(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-16
(45)【発行日】2023-08-24
(54)【発明の名称】タップ、同タップを使用した案内孔へのラグスクリューボルトの埋設方法、同方法による木造建築物の構造躯体の接合構造及び木造建築物
(51)【国際特許分類】
E04B 1/26 20060101AFI20230817BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20230817BHJP
B23G 5/06 20060101ALN20230817BHJP
【FI】
E04B1/26 Z
E04B1/58 506L
B23G5/06 B
B23G5/06 D
(21)【出願番号】P 2019178217
(22)【出願日】2019-09-30
【審査請求日】2021-12-01
(73)【特許権者】
【識別番号】397048287
【氏名又は名称】株式会社エヌ・シー・エヌ
(74)【代理人】
【識別番号】100099047
【氏名又は名称】柴田 淳一
(72)【発明者】
【氏名】藤代 東
(72)【発明者】
【氏名】小谷 竜城
【審査官】兼丸 弘道
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-281963(JP,A)
【文献】英国特許出願公開第366519(GB,A)
【文献】米国特許第1543007(US,A)
【文献】特開平09-042254(JP,A)
【文献】特開平05-277830(JP,A)
【文献】特開2012-066369(JP,A)
【文献】実開昭58-136229(JP,U)
【文献】特開2020-066955(JP,A)
【文献】英国特許出願公開第238285(GB,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04B 1/26
E04B 1/58-1/61
B23G 5/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
木造建築物の木製構造躯体に形成された断面円形形状の案内孔の内周面にラグスクリューボルトを埋設するためのらせん状の案内溝を切削加工するためのタップであって、
軸外周に後方側が徐々に山径が高くなるように構成されたらせん状の溝切り刃を備えるとともに、前記溝切り刃の前方位置に前記案内孔の内周面の周方向に沿った形状の案内面を備えた
第1の案内部材を有
するとともに、
前記溝切り刃の後方位置に前記案内孔の内周面の周方向に沿った形状の案内面を備えた第2の案内部材を有し、
前記
第1の案内部材と前記溝切り刃の間には周方向に沿って切り粉を溜めるための隙間が形成されていることを特徴とするタップ。
【請求項2】
前記溝切り刃がらせん状に連続する長手方向に対して交差するように切り粉排出溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタップ。
【請求項3】
前記切り粉排出溝は軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項2に記載のタップ。
【請求項4】
前記切り粉排出溝は前記溝切り刃が形成されている後端位置よりも前方側に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のタップ。
【請求項5】
前記切り粉排出溝はらせん状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のタップ。
【請求項6】
前記切り粉排出溝は周方向において対称となる位置に複数形成されていることを特徴とする請求項2~5のいずれかに記載のタップ。
【請求項7】
前記
第2の案内部材と前記溝切り刃の間には周方向に沿って切り粉を溜めるための隙間が形成されていることを特徴とする請求項
1に記載のタップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はタップ、同タップを使用した案内孔へのラグスクリューボルトの埋設方法、同方法による木造建築物の構造躯体の接合構造及び木造建築物等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から木造建築物の木製の構造躯体を連結固定するため、構造躯体の接合面に接合金具を配置することが行われている。例えば、構造躯体としての梁と柱を接合するためにはラグスクリューボルトを使用して接合金具を梁や柱や土台等に固定し、これらの接合金具に対して他の柱や梁を連結するようにする。また、例えば、柱を基礎に固定する際には接合金具を基礎にセットし、この接合金具に対してラグスクリューボルトを使用して柱を立設させる。
