JP4283082B2 - ネジの頭部構造 - Google Patents

Description

この発明は、ネジの頭部構造、更に詳しくは、被締結物である木材に対して頭部で座ぐりし、この頭部を木材に木割れを生じさせることなく沈み込ませることができるようにしたネジの頭部構造に関する。

木材の締結に用いるネジにおいて、その頭部に座ぐり機能を与え、頭部を木材に沈み込ませることにより、締結の仕上がり形態の向上を図ることができるようにしたネジが提案されている。

上記頭部に座ぐり機能を付加するには、シャンク部の一端側に設けた頭部の座面に切削刃を設け、ネジのねじ込み回転により上記切削刃で木材を切削して、木材に頭部を沈み込ませるようになっている。

従来、木材の締結に用いるネジにおいて、座ぐり用の切削刃を設けた頭部構造は、頭部の外周に切削屑の排出部を形成すると共に、頭部の座面に直線や円弧状となる複数の切削刃を放射状の配置で設けたものが提案されている（例えば、特許文献１と２参照）。

特開昭５９−１３１０１３号公報（図４、図５、図９） 特開平５−１３３４１１号公報（図３、図５、図７）

ところで、上記した従来の直線や円弧状の各切削刃は、半径方向に連続した構造になっているので、木材の座ぐり時において、切削した木材の切削屑を外側に排出する機能が極めて低く、頭部の外周に切削屑の排出部を設けても、シャンク部の側に切削屑を閉じ込めた目詰まり状態になり、このため、閉じ込められた切削屑が頭部の沈み込みを阻害することになり、頭部の完全な沈み込み状態を得ることが困難であるという問題がある。

また、連続した構造の各切削刃は、その刃先の木材への接触部分が長くなり、このため、切削時の抵抗が大きくなり、ビスのねじ込みによる座ぐりに大きな力が必要になる。

そこで、この発明の課題は、切削した木材の切削屑を確実に外側へ排出することで、シャンク部の側に切削屑を閉じ込める目詰まり状態の発生をなくし、軽いねじ込み力で頭部の完全な沈み込み状態を得ることができるネジの頭部構造を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、シャンク部の一端側に設けた頭部の外周に切削屑の排出部を頭部の最大外径よりも凹入するように形成し、上記頭部の座面側に、頭部の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃と、外側切り刃に対してねじ込み回転方向の後方で排出部と対応し、シャンク部側に配置した座ぐり用の内側切り刃を設け、上記外側切り刃と内側切り刃は、内側切り刃の方がシャンク部の軸方向への突出長さが長く、外側切り刃と内側切り刃のねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部の軸心を通る半径方向の軸線に一致し、かつ、外側切り刃による内側端の切削軌跡と内側切り刃による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃の切削軌跡と内側切り刃の切削軌跡が部分的に重なるように設定されている構成を採用したものである。

請求項２の発明は、シャンク部の一端側に設けた頭部の外周に切削屑の排出部を頭部の最大外径よりも凹入するように形成し、上記頭部の座面側に、頭部の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃と、外側切り刃に対してねじ込み回転方向の後方で排出部と対応し、シャンク部側に配置した座ぐり用の内側切り刃と、上記外側切り刃と内側切り刃の間に配置した中間切り刃を設け、上記外側切り刃と内側切り刃及び中間切り刃は、内側切り刃がシャンク部の軸方向への突出長さが最も長く、中間切り刃はシャンク部の軸方向への突出長さが外側切り刃と同等かそれよりも長く設定され、上記外側切り刃と内側切り刃及び中間切り刃のねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部の軸心を通る半径方向の軸線に一致し、かつ、外側切り刃による内側端の切削軌跡と中間切り刃による外側端の切削軌跡及び、中間切り刃による内側端の切削軌跡と内側切り刃による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃の切削軌跡と内側切り刃の切削軌跡が部分的に重なるように設定されている構成を採用したものである。

請求項３の発明は、シャンク部の一端側に設けた頭部の外周に切削屑の排出部を頭部の最大外径よりも凹入するように形成し、上記頭部の座面側に、頭部の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃と、外側切り刃に対してねじ込み回転方向の後方で排出部と対応し、シャンク部側に配置した座ぐり用の内側切り刃を設け、上記外側切り刃と内側切り刃は、内側切り刃の方がシャンク部の軸方向への突出長さが長く、外側切り刃と内側切り刃のねじ込み回転方向の前方に向く面が、外側切り刃は頭部の軸心を通る半径方向の軸線に対して頭部の外周から内側に向けてねじ込み回転方向の後方へ下がり傾斜になり、内側切り刃は上記軸線に対してシャンク部側から外側に向けてねじ込み回転方向の後方へ下がり傾斜になり、かつ、外側切り刃による内側端の切削軌跡と内側切り刃による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃の切削軌跡と内側切り刃の切削軌跡が部分的に重なるように設定されている構成を採用したものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、上記内側切り刃の頭部と反対側の先端で外側コーナを傾斜面に形成した構成を採用したものである。

