JP2011528772A - ヒールのない釘の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

オフセット頭部を有する完全丸型頭部の釘が、オフセット頭部の下面と胴部の上側部分との間に一体的に形成されているガセットを有するように形成される。本釘の頭部は、相対的に薄く、胴部は丸型頭部の中心から径方向に外れて配置され、頭部と胴部との両方に接する位置においては、ヒールは形成されない。ガセットは、ヒールのない場所での丸み部から先端部のテーパ部分へ径方向に先細るロフト形状表面を有する。ガセットは、胴部と頭部との結合を強化し、頭部の先端部を支持し、頭部に対する荷重の力を胴部の長手軸線を通して分配し、先端部の曲がり又は撓みを防止し、付与される荷重の応力による胴部の撓みを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は釘に関する。より詳細には、本発明は径方向にオフセットされた完全丸型の頭部を有する釘及びその製造方法に関する。

釘はしばしば、木材のような物体を素早くそして効果的に固定するために動力工具において使用される。一般的に、釘は、頭部及び細長い胴部を有し、紙で裏打ちされているか又はされていないプラスチック製材料の粘着性ストリップにて平行に並んだ胴部で留められて直線的に整列されている。釘は、動力工具の打込みブレードがそれぞれの頭部を個々に打つのにつれて連続的に排出される。それゆえ、ストリップ内の各釘は、排出中に頭部がお互い干渉しないように離れて間隔をあけて配置されている。結果として、完全丸型の頭部の大きさ及び形態が原因で、特定のストリップ内には限られた数の完全丸型の頭部の釘だけが含まれうる。

ストリップ内に配分される釘の数を増やすために、製造業者は、胴部の長手軸線が頭部の中心から径方向に外れたところに配置させるというオフセット釘の改良を行ってきた。オフセット頭部は、一般的に先端部（ｔｏｅ）及びヒール（ｈｅｅｌ）を有する。先端部とは、胴部によって支持されていないオフセット頭部の、より広い部分であって、胴部の径方向変位側とは反対の方向におけるオフセット頭部の広い部分である。ヒールとは、胴部によって支持されていない頭部の部分であって、頭部の中心からの胴部の径方向変位側における頭部の部分である。

オフセット釘は、このオフセット釘のピッチすなわち各胴部の間の距離を互いにより近くすることを可能とし、比較可能なストリップ内における従来の釘よりも、ストリップ毎に含まれるオフセット釘の追加を可能にする。従って、動力工具は再充填の頻度がより少なくなり、時間が節約される。これらのオフセット釘はしばしば、細長いか又は非丸型の頭部で新しいデザインとされ、これは、非丸型の頭部の釘は完全丸型の頭部の釘よりも形成が容易であることによる。しかし、完全丸型のオフセット頭部の釘は、建築法が特定の締め具用途における釘の頭部に規定しているところの同心円の頭部の釘と躊躇なく同一視されてしまう。丸型の頭部の釘は、（１８０度又は他の形状の構造の頭部とは対照的に）完全な３６０度の縁を有し、釘を釘打ち用の媒体に打ち込んだ場合に追加の締め付け、いわゆる「押し下げ」をもたらす。

しかし、完全丸型のオフセット頭部の釘の頭部を打ちつけた場合、非丸型の頭部の釘と同様の変形に悩まされる。整列ストリップ（ｃｏｌｌａｔｅｄ ｓｔｒｉｐ）内の釘の配置に起因して、オフセット釘は、胴部によって支えられていない場所、先端部にて打ちつけられる。打込みブレードの力は、頭部が適切に支持されていない場合や、頭部が非常に薄い場合には、頭部の先端部を曲げてしまう可能性がある。さらに、打込みブレードの打ち付け力からの荷重が胴部の軸線を通して適切に分配されない場合には、胴部を曲げてしまう可能性もある。さらに、頭部と胴部との間の結合部が強固に取り付けられていない場合、釘打ち作業中に破損が起こり、そして動力工具の故障又は機能停止をもたらす。

