JP5619748B2

JP5619748B2 - 締結装置

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Publication number: JP5619748B2
Application number: JP2011528258A
Authority: JP
Inventors: フルッキゲル，ヴェルネル
Original assignee: フルッキゲル，ヴェルネル
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CA2738848A1; WO2010037535A1; DE102008049640A1; CN102171461A; WO2010037535A4; CN102171461B; HK1154641A1; US20110229285A1; JP2012504214A; CA2738848C; US9334888B2; WO2010037411A1

Description

本発明は、コンクリート、煉瓦、鋼などの塊状の基部や材料への固定用の締結装置に関し、この締結装置は、ねじ山部と、自由端に工具を挿入するためのリセスが形成されたシャフト部と、を備えるねじと、雄ねじを備えるスリーブと、を有し、このスリーブは、径方向に拡大したリム部を有し、このリム部には第２の工具を配置するための手段が形成されており、該スリーブは、シャフト部に押し込み可能でかつシャフト部に回転可能に設けられているとともに、ねじおよび／またはスリーブを回転することができるように軸方向に保持されている。

このような締結装置は、特許文献１により知られている。周知の実施例では、スリーブは、シャフト部の自由端からシャフト部に取付可能であり、一方の端部ではシャフト部のカラーにより保持され、他方の端部ではシャフト部のビード部分によりシャフト部に保持される。このような冷間プロセスにおけるシャフトの自由端のビーディングによるスリーブへの固定は、硬化できない特定の鋼合金を要する。よって、周知のねじは、切削機能を有する硬化されたねじ山を有しておらず、コンクリート、煉瓦、金属などの硬い材料に直接設置するために使用することができない。

欧州特許第０４７６４６６号明細書

本発明は、上記の問題に対する解決法を提供するものである。本発明は、コンクリート、煉瓦、鋼などに直接ねじ込むことができる締結装置を提供することを目的とする。

この問題に対する第１の解決法は、上述した種類の締結装置であって、ねじが、硬化可能でかつシャフト部の自由端に径方向に拡大したヘッド部を有する鋼製のロッド状スクリューブランクによって形成され、スリーブが他方の端部からスクリューブランクに取付可能であり、かつリム部にシャフト部のヘッド部に対向して配置可能な座部を有し、シャフト部（３，２３）が支持部を有するように設計され、この支持部は、スクリューブランクの変形によって、スリーブをシャフト部に保持するためにリム部とは反対側のスリーブの端部に向かって拡大されており、ねじは取り付けられたスリーブとともに硬化可能となっている締結装置によって提供される。

この問題に対する第２の解決法は、ねじが硬化鋼によって形成され、シャフト部がリング状の溝を有し、スリーブがリム部の反対側の端部に溝と係合してスリーブをシャフト部に保持する内向きのリング状突出部を有することを特徴とする締結装置によって提供される。

請求項２〜１２には、締結装置および締結装置の製造方法に関するさらなる改良や有利な実施例が記載されている。

本発明は、添付の図面を参照して以下に説明される。

締結装置の第１の実施例の長手方向断面図である。締結装置の第２の実施例の長手方向断面図である。締結装置の第３の実施例の長手方向断面図である。締結装置の第４の実施例の長手方向断面図である。予切削端の別の設計を示す図１と類似する長手方向断面図である。予切削端の別の設計を示す図２と類似する長手方向断面図である。支持部の別の設計を示す図２と類似する長手方向断面図である。

図１に示す実施例は、ねじ山部２と、自由端に図示省略の工具を挿入するためのリセス４を有するシャフト部３と、を備えるねじ１を有し、シャフト部上に配置されたスリーブ６をさらに有する。リセス４は、図示のような六角穴、トルクスリセス、または十字スロットとして形成可能である。

スリーブ６は、ねじ１のねじ山部２とピッチが同じ雄ねじ７を有するとともに、一端に径方向に拡大したリム部８を有し、リム部８には図示省略の第２の工具との係合のためのスロット９が設けられている。図示の例では、リム部８は、スリーブ６の雄ねじ７の直径に実質的に対応する直径を有しうる。

