JP3900374B2 - 締結具組立体 - Google Patents

Description

発明の属する技術分野

本発明は、釘等の締結具をキャリアによって一列に保持した締結具組立体に関する。

従来の技術

迅速動作する締結具駆動工具は建築業の分野で一般的に用いられている。釘、コンクリート貫通ピン、鉄鋼貫通ピン等の締結具は、駆動工具で用いることができるように一列に或いは帯状に配列される。この帯は本質的に平坦で、締結具はキャリアによって互いに平行に保持される。

締結具を正しい位置に保持する１つの方法が米国特許第５０６９３４０号に開示されており、その開示内容を本明細書と一体のものとして参照する。この米国特許第５０６９３４０号に開示されているように、締結具はシャンクと頭部とを有しており、複数の締結具が、各々のシャンクと頭部とを揃えた状態に並べられて、ポリプロピレン等の高分子材料から成形されたキャリアを用いて平行に保持される。キャリアは、各締結具と組み合わせられるスリーブを有している。

従来技術の締結具組立体２１の代表例を図１２に示す。締結具２は、下端（先端）２ａを尖らせたシャンク４と、シャンク４の上端（基端）に形成した頭部５とから成っている。締結具２は焼入鋼から成るピンであり、亜鉛メッキされた鉄鋼チャンネル材や軌道材等のワークを貫通してコンクリートや鉄鋼製の基体に打ち込まれる（以下の説明では、ワークと基体とはまとめて「基体」と称する。）。複数の締結具２が、シャンク４と頭部５とをそろえて帯状に配列された状態でキャリア２２に保持される。なお、図１２では締結具２は１本しか表示していない。

キャリア２２はポリプロピレン製であり、各締結具２を保持する複数のスリーブ２３を有している。スリーブ２３の各々は、下環状部２４と、下環状部２４と一体成形された上環状部２５とを含んでいる。各スリーブ２３は、下環状部２４によりシャンク４のうち先端４ａの近傍を、そして上環状部２５によりシャンク４のうち頭部５の近傍を保持する。

スリーブ２３における上環状部２５の上面は、一対の凹所２６を有している。隣り合ったスリーブ２３は、上架橋部２７と下架橋部２８により互いに連結されている。締結具組立体２１は動力型駆動工具のマガジンに装填される。駆動工具は、先頭に位置した締結具２の頭部５に力を作用させて、先頭の締結具２を下方へ駆動する。そのときの力により、先頭に位置したスリーブ２３と次のスリーブ２３の間の架橋部２７，２８が破断して、先頭に位置したスリーブ２３がキャリア２２から分離する。

締結具２が基体内に打ち込まれると、スリーブ２３の上環状部２５が凹所２６において壊れて長手方向に２つに割れる。通常、この長手方向の分割はスリーブ２３の下環状部２４までは達せずに、下環状部２４は、締結具２の頭部５と、締結具１２が打ち込まれる基体との間に挟まれる。更に、スリーブ２３の２つに割れた上環状部２５は、通常、下環状部２４につながったまま残り、所謂「テール」として基体からはみ出す。

本発明は、一列に配置された締結具をキャリアで保持して成る締結具組立体において、キャリアの新規な構造を提供することを目的としている。

本発明の締結具組立体は、シャンクの上端に頭部を形成している締結具の複数本と、前記複数本の締結具を左右に並列させた状態に保持するキャリアとから成っており、前記各締結具の下端は尖っている一方、前記キャリアは一体成形品であり、このキャリアは、１本の締結具のシャンクが挿入されるスリーブを複数備えており、左右に隣り合ったスリーブは破断可能な架橋部によって連結されている。

そして、本発明において、前記キャリアを構成する各スリーブは、前記締結具の頭部側に位置して締結具のシャンクを完全に包囲する上カラーと、前記締結具の下端側に位置して締結具のシャンクを完全に包囲する下カラーと、上下のカラーの間に位置した中間壁部とを備えており、前記中間壁部は、締結具のシャンクを完全には包囲しておらずに前後に開口した開口部を挟んで左右に分離しており、前記中間壁部の前後両側を側面視矩形の凹状に形成することにより、前記シャンクの開口部はキャリアの正面視で矩形に形成されている。

本発明の好適な構成では、前記左右の中間壁部は、締結具におけるシャンクの外周の２／３よりも少ない領域を覆うように設定されており、更に前記矩形の開口部の各隅部は鋭角になっている。

