WO2016104664A1 - 打ち込み式ねじ釘 - Google Patents

Abstract

打ち込み式ねじ釘に於いては、その頭部を打撃することによりねじ釘を回転させながら部材を取り付けようと、螺子のリード角が４５°程度と急角度を採用している為、特に取り付け材が合板等薄板などによっては、下地材よりその取り付け材を引き離そうとする外力が懸った場合、若干ねじ釘が解ける方向に回転を起し、取り付け材との間に隙間の生じる場合があり、その緩みを阻止する手段を設けた打ち込み式ねじ釘の提供を課題とする。　その解決手段として打ち込み式ねじ釘の釘頭の裏面側におけるテーパー部分を断面正多角形で、釘軸に近くなるほど径が小さくなる角錐状に形成することによって、取り付け材の表面までねじ釘頭の上面を打ち込む事により、取り付け材の弾性変形による復元力と、取り付け材を引き離そうとする事によるねじ釘頭の正多角形面への押圧により、ねじ釘が回転しようとするのを阻止する効果を得ることが出来る。

Description

打ち込み式ねじ釘

　本発明は、ハンマー等の打撃で各種部材に打ち込んで、該部材同士を固定するため等に使用される打ち込み式ねじ釘に関するものである。

　例えば木材同士を固定する手段としては、先端の尖った軸に頭を形成した一般に丸釘と呼ばれている釘が広く使用されている。また、スクリューネイルとよばれる螺旋を形成したものや、軸にリング状の突起を設けたリングネイルと呼ばれるものも使用されており、これらのほかにも電動ドライバー等の工具を用いて部材にねじ込むねじ釘も、使用されることが多い。

　上記丸釘は、釘頭をハンマー等で叩いて部材に打ち込むが、先端が尖っているので、楔の作用によって打ち込まれた木材等の部材が弾性変形し、これによって軸部が該部材の内部に侵入していく。そして部材の弾性によって軸部が狭圧保持されるのである。しかしながら、この丸釘は、木材等への打ち込みは比較的簡単であるが、その取り付け強度は単なる部材の弾性による狭圧摩擦抵抗力に限られ、摩擦力によって部材内に保持されるので、保持力はそれほど大きくなく、緩みやすいという問題点がある。また、引き抜く場合は特別のくぎ抜きを使用して行うことになり、取り付け部材表面に損傷を起こす不都合がある。

　また、上記スクリューネイルは、先端部が四角錘状の尖った形状に形成され、軸部の外周部には複数条の螺旋状の凹凸が形成されているもので、頭部をハンマー等で叩くことにより、軸が回転しながら木材等の中に進入していく。この釘は、外周部に螺旋状の凹凸が形成されているため、引き抜き方向の力に対する抵抗が大きく、保持力に優れている。

　さらに、上記リングネイルと呼ばれるものは、先端部が四角錐状に尖っていて、軸部外周部にはリング状の凹凸が形成されたものである。この釘は打ち込みに際して、そのリングの外周部により部材が押し広げられた後、リングネイルを引き抜こうとした場合、木材等の部材の復元現象によりリングの外周部が復元した木材に引っ掛かる状態になる事により保持力を得ようとするもので、保持力は丸釘よりは大きいが、それほど大きなものでない。

　一方、上記スクリューネイルは、打ち込み時に軸周りに回転しつつ部材中に進入し、螺旋と部材との係合によって保持されているので、丸釘に較べて保持力は大きいが、低荷重によっても若干引き抜けを起こす不都合があるうえ、スクリューネイル全体を抜き取り、取り付け材を取り外すのが難しいという問題点が有る。

　一方、電動ドライバー等の工具を用いて部材にねじ込むねじ釘（「０００２」欄参照）は、通称コーススレッドと呼ばれるねじ釘で、電動ドライバーにてねじ込めるように＋穴が設けられた頭部を有し、軸部のねじ釘全長の、頭部よりいくらかの部分は素線軸のままで、ねじが設けられておらず、そこから先端に至るまでリード角２０度程度の粗い一条ねじが設けられている所謂半ねじである。したがって、このねじ釘で木材同士を取り付ける事により、丸釘や、スクリューネイルや、リングネイルより高い取り付け強度を得ようとしている（図６参照）。

