JP2005121224A - セルフドリルアンカー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 構造部材に取付けられた脆い材料に用いるセルフドリルアンカーであり、軸を有する細長いボディと、細長い締結具を受入れる軸方向の穴と、トルク伝達面を有する鍔状端部と、基部と、中間部と、先端部と、通常は鍔状端部の反対側にあるドリル先端とを備え、基部は、谷底とねじ山径とねじ山高さとを有する雄ねじを有し、中間部は、谷底と基部のねじ山径よりも実質的に小さいねじ山径と基部のねじ山高さよりも実質的に低いねじ山高さとを有する雄ねじを有し、先端部は、ドリル先端に向かってテーパーになった谷底と基部のねじ山径よりも実質的に小さいねじ山径と基部のねじ山高さよりも実質的に低いねじ山高さとを有する雄ねじを有することを特徴とする、セルフドリルアンカー。
【選択図】 図1
Description
図2、図3、及び図7に示すように、アンカー10は、おおよそ中空で細長いボディ12を備えている。ボディ12には軸6と、取付用締結具4を受入れる軸方向の穴8を囲む薄い壁38とがある。なお、軸方向の穴8は、細長いねじ式取付用締結具4を受入れるようになった、おおよそ円筒形の細長い部分と一組のスプライン44とを有する。ボディ12の鍔状端部14には、フランジ40が設置されている。なお、フランジ40には、フィリップス型式の凹部42内の面15のようなトルク伝達面がある。フィリップス型式の凹部42は、ドライバが外れるのを防ぎ、鍔状端部14に最も近い軸方向に伸びた基部18と、基部18と先端部22との間で軸方向に伸びた中間部20と、軸方向に伸びた先端部22と、及び通常は鍔状端部14とは反対側のドリル先端16とを最小にするために、フィリップス・スクウェア・ドライブ(ドライバ用フィリップス四角穴)であっても良い。なお、中間部20は、先端部22に向かってテーパーとなり、先端部22は、ドリル先端16に向かってテーパーになっている。アンカー10は、フィリップス型式ドライバのような手動式ドライバにより手動でねじ込み可能であることが望ましいが、機械式ドライバによりねじ込み可能であってもよい。
図1から図4に示すように、先端部22により、アンカー10は、ユーザーが手動でねじ込むことにより、乾式壁1及び構造部材2に穴をあけることができるので、事前の穴あけ工程を別途行う必要はない。先端部22には、ドリル先端16が含まれ、図2に示す好適な実施形態では、ドリル先端16は、ドリル先端16がボディ軸6の先端点46にくるように、おおよそ円錐状でありボディ12と同軸となっている。ドリル先端16は、乾式壁1の表面48及び構造部材2の前面と迅速に係合し案内する鋭利な先端点46を含む。また、ドリル先端16は、図6に示すように、アンカー10が乾式壁1及び構造部材2に最初に係合する手助けをするため、ドリル先端16の下部に平坦部52を含めることができる。
上述のように、取付用締結具の先端36は、ユーザーが様々な長さの取付用締結具4を使用できるように、アンカー10のドリル先端16を越えて伸びるようになっていることが望ましい。但し、取付用締結具4が構造部材2と係合するときに、アンカー10が構造部材2を適切に把持していないと、取付用締結具4の回転により、取付用締結具のねじ5はアンカーを乾式壁1から外してしまう。これは「ジャッキング」として知られており、アンカー10は完全に破損し、乾式壁把持ねじ19は乾式壁1を傷つけてしまう。取付用締結具4が構造部材2へねじ込まれる時、構造部材把持ねじ21とドリルねじ23とを介して、アンカー10と構造部材2とを確実に係合させることにより、ジャッキングが起こりにくくなる。取付用締結具4がアンカー10を貫通しない場合、中間部20の把持力は、あまり重要ではない。但し、それでもなお、構造部材2との係合がアンカー10保持力の主要な根源となるため、アンカー10が構造部材2と適切に係合することが望ましい。
図1から図4に示すように、基部18は、アンカー10が物品3の荷重を乾式壁1で支持するように取付けられる場合、特に、アンカー10が乾式壁に対してのみねじ込まれる場合、乾式壁1との係合用雄ねじを有する。乾式壁把持ねじ19は、乾式壁把持ねじ19と乾式壁1とが係合するように、乾式壁1内に相手側雌ねじ60を切ってゆく。雄ねじは、直径DCのねじ山27及び直径DRの谷底26を有して基部18に位置するねじ19を含む。乾式壁把持ねじ19は、ねじ山27と谷底26との間の距離、すなわち、ねじ山高さDHが、構造部材把持ねじ21及びドリルねじ23と比べて高くなるように、高いねじになっている。乾式壁把持ねじ19を高くすることは、乾式壁1に雌ねじを切る乾式壁把持ねじ19の表面積を最大化するのに役立ち、引抜き強度が増大する。乾式壁把持ねじ19のねじ山高さは、構造部材把持ねじ21及びドリルねじ23の高さMH、THよりも実質的に高い。このことにより、乾式壁1における引抜き強度が増大する。乾式壁把持ねじの山27の直径DCは、基部18の全長にわたって実質的に同じでもよい。一実施例では、ねじ山27の直径DCは、谷底26の直径DRの約2倍になっている。