本願の請求項及び実施形態では構成の特定するため便宜的に「上下」「左右」「正面視」「側面視」「前後」の文言を使用している。この点について説明しておく。本願にいう「上下」は締結具を基準にしており、締結具の頭部を上にした姿勢を基準にして上下の文言を使用している。また、「左右」は、締結具の並び方向を左右方向と定義している。「正面視」とは、各締結具の並び方向と直交すると共に締結具の軸線と直交した方向から見た方向を基準にしており、「側面視」は、締結具の並び方向に向いた方向から見た方向を基準にしている。これら上下方向と左右方向、及び正面視方向と側面視方向は、図１及び図２で矢印を付して明示している。

本発明では、左右の中間壁部が矩形の開口部によって形成されており、開口部の隅部に高い応力が集中することにより、締結具が基体内に打ち込まれるときのスリーブの破壊が容易になる。

発明の実施の形態

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７では第１実施形態を示し、図８〜図１１では第２実施形態を示している。まず、第１実施形態を説明する。図１は締結具組立体の正面図、図２はキャリアの平面図、図３はキャリアの正面図、図４はキャリアの縦断正面図、図５のうち（Ａ）は図４の VA-VA視断面図で（Ｂ）は図４の VB-VB視断面図で（Ｃ）は図４の VC-VC視右側面図、図６のうち（Ａ）は図３の VIA-VIA視断面図で（Ｂ）は締結具のシャンクを部分的に表示した状態での図３の VIB-VIB視断面図、図７はキャリアの底面図である。

(1).第１実施形態の概要
図１に示すように、締結具組立体１は、一列に配列された締結具２の群を含んでいる。各締結具２は焼入鋼から成っている。締結具２は、キャリア３により互いに平行（並列に並べた状態に）に保持されている。締結具２の各々は、尖った先端（下端）４ａを有する長尺のシャンク４と、シャンク４の上端（基端）に設けた頭部５とから成っている。

キャリア３は、硬質の充填材含有ポリオレフィン材料で一体成形されている。締結具組立体１は、高速釘打ちガン等の動力型駆動工具に用いられる。動力型駆動工具の一例はTrakFast（商標名）工具であり、この工具は、鉄鋼製のチャンネル部材または「軌道(tracks)」をコンクリートの基礎に連結するため、或いは、他の建設の分野の適用例で一般的に用いられる。

キャリア３は、複数（すなわち締結具２と同じ本数）のスリーブ６を含んでいる。スリーブ６の各々は、１本の締結具２のシャンク４を保持する。隣接する２つのスリーブ６は、上架橋部７と下架橋部８により互いに連結されている。上架橋部７及び下架橋部８はキャリア３と一体に成形される。図１，３，４から理解できるように、下架橋部８は上架橋部７よりも上下寸法が小さくなっている。これにより、下架橋部８が上架橋部７より壊れ易くなっている。

上下架橋部７，８は、動力型駆動工具に装填する前及び装填中に隣接するスリーブ６を保持可能な強度を備えていなければならない。すなわち、架橋部７，８は、一般的な取扱いや使用に際して、一列に配置されたスリーブ６を、曲がったり、折れたり、壊れたり、破断したりしないように保持しなければならない。

それと共に、上下架橋部７，８は、動力型駆動工具の駆動機構が先頭の締結具２の頭部５に下方への急速な力を与えたときに容易に破断して、この先頭の締結具２が締結具組立体１から分離して、目的物としての基体内に進入できるようになっていなければならない。

上下架橋部７，８の大きさ、形状、厚さ、材料を決定する際、一定のバランスを考慮しなければならない。架橋部７，８を剪断するために必要な力が小さ過ぎると、締結具組立体１の取扱い・使用の間に架橋部７，８が破断してしまう。架橋部７，８を剪断するために必要な力が必要以上に大き過ぎると、動力型駆動工具に要求されるエネルギが大きくなり、駆動工具の動作が緩慢になり、また、締結具２の基体内への貫通量が低減される。従って架橋部７，８は、先頭の締結具２が目的物内に打ち込まれる前の通常の取扱い・使用の間に、スリーブ６を正しい位置に保持し得る強度を備えていなければならない。