　しかし、このねじ釘で電動ドライバー等を用い木材等の下地材に同じく木材等の取り付け材を取り付けようとして、取り付け材表面よりねじ釘をねじ込んでゆき、ねじ釘の先端が取り付け材を貫通し下地材にねじ込まれようとする時点において、速やかに先端が下地材に入り込まれず、その間にもねじ釘は回転により取り付け材より進む関係上、所謂タイムラグにより下地材と取り付け材との間に隙間が生じたままねじ込まれていくことになる。この不都合を解消するため、頭部まで全長に亘りねじを設けるのでなく、所謂半ねじとして形成しているのである。従ってこのねじ釘で取り付けた下地材に対する取り付け材との取り付け強度は、いくらねじ部によって下地材に対し高い保持力を得ても、取り付け材に対しては、ねじ部は存在せず、ねじ釘の頭部により抑え込んでいるに過ぎない強度しか得られないと言える。

　上記の様に従来公知の釘のこのような諸問題点を改良するものとして、本発明者は軸部にねじ部を形成した打ち込み式ねじ釘を開発し、特許権を得ている（下記特許文献１参照）。
このものは、従来品の問題点を大幅に改良したものである。

特許第５４５８３５４号公報

　しかし「上記特許文献１」に記載のねじ釘は、従来公知のものに較べて打ち込み易く、しかも抜き取りも容易であり、ねじ部が部材に喰い込むもので、取り付け強度も他品種の釘類に較べて大きいものであるが、取り付け材が合板等、特に板の厚みが薄い場合、外力が加わった時に、可なり低い外力で以て取り付け材と下地材との間に若干の隙間が発生することを確認した。そしてこのような場合、ねじ釘頭部を目視すると、逆回転即ち、ねじ釘が解ける方向に若干回転していることも確認した。その原因としては、このねじ釘は打ち込み式ねじ釘として開発したものであるため、打撃によりねじ部が回転を起しねじ込まれるように、螺子のリード角を４５°程度と通常のねじ込み式ねじ釘より可なりリード角を大きくしている事が考えられる。このため、前述のように下地材から取り付け材を外力によって引き離そうとした場合、下地材内でのねじ釘は下地材より引き抜こうとする力を受けて、打ち込まれた方向とは逆の回転を起こそうとするのである。

　しかし、上記の様に下地材より取り付け材を外力によって引き離そうとした場合、取り付け材部におけるねじ釘は、その部分に存在するねじにより正回転を起そうとするため、下地材部分に存在するねじ釘と、取り付け材部分に存在するねじ釘とは、相反する方向に回転しようとするが、ねじ釘は一体であり、通常は回転力が相殺され問題とはならないが前述の様に取り付け材の厚みが薄い場合は、相対的に下地材部の方が取り付け材部の方より回転力が大きい為、その影響を受け、ねじ釘が解ける方向に回転を起し、下地材より引き抜ける事と同様の状態となった分、下地材と取り付け材との間に若干の隙間が生じ、いわゆる緩みとなるのである。

　そこで本発明は上記の様な緩みの原因となる下地材と取り付け材との間に、其々を引き離そうとする外力が加わった場合に、打ち込み式ねじ釘が打ち込み時とは逆の回転を容易に起さないような阻止効果が得られる手段の提供を課題としたのである。

　そこで、上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち請求項１に記載の本発明に係る打ち込み式ねじ釘は、一方の端部を尖った先端部とした釘軸の外周部に螺子部を形成し、該釘軸の他端部には前記釘軸よりも大径の頭部を一体に設けた前記特許文献１のような、打ち込み式ねじ釘であって、前記釘軸部に接続する頭部の裏面側のテーパー部分は断面正多角形で、釘軸に近くなるほど径が小さくなる角錐状に形成したことを特徴としている。なお、テーパー部分の断面は正六角形であるのが好ましい。