図1から図4に示すように、フランジ40は、アンカー10の鍔状端部14に位置し、直径FDが、乾式壁把持ねじの谷底26に比べて大きくなっており、フランジ40が乾式壁表面48上の紙49と係合できるようにしている。一実施例では、フランジ40は、フランジ径FDが約11.4mm(0.45インチ)から約15.2mm(0.6インチ)であり、約13.1mm(0.515インチ)であることが望ましい。また、フランジ40は、ユーザーがアンカー10をドライバで回転できるように、トルク伝達面15がある。フランジ40には、ドライバ43の先端を受けるための溝42を含むことができる(図8参照)。なお、溝42は、特定の種類のドライバに対応させて構成される。溝42には、フィリップス型式ドライバを受けるためのフィリップス型式の凹部がある。
図8に示すように、アンカー10には、破断フランジ40’がある。アンカー10には、刻み目、切欠き、スリット、又は小孔のような弱体化要素の破断領域68があり、一旦、ドライバ43がアンカー10に所定のトルクを加えると、フランジ40’がアンカーボディ12から破断するというように、所定のトルクで破断する。破断領域68は、アンカー10の軸方向位置に設置され、フランジ40’が破断した場合に、アンカーボディ12における残りの破断していない部分が、乾式壁表面48より下にくるものであり、アンカー10は依然として機能して、取付用締結具4を受入れることができる。フランジ40’の所定の破断トルクは、アンカー10を実質的にその全長にわたり乾式壁1及び構造部材2へねじ込むのに、通常、必要なトルクを超えた所定値をとり、フランジ40’が破断すると、アンカー10における残りの最も外側の部位は、乾式壁表面48と面一になるか、あるいはわずかに沈むようになっている。これにより、用途次第で追加仕上げをしたりしなかったりする良好な仕上げ外観を備えることとなる。
図1から図4及び図7に示すように、アンカー10の一実施例では、中間部20及び先端部22の少なくとも1つが弱体化されており、取付用締結具4が、ボディ12の一部16’を破断させて(図7参照)、取付用締結具の先端36がドリル先端16の元々の位置(図4参照)を越えて伸びることが可能になっている。
図11から図13に示すように、アンカー10bの缶切型の実施形態が示されている。この実施形態では、中間部20b及び先端部22bの少なくとも一方の外径が、取付用締結具4のねじ山径すなわち外径よりも小さくなっているので、取付用締結具のねじ5が中間部20及び先端部22の少なくとも一方を貫通することができ、取付用締結具36がドリル先端16bの元々の位置を越えて伸びることが可能となっている。穴8と先端部22b又は先端部22b近傍の中間部20bの外側との間の壁38bは、充分に薄く、軸に充分近接しているので、取付用締結具のねじ5は、図13に示すように壁38bを切りながら通過することが可能であり、ドリル先端16bがアンカーボディ12bと分離するように、アンカーボディ12bの周囲を切断する。ドリル先端16bは、アンカーボディ12bから分離して、図7に示す先端16’と同様に、取付用締結具先端36と係合したままとなる。
図14から図18に示すように、アンカー10cによる実施形態では、取付用締結具36がドリル先端16cを迂回できるように、中間部20c、22cの少なくとも一方が、取付用締結具36により貫通可能となっている。図15に示す実施形態では、穴8cは、中間部20cへ充分に伸びているわけではなく、図15に最も良好に示すように、実質上、中間部20及び先端部22cのほぼ全体が中実になっている。中間部20c及び先端部22c内に穴8cがほとんど無い場合は、これらの部分は、より小さい径を持つことができる。このことより、アンカー10cは、要求トルクが小さくて済むので、乾式壁1及び構造部材2へねじ込みやすくなり、乾式壁1及び構造部材2へ迅速にねじ込むことが可能となる。更に、中実の中間部20c及び先端部22cは、構造的にも強固である。一実施例では、アンカー10、10bの先端破断型の実施形態及び缶切型の実施形態について上述したねじ山径と比較すると、中間部20cはねじ山径MC”が約4.57mm(0.18インチ)から約5.59mm(0.22インチ)、望ましくは約5.08mm(0.2インチ)となっている。