更に、上下架橋部７，８は、隣接するスリーブ６を破損することなく破断できなければならない。図３に示すように、下架橋部８は、締結具２を包囲する下スリーブ７２の隣接する部分の厚さよりも薄いことが好ましい。

(2).スリーブの詳細
スリーブ６は、上脆弱部としての上カラー９と、下脆弱部としての下カラー１０と、上下カラー９，１０の間に位置した中間壁部１１とを含んでいる。図１〜図４に示すように、上カラー９の上面には、当該上カラー９を左右２つの半体部に区分する前後一対の凹所１２が形成されている。前後両凹所１２は同じ形状を呈し、横方向に互いに反対位置に設けられ（すなわち、上カラー９の軸心を挟んだ前後両側に対称に設けられ）、外方に開いており、このため、締結具２が下方に打ち込まれるときに、上カラー９が割れ易くなっている。

図２に示すように、スリーブ６の上カラー９は、締結具２のシャンク４の外径に実質的に対応した概ね環状の断面を有し、かつ、駆動工具におけるマガジンの内側寸法に対応した八角形の外形を有している。この外形は、また、後述するように適正に壊れ易くしている。スリーブ６の上カラー９（下カラー１０も同様）の内側の寸法は、締結具２のシャンク４をスライド可能に保持できる寸法としている。

キャリア３は、締結具２の群とは独立に一体成形される。キャリア３の各スリーブ６は、その内部に締結具２のシャンク４を容易に挿入できなければならない。締結具２がスリーブ６から滑り落ちたり、或いは、締結具２が斜めになったりしないように、締結具２とスリーブ６の間の嵌め合いが緩くてはならない。上カラー９は、図４に示すように、下カラー１０よりも長く、かつ、厚くなっている。これにより、締結具２を基体に打ち込む際、スリーブ６が容易に綺麗に破断する。
図３，４に示すように、中間壁部１１は左右２つに分離している。従って、中間壁部１１は、上下カラー９，１０とは異なり、締結具２のシャンク４を完全には包囲していない。

図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、中間壁部１１の各々は、２つの凹状矩形の境界１３を有しており、これにより、上下カラー９，１０の間に、キャリア３の正面視で矩形の開口部１４が形成されている（換言すると、開口部１４の左右両側に中間壁部１１が形成されている。）。
矩形の開口部１４の左右両側の領域において、中間壁部１１は、締結具２のシャンク４の外周面の２／３より小さい領域（好ましくは１／２よりも小さい領域で、更に最も好ましくは約１／３の領域）を覆うようになっている（図６（Ｂ）参照）。
更に後述するように、中間壁部１１が締結具２のシャンク４の外周の一部を包囲するように設けられていることにより、上カラー９が分離されるとき、スリーブ６が横方向に容易に壊れるとの利点が得られる。

既述のとおり、中間壁部１１は、スリーブ６に前後２つの矩形の開口部１４を形成することにより得られる。矩形の開口部１４は、図１，図３，図４に示すように、好ましくは、高い応力が集中する鋭角の隅部１４ａを有している（換言すると、矩形の開口部１４の各隅部１４ａは角張った鋭角になっている。）。これにより、締結具２が基体内に打ち込まれるときのスリーブ６の破壊が容易になる。中間壁部１１は、隣接するスリーブ６の間で、かつ、上下架橋部７，８の間に六角形の開口部１５を形成することにより薄くなっている。

図２及び図７に示すように、スリーブ６の下カラー１０は、上カラー９の内周面と同様に、締結具２のシャンク４をスライド可能に保持する環状の内周面を有している。下カラー１０の外形は、図７に示すように、前後一対のタブ１６と左右一対のタブ１７により平面視十字形を呈している。前記タブ１６，１７は、好ましくは、オフセットされている。例えば、前後一対のタブ１６は、左右一対のタブ１７の下側に延びている。このようにタブ１６，１７をオフセットすることにより、製造過程においてスリーブ６の成形が容易になり、かつ、締結具２を基体に打ち込む際にスリーブ６が壊れ易くなる。

タブ１６，１７は、実質的に下カラー１０の全体を構成する。図３に示すように、壊れ易いタブ１６，１７は、下カラー１０の下端から矩形の開口部１４の下端まで延設されており、中間壁部１１を画成することを補助している。図７に示すように、前記タブ１６，１７は円形の壁部１８により連結されている。円形の壁部１８は、構造的にタブよりも薄く弱く形成されており、締結具１が基体に打ち込まれるときに、壁部１８が壊れることにより下カラー１０が壊れるようになっている。

