 그러나, 이런 커넥터들은 문제가 있다. 특히, 사용하지 않을 때는 못의 날카로운 부분이 위로 향한채 지면이나 바닥에 놓여 안전문제가 생기기 쉽다.

구부러진 못은 빨리 박아넣을 수는 있지만, 연결부의 강도가 상당부분 못을 박은 사람의 숙련도에 좌우된다. 또, 목재에서 못을 빼내기가 어렵지 않으므로 연결된 목재를 분리하기가 크게 어렵지도 않다.

금속판 접합철물은 직선형이나 휘어진 못을 사용하는 것보다 더 강하게 연결할 수는 있어도, 연결된 목재들을 분리하는데 큰 곤란이 없다. 또, 이런 접합철물 은 손으로 설치하기가 어렵고, 유압프레스 등을 사용하지 않으면 핀이나 스파이크가 휘어지기 쉽다.

호주특허 628834에 소개된 휘어진 못은 연결강도가 우수하여, 사이클론이나 태풍에도 끄떡없지만, 손으로 설치하기가 어렵고 특수한 네일건을 사용해 자동으로 설치해야만 한다.

기존의 커넥터를 사용해 연결된 목재 연결부는 태풍 등의 강한 바람과 같이 일시적으로 높은 부하에서 망가지기 쉽고, 커넥터도 쉽게 빠지곤 했다. 또, 종래의 못을 사용하면 목재가 갈라지기 쉬웠다.

본 발명의 목적은 기존의 목재 커넥터들을 개선한 커넥터를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적 달성을 위해, 본 발명에 따라 목재를 서로 연결하기 위한 커넥터는: 자루 양단부 각각에서 스파이크가 직각으로 돌출하여 U형의 커넥터를 이루되, 자루는 직선형이고, 스파이크는 길이가 동일한 4개의 직선부위로 이루어지며; 스파이크의 4개 직선부위중 자루의 단부에서 이어진 내측부는 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 95도~100도의 각도로 구부러지고; 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 36도~65도의 각도로 구부러진 근위 압착부가 상기 내측부에서부터 이어져 있으며; 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 115도~142도의 범위로 구부러진 말단압착부가 근위압착부에서부터 이어져 있고; 자루의 축선에 대해 90도로 구부러진 팁이 말단압착부에서부터 이어져 있으며; 스파이크의 각 부분의 축선이 동일 평면상에 있고, 팁의 축선은 자루 양단부에서 자루의 축선과 교차하며, 자루의 끝 부분이 날카로운 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 스파이크의 내측부, 근위압착부, 말단압착부 및 팁은 자루의 축선을 기준으로 서로에 대해 동일한 각도로 기울어진다. 이런 자루는 연결할 목재가 직선으로 이어질 경우를 대비해 직선인 것이 바람직하지만, 목재를 서로 각도를 주어 연결할 경우를 대비해, 스파이크를 목재에 완전히 박았을 때 자루가 목재 표면에 맞닿도록 하는 것도 바람직하다. 후자의 경우, 자루 자체가 휘어질 수 있다.

또, 이상 설명한 커넥터 2개 이상의 자루들이 같은 방향으로 정렬되도록 하고 자루 중간 부분들을 연결하여 커넥터들을 서로 결합할 수도 있다. 이 경우, 자루를 서로 얽히게 하는 것이 바람직하다. 또, 스파이크의 각 부위들이 동일 평면상에 배치되도록 하거나, 평행한 평면들을 차지하도록 한다.

한편, 본 발명은 목재들을 서로 연결하는 방법을 제공하기도 하는데, 이 방법은, 목재들을 서로 맞닿게 연결하기 위한 커넥터를 제공하되, 커넥터의 자루는 직선형이고, 그 양단에서 직각으로 스파이크가 뻗어있어 커넥터의 형상이 U형을 이루며, 스파이크의 4개 직선부위중 자루의 단부에서 이어진 내측부는 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 구부러지고, 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 구부러진 근위 압착부가 상기 내측부에서부터 이어져 있으며, 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 구부러진 말단압착부가 근위압착부에서부터 이어져 있고, 자루의 축선에 대해 구부러진 팁이 말단압착부에서부터 이어져 있으며, 스파이크의 각 부분의 축선이 동일 평면상에 있고, 팁의 축선은 자루 양단부에서 자루의 축선과 교차하며, 자루의 끝 부분이 날카로운 커넥터를 제공하는 단계; 및 커넥터의 스파이크들을 목재에 박아넣되 자루에 인장력을 가하기에 충분하게 자루에 대해 스파이크를 휘도록 하면서 박아넣는 단계;를 포함한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 커넥터의 개략도;

