JP2020060246A - 木ねじ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的長尺な木ねじにおいて、ねじ込み作業のトルク低減による効率化が図れる木ねじを提供する。【解決手段】後端に頭部２を有するねじ軸３の先端に、削孔機能部４と更にその先端側に尖鋭状の先端部５を連ねて設け、先端部５の外周にパイロットねじ山６を設けた木ねじ１において、削孔機能部４を、軸部の外周にねじ軸３のねじ山８とリード角が異なりその外径がねじ山８の外径よりもよりも小径で谷径よりも大径となる多条ねじ山９を設けて形成している。【選択図】図１

Description

この発明は、木質部材の締結に用いる比較的長尺な木ねじにおいて、ねじ込みが容易に行えることで、ねじ込み作業のトルク低減による効率化が図れる木ねじに関する。

木質部材の締結に用いる比較的長尺な木ねじとしては、長い胴部の全長にわたって連続するねじ山を設けた全ねじの木ねじや、前記胴部の半分程度の長さにわたってねじ山を設けた半ねじの木ねじがあり、これら長尺な木ねじは、そのねじ込み長さが長いので、ねじ込み時に発生するねじ込み抵抗が、ねじ込みの進行と共に増大し、このため、ねじ込み作業に大きな力が必要になり、ねじ込み作業の効率が悪いだけでなく、木質部材が硬いような場合、ねじ込み不能な事態が発生することがある。

このような、長尺な木ねじのねじ込み作業時に発生する問題点を軽減するため、胴部の一端に頭部と他端に尖鋭状の先端部を設け、前記胴部の外周にねじ込み用の平行ねじ山と先端部の外周にテーパ状のパイロットねじ山を形成し、前記胴部の平行ねじ山とパイロットねじ山の間に削孔機能部を設けた木ねじが提案されている。（特許文献１乃至３参照）

上記のような長尺な木ねじは、木質部材に対してねじ込むと、パイロットねじ山の食い付きにより先端部が木質部材に進入し、前記先端部の次位置にある削孔機能部が、先端部によって生じた進入孔を削孔することで拡径していき、この削孔に平行ねじ山がねじ込まれるようにすることで、前記平行ねじ山を設けた胴部のねじ込み時の抵抗発生を少なくし、ねじ込み作業時に発生する問題点を軽減せんとするものである。

ところで、特許文献１乃至３における削孔機能部は、胴部におけるパイロットねじ山の後端と平行ねじ山の先端間に、胴部の軸方向に沿って長く延びる突条を周方向に適宜間隔で複数設けた構造を有し、これら突条が胴部の軸心を中心に回転することで、削孔を形成するようになっている。

実用新案登録第３１６２３１１号公報 実開昭６３−１２８３０８号公報 意匠登録第１２８９７９６号公報

しかしながら、上記のような従来の削孔機能部は、それを構成する突条が胴部の軸方向に沿って長く延び、この胴部の軸方向に対して少し傾斜しただけの直線に近い構造になっているため、胴部のねじ込み回転方向に対して対面する距離が長くなり、結果として、削孔時にその長さ方向の全長で一気に木質部材を削ることになり、しかも、複数条の突条が周方向に存在することで、削孔機能部による削孔時のねじ込み抵抗の発生が大きくなり、これがねじ込み完了まで継続することで、実際には、削孔の形成によりねじ込みトルクを低減しょうとする、所期の目的と効果を十分に達成することができず、長尺の木ねじのねじ込み作業時に発生する問題点の軽減を得ることができないものである。