これらの課題を補償すべく、完全丸型のオフセット頭部の釘は、厚い頭部を有して製造されている。これらの釘はさらに、より多くの釘をストリップ内にて組合わせることができるという利点をもたらすように胴部が頭部の中心からわずかに外れているが、完全には外れておらず、小さなヒールが残り、より少ない先端部が存在している。しかしこれらの解決方法は、より厚い頭部を作るために使用される追加の材料を必要とし、頭部上のヒールの存在が原因でストリップ毎の釘の数量を最大化するまでには至っていない。

従って、ストリップ内における釘の数量を最大に並べることが可能な完全丸型の頭部を有するオフセット頭部が必要とされる。加えて、材料を追加することなく曲げや撓みを起こすことなく大きな力に抵抗しうるような釘が要望されており、さらに望ましくは、知られている完全丸型オフセット頭部の釘よりも少ない材料を使用するような釘が要望されている。

胴部と一体化して結合されているオフセット頭部を有する完全丸型頭部の釘が、オフセット頭部の下面と胴部の上側部分との間に一体的に形成されたガセットを有して形成される。釘の頭部は、公知の完全丸型のオフセット頭部の釘と比較すると薄く、胴部は、丸型頭部の中心から径方向に外れて配置され、頭部と胴部との両方に接する位置にはヒールは形成されない。

卵型又は洋ナシ型のガセットは、ヒールがないところの丸み部分から先端部のテーパ部へ径方向に先細りしているロフト形状（ｌｏｆｔｅｄ ｓｈａｐｅ）であり、頭部の下面に沿って、胴部の上側表面まで徐々に下がっている。ガセットは、胴部と頭部との結合を強化し、頭部の先端部すなわち胴部によって支持されていない頭部の部分を支持する。ガセットはまた、頭部に対する荷重の力を胴部の長手軸線を通して分配する。荷重の分配は、先端部の曲げや撓みを防止し、付与される荷重の応力に対する胴部の撓みを防止する。

釘は、一撃衝突釘ヘディング機（ｓｉｎｇｌｅ ｂｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｎａｉｌ ｈｅａｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）あるいは冷間圧延技術機械のいずれかを使用して製造される。後者について、釘の形状に対して好適（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）に形成されているダイス（ｄｉｅ；加工用の型）にワイヤを挿入する。この冷間圧延技術では、ダイス内でワイヤを予備曲げする（ｐｒｅｂｅｎｄ）第一ローラと、次いでダイス内でワイヤを圧迫して釘の頭部及びその下のガセットを形成する第二ローラとを使用する。卵型又は洋ナシ型のガセット形状は、予備曲げ位置で固定されている量の材料とともに、第二頭部ローラからの圧縮荷重下で材料が自然に流動するのにつれて結合し、丸型の頭部を形成する。

完全丸型のオフセット頭部の釘を形成するダイスは、二つの把持部から形成される。把持部は、釘の胴部とガセットとに好適な空洞を有する。ダイス［把持部］の好適ガセット部分は、完全丸型頭部を形成するような金属ワイヤの流動を容易にする。

本発明の利益および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を検討することで当業者に容易に明確になろう。

支持ガセットを有する本丸型オフセット頭部の釘の斜視図である。 本釘の側面図である。 本釘の底面図である。 本釘の頭部の下面の斜視図である。 本釘の側面図である。 本釘にもたらされる変形応力を例示する本釘の斜視図である。 本釘の胴部を把持するために使用されるダイスの斜視図である。 本ダイスの２つの把持部のうちの第１の把持部の斜視図である。 本ダイスの２つの把持部うちの第２の把持部の斜視図である。 本ダイスの平面図である。 本釘の完全丸型頭部を形成するための本方法において使用されるダイスの側面図を図示したものである。 本釘の完全丸型頭部を形成するための本方法において使用されるダイスの側面図を図示したものである。 本釘の完全丸型頭部を形成するための本方法において使用されるダイスの側面図を図示したものである。 本釘の完全丸型頭部を形成するための本方法において使用されるダイスの側面図を図示したものである。