ねじ１は、硬化可能な鋼製であり、ロッド状の円筒形スクリューブランクから形成される。スクリューブランクは、ねじ山部２に設けられたねじの谷径に実質的に対応する直径を有するとともに、ねじ１の先端部４８から離れたシャフト部３の自由端に径方向に拡大したヘッド部５を有するように設計される。ヘッド部５には、スリーブ６用の円錐状支持面１１が設けられている。スリーブ６は、スクリューブランクの他方の端部からまだ加工されていないねじ山部２を通してシャフト部３に取り付けることができる。スリーブのリム部８には、円錐状のステップが設計されており、このステップがシャフト部のヘッド部５を受け入れるとともに支持面１１上に配置される。スリーブ６は、図示の例では、硬化不能なもしくは硬化を意図していない鋼製とすることができる。

シャフト部３は、支持部１０を有するように設計され、この支持部１０は、スクリューブランクの変形により形成可能であるとともに、シャフト部３にスリーブ６を保持するように、ねじ山部２に隣接するスリーブ６の端部に向かって拡大している。図示の例では、支持部１０は、スクリューブランクに設けられた少なくとも１つのねじ山によって形成される。スリーブ６に関連する少なくとも２つのスクレイパー溝をねじ山に設けてもよい。図示の例では、３つのスクレイパー溝１２が周方向で食い違うように設けられている。

リム部８とは反対側のスリーブ６の端部には、少なくとも２つの第１の予切削端１４、図示の例では４つの予切削端１４が設けられており、これらの予切削端１４は、支持部１０に向けられているとともにそれぞれ切取部１５に形成されている。より詳細には、第１の予切削端１４は、ねじ１の長手方向軸を含む軸方向の平面内でかつ円錐面上に位置する。また、第１の予切削端１４は、上記の円錐面に実質的に螺旋状に設けるか、もしくは斜めに設けることもできる。

このような螺旋状もしくは斜めの位置が選択された場合には、第１または第２の予切削端の前端部または先端部、すなわちねじ山部２の先端部に最も近い端部は、ねじ山に沿ってねじの先端部４８に向かって移動するときに、後端または終端、すなわち第１または第２の工具に係合する締結装置の端部に最も近い端部に対して、ねじ山の方向に前進することが好ましい。このような好適な方向付けは、締結装置の全ての実施例の全ての予切削端もしくは切削端に適用される。スリーブ６を備えるシャフト部３の支持部１０と、ねじ山部２のねじ山とは、それぞれ独立した圧延プロセス、もしくは図示の実施例で想定されるように共通の圧延プロセスでスクリューブランクに形成可能である。次の行程では、上述のように形成されたスリーブ６を備えるねじ１は硬化される。さらなる行程では、腐食防止のために少なくともねじ山部２の領域、そして必要に応じて支持部１０の領域において、ねじ１にガルバニックコーティングを施すことができる。

図１に示すように、スリーブ６は、一方側ではシャフト部３の支持面１１によって、また、他方側では支持部１０によって、シャフト部３に回転可能に保持されており、かつねじ１とスリーブ６とを関連する２つの工具によって一緒にもしくは個々に回転することができるように軸方向に保持されている。

開示された締結装置は、コンクリート、煉瓦、鋼などに直接ねじ込む、すなわちドエルを使用せずにねじ込むためのものである。図示の実施例は、部分的に図示された木製の取付部品１８を、同様に部分的に図示されたコンクリート製の支持部品１９に固定するのに役立つ。スリーブ６を備えるねじ１は、この構成では、取付部品１８を通して支持部品１９に設けられたボアにねじ込まれる。ボアの直径は、ねじ山部２の谷径に対応する。シャフト部３の支持部１０が取付部品１８の外面に突き当たると、ねじ１とスリーブ６とのさらなる回転に応じて、取付部品１８を貫通する孔の部分が支持部１０に設けられたスクレーパ溝１２およびスリーブ６の端部に設けられた第１の予切削端１４によって、スリーブ６の雄ねじ７の谷径に対応する直径まで拡大し、これにより、スリーブ６を取付部品１８に容易にねじ込むことが可能となる。スリーブ６のリム部８が取付部品１８の外面に突き当たると、第１の予切削端１４によって形成されたボアは、ねじ１およびスリーブ６のさらなる回転により、スリーブ６に形成された第２の切削端１７によってリム部８の直径に対応する直径まで拡大され、これにより、取付部品１８の外面と同一平面上に締結装置を取り付けることが可能になる。

