JP2011256996A - 破損防止釘 - Google Patents

Abstract

【課題】建材の破損を防止しつつ、従来の釘と同様の強い引抜強度を有する釘を提供する。
【解決手段】釘１のテーパ状先端部２が軸心１２と直交する断面形状において曲線３と直線４により構成され、且つ釘軸部８の頭部７側と反対側の軸部８が軸心１２と直交する断面形状において曲線３と直線４よりなるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、打ち込み時に発生する建材の破損を防止するものであり、特に柔軟性を欠く窯業系の外装材や木材に対して用いた際、打込み時の拡張力や打撃力によって発生する建材の破損を防止し、誰もが確実な施工のできる釘に関するものである。

従来、ＪＩＳＡ５５０８に規定される図２に示すような釘が知られている。この規格には釘の種類、頭部の形状、胴部の形状など詳細な形状が示され実用化されている（非特許文献１）。

しかしながら、図２に示すような一般的な釘は、打込み時、建材に対して過大な拡張力（Ｆａｘ）や打撃力（Ｆａｙ）を付与してしまうこととなり、柔軟性を欠く建材に用いる際に、拡張力による建材の割れや、打撃力による建材裏面の花咲現象と呼ばれる建材表面の剥離破損が発生してしまうことが多々あるため、予めドリルを用いて下穴と呼ばれるガイド穴を設けておく必要があり、作業者にとって非常に手間がかかるという問題があった。

一方でそのような問題を鑑み、窯業系の外装材を取り付けるための好適な釘として軸部に環状リング状の突起を設け、釘の先端部は先細りとなり、その最先端が平坦な面で構成される図３に示すような釘が提案されている（特許文献１）。また同じ用途として、軸部にスクリュー部を設け、釘の先端部が多段的に先細りになる図４に示すような釘が提案されている（特許文献２）。同様に軸部に環状リング状の突起を設け、釘の先端部は先細りとなり、その最先端は頭部側に向けて凹部を設けた釘が提案されている（特許文献３）。

また、木材に打ち込むに好適な釘として、特に木割れを生じさせないための釘先端部の形状として、先端部の頂部から頭部側に向けて放射状に設けられた山谷部を設けた図５に示すような釘が提案されている（特許文献４）。また同じ用途として、軸部を回転させる斜面と斜面の裏側に半径方向に延びる平面を設けた図６に示すような釘が提案されている（特許文献５）

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、釘の先端部を平面とし、釘打ちの際にかかる力が建材表面に対して直角かつ均一にすることによって建材の破損を防止しているが、釘の引抜強度は図８に示されるように、釘が打ち込まれるに際して発生する拡張力（Ｆａｘ）に対する建材側の反力（Ｆｂｘ）によって発生する摩擦力によるものであり、特許文献１に記載の発明の様に先端部を平面とした場合、図１０に示されるように拡張力（Ｆａｘ）は小さくなるため、建材側の反力（Ｆｂｘ）も小さくなり、引抜強度が激減することとなる。

さらに、特許文献１に記載の発明は、釘の先端部を完全に平坦な面のみで形成することなく、一部先細りとなる部分を形成し、建材の破損防止しつつ一定の引抜強度を確保する構成となっているが、特許文献１の明細書第４貢２８行目乃至２９行目にも記載されているように、平坦な面と先細り部の割合を精緻に設定する必要があり、製造するに当って製造者に大きな負担を強いることとなる。

また、特許文献１に記載の発明に代表される、釘の先端部を完全な平坦な面とする釘にあっては、図８と図１０を比較することで判るように、通常の釘に対して建材に対する打撃力（Ｆａｙ）が大幅に増大することとなるため、建材裏面における花咲現象の発生を大幅に増加させてしまうという問題がある。

また、特許文献３についても、凹部の底面が建材面に当接した時点で上述の特許文献１と同様の問題が発生しうることは言うまでも無い。

さらに、特許文献１、及び特許文献３に記載の発明における問題点を解消するため、特許文献２において、釘の先端部を平面とせず、釘の先端部の一部を一般的な釘の先端部に対して鈍角となるように形成した釘が開示されている。