도 2는 도 1의 커넥터를 목재에 설치했을 때의 개략도;

도 3은 도 1~2의 커넥터의 삽입과정을 보여주는 개략도;

도 4는 도 1~2의 커넥터 2개를 교차한 상태의 사시도;

도 5는 도 1~2의 커넥터의 스파이크의 부분 개략도;

도 6은 도 1~2의 커넥터를 널판지에 박아넣은 상태의 개략도;

도 7은 도 1~2의 커넥터의 스파이크 사이의 인장관계를 보여주는 개략도;

도 8은 도 1~2의 커넥터로 목재를 연결하는 과정을 보여주는 단면도;

도 9는 지붕 마룻대에 본 발명에 따른 커넥터를 박아넣은 상태의 개략도;

도 10은 지붕 꼭대기에 본 발명에 따른 커넥터를 박아넣은 상태의 개략도;

도 11, 12는 널판지끼리 결합했을 때의 커넥터의 상태를 보여주는 단면도.

도 1~3에 도시된 커넥터(10)의 자루(11)는 직선형이다. 편의상, 도면에서 우측 단부를 12, 좌측 단부를 13으로 표시했지만, 이는 어디까지나 예를 든 것일 뿐이다. 우단부(12)에서 뻗는 것이 우측 스파이크(14)이고, 좌단부(13)에서 뻗는 것 이 좌측 스파이크(16)인데, 각각의 스파이크는 자루에서 거의 직각에 가깝게 아래로 이어진다. 도 1의 커넥터는 목재에 박아넣지 않은 자연상태이지만, 목재에 박힌 뒤에는 도 1의 커넥터가 도 2와 같이 고정되고, 물론 이 상태는 인장상태이다.

우측 스파이크는 내측부(15), 내측부에서 이어진 근위 압착부(18), 근위 압착부에서 이어진 말단 압착부(20), 및 말단 압착부에서 이어져 날카로운 팁(24)으로 끝나는 단부(22)를 갖는다. 좌측 스파이크도 동일한 방향으로 좌단부에서 이어진 내측부(17), 내측부에서 이어진 근위 압착부(19), 근위압착부에서 이어진 말단압착부(21), 말단압착부에서 이어져 날카로운 팁(25)으로 끝나는 단부(23)를 갖는다. 양쪽 스파이크 모두 같은 구성을 갖지만, 그 형상에 있어서 거울상이므로, 압착부는 서로를 향해 좁혀지는 방향으로 되어있다. 내측부와 단부는 자루 축선의 수직선에 대해 6도 정도 우측으로 기울어지고, 압착부는 자루 축선의 수직선에 대해 우측으로 5도 내지 10도 기울어진다. 팁은 자루 축선에 90도 되도록 각 부분의 각도와 길이를 정한다.

도 2의 인장상태일 때의 커넥터와 도 1의 커넥터의 도면부호는 동일하지만, 커넥터를 이루는 각 요소들 사이의 각도, 구체적으로는 자루 축선에 대한 각도가 서로 다르다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커넥터를 먼저 31의 자세로 목재요소(33)에 살짝 박은 다음 32의 자세로 완전히 박는다. 양쪽 스파이크를 동시에 끼우지만, 커넥터를 완전히 끼우기 전까지는 한쪽 스파이크가 다른쪽 스파이크보다 더 깊이 삽입될 수 있다.

도 4와 같이 2개의 커넥터를 서로 교차해서 삽입할 수도 있다. 한쪽 커넥터 의 자루 중간에 브리지(29)를 형성하고, 자루를 교차한채 연결할 목재의 표면에 양쪽 자루가 맞닿게 하거나 약간 목재면을 파고들게 한다.

