JP5213836B2

JP5213836B2 - 木ねじ

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Publication number: JP5213836B2
Application number: JP2009262854A
Authority: JP
Inventors: 泰輝苅部; 弘樹大塚; 均秋山
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: JP2011106587A

Description

本発明は、木材または木質系部材に螺着される木ねじに関する。

木材等に螺着される木ねじには、一般的に、本体を成す軸部と、軸部の基端側に形成された台錐状の頭部とが形成されている。軸部の先端は尖っており、この先端に、木材等への食い込みを容易にするためのドリル刃（切刃）が形成された態様も知られている。切刃には、種々の形態があり、例えば、軸線回りに形成する螺旋状の切刃や、縦溝を切った切刃（特許文献１参照）などが知られている。特に、特許文献１に記載の木ねじの場合、全長が長くて深く打ち込まれる態様において、部材割れを防止し、且つ高い締結強度を確保できるという点で有利である。

特開２００１−２９５８１８号公報

特許文献１に記載の木ねじの場合、木材等に螺着する際には、切刃の先端を木材等に押し当て、所定の押力を付与した状態で軸部が木材等に達するまで回転させる必要がある。押力を付与しながらの作業は負担が大きいため、切刃の先端から軸部までの距離は短い方が好ましい。しかしながら、切刃の先端から軸部までの距離が短くなると先端鋭角の角度が広がってしまい、部材割れが生じ易くなってしまう。また、螺旋状の切刃の場合、切刃の回転による推進力が働くので作業性の向上には有効であるが、部材割れの防止という観点から不十分であり、したがって、従来の木ねじにおいて、作業性の向上と部材割れの防止との両立を図ることは難しかった。

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、木材等の部材に螺着させる際の作業性の向上と部材割れの防止との両立を図り易くなる木ねじを提供することを目的とする。

本発明は、螺旋状のねじ山が形成された円柱状の軸部と、軸部の先端側に形成された切削部と、軸部の基端側に形成された頭部とを備え、ねじ山が木材等の部材に螺着される木ねじにおいて、ねじ山は、軸部の軸線に沿った断面形状において、軸部に連絡する第１の先端側谷部及び第１の基端側谷部と、軸部から最も離れた第１の頂部とを有し、軸線に直交し、且つ第１の頂部を通る第１の仮想平面を基準にして、第１の基端側谷部は第１の仮想平面よりも基端側に形成されており、切削部は、円錐状の芯部と、芯部に形成されて、部材に下孔を形成する螺旋状の切刃部と、を有し、切刃部は、軸部の軸線に沿った断面形状において、芯部に連絡する第２の先端側谷部及び第２の基端側谷部と、芯部から最も離れた第２の頂部とを有し、軸線に直交し、且つ第２の頂部を通る第２の仮想平面を基準にして、第２の基端側谷部は第２の仮想平面よりも先端側に形成されており、切刃部のピッチは、ねじ山のピッチよりも大きく、且つねじ山のピッチの２倍よりも小さいことを特徴とする。

本発明に係る木ねじを木材等の部材に螺着する際には、切削部の先端を木材等に押し当てて切削部を回転させる。切削部の回転に伴って回転する切刃部は、回転に伴う所定の推進力を得て進行し、さらに、軸部が部材に到達すると下穴を形成するように回転する。ここで、従来の木ねじでは、下穴を形成する切刃等に関して、作業性の向上と部材割れの防止という観点からの具体的な工夫はない。例えば、螺旋状の切刃の場合、軸部のねじ山と同様の断面山形の切刃では、切削した部材の屑を基端側に送り出すための押力は外側に向けて働いてしまい、部材を押し広げる力が大きくなって部材割れが生じ易くなってしまう。一方で、本発明によれば、切刃部の断面形状において、第２の基端側谷部は、軸線に直交して頂部を通る第２の仮想平面よりも先端側に形成されているので、切削した部材の屑を基端側に送り出すための押力は内側に向けて働き易くなり、部材を押し広げる力を抑えながら切刃部のリード（進行速度）を大きくできる。その結果として、部材に螺着させる際の作業性の向上と部材割れの防止との両立を図り易くなる。
また、少なくとも切刃部と軸部とが同条の場合、上記構成では、切刃部のリード（進行速度）が軸部のリード（進行速度）よりも大きくなり、軸部が所定の推進力を得て進行している際に、切刃部は空回りして下穴の確実な形成が可能になる。その結果、軸部のスムーズな進行を促進すると共に、軸部の進行に伴う部材を押し広げる力を低減して部材割れを防止する。