こうすることによって、鋭角部分の割合と、鈍角部分の割合を調整することによって、図１２に示すように打撃力（Ｆａｙ）と拡張力（Ｆａｘ）を調整し、建材の割れを防ぎつつ、建材裏面の花咲現象の発生を防止することができる。

しかしながら、特許文献２に記載の構成は、特許文献１に記載の発明同様、鈍角部分と鋭角部分の割合を精緻に設定する必要があり、製造するに当って製造者に大きな負担を強いることとなる。

さらに、先端部分を鈍角にする以上、どうしても拡張力（Ｆａｘ）が減少し、建材からの反力（Ｆｂｘ）が減少してしまい、引抜強度の減少が発生してしまう。そのため、一般的な釘と同等の引抜強度を達成するために、胴部に対してスクリュー加工等の追加加工が必要となってしまう。

つまり、一般的な釘に対してスクリュー加工という工程の追加が必要となってしまい、製造コストの大幅な増大につながるという問題が発生する。

上述のように、特許文献１乃至３における発明は、建材の割れを防止するために拡張力を減少させ、打撃力を増加させる構成が公開されているが、これらの構成における問題点は、拡張力の減少による引抜強度の低下、及び打撃力の増加による建材裏面の花咲現象の増加というものであった。

これらの問題を鑑み、特許文献４に記載の、釘の先端部において、釘の軸方向に向って複数条の刃部と刃溝を形成する構成が知られている。

一般的な釘の先端部に発生する拡張力（Ｆａｘ）を釘先端部の軸径方向断面視した場合、図１３に示すようにそれぞれ外側に向って発生する。

しかしながら、特許文献４に記載の構成を採用した場合、図１４に示すように刃部にて発生する拡張力の一部（Ｆａｘ１）は刃溝内に包含される建材のみに加えられ、刃溝内に包含される建材から反力を得ることとなり、刃溝外方に向って発生する拡張力（Ｆａｘ２）を減少させつつ、十分な反力を得て強固な引抜強度を得ることができる。

この際、刃溝内の建材は、それぞれの刃部から加えられる拡張力（Ｆａｘ１）によって押し固められる形となるため、建材の割れは発生しない。

しかしながら、特許文献４に記載の構成は、先端部を製造するためにはカッターと称される圧造切断するための金型が必要になるが、非特許文献１に示すようなダイヤモンドポイントと称される先端圧造切断工具よりも精密な金型が必要になる。すなわち金型には刃部及び刃溝を成形するため非常に小さな凹凸を設ける必要があり、製造費が高くなるという問題がある。

さらに、量産時においては、この小さな凹凸に力が集中するため、破損しやすく、また刃溝の頂部まで材料が届きにくく成形不良を起こすという問題もあり、仮成形不良及び破損した金型で釘を製造し続けると、刃溝と刃部が形成されないため、上述の作用効果を奏することが困難になることは自明である。

そこで、建材の割れや建材裏面の花咲現象を防止し、且つ製造時における問題点を解消した特許文献５に記載の構成が知られている。

特許文献５に記載の構成は、釘の先端部に打ち込むと共に軸部を回転させる斜面が複数形成されており、さらにその先端部に切り刃を設けた構成であり、特許文献５に記載の構成の釘は、打ち込まれると共に回転し、先端部の切り刃にて建材を削り取りつつ進入し、建材に対して拡張力、及び打撃力を加えることなく施工を行えるものである。

しかしながら、 特許文献５に記載の構成は、建材を削り取ってしまうため、拡張力に対する建材の反力が全く発生せず、引抜強度が著しく低下してしまうという問題がある。

特開２００５−５４８１１号公報 実開平５−２７３２０号公報 特開２００４−３３２９１２号公報 特開平８−６８４１１号公報 特開平６−１７３９１６号公報

日本規格協会発行 「ＪＩＳＡ５５０８：２００９ くぎ」

本願にかかる発明は、建材に対して割れや、花咲現象を起こさず、かつ従来のダイヤモンドポイントの釘のように高い引抜強度を確保し、素人から玄人まで誰もが特別な工夫を行うことなく打ち込みができる釘を提供することである。