下カラー１０を構成する円形の壁部１８は、可及的に薄くして必要材料を少なくすると共に、壊れ易くなっていなければならないが、一方、駆動工具により締結具２がキャリア３から分離するときに壊れないように、必要な厚さを備えていなければならない。

図７に示す好ましい実施形態では、４つのタブ１６，１７が十字形に配置されている。下カラー１０は他の形状とすることもできる。例えば、４つよりも多い或いは少ないタブを設けたり、全体的に下カラー１０を他の形状とすることができる。

動力型駆動工具が締結具２を基体に打ち込むとき、既述したように、先端にあるスリーブ６と、これに続いたスリーブ６の間の上下架橋部７，８が破断される。次いで、図１，図４から理解できるように、締結具２が基体に打ち込まれるとき、スリーブ６の上カラー９は凹所１２から割れることにより壊れる。締結具２が更に基体内に進入すると、円形の壁部１８が壊れてタブ１６，１７が分解することにより下カラー１０が壊れる。

締結具２の頭部５が基体の上面に対してしっかりと係合するまで、締結具６０は基体内へ進入し続ける。締結具２の頭部５がスリーブ６を通過する際、頭部５に作用する外力のためにスリーブ６は完全に分解し、締結具２と共にスリーブ６の破片が基体内に進入したり、破片が締結具２の頭部５と基体の間に挟まることはない。

図１に示すように、締結具が基体内に打ち込まれる前に、締結具２の頭部５とスリーブ６の上カラー９との間には所定の距離（間隔）が維持されている。この距離は、長さ約０．７５inch以上の締結具に対して少なくとも０．１０５inch、長さ約０．５０〜０．７５inchの締結具では少なくとも０．６inchとすることができる。この距離を大きくする目的は、締結具２の頭部５とマガジンの上面との間の距離をできるだけ小さくすることである。

(3).第２実施形態
図１３には、典型的な締結具駆動工具のマガジン３０に保持された締結具組立体１の２つの実施形態の断面が図示されている。個々の締結具２が使用されるとき（すなわち、締結具２の打ち込みに連れて）、マガジン３０の内部で締結具組立体１は左から右へ移動する。締結具２は、ピストン駆動ブレード（図示せず）を用いて１つずつ分離され、ボア３１を通って基体内へ進入する。

図１３（Ｂ）に示すように、締結具２の頭部５とマガジン３０の上内壁３２との間の距離が大き過ぎると、最後から２つ目の締結具２が駆動されるとき、締結具組立体１は傾斜し、釘打ちプロセスが阻害される。

図１３（Ａ）に示すように、締結具２の頭部５とマガジン３０の上内壁３２の間の距離が小さいと、上記の位置決めの問題は低減もしくは除去される。この距離は、０．０１０inchより小さく、好ましくは０．００８inch、より好ましくは約０．００５inchとなる。

締結具２の頭部５の下側の距離を最適な距離としてキャリア３をしっかりと位置決めすることが難しいことがある。この場合、特に、最後の数本の締結具２が打ち出されるとき、締結具組立体１が、マガジン３０内で傾く。この問題を解決するために、図８〜図１１に第２実施形態として示すように、キャリア３の一端または両端に円弧状の延長部を形成することができる。この第２実施形態を次に説明しておく。
図８はキャリア３の平面図、図９のうち（Ａ）はキャリア３の端部を構成する２つのスリーブ６の正面図で（Ｂ）はキャリア３の側面図、図１０のうち（Ａ）は図９（Ａ）の XA-XA視断面図で（Ｂ）は図９（Ａ）の XB-XB視断面図で（Ｃ）は（図９（Ａ）の XC-XC視断面図で（Ｄ）は図９（Ａ）の XD-XD視断面図、図１１はキャリア３の底面図である。

第２実施形態のキャリア３は、その両端に延長部１９，２０が設けられている点を除いて、第１実施形態のキャリア３と同じであり、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付している。図８及び図１１に示すように、左右の延長部１９，２０は異なる形状を有している。図８及び図１１において右側に示す円弧形状の延長部２０は、成形が簡単なために現時点で好ましい実施形態である。