そこで、この発明の課題は、木ねじに設ける削孔機能部に、削孔時の抵抗の発生を可能な限り低減することができる構造を採用し、長尺の木ねじのねじ込み作業時に生じた問題点を解決することができる木ねじを提供することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、後端に頭部を有するねじ軸の先端に、削孔機能部と更にその先端側に尖鋭状の先端部を連ねて設け、前記先端部の外周にパイロットねじ山を設けた木ねじにおいて、前記削孔機能部が、ねじ軸の先端と先端部の間に位置する軸部の外周に、ねじ軸のねじ山とリード角が異なり、その外径が前記ねじ山の外径よりも小径で谷径よりも大径となる多条ねじ山を設けて形成されているようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記ねじ軸のねじ山と先端部のパイロットねじ山が等しいピッチのねじ山に形成され、削孔機能部の多条ねじ山が前記ねじ山よりも小さいピッチに形成されているものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、上記先端部は弧状の円錐形状に形成され、その外周に設けられたパイロットねじ山は、前記先端部の先端から始まって上記削孔機能部の先端側に達し、外径が前記削孔機能部に近い位置で最大となり、前記削孔機能部に設けた多条ねじ山の外径を前記パイロットねじ山の最大径に一致又は近似させたものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、上記削孔機能部に設けた多条ねじ山は、軸部の軸方向の両端間に、上記ねじ軸のねじ山のリード角よりも大きなリード角で設けた螺旋ねじ山の群によって形成され、何れか一つの螺旋ねじ山の始まり端と上記パイロットねじ山の終端が、両ねじ山の螺旋方向が連続するような状態で、先端部と削孔機能部の境界線上で一致し、何れか一つの螺旋ねじ山の終端とねじ軸の平行ねじ山の始まり端を、両ねじ山の螺旋の延長方向が連続するような状態で、削孔機能部とねじ軸の境界線上の付近に位置させたものである。

請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、上記ねじ軸のねじ山の始まり端の位置を、削孔機能部とねじ軸の境界線から頭部側寄りへ離れた位置に設定し、削孔機能部とねじ軸の境界線上に位置する何れか一つの螺旋ねじ山の終端と前記ねじ軸のねじ山の始まり端を、螺旋ねじ山の螺旋方向に沿う延長線上で距離を置いた配置としたものである。

ここで、上記ねじ軸は、長い円形軸状となる胴部の外周に平行のねじ山を設けて形成され、全ねじの場合前記胴部の外径が前記ねじ軸のねじ山の谷径になり、半ねじの場合の胴部は、前期ねじ軸のねじ山を設けた谷径の部分に対して無ねじ部分の外径が少し大径になっており、また、上記削孔機能部の軸部の外径は前記ねじ軸のねじ山の谷径よりも小径となり、前記軸部と先端部の後端側外径は略一致し、前記ねじ軸のねじ山と先端部のパイロットねじ山は、等しいピッチとリード角の螺旋になっている。

また、削孔機能部に設けた多条ねじ山は、複数条の螺旋ねじ山の集合によって形成され、各螺旋ねじ山は、その外径が上記ねじ軸におけるねじ山の外径よりも小径であるが、全ねじの場合ねじ軸の谷径よりも大径となり、半ねじの場合無ねじ部の外径と同等または大径となり、何れにおいても、そのピッチは前記ねじ軸のねじ山よりも小さく、リード角は前記ねじ軸のねじ山よりも大きくなっており、例えば、このような螺旋ねじ山を六条設けることによって多条ねじ山が形成されている。

このような螺旋ねじ山の長さ方向は、削孔機能部における軸部の外周に上記のような条件で螺旋状となることで、ねじ込み回転時に、パイロットねじ山とねじ軸のねじ山よりも螺進しようとする速度が速くなるので削孔作用が発生し、しかも、六条の螺旋ねじ山の集合体で形成した多条ねじ山は、ねじ込み回転による削孔時に、各螺旋ねじ山が木質部材に対して先端側から食い込んでねじ込まれ、これにより、木質部材に対してスムースに進入し、削孔形成時の抵抗発生を少なくすることになる。

また、削孔機能部の削孔作用について、木ねじのねじ込み速度は、先端部とねじ軸が軸方向に長い領域を有しているので、先端部のパイロットねじ山とねじ軸のねじ山のリード角によって決定されることになるが、このとき、多条ねじ山における各螺旋ねじ山のリード角が前記ねじ軸のねじ山よりも大きくなっているので、木ねじのねじ込み速度と螺旋ねじ山の螺進しようとするねじ込み速度に差異が生じ、その結果、各螺旋ねじ山に削孔作用が生じ、先端部によって生じた進入孔を拡径し、前記ねじ軸のねじ山の外径よりも小径の削孔を低トルクで形成することになる。