このようにラグスクリューボルトを使用して木製構造躯体と接合金具を連結する建築工法の例として特許文献1及び2を示す。特許文献1では構造躯体としての梁11の上に同じく構造躯体としての管柱12を連結するためにラグスクリューボルト15で接合金具としてのT字金具13を固定し、管柱12を接合金具を介して連結固定する技術が開示されている。また、例えば特許文献2では基礎56上に固定された柱脚金物57に 柱58を立設させる際に柱58の下端面からラグスクリューボルト69をねじ込みながら埋設して柱脚金物57に対してこのラグスクリューボルト69で柱58を固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2000-64426号公報
【文献】特開2017-154165号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、このようなラグスクリューボルトを木製構造躯体に埋設する際には、まず、ラグスクリューボルトを埋め込む面にドリルで案内穴を形成し、この案内穴に対して開口部側からジグを用いてラグスクリューボルトを無理嵌め状にねじ込んでいくものである。ラグスクリューボルトをねじ込むことによってスクリュー部のネジ山が案内穴の内周壁面に食い込んで雄ネジと雌ネジの嵌合関係となるためラグスクリューボルトの引っ張り耐力が発現されるというものである。
しかし、埋設が進むにつれてラグスクリューボルトのスクリュー部のネジ山が案内穴の内周壁面に食い込んで木部とスクリュー部との摩擦が大きくなるためねじ込みのトルクもそれに伴って大きくならざるを得ず、施工性がよくなかった。
また、スクリュー部のネジ山が案内穴の内周壁面の繊維方向に対してこれを剪断するように進行するので内周壁面がささくれるように破壊されることとなり、また、
図10に示すように、内周壁面100がラグスクリューボルト101のスクリュー部101aのネジ山に押圧されることで山と山の間の内周壁面100が引っ張られてしまってラグスクリューボルト101のネジ山が木部と密着せずにネジ山側面と木部の間に予定外の隙間102ができてしまう場合もあった。それら木部破壊や隙間の発生は引っ張り耐力を低下させる原因ともなる。そのため、ラグスクリューボルトを木製構造躯体に埋設する際に埋設しやすく、かつ引っ張り耐力の低下のない施工方向が求められていた。
本発明は、主として上記の課題等を解決するためのタップ、同タップを使用した案内孔へのラグスクリューボルトの埋設方法、同方法による木造建築物の構造躯体の接合構造及び木造建築物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
手段1として、木造建築物の木製構造躯体に形成された断面円形形状の案内孔の内周面にラグスクリューボルトを埋設するためのらせん状の案内溝を切削加工するためのタップであって、軸外周に後方側が徐々に山径が高くなるように構成されたらせん状の溝切り刃を備えるとともに、前記溝切り刃の前方位置に前記案内孔の内周面の周方向に沿った形状の案内面を備えた案内部材を有するようにした。
このようなタップを使用することで、案内孔の内周面にラグスクリューボルトを埋設するためのらせん状の案内溝を切削加工することができる。案内部材によって軸がぶれずに正確に溝の加工ができ、案内部材は溝切りをしないため、案内部材が達する案内孔の最深部には案内溝はできず、ラグスクリューボルト先端寄りをしっかりと内周面に食い込ませることができる。木製構造躯体は木製であるがため、案内孔の内周面の固さは一様ではない(均質ではない)。しかし、タップは案内孔の内周面の周方向に沿った形状の案内面を備えた案内部材を有しているため、案内溝の加工の際に案内溝の切削の際に軸心が安定し、らせん状の案内溝がラグスクリューボルトの軸心が案内孔の中心と一致するように正確に切削されることとなる。
【0006】
「タップ」は、軸外周に後方側が徐々に山径が高くなるように構成されたらせん状の溝切り刃を備えている。但し、溝切り刃の全域において常の後方側が徐々に山径が高くある必要はない。例えば前方からある一定の領域までが後方側が徐々に山径が高くなるように構成されそれより後の刃の山径は同径となるように構成してもよい。溝切り刃の刃部と交差するように切り粉(切削くず)を排出するための切り粉排出溝が形成されていることがよい。切り粉を効率的に排出でき、溝切り刃の刃先周辺に切り粉が停滞して案内溝の成形に支障を来さないためである。但し、切り粉排出溝がなくとも切り粉は排出できるため、例えば案内孔の長さがそれほどではない場合や、何度かにわけて案内溝を形成する場合には切り粉排出溝を形成しなくともよい。
「タップ」は、溝切り刃の前方位置に案内孔の内周面の周方向に沿った形状の案内面を備えた案内部材を有している。これによって案内溝の切削の際に芯出しができ軸心が安定する。通常タップは均一な素材である金属に雌ネジを形成するために用いられる。しかし、本発明での施工対象は木製構造躯体は木製であるため、案内孔の内周面の固さは一様ではない。例えば節があったり、年輪がはっきりと出ている木材ではそれらの部分の固さが周囲とは異なる。また、案内孔が柾目方向か板目方向かでも切削に伴う応力は部位によって異なる。そのため、断面円形形状、つまり円筒状に形成した案内孔の内周面に案内部材を沿わせてタップを進出させることが安定した正確な案内溝の形成のためによい。「内周面の周方向に沿った形状の案内面」は、例えば案内孔の内周面の周方向の曲率と同じ曲率の当接する面で構成することがよい。案内面は案内孔の内周面の全周に接している必要はない。散点的に接していてもタップ軸心を保持できる構成であれば案内部材の案内面となる。