　なお、ドライバー等でねじ込む事による、ねじ込み式ねじ釘において釘頭の裏部の円錐面に通称フレキと呼ばれる突起が周囲数か所設けられている物が有る。（図１０参照）。しかし此の突起状のものは、ねじ込み式ねじ釘の釘頭の表面を取り付け材の表面まで埋没させるため、回転により、所謂、取り付け材へ座ぐりする為のもので、釘頭の形状を工夫して緩みを阻止するための本発明のものとは全く目的も効果も異なるものである。仮に打ち込み式ねじ釘の緩み止め効果を目的としてその様な形状の突起物を設けたとしても、緩み止め効果は殆ど期待できない。しかも、取り付け材の材質によっては傷を付ける等の悪影響が否めないものである。

　なお、段落００１４にて記述した、緩み止め装置を施したうえ、頭部外上面には抜き取りのため，ドライバーと係合する溝を形成しておくのが好ましい。前記ドライバー用の溝の代わりもしくは溝と共に、頭部の外周部にスパナを係合する事の出来る六角形に形成しておいてもよい。

　また、釘頭の上面は打撃時に打撃材と釘頭の上面との接触部においてねじ釘が回転しようとする事に対する妨げを出来るだけ排除し、打撃力が中央部で受けとめられるように、外周部を面取り状（丸み付でも可）に低くしておくのが好ましい。

　さらに、本打ち込み式ねじ釘は上記の通り、ねじ込み式ねじ釘の螺子のリード角が２０°程度であるのに対し、リード角を４５°程度とかなり大きくしている為、取り付け材を下地材より取り外すため、電動ドライバー等で回転を与え解こうとした場合、リード角を大きくした分、大きなトルクを与える必要があり、また、取り付け材の厚みが大なる場合には全長の長い寸法のねじ釘を使用せねばならないが、その全長に亘り全て螺子を設ければその分、取り付け材を取り外すため、ねじ釘を回転により解こうとした場合、尚一層、大きなトルクを必要とし、場合によっては螺子部の摩擦抵抗力の方が大き過ぎ、所謂「ねじ切れ」を起す不都合がある。

　そこで、その不都合を解消する手段の一つとして、螺子部の条数を少なくする事により、上記の摩擦抵抗を少なくする方法が考えられるが、本ねじ釘が打ち込み式ねじ釘である以上打撃力を以ってねじ釘の回転力に変えようとするため、可能な限り条数は多い方が好ましい。

　また、別の問題として取り付け状態において下地材と取り付け材との間に、取り付け材同士を引き離そうとする強い外力が懸った場合、その位置に存するねじ釘の断面積に係る引張強度の限界以上に、下地材と取り付け材相方において螺子部が存在する事により、その部分においてねじ釘が引きちぎられる不都合も考えられる。

　従って特に全長が長大な場合、螺子部を取り付けに必要な強度以上にならないよう（図４）の如く全長内の数多くの個所において螺子を形成せず素線径軸のままの部分を螺子が断続するよう配慮した上、設ける事が好ましい。また、その断続部分が打ち込み用エアーガンにて使用する場合の連結材の取り付けスペースとしても利用できるので好ましい。

　本発明に係る打ち込み式ねじ釘は、釘軸部に接続する頭部の裏面側のテーパー部分を、断面正多角形で、釘軸に近くなるほど径が小さくなる角錐状に形成したので、打ち込んだ時にこの角錐状部分を部材の表面に埋没させることにより、正多角形面に部材の弾性変形力による面圧を受ける上、部材同士を引き離そうとする外力を受けた場合、なお一層の面圧を受ける事になり、その結果として回転阻止効果を得る事ができるのである。

本発明の１実施形態を表す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 螺子形状を表す拡大図である。 その頭部の平面図（ａ）、正面図（ｂ）、側面図（ｃ）、断面図（ｄ）である。 上記と異なる実施形態を表す平面図（ａ）、及び正面図（ｂ）である。 木材を固定するために打ち込んだ）状態を表す断面図である。 ねじ込み式ねじ釘（コーススレッド）の平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 スクリューネイルの平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 スクリューネイルの頭部裏面に正六角形状の緩み止めを施した平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 本発明の実施形態の内、鋼製下地に対応する専用釘の平面図（ａ）、正面図（ｂ）。 ねじ込み式フレキ付ねじ釘の平面図（ａ）、正面図（ｂ）、断面図（ｄ）。

