特許 7530091 打ち込み式ファスナピン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(54)【発明の名称】打ち込み式ファスナピン

(51)【国際特許分類】

   F16B 15/00 20060101AFI20240731BHJP

   E04B 1/48 20060101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

F16B15/00 D

F16B15/00 B

E04B1/48 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020162891

(22)【出願日】2020-09-29

(65)【公開番号】P2022055456

(43)【公開日】2022-04-08

【審査請求日】2023-09-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000110789

【氏名又は名称】日本パワーファスニング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099966

【弁理士】

【氏名又は名称】西 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100134751

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆一

(72)【発明者】

【氏名】土肥 雄治

【審査官】田村 佳孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０５１１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２９３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３９９２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ １５／００

Ｅ０４Ｂ １／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板製のワークを金属板製又はコンクリート製の厚肉基材に取付けるのに好適な打ち込み式ファスナピンであって、
軸とその基端に設けた頭とから成り、
前記軸は、前記頭に連続したストレート部と、丸みを帯びた先端を有するテーパ状又は砲弾状の第１窄まり部と、前記第１窄まり部とストレート部との間に位置したテーパ状の第２窄まり部とを有して、前記第１窄まり部と第２窄まり部とは滑らかに連続しており、
前記第１窄まり部の長さをＬ１、前記第２窄まり部の長さをＬ２、前記ストレート部の直径をＤとしたとき、Ｌ１はＤの約１～１．５倍の範囲、Ｌ２はＬ１の約１～２．５倍、Ｌ１＋Ｌ２はＤの約２～５倍の範囲になるように設定されており、
更に、前記ストレート部の長さはＬｌ＋Ｌ２よりも短かくて、
前記第１窄まり部の全体と前記第２窄まり部の少なくとも一部が前記厚肉基材に進入して、前記ストレート部は、前記ワークに部分的に進入するか又は全体が前記ワークの外側に露出するように設定されている、
打ち込み式ファスナピン。

【請求項2】

前記Ｌ１は、前記Ｄの約１～１．３倍の範囲に設定されている、
請求項１に記載した打ち込み式ファスナピン。

【請求項3】

前記ストレート部の長さは、前記第２窄まり部の長さＬ２よりも小さい寸法に設定されている、
請求項１に記載した打ち込み式ファスナピン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、金属製やコンクリート製の厚肉基材に金属製等のワークを固定することに使用する打ち込み式のファスナピン（鋲）に関するものである。ファスナピンの打ち込み工具としては、火薬銃方式や空圧式方式もあるが、ガス燃焼式の工具がパワーと簡便性とにおいて優れているといえる。

【背景技術】

【0002】

例えば建築分野において、鋼板製の薄板製部材を鋼製基材に取付ける（固定する）ことが行われている。その一例として、鉄骨コンクリート構造の中高層建物における床スラブの施工態様として、断面凹凸形のデッキプレート（折り板）をＨ型鋼製の梁材に固定して、デッキプレートの上にコンクリート層を打設することが行われている。

【0003】

Ｈ型鋼にデッキプレートを固定する方法としては一般に溶接（スポット溶接の一種である焼き抜き栓溶接）が行われているが、これは専用の溶接機が必要でかつ熟練した技術が必要であるため作業性が悪いのみならず、溶接時に発生した火花によって火災が発生するおそれがあるという問題があった。そこで、打ち込み式のピンによってワークを基材に固定することが行われている。また、間仕切用枠材をコンクリートの躯体にピンで固定することも従来から行われている。

【0004】

例えば、金属製基材にワークを固定することに使用するピンの例が特許文献１，２に開示されており、コンクリート製基材にワークを固定することに使用するピンの例が特許文献３に開示されている。このうち特許文献３では、軸は、頭と連続したストレート部と、先端を構成する砲弾状部と、砲弾状部とストレート部との間に位置したテーパ状部で構成されており、砲弾状部とテーパ状部は略同じ長さになっていると共に、ストレート部の直径（外径）の約２倍に設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－１９４３７９号公報

【文献】特開２００６－２５０２３１号公報

【文献】特開２００６－３２９３０９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１，２のピンは、金属製ワーク基材への締結に適したプロフィールになっており、特許文献３のピンは、コンクリート製基材へのワークの固定に適したプロフィールになっている。

【0007】

本願発明は、これら特許文献１～３を参考にしつつ、基材への食い込み性の向上などを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明は、金属板製のワークを金属板製又はコンクリート製の厚肉基材に取付けるのに好適な打ち込み式ファスナピンに関するものであり、軸とその基端に設けた頭とからなっている。