【0007】
「木製構造躯体」は、木造建築物を建築する際の骨組み(架構を構成する部材)にあたる部分であって、例えば壁、柱、横架材(梁、桁等)、土台、母屋等を広くいう。手段2の「木製構造躯体」も、木造建築物を建築する際の骨組み(架構を構成する部材)にあたる部分であって基礎側に連結固定される部材である。例えば壁、柱等をいう。また、これらはムクの木でも集成材、例えば、CLT(Cross Laminated Timber)と称される直交集成板であってもよい。
「らせん状の案内溝」のらせん形状はラグスクリューボルトのスクリュー部のネジ山と同ピッチに構成されることがよい。ピッチが一緒であるとスクリュー部のネジ山が案内溝と一致してずれずに案内されるからである。また、フランク角も同じ角度とすることがよい。また、ここでスクリュー部のネジ山を案内溝内に配置してねじ込んでいくようにしていることは案内溝がない場合にボルト用穴の内周面木部へスクリュー部のネジ山が直接食い込む食い込み量を軽減することが狙いである。案内溝を設けることでネジ山の一部のみ、例えば三角の断面の山であれば山の先端寄りの尖端部分のみを食い込ませることが可能となる。もし、スクリュー部が案内溝内においてまったく食い込まないのであればラグスクリューボルトの機能を果たすことはできない。つまり、案内溝はラグスクリューボルトのスクリュー部を案内し、ネジ作用でグスクリューボルトを保持するとともに、案内溝の内部でスクリュー部が木部に食い込んで保持させるという2つの保持作用を発揮させるものとなる。
「ラグスクリューボルト」は、普通のナットや雌ネジと螺合させるのではなく、木ネジと同様にドリルのように木部に自ら食い込ませて木部と雄雌のネジ作用で固定される固定部材である。例えばヘッドを有していてもヘッドの代わりにナットで締め付けるためのボルト部を有していてもよい。
ラグスクリューボルトは「木製構造躯体」に対して1本でもよく複数が埋設される構成でもよい。
以上の語句の定義・説明等は以下の手段においても同様である。
【0008】
また、手段2として、前記溝切り刃がらせん状に連続する長手方向に対して交差するように切り粉排出溝が形成されているようにした。
つまり、溝切り刃の外周の一部分に溝切り刃の長手方向に連続している刃部をカットして切削に伴って出る切り粉を排出するための排出溝を設けるようにした。
大きな木製構造躯体ではラグスクリューボルトも長くなり、案内孔も長く形成する必要がある。そのため、その内周面に案内溝を形成する際に出る切り粉も大量となる場合がある。切り粉は排出が十分でないと溝切り刃の刃先周辺に切り粉が停滞して案内溝の成形に支障を来たす可能性がある。何度かにわけて案内溝を形成することで一回に排出される切り粉量を減らすことができるが、このように切り粉排出溝を設けることで溝切り刃の刃先周辺に切り粉を停滞させないようにすることができる。
また、このように刃部が切り粉排出溝によって不連続になると、その部分が切れ刃になるためタップの木部を切削する能力が高くなる。
また、手段3として前記切り粉排出溝は軸方向に沿って形成されているようにした。
切り粉排出溝が形成しやすく、刃部に切り粉排出溝によって切れ刃が形成され、切り粉排出溝内に切り粉を収容させることができる。
また、手段4として、前記切り粉排出溝は前記溝切り刃が形成されている後端位置よりも前方側に形成されているようにした。
これによって溝切り刃は後方側で切り粉排出溝を設けるためにカットされないこととなるため、溝切り刃が木部にしっかりと食い込むこととなって切削時の安定性が増すこととなる。
また、手段5として、前記切り粉排出溝はらせん状に形成されているようにした。
切り粉排出溝をらせん状に形成することで、タップの回転に伴って切り粉を後方に送って排出することが可能となる。
また、手段6として、前記切り粉排出溝は周方向において対称となる位置に複数形成されているようにした。
対象となるような配置であると、タップの回転において不均等な回転むらがおきにくく、安定して回転させることができる。対称とは例えば点対称、線対称、鏡像対称であることがよい。
また、手段7として、前記溝切り刃の後方位置に前記案内孔の内周面の周方向に沿った形状の案内面を備えた第2の案内部材を有するようにした。
前方側の案内部材(これを第1の案内部材とする)と併せて前後でタップの軸を支持して回転することができるため、より軸心がぶれずにタップを回転させることができる。
【0009】
また、手段8として、手段1~7のいずれかに記載されたタップによって案内孔が切削加工されたらせん状の案内溝に、前記ラグスクリューボルトのスクリュー部のネジ山を案内させながら前記ラグスクリューボルトを埋設するようにすることがよい。
