JP2008051153A - 釘とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬質材を打込み対象とする釘として、鋼材やコンクリート等への打ち込みが容易であって、打ち込み後の保持強度が大きく極めて抜けにくい釘を提供する。
【解決手段】丸軸状の釘本体部１１の一端側に径大の釘頭部１２が形成され、釘本体部１１の他端側に絞り部１３を介して砲弾形の釘先部１４が連設され、釘先部１４の基端１４ａ側が釘本体部１１よりも径小に構成され、径差分が絞り部１３で縮径されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材、コンクリート、硬質木材等の硬質材への打ち込みに好適な釘と、その製造方法に関する。

釘は、古くから木材の接合具として重要な役割を果して来ているが、近年では地球環境保全にも関連する形で鋼材の如き金属材やコンクリート材等を対象とした接合に多用されるようになっている。例えば、建築分野においては、森林伐採による環境破壊を軽減する観点から、枠組材等の建築材に鉄製のものを用いたプレハブ工法やスチールハウス工法が普及しつつあるが、これら鉄製建築材の接合を旧来のねじ止めに代えて釘打ちで行うことにより、高い施工能率を達成している。また、都市部では人工環境によって気温が上昇する「ヒートアイランド現象」を緩和するため、ビル屋上の空きスペースに樹木、草花、芝生等を植えて緑地を造る「屋上緑化」が進められているが、その植生域の屋上コンクリート床面に防水シートを貼り付ける際、コンクリート床にドリルで下穴を明けてアンカーで固定する旧来の方法では多大な手間と費用を要することから、釘打ちによる固定が広く行われるようになっている。

従来、硬質材を打込み対象とする釘としては、硬質線材を原料として製釘加工で釘頭部を形成すると共に、ポイント成形で四面錐状の釘先部を形成し、この製釘後に焼入れ・焼戻し処理を施した所謂角先焼入れ釘が多用されている。しかしながら、このような従来汎用の角先焼入れ釘は、鋼材やコンクリートへの打ち込みに非常に大きな打圧力を要して操作性が悪い上、打ち込み後の保持力強度が不充分であるため、大きな外力が加わった際に抜け易いという難点があった。

本発明は、上述の情況に鑑み、硬質材を打込み対象とする釘として、鋼材やコンクリート等への打ち込みが容易であって、しかも打ち込み後の保持力強度が大きく極めて抜けにくい釘と、その好適な製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る釘は、丸軸状の釘本体部１１の一端側に径大の釘頭部１２が形成されると共に、該釘本体部１１の他端側に絞り部１３を介して砲弾形の釘先部１４が連設され、該釘先部１４の基端１４ａ側が釘本体部１１よりも径小に構成され、その径差分が前記絞り部１３で縮径されてなるものとしている。

そして、上記請求項１の釘における絞り部１３は、請求項２の発明では全体が釘本体部１１の端部から釘先部１４の基端１４ａへ向けて連続的に縮径する円錐台形をなすものとし、請求項２の発明では釘本体部１１の端部から連続する縮径部１３ａと、この縮径部１３ａから釘先部１４の基端１４ａに続く同径部１３ｂとで構成されるものとしている。

また、請求項４の発明は、上記請求項１の釘において、釘本体部１１の少なくとも釘先側の周面に、軸方向に対して平行又は緩傾斜した凹凸条１５…が設けられてなる構成としている。

一方、請求項５の発明に係る釘の製造方法は、金属線１０を切断位置へ送給すると共に、切断位置の手前側にある一対のダイス２ａ，２ｂで該金属線１０の先端側を挟持し、該金属線１０の先端を切断位置の先方側にあるパンチ３ａで打撃して釘頭部１２を成形し、この金属線１０を所定長さ送った後、切断位置にある切断装置４の一対の切断歯４ａ，４ａで両側から挟み付けることにより、該金属線１０を絞り切って切断すると同時に、その切断端部に上記請求項１記載の絞り部１３及び釘先部１４を形成することを特徴としている。

請求項６の発明は、上記請求項５の釘の製造方法において、金属線１０として焼鈍処理した硬鋼線材又はマルテンサイト系ステンレス鋼線材を用いる構成としている。

また、請求項７の発明は、上記請求項５又は６の釘の製造方法において、それぞれ対抗面に山と谷の目付け加工５０が施された一対のプレート５ａ，５ｂ間で上記切断後の釘１を転動させることにより、丸軸状の釘本体部１１の少なくとも釘先側の周面に、軸方向に対して平行又は緩傾斜した凹凸条１５…を形成する構成としている。

そして、これら釘の製造方法における上記切断後の釘１に対し、請求項８の発明では焼入れ処理を施して表面に脱炭層を形成する構成としている。更に、請求項９の発明では、この焼入れ処理後に黒染め処理を施す構成としている。