　以下、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する。図１に示す打ち込み式ねじ釘１は、軸部２の上記端部に頭部３が一体に形成され、他端部は、尖った先端部４となっている。
［実施形態の詳細並びに実施例１］

　軸部２の外周部には、螺子部５が形成されている。本実施例では螺子部５は上下に分割されており、その間に螺子の切られていない円柱状の素線部６が残されている。上側（頭部側）の螺子部Ａは、リード角が４２°の螺子部であり、下側（先端部）の螺子部Ｂはリード角がこれよりも大きく４５°となっている。

　また、螺子部がＡ、Ｂに分かれていても、打ち込みが進行した時に、上部の螺子部が下部の螺子部による螺子後にうまく合致するようにリード角と素線部６の長さが調節されている。このように、先端側の螺子部Ｂのリード角が大きく、頭部側の螺子部Ａのリード角が小さいのは、上側の螺子部が下側の螺子部によるねじ跡に蜜に係合することにより、固定を確実にするためである。

　いずれの螺子部Ａ，Ｂも４条ねじであり、ねじ山の形状は図２に示す通りである。なお、上側の螺子部Ａでは、４条ねじの条ごとに高さの低いねじを設けて容量を調整しているが、下側のねじ部Ｂでは全て同一のねじ山高さとなっている。なお、尖った先端部は打ち込み時に於けるねじ釘の回転を良くする為と、木割れを防ぐ為、頂角が６０°の円錐形状にする等通常の各種釘「０００２参照」の先端部が頂角３０°前後の四角錐状であるのに対し可なり大きな角度としている。

　上記、ねじ山の形状は、図２に示すように、頭部側の傾斜面の角度αは４５°であり、釘先側の傾斜面の角度βは１５°となっている。このようにねじ山の傾斜面の角度を先端側が小さく、頭部側を大きくしたのは、打ち込み時に回転方向の力を受けやすく、しかも、引き抜き時に回転力を受ける事により、抜き取り易くする為である。

　次に頭部の形状は、図３に示す通りである。同図から分かるとおり、頭部の裏面側（軸側）の部分は、断面正六角形の角錐状に形成されている。この角錐状部の図中の角度は７０°である。
角錐状部の角数が例えば八角形のように多くなると、円に近くなるので回り止め効果が小さくなり、四角形のように少なくすると効果は半減する。

　図示例では、頭部の平面形状は円形となっており、上面に（＋）形の溝が形成されている。この溝は、抜き取り時にドライバーを係合させるための溝であり、場合によっては六角形や四角形や（−）形の溝であってもよい。釘頭上面は、打撃力が出来るだけ中央部に集まる様に、外周部を面取り状、または丸み付け状に低くしておくのが好ましい。

　図示例では、頭部の図中の角度は前述の通り７０°であり、この角度は釘頭の外径にある程度の制限がある以上、大き過ぎると釘頭上面にドライバー等と係合する溝の側面部を設けるのが困難となり、小さ過ぎると頭部長さが長くなって螺子部長さが短くなるので６０°~８０°程度とするのが好ましい。
［実施例２］

　つぎに、図４は、上記と若干異なる実施形態を表す。この実施形態では、螺子部が４部分に分かれており、頭部の外径は平面視円形である。釘の先端部の形状は、前記、実施形態と同様に頂角６０°の円錐形状である。また、頭部の裏面側の形状は前記、図３と同様の六角錐状となっている。

　この実施形態では、図４、に示すように、螺子部がＡ，Ｂ，Ｃ、Ｄに４区分されているがいずれの螺子部も４条ねじであり、一番上側の螺子部Ａのリード角は４２°で、隔状ごとに低い山高の螺子を設けて容量を調節している。また、上から２番目の螺子部Ｂと３番目の螺子部Ｃ並びに４番目の螺子部Ｄのリード角は全て４５°で同一のねじ山高となっている。