上記のようなタップによって内周面に案内溝が形成された案内孔にラグスクリューボルトを埋設していくと、ラグスクリューボルトのネジ山はネジ山に応じてボルト用穴に凹設された案内溝に案内されて進出するため、ねじ込みのトルクは案内されない場合に比べて小さくてよくなり施工性が向上する。また、案内されながらもネジ山は木部に食い込むため、特にラグスクリューボルトのスクリュー部先端寄りは木部にしっかりと保持されることなり、後続のスクリュー部も案内溝内において、ねじ作用によって密着して固定されるためラグスクリューボルト全体として非常に大きな引っ張り耐力が発現されることとなる。
また、手段9として、手段8の方法で前記ラグスクリューボルトを埋設した木造建築物の構造躯体の接合構造とすることがよい。
また、手段10として、手段9の木造建築物の構造躯体の接合構造を備えた木造建築物とすることがよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、このようなタップを使用することで、案内孔の内周面にラグスクリューボルトを埋設するためのらせん状の案内溝を切削加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】(a)は実施の形態1のタップの正面図、(b)は同じタップの縦断面図、(c)は同じタップの(a)のA-A線における断面図。
【
図2】実施の形態1のタップを製造するための刃部前駆体の部分拡大正面図。
【
図3】(a)は実施の形態2のタップの正面図、(b)は同じタップの縦断面図、(c)は同じタップの(a)のB-B線における断面図。
【
図4】(a)は実施の形態3のタップの前方側における正面図、(b)は同じタップの縦断面図、(c)は同じタップの(a)のC-C線における断面図。
【
図5】(a)はラグスクリューボルトの正面図、(b)は同じラグスクリューボルトの(a)のD-D線における断面図。
【
図6】(a)は第1の木製構造躯体又は木製構造躯体に下穴を形成した状態でのその下穴における断面図、(b)は(a)の下穴の内周面に案内溝を形成した状態の断面図。
【
図7】(a)は
図3(b)の状態の下穴の領域Aまでラグスクリューボルトを埋設した埋設途中の状態を説明する説明図、(b)は同じく埋設完了状態の説明図。
【
図8】実施例1においてラグスクリューボルトが埋設された柱にそのラグスクリューボルトを使用してT字金具を固着する直前の説明図。
【
図9】実施例2においてラグスクリューボルトが埋設された柱を基礎上の柱脚金物に連結固定した状態の正面図。
【
図10】ラグスクリューボルトを下穴に埋設した際の従来の問題点を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施の形態であるタップについて図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1(a)~(c)に示すようにタップ1はタップ本体2と、溝切り刃3と、第1の案内部材としての案内ヘッド4と第2の案内部材としての案内コマ5とから構成されている。タップ本体2は削りだし加工で作成された合金製の横断面円形形状の中実の棒状部材である。本実施の形態1ではタップ本体2は全長600mm、軸径14.5mmとされ、基部側50mmの部分は横断面正六角形形状に加工され把持部2aとされている。
溝切り刃3はタップ本体2の外周にタップ本体2と一体的に削りだし加工によって形成されている。溝切り刃3は次のように設計されている。
まず、溝切り刃3の刃部7をラグスクリューボルト用の雄ネジを想定して設計する。具体的には
図2に示すようなラグスクリューボルトに対応した全長、所定の山径、谷径、フランク角、ピッチの雄ネジ形状の刃部前駆体8をまず形成する。この際の山径のサイズは先端側が最も低く、先端から後方に向かって順に徐々に高くなるように構成されている。最も後方の山は後述するラグスクリューボルト41のスクリュー部41aのネジ山と同形状に構成され(これを完成形形状とする)、それよりも前方の山はその位置に応じて完成形形状に対して上部がカットされた台形形状とされている。
本実施の形態1では全長74mm、刃の形状はフランク角40度のタイプでピッチ6mm、谷径14.1mm、最終的な径の案内溝を加工することとなる後方側の最大径となる山径は20.5mmとされている。刃部前駆体8は本実施の形態1ではらせん状に連続したネジ山状に構成され、前方側の軸方向全長の2/3程度となる9つのネジ山付近まで山径が徐々に大きくなる先細りのテーパ領域R1とされ、全長の1/3程度となる後方の4つのネジ山付近で均等な山径となる仕上げ領域R2とされている。
【0013】
図1(a)に示すように、実施の形態1では、このような刃部前駆体8の刃の長手方向に対して交差するように切り粉排出溝9が形成されることで刃部7が完成する。刃部7は山形形状であり、同時に刃部7が切り粉排出溝9と交差する不連続部分が回転時に切れ刃としての役割をする。切り粉排出溝9はテーパ領域R1前端から仕上げ領域R2中央域付近まで軸線方向と平行に切削形成されている。切り粉排出溝9は切削した切り粉を収容する通路の役割を果たす。
図1(c)の仮想線で示す形状が、最大山径に沿った断面での切り粉排出溝9が切削された領域となる。実線は
