JP2008256093A - コンクリート製品類用タッピンねじ - Google Patents

Abstract

【課題】 切り粉の処理を工夫することによって、高い締結力を確保しながら、ねじ込み抵抗を低減することができるコンクリート製品類用タッピンねじを提供する。
【解決手段】 ねじ山２が形成された軸部３と、この軸部３の基端側に形成された回転力伝達部４とを有するコンクリート製品類用タッピンねじ１であって、前記軸部３の先端外側面には、コンクリートＸを切削しつつ切り粉をねじ込み方向に排出する切粉押込カット面５が軸線に対して傾斜させて形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート、アスファルト、レンガ等から成る製品（以下、「コンクリート製品類」という）に用いられるコンクリート製品類用タッピンねじに関するものである。

タッピンねじによるコンクリート製品類の締結にはコンクリート製品類の高い剛性によって大きな締め付けトルクを必要とする。また、タッピングにより発生した切粉はねじの谷部に入り込み更なる抵抗となるため、一旦ねじを抜いて切粉を除去しながら作業が行われている。

締め付けトルクが大きすぎると、作業効率が悪く、締結作業時間の遅延や過負荷によるボルトの破壊などの問題につながる。また、切粉を除去するために何度もねじを抜く作業も煩わしく、作業効率が悪い。

このような問題を解決すべく、従来、いくつかのタッピンねじが提案されている。

例えば、特開昭５１−８９０６０号公報や米国特許第６２９６４３３号明細書には、ねじ山に切り欠きノッチ２６を適宜数設けたタッピングネジ２０と、コンクリートの下孔と同程度の外周径を有したガイドネジ２２とが交互に設けられた二重ネジ山のアンカーボルトが提案されている（特許文献１、２）。このアンカーボルトは、タッピングネジ２０のねじ山と切り欠きノッチ２６の作用により下孔との摩擦を均等に分布させて内側壁を徐々に削りとって取り付けられる。また、削りとられた切粉はタッピングネジ２０とガイドネジ２２との間の空隙に堆積するとしている。さらに、タッピングネジ２０同士の間隔が広いためねじ込み時に軸ブレが生じやすいところ、ガイドネジ２２の存在によってアンカーボルトを中心位置に誘導すると記載されている。

また、特開２００６−１７７４０５号公報には、ねじ山を形成する軸部に、その先端から軸方向に伸びるスリットが形成されたコンクリート製品類用のタッピングボルトが提案されている（特許文献３）。スリットは面取りされており、この面取した部分が徐々に下孔を削り、雌ねじを形成しつつ確実にねじ込むことができるとしている。また、切粉はスリット内に入り込み、回転抵抗を低減させるとしている。

特開昭５１−８９０６０号公報 米国特許第６２９６４３３号明細書 特開２００６−１７７４０５号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された発明においては、タッピングネジへの摩擦抵抗が最も大きいのは先端側であるが、切り欠きノッチ２６はタッピングネジ２０全体に形成されており、先端側における摩擦抵抗の軽減が不充分である。よって、タッピングネジ２０の摩耗や破損が先端側に集中しやすい。

また、アンカーボルト１０の軸部には、タッピングネジ２０だけでなく、低いねじ山のガイドネジ２０も形成し、さらに切粉を堆積させる空隙を形成するために、軸部外径は極めて細くなってしまう。よって、引っ張りやせん断などに対する強度が極めて弱いという問題がある。

さらに、ガイドネジ２２によって軸ブレを抑制しようとしても、タッピングネジ２０同士の間隔が広くて、しかも軸部が細いことから、軸ブレが生じやすい状況は変わらない。

また、特許文献３に記載された発明においては、軸部に沿って長いスリットを形成することによる強度低下の問題があり、縮径変形するおそれがある。また、スリットによりねじ山の一部が軸方向に欠損しているため締結力が弱い。さらに、水平方向にねじ込む場合、スリットの開口側が下を向くと切粉が落ちてきて回転抵抗が生じるという問題もある。