本発明は種々の実施形態にて可能であるが、以下には、本開示は、本発明の例示であって、本発明を図示する特定の実施形態に限定する趣旨ではないとの前提で、現在の好適な実施形態を図示し説明する。

更に、本明細書の当該項目、すなわち発明の詳細な説明は、米国特許庁の要求に関連しており、ここに開示の主題を限定する趣旨ではない。

本発明はとりわけ、ガセットが付けられた完全丸型のオフセット頭部の釘、ガセットが付けられた完全丸型のオフセット頭部の釘（以下、「ヒールのない釘」と称す）の製造方法、及びこのヒールのない釘を形成するために使用されるダイスに関する。本ヒールのない釘は、普通鋼あるいは亜鉛めっき鋼、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、あるいは他の金属又は非金属材料のワイヤから形成される。本ヒールのない釘は、滑らかであるか、溝付きであるか、又は変形した（ねじ山のついた）胴部を有していても良く、そしていくつかのヒールのない釘は、動力工具で使用されるためにストリップ内に並べられうる。本発明のヒールのない釘は、頭部（「ｈｅａｄ」）、釘胴部（「ｓｈａｎｋ」）、及び頭部と胴部の両方に一体的に結合されるガセットを有する。胴部は、頭部の中心から径方向に外れて配置され、頭部の外周に内接して頭部の外周の内側に作りこまれる。一実施形態において、ガセットは、頭部の先端部及び胴部の上側部分に対して的確で集中的な支持を提供する卵型あるいは洋ナシ型の円錐型控え壁（ｂｕｔｔｒｅｓｓ）である。ガセットは頭部と胴部との結合部に対してさらなる強度を提供し、頭部からの荷重を胴部の長手軸線を通して分配する。

ヒールのない釘は、一撃釘ヘディング機あるいは冷間圧延処理機械のいずれかを使用して製造される。後者について、釘ワイヤのブランクが、ワイヤの一部分が露出されるようにダイス内に挿入される。ダイスの上の第一ローラの的確な角度の圧延を通して、予備曲げ形状がもたらされる。丸型の頭部及びガセットを有するヒールのない釘は、第二圧縮ローラを使用して形成される。固定ダイス、すなわち「把持部（機）」は、完全丸型のオフセット頭部の釘のガセットに対して構造的に好適であるように細工されているが、丸型頭部の円形輪郭の型を有していない。従って、的確な予備曲げ形状は、的確な卵型のガセット形状とともに、ヒールのない釘の丸型頭部の円形輪郭を製造するために必要である。ガセットに好適なダイスの部分は、丸型頭部を形成する金属ワイヤの流動を容易にする。言いかえるとガセットは、頭部と胴部との結合部の完全性を強化し、付与される荷重を再分配するだけでなく、ガセットに好適なダイスの部分は、丸型頭部の望ましい円形輪郭の形成を容易にする。

ここで本発明の実施形態を示す図面、特に図１及び２を参照する。完全丸型の頭部１２及び胴部１４を有するヒールのない釘１０が図示されている。頭部１２は上面２６及び底面２４を有する円形輪郭を有する。胴部１４は頭部１２の外周２８の内側に配置され、頭部１２の外周２８におおよそ内接する。胴部１４によって支持されていない頭部１２の部分は先端部１６である。頭部１２は厚さｔ_Hを有する。ガセット１８は、胴部１４と頭部１２との間の結合部２２を含む。