図19に示すアンカー10dの先端開放型の実施形態では、先端部22dは、ドリル先端点を有していないが、開放型ドリル先端16dを有する。開放型ドリル先端16dにより、取付用締結具先端36が、アンカー10dを貫通したりその一部を破壊したりせずに、開放型ドリル先端16dを通過して伸びるように、同時に開放端アンカー10dが構造部材2を把持しつつ、取付用締結具4をねじ込むことが可能となる。
ユーザーがアンカー10及び細長い取付用締結具4を、構造部材に設けられた乾式壁に取付ける方法は、軸6と、細長い取付用締結具4を受入れる軸方向の穴と、トルク伝達面15を設けた鍔状端部14と、通常は鍔状端部14の反対側にあるドリル先端16と、鍔状端部14に最も近い基部18と、中間部20と、ドリル先端16側へ伸びた先端部22とを有する細長いアンカー10を提供するステップを含む。基部18は、乾式壁把持ねじ19のような雄ねじを持ち、そのねじは、谷底26と、ねじ山径DCとねじ山高さDHを持つねじ山27とを有する。中間部20は、構造部材把持ねじ21のような雄ねじを持ち、そのねじは、谷底28と、ねじ山径MCが乾式壁把持ねじのねじ山径DCよりも実質的に小さく、ねじ山高さMHが乾式壁把持ねじの高さDHよりも実質的に小さいねじ山29とを有する。先端部22は、ドリルねじ23のような雄ねじを持ち、そのねじは、ドリル先端16に向かってテーパーがついた谷底30と、ねじ山径TCが乾式壁把持ねじのねじ山径DCよりも実質的に小さく、ねじ山高さTHが乾式壁把持ねじの高さDHよりも実質的に小さいねじ山31とを有する。前記取付け方法は、更に、ドリル先端16を乾式壁表面48に位置付けるステップと、先端部22を乾式壁1及び構造部材2へねじ込み、乾式壁把持ねじ19が乾式壁と係合するよう、アンカー10を乾式壁1内へねじ込むステップと、細長い取付用締結具4をアンカー10の軸方向の穴8に挿入するステップとから成る。
図20及び図21に示すように、アンカー10の製造方法は、鍔状端部114と、鍔状端部114に最も近い基部118と、中間部120と、先端部122と、通常は鍔状端部114の反対側にある第2端部116と、鍔状端部114からキャビティ110へ伸びる細長いコア108とを持つキャビティ110を有する型100を提供するステップを備えている。基部118は、谷底126と、ねじ山径MDCとねじ山高さMDTとを持つねじ山127を有する雌ねじ119を持つ。中間部120は、谷底128と、第1部分のねじ山径MDCよりも実質的に小さいねじ山径MMCと第1部分のねじ山高さMDTよりも実質的に小さいねじ山高さMMTとを持つねじ山129を有する雌ねじ121を持つ。先端部122は、第2端部116へテーパーがついた谷底130と、第1部分のねじ山径MDCよりも実質的に小さいねじ山径MTCと第1部分のねじ山高さMDHよりも実質的に小さいねじ山高さMTHとを持つねじ山131を有する雌ねじ123を持つ。前記製造方法は、更に、亜鉛合金のような溶融した材料をキャビティ110へ流し込むステップと、溶融した金属を固化させてアンカー10を形成するステップと、アンカー10を型100から取出すステップとを含む。
Claims (37)
- 構造部材に取付けられた脆い材料に用いるセルフドリルアンカーであって、
軸を有する細長いボディと、細長い締結具を受入れる軸方向の穴と、トルク伝達面を有する鍔状端部と、基部と、中間部と、先端部と、通常は前記鍔状端部の反対側にあるドリル先端とを備え、
前記基部は、谷底と、ねじ山径と、ねじ山高さを有する雄ねじを有し、
前記中間部は、谷底と、前記基部の前記ねじ山径よりも実質的に小さいねじ山径と、前記基部の前記ねじ山高さよりも実質的に低いねじ山高さとを有する雄ねじを有し、
前記先端部は、前記ドリル先端に向かってテーパーになった谷底と、前記基部の前記ねじ山径よりも実質的に小さいねじ山径と、前記基部の前記ねじ山高さよりも実質的に低いねじ山高さとを有する雄ねじを有することを特徴とする、セルフドリルアンカー。 - 前記中間部の前記谷底は、前記先端部に向かってテーパーになっていることを特徴とする、請求項1記載のセルフドリルアンカー。
- 前記先端部の前記雄ねじは、前記先端部に最も近いリードを各々有する一対のねじを備えたことを特徴とする、請求項1記載のセルフドリルアンカー。
- 前記基部の前記谷底は半径を有し、前記アンカーは、前記先端部において前記谷底の半径にほぼ等しい前記軸から一定距離だけ径方向に突出した少なくとも1つのウイングを、備えたことを特徴とする、請求項1記載のセルフドリルアンカー。
- 脆い材料に用いるセルフドリルアンカーであって、