以上のように、従来のタッピンねじでは、ねじ込み抵抗を小さくすると、締結力が弱くなり、逆に締結力を強くしようとすると、ねじ込み抵抗が大きくなってしまうというイタチ返しの問題が解決されていない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、高い締結力を確保しながら、ねじ込み抵抗を低減することができるコンクリート製品類用タッピンねじを提供することを目的としている。

本発明に係るコンクリート製品類用タッピンねじの特徴は、ねじ山が形成された軸部と、この軸部の基端側に形成された回転力伝達部とを有するコンクリート製品類用タッピンねじであって、前記軸部の先端外側面には、コンクリートを切削しつつ切り粉をねじ込み方向に排出する切粉押込カット面が軸線に対して傾斜させて形成されている点にある。

本発明に係るコンクリート製品類用タッピンねじの特徴は、ねじ山が形成された軸部と、この軸部の基端側に形成された回転力伝達部とを有するコンクリート製品類用タッピンねじであって、前記軸部には、ねじ山の両側に沿って軸面よりも深い二重螺旋溝が形成されている点にある。

本発明によれば、切り粉の処理を工夫することによって、高い締結力を確保しながら、ねじ込み抵抗を低減することができる。

以下、本発明に係るコンクリート製品類用タッピンねじの実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態のコンクリート製品類用タッピンねじ１を示す正面図であり、図２はその平面図、図３はその右側面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態のコンクリート製品類用タッピンねじ１は、主として、ねじ山２が形成された軸部３と、この軸部３の基端側に形成された回転力伝達部４とから構成されている。

以下、各構成部についてより詳細に説明する。

軸部３および回転力伝達部４は、鋼材などの強固で耐摩耗性を有する材料から構成されており、略ボルト状に形成されている。また、軸部３の外周面には軸線Ｏ方向に沿ってねじ山２が形成されている。このねじ山２は、コンクリート製品類Ｘの下孔Ｙに雌ねじを切るとともに、軸部３を下孔Ｙに締結させるためのものである。ねじ山２のピッチ間隔は、ねじ込む際の摩擦抵抗を考慮し、下孔Ｙとの接触面積を少なくして締め付けトルクを低減させるため、広めに設定されている。

また、本実施形態では、図１から図３に示すように、軸部３の先端外側面に切粉押込カット面５が形成されている。この切粉押込カット面５は、コンクリート製品類Ｘの下孔Ｙを削って雌ねじを切りつつ、切粉Ｚをねじ込み方向に排出するためのものである。本実施形態において、切粉押込カット面５は、図１および図２に示すように、その先端を基点として基端側にかけて軸線Ｏに対してねじ山２の締め付け方向に傾斜させて形成されている。この傾斜した切粉押込カット面５によって、締め付け方向（回転方向）の力と、ねじ込み方向（軸線Ｏ方向）の力の両方を作用させることができる。つまり、切粉押込カット面５がねじ込み動作に伴って、コンクリート製品類の下孔Ｙを削る刃として機能するとともに、切粉Ｚをねじ込み方向に押し込む機能を兼ね備えているのである。前記切粉押込カット面５の軸線Ｏに対する傾斜方向が仮に締め付け方向と反対方向に傾斜させてしまうと、切粉Ｚを基端側に引き込むことになってねじ込み抵抗が大きくしてしまい意味がない。

また、切粉押込カット面５の軸線Ｏに対する傾斜角は、切粉Ｚを押し込む量とのバランスを考慮して任意に定めることができる。たとえば、切粉押込カット面５が軸線Ｏとほぼ平行に形成されている場合には、切粉Ｚをねじ込み方向（先端方向）に押し込む作用が働かず、切粉Ｚが締め付けの邪魔になって締め付けトルクが大きくなってしまう。一方、切粉押込カット面５の傾斜角を大きくし過ぎると、軸部３が細くなって強度が低下してしまうし、軸部３を細くしないように短く形成すると、切粉押込カット面５の面積が小さくなって排出できる切粉Ｚの量が減少してしまう。よってこれらのバランスを考慮した傾斜角に形成されている。なお、切粉押込カット面５の長さは、軸線Ｏ方向において２ピッチ以上の長さに形成することが好ましい。