図３から図５は、本釘１０の底面図及び側面図を示す。頭部１２の下面２４が示され、頭部１２は外周２８を有する。ガセット１８は先端部１６の方向へ先細る４２である卵型又は洋ナシ型でロフト形状であり、円形底辺４４を有する。本実施形態においてガセット１８は卵型であり、胴部１４の円周弧にほぼ一致する丸い部分４４を有し、釘１０は連続側面Ｓを有する。ガセット１８はまた、先端部１６の方向へ放射状に延長するテーパ部分４２を有する。ガセット１８は、ガセットコロナ（gusset corona）３２からガセットベース３４へ傾斜されている。ガセット１８は、胴部１４と頭部１２との結合部を含み、該結合部に一体的に接続されている。ガセット１８、胴部１４及び頭部１２はお互いにＴで共線上にあり、そのために２０ではヒールが形成されない。

図６は、本釘の一実施形態の上に動力工具によって生じた荷重または力Ｆをシミュレート（模擬）している。この実施形態において、頭部１２は、厚さ０．８８９ｍｍ（３５／１０００インチ）を有する。相対的に、典型的な丸型頭部のオフセット釘は、厚さ１．２７ｍｍ（５０／１０００インチ）を有する。図６に示すモデル図形は、現在利用されている釘の頭部よりも薄い厚さの頭部を有する本釘の実施形態を示し、この釘は、より厚い頭部の釘が耐え得るのと同じ量の力に対して変形することなく耐える。胴部１４は、頭部１２の先端部１６に対する力Ｆからの応力をほとんど露呈しない。ガセット１８は、頭部１２の先端部１６を支持するように作用し、先端部１６が負担する応力を釘１０の胴部１４を通して再分配する。支持ガセット１８を備える薄い頭部１２は、より厚い頭部を有する公知のオフセット釘が負担するものと少なくとも同等の力に耐えうる。

図７から図１０は、本ヒールのない釘１０を形成するために使用されるダイス２００を図示する。ダイス２００は、図１のヒールのない釘１０を形成するためのワイヤを受けるための開口部２０１を含む。ダイス２００の本実施形態は、２つの把持部２０２及び２０４を含む。図８において、把持部２０２は、本ヒールのない釘１０の胴部の部分、ヒールの部分、及びガセットの部分それぞれに好適なダイス空洞２１４、２１６及び２１８を含む。ガセットコロナ２３２、２３３に好適なダイスの部分は、図３のガセット１８の周囲を画定する。把持部２０２、２０４はまた、把持部でワイヤを保持する溝２５０を有し、ヒールのない釘１０の胴部１４上に好適な隆起を形成する。

図９は、胴部の第２の部分の輪郭、頭部の第２部分、及びガセットの第２部分に好適なダイス空洞２１５、２１９及び２２０を有する把持部２０４を示す。２２０でほぼ共線にある空洞２１９及び２１５を有するガセットコロナ２３３に好適な部分を示す。

図１０は、２つの把持部２０２、２０４によって形成されるダイス２００の平面図を示す。開口部２０１は、２つの把持部２０２、２０４が一緒に配置されたときに提供される。ガセットコロナ２３２、２３３の全周囲は、卵型又は洋ナシ型として見られる。頭部１２は、ダイス部分２３２、２３３によって形成されるガセットコロナ３２に一体的に形成される。開口部２０１はまた、胴部１４の周囲あるいは外周を画定する。

ヒールのない釘は、一撃釘ヘディング機あるいは冷間圧延処理機械のいずれかを使用して製造される。

一撃釘ヘディング形成について、図１１から図１４に示すように、ワイヤ切片Ｗは、ハンマー型要素３１０を用いて一撃衝突を使用して打ちつけられ、ダイス３００から突き出ているワイヤ切片Ｐの部分から丸型頭部を形成する。図１１に示すように、ハンマー型器具３１０を使用して、ワイヤ切片を丸型のオフセット頭部形状に押圧する。ガセットに好適なダイスの部分は、丸型頭部を形成するための金属ワイヤの流動を容易にする。

冷間圧延処理について、釘ワイヤ切片は、ワイヤが露出する部分を有するようにダイスへ挿入される。ダイスの上の第一ローラの的確な角度の圧延を通して、予備曲げ形状がもたらされる。次いで、丸型頭部及びガセットを有するヒールのない釘が、第二圧縮ローラを使用して形成される。

