JP4167218B2 - 薄板用タッピンねじ - Google Patents

Description

本発明は、薄板用タッピンねじに関する。

金属製薄板からなる屋根葺き材を用いた建築物の屋根葺き工事においては、所定の形状及び大きさに形成された屋根葺き材を、予め屋根下地上に配設したタイトフレーム等の取付下地に対してタッピンねじで固定することが多い。この場合、屋根葺き材の葺き重ね部分をタイトフレームの位置と合致させ、重なり合った屋根葺き材にタッピンねじを打ち込んでいる。ここで用いられるタッピンねじは、先端部に設けられるドリル部の径とねじ部の軸径とがほぼ同一で、ねじ部の形状がテーパのない平行ねじとなったものが一般的である。

上記のような屋根葺き工事では、屋根強度上、必要となるタイトフレームの配設間隔よりも屋根葺き材の働き寸法のほうが小さい場合、タイトフレームが配設されていない位置でも、屋根葺き材同士を２枚ないし４枚重ねて緊結する必要が生じる。また、葺設された屋根葺き材に、特殊な役物や雪止めなどの他部材を重ねて後付けすることもある。このような部位で、上記のような平行ねじ形状のタッピンねじを屋根葺き材に打ち込むと、屋根葺き材の板厚が小さいため、ねじ孔が空回りして満足な締結力が得られない。また、ドリル部によって穿設される下孔の径が大きいので、切り粉の発生も多く、もらい錆の原因にもなる。

そこで、板厚が概ね１ｍｍ以下の薄板用に設計されたタッピンねじが利用される。かかるタッピンねじとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この薄板用タッピンねじは、平行ねじ部の先端に、先細になるテーパ部を介してドリル部を設けたもので、ドリル部を平行ねじ部よりも小径とし、ドリル部で穿設した下孔をテーパ部で押し拡げたところに平行ねじ部をねじ込むようになっている。また、例えば特許文献２には、平行ねじ部の先端にテーパ部を設け、そのテーパ部の断面を楕円形にして、下孔を拡径するときの周面抵抗を軽減させる技術が記載されている。
特開昭５９−１６４４０９号公報 特開昭５４−３１８５４号公報

しかしながら、本出願人らの検証によると、上記特許文献１記載のようなタッピンねじは、テーパ部に十分な数のねじ山が形成されていないので、下孔の周囲には雌ねじをタッピングする力よりも進行方向に押し出す力が優勢的に作用する。そのため、タイトフレーム等の取付下地が配設されていない位置で複数枚の薄板を重ねて緊結しようとすると、上側の薄板にタッピンねじが締め付けられた状態でも、下側の薄板が進行方向に逃げたままになってしまい、上下の薄板を密着させて良好に緊結するのが困難になる。また、ドリル部で穿設した下孔に、山谷が綺麗に連続した雌ねじが形成されにくいので、特に板厚が薄い場合には、十分な締付力や引き抜き耐力が得られない。

締付力や引き抜き耐力を高めるには、下孔を小さくしたり、板厚を増す必要があるが、すると、ねじ込み時の周面抵抗が増大して、ねじ込みに過大なトルクが必要になり、タッピンねじの頭部がねじ切れてしまう事態が生じる。略等径三角形（いわゆるおむすび形）断面に加工されたタップタイトや、上記特許文献２記載のタッピンねじは、テーパ部の断面形状を非円形にすることにより、ねじ込みトルクの軽減を図っている。しかし、この種のタッピンねじは、谷底の断面形状が円形になるので、板厚が薄くて下孔が小さい場合には、下孔の拡径に要するねじ込みトルクが大きくなるとともに、ねじ山が非円形のため下孔が全周方向にわたって均等に拡径されず、山谷が綺麗に連続した雌ねじが形成されにくい。

そこで、本発明は、板厚が薄い場合、厚い場合のいずれであっても、小さいねじ込みトルクで下孔に良好な雌ねじを形成しつつ下孔を拡径することができ、従来一般の薄板用タッピンねじよりも、さらに大きな締付力や引き抜き耐力を得ることのできる薄板用タッピンねじを提供するものである。

