JP2016217510A - 木ねじ及びねじ転造平ダイス - Google Patents

Abstract

【課題】 硬質の木材に対しても低トルクで容易にねじ込むことができるとともに、ねじ込み後の締付け力も十分に得られる木ねじを提供する。【解決手段】 円筒状をなす軸部３の先端にテーパ状の尖端部４を有する木ねじ１において、尖端部４の先端から軸部３の先端寄り部分にわたって、所定のリード角θ、ピッチＰ及び呼び径ｄを有する断面三角形状の先行ねじ山５を形成するとともに、軸部３の先端寄り部分から中間部分ないし後端近傍部分にわたって、先行ねじ山５と略同一のリード角θ、ピッチＰ、呼び径ｄ及び断面形状を有する後行ねじ山７を形成する。先行ねじ山５と前記後行ねじ山７とは、軸部３の先端寄り部分において１ピッチないし２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれている。【選択図】 図１

Description

本発明は、木ねじ、より詳細には、特にコーススレッドとも称される比較的粗目の木ねじと、該木ねじを製造するためのねじ転造平ダイスに関する。

建築工事や家具・造作工事等においては、木材同士の接合に「コーススレッド（コースレッド）」と称されるタイプの木ねじが多用されている。この木ねじは、円筒状をなす軸部の先端に鋭角テーパ状をなす尖端部が設けられ、その尖端部の先端から軸部の略過半部分にわたって比較的粗いピッチのねじ山が形成された一条ねじである。そのねじ山は、断面が略二等辺三角形状で、尖端部の先端から一定のリード角で連続するように形成されており、各ねじ山の間（谷底面）は略円筒状になっているのが一般的である。

この種の木ねじを木材にねじ込む際には、ねじの埋入深さに比例して回転抵抗が増大し、摩擦熱によってねじ山が加熱される。そのため、例えばインパクトドライバ等の工具を用いて、硬質の木材に長めの木ねじをねじ込む場合は、摩擦熱によって木ねじが焼き付き易くなり、その焼け付きによってねじ切れや頭飛び等の損傷が生じるおそれがある。

そこで、長めの木ねじを硬質の木材にねじ込む場合でも、回転抵抗が低減されて容易に打ち込むことができ、軸部や頭部の損傷も生じにくくなるような木ねじ（タッピングねじ）が、例えば特許文献１、２等に提案されている。

特許文献１に記載された木ねじは、ねじ山を有する円柱状の軸部の先端付近に、長さ方向の中央から両端に至るに従って高さが漸減する横断面２等辺三角形状のねじれ突条を、軸心に対して対称位置となる２ヶ所に形成したもので、各ねじれ突条の最大高さが軸部のねじ山の高さと同等またはそれ以下で、各ねじれ突条の稜線と軸心に直交する平面とのなす角度（リード角）が、ねじ山のリード角よりも十分に大きくなるように設定されている。

また、特許文献２に記載された木ねじは、特許文献１に記載されたものと同様のねじれ突条を、高さが異なる複数の錐形突起の不連続体としたものである。

このような木ねじを用いると、木材へのねじ込み時に、尖端部（テーパ部）に形成されたねじ山（先行ねじ山）によってタッピングされたねじ孔の内周面を、各ねじれ突条の稜線が削り取りながら木材内部に侵入して螺旋溝を形成し、その螺旋溝に、ねじれ突条よりも頭部側に位置する軸部のねじ山（後行ねじ山）がねじ込まれていく。これにより、硬質の木材に対しても比較的に小さいトルクで木ねじをねじ込むことができるので、発熱を抑えて焼け付きを防ぎやすくなる、との効果が期待できる。

実公平５−１４００５号公報 特開２００３−４２１２２号公報

しかしながら、本出願人が前記特許文献１、２に記載された木ねじの市販製品を硬質の木材にねじ込んで、その作用を検証したところ、確かに、木ねじをねじ込む場合に生じる摩擦熱によって木ねじが焼け付き易い現象は解決しているものの、ねじ込みトルクは、小さくならず、むしろ従来一般のコーススレッドと同等、もしくは同等以上の高いねじ込みトルクが確認された。また、ねじ込み完了後の締付け力（軸力）も大きく低下してしまうことが確認された。この原因は、尖端部の後方に形成されたねじれ突条が、尖端部が先行する際に形成された雌ねじ孔の内周面を削る際に発生する抵抗によってねじ込みトルクが上昇し、また、雌ねじ孔の内周面を削り取ることによって木材が解されたような状態になり、後行ねじ山との引っ掛かり部も崩れ、後行ねじ山が空転し易くなって保持力が失われるからであると考えられる。