さらに、切刃部は、第２の頂部と第２の基端側谷部とを結ぶ直線状の追い側フランク部を更に有し、追い側フランク部に沿った仮想直線と軸線との間で形成される挟角のうち、基端側の挟角は鋭角であると好適である。追い側フランク部の法線方向、つまり、仮想直線に直交する方向に推進力の反力はかかるが、上記構成では、仮想直線と軸線との間で形成される挟角のうち、基端側の挟角は鋭角になるので、反力は主として内側に向けてかかるようになり、作業性の向上と部材割れの防止との両立を一層図り易くなる。

さらに、切刃部は複数条に形成されていると好適である。この構成では、一条に形成する場合に比べて、より確実に下穴の形成が可能になる。

さらに、切刃部は二条に形成され、ねじ山は二条に形成されていると好適である。切刃部と軸部のねじ山との両方を二条に形成することで、作業性の向上に有効である。

本発明によれば、木材等の部材に螺着させる際の作業性の向上と部材割れの防止との両立を図り易くなる。

本発明の第１実施形態に係る木ねじの側面図である。本実施形態に係る木ねじを先端側から見た底面図である。本実施形態に係る木ねじのドリル部を拡大して示す側面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。従来の木ねじの一例を示し、（ａ）は先端側の拡大側面図であり、（ｂ）は軸線に沿った断面図である。ドリル部のドリル刃の作用を模式的に示す拡大断面図であり、（ａ）は本実施形態に係るドリル刃の断面図であり、（ｂ）は図５で示す従来型ドリル刃の断面図である。本発明の第２実施形態に係る木ねじのドリル部を拡大して示す側面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）

本実施形態に係る木ねじ１Ａ（図１参照）は、例えば、断熱材の取り付けなどに用いられる。断熱材は、複数の柱または間柱と通気胴縁との間に配置され、通気胴縁及び断熱材を貫通して柱または間柱に螺着される木ねじ１Ａによって締結固定される。

図１及び図２に示されるように、木ねじ１Ａは、主要部となる軸部３と、軸部３の一方の端部（基端）側に設けられた頭部５と、軸部３の他方の端部（先端）側に設けられたドリル部（切削部）７とを有して構成されている。木ねじ１Ａのねじ外径は、例えば、４〜１０ｍｍ程度である。

軸部３は、先端側の一部分にねじ山９が形成された円柱状部材であり、ねじ山９が形成されたねじ部１１の寸法などは、螺着される部材や挟持される部材の寸法などによって決まる。本実施形態に係る木ねじ１Ａは二条ねじ（多条ねじ）であり、ねじ部１１には、所定のピッチで二本のねじ山９が螺旋状に形成されている。軸部３の頭部５につながる首下には、例えば、ねじ山９のピッチよりも大きなピッチの雄ねじが形成された雄ねじ形成部１３が設けられている。頭部５は、軸部３側で縮径した略円錐台形状をなし、テーパ面には複数の切削リブ５ａが形成されている。

図３はドリル部７を中心に示す拡大側面図であり、図４は軸部３の軸線Ｌａに沿ってドリル部７を切断した場合を示す断面図である。図３に示されるように、ドリル部７は、先端が尖った略円錐状の芯部１５と、芯部１５の外周に螺旋状に形成されたドリル刃（切刃部）１７とを有する。ドリル刃１７は、ねじ部１１と同様に二条（多条）に形成されており、二本のドリル刃１７は、ねじ部１１のねじ山９にそれぞれ連絡している。ドリル刃１７は、部材に下孔を形成して軸部３のねじ山９の螺着をスムーズに行わせる機能を有する。