この発明によると、ねじ軸の先端側に削孔機能部と先端部を順に連ね、前記先端部パイロットねじ山を設けた木ねじにおいて、前記削孔機能部を、前記ねじ軸のねじ山とリード角が異なり、外径が前記ねじ山の外径よりもよりも小径となる多条ねじ山によって形成したので、多条ねじ山は、ねじ込み回転時に木質部材に対して先端側から食い込んでねじ込まれるので、先端部によって生じた進入孔に対して円滑にねじ込み進入することになり、先端部によって生じた進入孔を多条ねじ山で削孔に拡径していくときの、多条ねじ山の先端側が進入孔に対して食い付いていく際に生じる抵抗の発生を低減できる。

また、多条ねじ山がねじ軸におけるねじ山とリード角が異なっているので、木ねじの木質部材へのねじ込み回転時に、前記ねじ山により設定される螺進速度に対し、多条ねじ山の螺進しょうとする速度が異なり、この螺進しようとする速度の差異によって結果的に多条ねじ山が早く回転したときと同様の状態になり、これによって、多条ねじ山の削孔機能が大幅に向上してスムースに削孔することで、従来のような、ねじ込み回転方向に対面する突起での削孔に比べて抵抗の発生が少なくなり、上記した多条ねじ山の先端側が進入孔に対して食い付いていく際に生じる抵抗の低減とによって、木ねじのねじ込み作業のトルク低減を図ることで、特に、長尺木ねじにおけるねじ込み作業時に発生した従来の問題点を解決することができる。

この発明に係る木ねじの正面図 この発明に係る木ねじの先端部と削孔機能部の部分を拡大した正面図 この発明に係る木ねじの先端部と削孔機能部の部分を示し、削孔機能部の背面側のねじ山を加えた拡大正面図 図２の矢印ａ−ａでの拡大した横断平面図 ねじ軸のねじ山とパイロットねじ山及び螺旋ねじ山の、木ねじにおける長さ方向に沿った断面形状を示す拡大断面図

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図1のように、この発明に係る木ねじ１は、後端に頭部２を有する長いねじ軸３先端に、削孔機能部４と更にその先端側に尖鋭状の先端部５を設けて形成され、従って、木ねじ１の全長の長さ方向に沿う部位が、先端部５の部分に該当する先端領域ａと、前記頭部２側に位置するねじ軸領域ｂと、前記先端領域ａと頭部側領域ｂの間に位置する削孔領域ｃとに設定されている。

上記先端領域ａにおける先端部５は、砲弾形の尖鋭状となりその外周にパイロットねじ山６が設けられ、上記ねじ軸３は、円軸状となる長い胴部７の外周にねじ込み用のねじ山８を設けて形成され、このねじ山８は平行ねじ山となり、胴部７の外径がねじ山８の谷径になっている。

図示の場合、上記木ねじ１は全ねじの例を示し、長い胴部７の略全長にわたりねじ山８を設けたものであるが、半ねじの場合、長い胴部の半分程度の長さ範囲にねじ山を設け、無ねじ部分の外径がねじ山の外径よりも小径で谷径よりも大径になっている。

上記木ねじ１の全長や各部の寸法、ねじ山８の外径等は使用目的に応じて設定すればよいが、例えば、厚みのある木質部材の締結に用いる全ねじの長尺ねじ釘の場合の一例としては、先端部領域ａの長さを１０ｍｍとすると、削孔領域ｃの長さは８ｍｍ前後、ねじ軸領域ｂの長さは１００ｍｍ前後に設定され、頭部２を含めた全長が１４０ｍｍ前後になっていると共に、ねじ軸３は、ねじ山８の外径を８ｍｍ、谷径を５．４ｍｍに設定した場合、削孔機能部４の外径は６．５ｍｍ、谷径は５．５ｍｍ程度になっている。