本発明は、建材に対し割れや、花咲現象を起こさず且つ高い引抜強度を確保するため、釘の先端部付近の軸心と直交する断面形状が曲線と直線によって構成し、且つ釘軸部の頭部側と反対側の軸部の軸心と直交する断面形状が、曲線と直線からなることを最も主要な特徴とする。

本発明の釘では、釘の先端部付近の軸心と直交する断面形状が曲線と直線によって構成され、且つ釘軸部の頭部側と反対側の軸部の軸心と直交する断面形状が曲線と直線によって構成されることで、一般的な釘と同様に製造ができ、建材に対して拡張力と打撃力を分散させて加えることにより、建材に対して一度に拡張力や打撃力が加わる事が無く、建材の割れや裏面の花咲現象を防止でき、打ち込み時に回転しながら建材を削り取ることが無いので、高い引抜強度を確保することができるという利点がある。

本願発明の実施形態の一例を示す図である。（実施例１） 非特許文献１に記載の一般的な釘の形状を示す図である。 特許文献１に記載の釘の形状を示す図である。 特許文献２に記載の釘の形状を示す図である。 特許文献４に記載の釘の形状を示す図である。 特許文献５に記載の釘の形状を示す図である。 一般的な釘の打込み時に発生する力の状態を示す概念図である。 一般的な釘の打込み時に発生する力を分割した概念図である。 特許文献１に記載の釘における、打込み時に発生する力の状態を示す概念図である。 特許文献１に記載の釘における、打込み時に発生する力を分割した概念図である。 特許文献２に記載の釘における、打込み時に発生する力の状態を示す概念図である。 特許文献２に記載の釘における、打込み時に発生する力を分割した概念図である。 一般的な釘の先端部に発生する拡張力を示すＡ−Ａ′拡大断面概念図である。 特許文献４に記載の釘先端部に発生する拡張力を示すＢ−Ｂ′拡大断面概要図である。 本願の実施例の１つにおけるテーパ状先端部のＣ−Ｃ′拡大断面図である。 本願の実施例の１つにおける軸部のＤ−Ｄ′拡大断面図である。 本願の実施例の１つを用いた施工の状態を示す参考図である。 本願の実施例の１つを打ち込むにあたって、打ち込み状態毎に発生する力の状態を示す概念図である。 本願の実施例の１つにいて、凹部が完全に建材に埋没した状態を示す参考図である。 本願の他の胴部形状の一例を示す参考図

本発明の釘を実施にあたり、図を用いて説明を行う。
本発明の好適な実施例として、図１５のように釘１のテーパ状先端部２が軸心１２と直交する断面形状において曲線３と直線４により構成され、より具体的には、テーパ状先端部２では軸心１２と直交する断面視で軸心１２を取り巻くように、円弧或いは楕円、或いはスプラインと、少なくとも２辺からなる直線で構成されている。

なお、テーパ状先端部２において、断面図に表れる凹部５を形成する２辺の長さはそれぞれ釘の外周から軸心１２までの長さ以下であることが望ましく、前記２辺の交点から軸心までの距離６′が一定であることが望ましい。

また、図１６のように釘軸部８の頭部７側と反対側の軸部８が軸心１２と直交する断面形状において曲線３と直線４からなり、より具体的には、テーパ状先端部２と同じく、釘軸部８の頭部７側と反対側の軸部８上で軸心１２と直交する断面視で軸心１２を取り巻くように、円弧或いは楕円、或いはスプラインと、少なくとも２辺からなる直線で構成されている。

なお、軸部８上に設けられた断面図に表れる凹部５を形成する２辺の長さはそれぞれ釘の外周から軸心１２までの長さ以下であることが望ましく、前記２辺の交点から軸心１２までの距離６″が頭部７側に向って徐々に大きくなる構成であることが望ましい。