ここで、木材の締結に用いるネジは、外周に雄ネジが設けられたシャンク部の一端側に頭部と他端側に先鋭端を設け、上記頭部は、上面に工具の係合溝が設けられ、雄ネジよりも大径の板状でその外周に切削屑の排出部が複数形成され、上記外側切り刃と内側切り刃及び中間切り刃は、排出部と等しい数の複数組がそれぞれ各排出部と対応する位置に配置されている。

上記のように、この発明によると、頭部の座面に設けた外側切り刃と内側切り刃がねじ込み回転方向に断続し、外側切り刃と内側切り刃のねじ込み回転方向の前方に向く面を、それぞれ、頭部の軸心を通る半径方向の軸線に一致するか、回転方向の後方に傾斜させたので、木材の切削屑を小さくして確実に外側へ排出することができ、シャンク部の側に切削屑を閉じ込めた目詰まり状態の発生をなくし、頭部の完全な沈み込み状態を得ることができる。

また、内側切り刃の方がシャンク部の軸方向への突出長さを長くしたので、座ぐりは先ず最初に内側切り刃でシャンク部の周囲から切削を開始し、内側切り刃の幅での切削は部分的な切削になるので、切削に要するねじ込み回転力が小さくて済み、内側切り刃での切削後に外側切り刃での切削が生じることにより、切削屑を小さくして切削屑の排出が円滑に行えることになる。

更に、外側切り刃と内側切り刃のねじ込み回転方向の前方に向く面を、それぞれ、頭部の軸心を通る半径方向の軸線に一致するか、回転方向の後方に傾斜させたので、木材繊維を確実に切断して座ぐり時に外側切り刃が木材繊維を外側に押し広げるようなことがなく、したがって、切削屑を頭部の外周側へ送り出して排出させることができ、しかも、外側切り刃による内側端の切削軌跡と内側切り刃による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃の切削軌跡と内側切り刃の切削軌跡が部分的に重なるように設定したので、被締結木材に対して頭部の座面による削り残しの発生がなく、軽いねじ込み力で頭部を完全に沈み込ませることができる。

更にまた、外側切り刃と内側切り刃の間に中間切り刃を設けることにより、座ぐり時の切削屑をより小さくすることができ、切削屑の排出が一段と円滑に行えると共に、切削に要するねじ込み回転力を小さくすることができる。
また、内側切り刃の頭部と反対側の先端で外側コーナを傾斜面に形成すると、座ぐり開始時の切り込み抵抗の発生を少なくし、ねじ込み力を軽くすることができる。

外周に切削屑の排出部を凹入するように形成した頭部の座面側に、頭部の外周寄りに配置した外側切り刃と、外側切り刃に対してねじ込み回転方向の後方で排出部と対応するようシャンク部側に配置した内側切り刃を設け、上記外側切り刃と内側切り刃は、内側切り刃の方がシャンク部の軸方向への突出長さが長く、かつ、外側切り刃と内側切り刃のねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部の軸心を通る半径方向の軸線に一致するか、回転方向の後方に傾斜し、外側切り刃による内側端の切削軌跡と内側切り刃による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃の切削軌跡と内側切り刃の切削軌跡が部分的に重なるようになっている。

以下、この発明の実施例を図示に基づいて説明する。

図１乃至図５は、木材の締結に用いるネジ１の第１の例を示し、ネジ１は外周に雄ネジ２が設けられたシャンク部３の一端側に、上面で開口する工具係合溝４ａを有する頭部４と他端側に図示省略した先鋭端を設け、上記頭部４は、雄ネジ２の外径よりも大径となる板状に形成され、この頭部４とシャンク部３の間にテーパー部５が設けられている。

上記頭部４は、円形状となる外周の四等分した位置に、それぞれ弧状に凹入する切削屑の排出部６を、隣接する排出部６の間に最大径部７を残して設けた構造になっており、この頭部４の座面側に、ネジ１のねじ込み回転方向に分断された配置となる外側切り刃８と内側切り刃９が、各排出部６と対応する数の複数組が設けられている。