また、切粉押込カット面５を形成する切り欠き部分は、図３に示すように、水平線および鉛直線との関係を配置した場合、約３０°傾斜するように形成されている。このときの切粉押込カット面５の深さは、軸部３の中心からねじ山２までの距離の約半分に形成されており、軸部３の先端が細くなり過ぎて強度不足にならない程度に収められている。

また、本実施形態の軸部３には、図１および図２に示すように、ねじ山２の両側に沿って軸面３１よりも深い二重螺旋溝６が形成されている。この二重螺旋溝６は、タッピンねじ１を下孔Ｙにねじ込んでいく際、切粉押込カット面５を越えた後にねじ山２によって発生する切粉Ｚを取り込む作用を果たすものである。つまり、ねじ山２と下孔Ｙとの間に介在する切粉Ｚの量が多いと締結力が低下するため、その切粉Ｚを二重螺旋溝６に逃がすことにより、ねじ山２と下孔Ｙとの間に切粉Ｚを存在させないように機能させるものである。また、二重螺旋溝６は、軸面３１よりも深い溝として形成されているため、軸面３１と下孔Ｙとの間にも切粉Ｚが溜まるのを防止し、より締結力を安定させられる。なお、本実施形態では、螺旋溝を二重に形成することによってより多くの切粉Ｚを取り込む構成にしているが、切粉Ｚの量に応じてねじ山２の片側のみに形成してもよい。

以上のように、軸部３の外周面においては、軸面３１、二重螺旋溝６、ねじ山２、二重螺旋溝６・・・が繰り返し現れるように形成されている。

回転力伝達部４は、トルクレンチなどからの回転力を受け、ねじ込みを行うための力を軸部３へ伝達するためのものである。本実施形態において、回転力伝達部４は軸部２の基端側に設けられ、フランジ付きの略六角形状に形成されている。なお、回転力伝達部４の形状は、これに限られるものではなく、後述するように軸部３へ回転力を伝達しうる形状であれば、様々な形状を選択してよい。

つぎに、以上のような構成を備えた本実施形態におけるコンクリート製品類用タッピンねじ１の作用につき、図４を参照しつつ説明する。

本実施形態のコンクリート製品類用タッピンねじ１によって被締結物Ｗをコンクリート製品類Ｘに締結させる場合、まず、図４（ａ）に示すように、コンクリート製品類Ｘに下孔Ｙをあける。このとき下孔Ｙは、本実施形態のコンクリート製品類用タッピンねじ１の軸部３の軸面３１とほぼ同径に穿孔される。また、下孔Ｙの深さは、切粉Ｚが下孔Ｙの最深側の空間に堆積しうる深さが確保される。

つぎに、図４（ｂ）に示すように、ラチェット式レンチ７などを用いて回転力伝達部４に回転力を与え、コンクリート製品類用タッピンねじ１をコンクリート製品類Ｘの下孔Ｙへとねじ込んでいく。このとき切粉押込カット面５は、下孔Ｙに徐々に雌ねじを切りながら締結されていく。雌ねじを面を使って削っていくことにより、ねじ山２の摩耗や破損を防いでいるとともに、締め付けトルクを低減させている。

また、切粉押込カット面２が軸線Ｏに対して傾いているため、切粉押込カット面５により削られて発生した切粉Ｚはねじ込み方向に力が加えられ、切粉Ｚはねじ込み方向へと押し出される。これにより、ねじ山２と下孔Ｙとの間に切粉Ｚが詰まることがなく、摩擦抵抗が大きくなるのを防止している。また、タッピンねじ１のねじ込みが進むと、切粉押込カット面５を越えた基端側でも切粉Ｚが発生するが、この切粉Ｚは二重螺旋溝６に取り込まれて回収されるため、最後まで軽い力で締め付けられる。