上記解決手段による発明の効果を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る釘では、釘先部１４が砲弾形で且つ釘本体部１１よりも細く、その径差分が該釘先部１４と釘本体部１１との間の絞り部１３で縮径された形になっているから、鋼材の如き金属材やコンクリート等の硬質材に打ち込む際、該硬質材への釘先部１４の進入性がよく、この釘先部１４の先導で絞り部１３から釘本体部１１まで小さい打圧力で硬質材に貫入でき、それだけ打ち込みが容易となる。しかも、釘を打ち込んだ金属材Ｗの貫通孔Ｈの出入口両側の周縁には押し分けられた材料の盛り上がりＳＯ，ＳＩを生じるが、釘先部１４が砲弾形であることにより、その盛り上がりＳＯ，ＳＩが麓まで開裂せずに周方向に連続した形になる上、貫通部分が釘先部１４から絞り部１３を経て釘本体部１１へと徐々に拡径することで、該盛り上がりＳＯ，ＳＩの内周側が拡がらずに釘本体部１１の外周に密接するから、釘と硬質材との接合面積が著しく増大し、もって打ち込み後の保持力が非常に大きくなって極めて抜けにくい状態になる。また、コンクリートへの打ち込みでは、上記の釘先部１４から絞り部１３を経る徐々の拡径により、貫通部周囲のコンクリート組織が崩壊せずに圧密されるため、やはり打ち込み後の保持力が非常に大きくなる。

請求項２の発明に係る釘によれば、絞り部１３の全体が円錐台形をなすから、硬質材Ｗへ打ち込む過程で、進入部分が釘先部１４の基端を越えて径大の釘本体部１１へ至る間、貫通孔Ｈが一定割合で連続的に徐々に拡径されてゆくから、打ち込みが円滑に進むことになる。

請求項３の発明に係る釘によれば、絞り部１３が釘本体部１１側の縮径部１３ａと釘先側の同径部１３ｂとで構成されるから、硬質材Ｗへ打ち込む過程で、進入部分が釘先部１４の基端を越えて径大の釘本体部１１へ至るとき、釘先部１４にて穿たれた先導孔を縮径部１３ａのテーパーで拡径してゆく形になり、この拡径分だけ貫通孔Ｈの内周部が一律に圧密されるから、釘と硬質材との圧接がより強くなり、打ち込み後の保持力が更に増大する。

請求項４の発明に係る釘によれば、釘本体部１１の少なくとも釘先側の周面に軸方向に対して平行又は緩傾斜した凹凸条１５…を有するから、硬質材に打ち込んだ際、その貫通孔Ｈの内周に凹凸条１５…が食い込んだ状態になり、そのアンカー作用によって保持力がより増大して更に抜けにくくなる。

請求項５の発明に係る釘の製造方法によれば、切断位置へ送給した金属線１０を一対のダイス２，２で挟持し、その先端をパンチ３ａで打撃して釘頭部１２を成形し、所定長さ送り後に切断装置４の一対の切断歯４a ，４a で両側から挟み付けて絞り切って切断すると同時に、その切断端部に前記絞り部１３及び釘先部１４を形成することから、少ない工程数で前記の釘１を能率よく短時間で安価に製造できると共に、不要端材の発生を極めて少なくできる。

請求項６の発明によれば、上記製造方法において、金属線１０として焼鈍処理した硬鋼線材またはマルテンサイト系ステンレス鋼線材
を用いることから、該金属線１０の軟質化により、切断と同時の絞り部１３及び釘先部１４の形成が容易になる上、得られた釘１は硬質材に打ち込んだ際に、該硬質材の貫通孔内周に対する密着性が強くなり、保持力がより増大する。

請求項７の発明によれば、上記製造方法において、それぞれ対抗面に山と谷の目付け加工５０が施された一対のプレート５ａ，５ｂ間で上記切断後の釘１を転動させるから、釘本体部１１の周面に軸方向に対して平行又は緩傾斜した凹凸条１５…を容易に効率よく形成できる。

請求項８の発明によれば、上記製造方法において、上記切断後の釘１に焼入れ処理を施して表面に脱炭層を形成することから、釘としての剪断強度が向上すると共に、柔かい脱炭層によって打ち込んだ硬質材の貫通孔内周との密着性が強くなり、もって保持力がより一層増大する。

請求項９の発明によれば、上記の焼入れ処理後の釘１に黒染め処理を施すことから、当該釘１の打ち込み後の引き抜き強度が飛躍的に向上する。

図１及び図２は本発明に係る釘の実施形態を示す。まず、図１（イ）（ロ）で示す第一実施形態の釘Ａ１は、丸軸状の釘本体部１１の一端側に径大の釘頭部１２が形成されると共に、該釘本体部１１の他端側に円錐台状の絞り部１３を介して砲弾形の釘先部１４が連設されており、釘先部１４の基端１４ａ側が釘本体部１１よりも径小に構成されているが、その径差分だけ絞り部１３全体の先細りテーパーによって連続的に縮径している。なお、釘先部１４の砲弾形とは、軸方向に沿う断面で両側輪郭線が線対称の凸曲線をなして一端（釘先）で合する形状である。

図１（ハ）（ニ）で示す第二実施形態の釘Ａ２は、前記第一実施形態の釘Ａ１における釘本体部１１の全周面に、軸方向に対して緩傾斜した凹凸条１５…を設けたものである。しかして、これら第一及び第二実施形態の釘Ａ１，Ａ２の釘頭部１２ａから釘本体部１１への移行部１２ａは、漸次縮径する形になっている。