도 6에 스파이크가 자세히 도시되었다. 도 7에서는 본 발명의 커넥터의 자루에 대해 스파이크를 비틀어 각도에 변화를 주었다. 이런 비틀림으로 스파이크 축이 서로 10도~15도를 이루도록 했다.

커넥터를 8a~d와 같이 4단계로 목재에 박아넣으면 서로 떨어져 있던 목재들이 결합된다. 연결할 목재를 서로 맞닿게 배치하고 스파이크를 때려박으면 양쪽 스파이크가 연결할 목재 각각을 파고들면서 목재의 맞닿은 표면에 압착력을 가한다.

도 9~10의 커넥터는 지붕트러스의 마룻대와 꼭대기에 일치되게 자루 중간부분을 구부린 구조이다. 자루가 스파이크와 만나는 각도는 자루가 휘어진 각도를 보상하도록 조정된다. 이런 형태에서, 자루 축선과 스파이크가 이루는 각도는 자루가 휘지 않고 똑바른 때와 같다.

본 발명의 커넥터는 2개 이상의 목재를 연결하는데 사용된다. 본 발명의 더욱 일반적인 용도는 자루가 똑바른 커넥터로서 목재에 삽입하되 연결된 목재의 정렬된 표면에 자루를 맞닿게 하는 것이다. 스테이플건과 같은 충격기를 사용해 커넥터를 목재에 박아넣을 경우 커넥터의 양쪽 스파이크를 거의 동시에 목재에 박아넣을 수 있다. 그러나, 망치를 사용하면 양쪽 스파이크 사이의 자루가 망치에 의한 여러번의 타격에 의해 휘어지기 쉽다. 어느 경우에도, 목재에 박힌 스파이크의 압착부에 의해 스파이크가 목재에 깊이 박힐수록 양쪽 목재를 조이면서 이들을 서로 결합한다. 즉, 본 발명의 커넥터가 양쪽 목재에 박히면서 양쪽 목재의 연결부가 점 점 조여지게 되는 것이다. 이런 조임력은 스파이크가 목재에 박힐 때 스파이크가 바깥쪽으로 10도 내지 20도 탄력에 의해 벌어지는데서 기인한다.

본 발명의 커넥터는 스프링 철선이나 봉강을 원하는 형상으로 형성한 것이다. 자루 양끝에 스파이크를 형성하되, 스파이크 중앙에 관절부를 형성한다. 이렇게 형성된 관절부는 태풍이나 지진 등에 의해 극도의 부하가 걸렸을 때 커넥터가 빠지는 문제를 해결한다. 이런 커넥터의 목적은 첫째 부드러운 목질의 갈라짐을 방지하고, 둘째 커넥터가 목재를 고정하는 성능, 즉 빠짐 방지를 최대화하는데 있으면서도 태풍과 같은 큰 부하를 만났을 때에도 탄력을 유지하는데 있다. 다른 중요사항은, 자루에 대해 휘어진 스파이크를 마련하되, 자루의 길이를 스파이크보다 짧게 함으로써 전술한 목적을 이루는데 있다. 이런 커넥터를 태풍과 같은 조건에서 시험했더니 탄력이 높아지고, 목재를 더 잘 고정했으며 수명도 길었다. 따라서, 스파이크의 관절부는 목재의 균열을 방지하는데 중요하고, 강풍 상태에서도 목재들을 충분히 조이는 힘을 유지했다. 스파이크를 목재에 박아넣으면 양쪽 스파이크가 서로 긴장상태를 유지하면서 바깥쪽으로 벌어진다. 스파이크의 관절부가 목재 안에 박혀있으므로 커넥터가 빠지는 것을 방지하는데, 특히 태풍을 만났을 때 그렇다. 파괴시험 분석에 의하면 커넥터가 빠지기 전에 목재가 먼저 부러졌다.