ドリル部７の寸法等に関して、ねじ山９の進行する速度は、ドリル刃１７が進行する切削速度を下回るように設計されている。具体的には、ドリル刃１７のリードが８ｍｍ程度となるようにドリル刃１７のピッチＰ_１を決め、ねじ山９のリードが５ｍｍ程度となるようにねじ山９のピッチＰ_２を決めることで、ドリル刃１７のピッチＰ_１は、ねじ山９のピッチＰ_２よりも大きくなるように設計されている。ドリル刃１７のリード（進行速度）がねじ部１１のねじ山９のリード（進行速度）よりも大きくなると、ねじ部１１が所定の推進力を得て進行している際に、ドリル刃１７は空回りして下穴の確実な形成が可能になる。その結果、ねじ部１１のスムーズな進行を促進すると共に、ねじ部１１の進行に伴う部材を押し広げる力を低減して部材割れを防止する。

ここで、ドリル刃１７のピッチＰ_１が大きくなるということは、実質的にドリル部７の軸線Ｌａ方向の長さが長くなることにつながる。そして、ドリル部７の軸線Ｌａ方向の長さが長くなるということは、軸部３のねじ山９が部材に到達するまでの時間が長くかかってしまうことになり、従って、ねじ部１１の機能が働くのが遅くなり、かえって施工性を損なう虞がある。そこで、例えば、ドリル刃１７のピッチＰ_１が、ねじ山９のピッチＰ_２よりも大きく、且つねじ山９のピッチＰ_２の２倍よりも小さくすることで施工上の最適な範囲を簡単に実現できる。

図４に示されるように、軸部３の軸線Ｌａに沿って切断した場合のドリル部７の断面形状では、例えば、略二等辺三角形状の芯部１５の断面に対して三個のドリル刃１７が三角形の棘状にて断面上に現れる。三個のドリル刃１７の断面形状のうち、最も面積が大きいドリル刃１７、すなわち、ねじ部１１に近い側のドリル刃１７を代表して説明する。

断面形状におけるドリル刃１７の外形線において、芯部１５に連絡する側の端部は先端側と基端側の二カ所有り、先端側の端部が先端側谷部１７ａであり、基端側の端部が基端側谷部１７ｂである。また、芯部１５から最も離れた位置に頂部１７ｃを有し、頂部１７ｃと先端側谷部１７ａとを結ぶ直線領域は進み側フランク部１７ｄであり、頂部１７ｃと基端側谷部１７ｂとを結ぶ直線領域は追い側フランク部１７ｅである。

基端側谷部１７ｂは頂部１７ｃよりも先端側となるように形成されている。具体的には、軸線Ｌａに直交し、且つ頂部１７ｃを通る仮想平面Ｐａを基準にした場合に、基端側谷部１７ｂは頂部１７ｃよりも先端側となるように形成されており、さらに、追い側フランク部１７ｅに沿った仮想直線Ｌｂと軸線Ｌａとの間で形成される挟角のうち、基端側の挟角αは鋭角になるように形成されている。

なお、上記の説明では、ねじ部１１に近い側のドリル刃１７の断面形状を代表して説明しているが、ドリル部７の先端に近い側の他のドリル刃１７の断面形状も基本的には同様である。

なお、ねじ山９の断面形状は、先端側の谷部９ａ、基端側の谷部９ｂおよび頂部９ｃを三つの頂点とする略三角形状となり、軸線Ｌａに直交し、且つ頂部９ｃを通る仮想平面Ｐｂを基準にした場合に、基端側の谷部９ｂは頂部９ｃよりも基端側になるように形成され、先端側の谷部９ａは頂部９ｃよりも先端側になるように形成されている。

本実施形態に係る木ねじ１Ａの作用について、従来の木ねじ１００（特許文献１参照）と比較して説明する。なお、図５は、従来の木ねじ１００の先端部分を拡大して示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は軸線Ｌｃに沿った断面図である。まず、図５を参照して従来の木ねじ１００について簡単に説明する。

