JP4731769B2 - 打ち込み式ファスナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板（鉄板）のような金属板同士を締結したり、金属板にベニヤ板のような比較的薄い軟質板を締結したりするのに好適な打ち込み式のファスナー（締結具）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄鋼板に他の部材を締結する場合、一般にタッピンねじやドリルねじが使用されているが、これらは動力ドライバーでねじをワークに押し付けながら回転させてねじ込むものであるため、締結作業に時間がかかると共に、作業者の疲労も大きいという問題があった。
【０００３】
また、タッピンねじの場合は、切削機能を備えていないため、鋼板の厚さが１．６ｍｍ程度を超えると使用できない欠点があった。
【０００４】
そこで、釘のような打ち込み式とし、しかもワークに対する戻り防止機能を備えた形態とすることにより、作業能率を向上できるようにしたファスナーが提案されている。すなわち、この従来の打ち込み式ファスナーは、軸の先端を砲弾形に形成すると共に、軸のほぼ全長にわたって断面山形の環状突起を多数形成したものである。
【０００５】
この従来の打ち込み式ファスナーで例えば薄鋼板同士を締結する場合、重なった薄鋼板を突き破って穴を空けることにより、両薄鋼板に裏向き突出のバーリング部を形成し、裏側に位置した鋼板のバーリング部に環状突起を引っ掛けることにより、２枚の薄鋼板を締結することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この打ち込み式ファスナーでは、裏側に位置した鋼板に形成されたバーリング部に環状突起が強く引っ掛かることが締結強度を高める上での重要な要素となり、そのためには、バーリング部の内周縁が真円状に形成されていると共に内周縁の高さが均一に形成されているのが好ましい。
【０００７】
しかし、従来の打ち込み式ファスナーでは、鋼板を突き破るようにしてバーリング部を形成するものであるため、バーリング部の内周縁が周方向に沿ってギザギザの凹凸状になっており、しかも、内周縁の高さは不揃いになっていることが多いと考えられ、このためバーリング部と環状突起との引っ掛かりが弱くて、締結強度が十分でない虞があった。
【０００８】
本発明は、このような問題をなくした打ち込み式ファスナーを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る打ち込み式ファスナーは、重ね合わせたワークに打ち込まれてこれらに貫通する軸と、前記軸の基端に設けた頭部とを備えており、前記軸のうち前記頭部と反対側の先端部には、外周に突起がないストレート状の穿孔部が形成され、軸のうち穿孔部と頭部との間は、ワークに進入して戻り止め機能を発揮する断面山形で互いに独立した環状突起の群が形成されている。
【００１０】
そして、前記穿孔部の先端面に凹みを形成することにより、前記穿孔部の先端の外周縁が前記ワークを打ち抜くことのできるカッティングエッジに成されている一方、前記環状突起は、前記穿孔部に向けて傾斜した断面直角三角形状に形成されており、前記環状突起の群のうち前記穿孔部の側に位置した一部の環状突起群を前記穿孔部に近づくほど外径が小さくなるテーパ状に形成すると共に、前記環状突起の群と前記穿孔部との間に前記穿孔部に向けて直径が小さくなる突起なしテーパ部を形成することにより、前記環状突起の群の一部と前記突起なしテーパ部とを全体として穿孔部に向けて直径が徐々に縮小する複合テーパ部と成している。
【００１１】
【発明の作用・効果】
本発明のファスナーは、例えば鋼板同士を締結する場合、それら両鋼板は穿孔部と同じ形状に打ち抜かれることによって下穴が空けられ、突起群の進入により、鋼板の内周縁が裏側に向けて押し出されてバーリング部が形成され、裏側に位置した鋼板のバーリング部に突起が引っ掛かることにより、鋼板同士の締結が行われる。
【００１２】
その場合、外周に突起のない穿孔部を設けたことにより、予め下穴を空けた状態で鋼板にバーリング部を形成することになるため、バーリング部の内周縁を凹凸のない状態に形成することができ、かつまた、バーリング部の内周縁を均一な高さに揃えることができる。その結果、バーリング部と突起との引っ掛かかりを確実ならしめて、高い締結強度を得ることができる。