もし締結作業時にねじ山２がコンクリート製品類Ｘ内の石材にあたり、締め付けに抵抗が生じた場合は、図４（ｃ）に示すように、一度逆回転させて再度ねじ込めばよい。また、本実施形態では、二重螺旋溝６が、軸面３１の外径を小さくすることなく切粉Ｚを充分に回収する機能を備えている。このため、コンクリート製品類用タッピンねじ１が下孔Ｙに対して斜めに入ろうとしても、軸面３１が下孔Ｙの軸心に沿って面でガイドするため、軸ブレが生じにくくなり、より正確に中心位置に誘導される。

そして、図４（ｄ）に示すように、回転力伝達部４が被締結物Ｗに当接するまでねじ込むと締結作業は完了する。このとき、図５に示すように、二重螺旋溝６には適度に切粉Ｚが入り込んでおり、それが抵抗となるため締結力や引張耐力が増すことになる。

以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
１．切粉Ｚをねじ込み方向に速やかに押し出して下孔Ｙの最深部に排出することができるため、切粉Ｚを原因とする摩擦抵抗を低減できる。
２．二重螺旋溝６に切粉Ｚを取り込むため切粉Ｚを原因とする摩擦抵抗を低減できる。
３．軸部３の外径を大きく確保することができるため軸ブレが生じにくく、より正確に中心位置で締結することができる。
４．ねじ山２と下孔Ｙとの間、軸面３１と下孔Ｙとの間に切粉Ｚが溜まらないか、溜まっても少量であるため、タッピンねじ１の締結力および引張耐力を強化することができる。

なお、本発明に係るコンクリート製品類用タッピンねじ１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、回転力伝達部４の形状は、ねじ込み工具にあわせて適宜変更することができる。図６に示すように、その外周面に別途、雄ねじ４２を形成し、長ナット等を螺合しうるようにしてもよいし、あるいは、図７に示すように、略六角形状の回転力伝達部４に雌ねじ４３を切ってもよい。

さらに、図８に示すように、回転力伝達部４の最端部に、雄ねじ４２に加えて軸線Ｏに沿って３面で構成される把持面４１を形成してもよい。当該把持面４１は、図８（ｂ）に示すようなソケットビット８や図示しないメガネレンチを使ってねじ込むために把持するものである。ねじ込んだ後にはナットを螺合させることも可能である。当該回転力伝達部４は、先に最端部を横断面略三角形状に形成しておき、その後、ねじ山を形成すればよい。

本発明に係るコンクリート製品類用タッピンねじの実施形態を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の右側面図である。 本実施形態のコンクリート製品類用タッピンねじの使用方法を説明する図である。 本実施形態の締結完了後の状態を示す説明図である。 本実施形態の回転力伝達部に雄ねじを形成した例を示す（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。 本実施形態の回転力伝達部に雌ねじを形成した例を示す（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。 本実施形態の回転力伝達部に雄ねじを形成するとともに最端部に把持面を形成した例を示す（ａ）正面図、（ｂ）把持面をソケットビットにより把持した状態を示す図、（ｃ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ コンクリート製品類用タッピンねじ
２ ねじ山
３ 軸部
４ 回転力伝達部
５ 切粉押込カット面
６ 二重螺旋溝
７ ラチェット式レンチ
８ ソケットビット
３１ 軸面
４１ 把持面
４２ 雄ねじ
４３ 雌ねじ
Ｏ 軸線
Ｗ 被締結物
Ｘ コンクリート製品類
Ｙ 下孔
Ｚ 切粉

Claims (2)

1. ねじ山が形成された軸部と、この軸部の基端側に形成された回転力伝達部とを有するコンクリート製品類用タッピンねじであって、前記軸部の先端外側面には、コンクリートを切削しつつ切粉をねじ込み方向に排出する切粉押込カット面が軸線に対して傾斜させて形成されていることを特徴とするコンクリート製品類用タッピンねじ。
2. ねじ山が形成された軸部と、この軸部の基端側に形成された回転力伝達部とを有するコンクリート製品類用タッピンねじであって、前記軸部には、ねじ山の両側に沿って軸面よりも深い二重螺旋溝が形成されていることを特徴とするコンクリート製品類用タッピンねじ。

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