図1(a)のA-A線を断面とするものであり、タップ本体2の軸線方向に直交する方向での端面図となる。切り粉排出溝9はタップ本体2の中心を挟んで180度対向した点対称となる位置に一対として形成されている。つまり、溝切り刃3の刃部7は2つの溝を備えることとなる。切り粉排出溝9は直交する2つの面9a、9bで構成された空間であり、前方側は開放されており、後方側は刃部7によって封塞されている。
【0014】
溝切り刃3の前方には案内ヘッド4が固着されている。案内ヘッド4は有底円筒形形状の合金製の一種の筒体であり、タップ本体2の先端に冠着されネジ10によって固定されている。案内ヘッド4がタップ本体2の先端に冠着された状態で案内ヘッド4と溝切り刃3との間には隙間11が形成される。本実施の形態1では案内ヘッド4の外径は16.9mmとされている。案内ヘッド4の帯状の外周面4aが案内面とされる。
溝切り刃3の後方には案内コマ5が固着されている。案内コマ5は前後端部がテーパ状に面取りされた合金製の円筒体である。案内コマ5はタップ本体2に溶接されている。
案内ヘッド4と溝切り刃3の間のタップ本体2回りの隙間は、切り粉を溜める滞留領域16とされる。このような構成のタップ1は図示しない周知の電気式ドリル装置に装着して使用される。
【0015】
(実施の形態2)
実施の形態2は実施の形態1のバリエーションである。
図3(a)~(c)に示すようにタップ21はタップ本体22と、溝切り刃23と、案内ヘッド24とから構成されている。案内ヘッド24の帯状の外周面24aが案内面とされる。
タップ本体22は削りだし加工で作成された合金製の横断面円形形状に構成された中実の棒状部材である。本実施の形態2では600mmの長さに構成され、基部側の50mmの部分は横断面正六角形形状の把持部22aとされている。
実施の形態2のタップ21も
図2と同様に刃部前駆体8をまず形成し、
図3(a)に示すように、刃部前駆体8の刃の長手方向に対して交差するように切り粉排出溝26が形成されることで刃部27が完成する。刃部27は山形形状であり、同時に刃部27が切り粉排出溝26と交差する不連続部分が回転時に切れ刃としての役割をする。
実施の形態2の切り粉排出溝26はテーパ領域R1前端から仕上げ領域R2後端にかけて刃部27のらせん方向と同方向のらせんとなるように切削形成されている。切り粉排出溝26は切削した切り粉を収容し、排出する通路の役割を果たす。切り粉排出溝26はタップ本体2の中心を挟んで180度対向した点対称となる位置に一対として形成されている。切り粉排出溝26は外に凹となる湾曲した碗状の内周面で構成されている。
案内ヘッド24と溝切り刃23の間とタップ本体22回りの隙間は切り粉を溜める滞留領域28とされる。
このような構成のタップ21は図示しない周知の電気式ドリル装置に装着して使用される。
【0016】
(実施の形態3)
図4(a)~(c)に示すようにタップ31はタップ本体32と、溝切り刃33と、案内ヘッド34と案内コマ35とから構成されている。
タップ本体32は削りだし加工で作成された合金製の横断面円形形状に構成された中実の棒状部材である。本実施の形態3ではタップ本体32は全長400mm、軸径11.5mmとした。実施の形態3の案内ヘッド34はタップ本体32先端にタップ本体32と一体的に形成されている。案内ヘッド34は円柱形状に構成されている。本実施の形態1では案内ヘッド34の外径は16.9mmとされている。案内ヘッド34の帯状の外周面34aが案内面とされる。
溝切り刃33はタップ本体32の外周に溶接によって固定されている。実施の形態3のタップ31も実施の形態1や2と同様に刃部前駆体をまず形成する。図示しない刃部前駆体の山径のサイズは先端から後方に向かって順に徐々に高くなるように構成されている。この際の山径のサイズは先端側が最も低く、先端から後方に向かって順に徐々に高くなるように構成されている。最も後方の山は後述するラグスクリューボルト41のスクリュー部41aのネジ山と同形状に構成され(これを完成形形状とする)、それよりも前方の山はその位置に応じて完成形形状に対して上部がカットされた台形状とされている。
本実施の形態3では、刃部前駆体は全長50mm、刃の形状は40度ラグタイプでピッチ6mm、谷径14.1mm、最終的な案内溝の径を加工することとなる後方側の最大径となる山径は20.5mmとされている。
【0017】
図4(a)に示すように、実施の形態3のタップ31の溝切り刃33は刃部前駆体の刃の長手方向に対して交差するように切り粉排出溝36が形成されることで完成する。切り粉排出溝36は切削した切り粉を収容し、排出する通路の役割を果たす。
図4(c)に示すように、実施の形態3では5つの切り粉排出溝36が周方向に均等な間隔で(つまり点対称となるように)形成されている。切り粉排出溝36は溝切り刃33の前端から後端まで軸線方向と平行に切削形成されている。
5つの切り粉排出溝36によって溝切り刃33は5つの刃部37から構成されることとなる。各刃部37は軸方向に沿って板状に延出され、切削刃となる9つの山38(つまり周方向でカットされた雄ネジ形状)が形成される。刃部37が切り粉排出溝36と交差する不連続部分が回転時に切れ刃としての役割をする。
軸方向に隣接する山38のピッチはラグスクリューボルト41のネジのピッチと一致する。各山38の切削刃となる上端面は周方向に湾曲しており、5枚の刃部37の山38は