【００１３】
また、鋼板のような金属板に他の部材を締結するにおいて、突起なしのテーパ部と環状突起群のテーパ状の部分とにより、バーリング部をスムースに形成できるため、バーリング部に割れが発生することを防止又は抑制して、締結強度をより一層向上することができる。
【００１４】
ところで、突起群が軸の先端から形成されていると（すなわち、外周に突起のない穿孔部が存在しないと）、ファスナーをワークの表面に対してやや傾斜させた状態で斜め打ちしてしまった場合、姿勢を修正することなくそのままで打ち込まれるか、或いは、先端がワークの表面に沿って滑る現象を生じて傾斜角度が更に大きくなるなどしてしまうため、バーリング部の形成が不完全になって締結強度が著しく劣ることがあった。
【００１５】
これに対して本願発明のように、突起のない穿孔部を設けると、斜め打ちしても軸がワークの表面に対して直角となるように修正される現象が見られ、高い締結強度を得ることができた。更に、穿孔部をストレート状に形成すると、カッティングエッジの存在によって軸を起こす作用が強く生じるためと解されるが、この姿勢修正作用が顕著に見られ、好適であった。
【００１６】
なお、本発明に係るファスナーは、鋼板等の金属板に他の部材を締結するのに好適であるが、合板同士の締結など、軟質材同士の締結にも使用できる。
【００１７】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
(1).第１実施形態（図１〜図３）
図１〜図３では第１実施形態を示しており、このうち図１ではファスナー１の構造を示しており、（Ａ）は全体の正面図、（Ｂ）は部分的な拡大正面図、（Ｃ）は拡大底面図である。
【００１９】
(2).ファスナーの構造
この図１に示すように、ファスナー１は軸２と頭部３とを備えており、軸２の先端部はストレート状の穿孔部４となっている。穿孔部４の前端面には断面円弧状の凹み５が形成されており、これにより、穿孔部４の先端縁を断面鋭角のカッティングエッジ６となしている。
【００２０】
軸２のうち穿孔部４と頭部３との間には、抜け止め用突起の群の一例として、穿孔部４の側に傾斜した断面直角三角形状の多数の環状突起７からなる環状突起群が形成されている。
【００２１】
そして、環状突起７の群のうち穿孔部４寄りに位置した一部の環状突起７の群を、穿孔部４に向けて外径が徐々に小さくなるように形成すると共に、始端の環状突起７と穿孔部４との間の部分を穿孔部４に向けて直径が小さくなる突起なしテーパ部８と成すことにより、穿孔部４の付け根から頭部３寄りの適当な範囲（例えば穿孔部４の直径の３〜４倍の範囲）を、全体として穿孔部４に向けて直径が徐々に縮小する複合テーパ部９と成している。
【００２２】
ファスナー１の具体的な寸法としては、例えば１．６〜２．３ｍｍ程度の厚さの鋼板に他の部材を締結するものである場合、直径２．６ｍｍ程度のの線材を素材として、穿孔部４の直径を１．８ｍｍ程度に、軸２の谷径を２．２ｍｍ程度に、テーパ部９でない環状突起７の外径を２．９〜３．１ｍｍ程度に、頭部３の外径は６〜７ｍｍ程度に設定している。もちろん、具体的な寸法は必要に応じて自由に設定できる。
【００２３】
穿孔部４の凹み５は切削加工で形成することも可能であるが、転造ダイスを使用した塑性加工によって形成すると、加工能率が優れていると共に、加工硬化によってカッティングエッジ６の切れ味を向上できる利点がある。
【００２４】
上記のファスナー１は、釘打ち機やピン打ち機のように、圧縮空気や電磁力、或いはガス燃焼圧などを利用した打ち込み工具を用いて、ワークの締結に供することができる（従来の釘打ち機をそのまま使用して、１秒間に２〜３発を打ち込むことも可能である）。
【００２５】
(3).鋼板同士の締結
図２では、鋼板（鉄板）同士を締結する場合の状態を示しており、重ねた鋼板１０，１１にファスナー１を打ち込むと、（Ａ）に示すように、先ず、穿孔部４によって両鋼板（ワーク）１０，１１に穿孔部４と同じ径の下穴１２が打ち抜かれ、抜き滓１３が出る。
【００２６】
次いで、複合テーパ部９による拡径作用により、両鋼板１０，１１にバーリング部１０ａ，１１ａが形成され、打ち込み切ると、裏側に位置した鋼板１０のバーリング部１０ａに環状突起７が引っ掛かることにより、両鋼板１０，１１の締結が行われる。
【００２７】