本発明は、かかる問題を改善するためになされたもので、硬質の木材に対しても小さいトルクで容易にねじ込むことができるとともに、ねじ込み後の締付け力も十分に得られるような木ねじを提供するものである。

前述の目的を達成するため、本発明の木ねじは、円筒状をなす軸部の先端にテーパ状の尖端部が設けられた木ねじにおいて、前記尖端部の先端から前記軸部の先端寄り部分にわたって、所定のリード角、ピッチ及び呼び径を有する断面三角形状の先行ねじ山が形成されるとともに、前記軸部の先端寄り部分から軸部の中間部分ないし後端近傍部分にわたって、前記先行ねじ山と略同一のリード角、ピッチ、呼び径及び断面形状を有する後行ねじ山が形成され、前記先行ねじ山と前記後行ねじ山とは、前記軸部の先端寄り部分において１ピッチないし２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成された、との構成を採用する。

すなわち、この発明は、尖端部から連続する先行ねじ山と、軸部の後端近傍まで連続する後行ねじ山とが、軸部の先端寄り部分において１〜２ピッチの範囲で平行に絡むように形成されており、それら先行ねじ山と後行ねじ山とが略同一のリード角、ピッチ、呼び径及び断面形状をなすように形成されている点を特に重要な特徴としている。

この木ねじを木材にねじ込むと、まずテーパ状の尖端部に形成された先行ねじ山が、それ自身の推進力によって、木材に一条のねじ溝（先行ねじ溝）を形成しながら切り込んでゆく。そして、尖端部の全体が木材の内部に埋入し、軸部の先端付近が木材に差し掛かるところから、後行ねじ山が、先行ねじ溝とは半ピッチずれた位置で木材に切り込み始める。後行ねじ山は、先行ねじ溝側に材肉を押しやるようにして、先行ねじ溝の間に新たな後行ねじ溝を形成ながら前進する。

このような作用により、後行ねじ山は、先行ねじ山が形成する先行ねじ溝をそのままなぞって前進する場合に比べて、より小さいトルクで、深くまで前進することができる。また、後行ねじ山は、先行ねじ溝を閉じ合わせるように圧縮しながら材肉に食いつくので、材肉が崩れることなく密実に保持される。したがって、特許文献１、２に記載された、ねじれ突条を有する木ねじに比べて、十分に高い締付け力が得られることとなる。

なお、この発明において、頭部の形状は特に限定しない。また、ねじ込む材質の性状等に応じて、前記木ねじの尖端部の先端に、ドリル状、錐状その他適宜の形状を有する切削刃が設けられていてもよい。

また、本発明は、前記木ねじを製造するためのねじ転造平ダイスとして、前記木ねじの尖端部を形成する尖端部転造面から、前記木ねじの軸部を形成する軸部転造面の先端寄り部分にわたって、所定のリード角、ピッチ及び深さを有する断面三角形状の先行ねじ溝が形成されるとともに、前記軸部転造面の先端寄り部分から中間部分ないし後端近傍部分にわたって、前記先行ねじ溝と略同一のリード角、ピッチ、深さ及び断面形状を有する後行ねじ溝が形成され、前記先行ねじ溝と前記後行ねじ溝とは、前記軸部の先端寄り部分において１ピッチないし２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成された、との構成を採用する。このようなねじ転造平ダイスにより、前記木ねじを好適に製造することができる。

上述のように構成される本発明の木ねじは、尖端部の先行ねじ山が一条の先行ねじ溝を形成し、続いて、先行ねじ溝とは半ピッチずれた位置に、後行ねじ山が、先行ねじ溝と略同一のリード角及びピッチで、先行ねじ溝と略同一の呼び径及び断面形状を有する後行ねじ溝を形成しながら切り込んでゆく。この後行ねじ山が、先行ねじ溝を閉じ合わせるように圧縮しながら材肉に食いつくことにより、単純な一条ねじをねじ込む場合に比べてねじ込みトルクを低減させることができるとともに、材肉が必要以上に崩れることを防いで、ねじ込み後も十分に高い締付け力を得ることができる。

本発明の実施形態にかかる木ねじの全体正面図である。 前記木ねじの先端近傍部分を拡大して示す部分正面図である。 前記木ねじの先端形状を改変した２種類の実施形態を拡大して示す部分正面図である。 前記木ねじの製造方法の一例を示す概略図である。 前記木ねじの製造方法に用いるねじ転造平ダイスの正面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の木ねじの一実施形態を示す。例示の木ねじ１は、略皿状の頭部２と、円筒状の軸部３と、軸部３の先端に連続する鋭角テーパ状の尖端部４とを有している。