図4(c)に示すように先端から目視した際に円弧状に配置される。各山38の鞍部の長手方向はタップ31の軸方向に対して雄ネジに対応して若干斜めに交差する方向に延出されており、各山38の鞍部を長手方向は隣接する刃部37の山38の鞍部を指向している。つまり、すべての刃部37の山38はらせん状に連なるように配置される。
溝切り刃33の後方には案内コマ35が固着されている。案内コマ35は前後端部がテーパ状に面取りされた合金製の円筒体である。案内コマ5はタップ本体2に溶接されている。
案内ヘッド34と溝切り刃33の間の隙間とタップ本体32回りと溝切り刃33と案内コマ35の間のタップ本体32回りの隙間は、切り粉を溜める滞留領域39とされる。
このような構成のタップ31は図示しない周知の電気式ドリル装置に装着して使用される。
【0018】
次に、本実施の形態に使用するラグスクリューボルト41について説明する。
図5(a)(b)に示すように、ラグスクリューボルト41はらせん状に連続した断面山形状のスクリュー部41aを外周に備えたネジ部材である。ラグスクリューボルト41のスクリュー部41aのピッチ6.0mm、内径(谷径)14.1mm、外径(山径)20.6mm、各山の角度(フランク角)40度とされている。ラグスクリューボルト41はここでは全長240mmとされ、スクリュー部41aが約200mmにわたって形成されているものを使用する。
スクリュー部41aに隣接した位置にはナット部41bが形成されている。ナット部41bはラグスクリューボルト41を回動させる際に図示しないジグが係合される部分であり外径が正六角形状に構成されている。ナット部41bに隣接した基端側領域には雄ネジ部41cが形成されている。尚、ラグスクリューボルト41のスクリュー部41aの長さ径(谷径と山径)各山の角度(フランク角)、ナット部41bの幅、雄ネジ部41cの長さ、スクリュー部41aのネジのピッチ等の寸法は木製構造躯体に応じて適宜変更される。そして、それに応じて実施の形態1~3のタップ1、21、31の刃部7、27、37の全長、径、フランク角等の条件も適宜変更される。
【0019】
次に上記実施の形態1~3のタップ1、21、31を使用した案内孔へのラグスクリューボルト41の埋設方法について説明する。
以下では代表として実施の形態1のタップ1を使用するものとして説明する。案内孔としての下穴45は適宜第1の木製構造躯体と第2の木製構造躯体とを接合する際に第1の木製構造躯体となる例えば壁、柱、横架材(梁、桁等)、土台、母屋等の所定位置に形成される。あるいは木製構造躯体を基礎側に連結固定する際に木製構造躯体となる例えば壁、柱等の所定位置に形成される。
図6(a)に示すように、木質構造躯体(例えば、柱、壁、梁等)46の平らな壁面47所定の位置に図示しない周知のドリル装置によってボルト用穴としての下穴45を穿設する。この穴の径は17.0mmであり内周壁面45aは滑らかに形成される。タップ1の先端の案内ヘッド4の径は16.9mmとされているため、下穴45との間にほぼ遊びはなく、案内ヘッド4を下穴45にぴったりと収めることが可能となっている。
図6(b)に示すように、作業者は上記タップ1を下穴45の開口部45bから挿入し、図示しない周知のドリル装置によって内周壁面45aに案内溝48を形成する。
そのため、作業者は溝切り刃3を正回転方向、つまり、切削しながら切削抵抗で前進する力が作用する方向に回転させた状態で、タップ1の案内ヘッド4を下穴45内に挿入させ(この段階ではまだ切削はされていない)、案内ヘッド4の外周面4aを案内にタップ1をゆっくり前進させる。刃部7は先端寄りの高さの浅いテーパ領域R1先端から木部に接して下穴45の内周壁面45aを切削していき、後続する領域は徐々に高く構成されているため、内周壁面45a木部に対して常に刃部7が深く木部に食い込むことなく、切削におけるタップ1のトルクは比較的安定した低トルクで切削されていく。
このとき、切り粉は基本的に切り粉排出溝9内に収容される。一部漏れた切り粉が滞留領域16に収容される。溝切り刃3の刃部7の最も後方の山(仕上げ領域R2の最後尾)が通過することで案内溝48が予定された深さで形成されていく(完成されていく)。
【0020】
予定された位置(ここでは下穴45先端まで)に案内ヘッドを進出させた段階でドリル装置を操作してタップ1を逆回転させる。これによってタップ1は自身が切削した案内溝48に案内されながら速やかに下穴45の開口部45bから離脱する。その際に切り粉排出溝9や滞留領域16に収容された木くずも排出される。この状態が
図6(b)の状態である。
図6(b)に示すように、下穴45の内部には案内溝48が全般にわたって形成されることとなるが、タップ1が最も進出した位置は案内ヘッド4が配置されることとなるため、下穴45最深部領域には案内溝48は形成されない。また、案内ヘッド4に続く奥位置では溝切り刃3の刃部7が配置されるが、この領域では溝切り刃3の刃部7のテーパ領域R1の高さに応じて奥側ほど浅くなる溝が形成される。
【0021】