従来の木ねじ１００の軸部１０１には、先端側の一部分に、例えば、二条のねじ山１０２が形成されている。ねじ山１０２の頂部は、先端側の始点１０３で最も低くなっている。軸部１０１の先端には、軸線Ｌｃに沿った縦方向の切刃１０４が形成されている。切刃１０４は部材に下孔を形成するという作用を奏するが、軸部１０１の回転に伴う推進力を発揮することはなく、ねじ山１０２の始点近傍の部分において実質的な推進力の発揮が始まる。以下、ねじ山１０２の始点近傍の部分を従来型ドリル刃１０３と称する。なお、特許文献１に記載の木ねじ１００の場合、ねじ山１０２のピッチは、全領域において同一であるが、本実施形態と対比して説明する便宜上、ねじ山１０２の始点近傍でのピッチは、基端側のピッチよりも大きいという前提で以下の説明を行う。

図５（ｂ）に示されるように、軸線Ｌｃに沿って木ねじ１００を切断した断面形状の場合、例えば、先端に形成された略二等片三角形状の切刃１０４と径方向に突き出した複数の棘状のねじ山１０２とが現れ、特に、始点近傍のねじ山が従来型ドリル刃１０３である。従来型ドリル刃１０３の断面形状は、先端側の谷部１０３ａ（図６（ｂ）参照）、基端側の谷部１０３ｂおよび頂部１０３ｃを三つの頂点とする略三角形状となり、軸線Ｌｃに直交し、且つ頂部１０３ｃを通る仮想平面Ｐｃを基準にした場合に、基端側の谷部１０３ｂは頂部１０３ｃよりも基端側になるように形成され、先端側の谷部１０３ａは頂部１０３ｃよりも先端側になるように形成されている。

次に、図６を参照して本実施形態に係る木ねじ１Ａの作用について、従来の木ねじ１００と比較して説明する。なお、図６は、ドリル部７のドリル刃１７の作用を模式的に示す拡大断面図であり、（ａ）は本実施形態に係るドリル刃１７の断面図であり、（ｂ）は図５で示す従来型ドリル刃の断面図である。

木ねじ１Ａを木材等の部材に螺着する際には、ドリル部７の先端を木材等の部材Ｔに押し当て、所定の推進力を付与しながら回転させる。軸部３の回転に伴って回転するドリル刃１７は、回転に伴う所定の推進力を得て進行する。この初期段階での木ねじ１Ａの進行速度は、ドリル刃１７のピッチに依存する。一方で、ねじ部１１が部材Ｔに到達して部材Ｔに螺合すると、木ねじ１Ａの進行速度は、ねじ部１１のピッチに依存することになる。本実施形態の場合、ドリル刃１７のピッチは、ねじ部１１のピッチよりも大きいので、ねじ部１１が部材に到達すると、ドリル刃１７は空回りして下穴が形成される。

ここで、従来型ドリル刃１０３も同様に作用して下穴を形成するが、従来型ドリル刃１０３では、切削した部材Ｔの屑を基端側に送り出すための押力Ｆ_２（図６（ｂ）参照）は外側に向けて働いてしまい、部材Ｔを押し広げる力が大きくなって部材割れが生じ易くなってしまう。これに対して、本実施形態に係るドリル刃１７の場合、切削した部材Ｔの屑を基端側に送り出すための押力Ｆ_１（図６（ａ）参照）は内側に向けて働くようになり、その結果として、部材Ｔを押し広げる力を抑え易くなり、ドリル刃１７のリード（進行速度）を大きくできる。

次に、本実施形態に係る木ねじ１Ａの効果について説明する。上述のように、本実施形態に係る木ねじ１Ａによれば、従来の木ねじ１００に比べてドリル刃１７のリード（進行速度）を大きくできるため、部材Ｔに螺着させる際の作業性の向上と部材割れの防止との両立を図ることができる。特に部材割れが発生すると、ビスの打ち直しが必要になったり、場合によっては部材交換が必要になったりして、大きなロスが発生してしまうが、木ねじ１Ａによれば、このようなロスの発生を効果的に防ぐことができるという点でも有利である。さらに、ねじ外径が比較的大きな木ねじを用いる必要がある場合には一般的に部材割れが生じ易くなるが、本実施形態に係る木ねじ１Ａでは部材割れを効果的に防止できるので、ねじ外径が大きな場合に特に有利である。