上記先端部５の尖鋭状となる外周に設けたパイロットねじ山６は、先端部５の先端５ａから始まって削孔領域ｃ側へ向けて漸次外径が大きくなるテーパ状となり、削孔領域ｃとの境界に近い部分が最大の外径となっている。

また、削孔機能部４の谷径と上記先端部５の後端側外径は略等しくなり、また、パイロットねじ山６とねじ軸３のねじ山８は、等しいピッチと等しいリード角に設定され、ねじ込み時に等速で螺進するようになっている。

上記削孔機能部４となる多条ねじ山９は、図２〜図４のように、ねじ軸３のねじ山８とリード角が異なり、その外径が前記ねじ山８の外径よりもよりも小径となる螺旋ねじ山９ａを軸部９ｂの外周に複数条設けることによって形成され、各螺旋ねじ山９ａの外径は、上記ねじ山８の谷径よりも大径でねじ山８の外径よりも小径となり、そのピッチは上記ねじ山８よりも小さく、リード角は上記ねじ山８よりも大きくなっていると共に、この多条ねじ山９の外径と前記パイロットねじ山６の最大径は一致又は近似している。

上記多条ねじ山９を形成する螺旋ねじ山９ａの集合条数は、複数条であれば数は限定されないが、好ましい例として図示の場合は、六条の螺旋ねじ山９ａを設けた例を示している。

ここで、上記多条ねじ山９の外径は、上記パイロットねじ山６の削孔領域ｃに近い位置にある最大径に一致又は近似させ、この多条ねじ山９における何れか一つの螺旋ねじ山９ａの始まり端と上記パイロットねじ山６の終端が、両ねじ山９ａと６の螺旋が連続するような状態で、先端領域ａと削孔領域ｃの境界線上で一致している。

更に、図２のように、上記ねじ山８の始まり端の位置を、削孔機能部４とねじ軸３の境界線の頭部側寄りへ離れた位置に設定し、削孔機能部４とねじ軸３の境界線上に位置する何れか一つの螺旋ねじ山９ａの終端と前記ねじ軸３のねじ山８の始まり端を、螺旋ねじ山９ａの螺旋方向に沿う延長線線上で距離を置いた配置にしている。

この距離を置いた間隔は、径方向に１ｍｍ、軸方向に０．６ｍｍ程度とし、螺旋ねじ山９ａの終端とねじ山８の始まり端は高さが零になり、多条ねじ山９が形成した削孔に対してねじ山８のねじ込み開始がスムースに生じるようにしている。

上記パイロットねじ山６とねじ山８及び螺旋ねじ山９ａは、図５に示すように、その何れも、進入側面と頭部側面のなす角度が４０°となり、外周が約１ｍｍ程度の厚みをもつフラット面となった断面形状になり、木質部材へのねじ込みが連続して円滑に行えると共に、十分な耐引き抜き強度が得られるようにしている。

この発明の木ねじ１は、上記のような構成であり、木質部材の締結を行うには、木ねじ１の先端部５の先端５ａを木質部材に押し当てながら、頭部２側からねじ込み回転を与えると、先端部５の外周に設けたパイロットねじ山６が木質部材に食い付き、先端部５が木質部材を押し広げるようにして螺入することで進入孔を形成し、この先端部５に続いて多条ねじ山９が進入孔に回転しながら進入し、進入孔を削って拡径することで、ねじ山８の外径よりも少し小径の削孔を形成していく。

上記多条ねじ山９に続いてねじ山８が木質部材に進入し、このねじ山８が削孔に食い付いてねじ込まれることで、木ねじ１は木質部材に進入することになり、前記削孔はねじ山８の外径よりも小径で谷径と同等もしくは大径となるので、ねじ山８の螺入時における抵抗の発生を抑えることができ、また、ねじ山８の谷径と削孔の内周面間に生じた隙間が、多条ねじ山９による進入孔の拡径時に生じた削り屑の収納する部分となり、ねじ山８の螺入抵抗の発生を低減できる。