図２の締結装置の製造にも使用可能な図１の締結装置の一般的に好適な製造方法は、以下の通りである。

図１（または図２）などに示す、ねじ山部２とシャフト部３を有し、かつ硬化可能な材料、好ましくは予穿孔されたコンクリート、予穿孔された煉瓦、予穿孔された鋼の少なくとも１つに直接ねじを形成する動作を可能にする程度まで硬化可能な材料によって製造されるねじのために、全体としてロッド状のブランクが使用される。工具収容特徴部４を含むヘッド部５が、後にねじ山部の端部に対応するスクリューブランクの端部から離れたシャフト部の端部に形成される。ヘッド部は、ねじ山部２の谷径に対して拡大される。続いて、予製造されたねじ付スリーブ６が、ブランクの先端部すなわち後のねじ山部２の先端部に対応する端部からシャフト部上に配置される。その後、スリーブ支持部１０が、スリーブの前端すなわち上述の先端部に隣接するスリーブの端部に隣接してねじに形成される。ねじ山が、続いてもしくは同時にねじ山部２に形成され、その後でねじ１が硬化される。

続く図面には、対応する部品が示されており、適切な場合すなわち部品が実質的に変更されていない場合には、反対の記載がない限り、先の図面の符号と同一の符号が用いられ、同じ説明が適用される。

図２に示す実施例は、改良されたシャフト部２３を備えるねじ２１および改良されたスリーブ２６を有する点で図１の実施例とは異なる。シャフト部２３は、支持部２２を有するように設計されており、この支持部２２は、スクリューブランクの変形により形成可能であり、取り付けられたスリーブ２６のリム部８とは反対側の端部に向かって円錐状に拡大されている。支持部２２は、スリーブ２６をシャフト部２３上に保持するために、スリーブ２６の雄ねじ７の谷径に向かって実質的に延びている。シャフト部２３には、スリーブ２６と関連して少なくとも２つの第１の予切削端２４、図示の例では４つの予切削端２４が設けられており、これらの予切削端２４は、ねじ山部２に隣接して支持部２２の切取部２５に形成されている。

スリーブ２６を備えるシャフト部２３の支持部２２と、ねじ山部２のねじ山とは、独立した圧延プロセスもしくは図示の実施例のように共通の圧延プロセスでスクリューブランクに形成可能である。次の行程では、上述のように形成されたスリーブ２６を備えるねじ２１は硬化される。さらなる行程では、腐食防止のために少なくともねじ山部２の領域、そして必要に応じて支持部２２の領域において、ねじ２１にガルバニックコーティングを施すことができる。

ねじ２１が取付部品１８および支持部品１９に設けられた孔にねじ込まれるときに、シャフト部２３の支持部２２が取付部品１８の外面に突き当たると、ねじ２１とスリーブ２６とのさらなる回転に応じて、取付部品１８を貫通する孔の部分が支持部２２に設けられた第１の予切削端２４によって、スリーブ２６の雄ねじ７の谷径に対応する直径まで拡大し、これにより、スリーブ２６を取付部品１８に容易にねじ込むことが可能となる。

ねじ２１が図１のスリーブ６を備える実施例も可能である。

図３に示す実施例は、ねじ山部３２とシャフト部３３を備えるねじ３１を有し、シャフト部３３は、第１の工具が配置されるリセス４とともにリング状の溝３５を有する。締結装置は、さらにスリーブ３６を有し、このスリーブ３６は、ねじ山部３２の先端部から離れたシャフトの自由端からシャフト部３３に取り付けることができる。スリーブ３６は、ねじ３１のねじ山部３２と同じピッチの雄ねじ７と、一方の端部における径方向に拡大したリム部３８と、他方の端部における内向きのリング状突出部３０と、を有し、リング状突出部３０は、圧延工程などによってシャフト部３３の溝３５に挿入可能である。リム部３８には、第２の工具が配置されるスロット３９が設けられており、リム部３８は、図示のようにスリーブ３６の雄ねじ７の直径に実質的に対応する直径を有する。少なくとも２つの予切削端３７、図示の例では４つの予切削端３７が、スリーブ３６の雄ねじ７に隣接して拡大されたリム部３８に設けられている。各々の予切削端３７は、スロット３９の１つに設けられている。