　このねじ釘は、木材等の部材にハンマー等で打ち込んで使用する。打ち込み時には、軸回りに回転しつつ部材中に進入していく。ハンマー等による打ち込みは、頭部が部材中に埋没するまで行う。図５は、この釘によって二つの木材の部材を固定した状態を表すもので、上側の取り付け用部材Ｍが、柱等の固定部材Ｎに打ち込み式ねじ釘で固定されている。この固定状態では、釘の頭部まで完全に部材Ｍ中に埋没している。

　この固定状態で、何らかの原因で釘に回転方向の外力が加わっても、角錐状の釘の頭部は部材に形成された打ち込み穴内面に係合しているため、容易に回転はしない。従って、部材同士の緩みを起し難く、しかも軸部に数多くの素線部分が設けられているため、ねじ釘の横方向、即ち、せん断方向に対する外力にも良好な効果が得られる。
［実施例３］

　また、下地材が木材などの木質系でなくＣ型鋼などの鋼製下地に対しても、釘打ち可能な取り付け材であれば、打ち込み式ねじ釘の先端のみを鋼板等への打ち抜きに最適な砲弾形状（図９参照）を採用することにより、強力な打撃力を発揮する釘打ち用エアーガンの使用によって、瞬時に強固な取り付けが可能となり、性能向上と共に従前よりの取り付け作業とは比較にならない作業効率アップにも大きく貢献できる事は明らかである。なお「図９」は取り付け材の厚みが２０ｍｍ以下の薄い板等に使用するもので、取り付け材の厚みが大きな場合等によっては「図１」や「図４」のような形状寸法のねじ釘の先端部のみを上記のとおり砲弾形状にすることによって、「図９」と同様の使用効果を得る事ができる。

　以上の説明から明らかなように、本発明に係る打ち込み式ねじ釘は、打ち込んだ時に部材中に嵌まり込む頭部下面部が多角形の角錐状に形成されているので、軸回りの回転が阻止される。このため釘が緩みにくく、強固な固定を維持できるのである。なお、本発明は上記明細のような打ち込み式ねじ釘とは別途一般に使われている通称スクリューネイル（図７）に対しても応用することにより、リード角が大きいため、外力を受けることにより緩み易い問題点の解消に役立つなど、木工、建築、内装など種々の分野で効果的に使用できることは明らかである（図８）。

１　打ち込み式ねじ釘　　　　　　　　　　　Ｍ　取り付け用部材
２　軸部　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎ　柱等の固定部材
３　頭部　　　　　　　　　　　　　　　　　ａ　平面図
４　先端部　　　　　　　　　　　　　　　　ｂ　正面図
５　螺子部　　　　　　　　　　　　　　　　ｃ　側面図
６　素線部　　　　　　　　　　　　　　　　ｄ　断面図
７　頭部裏面角錐状部（テーパー部分）　　　α　図２の頭部側の傾斜面の角度４５°
Ａ　螺子部５の内、頭部側の螺子部分　　　　β　図２の先端側の傾斜面の角度１５°
Ｂ　螺子部５の内、Ａ部以外の螺子部分　　　θ　頭部裏面のテーパー内角７０°

Claims (5)

1. 　一方の端部を尖った先端部とした釘軸の外周部に螺子部を形成し、該釘軸の他端部には前記釘軸よりも大径の頭部を一体に設けた打ち込み式ねじ釘であって、前記釘軸部に接続する頭部の裏面側のテーパー部分は断面正多角形で、釘軸に近くなるほど径が小さくなる角錐状に形成したことを特徴とする打ち込み式ねじ釘。
2. 　頭部の裏面側におけるテーパー部分の断面形状は正六角形である請求項１に記載の打ち込み式ねじ釘。
3. 　頭部上面にドライバーの係合する溝が形成されている請求項１または２に記載の打ち込み式ねじ釘。
4. 　釘頭上面の外周部が平面な中央部より面取り状、又は丸み付け状に低くなっている請求項１ないし３の何れかに記載の打ち込み式ねじ釘。
5. 　螺子の形成されていない素線部分を挟んで断続的に螺子部が形成されている請求項１ないし４の何れかに記載の打ち込み式ねじ釘。

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