図２（イ）（ロ）で示す第三実施形態の釘Ｂ１は、やはり丸軸状の釘本体部１１の一端側に径大の釘頭部１２を備えると共に、該釘本体部１１の他端側に絞り部１３を介して砲弾形で基端部１４ａ側が釘本体部１１より径小の釘先部１４を設けているが、絞り部１３が、釘本体部１１の端部から連続する幅狭の縮径部１３ａと、この縮径部１３ａから釘先部１４の基端１４ａに続く広幅の同径部１3 ｂとで構成されている。そして、図２（ハ）（ニ）で示す第四実施形態の釘Ｂ２は、前記第三実施形態の釘Ｂ１における釘本体部１１の全周面に、軸方向に対して緩傾斜した凹凸条１５…を設けたものである。

これらの釘Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２では、釘先部１４が砲弾形で且つ釘本体部１１よりも細く、その径差分が該釘先部１４と釘本体部１１との間の絞り部１３で縮径した形態であるから、高圧式釘打機等で鋼材やコンクリート等の硬質材に打ち込む際、該硬質材への釘先部の進入性がよく、この釘先部１４の先導で絞り部１３から釘本体部１１が進入する形になり、もって小さい打圧力で貫入できることから、鋼材等の貫入孔周辺を変形させずに打ち込みが可能となり、それだけ打ち込み操作が容易となる。

しかも、これら釘Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を鋼板等の金属材に打ち込んだ場合、例えば図３（イ）で代表として第一実施形態の釘Ａ１による鋼板Ｗへの打込み状態を示すように、貫通孔Ｈの出入口両側の周縁には押し分けられた材料の盛り上がりＳＯ，ＳＩを生じるが、釘先部１４が砲弾形をなすため、その盛り上がりＳＯ，ＳＩが麓まで開裂せずに周方向に連続した形になる上、貫通部分が釘先部１４から絞り部１３を経て釘本体部１１へと段階的に拡径することで、該盛り上がりＳＯ，ＳＩの内周側が拡がらずに釘本体部１１の外周に密接するから、鋼材Ｗとの接合面積が著しく増大し、もって打ち込み後の保持力が非常に大きくなって極めて抜けにくい状態になる。また、コンクリートへの打ち込みでは、釘先部１４から絞り部１３を経て徐々に拡径することにより、貫通部周囲のコンクリート組織が崩壊せずに圧密されるから、やはり大きな保持力が得られる。

これに対し、従来汎用の角先焼入れ釘では、四面錐状の釘先部が尖端から釘本体部まで一気に拡径するから、鋼材やコンクリート等の硬質材に打ち込む際、非常に大きな打圧力を要して操作性に劣ることに加え、鋼板等の金属材に打ち込んだ場合、図３（ロ）で示すように、貫通孔Ｈ部分の材料が四面錐状の釘先部Ｔａで割り裂かれる形になり、その出入口両側の周縁には麓まで開裂分離した複数の突片部ＥＯ，ＥＩを生じる上、特に出口側の突片部ＥＯは一気の拡径で外側へ反った状態になって釘Ｔの周面に密着しないから、打ち込み後の保持強度が不充分になり、大きな外力が加わった際に抜け易くなる。また、コンクリートへの打ち込みでは、釘先部Ｔａでの一気の拡径により、貫通部周囲のコンクリート組織が粉状に崩壊してしまい、充分な保持力が得られない。

なお、第一及び第二実施形態の釘Ａ１，Ａ２の場合、硬質材へ打ち込む過程で、進入部分が釘先部１４の基端１４ａを越えて径大の釘本体部１１へ至る間、全体が円錐台形をなす絞り部１３により、貫通孔が一定割合で連続的に徐々に拡径されてゆくから、打ち込みが円滑に進むことになる。

また、第三及び第四実施形態の釘Ｂ１，Ｂ２の場合、硬質材へ打ち込む過程で、進入部分が釘先部１４の基端１４ａを越えて径大の釘本体部１１へ至るとき、釘先部１４にて穿たれた先導孔を絞り部１３の縮径部１３ａのテーパーで拡径してゆく形になり、この拡径分だけ貫通孔の内周部が一律に圧密されるから、硬質材との圧接がより強くなり、打ち込み後の保持力が更に増大する。

更に、第二及び第四実施形態の釘Ａ２，Ｂ２の場合、釘本体部１１の周面に軸方向に対して緩傾斜した凹凸条１５…を有するから、硬質材に打ち込んだ際、その貫通孔の内周に凹凸条１５…が食い込んでアンカー作用を発揮し、もって保持力がより増大して更に抜けにくくなる。しかして、釘本体部１１の凹凸条１５…は、釘の軸方向と平行なスプライン状にしてもよいが、第二及び第四実施形態のように軸方向に対して緩傾斜したものとすれば、スクリュー効果によってより抜けにくくなる。