上記した目的を達成するため、本発明の薄板用タッピンねじは、頭部と、頭部から延びる平行ねじ部と、平行ねじ部から漸次先細に延びるテーパねじ部と、テーパねじ部の先端に設けられたドリル部とが一体的に形成された薄板用タッピンねじであって、平行ねじ部は、ねじ山の山幅と谷底の底幅とが略等しく、ねじ山及び谷底がそれぞれ断面視略円形に連続する全周ねじとなされ、テーパねじ部は、ねじ山の山幅と谷底の底幅とが略等しく、ねじ山及び谷底にはそれぞれ先細のテーパが設けられ、ねじ山は、少なくとも周長の２／３以上が断面視円形の略全周ねじとなされる一方、谷底は、その周面にねじ山の高さを超えない突角部を少なくとも一周あたり２ヶ所以上有する略多角形断面となされ、ドリル部は、その最大径がテーパねじ部の先端側における谷径を超えないように形成されたことを特徴とする。

この発明によると、特に板厚が薄い場合、ドリル部によって穿設された小さめの下孔が、テーパねじ部の谷底によって周方向に拡径されながら、テーパねじ部のねじ山によって進行方向に押し出される。このとき、テーパねじ部の谷底に形成された突角部が、下孔の周縁部を点接触に近い状態で塑性変形させるので、下孔の周囲が、一部、頭部側にも隆起して、下孔の周囲における見かけの板厚が大きくなる。また、テーパねじ部の谷底と雌ねじ孔との接触面積が小さくなることから、見かけの板厚が大きくなることによる周面抵抗の増加が抑制され、ねじ込みトルクが軽減される。

さらに、テーパねじ部のねじ山が、少なくとも周長の２／３以上にわたって断面視円形の略全周ねじとなることにより、従来よりも山谷が綺麗に連続した雌ねじ孔を形成することができる。

さらに本発明は、上記構成に係る薄板用タッピンねじのテーパねじ部のねじ山に、一周あたり複数個の微小な凹みが適宜間隔で形成されたことを特徴とする。この発明において、「微小な凹み」とは、その底部が突角部よりも高く、一周あたりの凹みの幅を合計した寸法が、ねじ山の周長の１／３を超えない程度とする。この発明によると、板厚がねじ山のピッチと同程度以上の厚みになって、テーパねじ部のねじ山と下孔との接触面積が大きくなっても、微小な凹みによって周面抵抗が減少するので、ねじ込みトルクが軽減される。凹みの底部が突角部よりも低くなると、その凹みが下孔の周縁部に引っ掛かって、ねじ込みが困難になったり、雌ねじ孔の形状が歪んだりする可能性はあるが、凹みの底部を突角部よりも高くすることにより、円滑なねじ込みも担保される。

このような構成により、板厚が薄い場合でも、高い締付力や引き抜き耐力を得ることができる一方、板厚が厚い場合や、多枚数の薄板を緊結する場合でも、小さいトルクで締めつけることができる。

また、テーパねじ部にも山谷が設けられているので、下孔に対する食いつきが良い。したがって、取付下地のない位置で複数枚の薄板を重ねて緊結する場合でも、下側の薄板を進行方向に逃がしにくく、複数枚の薄板を良好に密着させて緊結することができる。

屋根材等に用いられる厚さ０．４〜１．２ｍｍ程度の鋼板に適したタッピンねじの現実的な仕様としては、テーパねじ部のテーパ角が７〜１５％で、頭部側の谷径に対して先端側の谷径が７５〜８５％に縮径するような構成が特に好適である。

テーパ角がこれ以上大きくなったり、頭部側の谷径に対する先端側の谷径の比率がこれ以上小さくなったりすると、下孔を拡径する際の抵抗力が増大して、大きなねじ込みトルクが必要になり、また、下孔の周囲に亀裂が生じやすくなる。また、複数枚の薄板を緊結する場合に、下側の薄板を進行方向に逃がしやすくなる。

反対に、テーパ角がこれ以上小さくなったり、頭部側の谷径に対する先端側の谷径の比率がこれ以上大きくなったりすると、下孔が十分に拡径されないので、見かけの板厚があまり大きくならず、したがって十分な締付力や引き抜き耐力が得られなくなる可能性がある。

上述のように構成される本発明の薄板用タッピンねじによれば、板厚が薄い場合、厚い場合のいずれであっても、下孔の周囲における見かけの板厚が大きくなり、従来よりも山数が多く、かつ山谷が綺麗に連続した雌ねじ孔を形成することができるので、従来一般の薄板用タッピンねじに比べて高い締付力や引き抜き耐力を得ることができる。