固定ダイス、すなわち「把持部」は、完全丸型のオフセット頭部の釘のガセットに対して構造的に好適であるように細工されているが、丸型頭部の円形輪郭の型を有していない。従って、的確な予備曲げ形状は、的確な卵型のガセット形状とともに、ヒールのない釘の丸型の頭部の円形輪郭を製造するために必要である。ガセットに好適なダイスの部分は、丸型の頭部を形成する金属ワイヤの流動を容易にする。丸型頭部のための型（ｍｏｌｄ）又は鋳型（ｐａｔｔｅｒｎ）としての空洞はダイス内に存在しない；そのような空洞は、予期しない過剰な状態の場合に、ダイスに破損もたらす。言いかえると、ガセットは、頭部と胴部との結合部の完全性を強化し、付与された荷重を再分配するだけでなく、ガセットに好適なダイスの部分は、丸型頭部の望ましい円形輪郭の形成を容易にする。

本発明の好適なガセット部分は、頭部の円形輪郭の形成を補助する。好適なガセット部分は、正確な傾き及び体積を有する予備曲げされたブランクと協働して、頭部の円形輪郭を形成するような金属ワイヤ切片の流動を促す。

ガセットを有するヒールのない釘を作るために、余分なワイヤ又は材料を必要としない。現在市販されているヒールのない釘の厚さと同じくらいの頭部の厚さを形成するのではなく、本ダイスは、図２に示されるような厚さｔ_Hを有する頭部を形成する。本発明は、ガセット１８が形成されるのと同時に、頭部１２の強度又は完全性を損なうことなく現在市販されているヒールのない釘よりも薄い厚さｔ_Hを有する頭部１２を形成するように、ワイヤ切片材料を分配する。

本ヒールのない釘のガセットによって提供される特有の釘の構造は、多くの利点を提供する。本ヒールのない釘は、整列ストリップ内にヒールのない釘が、より近接した間隔で並ぶことを可能とし、結果として、必要とされる整列テープが、より少なくてすむ。釘の近接した間隔はまた、動力工具から釘が最終的に排出される場合における、隣り合う釘間の改善された支持を提供し、取り扱いにおいて、釘ストリップの改善された剛性及び良好な制御を提供する。加えて、釘の強度は、より薄い頭部とされても危険にならない；同じ量か、あるいは、より少ない量の材料を使用しているが、現在市販されているオフセット釘の完全性及び強度を維持するか又は向上するように特有の形状に分配されている。さらに、ガセットは、頭部と胴部との結合部の強度及び完全性を向上し、釘の破損あるいは曲がりを防止する。さらに、本釘の望ましい丸型頭部は、開示されている方法及びダイスを使用して容易に形成される。

本明細書で引用された全ての特許は、本明細書中にて特に説明がなされているか否かによらず、参照することにより本願に組み込まれるものとする。

本明細書において「ａ」や「ａｎ」との記載は、単数および複数の両方を含むものとする。逆に、複数の表示は適切な場合には単数を含むものとする。

上記の内容から、本発明の真の精神および新規なコンセプトの範囲から逸脱することなく、多数の修正と変形がもたらされうることは理解されるであろう。示された特定の実施形態に本発明を限定する意図はなく、またそのように推定すべきではない。本開示は、特許請求の範囲によりカバーされ、上述したような全ての修正は特許請求の範囲に包含される。

Claims (12)