本発明の釘における砲弾形の釘先部１４は、その基端１４ａの径をＤ２、軸方向長さをＬとして、Ｌ／Ｄ２＝１．７〜２程度とすることが推奨される。また、釘本体部１１の径Ｄ１と釘先部１４の基端１４ａの径Ｄ２とは、一般的にＤ２／Ｄ１＝０．６０〜０．９０程度に設定される。なお、釘Ａ１，Ａ２のように絞り部１３の全体が円錐台形をなす構成では、該絞り部１３の円錐角を８〜１５度程度にするのがよい。一方、釘Ｂ１，Ｂ２のように絞り部１３が縮径部１３ａと同径部１３ｂとからなる構成では、縮径部１３ａの円錐角を１５〜２５度程度、縮径部１３ａと同径部１３ｂの軸方向に沿う幅の比率を同径部１３ｂ／縮径部１３ａで２〜５程度とするのがよい。

本発明に係る釘は、例えば図１８に示すような製造工程によって製品化される。すなわち、原材料として硬鋼線の如き金属線を用い、製釘工程で前記第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１のような所定の形状、寸法に加工し、磨釘工程で研磨を行ったのち、第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１では直接に、第二及び第四実施形態の釘Ａ２，Ｂ２では転造工程を経て釘本体部１１の周面に凹凸条を設けた上で、焼入れ工程で釘の表面に脱炭層を形成させ、次いで磨釘工程と黒染めによる着色工程、あるいはメッキ工程と塗装工程を経て、連結工程で樹脂バンド、シート、針金等の連結材によってコイル状やスティック状に連結して製品とするか、メッキ工程のみを経て製品とする。

なお、原材料の金属線としては、既述の如き金属材やコンクリート、硬質木材等の硬質材への打ち込みに適用する上で、例えばＪＩＳ Ｇ ３５０６に規定されるＳＷＲＨ４２Ｂ、同４７Ｂ、同６２Ｂの如き硬鋼線材や、ＳＵＳ４２０Ｊ２の如きマルテンサイト系ステンレス鋼線材が好適であるが、これら鋼線材でも特に焼鈍処理したものを用いることが推奨される。すなわち、この焼鈍処理による軟質化作用で、後述する本発明の釘の製造方法における金属線の切断と同時の絞り部１３及び釘先部１４の形成が容易になる。

図４に、本発明に係る釘の製造方法の製釘工程Ｐ１と転造工程Ｐ２を概略的に示す。図中、１０はドラムＤにコイル状に巻かれた原材料の金属線であり、ドラムＤから繰り出して矯正装置６に通すことにより湾曲状から直線状に矯正して、送線装置７により間欠的に切断位置Ｃへ送給する。この切断位置Ｃには一対の歯体４ａ，４ａを装備した切断装置４が配設されると共に、その手前側には金属線１０を挟持する開閉自在の一対のダイス２ａ，２ａからなるダイス装置２が設けられ、また該切断位置Ｃの先方には当該切断位置Ｃに対して進退移動するパンチ３ａを備えたパンチング装置３が設置されている。

製釘工程Ｐ１において、切断位置Ｃへ送給された金属線１０は、切断位置Ｃの手前で一対のダイス２ａ，２ａによって挟持し、この状態で先端側をパンチング装置３のパンチ３ａで打撃することにより、該先端側に釘頭部１２を形成する。そして、この釘頭部１２を形成した金属線１０を所定長さ送ったのち、この金属線１０を切断位置Ｃで切断装置４によって切断すると同時に、切断端部に前記第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１におけるような絞り部１３及び釘先部１４を形成し、釘ブランク１とする。

かくして製作した釘ブランク１は、前記第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１の場合、既述の磨釘工程及び焼入工程を経て、黒染め、メッキ及び塗装等をを施して製品化する。一方、前記第二及び第四実施形態の釘Ａ２，Ｂ２の場合、転造工程Ｐ２において、図４で示すように、ホッパー８に溜めた釘ブランク１…を、パーツフィーダー８ａによってブランク供給ガイド９へ送り込み、その先端から送り矢９ａによって１本ずつ凹凸条形成装置５のプレート５ａ，５ｂ間に供給し、もって釘本体部１１の周面に凹凸条１５…を設けた上で、同様に焼入工程を経て、着色、メッキ及び塗装等を施して製品化する。

図５（イ）〜（ハ）は上記の製釘工程Ｐ１における加工を操作順に詳細に示している。（イ）は前回の切断が終了した段階であり、切断装置４の閉動した一対の歯体４ａ，４ａが金属線１０を両側から挟み込んで絞り切る形で切断している。この切断により、釘ブランク１の先端側に既述の絞り部１３及び釘先部１４を形成すると共に、次の釘頭部１２を据え込むための準備として、金属線１０の先端側にダイス装置２による挟持位置からの突出部１０ａを確保するようになっている。

上記の切断終了段階から、まず（ロ）で示すように、ダイス装置２の可動ダイス２ｂが閉動し、この可動ダイス２ｂと固定ダイス２ａの間で金属線１０の先端側を挟持する一方、切断装置４の両歯体４ａ，４ａが開動すると共に、パンチング装置３のパンチ３ａが前進し、両ダイス２ａ，２ａの挟持位置から突出している金属線１０の突出部１０ａを該パンチ３ａが打撃することにより、釘頭部１２を形成する。次いで、（ハ）に示すように、ダイス装置２の可動ダイス２ｂが開動し、パンチ３ａの後退に伴い、先端部に釘頭部１２を形成した金属線１０が送線装置７によって所定の釘長さ分だけ前方へ送出される。そして、（ニ）に示すように、切断装置４の歯体４ａ，４ａが閉動して金属線１０を切断し、この切断した先方側が釘ブランク１として落下し、もって（イ）の切断終了段階に戻ることになる。