上記外側切り刃８と内側切り刃９は、四角形や三角形の軸状に形成され、それぞれ、頭部４の座面からシャンク部３の軸方向に突出するよう設けられ、外側切り刃８は、排出部６に対してネジ１のねじ込み回転方向の前方に位置する最大径部７に外接する配置となり、また、内側切り刃９は、排出部６と対応する位置においてシャンク部３に沿うような配置で設けられている。

上記外側切り刃８と内側切り刃９は、内側切り刃９の方がシャンク部３の軸方向への突出長さが長く、外側切り刃８は頭部４の座面から独立して突出していると共に、内側切り刃９は、図１乃至図４では、内側がテーパー部５の外面に一体化し、外側面がシャンク部３の軸方向に直線状に延びているが、図５のように、内側切り刃９の頭部４と反対側の先端で外側コーナを傾斜面１０に形成し、座ぐり開始時の切り込み抵抗の発生を少なくするようにしてもよい。

また、外側切り刃８と内側切り刃９のねじ込み回転方向の前方に向く前面が、それぞれ、頭部４の軸心を通る半径方向の軸線Ｘに一致するか、この軸線ａに対して後方に傾斜し、かつ、外側切り刃８による内側端の切削軌跡と内側切り刃９による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃８の切削軌跡と内側切り刃９の切削軌跡が部分的に重なるように設定され、外側切り刃８と内側切り刃９は、それぞれ、ねじ込み回転方向の前方に向く前面の先端が切削刃先８ａと９ａになっている。

図６は、ネジ１の第２の例を示し、上記頭部４の座面側に、頭部４の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃８と、外側切り刃８に対してねじ込み回転方向の後方で排出部６と対応し、シャンク部３側に配置した座ぐり用の内側切り刃９と、上記外側切り刃８と内側切り刃９の間に配置した中間切り刃１１を設けた構造になっている。

図１乃至図５は、第１の例における外側切り刃８と内側切り刃９の具体的な配置と刃先形状の異なった例を示し、図６は、第２の例における外側切り刃８と内側切り刃９及び中間切り刃１１の構造を示し、図７は、外側切り刃８と内側切り刃９の好ましくない対比例を示している。

図７の、好ましくない対比例は、外側切り刃８を、ねじ込み回転方向の前方に向く前面が内側から外側へねじ込み回転方向に対して後方下がりに傾斜するよう形成し、また、内側切り刃９を、ねじ込み回転方向の前方に向く前面が内側から外側へねじ込み回転方向に対して先端上がりに傾斜するよう形成し、かつ、外側切り刃８による内側端の切削軌跡と内側切り刃９による外側端の切削軌跡が内外に離れた位置関係にあるように配置した構造になっている。

このような、外側切り刃８と内側切り刃９の構造は、ビス１のねじ込みによる座ぐり時において、図７（Ｂ）のように、内側切り刃９の前面に被締結木材Ａの切削屑ａが閉じ込められて排出することができないことになり、しかも、外側切り刃８と内側切り刃９の間に削り残しが発生するので、この削り残しと上記閉じ込た切削屑ａが座ぐりによる頭部の沈み込みを阻害する。

また、外側切り刃８は、図７（Ｂ）の矢印ｂのように、切削屑を頭部の外側に切削屑を排出することになるが、図８の矢印ｃのように、回転する外側切り刃８は、外周において木材繊維が切れずに木目を外方に押し広げることになり、これが原因で木割れを生じさせるという不都合がある。

これに対して、図１と図２に示した例のネジ１は、外側切り刃８と内側切り刃９のねじ込み回転方向の前方に向く前面を、それぞれ頭部４の軸心を通る半径方向の軸線Ｘに一致させ、更に、外側切り刃８による内側端の切削軌跡と内側切り刃９による外側端の切削軌跡を一致させた構造になっている。

このような図１と図２に示した例では、ビス１のねじ込みによる座ぐり時において、図１（Ｂ）の矢印で示すように、内側切り刃９の前面による切削屑は頭部４の外周側に向けて排出部６から頭部４の外周に排出され、また、外側切り刃８による切削屑は頭部４の内側に送られ、この切削屑は後続の上記内側切り刃９により頭部４の外周側に向けて排出され、排出部６から出ていくことになる。

上記外側切り刃８は、切削屑を内側に取り込むことにより、その外周の刃先で木材繊維を切断することになり、木目を押し広げて木割れを生じさせるというようなことがないと共に、外側切り刃８による内側端の切削軌跡と内側切り刃９による外側端の切削軌跡が一致しているので、削り残しの発生がなく、しかも、切削屑を排出部６から頭部４の外周へ確実に排出することで、座ぐりによる頭部４の沈み込みが確実に得られることになる。

