JP4554141B2 - 釘状固定素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部が設けられ、シャンクの他端が尖端としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端から延在するクラウン状の第一部分と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分とを具える釘状固定素子に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
鋼材、コンクリート又は石材等の硬質基盤上に構造部材を固定するに当たり、釘状固定素子を火薬力作動型の打ち込み装置により基盤中に打ち込むことは既知である。このような釘状固定素子は、例えば、ドイツ特許第１５７５１５２号明細書又はこれに対応する米国特許第３５０５９１９号明細書に記載されている。この固定素子のシャンクは、一端が尖端として形成され、他端に頭部が接続され、頭部の外周にはネジが設けられている。シャンクは、尖端側から見て二部分に区分される。尖端側に位置する第一部分はクラウン状に形成され、頭部に向けて拡大する形状とされている。第一部分の最大外径は第二部分の最小外径と一致する。第二部分の傾斜角は約３°である。固定素子の長手方向に見て、円錐状の第二部分は相当の長さを有している。この既知の固定素子は、第二部分が多量の基盤材料を側方に排除するため、相当の打ち込みエネルギを必要とする。
【０００３】
【発明の課題】
本発明の課題は、低コストで製造可能であり、全長が短く、基盤中に低いエネルギで打ち込み可能であり、しかも十分な係止力を発現する釘状固定素子を提案することである。
【０００４】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、第１の観点に係る本発明は、シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部が設けられ、シャンクの他端が尖端としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端から延在する弾頭状の第一部分と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分とを具える釘状固定素子において、該第二部分が前記第一部分に向けて円錐状に先細とされ、かつ、前記第一部分から前記頭部まで延在し、該第二部分の長さを第一部分の長さより小とし、前記頭部が、シャンクの第二部分に接続する円錐領域と、該円錐領域より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域とを具え、円錐領域の傾斜角を第二部分の傾斜角よりも大としたことを特徴とするものである。
【０００５】
本発明によれば、釘状固定素子のシャンクにおける円錐状に先細の第二部分が弾頭状に先細の第一部分よりも短いため、等しい全長を有するも第二部分が第一部分より長い固定素子と対比した場合に、固定素子の打ち込みに際して側方に排除される基盤材料が少量である。その結果、固定素子の打ち込みに必要とされるエネルギを低減することが可能である。
【０００６】
第二部分の長さは、基盤の材料強度に依存する。第二部分の長さは、第一部分の長さの０．１６〜０．９５倍とするのが好適である。例えば、比較的硬質の基盤に打ち込むべき固定素子の場合には、第二部分の長さを上記の範囲内で短縮する。また、比較的脆弱な基盤に打ち込むべき固定素子の場合には、第二部分の長さを上記の範囲内で延長する。
【０００７】
所定の面圧下で基盤に構造物を固定可能とするため、第１の観点に係る本発明において、頭部は、シャンクの第二部分に接続する円錐領域と、該円錐領域より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域とを具える構成とするものである。第二部分に接続する円錐領域の傾斜角（例えば７〜９°）は第二部分の傾斜角よりも大とする。この場合、固定素子を基盤に打ち込む際に頭部の円錐領域が構造物の孔と良好に係合するため、構造物を基盤表面に密着させることが可能である。
【０００８】
固定素子の打ち込み特性を改善すると共に、固定すべき構造物の表面に固定素子を十分な面積をもって係合させるため、頭部は、シャンクの第二部分に接続する円筒領域と、該円筒領域より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域とを具える構成とするのが好適である。
【０００９】
基盤に対して構造物を着脱可能に固定するため、第２の観点に係る本発明においては、頭部を、シャンクの第二部分より半径方向外方に突出する円筒領域として形成し、その外周面にネジを設ける。
【００１０】
シャンクの領域内で基盤と固定素子との間で力を良好に伝達可能とすると共に、基盤中で固定素子を良好に係合可能とするため、第３の観点に係る本発明において、第二部分の傾斜角は、２〜３．５°とする。
【００１１】
基盤に固定素子を打ち込む際に少量の基盤材料のみが排除され、これにより打ち込みエネルギを低減可能とするため、シャンクの第二部分に接続する第一部分の曲率半径を、２０〜３５ｍｍの最大値から尖端に向けて減少させるのが好適である。
【００１２】