そして、尖端部４の先端から軸部３の先端寄り部分にわたって、所定のリード角θ、ピッチＰ及び呼び径ｄを有する断面三角形状の先行ねじ山５が形成されている。なお、ここでの「軸部３の先端寄り部分」とは、軸部３と尖端部４との境界から、尖端部４の長さの１〜２倍程度までの範囲を指している。

また、軸部３の先端寄り部分から軸部３の中間部分ないし後端近傍部分にわたっては、頭部２との間にねじ山のない適宜長さの円筒部６を残して、後行ねじ山７が形成されている。この後行ねじ山７は、先行ねじ山５（厳密には先行ねじ山５における平行部分）と略同一のリード角θ、ピッチＰ及び呼び径ｄを有するように形成され、その断面形状も先行ねじ山５の断面形状と略同一である。なお、ここでの「略同一」とは、設計寸法が同一で、実際の製造寸法が公差の範囲で概ね同一とみなせる程度を意味する。また、円筒部６の長さは、用途等に応じて適宜設定される。

先行ねじ山５と後行ねじ山７とは、軸部３の先端寄り部分において、１〜２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成されている。つまり、先行ねじ山５と後行ねじ山７とは不連続で、先行ねじ山５の終端よりも尖端部４側に、後行ねじ山７の始端が形成されている。

このように構成された木ねじ１を木材にねじ込むと、まず尖端部４に形成された先行ねじ山５が、それ自身の推進力によって、木材に一条の先行ねじ溝を形成しながら切り込んでゆく。そして、尖端部４の全体が木材の内部に埋入し、軸部３の先端付近が木材に差し掛かるところから、後行ねじ山７が、先行ねじ溝とは半ピッチずれた位置で木材に切り込む。後行ねじ山７は、先行ねじ溝の間に新たな後行ねじ溝を形成ながら、それ自身が切開した材肉を先行ねじ溝側に押しやり、先行ねじ溝を閉じ合わせるようにして前進する。

こうして、後行ねじ山７の前進に抗する材肉の摩擦抵抗を低減することにより、この木ねじ１は、先行ねじ山５が形成した先行ねじ溝を後行ねじ山７がそのままなぞって前進する場合に比べて、より小さいトルクで、深くまで前進することができる。ただし、先行ねじ山５と後行ねじ山７とのリードを変化させていないので、先行ねじ山５によって形成された雌ねじ孔の内周面は必要以上に削られることなく密実に保持される。したがって、特許文献１、２に記載された、ねじれ突条を有する木ねじに比べて、十分に高い締付け力が得られることとなる。

ちなみに、例示した木ねじ１の具体的な設計寸法は次のとおりである。
円筒部６の直径（ねじ山転造前の線材径）：φ＝３．００ｍｍ、
全長（呼び長さ）：Ｌ１＝６５±１．６ｍｍ、
うち、ねじ部の長さ：Ｌ２＝４０±１ｍｍ、
うち、尖端部４の長さ：Ｌ３＝約５ｍｍ、
尖端部４のテーパ角：α＝２６±２°
先行ねじ山５及び後行ねじ山７のピッチ：Ｐ＝２．８２ｍｍ（インチ当り９山）
先行ねじ山５及び後行ねじ山７の直径：ｄ＝４．１０〜４．３５ｍｍ（呼び径４．２）
先行ねじ山５及び後行ねじ山７のリード角：θ＝１１．５〜１２．０°
先行ねじ山５及び後行ねじ山７の山角：β＝６０°
先行ねじ山５の終端位置：尖端部４の先端から約１３．５ｍｍ
後行ねじ山７の始端位置：尖端部４の先端から約９ｍｍ
先行ねじ山５と後行ねじ山７とが二条ねじとなる範囲の長さ：Ｌ４＝約４．５ｍｍ

なお、これらの設計寸法は一例であり、用途等によって適宜改変可能である。ねじ山の形状としては、例えばドライウォール系、タッピンねじ山系等がある。頭部２は、ナベ頭、バインド頭、トラス頭その他様々な形状を用途等に応じて採用することができる。尖端部４については、例示のような尖り先に限らず、例えば図３に示すように、ドリル状、錐状その他、適宜形状の切削刃４１が形成されていてもよい。材質も、例えばＳＷＣＨ（冷間圧造用炭素鋼線）、ＳＵＳ４１０（ステンレス鋼）等をはじめとして、公知の様々な木ねじ用材料を好適に用いることができる。

前述の木ねじ１は、例えば図４〜図５に示すようなねじ転造平ダイス９を用いて製造することができる。例示のねじ転造平ダイス９は、その転造面に、木ねじ１のねじ山に対応する複数本のねじ溝が形成されたものである。