図３に示した例のネジ１は、外側切り刃８のねじ込み回転方向の前方に向く前面を、頭部４の軸心を通る半径方向の軸線Ｘに対して、外周から内側に向けてねじ込み回転方向の後方下がりに傾斜させ、また、内側切り刃９のねじ込み回転方向の前方に向く前面を、頭部４の軸心を通る半径方向の軸線Ｘに対して、内側から外側に向けてねじ込み回転方向の後方下がりに傾斜させ、更に、外側切り刃８の切削軌跡と内側切り刃９の切削軌跡が部分的に重なるようにした構造になっている。

この図３に示した例においては、上述した図１と図２に示した例で挙げた効果と共に、外側切り刃８と内側切り刃９の前面を傾斜させることにより、切削した切削屑の排出部６への送り出しがより円滑になり、座ぐりに要する切削トルクの削減が可能になる。

図４で示した例のネジ１は、基本的に図３に示した例と同様であるが、外側切り刃８を三角形の軸状とすると共に、内側切り刃９をその外側部が排出部６に接するように形成し、外側切り刃８の切削軌跡と内側切り刃９の切削軌跡が部分的に重なるようにした構造になっている。

この図４で示した例も、図３に示した例と同じく切削した切削屑の排出部６への送り出しがより円滑になり、座ぐりに要する切削トルクの削減が可能になる。

図６は、第２の例における外側切り刃８と内側切り刃９及び中間切り刃１１の構造を示し、中間切り刃１１は、外側切り刃８と内側切り刃９の間のねじ込み方向の略中間に位置し、上記外側切り刃８と内側切り刃９及び中間切り刃１１は、内側切り刃９がシャンク部３の軸方向への突出長さが最も長く、中間切り刃１１はシャンク部３の軸方向への突出長さが外側切り刃８と同等かそれよりも長く設定され、上記外側切り刃８と内側切り刃９及び中間切り刃１１のねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部４の軸心を通る半径方向の軸線に一致し、かつ、外側切り刃８による内側端の切削軌跡と中間切り刃１１による外側端の切削軌跡及び、中間切り刃１１による内側端の切削軌跡と内側切り刃９による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃８の切削軌跡と中間切り刃１１の切削軌跡及び、中間切り刃１１の切削軌跡と内側切り刃（９）の切削軌跡がそれぞれ部分的に重なるように設定されている。

この第２の例において、外側切り刃８と内側切り刃９のねじ込み回転方向の前方に向く面が、外側切り刃８は上記軸線に対して頭部４の外周から内側に向けてねじ込み回転方向の後方へ下がり傾斜になり、内側切り刃９は上記軸線に対してシャンク部３側から外側に向けてねじ込み回転方向の後方へ下がり傾斜になっているようにしたり、内側切り刃９の頭部４と反対側の先端で外側コーナを傾斜面に形成した構造を採用することができる。

上記のように、この発明の第１の例で示した頭部構造は、木材の締結に用いるネジにおいて、その頭部４に外側切り刃８と内側切り刃９をねじ込み回転方向の前後に分断して設け、外側切り刃８と内側切り刃９をねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部４の軸心を通る半径方向の軸線Ｘに一致するか、この軸線Ｘに対してねじ込み回転方向の後方に傾斜させ、かつ、外側切り刃８による内側端の切削軌跡と内側切り刃９による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃８の切削軌跡と内側切り刃９の切削軌跡が部分的に重なるように設定して形成したので、内側切り刃９による切削開始後に外側切り刃８が切削する時間差と、外側切り刃８と内側切り刃９による切削屑の排出の向上により、座ぐりに要する切削トルクの削減が可能になり、しかも、切削屑を確実に排出して閉じ込めることがないので、座ぐりによって頭部４を確実に木材に沈み込ませることができ、ビス１による締結の仕上がり形態の向上が図れる。

また、この発明の第２の例では、外側切り刃８と内側切り刃９の間に中間切り刃１１を設けたので、切削屑を更に小さくして切削屑の排出を一段と向上させることができ、座ぐりに要する切削トルクの更なる削減が可能になる。

なお、何れの例においても、頭部４の平面形状は図示に限定されるものではなく、三角形や四角形、各種異形のような最大径部と排出部を備えた形状を採用することができ、外側切り刃８と内側切り刃９及び中間切り刃１１の設ける数も、例えば、頭部４の排出部６の数に合わせて設定すればよい。