ねじ３１は、硬化鋼から形成される。図示の例では、ねじ山部３２は、スリーブ３６の雄ねじ７の直径に対応する直径を有しうる。ねじ山部３２の先端部から離れた端部におけるシャフト部３３の自由端は、円錐状に先細となったスリーブ３６用支持面３４を有するように設計されている。スリーブ３６の内側面は、支持面３４上に配置可能な対応する円錐状の突出部を備える。スリーブ３６は、硬化されていない鋼で形成可能である。

図３に示すように、スリーブ３６は、一方側ではシャフト部３３の支持面３４によって保持されており、他方側では溝３５に係合するリング状突出部３０によって保持されている。また、スリーブは、リセス４およびスロット３９にそれぞれ関連する工具によって、ねじ３１とスリーブ３６とを一緒にまたは独立して回転することができるように、シャフト部３３上に回転可能に設けられているとともに軸方向では固定されている。

実際には、圧延によって形成可能でかつ溝３５に係合する径方向内向きのリング状突出部３０によって、スリーブ３６を軸方向に固定するとともにスリーブ３６とねじ３１との相対的な回転を許容することができるため、シャフト部３３の円錐状の端面３４とスリーブ３６の相補的な円錐状の接触面は省略することができる。

この実施例では、スリーブ３６を備えるねじ３１は、取付部品１８を通して支持部品１９に設けられたボアにねじ込まれる。ボアの直径は、ねじ山部３２の谷径およびスリーブ３６の雄ねじの谷径にそれぞれ対応する。

図４に示す実施例は、ねじ４１がシャフト部４３を備え、このシャフト部が溝３５を境界づける径方向に拡大した（ねじ４１のねじ山部４２の外形に対して径方向に拡大した）端部４４を有し、この端部４４の直径がスリーブ３６の雄ねじ７の谷径と実質的に対応する点で図３の実施例とは異なる。ねじ山部４２は、端部４４に隣接し、かつ端部４４よりも直径が小さい。シャフト部４３には、ねじ山部４２に面する少なくとも２つの第１の予切削端４５が設けられており、各々の予切削端４５は、端部４４に軸方向に設けられた切取部４６に位置する。ねじ４１も、硬化鋼からなる。ねじ山部４２は、スリーブ３６の雄ねじ７のピッチと同じピッチを有するように設計される。

この実施例では、スリーブ３６を備えるねじ４１は、取付部品１８を通して支持部品１９に設けられたボアにねじ込まれる。孔の直径は、ねじ山部４２の谷径に対応する。シャフト部４３の端部４４が取付部品１８の外面に突き当たると、ねじ４１のさらなる回転に応じて、シャフト部４３の予切削端４５によって取付部品１８を通るボアの部分が、スリーブ３６の雄ねじ７の谷径に対応する直径まで拡大し、これにより、スリーブ３６を取付部品１８に容易にねじ込むことが可能となる。

上述の実施例により、特に、スタッドを使用せずに、有利でかつ単純な方法でコンクリート、煉瓦、鋼などの硬い材料に締結装置をストレスなく直接設置し、取付部品１８と支持部品１９との間に信頼性の高い永久接続部を得ることができる。

図３，図４の締結装置は、それぞれ以下の方法によって形成可能である。

第１に、好ましくはロッド状（円筒状）のブランクを用意し、このブランクは、好ましくは予穿孔されたコンクリート、予穿孔された煉瓦、予穿孔された鋼の少なくとも１つに直接ねじを形成する動作が可能となる程度まで硬化可能である硬化可能な材料で形成されたものである。

続いて、工具収容特徴部４を含むヘッド部が、冷間形成プロセスなどによってブランクに形成され、ねじ山部３２，４２とシャフト部３３，４３との間またはシャフト部に溝３５が形成される。