軸を有して壁が薄い細長いボディと、雄ねじと、締結具を受入れるようになった軸方向の穴と、基部の端と、基部の端の反対側にあるドリル端部と、前記ボディに設置された補強手段とを備え、
前記雄ねじ及び前記補強手段は、ともに、ドリル端部が脆い材料に当接した基板を貫くのに必要なねじり力に耐えられるように、前記ボディに充分な構造上の補強を提供し、前記基板は、前記脆い材料の硬度よりも大きい硬度になっていることを特徴とする、セルフドリルアンカー。 - 前記補強手段は、長手方向には前記軸方向の穴に沿って位置するとともに径方向には前記軸方向の穴へ伸びた少なくとも1つのスプラインを備えたことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記補強手段は、少なくとも2つのスプラインを備え、スプラインは、前記軸方向の穴の内径を形成する径方向の範囲を有し、前記軸方向の穴の内径は、前記締結具のねじの外径未満であり、前記締結具の谷径より大きいことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記補強手段は、前記ボディ上に位置する軸方向のリブを、少なくとも1つ備えたことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記補強手段は、前記ドリル端部に最も近いドリルねじを備えたことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部の端近傍の基部と、前記ドリル端部近傍の先端部と、それらの間の中間部とを、更に備え、前記第1補強手段は、前記中間部に第2雄ねじを備えたことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記補強手段は、前記軸方向の穴に沿って長手方向に設置され、前記軸方向の穴へ径方向に伸びた少なくとも1つのスプラインと、前記ボディ上に設置され少なくとも1つの軸方向のリブから成る第2補強手段とを備えたことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 第3補強手段は、前記ドリル端部の最も近くにドリルねじを備えたことを特徴とする、請求項11記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部の端近傍の基部と、前記ドリル端部近傍の先端部と、それらの間の中間部とを更に備え、第3補強手段は、前記中間部に第2雄ねじを備えたことを特徴とする、請求項11記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、壁の厚さが、約0.254mm(0.01インチ)から約1.27mm(0.05インチ)の範囲、望ましくは約0.381mm(0.015インチ)から約0.762mm(0.03インチ)の範囲、最も望ましくは約0.635mm(0.025インチ)であることを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部の端から前記ドリル端部に向かってテーパーになっていることを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記雄ねじのねじ山高さは、前記基部の端から前記ドリル端部に向かってテーパーになっていることを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部の端近傍の基部と、前記ドリル端部近傍の先端部とを、更に備え、前記基部の雄ねじのねじ山高さは、前記先端部の雄ねじのねじ山高さよりも高いことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部と前記先端部との間に中間部を更に備え、中間部の雄ねじのねじ山高さは、前記基部の雄ねじのねじ山高さより小さいことを特徴とする、請求項17記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部の端近傍の基部と、前記ドリル端部近傍の先端部とを、更に備え、前記先端部の軸方向の長さは、前記脆い材料の厚さよりも長いことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記基部の端近傍の基部と、前記ドリル端部近傍の先端部と、それらの間の中間部とを、更に備え、前記中間部及び前記先端部の軸方向の長さは、前記脆い材料の厚さより長いことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、トルク伝達面を有するフランジを、前記基部の端に更に備え、前記フランジは、少なくとも1つの弱体化要素を有し、これにより、前記フランジは、取付の際に前記ボディから分離することを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、少なくとも1つの弱体化要素を有する先端部を、前記ドリル端部近傍に更に備え、ドリル端部は、取付の際に前記ボディから少なくとも部分的に分離することを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つの弱体化要素は、前記雄ねじ内の切欠きであることを特徴とする、請求項22記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つの弱体化要素は、前記軸方向の穴の第1内径と前記軸方向の穴の第2内径との間の移行部であることを特徴とする、請求項22記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つの弱体化要素は、前記ボディの前記壁における孔であることを特徴とする、請求項22記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つの弱体化要素は、前記ボディ内の軸方向の溝であることを特徴とする、請求項22記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つの弱体化要素は、前記ボディ内の少なくとも1つの軸方向のスリットであり、望ましくは、前記ボディ内に均等間隔に配置された一組の軸方向のスリットであることを特徴とする、請求項22記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記ドリル端部近傍の先端部と、前記基部の端近傍の基部とを、更に備え、前記締結具のねじが取付時に前記ボディの壁を先端部のところでのみ貫通するように、前記ボディの前記先端部における壁の厚さは、前記ボディの前記基部における壁の厚さより小さくなっていることを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記ドリル端部近傍の先端部と、前記基部の端近傍の基部と、それらの間の中間部とを、更に備え、前記締結具のねじが取付時に前記ボディの壁を中間部のところでのみ貫通するように、前記ボディの前記中間部における壁の厚さは、前記ボディの前記基部における壁の厚さより小さくなっていることを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ドリル端部は、平坦部を有することを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記ドリル端部近傍の先端部を更に備え、前記ドリル端部は、前記先端部の終結エッジ部を備えたことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ドリル端部にセンタリング部が設置されていることを特徴とする、請求項31記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記ドリル端部近傍の先端部を更に備え、先端部は、先端部から径方向に外方へ突出した少なくとも1つのウイングを有することを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つのウイングは、前記先端部のドリルねじと一体であることを特徴とする、請求項33記載のセルフドリルアンカー。
- 前記少なくとも1つのウイングは、下方へ突出して先端にて終結することを特徴とする請求項33記載のセルフドリルアンカー。
- 前記ボディは、前記ドリル端部近傍の先端部を更に備え、前記軸方向の穴は、前記先端部内には伸びていないことを特徴とする、請求項5記載のセルフドリルアンカー。
- セルフドリルアンカー及び締結具を、脆い材料及び当接する基板に取付ける方法であって、
基板は、前記脆い材料よりも大きな硬度を有しており、
薄い壁と軸を有する細長いボディと、雄ねじと、前記締結具を受入れるようになった軸方向の穴と、基部の端と、前記基部の端の反対側にあるドリル端部と、前記ボディ上に設置された補強手段とを備えるアンカーを提供するステップと、
前記脆い材料を貫通して前記基板の中へ前記ドリル端部をねじ込むために、前記アンカーにねじり力を加えるステップと、
前記締結具を前記軸方向の穴へ挿入するステップとを含み、
前記雄ねじ及び前記第1補強手段は、ともに、前記ねじり力に耐えられるように充分な構造上の補強を前記ボディに提供していることを特徴とする、方法。
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