この場合、鋼板１０，１１には、下穴１２を空けた状態でバーリング加工が行われるため、バーリング部１０ａ，１１ａの内周縁は凹凸が殆ど（又は全く）ない滑らかな状態でしかも全周にわたって均一な高さになっており、このため、環状突起７が全周にわたって裏側の鋼板１０のバーリング部１０ａにきっちりと引っ掛かって、高い締結強度を得ることができる。
【００２８】
(4).鋼板への軟質材の締結の場合
図３では、合板や樹脂のような軟質板１４を鋼板１０に締結する状態を示している。
【００２９】
この場合も、鋼板１０に形成されたバーリング部１０ａに環状突起７が引っ掛かることによって締結されるが、軟質材１４の硬さや密度の違いにより、（Ａ）のように軟質材１４も穿孔部４で打ち抜かれて抜き滓１３が出る場合と、（Ｂ）のように、穿孔部４が釘と同様の状態で軟質材に進入して軟質材１３からは抜き滓が出ない場合とが考えられる。
【００３０】
本実施形態のように環状突起７を直角三角形状に形成すると、ワーク（１０，１１，１３）への打ち込みガイドされるため、打ち込み作業を軽い力で行うことができると共に、ワーク（１０，１１）のバーリング加工をスムースに行うことができ、かつ、裏側の鋼板１０のバーリング部１０ａに対する環状突起７の引っ掛かりを高めることができる利点がある。
【００３１】
また、本実施形態のように互いに独立した環状突起７を軸方向に並設すると、ワーク（１０，１１，１２）に振動が作用してもバーリング部１０ａが環状突起７に引っ掛かった状態（係合した状態）が保持されるため、抜け止め機能が高い利点もある。
【００３２】
(5).他の実施形態及び参考例（図４）
図４では他の実施形態及び参考例を示している。このうち図４（Ａ）に示す参考例では、穿孔部４の先端面を傾斜面と成している。この場合、穿孔部４の先端面の周縁は直角のエッジになっている。
【００３３】
この参考例では、穿孔部４はワークに対して徐々に食い込むことになるため、応力集中を利用して締結作業を軽い力で行うことができる。
【００３４】
図４（Ｂ）に示す第２実施形態では、穿孔部４の先端面を斜めに傾斜状にカットすることに加えて、傾斜面に凹み５を形成することにより、傾斜面の周縁を断面視で鋭角のカッティングエッジ６と成している。
【００３５】
図４（Ｃ）に示す第３実施形態では、穿孔部４の先端面に円弧状の溝（凹み）１５を形成することにより、カッティングエッジ６を形成している。この場合も、カッティングエッジ６がワークに徐々に進入するため、打ち込みを軽い力で行うことができる。
【００３６】
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示す図である。
【図２】鋼板同士の締結に使用した状態の図である。
【図３】軟質材と鋼板との締結に使用した状態の図である。
【図４】第２〜第３実施形態と参考例を示す図である。
【符号の簡単な説明】
１ ファスナー
２ 軸
３ 頭部
４ 穿孔部
５，１５ 凹み
６ カッティングエッジ
７ 環状突起
８ 突起なしテーパ部
９ 複合テーパ部
１０，１１ 鋼板（ワーク）
１２ 下穴
１４ 軟質材（ワーク）

Claims (1)

1. 重ね合わせたワークに打ち込まれてこれらに貫通する軸と、前記軸の基端に設けた頭部とを備えており、
   前記軸のうち前記頭部と反対側の先端部には、外周に突起がないストレート状の穿孔部が形成され、軸のうち穿孔部と頭部との間は、ワークに進入して戻り止め機能を発揮する断面山形で互いに独立した環状突起の群が形成されている構成であって、
   前記穿孔部の先端面に凹みを形成することにより、前記穿孔部の先端の外周縁が前記ワークを打ち抜くことのできるカッティングエッジに成されている一方、
   前記環状突起は、前記穿孔部に向けて傾斜した断面直角三角形状に形成されており、前記環状突起の群のうち前記穿孔部の側に位置した一部の環状突起群を前記穿孔部に近づくほど外径が小さくなるテーパ状に形成すると共に、前記環状突起の群と前記穿孔部との間に前記穿孔部に向けて直径が小さくなる突起なしテーパ部を形成することにより、前記環状突起の群の一部と前記突起なしテーパ部とを全体として穿孔部に向けて直径が徐々に縮小する複合テーパ部と成している、
   打ち込み式ファスナー。

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