ねじ山が、圧延プロセスなどによって続いてもしくは同時にねじ山部３２，４２に形成され、その後でねじ３１，４１が硬化される。

この方法は、予製造されたねじ付スリーブ３６をシャフト部上に配置し、続いてスリーブの部分３０を溝３５内に変形させる追加のステップを含む。このスリーブ配置ステップは、ねじ山部３２，４２にねじを形成する前または後で、かつねじ３１，４１を硬化する前または後で実施可能である。

次に図５を参照すると、図１の締結装置の改良例が示されており、第１と第２の予切削端１４，１６が図１のように軸方向平面内ではなく螺旋状に設けられている。すなわち、図５は、図１の代替例として上述した第１および第２の予切削端１４，１６の螺旋状すなわち傾斜した配置およびスリーブ６の表面との交差部において予切削端を画定するそれぞれの溝１５，１７の対応する螺旋状すなわち傾斜した配置を示している。

図６は、図２の締結装置の改良例を示しており、スリーブ２６の雄ねじ７が、ねじ山部２の先端部に隣接する前端部と拡大されたリム部との間で、スリーブの軸方向長さの大部分にわたって螺旋状または軸方向に延びる溝５０を有している。実際には、溝５０は、実質的に第１の予切削端２４の軸方向延長部をなし、第２の予切削端まで延びてもよい。軸方向または螺旋状に延びる溝５０の同様の構成は、図５の実施例や図３，図４の実施例で用いることもできる。

つまり、第２の予切削端１７は、スリーブ６，２６の拡大されたリム部の前部に、全体として螺旋状または軸方向に延在する溝５０によって形成することができ、スリーブ６，２６のねじ山部７の螺旋状または軸方向に延びる溝５０は、選択的に支持部１０に隣接してもしくは支持部２２上に設けられた第１の予切削端１４，２４と整列されて、第１の予切削端に連続する部分をなしてもよい。よって、溝５０は、スリーブ６，２６の面との交差部において、連続する切削端をなす。溝５０は、さらに、設置部品１８から切断される廃棄材料をより良好に導くように機能する。溝５０は、特に、本出願人が有する欧州特許第０８７０１１８号に記載の方法で形成可能である。

より詳細には、溝またはノッチ５０は、スリーブ６，２６のねじ山７に形成され、ねじ１，２１の長手方向軸に対して約１５°である好適な角度で延びる直線上に実質的に位置する。予切削端１４，２４，１６が螺旋状に傾斜している場合には、溝またはノッチ５０も、好ましくは同じ角度で傾斜して設けられる。４つの溝またはノッチの列が設けられることが好ましく、同じ配列でスリーブの周囲に等間隔で配置される。溝がスリーブのねじ山７のみと交差する場合には、不連続なノッチと考えることができるが、連続する溝を形成するように溝をねじ山７の谷径よりも深く形成することもできる。

不連続なノッチが形成されるように溝が設計される場合には、これらのノッチは全体としてねじ山７の谷径に頂点（最も深い点）を有する三角形状となり、一方の側面が径方向に延びるとともに他方の側面が実質的に接線方向に延びる。

ノッチはまた、切削端をなし、これらの切削端は特に有利に取付部品へのスリーブ６，２６の挿入を容易にする。

図７は、締結装置のさらに別の実施例を示している。この実施例のシャフト部２３の支持部２２は、ローレット加工／エングレーリング、特にクロスローレット加工によって形成される。ローレット加工は、スリーブ２６が締結装置のシャフト部２３に配置された後で実施される。この処理により、ローレット加工部分の直径が増加し、スリーブ２６がシャフト部２３から滑り落ちるのが防止される。クロスローレット加工された支持部２２を形成した後、締結装置の材料を硬化するために硬化プロセスにさらすことができる。

支持部２２のローレット加工は、締結装置を支持部品１９にねじ込むときに摩擦／予切削効果を有する。

上述の全ての締結装置は、コンクリート、煉瓦、特に鋼である金属などの塊状の基部や材料への固定に適している。この意味では、木材やプラスチックも塊状の材料である。取付部品も、あらゆる材料、特に上述したいずれの材料でも形成可能である。