実際に建材１３に打ち込む場合、本願に記載の発明がどのように作用効果を発揮するか、図１７から図１８（ａ）、図１８（ｂ）の順を追って説明する。まず、図１７に示すとおり、相手材に対し釘１の先端９が接触するように配置する。打ち込みを行う工具は、金槌であってもよいし、圧縮空気を動力とする釘打ち機であっても良い。なお、本説明においては金槌で打ち込む場合について説明を行う。金槌を釘１の頭部７に振り下ろすと、釘１の先端９が建材に突き刺さる。突き刺さると、本発明の釘１の先端９は図１８（ａ）に示すとおり、テーパ状先端部２の凹部５以外の部分が、建材１３に対して拡張力（Ｆａｘ）１４、及び打撃力（Ｆａｙ）１５を加えつつ進入する。

そのため、凹部５を１つだけ有している実施例１に記載の構成の場合、テーパ状先端部２が建材に対して加える拡張力（Ｆａｘ）１４及び打撃力（Ｆａｙ）１５は図２に示すような一般的な釘に対して３／４程度となり、建材１３に加わる負荷１１が大幅に低減されることとなる。

さらに打ち込みを進め、図１８（ｂ）に示すようにテーパ状先端部２が完全に建材１３に埋没した後、軸部８に設けられた凹部５が徐々に小さくなりつつ建材１３に対して拡張力（Ｆａｘ）１４及び打撃力（Ｆｂｙ）１５を加えはじめることとなる。

尚、図１８（ｂ）の状態では、凹部５を有さない他の部分は既にテーパ状先端部２によって建材１３が軸径まで拡張された状態となっているため、拡張力（Ｆａｘ）１４を建材１３に付与していないことは言うまでもない。

つまり、テーパ状先端部２が建材１３に埋没した時点で、実施例１に示す釘１が建材１３に付与する拡張力（Ｆａｘ）１４は非常に微細なものになっており、建材１３の割れを効果的に防止することができる。

そして、図１９に示すように、凹部５を完全に建材１３内に埋没させた状態となった状態では、図２に示す一般的な釘と同一の拡張力（Ｆａｘ）１４をテーパ状先端部２、及び凹部５を有する軸部８に分けて建材１３に加え終わっており、結果的に図２に示される一般的な釘と同一の反力１０を建材１３より得ているため、図３に示すような先端９を平面とした釘や、図６に示す回転しつつ先端９に設けられた刃先にて建材１３を削り取りながら進入する釘に比べて十分な引抜強度を確保することができる。

また、凹部５を軸芯１２と対向するように２つ設けることで、打ち込み作業がより容易におこなうことができる。

さらに、本発明の釘軸部８をスクリュー形状とすることで、打込み時、本発明の釘１の軸部８は、回転しつつ建材１３に進入することとなり、建材１３に対して凹部５以外の部分が加える拡張力（Ｆａｘ）１４及び打撃力（Ｆａｙ）１５を建材１３に対して全周方向均一に加えることとなり、より建材１３に加わる負荷１１を緩和することができる。

そして、本発明の釘製造にあたっては、先端部を加工するためのカッターに、所定の寸法でできた大きな凸片を設けるだけでよく、単純な形状のカッターで製造することができるため、製造するにあたっても大きな負担をかける事無く物品の製造にあたることができる。

１ 釘
２ テーパ状先端部
３ 曲線
４ 直線
５ 凹部
６′ 交点から軸心までの距離
６″ 交点から軸心までの距離
７ 頭部
８ 軸部
９ 先端
１０ 反力
１１ 負荷
１２ 軸心
１３ 建材
１４ 拡張力（Ｆａｘ）
１４１ 刃部にて発生する拡張力の一部（Ｆａｘ１）
１４２ 刃溝外方に向って発生する拡張力（Ｆａｘ２）
１５ 打撃力（Ｆａｙ）

Claims (1)

1. 一端に頭部を有し他端に先端部を有し頭部から先端部の間に軸部を有し、前記釘のテーパ状先端部が軸心と直交する断面形状において曲線と直線により構成され、且つ釘軸部の頭部側と反対側の軸部が軸心と直交する断面形状において曲線と直線よりなることを特徴とする釘。