基盤に打ち込まれた固定素子の引張荷重を向上するため、シャンクの両部分には、少なくとも部分的にプロファイル表面を設けるのが好適である。例えば、僅かな打ち込み深度にも拘わらず高い引張荷重を発現させるべき場合には、第一部分の少なくとも一部にプロファイル表面を設ける。固定素子と基盤との形状結合を良好なものとするため、ローレット加工やナーリングを施してプロファイル表面を形成するのが好適である。プロファイル表面を例えば第一部分に形成する場合、プロファイル表面は第二部分との接続部からシャンクの尖端に至るまで、第一部分の全長に亙って形成することができる。このようなプロファイル表面における凹凸の深さは、第二部分との接続領域で０．４ｍｍ以下、尖端領域で０．１５ｍｍ以下とするのが好適である。勿論、プロファイル表面を第二部分のみに設けた構成や、第一部分および第二部分の双方に設けた構成も可能である。
【００１３】
第一部分の最大外径は第二部分の最小外径に一致し、第二部分の最大外径は頭部の最小外径に一致する構成とするのが好適である。
【００１４】
【最良の実施形態】
以下、本発明を図示の実施形態について一層具体的に説明する。
【００１５】
図１〜図４に示す釘状固定素子は、シャンクと、シャンクの一端に配置され、かつ、シャンクより半径方向外方に突出する頭部３，１３，２３，３３とを具え、頭部３，１３，２３，３３の長さはＬ３，Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３である。シャンクの他端は尖端５，１５，２５，３５として形成されている。尖端５，１５，２５，３５から頭部３，１３，２３，３３に向けて延在するシャンクの第一部分１，１１，２１，３１は弾頭状に形成され、第一部分１，１１，２１，３１には第二部分２，１２，２２，３２が接続している。より具体的に言えば、第一部分１，１１，２１，３１は、尖端５，１５，２５，３５に向けて連続的に、曲率半径Ｒ＝２５ｍｍをもって弾頭状に先細となる形状とされている。第二部分２，１２，２２，３２は円錐形状とされ、固定素子の長手方向に対して直角方向に見た両部分１，２，１１，１２，２１，２２，３１，３２の断面寸法、すなわち直径は何れも頭部３，１３，２３，３３に向けて漸増する。第二部分２，１２，２２，３２の傾斜角Ｗ１は、２．８°である。
【００１６】
第一部分１，１１，２１，３１の最大外径は第二部分２，１２，２２，３２の最小外径に一致し、第二部分２，１２，２２，３２の最大外径は頭部３，１３，２３，３３の最小外径に一致する。第二部分２，１２，２２，３２の長さＬ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２は第一部分１，１１，２１，３１の長さＬ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１の０．６６倍である。
【００１７】
図１および図４に示す実施形態では、第一部分１，３１にプロファイル表面７，３７を設ける。このプロファイル表面７，３７は、ローレット加工やナーリングを施すことにより形成可能であり、その凹凸の深さは０．１〜０．３ｍｍとすることができる。
【００１８】
図１および図３に示す実施形態では、頭部３，２３を円錐領域６，２６とフランジ状の拡大部４，２４とから構成する。さらに、図１の拡大部４の外径は円錐領域６の最大外径の０．５〜１．１５倍とする。また、図３の拡大部２３の外径は円錐領域２６の最大外径の１．４〜２．２倍とする。円錐領域６，２６の傾斜角Ｗ２は６〜１０°であり、第二部分２，２２の傾斜角Ｗ１よりも大である。
【００１９】
図２に示す実施形態では、頭部１３を円筒領域１４と円錐領域１６とから構成する。円錐領域１６は円筒領域１４と第二部分１２との間に位置する。円筒領域の外周には、ネジが設けられている。
【００２０】
図４に示す実施形態では、頭部３３を円筒領域３６と、円筒領域３６より半径方向外方に向けて突出するフランジ状の拡大領域３４とから構成する。円筒領域３６の外径は第二部分３２の最大外径と一致する。拡大領域３４の外径は円筒領域３６の外径の１．４〜３．３倍である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による釘状固定素子の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】 本発明による釘状固定素子の第２実施形態を示す側面図である。
【図３】 本発明による釘状固定素子の第３実施形態を示す側面図である。
【図４】 本発明による釘状固定素子の第４実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ 第一部分
２，１２，２２，３２ 第二部分
３，１３，２３，３３ 頭部
５，１５，２５，３５ 尖端
【技術分野】
本発明は、シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部が設けられ、シャンクの他端が尖端としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端から延在するクラウン状の第一部分と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分とを具える釘状固定素子に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