なお、図５では切断装置４として代表的に示しているが、前記第一及び第二実施形態の釘Ａ１，Ａ２の製造に適用するものと、前記第三及び第四実施形態の釘Ｂ１，Ｂ２の製造に適用するものとでは、各歯体４ａの先端側の形状に違いがある。図６は第一及び第二実施形態の釘Ａ１，Ａ２の製造に適用する切断装置４Ａの各歯体４０を示しており、（イ）は先端側から見た正面図、（ロ）は平面図、（ハ）は（イ）のハ−ハ線断面図、（ニ）は側面図である。また、図７は第三及び第四実施形態の釘Ｂ１，Ｂ２の製造に適用する切断装置４Ｂの各歯体４０を示しており、（イ）は先端側から見た正面図、（ロ）は（イ）のハ−ハ線断面図である。

まず、切断装置４Ａでは、各歯体４０の先端面に、上縁に沿って金属線１０の元線側を径方向に切断する直線状刃部４１を有すると共に、この直線状刃部４１の中央から垂下する形で、上端が直線状刃部４１の位置で収斂する半割り砲弾形の釘先部用凹部４２と、この釘先形成用凹部４２の下方に連続した半割り円錐台形の絞り部用凹部４３とが連設されており、これら両凹部４２，４３の両側縁が直線状刃部４１と同レベルで前方へ突出した釘先形成刃部４４，４４を構成している。

しかして、切断装置４Ａの両歯体４０，４０の先端面同士を突き合わせ接合した時、互いの釘先部用凹部４２，４２間に砲弾形空間部が構成されると共に、この砲弾形空間部に連続して絞り部用凹部４３，４３間に円錐台形空間部が構成される。従って、釘頭部１２形成後の金属線１０を図８（イ）に示すように開姿勢の両歯体４０，４０間に配置させ、次いで図８（ロ）に示すように両歯体４０，４０を閉動させることにより、該金属線１０に対して両側から直線状刃部４１と釘先形成刃部４４，４４とが同時に接触しながら食い込んでゆき、その終点で両歯体４０，４０の端面同士が近接し、直線状刃部４１，４１間で金属線１０の元線側が径方向に切断されると同時に、その切断される釘ブランク１側の末端部が両側の釘先形成刃部４４，４４の間で絞り切られ、該釘ブランク１の末端側に円錐台形の絞り部１３と砲弾形の釘先部１４とが形成されることになる。

一方、切断装置４Ｂの各歯体４０は、上述した切断装置４Ａのものと略同様であるが、先端面に設けた絞り部用凹部４３が、釘先部用凹部４２側の半割り円筒形凹部４３ａと、これに続く半割り円錐台形凹部４３ｂとで構成されている点で異なっている。なお、この切断装置４Ｂと上述した切断装置４Ａとの共通部分については、図７において同一符号を付して、その説明を省略する。

この切断装置４Ｂでは、両歯体４ａ，４ａの先端面同士を突き合わせ接合した時、互いの釘先部用凹部４２，４２間に砲弾形空間部が構成されるが、絞り部用凹部４３，４３間には、半割り円筒形凹部４３ａ，４３ａによる円筒形空間部と、円錐台形凹部４３ｂ，４３ｂによる円錐台形空間部が構成される。従って、釘頭部１２形成後の金属線１０を図９（イ）に示すように開姿勢の両歯体４０，４０間に配置させ、次いで図９（ロ）に示すように両歯体４０，４０を閉動させることにより、前記切断装置４Ａの場合と同様に、金属線１０の元線側が径方向に切断されると同時に、その切断される釘ブランク１側の末端部が両側の釘先形成刃部４４，４４の間で絞り切られ、該釘ブランク１の末端側に絞り部１３と釘先部１４とが形成されるが、その絞り部１３は既述の縮径部１３ａと同径部１３ｂ（図２参照）とで構成されるものとなる。

図１０（イ）〜（ニ）は、前記第二及び第四実施形態の釘Ａ２，Ｂ２の製造に適用する転造工程Ｐ２における加工を操作順に詳細に示している。この転造工程Ｐ２では、まず（イ）に示すように、釘ブランク１をブランク供給ガイド９の先端から送り矢９ａによって押し出し、その釘本体部１１を凹凸条形成装置５の平行配置した固定プレート５ａと可動プレート５ｂとの間に挿入する。なお、可動プレート５ｂは固定プレート５ａに対して一定の対向間隔を保って前後移動可能であるが、（イ）の段階では可動プレート５ｂが固定プレート５ａに対し最大限後退した位置にある。そして、釘ブランク１は、可動プレート５ｂの移動に伴って転動し得る姿勢、つまり軸方向が可動プレート５ｂの移動方向と直交する姿勢で両プレート５ａ，５ｂ間に挟持されている。