（Ａ）は第１の例の頭部構造を有するネジの正面図、（Ｂ）は同横断底面図 （Ａ）は第１の例の頭部構造を示す上下反転した状態での斜視図、（Ｂ）は同上のネジを用いた締結状態の縦断面図 （Ａ）は第１の例の他の頭部構造を有するネジの正面図、（Ｂ）は同横断底面図 （Ａ）は第１の例の更に他の頭部構造を有するネジの正面図、（Ｂ）は同横断底面図 第１の例の頭部構造を有するネジの内側切り刃に傾斜面を設けた例を示す斜視図 （Ａ）は第２の例の頭部構造を有するネジの正面図、（Ｂ）は同横断底面図 （Ａ）は比較例の頭部構造を有するネジの正面図、（Ｂ）は同横断底面図 比較例の頭部構造による板割れの発生状態を示す平面的な図

符号の説明

１ ネジ
２ 雄ねじ
３ シャンク部
４ 頭部
５ テーパー部
６ 排出部
７ 最大径部
８ 外側切り刃
９ 内側切り刃
１０ 傾斜面
１１ 中間切り刃

Claims (4)

1. シャンク部（３）の一端側に設けた頭部（４）の外周に切削屑の排出部（６）を頭部（４）の最大外径よりも凹入するように形成し、上記頭部（４）の座面側に、頭部（４）の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃（８）と、外側切り刃（８）に対してねじ込み回転方向の後方で排出部（６）と対応し、シャンク部（３）側に配置した座ぐり用の内側切り刃（９）を設け、上記外側切り刃（８）と内側切り刃（９）は、内側切り刃（９）の方がシャンク部（３）の軸方向への突出長さが長く、外側切り刃（８）と内側切り刃（９）のねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部（４）の軸心を通る半径方向の軸線に一致し、かつ、外側切り刃（８）による内側端の切削軌跡と内側切り刃（９）による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃（８）の切削軌跡と内側切り刃（９）の切削軌跡が部分的に重なるように設定されているネジの頭部構造。
2. シャンク部（３）の一端側に設けた頭部（４）の外周に切削屑の排出部（６）を頭部（４）の最大外径よりも凹入するように形成し、上記頭部（４）の座面側に、頭部（４）の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃（８）と、外側切り刃（８）に対してねじ込み回転方向の後方で排出部（６）と対応し、シャンク部（３）側に配置した座ぐり用の内側切り刃（９）と、上記外側切り刃（８）と内側切り刃（９）の間に配置した中間切り刃（１１）を設け、上記外側切り刃（８）と内側切り刃（９）及び中間切り刃（１１）は、内側切り刃（９）がシャンク部（３）の軸方向への突出長さが最も長く、中間切り刃（１１）はシャンク部（３）の軸方向への突出長さが外側切り刃（８）と同等かそれよりも長く設定され、上記外側切り刃（８）と内側切り刃（９）及び中間切り刃（１１）のねじ込み回転方向の前方に向く面が、それぞれ、頭部（４）の軸心を通る半径方向の軸線に一致し、かつ、外側切り刃（８）による内側端の切削軌跡と中間切り刃（１１）による外側端の切削軌跡及び、中間切り刃（１１）による内側端の切削軌跡と内側切り刃（９）による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃（８）の切削軌跡と内側切り刃（９）の切削軌跡が部分的に重なるように設定されているネジの頭部構造。
3. シャンク部（３）の一端側に設けた頭部（４）の外周に切削屑の排出部（６）を頭部（４）の最大外径よりも凹入するように形成し、上記頭部（４）の座面側に、頭部（４）の最大外径寄りの位置に配置した座ぐり用の外側切り刃（８）と、外側切り刃（８）に対してねじ込み回転方向の後方で排出部（６）と対応し、シャンク部（３）側に配置した座ぐり用の内側切り刃（９）を設け、上記外側切り刃（８）と内側切り刃（９）は、内側切り刃（９）の方がシャンク部（３）の軸方向への突出長さが長く、外側切り刃（８）と内側切り刃（９）のねじ込み回転方向の前方に向く面が、外側切り刃（８）は頭部（４）の軸心を通る半径方向の軸線に対して頭部（４）の外周から内側に向けてねじ込み回転方向の後方へ下がり傾斜になり、内側切り刃（９）は上記軸線に対してシャンク部（３）側から外側に向けてねじ込み回転方向の後方へ下がり傾斜になり、かつ、外側切り刃（８）による内側端の切削軌跡と内側切り刃（９）による外側端の切削軌跡が一致するか、外側切り刃（８）の切削軌跡と内側切り刃（９）の切削軌跡が部分的に重なるように設定されているネジの頭部構造。
4. 上記内側切り刃（９）の頭部（４）と反対側の先端で外側コーナを傾斜面（１０）に形成した請求項１乃至３の何れかに記載のネジの頭部構造。

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