鋼材、コンクリート又は石材等の硬質基盤上に構造部材を固定するに当たり、釘状固定素子を火薬力作動型の打ち込み装置により基盤中に打ち込むことは既知である。このような釘状固定素子は、例えば、ドイツ特許第１５７５１５２号明細書又はこれに対応する米国特許第３５０５９１９号明細書に記載されている。この固定素子のシャンクは、一端が尖端として形成され、他端に頭部が接続され、頭部の外周にはネジが設けられている。シャンクは、尖端側から見て二部分に区分される。尖端側に位置する第一部分はクラウン状に形成され、頭部に向けて拡大する形状とされている。第一部分の最大外径は第二部分の最小外径と一致する。第二部分の傾斜角は約３°である。固定素子の長手方向に見て、円錐状の第二部分は相当の長さを有している。この既知の固定素子は、第二部分が多量の基盤材料を側方に排除するため、相当の打ち込みエネルギを必要とする。
【０００３】
【発明の課題】
本発明の課題は、低コストで製造可能であり、全長が短く、基盤中に低いエネルギで打ち込み可能であり、しかも十分な係止力を発現する釘状固定素子を提案することである。
【０００４】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、第１の観点に係る本発明は、シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部が設けられ、シャンクの他端が尖端としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端から延在する弾頭状の第一部分と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分とを具える釘状固定素子において、該第二部分が前記第一部分に向けて円錐状に先細とされ、かつ、前記第一部分から前記頭部まで延在し、該第二部分の長さを第一部分の長さより小とし、前記頭部が、シャンクの第二部分に接続する円錐領域と、該円錐領域より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域とを具え、円錐領域の傾斜角を第二部分の傾斜角よりも大としたことを特徴とするものである。
【０００５】
本発明によれば、釘状固定素子のシャンクにおける円錐状に先細の第二部分が弾頭状に先細の第一部分よりも短いため、等しい全長を有するも第二部分が第一部分より長い固定素子と対比した場合に、固定素子の打ち込みに際して側方に排除される基盤材料が少量である。その結果、固定素子の打ち込みに必要とされるエネルギを低減することが可能である。
【０００６】
第二部分の長さは、基盤の材料強度に依存する。第二部分の長さは、第一部分の長さの０．１６〜０．９５倍とするのが好適である。例えば、比較的硬質の基盤に打ち込むべき固定素子の場合には、第二部分の長さを上記の範囲内で短縮する。また、比較的脆弱な基盤に打ち込むべき固定素子の場合には、第二部分の長さを上記の範囲内で延長する。
【０００７】
所定の面圧下で基盤に構造物を固定可能とするため、第１の観点に係る本発明において、頭部は、シャンクの第二部分に接続する円錐領域と、該円錐領域より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域とを具える構成とするものである。第二部分に接続する円錐領域の傾斜角（例えば７〜９°）は第二部分の傾斜角よりも大とする。この場合、固定素子を基盤に打ち込む際に頭部の円錐領域が構造物の孔と良好に係合するため、構造物を基盤表面に密着させることが可能である。
【０００８】
固定素子の打ち込み特性を改善すると共に、固定すべき構造物の表面に固定素子を十分な面積をもって係合させるため、頭部は、シャンクの第二部分に接続する円筒領域と、該円筒領域より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域とを具える構成とするのが好適である。
【０００９】
基盤に対して構造物を着脱可能に固定するため、第２の観点に係る本発明においては、頭部を、シャンクの第二部分より半径方向外方に突出する円筒領域として形成し、その外周面にネジを設ける。
【００１０】
シャンクの領域内で基盤と固定素子との間で力を良好に伝達可能とすると共に、基盤中で固定素子を良好に係合可能とするため、第３の観点に係る本発明において、第二部分の傾斜角は、２〜３．５°とする。
【００１１】
基盤に固定素子を打ち込む際に少量の基盤材料のみが排除され、これにより打ち込みエネルギを低減可能とするため、シャンクの第二部分に接続する第一部分の曲率半径を、２０〜３５ｍｍの最大値から尖端に向けて減少させるのが好適である。
【００１２】
基盤に打ち込まれた固定素子の引張荷重を向上するため、シャンクの両部分には、少なくとも部分的にプロファイル表面を設けるのが好適である。例えば、僅かな打ち込み深度にも拘わらず高い引張荷重を発現させるべき場合には、第一部分の少なくとも一部にプロファイル表面を設ける。固定素子と基盤との形状結合を良好なものとするため、ローレット加工やナーリングを施してプロファイル表面を形成するのが好適である。プロファイル表面を例えば第一部分に形成する場合、プロファイル表面は第二部分との接続部からシャンクの尖端に至るまで、第一部分の全長に亙って形成することができる。このようなプロファイル表面における凹凸の深さは、第二部分との接続領域で０．４ｍｍ以下、尖端領域で０．１５ｍｍ以下とするのが好適である。勿論、プロファイル表面を第二部分のみに設けた構成や、第一部分および第二部分の双方に設けた構成も可能である。