上記のように両プレート５ａ，５ｂ間に釘ブランク１が挿入されると、（ロ）に示すように、送り矢９ａが後退すると同時に、可動プレート５ｂが前進移動を開始し、これに伴って釘ブランク１が両プレート５ａ，５ｂ間を転動しながら前進する。しかして、両プレート５ａ，５ｂの互いの対向面には目付加工５０が施されているから、転動する釘ブランク１が（ハ）に示す如く固定プレート５ａの端まで前進する過程で、該釘ブランク１の釘本体部１１の周面に両プレート５ａ，５ｂの対向面の目付け模様が転写されることになる。そして、（ニ）に示すように、更なる可動プレート５ｂの前進移動により、該釘ブランク１が両プレート５ａ，５ｂ間から脱し、釘本体部１１の周面に凹凸条１５…を備えた釘Ａ２，Ｂ２として放出される。そして、この放出後、可動プレート５ｂが後退して（イ）に示す元の位置に復帰する。

図１１は、凹凸条形成装置５における両プレート５ａ，５ｂの目付加工５０の具体例を示す。この目付加工５０は、同図（イ）に示す両プレート５ａ，５ｂの互いの対向面に、同図（ロ）（ハ) に示すように、山５０ａと谷５０ｂが交互に一定ピッチｐで配置する凹凸条模様を設けたものである。しかして、同図（ロ）に示すように、凹凸条の方向ｄは、可動プレート５ｂの動作方向と直交する方向つまり幅方向ｙに対して緩傾斜している。従って、得られる釘Ａ２，Ｂ２の釘本体部１１の周面に形成される凹凸条１５…も、軸方向に対して緩傾斜したものとなる。なお、一般的に、凹凸条の方向ｄの前記幅方向ｙに対する傾斜角θは１５度以下、また凹凸条のピッチｐは０．７〜１．０ｍｍ程度、にそれぞれ設定されるが、必ずしもこれら範囲に限定されるものではない。なお、凹凸条１５…については、既述のように、軸方向と平行なスプライン状でもよく、この場合には両プレート５ａ，５ｂの目付加工５０も前記幅方向ｙに沿う凹凸状模様となる。

上述した本発明に係る製造方法によれば、工程数が少ない上に、連続工程のために切断時の端材の発生が少ないから、既述した第一〜第四実施形態の釘Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２のような本発明構成の釘を短時間で能率よく、しかも精度よく安価に製造できる。なお、この発明の製造方法にて得られる釘では、釘頭部１２下面の径方向両側にダイス装置２の一対のダイス２ａ，２ｂの接合による長さ方向に沿う線状の凸状痕が形成されると共に、絞り部１３及び釘先部１４の周面にも切断装置４の歯体４０，４０の接合による長さ方向に沿う線状の凸状痕が形成される。

図１２及び図１３は、この製造方法によって製造される前記第一及び第二実施形態の釘Ａ１，Ａ２における呼び径φ２．６ｍｍのものを実寸の２倍の大きさで例示している。両図において、（イ）は最短、（ロ）は最長のサイズであり、釘Ａ１，Ａ２共に（イ）から（ロ）のサイズ間で釘本体部１１の長さが異なる複数種（通常５，６種）の規格サイズを設定している。なお、図示を省略したが、前記第三及び第四実施形態の釘Ｂ１，Ｂ２でも同様に、所定の呼び径ごとに、釘本体部１１の長さを異ならせた複数種の規格サイズが設定される。

製釘後の焼入工程では、焼入れ加熱炉において所定温度で加熱したのち、冷却油に投入して焼入れを行い、続いて靱性回復のための焼戻しを行う。しかして、この焼入れ加熱炉における加熱過程で釘の表面部が酸化され、組織中の炭素成分が炭酸ガスとして離脱して脱炭層を生じるため、外周部が柔らかく、且つ内部が靱性のある硬質になった焼入れ釘に調質することができる。このように調質された釘は、硬質材に打ち込んだ際に、該硬質材の貫通孔内周に対する密着性が強くなり、保持力がより一層増大するという利点がある。なお、脱炭層の厚さは、２０〜３０μｍ程度に設定することが推奨される

上記焼入工程後の着色工程で行う黒染め処理は、強アルカリ処理液による化学変化で金属表面に酸化鉄の黒色被膜を形成するものであり、フェルマイト（登録商標）処理とも称される。従って、本発明でいう黒染め処理は、別称であるフェルマイト処理を包含する語意で用いている。しかして、この黒染め処理による黒色皮膜は、薄くて硬いことから、該黒染め処理を施した釘を硬質材に打ち込み後に引き抜く際、前記焼入工程で形成された柔らかい脱炭層から剥離しながら硬質材の貫通孔内壁と釘との隙間に詰まり、楔のように作用しながら詰まり量を増やしてゆくから、釘が抜け切る寸前まで引き抜き耐力を上昇させる。従って、この黒染め処理を施した釘は、未処理の釘に比較して格段に優れた引き抜き強度を示す。

一方、メッキや塗装を施すことにより、釘の耐食性を向上できる。そして、塗装の際にサイズ毎に色分けすれば、住宅竣工時の性能保証検査における釘サイズの識別が容易になる。なお、着色塗装に用いる着色塗料としては、環境に優しいアクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂からなるバインダーと着色剤としての顔料を有機溶媒中に含有させたものが好適である。