스파이크와 자루를 이렇게 구성함으로써, 스파이크를 목재에 박아넣을 때 관절부와 스파이크 하부가 벌어질 수 있다. 스파이크를 완전히 박으면 관절부가 목재 안에 박히고, 스파이크는 극도의 부하에서도 탄력을 갖는다. 스테이플로 작용하는 동안 서로 연결하는 목재의 맞닿는 표면을 압착하기에 충분한 탄력은 작용하지만, 이 탄력은 목재를 갈라지게 할 만큼 과도하지는 않다. 커넥터를 목재에 박아넣을 때 스파이크는 목재에 박히면서 처음보다 10도 정도 더 벌어지게 된다. 극한의 힘이 작용하는 모의시험에서, 스파이크 아랫부분이 밖으로 벌어지면서 쉽게 빠지지 않는다는 것이 밝혀졌다.

Claims (12)

1. 목재를 서로 연결하기 위한 커넥터에 있어서:

   자루 양단부 각각에서 스파이크가 직각으로 돌출하면서 U형의 커넥터를 이루되, 자루는 직선형이고, 스파이크는 길이가 동일한 4개의 직선부위로 이루어지며;

   스파이크의 4개 직선부위중 자루의 단부에서 이어진 내측부는 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 95도~100도의 각도로 구부러지고;

   자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 36도~65도의 각도로 구부러진 근위 압착부가 상기 내측부에서부터 이어져 있으며;

   자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 115도~142도의 범위로 구부러진 말단압착부가 근위압착부에서부터 이어져 있고;

   자루의 축선에 대해 90도로 구부러진 팁이 말단압착부에서부터 이어져 있으며;

   스파이크의 각 부분의 축선이 동일 평면상에 있고, 팁의 축선은 자루 양단부에서 자루의 축선과 교차하며, 팁의 끝 부분이 날카로운 것을 특징으로 하는 커넥터.
2. 제1항에 있어서, 양쪽 스파이크 각각의 내측부, 근위압착부, 말단압착부 및 팁이 자루의 축선을 기준으로 서로에 대해 동일한 각도로 기울어져, 양쪽 스파이크가 서로 거울상을 이루는 것을 특징으로 하는 커넥터.
3. 제2항에 있어서, 상기 커넥터 2개의 자루들이 같은 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
4. 제1항에 있어서, 자루가 직선형인 것을 특징으로 하는 커넥터.
5. 제4항에 있어서, 상기 커넥터 2개의 자루들이 같은 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
6. 제1항에 있어서, 스파이크를 목재에 완전히 박았을 때 자루가 목재 표면에 맞닿는 것을 특징으로 하는 커넥터.
7. 제6항에 있어서, 상기 커넥터 2개의 자루들이 같은 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
8. 제1항에 있어서, 상기 커넥터 2개의 자루들이 같은 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
9. 제8항에 있어서, 상기 각각의 커넥터의 각각의 스파이크의 부위들이 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
10. 제1항에 있어서, 상기 커넥터의 자루가 다른 커넥터의 자루와 서로 얽히는 것을 특징으로 하는 커넥터.
11. 제1항에 있어서, 제1 커넥터와 제2 커넥터의 2개 커넥터가 있고, 제1 및 제2 커넥터들 각각의 스파이크의 각 부위들과 자루가 각각 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
12. 목재들을 서로 연결하는 방법에 있어서:

    A. 자루 양단부 각각에서 스파이크가 직각으로 돌출하면서 U형의 커넥터를 이루되, 자루는 직선형이고, 스파이크는 길이가 동일한 4개의 직선부위로 이루어지며; 스파이크의 4개 직선부위중 자루의 단부에서 이어진 내측부는 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 95도~100도의 각도로 구부러지고; 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 36도~65도의 각도로 구부러진 근위 압착부가 상기 내측부에서부터 이어져 있으며; 자루의 축선에 대해 안쪽에서부터 115도~142도의 범위로 구부러진 말단압착부가 근위압착부에서부터 이어져 있고; 자루의 축선에 대해 90도로 구부러진 팁이 말단압착부에서부터 이어져 있으며; 팁의 끝부분이 날카로우며, 스파이크의 각 부분의 축선이 동일 평면상에 있고, 팁의 축선은 자루 양단부에서 자루의 축선과 교차하는 커넥터를 제공하는 단계; 및

    B. 상기 커넥터의 자루에 인장력을 가하는 정도로 자루에 대해 스파이크가 휘어지도록 커넥터의 스파이크들을 목재에 박아넣는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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