上記多条ねじ山９が木質部材に進入したとき、多条ねじ山９を形成する螺旋ねじ山９ａの長さ方向は、削孔領域ｃの軸部９ｂの外周にねじ山８と異なるリード角、図示の実施例ではねじ山８よりも大きなリード角に傾斜しているので、ねじ込み回転時にパイロットねじ山６及びねじ山８に対して螺進しようとする速度が速くなろうとする。

即ち、木ねじ１のねじ込み速度は、先端部５のパイロットねじ山６とねじ山８のリード角によって決定されることになるが、このとき、多条ねじ山９における各螺旋ねじ山９ａのリード角がねじ山８よりも大きくなっているので、木ねじ１のねじ込み速度と螺旋ねじ山９ａの螺進しようとする速度に差異が生じ、その結果、この螺進しようとする速度の差異によって結果的に多条ねじ山９が早く回転したときと同様の状態になり、これによって、多条ねじ山９の削孔機能が大幅に向上してスムースに削孔することで、ねじ山８よりも小径の削孔を低トルクで形成することになる。

また、多条ねじ山９を六条のような螺旋ねじ山９ａの集合体で形成しているので、多条ねじ山９は、ねじ込み回転による削孔時に、各螺旋ねじ山９ａが木質部材の進入孔に対して先端側から食い込んでねじ込まれることになり、進入孔への進入がスムースとなり、削孔への食い付き時の抵抗発生を少なくすることになる。

１ 木ねじ
２ 頭部
３ ねじ軸部
４ 削孔機能部
５ 先端部５
６ パイロットねじ山
７ 胴部
８ ねじ山
９ 多条ねじ山
９ａ 螺旋ねじ山
９ｂ 軸部

Claims (5)

1. 後端に頭部を有するねじ軸の先端に、削孔機能部と更にその先端側に尖鋭状の先端部を連ねて設け、前記先端部の外周にパイロットねじ山を設けた木ねじにおいて、
   前記削孔機能部が、ねじ軸の先端と先端部の間に位置する軸部の外周に、ねじ軸のねじ山とリード角が異なり、その外径が前記ねじ山の外径よりもよりも小径で谷径よりも大径となる多条ねじ山を設けて形成されていることを特徴とする木ねじ。
2. 上記ねじ軸のねじ山と先端部のパイロットねじ山が等しいピッチのねじ山に形成され、削孔機能部の多条ねじ山が前記ねじ山よりも小さいピッチに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の木ねじ。
3. 上記先端部は弧状の円錐形状に形成され、その外周に設けられたパイロットねじ山は、前記先端部の先端から始まって上記削孔機能部の先端側に達し、外径が前記削孔機能部に近い位置で最大となり、前記削孔機能部に設けた多条ねじ山の外径を前記パイロットねじ山の最大径に一致又は近似させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の木ねじ。
4. 上記削孔機能部に設けた多条ねじ山は、軸部の軸方向の両端間に、上記ねじ軸のねじ山のリード角よりも大きなリード角で設けた螺旋ねじ山の群によって形成され、何れか一つの螺旋ねじ山の始まり端と上記パイロットねじ山の終端が、両ねじ山の螺旋方向が連続するような状態で、先端部と削孔機能部の境界線上で一致し、何れか一つの螺旋ねじ山の終端とねじ軸の平行ねじ山の始まり端を、両ねじ山の螺旋の延長方向が連続するような状態で、削孔機能部とねじ軸の境界線上の付近に位置させたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の木ねじ。
5. 上記ねじ軸のねじ山の始まり端の位置を、削孔機能部とねじ軸の境界線から頭部側寄りへ離れた位置に設定し、削孔機能部とねじ軸の境界線上に位置する何れか一つの螺旋ねじ山の終端と前記ねじ軸のねじ山の始まり端を、螺旋ねじ山の螺旋方向に沿う延長線上で距離を置いた配置とした胴部の一端に頭部と他端に尖鋭状の先端部を設け、この胴部の軸方向に沿う部位を、先端部の部分に該当する先端部領域と、前記頭部側に位置する頭部側領域と、前記先端部領域と頭部側領域の間に位置する中間部領域とに設定したことを特徴とする請求項４に記載の木ねじ。