このようにして案内溝48が形成された下穴45に対してラグスクリューボルト41を埋設する。埋設においては図示しないジグによってナット部41bを支持して正方向(時計回り方向)にねじ込んでいく。
ラグスクリューボルト41のスクリュー部41aのネジ山ピッチとは案内溝48の形状と一致する。一方、山径と谷径は一致していない。山径は本実施の形態では20.6mmであるため、
図6(a)における領域A(つまり刃部7の仕上げ領域Rが通過した部分)では20.5mmの案内溝48の底にスクリュー部41aの先端寄りのネジ山はごくわずかにくいこむこととなる。後続するスクリュー部41aのネジ山は案内溝48が同じフランク角で構成されているため、ピッタリと面で密着しながらネジ作用で埋設されていく。
図7(a)で示すように、ラグスクリューボルト41は領域Aの部分では比較的低い均等なトルクで、かつネジ作用によって前方に送られながら埋設されることとなる。
一方、ラグスクリューボルト41が
図7(a)の位置から
図4(b)の位置まで進出する際には、まず
図6(b)における領域Bでは徐々に案内溝48の溝深さが浅くなるため、それに伴ってトルクが大きくなっていく。つまり、ラグスクリューボルト41のスクリュー部41aは先端寄りが深く木部に食い込んでいくこととなる。そして
図6(b)における領域Cは案内溝48がない領域であるためトルクは最大となり、ラグスクリューボルト41のスクリュー部41aは先端寄りで最も深く木部に食い込むこととなる。
本実施の形態では、ラグスクリューボルト41の埋設が完了した状態でラグスクリューボルト41のスクリュー部41aがすべて下穴45内に埋設されナット部41bとネジ部1cが外部に露出する(
図7(b)の状態)。
【0022】
実施の形態2のタップ21と実施の形態3のタップ31でも上記と同様の操作で上記と同様の案内溝48を形成することができる。そして、案内溝48が形成された下穴45に対してラグスクリューボルト41を埋設することができる。
実施の形態1のタップ1を使用した場合には、上記のように切り粉は基本的に切り粉排出溝9内に収容されるが、実施の形態2のタップ21では切り粉排出溝26はテーパ領域R1前端から仕上げ領域R2後端にかけて刃部27のらせん方向と同方向のらせんとなるように形成されているため、案内溝48の切削の際に出る切り粉は、タップ21の回転に伴って切り粉排出溝26を後方、つまり開口部45b方向に押し出す力が働くため切削時に常に排出されることとなる。実施の形態3のタップ31では切り粉排出溝36はらせん形状ではないため、タップ21の回転に伴って後方に押し出されることはないが、切り粉が切り粉排出溝36内に収容されて溜まってくると、その溜まった圧力によって開口部45b方向に徐々に押し出されて排出されることとなる。
【0023】
以上、実施の形態1~3のタップ1、21、31を使用してラグスクリューボルト41を埋設することによって次のような効果が奏される。
(1)案内溝48を切削する際には、まず、下穴45に対応した径の案内ヘッド4(24、34)を挿入し、下穴45の内周壁面45aと案内ヘッド4(24、34)の外周面を案内としてタップ1(21、31)を進出させることができるため、進出に伴ってタップ1ががたつくことがなく、タップ1(21、31)の中心と下穴45の中心の軸芯出しが正確となる。つまり、切削時にタップ1(21、31)がぶれず軸心が安定して正確な案内溝48を形成することができる。
(2)案内ヘッド4は下穴45よりもごくわずかに小さな径なので穴45の内周壁面45aと案内ヘッド4(24、34)の外周面はぴったりと密着し、がたつくことないため、タップ1(21、31)の中心と下穴45の中心の軸芯出しが正確となる。
(3)タップ1(21、31)の溝切り刃3(23、33)の刃部7(27、37)はテーパ領域R1を有し先端位置ほど下穴45内は溝48が浅くなるように形成できる。一方、仕上げ領域R2ではラグスクリューボルト41のスクリュー部41aの山とほぼ同じ深さの山を形成することができる。また、先端に案内ヘッド4(24、34)を形成しているため、まったく溝48のない部分を下穴45先端に形成することができ、埋設されたラグスクリューボルト41をしっかりと保持することができる。
(4)切り粉排出溝6(26、36)を形成することで刃部7(27、37)との交差部分で切れ刃が形成されることとなるので、木部がけずりやすくなる。
(5)実施の形態1では切り粉を積極的に排出せず、切り粉排出溝6内に収容するようにしており、切り粉排出溝6は溝切り刃3の後方に連通していない。つまり、仕上げ領域R2の刃部7はカットされていない。そのため、溝切り刃3の回転時の安定性が向上し、ぶれにくくより正確な案内溝48を形成することができる。
(6)実施の形態2では切り粉排出溝26は刃部27のらせん方向と同じ方向のらせん状に形成されているため、タップ21の回転によって切り粉を後方に送る力が作用することとなる。そのため切り粉を効率よく排出できることとなる。
(7)実施の形態3では4つの切り粉排出溝36を形成するようにしたため、切れ刃が多くなるため、切削能力が向上する。
【0024】
次に、上記の実施の形態を使用した具体的な構造の実施例を説明する。木造建築物の構造躯体として下記実施例の構造を有するものである。