さらに、テーパねじ部のねじ山に複数個の凹みが形成され、また谷底には複数箇所の突角部が形成されることにより、板厚が厚くなっても、ねじ込みトルクが軽減され、容易にねじ込むことができる。また、ねじ込みトルクが軽減されることによって、例えば薄板が複数枚重なった部位にねじ込む場合でも、頭部がねじ切れることなく打ち込むことができ、かつ、それら複数枚の薄板同士を密着させて良好に緊結することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の第一実施形態に係る薄板用タッピンねじ１を示す。この薄板用タッピンねじ１は、頭部２と、頭部２から延びる平行ねじ部３と、平行ねじ部３から漸次先細に延びるテーパねじ部４と、テーパねじ部４の先端に設けられたドリル部５とが一体的に形成されている。

頭部２は、十字孔付きの丸頭２１とフランジ２２とが一体的に形成されており、フランジ２２の座面には環状凹部２３が形成されている。この環状凹部２３には、フランジ２２よりも小径の環状樹脂パッキン６が嵌合される。この環状パッキン６は、屋根施工における防水用のものである。

平行ねじ部３は、軸部の全長のうち約４割程度の長さにわたって形成されている。平行ねじ部３においては、谷底３２が円柱面で、ねじ山３１の山幅が谷底３２の底幅とほぼ等しくなるピッチでねじ山３１が形成されており、ねじ山３１及び谷底３２のいずれもが、それぞれ断面視略円形に連続する全周ねじとなされている。

テーパねじ部４は、平行ねじ部３よりもやや短い長さにわたって形成されている。平行ねじ部３においては、ねじ山４１及び谷底４２のぞれぞれに先細のテーパが設けられており、そのテーパ角が７〜１５％で、頭部２側の谷径に対し先端側の谷径が７５〜８５％まで縮径するように設計されている。テーパねじ部４においても、ねじ山４１の山幅が谷底４２の底幅とほぼ等しくなるピッチでねじ山４１が形成されている。

テーパねじ部４においては、図３に示すように、ねじ山４１の頂部に一周あたり４個の微小な凹み４４がほぼ等間隔で形成されるとともに、谷底４２には、一周あたり４ヶ所の突角部４３がほぼ等間隔で形成されている。ねじ山４１の凹み４４は、その幅を４個分合計してもねじ山の周長の１／３を超えず、また、その深さが突角部４３まで達しない程度の小さいもので、凹み４４の形状は略Ｕ字形ないし略Ｖ字形である。谷底４２の突角部４３は、頂角が９０〜１５０度の鈍角をなす略ローブ状で、断面略円形の谷底面から、ねじ山４１の凹み４４に届かない程度の高さまで突出し、軸方向については各ねじ山４１を貫くようにして延びている。

このように、テーパねじ部４のねじ山４１における凹み４４以外の部分が少なくとも周長の２／３以上を占め、また、凹み４４の最低部が突角部４３より高くなっていることから、本発明においては、このテーパねじ部４を略全周ねじと位置づけている。

ねじ山４１の凹み４４と谷底４２の突角部４３とは、側面から見て必ずしも同じ位置になるように形成されなくともよいが、この薄板用タッピンねじ１を平行ダイスで転造して製造する場合には、ねじ山４１の頂部を凹ませる際の肉逃げが谷底４２に突角部４３を隆起させるので、凹み４４と突角部４３とがほぼ同じ位置に形成されやすい。

ドリル部５は、従来一般のタッピンねじに採用される切刃と同様の形状をなしており、その最大径がテーパねじ部４の先端側における谷径を超えないように形成されている。

図４は、上記のような薄板用タッピンねじ１を厚さ０．８ｍｍの鋼板Ｐにねじ込んだ時に形成される雌ねじ孔Ｑの状態を示した図である。例示形態にかかる薄板用タッピンねじ１の寸法は、平行ねじ部３における山径が４．８ｍｍ、谷径が３．５ｍｍで、テーパねじ部４の先端側の谷径（ドリル径）が２．９ｍｍ、ねじピッチは１．４ｍｍである。図示のように、本発明の薄板用タッピンねじ１によれば、雌ねじ孔Ｑの周囲がねじ込み方向だけでなく、頭部２側にも押し出され、２山程度のねじ山が形成されて、見かけの板厚が２〜２．５倍に増大する。このような雌ねじ孔Ｑの形成により、従来一般の薄板用タッピンねじに比べて２〜２．５倍の引き抜き耐力を得ることができる。