さらに、木ねじ１Ａを回転させて進行させると、追い側フランク部１７ｅの法線方向、つまり、仮想直線Ｌｂに直交する方向に推進力の反力Ｆ_１がかかるが、木ねじ１Ａのドリル刃１７では、仮想直線Ｌｂと軸線Ｌａとの間に形成される挟角のうち、基端側の挟角αが鋭角になっているので、反力Ｆ_１は主として内側に向けてかかるようになり、作業性の向上と部材割れの防止との両立を図る上で非常に有利である。

また、一般流通品や上述の従来の木ねじ１００では、施工に多大な時間（労力）を要して負荷が大きいが、木ねじ１Ａによれば、理論上の施工時間を例えば、１／２程度に短縮でき、作業の効率化および労務コストの削減が可能になる。

また、一般の流通品では、電動ドライバーなどの施工工具に大きな負荷がかかり、機械の故障を引き起こし易いが、木ねじ１Ａによれば、電動ドライバーなどの施工工具にかかる負荷が減り、施工工具の寿命を延ばすことも可能になる。

また、一般の流通品や上述の従来の木ねじ１００では、施工時に多くの騒音を発生させてしまう可能性があるが、木ねじ１Ａの場合には、騒音の音量自体を抑えることが可能になり、さらに騒音が発生したとしても、その発生時間を短縮することができる。

また、上述の従来の木ねじ１００では、先端の切刃自体には推進力を発揮する機能が無いため、施工初期からねじ山１０２が部材に到達するまでの間、人力で推進力を付与し続ける必要があり、特に不安定な足場での作業には細心の注意が必要であることもあって施工上の負担が非常に大きい。これに対して本実施形態に係る木ねじ１Ａでは、施工初期の段階からドリル刃１７の回転によって推進力を得られるので施工上の負担を軽減できる。

さらに、本実施形態に係る木ねじ１Ａでは、ドリル刃１７は、二条（複数条）に形成されているので、一条に形成する場合に比べてリードが大きくなって作業性の向上に有効である。さらに、本実施形態に係る木ねじ１Ａでは、ドリル刃１７と軸部３のねじ山９との両方が二条に形成されているので、作業性の向上に特に有利である。

なお、ドリル刃１７の断面形状は、基端側に比べて先端側ほど頂部１７ｃの高さ（芯部１５からの距離）は低くなり、製造上、挟角αを鋭角に加工するのが難しくなる。従って、実施品では先端側の一部分における挟角αが鈍角になる可能性はある。しかしながら、ドリル部７に形成されたドリル刃１７の少なくとも一部分、特に、ねじ部１１に近い基端側の一部分の挟角αが鋭角に形成されていれば上述の効果を奏すると期待できるため、本実施形態では、そのような形態も想定されている。
（第２実施形態）

次に、図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る木ねじについて説明する。なお、図７はドリル部を中心に示す拡大側面図であり、図８は軸部の軸線に沿ってドリル部を切断した場合を示す断面図である。また、本実施形態に係る木ねじについて、第１実施形態に係る木ねじと同様の要素については、同一の符号を記して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る木ねじ１Ｂは、主要部となる軸部２０と、軸部２０の一方の端部（基端）側に設けられた頭部５（図１参照）と、軸部２０の他方の端部（先端）側に設けられたドリル部（切削部）２１とを有して構成されている。

本実施形態に係る木ねじ１Ｂは一条ねじであり、軸部２０のねじ部２３には、所定のピッチで一本のねじ山２４が螺旋状に形成されている。

図７に示されるように、ドリル部２１は、先端が尖った略円錐状の芯部２５と、芯部２５の外周に螺旋状に形成されたドリル刃（切刃部）２７とを有する。ドリル刃２７は、二条に形成されており、二本のドリル刃２７のうち、一本のドリル刃２７はねじ部２３の一条のねじ山２４に連絡している。ドリル刃２７は、部材に下孔を形成して軸部２０のねじ山２４の螺着をスムーズに行わせる機能を有する。