(実施例1)
実施例1は第1の木製構造躯体としての柱51と第2の木製構造躯体としての図示しない梁を接合する場合に接合金具としてのT字金具52と組み合わせて上記ラグスクリューボルト41を使用する例である。
図8に示すようにT字金具52は略長方形の当接プレート53と略長方形の挿入プレート54とが平面視においてT字状となるように接合されている。当接プレート53には上下方向(垂直方向)において等間隔に図示しない4つの透孔が形成され、その透孔を包囲するように4つのジベル55が溶接によって固着されている。ジベル55は等幅・等厚のベルト状の板材を無端状のリングとして構成されている。挿入プレート54のジベル55に隣接する位置にはナット取り付け穴56が形成されている。また挿入プレート54には1つの切り欠き58と4つの透孔59が上下方向に直列に配置されて形成されている。
柱51と梁との接合においては、
図8に示すように、上記の手法でラグスクリューボルト41をジベル嵌合溝60が形成されている所定の位置に埋設した柱51に対してT字金具52の当接プレート53をジベル55が対応するジベル嵌合溝60に嵌合されるように取り付ける。そして、図示しない透孔からナット取り付け穴56に露出したラグスクリューボルト41のネジ部41cに対して図示しないワッシャとナットによって固定する。次いで、このように固定されたT字金具52の挿入プレート54に対して図示しない梁を接合する。
【0025】
(実施例2)
実施例2は木製構造躯体としての柱61を基礎B上に固定する際に柱脚金物62と組み合わせて上記ラグスクリューボルト41が使用された例である。
図9に示すように、柱脚金物62が基礎Bから突出するアンカーボルト63によって固定され、上記の手法でラグスクリューボルト41が埋設された柱が柱脚金物62上に設置されている。
【0026】
上記実施の形態は本発明の原理およびその概念を例示するための具体的な実施の形態として記載したにすぎない。つまり、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明は、例えば次のように変更した態様で具体化することも可能である。
・タップ1、21、31の形状やサイズは一例であり、他の構成で実施することも可能である。例えば実施の形態1のタップ1や実施の形態3のタップ31では案内コマ5、35を設けていたが、これはなくともよい。逆に実施の形態2のタップ21に第2の案内部材を設けるようにしてもよい。
・切り粉排出溝6、26、36の数、長さ、溝の形状、深さ、製造方法等は上記は一例であり、変更可能である。また、これら切り粉排出溝6、26、36を設けずにタップを作成することも自由である。
・案内ヘッド4、24、34の形状は上記は一例である。例えば、上記では円柱形の外観であり、外周全域で下穴45に接するような構成であったが、外周全域が接しなくとも軸心が安定するような構成であればよい。例えば完全な円形の外周ではなく部分的にカットされていてもよい。
・溝切り刃3、23、33のテーパ領域R1のテーパ度合いは変更は自由である。また、テーパ領域R1と仕上げ領域R2の割合も変更可能である。これらは溝切り刃3、23、33の長さや刃部7、27、37のピッチの数等で適宜設計されるものだからである。
・上記実施の形態のラグスクリューボルト41の形状は一例であって、他の形態で実施することも自由である。埋設方法も上記は一例にすぎない。
・溝切り刃3、23、33の仕上げ領域R2の山径とラグスクリューボルト41のスクリュー部41aの山径について上記ではスクリュー部41aの山径を若干大きく構成したが、この径のサイズを同径に構成するようにしてもよい。逆にスクリュー部41aの山径を小さく構成するようにしてラグスクリューボルト41のトルクをより軽減するようにしてもよい。
【0027】
本願発明は上述した実施の形態に記載の構成に限定されない。上述した各実施の形態や変形例の構成要素は任意に選択して組み合わせて構成するとよい。また各実施の形態や変形例の任意の構成要素と、発明を解決するための手段に記載の任意の構成要素または発明を解決するための手段に記載の任意の構成要素を具体化した構成要素とは任意に組み合わせて構成するとよい。これらについても本願の補正または分割出願等において権利取得する意思を有する。
また、意匠出願への変更出願により、全体意匠または部分意匠について権利取得する意思を有する。図面は本装置の全体を実線で描画しているが、全体意匠のみならず当該装置の一部の部分に対して請求する部分意匠も包含した図面である。例えば当該装置の一部の部材を部分意匠とすることはもちろんのこと、部材と関係なく当該装置の一部の部分を部分意匠として包含した図面である。当該装置の一部の部分としては、装置の一部の部材としてもよいし、その部材の部分としてもよい。
【符号の説明】
【0028】
1、21、31…タップ、3、23、33…溝切り刃、4、24、34…案内部材としての案内ヘッド、4a、24a、34a…案内面、16a…内周壁面、18…案内溝、51、61…木製構造躯体としての柱、41…ラグスクリューボル、45…案内孔としての下穴、48…案内溝。