〔保持力試験１〕
前記第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１としてサイズがφ２．６０×２０ｍｍ（釘Ａ１…釘先部１４の長さ４．０ｍｍ、基端径２．００ｍｍ、絞り部１３の円錐角１２度、釘Ｂ１…釘先部１４の長さ５．０ｍｍ、基端径２．４０ｍｍ、絞り部１３の縮径部１３ａの円錐角２２度、縮径部１３ａの幅０．５ｍｍ、同径部１３ｂの幅２．０ｍｍ）の各四本と、市販の角先コンクリート釘（釘先が四面錐形）のφ２．７６×２０ｍｍの四本とを用い、それぞれ高圧式釘打ち機によって厚さ３．２ｍｍの鋼板に対して直接に釘頭部近傍まで打ち込んだのち、保持力試験機（島津製作所製ＵＨ−５０Ａ）により、各釘の釘頭部をクランプして引抜き方向の荷重を加えてゆき、その荷重と変位量（抜出量）との関係を調べた。その結果を、角先コンクリート釘については図１４に、第一実施形態の釘Ａ１については図１５（イ）に、第三実施形態の釘Ｂ１については図１５（ロ）に、それぞれ４本の釘の最大荷重の平均値と共にグラフで示す。なお、これらの釘は、いずれも原材料として硬鋼線材（ＳＷＲＨ４２Ｂ、φ５．５ｍｍより伸線して焼鈍を経たもの）を用い、製釘後に脱炭層を形成する焼入れ処理を施したものである。

図１４と図１５（イ）（ロ）の特性対比から、本発明に係る釘Ａ１，Ｂ１は従来の角先コンクリート釘に比較して鋼板に対する打ち込み後の保持力が格段に向上していることが明らかである。なお、第一実施形態の釘Ａ１と第三実施形態の釘Ｂ１との比較では、後者の方が若干高い保持力になることが判る。

〔保持力試験２〕
前記第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１として、それぞれサイズがφ２．６０×２５ｍｍ（長さ以外は保持力試験１に用いたものと同寸法）で、原材料として硬鋼線材（ＳＷＲＨ４２Ｂ）にクロメート処理を施したものを用いた各４本と、同硬鋼線材に脱炭処理を施したものを用いた各４本について、保持力試験１の場合と同様にして厚さ３．２ｍｍの鋼板に打ち込んだのち、保持力試験機（前出）により、引抜き方向の荷重と変位量との関係を調べた。その結果を、第一実施形態の釘Ａ１でクロメート処理の硬鋼線材を用いたものについては図１６（イ）に、同黒染め処理の硬鋼線材を用いたものについては図１６（ロ）に、第三実施形態の釘Ｂ１でクロメート処理の硬鋼線材を用いたものについては図１７（イ）に、同黒染め処理の硬鋼線材を用いたものについては図１７（ロ）に、それぞれ４本の釘の最大荷重の平均値と共にグラフで示す。なお、これらの釘も製釘後に脱炭層を形成する焼入れ処理を施している。

図１６の（イ）と（ロ）の特性対比、ならびに図１７の（イ）と（ロ）の特性対比から、原材料の硬鋼線材として脱炭処理を施したものを用いることにより、一般的なクロメート処理を施したものを用いる場合よりも、鋼板に対する打ち込み後の引き抜き耐力が大幅に増大することが判る。

〔保持力試験３〕
前記保持力試験１に用いたもの同じ第一及び第三実施形態の釘Ａ１，Ｂ１と、釘本体部の先端側に直接に砲弾形の釘先部（基部径が釘本体部と同径）を設けたφ２．６０×２０ｍｍの釘Ｅと、前記保持力試験１に用いたもの同じ角先コンクリート釘Ｆとを、それぞれ高圧式釘打ち機によって建築用コンクリートブロック（ＪＩＳ Ａ５４０６・・・長さ３９０ｍｍ、高さ１９０ｍｍ、厚さ１００ｍｍの空洞ブロック）に釘頭部近傍まで打ち込み、４時間経過後に保持力試験機（前出）により、各釘の釘頭部をクランプして強制的に引き抜きを行った。その結果、釘Ｅ及び釘Ｆには僅かな量（容積比１未満）のコンクリートが付着していただけであったのに対し、釘Ａ１，Ｂ１には塊状（容積比３以上）のコンクリートが一体に固着した状態であった。