軸部２０の軸線Ｌｄに沿って切断した場合のドリル部２１の断面形状（図８参照）においてドリル刃２１の外形線は、芯部２５に連絡する先端側谷部２１ａ、基端側谷部２１ｂおよび頂部２１ｃを有する。さらに、ドリル刃２１の外形線において、頂部２１ｃと先端側谷部２１ａとを結ぶ直線領域は進み側フランク部２１ｄであり、頂部２１ｃと基端側谷部２１ｂとを結ぶ直線領域は追い側フランク部２１ｅである。

基端側谷部２１ｂは頂部２１ｃよりも先端側となるように形成されている。具体的には、軸線Ｌｄに直交し、且つ頂部２１ｃを通る仮想平面Ｐｄを基準にした場合に、基端側谷部２１ｂは頂部２１ｃよりも先端側となるように形成されており、さらに、追い側フランク部２１ｅに沿った仮想直線Ｌｅと軸線Ｌｄとの間で形成される挟角のうち、基端側の挟角βは鋭角になるように形成されている。

本実施形態に係る木ねじ１Ｂによれば、第１の実施形態に係る木ねじ１Ａと同様に、従来の木ねじ１００に比べて木材等の部材に螺着させる際の作業性の向上と部材割れの防止との両立を図り易くなる。

以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、以上の実施形態のみに限定されず、例えば、頂部と基端側谷部とを結ぶ追い側フランク部は直線状に限定されず、凹曲線状であってもよい。また、軸部のねじ山を二条にし、切刃部を一条としたり、軸部のねじ山と切刃部とを両方とも一条としたりしてもよい。

１Ａ，１Ｂ…木ねじ、３，２０…軸部、５…頭部、７，２１…ドリル部（切削部）、９，２４…ねじ山、１５，２５…芯部、１７，２１…ドリル刃（切刃部）、Ｌａ，Ｌｄ…軸線、１７ａ，２１ａ…先端側谷部、１７ｂ，２１ｂ…基端側谷部、Ｐａ，Ｐｄ…仮想平面、１７ｅ，２１ｅ…追い側フランク部、Ｌｂ，Ｌｅ…仮想直線、α，β…基端側の挟角、Ｐ_１…ドリル刃のピッチ、Ｐ_２…ねじ山のピッチ。

Claims

螺旋状のねじ山が形成された円柱状の軸部と、前記軸部の先端側に形成された切削部と、前記軸部の基端側に形成された頭部とを備え、前記ねじ山が木材等の部材に螺着される木ねじにおいて、
前記ねじ山は、
前記軸部の軸線に沿った断面形状において、前記軸部に連絡する第１の先端側谷部及び第１の基端側谷部と、前記軸部から最も離れた第１の頂部とを有し、前記軸線に直交し、且つ前記第１の頂部を通る第１の仮想平面を基準にして、前記第１の基端側谷部は前記第１の仮想平面よりも基端側に形成されており、
前記切削部は、
円錐状の芯部と、前記芯部に形成されて、前記部材に下孔を形成する螺旋状の切刃部と、を有し、
前記切刃部は、
前記軸部の軸線に沿った断面形状において、前記芯部に連絡する第２の先端側谷部及び第２の基端側谷部と、前記芯部から最も離れた第２の頂部とを有し、前記軸線に直交し、且つ前記第２の頂部を通る第２の仮想平面を基準にして、前記第２の基端側谷部は前記第２の仮想平面よりも先端側に形成されており、
前記切刃部のピッチは、前記ねじ山のピッチよりも大きく、且つ前記ねじ山のピッチの２倍よりも小さいことを特徴とする木ねじ。
前記切刃部は、前記第２の頂部と前記第２の基端側谷部とを結ぶ直線状の追い側フランク部を更に有し、前記追い側フランク部に沿った仮想直線と前記軸線との間で形成される挟角のうち、前記基端側の挟角は鋭角になることを特徴とする請求項１記載の木ねじ。
前記切刃部は複数条に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の木ねじ。
前記切刃部は二条に形成され、前記ねじ山は二条に形成されていることを特徴とする請求項３記載の木ねじ。