上記の両端の延長部１９，２０は中空（例えば矩形）となっている。延長部１９，２０は他の構造とすることもできる。キャリア３の両端の延長部１９，２０は同じ形状とすることが好ましいが、本実施形態では、便宜上、異なる形状にて図示されている。

延長部１９，２０は、左右両端のタブ１７から上下のタブ１６に向けて延びている。或いは、タブ１６，１７に交差しないようにすることもできる。キャリア３の左端に表示した延長部１９は、キャリア３の左端のスリーブ６の左端のタブ１７に交差している。

キャリア３の右端に表示した延長部２０は、キャリア３の右端のタブ１７に交差している。言い換えれば、延長部１９，２０は、キャリア３において先頭のスリーブと最後尾のスリーブの外側の端部に配設されており、横方向（つまり、図８，図１１において上下方向）に延びるように延設されている。また、延長部１９，２０は、スリーブ６の下カラー１０に配設されている。

前記延長部１９，２０は、キャリア３において駆動工具から最後に打ち出される締結具のためのスリーブ６にのみ配設する必要はない。延長部１９，２０は、特に、打ち出されずに数本の締結具２が残っているときに、締結具２をマガジン内で安定させる効果がある。延長部１９，２０は、最後の数本の締結具を打ち出す際、マガジン内のリブ（図示せず）と係合し、締結具組立体１の傾斜を防止する。好ましくは、延長部１９，２０はキャリア３の左右両端に配設される。こうして、キャリア３は対称形状となり、駆動工具に装填するとき、締結具組立体１は、どちら側からでもマガジン内に挿入することができる。

第１実施形態に係る締結具組立体の正面図である。 第１実施形態に係るキャリアの平面図である。 第１実施形態に係るキャリアの縦断正面図である。 第１実施形態に係るキャリアの正面図である。 （Ａ）は図４の VA-VA視断面図、（Ｂ）は図４の VB-VB視断面図、（Ｃ）は図４の VC-VC視右側面図である。 （Ａ）は図３の VIA-VIA視断面図、（Ｂ）は図３の VIB-VIB視断面図である。 第１実施形態に係るキャリアの底面図である。 第２実施形態に係るキャリアの平面図である。 （Ａ）はキャリアの端部を構成する２つのスリーブの正面図、（Ｂ）はキャリアの側面図である。 （Ａ）は図９（Ａ）の XA-XA視断面図、（Ｂ）は図９（Ａ）の XB-XB視断面図、（Ｃ）は（図９（Ａ）の XC-XC視断面図、（Ｄ）は図９（Ａ）の XD-XD視断面図である。 第２実施形態に係るキャリアの底面図である。 従来技術の斜視図である。 締結具駆動工具のマガジンに締結具組立体を装填した状態の断面図である。

符号の説明

１ 締結具組立体
２ 締結具
３ キャリア
４ 締結具のシャンク
４ａ シャンクの下端（先端）
５ 締結具の頭部
６ キャリアのスリーブ
７，８ 架橋部
９ 上カラー
１０ 下カラー
１１ 中間壁部
１３ 中間壁部を形成する凹状矩形の境界
１４ 矩形の開口部
１４ａ 開口部の隅部

Claims (2)

1. シャンクの上端に頭部を形成している締結具の複数本と、前記複数本の締結具を左右に並列させた状態に保持するキャリアとから成っており、前記各締結具の下端は尖っている一方、前記キャリアは一体成形品であり、このキャリアは、１本の締結具のシャンクが挿入されるスリーブを複数備えており、左右に隣り合ったスリーブは破断可能な架橋部によって連結されている、
   という締結具組立体であって、
   前記キャリアを構成する各スリーブは、前記締結具の頭部側に位置して締結具のシャンクを完全に包囲する上カラーと、前記締結具の下端側に位置して締結具のシャンクを完全に包囲する下カラーと、上下のカラーの間に位置した中間壁部とを備えており、
   前記中間壁部は、締結具のシャンクを完全には包囲しておらずに前後に開口した開口部を挟んで左右に分離しており、前記中間壁部の前後両側を側面視矩形の凹状に形成することにより、前記シャンクの開口部はキャリアの正面視で矩形に形成されている、
   締結具組立体。
2. 前記左右の中間壁部は、締結具におけるシャンクの外周の２／３よりも少ない領域を覆うように設定されており、更に前記開口部の各隅部は鋭角になっている、
   請求項１に記載した締結具組立。

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