詳細には、図５に示すように、木ねじ１の尖端部４を形成するテーパ状の尖端部転造面９４から、木ねじ１の軸部３を形成する軸部転造面９３の先端寄り部分にわたって、所定のリード角θ及びピッチＰを有する断面三角形状の先行ねじ溝９５が複数本、互いに平行に形成されている。また、軸部転造面９３の先端寄り部分から中間部分ないし後端近傍部分にわたって、先行ねじ溝９５と略同一のリード角θ、ピッチＰ及び断面形状を有する後行ねじ溝９７が複数本、互いに平行に形成されている。そして、それら先行ねじ溝９５と後行ねじ溝９７とは、軸部３の先端寄り部分において１〜２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成されている。

このようなねじ転造平ダイス９を用いて木ねじ１を製造するには、図４に示したように、固定側と移動側とからなる一対のねじ転造平ダイス９Ａ、９Ｂを用意する。そして、固定側のねじ転造平ダイス（以下、固定ダイスという。）９Ａに対して、移動側のねじ転造平ダイス（以下、移動ダイスという。）９Ｂを、その１枚分の長さだけ上流側に配置した後、あらかじめ頭部２を圧造したねじブランク１０を固定ダイス９Ａの食い付き部に配置して移動ダイス９Ｂとの間で挟み込んで保持し、移動ダイス９Ｂを固定ダイス９Ａ側に押圧しつつ、固定ダイス９Ａの加工終了位置である逃げに向かって移動させる。ねじブランク１０が、固定ダイス９Ａ及び移動ダイス９Ｂに挟み込まれながら転動することで、軸部３の先端が徐々に縮径されてテーパ状の尖端部４が形成されるとともに、各転造面９３、９４にそれぞれ形成されたねじ溝９７、９５に対応するねじ山７、５が、ねじブランク１０の表面に形成される。

このように、本発明の木ねじ１は、従来一般のねじ転造方法と同様の方法で、容易かつ安価に製造することができる。

１ 木ねじ
１０ ねじブランク
２ 頭部
３ 軸部
４ 尖端部
４１ 切削刃
５ 先行ねじ山
６ 円筒部
７ 後行ねじ山
９ ねじ転造平ダイス
９３ 軸部転造面
９４ 尖端部転造面
９５ 先行ねじ溝
９７ 後行ねじ溝

前述の目的を達成するため、本発明の木ねじは、建築工事、家具・造作工事等において木材同士の接合に用いられる木ねじであって、円筒状をなす軸部の先端にテーパ状の尖端部が設けられ、前記軸部と前記尖端部との境界から前記尖端部の長さの２倍までの範囲を「軸部の先端寄り部分」と定めたとき、前記尖端部の先端から前記軸部の先端寄り部分にわたって、所定のリード角、ピッチ及び呼び径を有する断面三角形状の先行ねじ山が形成されるとともに、前記軸部の先端寄り部分から軸部の中間部分ないし後端近傍部分にわたって、前記先行ねじ山と略同一のリード角、ピッチ、呼び径及び三角の断面形状を有する後行ねじ山が形成され、前記先行ねじ山と前記後行ねじ山とは、前記軸部の先端寄り部分において１ピッチないし２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成された、との構成を採用する。

Claims (3)

1. 円筒状をなす軸部の先端にテーパ状の尖端部が設けられた木ねじにおいて、
   前記尖端部の先端から前記軸部の先端寄り部分にわたって、所定のリード角、ピッチ及び呼び径を有する断面三角形状の先行ねじ山が形成されるとともに、
   前記軸部の先端寄り部分から軸部の中間部分ないし後端近傍部分にわたって、前記先行ねじ山と略同一のリード角、ピッチ、呼び径及び断面形状を有する後行ねじ山が形成され、
   前記先行ねじ山と前記後行ねじ山とは、前記軸部の先端寄り部分において１ピッチないし２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成されたことを特徴とする木ねじ。
2. 請求項１に記載された木ねじにおいて、
   前記尖端部の先端に切削刃が設けられたことを特徴とする木ねじ。
3. 請求項１または２に記載された木ねじを製造するためのねじ転造平ダイスであって、
   前記木ねじの尖端部を形成する尖端部転造面から、前記木ねじの軸部を形成する軸部転造面の先端寄り部分にわたって、所定のリード角、ピッチ及び深さを有する断面三角形状の先行ねじ溝が形成されるとともに、
   前記軸部転造面の先端寄り部分から中間部分ないし後端近傍部分にわたって、前記先行ねじ溝と略同一のリード角、ピッチ、深さ及び断面形状を有する後行ねじ溝が形成され、
   前記先行ねじ溝と前記後行ねじ溝とは、前記軸部の先端寄り部分において１ピッチないし２ピッチの範囲で二条ねじを構成するように、互いに半ピッチずれて形成されたことを特徴とするねじ転造平ダイス。

Images