【００１３】
第一部分の最大外径は第二部分の最小外径に一致し、第二部分の最大外径は頭部の最小外径に一致する構成とするのが好適である。
【００１４】
【最良の実施形態】
以下、本発明を図示の実施形態について一層具体的に説明する。
【００１５】
図１〜図４に示す釘状固定素子は、シャンクと、シャンクの一端に配置され、かつ、シャンクより半径方向外方に突出する頭部３，１３，２３，３３とを具え、頭部３，１３，２３，３３の長さはＬ３，Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３である。シャンクの他端は尖端５，１５，２５，３５として形成されている。尖端５，１５，２５，３５から頭部３，１３，２３，３３に向けて延在するシャンクの第一部分１，１１，２１，３１は弾頭状に形成され、第一部分１，１１，２１，３１には第二部分２，１２，２２，３２が接続している。より具体的に言えば、第一部分１，１１，２１，３１は、尖端５，１５，２５，３５に向けて連続的に、曲率半径Ｒ＝２５ｍｍをもって弾頭状に先細となる形状とされている。第二部分２，１２，２２，３２は円錐形状とされ、固定素子の長手方向に対して直角方向に見た両部分１，２，１１，１２，２１，２２，３１，３２の断面寸法、すなわち直径は何れも頭部３，１３，２３，３３に向けて漸増する。第二部分２，１２，２２，３２の傾斜角Ｗ１は、２．８°である。
【００１６】
第一部分１，１１，２１，３１の最大外径は第二部分２，１２，２２，３２の最小外径に一致し、第二部分２，１２，２２，３２の最大外径は頭部３，１３，２３，３３の最小外径に一致する。第二部分２，１２，２２，３２の長さＬ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２は第一部分１，１１，２１，３１の長さＬ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１の０．６６倍である。
【００１７】
図１および図４に示す実施形態では、第一部分１，３１にプロファイル表面７，３７を設ける。このプロファイル表面７，３７は、ローレット加工やナーリングを施すことにより形成可能であり、その凹凸の深さは０．１〜０．３ｍｍとすることができる。
【００１８】
図１および図３に示す実施形態では、頭部３，２３を円錐領域６，２６とフランジ状の拡大部４，２４とから構成する。さらに、図１の拡大部４の外径は円錐領域６の最大外径の０．５〜１．１５倍とする。また、図３の拡大部２３の外径は円錐領域２６の最大外径の１．４〜２．２倍とする。円錐領域６，２６の傾斜角Ｗ２は６〜１０°であり、第二部分２，２２の傾斜角Ｗ１よりも大である。
【００１９】
図２に示す実施形態では、頭部１３を円筒領域１４と円錐領域１６とから構成する。円錐領域１６は円筒領域１４と第二部分１２との間に位置する。円筒領域の外周には、ネジが設けられている。
【００２０】
図４に示す実施形態では、頭部３３を円筒領域３６と、円筒領域３６より半径方向外方に向けて突出するフランジ状の拡大領域３４とから構成する。円筒領域３６の外径は第二部分３２の最大外径と一致する。拡大領域３４の外径は円筒領域３６の外径の１．４〜３．３倍である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による釘状固定素子の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】 本発明による釘状固定素子の第２実施形態を示す側面図である。
【図３】 本発明による釘状固定素子の第３実施形態を示す側面図である。
【図４】 本発明による釘状固定素子の第４実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ 第一部分
２，１２，２２，３２ 第二部分
３，１３，２３，３３ 頭部
５，１５，２５，３５ 尖端
Claims (9)
- シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部（３，１３，２３，３３）が設けられ、シャンクの他端が尖端（５，１５，２５，３５）としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端（５，１５，２５，３５）から延在する弾頭状の第一部分（１，１１，２１，３１）と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分（２，１２，２２，３２）とを具える釘状固定素子において、該第二部分（２，１２，２２，３２）が前記第一部分（１，１１，２１，３１）に向けて円錐状に先細とされ、かつ、前記第一部分（１，１１，２１，３１）から前記頭部（３，１３，２３，３３）まで延在し、該第二部分（２，１２，２２，３２）の長さ（Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）を第一部分（１，１１，２１，３１）の長さ（Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１）よりも小とし、前記頭部（３，１３，２３）が、シャンクの第二部分（２，１２，２２）に接続する円錐領域（６，１６，２６）と、該円錐領域（６，１６，２６）より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域（４，１４，２４）とを具え、円錐領域（６，１６，２６）の傾斜角（Ｗ２）を第二部分（２，１２，２２，３２）の傾斜角（Ｗ１）よりも大としたことを特徴とする釘状固定素子。
- シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部（３，１３，２３，３３）が設けられ、シャンクの他端が尖端（５，１５，２５，３５）としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端（５，１５，２５，３５）から延在する弾頭状の第一部分（１，１１，２１，３１）と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分（２，１２，２２，３２）とを具える釘状固定素子において、該第二部分（２，１２，２２，３２）が前記第一部分（１，１１，２１，３１）に向けて円錐状に先細とされ、かつ、前記第一部分（１，１１，２１，３１）から前記頭部（３，１３，２３，３３）まで延在し、該第二部分（２，１２，２２，３２）の長さ（Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）を第一部分（１，１１，２１，３１）の長さ（Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１）よりも小とし、前記頭部（１３）を、シャンクの第二部分（１２）より半径方向外方に突出する円筒領域（１４）として形成し、その外周面にネジを設けたことを特徴とする釘状固定素子。
- シャンクを含み、該シャンクの一端にシャンクから半径方向外方に突出する頭部（３，１３，２３，３３）が設けられ、シャンクの他端が尖端（５，１５，２５，３５）としてテーパ状に形成され、シャンクが、前記尖端（５，１５，２５，３５）から延在する弾頭状の第一部分（１，１１，２１，３１）と、該第一部分に接続する円錐状の第二部分（２，１２，２２，３２）とを具える釘状固定素子において、該第二部分（２，１２，２２，３２）が前記第一部分（１，１１，２１，３１）に向けて円錐状に先細とされ、かつ、前記第一部分（１，１１，２１，３１）から前記頭部（３，１３，２３，３３）まで延在し、該第二部分（２，１２，２２，３２）の長さ（Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）を第一部分（１，１１，２１，３１）の長さ（Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１）よりも小とし、シャンクの第二部分（２，１２，２２）の傾斜角（Ｗ２）を、２〜３．５°としたことを特徴とする釘状固定素子。
- 請求項１〜３の何れか一項に記載の釘状固定素子において、第二部分（２，１２，２２，３２）の長さ（Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）を第一部分（１，１１，２１，３１）の長さ（Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１）の０．１６〜０．９５倍としたことを特徴とする釘状固定素子。
- 請求項１〜４の何れか一項に記載の釘状固定素子において、第二部分（２，１２，２２，３２）の長さ（Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）を頭部（３，１３，２３，３３）の長さ（Ｌ３，Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３）よりも小としたことを特徴とする釘状固定素子。
- 請求項５記載の釘状固定素子において、第二部分（２，１２，２２，３２）の長さ（Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２）を頭部（３，１３，２３，３３）の長さ（Ｌ３，Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３）の０．１７〜０．９５倍としたことを特徴とする釘状固定素子。
- 請求項１〜６の何れか一項に記載の釘状固定素子において、前記頭部（３３）が、シャンクの第二部分（３２）に接続する円筒領域（３６）と、該円筒領域（３６）より半径方向外方に突出するフランジ状の拡大領域（３４）とを具えることを特徴とする釘状固定素子。
- 請求項１〜７の何れか一項に記載の釘状固定素子において、シャンクの第二部分（２，１２，２２）に接続する第一部分（１，１１，２１，３１）の半径（Ｒ）を、２０〜３５ｍｍの最大値から、前記尖端（５，１５，２５，３５）に向けて減少させたことを特徴とする釘状固定素子。
- 請求項１〜８の何れか一項に記載の釘状固定素子において、シャンクの両部分（１，２，１１，１２，２１，２２，３１，３２）には、少なくとも部分的にプロファイル表面（７）を設けたことを特徴とする釘状固定素子。
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