Claims

塊状の基部または材料への固定のために使用される締結装置であって、ねじ山部（２，４２）と、自由端にヘッド部（５）を有し、かつ工具を挿入するためのリセスがヘッド部（５）に形成されたシャフト部（３，２３，４３）と、を備える鋼製のねじ（１，２１，４１）と、雄ねじ（７）を備えるスリーブ（６，２６，３６）と、を有し、スリーブは、第２の工具を配置するための手段（９，３９）が形成され、かつ径方向に拡大されたリム部（８，３８）を有し、該スリーブは、シャフト部（３，２３，４３）に押し込み可能でかつシャフト部上で回転可能であるとともに、ねじおよび／またはスリーブを回転することができるように軸方向に保持されている締結装置において、
ねじ（１，２１，４１）は、硬化可能な鋼製のスクリューブランクから形成されており、スリーブ（６，２６，３６）は、スクリューブランクに軸方向に取付可能であるとともに、シャフト部（３，２３，４３）のヘッド部（５）に対向して配置可能な座部をリム部（８）に備えており、シャフト部（３，２３，４３）は、支持部（１０，２２，４４）を備えるように設計されており、この支持部は、スクリューブランクの変形によって、シャフト部（３，２３，４３）上にスリーブ（６，２６，３６）が保持されるように、リム部（８）の反対側に位置するスリーブ（６，２６，３６）の端部に向かって拡大しており、
少なくとも２つの第１の予切削端（１２，２４，４５）が、ねじ山部（２，４２）に隣接して前記支持部（１０，２２，４４）に設けられているとともに、取付部品に孔を切削するように設計されており、該孔は、スリーブ（６，２６，３６）の雄ねじ（７）の谷径に対応する直径を有することを特徴とする締結装置。
第２の予切削端（１６，１７，３７）が、ねじ（１，２１，４１）の長手方向軸を含む軸方向平面内で円錐面上に位置するか、前記円錐面上に螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の締結装置。
スリーブ（２６）の雄ねじ（７）は、ねじ山部（２）の先端部に隣接するスリーブの前端と該スリーブの前記拡大されたリム部との間において、スリーブ（２６）の軸方向長さの大部分にわたって螺旋状または軸方向に延びる溝（５０）またはノッチを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の締結装置。
第２の予切削端（１６，１７）が、スリーブ（６，２６）の前記拡大されたリム部の前部に設けられており、かつ前記の螺旋状または軸方向に延びる溝（５０）の延長部によって形成されていることを特徴とする請求項３記載の締結装置。
雄ねじ（７）に面する少なくとも２つの第２の予切削端（１６，１７，３７）が、スリーブ（６，２６，３６）のリム部（８，３８）に設けられているとともに、取付部品にスリーブ（６，２６，３６）の前記拡大されたリム部を受け入れる孔を切削するように設計されており、該孔は、スリーブ（６，２６，３６）の前記拡大されたリム部に対応する直径を有し、第２の予切削端（１６，１７，３７）は、ねじ（１）の長手方向軸を含む軸方向平面内の円錐面上に位置するか、前記円錐面に螺旋状に設けられているか該円錐面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の締結装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の締結装置の形成方法であって、
ねじ山部（２，４２）とシャフト部（３，２３，４３）とを有し、かつ予穿孔されたコンクリート、予穿孔された煉瓦、予穿孔された鋼の少なくとも１つに直接ねじを形成する動作を許容する程度まで硬化可能な材料で形成されたねじ用のブランクを用意し、前記ブランクの一方の端部に工具収容特徴部（４）を含むヘッド部（５）を形成し、該ヘッド部は、座部を形成するようにねじ山部（２，４２）の谷径に関連して拡大されており、続いて、予製造したねじ付スリーブ（６，２６）を前記ブランクの先端部、すなわちねじ山部（２，４２）の先端部に対応する端部を通してシャフト部上に配置して前記座部上の定位置まで移動させ、次に、スリーブの自由端に隣接してねじ山部にスリーブ支持部（１０，２２）を形成し、前記スリーブ支持部（１０，２２）は、取付部品に孔を切削するように設計された第１の予切削端（２４）を有し、前記孔は、スリーブ（６，２６）の雄ねじ（７）の谷径に対応する直径を有し、続いてまたは同時に、ねじ山部（２，４２）にねじを形成し、その後でねじを硬化するステップをそれぞれ含むことを特徴とする締結装置の形成方法。