本発明の実施形態に係る釘を示し、（イ）は第一実施形態の釘の側面図、（ロ）は同正面図、（ハ）は第二実施形態の釘の側面図、（ニ）は同正面図である。 本発明の実施形態に係る釘を示し、（イ）は第三実施形態の釘の側面図、（ロ）は同正面図、（ハ）は第四実施形態の釘の側面図、（ニ）は同正面図である。釘の製造方法を概略説明する説明図である。 釘を金属材に打ち込んだ状態を示し、（イ）は本発明の第一実施形態の釘による打ち込み状態の側面図、（ロ）は従来の角先焼入れ釘による打ち込み状態の側面図である。 本発明に係る釘の製造方法を概略説明する模式図である。 同製造方法における製釘工程を操作順に示し、（イ）は前回の切断完了段階の模式図、（ロ）は釘頭部の形成段階の模式図、（ハ）は釘頭部形成後の金属線の送出段階の模式図、（ニ）は切断段階の模式図である。 第一及び第二実施形態の釘製造に適用する切断装置の各歯体を示し、（イ）は先端側から見た正面図、（ロ）は平面図、（ハ）は（イ）のハ−ハ線断面図、（ニ）は側面図である。 第三及び第四実施形態の釘製造に適用する切断装置の各歯体を示し、（イ）は先端側から見た正面図、（ロ）は（イ）のロ−ロ線断面図である。 第一及び第二実施形態の釘製造における金属線の切断操作を示し、（イ）は切断前の縦断側面図、（ロ）は切断時の縦断側面図である。 第三及び第四実施形態の釘製造における金属線の切断操作を示し、（イ）は切断前の縦断側面図、（ロ）は切断時の縦断側面図である。 本発明に係る釘の製造方法における転造工程を操作順に示し、（イ）は第一段階の模式図、（ロ）は第二段階の模式図、（ハ）は第三段階の模式図、（ニ）は第四段階の模式図である。 同転造工程で用いる凹凸条形成装置を示し、（イ）は転造開始時の固定及び可動プレートの側面図、（ロ）は（イ）のロ−ロ線の矢視図、（ハ）は目付加工部分の拡大縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る釘を示し、（イ）は最短サイズの釘の側面図、（ロ）は最長サイズの釘の側面図である。 本発明の第二実施形態に係る釘を示し、（イ）は最短サイズの釘の側面図、（ロ）は最長サイズの釘の側面図である。 従来の角先コンクリート釘による鋼板打ち込み後の保持力を示す荷重−変位量特性図である。 本発明に係る釘による鋼板打ち込み後の保持力を示し、（イ）は第一実施形態の釘の荷重−変位量特性図、（ロ）は第三実施形態の釘の荷重−変位量特性図である。 第一実施形態の釘の鋼板打ち込み後の保持力を示し、（イ）はクロメート処理の硬鋼線材を用いた釘の荷重−変位量特性図、（ロ）は脱炭処理の硬鋼線材を用いた釘の荷重−変位量特性図である。 第三実施形態の釘の鋼板打ち込み後の保持力を示し、（イ）はクロメート処理の硬鋼線材を用いた釘の荷重−変位量特性図、（ロ）は脱炭処理の硬鋼線材を用いた釘の荷重−変位量特性図である。 本発明の釘の製造工程図である。

符号の説明

１ 釘ブランク（製釘後の釘）
１０ 金属線
１１ 釘本体部
１２ 釘頭部
１３ 絞り部
１３ａ 縮径部
１３ｂ 同径部
１４ 釘先部
１５ 凹凸条
２ ダイス装置
２ａ 固定ダイス
２ｂ 可動ダイス
３ パンチング装置
３ａ パンチ
４ 切断装置
４ａ 歯体
５ 凹凸条形成装置
５ａ 固定プレート
５ｂ 可動プレート
５０ 目付加工
Ａ１，Ａ２ 釘
Ｂ１，Ｂ３ 釘
Ｃ 切断位置

Claims (9)

1. 丸軸状の釘本体部の一端側に径大の釘頭部が形成されると共に、該釘本体部の他端側に絞り部を介して砲弾形の釘先部が連設され、該釘先部の基端側が釘本体部よりも径小に構成され、その径差分が前記絞り部で縮径されてなる釘。
2. 前記絞り部は、全体が釘本体部の端部から釘先部の基端へ向けて連続的に縮径する円錐台形をなす請求項１記載の釘。
3. 前記絞り部は、釘本体部の端部から連続する縮径部と、この縮径部から釘先部の基端に続く同径部とで構成されてなる請求項１記載の釘。
4. 前記釘本体部の少なくとも釘先側の周面に、軸方向に対して平行又は緩傾斜した凹凸条が設けられてなる請求項１〜３のいずれかに記載の釘。
5. 金属線を切断位置へ送給すると共に、切断位置の手前側にある一対のダイスで該金属線の先端側を挟持し、該金属線の先端を切断位置の先方側にあるパンチで打撃して釘頭部を成形し、この金属線を所定長さ送った後、切断位置にある切断装置の一対の切断歯で両側から挟み付けることにより、該金属線を絞り切って切断すると同時に、その切断端部に前記請求項１記載の絞り部及び釘先部を形成することを特徴とする釘の製造方法。
6. 前記金属線として焼鈍処理した硬鋼線材又はマルテンサイト系ステンレス鋼線材を用いる請求項５記載の釘の製造方法。
7. それぞれ対抗面に山と谷の目付け加工が施された一対のプレート間で前記切断後の釘を転動させることにより、丸軸状の釘本体部の少なくとも釘先側の周面に、軸方向に対して平行又は緩傾斜した凹凸条を形成する請求項５又は６に記載の釘の製造方法。
8. 前記切断後の釘に焼入れ処理を施して釘表面に脱炭層を形成する請求項５〜７のいずれかに記載の釘の製造方法。
9. 前記焼入れ処理後の釘に黒染め処理を施す請求項８記載の釘の製造方法。
   

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