1. 完全丸型の頭部と、
   ヒールが存在しないように前記頭部に対して中心からずれて配置された胴部と、
   前記頭部及び前記胴部と一体化されているガセットであって、前記胴部によって支持されていない前記頭部の部分を支持するように形成されたガセットとを具備する、ヒールのない釘。
2. 前記ガセットは、前記胴部と前記完全丸型の頭部との結合部に配置される、請求項１に記載のヒールのない釘。
3. 前記胴部の外周は、頭部の外周におおよそ内接して頭部の外周の内側に作りこまれる、請求項１に記載のヒールのない釘。
4. 前記ガセットは、先端部の方向に向かって細くなるロフト形状の卵型であり、前記ガセットは、前記胴部の外周とほぼ一致する丸い部分を有し、前記ヒールのない釘の連続側面を形成する、請求項１に記載のヒールのない釘。
5. 前記ガセットは、ガセットコロナからガセットベースへ傾斜されている、請求項１に記載のヒールのない釘。
6. 前記胴部及び前記ガセットは、前記ヒールのない釘の側面で共線上にある、請求項１に記載のヒールのない釘。
7. 前記ガセットは、前記頭部の先端部を支持するように形成され、該先端部が負担する荷重を前記ヒールのない釘の前記胴部を通して分配するように形成されている、請求項１に記載のヒールのない釘。
8. ヒールのない釘を製造する方法であって、
   冷間形成のために形成されたダイスであって、第一把持部及び第二把持部を有し、前記第一把持部は釘胴部の一部分に好適な第一空洞と釘ガセットの一部分に好適な第一空洞とを有するように形成され、前記第二把持部は釘胴部の第二部分に好適な第二空洞と釘ガセットの第二部分に好適な第二空洞とを有するように形成され、前記釘ガセットの第二部分に好適な第二空洞と前記釘胴部の第二部分に好適な第二空洞とは共線性の領域を有するというダイスを準備するステップと、
   ワイヤを前記ダイス内に挿入するステップであって該ワイヤが露出されている端部を有するように該ワイヤを前記ダイス内に挿入するステップと、
   前記ワイヤを、正確な予備曲げ形状をもたらすように予備曲げするステップと、
   第二圧縮ローラを使用して前記釘ガセット及び丸型の釘頭部を形成するステップとを有する、ヒールのない釘を製造する方法。
9. 完全丸型の頭部、胴部及びガセットを有するヒールのない釘を製造するためのダイスであって、
   釘胴部の第一部分に好適な第一空洞と釘ガセットの第一部分に好適な第一空洞とを有して形成される第一把持部と、
   釘胴部の第二部分に好適な第二空洞と釘ガセットの第二部分に好適な第二空洞とを有して形成される第二把持部であって、前記釘ガセットの第二部分に好適な該第二空洞と前記釘胴部の第二部分に好適な第二空洞とは共線性の領域を有するという第二把持部とを有し、
   前記第一把持部及び前記第二把持部は、ワイヤを受けるための開口部を前記第一把持部と前記第二把持部との間に形成するように互いに隣接して配置され、
   前記釘ガセットの前記第一部分及び前記第二部分に好適な前記第一空洞及び前記第二空洞は、前記ヒールのない釘の完全丸型の頭部を形成するのを容易にするように形成されている、ヒールのない釘を製造するためのダイス。
10. 前記ガセットの前記第一部分に好適な前記第一空洞と前記ガセットの前記第二部分に好適な前記第二空洞は、卵型の形状の空洞を形成する、請求項１１に記載のヒールのない釘を製造するためのダイス。
11. 完全丸型の頭部、胴部及びガセットを有するヒールのない釘を製造する方法であって、
    ワイヤ切片をダイスに挿入するステップと、
    前記ワイヤ切片に対して一撃することで完全丸型の頭部を形成するステップとを有する、ヒールのない釘を製造する方法。
12. 完全丸型の頭部、胴部及びガセットを有するヒールのない釘を製造する方法であって、
    ダイス内にワイヤ切片を配置するステップであって、該ワイヤ切片の一部が前記ダイスの外側に配置されるというステップと、
    前記ガセット及び前記頭部を形成するのに必要な量の正確な材料体積を有する前記ワイヤ切片を、予備曲げローラを使用してブランクに形成するステップと、
    圧縮ローラを使用して前記ダイス内の前記ワイヤ切片を圧縮し、前記完全丸型の頭部及び前記ガセットを形成するステップとを有する、ヒールのない釘を製造する方法。

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