図５〜図６は本発明の他の実施形態を示す。これらの薄板用タッピンねじ１は、全体のプロポーションは上記第一実施形態に係る薄板用タッピンねじ１と同様であるが、テーパねじ部４の断面形状が異なっている。図５に示した薄板用タッピンねじ１のテーパねじ部４は、ねじ山４１の凹み４４と谷底４２の突角部４３とを、それぞれ３ヶ所ずつ有している。また、図６に示した薄板用タッピンねじ１のテーパねじ部４は、ねじ山４１の凹み４４と谷底４２の突角部４３とを、それぞれ５ヶ所ずつ有している。いずれの実施形態にかかるテーパねじ部４も、ねじ山４１における凹み４４以外の部分が少なくとも周長の２／３以上にわたり、また、凹み４４の最低部が突角部４３よりも高くなっていることから、略全周ねじと見做すことができる。

なお、上記各実施形態に示した薄板用タッピンねじ１の各部寸法は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で当該寸法は適宜変更可能である。

以上に述べたような本発明の薄板用タッピンねじを屋根葺き工事に利用することにより、タイトフレーム等の取付下地が配設されていない位置でも、複数枚の屋根葺き材同士を確実に緊結し、屋根面の剛性を確保することができる。これにより、取付下地の配設間隔を強度上必要な最小限にすることができ、屋根施工の経済性が向上する。また、屋根葺き材に特殊な役物や雪止めなどの他部材を取り付ける際にも、リベットの替わりに本発明の薄板用タッピンねじを広く利用することができ、施工性が向上する。

さらに、本発明の薄板用タッピンねじは、タイトフレーム等の取付下地が比較的薄いものであれば、それに屋根葺き材を重ねて直接打ち込むこともできるので、取付下地の有無に係わらず屋根面全体で統一的に使用することも可能になる。

また、本発明の薄板用タッピンねじを使用すれば、屋根葺き材に穿設する下孔が小さくて済むので、切り粉の発生を最小限に抑えて、屋根施工後の清掃手間を軽減することができるとともに、切り粉による疵付きやもらい錆を防止することができる。

本発明の薄板用タッピンねじは、金属製薄板からなる屋根葺き材を用いた建築物の屋根葺き工事に好適であるが、これに限らず、各種の建築材料や機械材料に用いられる金属製薄板の緊結に幅広く利用可能である。

本発明の第一実施形態に係る薄板用タッピンねじの正面図である。 図１の薄板用タッピンねじの縦断面図である。 図１の薄板用タッピンねじのテーパねじ部のＡ−Ａ’断面図である。 図１の薄板用タッピンねじを鋼板にねじ込んだときに形成される雌ねじ孔の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄板用タッピンねじの、テーパねじ部の断面図である。 同じく、本発明の他の実施形態に係る薄板用タッピンねじの、テーパねじ部の断面図である。

符号の説明

１ 薄板用タッピンねじ
２ 頭部
３ 平行ねじ部
３１ ねじ山
３２ 谷底
４ テーパねじ部
４１ ねじ山
４２ 谷底
４３ 突角部
４４ 凹み
５ ドリル部

Claims (3)

1. 頭部と、頭部から延びる平行ねじ部と、平行ねじ部から漸次先細に延びるテーパねじ部と、テーパねじ部の先端に設けられたドリル部とが一体的に形成された薄板用タッピンねじであって、
   平行ねじ部は、ねじ山の山幅と谷底の底幅とが略等しく、ねじ山及び谷底がそれぞれ断面視略円形に連続する全周ねじとなされ、
   テーパねじ部は、ねじ山の山幅と谷底の底幅とが略等しく、ねじ山及び谷底にはそれぞれ先細のテーパが設けられ、ねじ山は、少なくとも周長の２／３以上が断面視円形の略全周ねじとなされる一方、谷底は、その周面にねじ山の高さを超えない突角部を少なくとも一周あたり２ヶ所以上有する略多角形断面となされ、
   ドリル部は、その最大径がテーパねじ部の先端側における谷径を超えないように形成されたことを特徴とする薄板用タッピンねじ。
2. テーパねじ部のねじ山には、一周あたり複数個の微小な凹みが適宜間隔で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の薄板用タッピンねじ。
3. テーパねじ部のねじ山に形成される微小な凹みと、テーパねじ部の谷底に形成される突角部とが、側面視略同位置に略等間隔で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の薄板用タッピンねじ。

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