【0009】

そして、軸の形態について各請求項で特定している。このうち請求項１の発明では、
「前記軸は、前記頭に連続したストレート部と、丸みを帯びた先端を有するテーパ状又は砲弾状の第１窄まり部と、前記第１窄まり部とストレート部との間に位置したテーパ状の第２窄まり部とを有して、前記第１窄まり部と第２窄まり部とは滑らかに連続しており、
前記第１窄まり部の長さをＬ１、前記第２窄まり部の長さをＬ２、前記ストレート部の直径をＤとしたとき、Ｌ１はＤの約１～１．５倍の範囲、Ｌ２はＬ１の約１～２．５倍、Ｌ１＋Ｌ２はＤの約２～５倍の範囲になるように設定されており、
更に、前記ストレート部の長さはＬｌ＋Ｌ２よりも短かくて、
前記第１窄まり部の全体と前記第２窄まり部の少なくとも一部が前記厚肉基材に進入して、前記ストレート部は、前記ワークに部分的に進入するか又は全体が前記ワークの外側に露出するように設定されている」
という構成になっている。

【0010】

請求項１の展開例として、請求項２では、「前記Ｌ１は、前記Ｄの約１～１．３倍の範囲に設定されている」という構成を採用し、請求項３では、「前記ストレート部の長さは、前記第２窄まり部の長さＬ２よりも小さい寸法に設定されている」という構成を採用している。

【発明の効果】

【0011】

さて、本願発明において、第１窄まり部と第２窄まり部とは全体として窄まり部を構成しており、これが基材に食い込むが、第１窄まり部の長さが短か過ぎると、第１窄まり部の広がり角度が大きくなり過ぎて基材への打ち込み抵抗が大きくなり、結果として基材への進入が不完全になりやすい一方、第１窄まり部の長さが長過ぎると、軸方向の圧縮強度が低下して座屈変形や曲がり変形が発生しやすくなる。

【0012】

この点、本願発明のように、第１窄まり部の長さＬ１をストレート部の直径Ｄ１の約１～１．５倍に設定すると、第１窄まり部が必要な強度を保持しつつ基材に容易に進入できる角度になって、第１窄まり部を、座屈変形や曲がり変形のような変形を防止しつつ、基材にスムースに進入させることができる。

【0013】

また、窄まり部は第１窄まり部と第２窄まり部との２段階になっているため、第１窄まり部によって形成された穴が第２窄まり部によって押し広げられることになるが、第２窄まり部の広がり角度が第１窄まり部の広がり角度よりも小さいため、第２窄まり部の箇所が基材に進入しやすくなって第２窄まり部の進入深さが大きくなり、その結果、ファスナピンと基材との接触面積を大きくして引き抜き抵抗を増大できる。

【0014】

そして、第１窄まり部が第２窄まり部よりも長過ぎると、基材に対する第２窄まり部の進入深さ（或いは接触面積）を大きくできずに高い引き抜き抵抗を確保し難くなり、逆に、第２窄まり部の長さが第１窄まり部の長さに比べて長すぎると、座屈変形しやすくなる。

【0015】

これに対して、本願発明のように、第２窄まり部の長さを第１窄まり部の長さの１～２．５倍に設定すると、第１窄まり部及び第２窄まり部の広がり角度と長さとをバランスさせて、座屈変形を抑制しつつ基材に対するファスナピンの打ち込み深さ（ファスナピンと基材との接触面積）をできるだけ大きくすることができ、その結果、高い引き抜き抵抗を確保できる。なお、鋼材用やコンクリート用のファスナピンの場合、第２窄まり部の長さは第１窄まり部の長さの１～２倍に設定するのが好適である。

【0016】

更に、打ち込みに際してのファスナピンの強度（特に座屈強度）は、窄まり部の全体の長さにも依存しており、ストレート部の直径との関係で、窄まり部が長すぎると強度が低下し、短か過ぎると打ち込み深さが不足して引き抜き抵抗が低下するおそれがあるが、本願発明のように、窄まり部の全体の長さをストレート部の直径の約２～５倍に設定すると、座屈が生じない強度を確保しつつ窄まり部に必要な長さを保持させて、基材への打ち込み深さをできるだけ大きくしてファスナピンと基材との接触面積を増大させ、高い引き抜き抵抗を確保できる。

【0017】

結局、本願発明では、軸の各部位のプロフィールと寸法の特定による相乗効果により、ファスナピンの全体の強度を確保しつつ基材との間に高い摩擦抵抗を確保して、高い締結強度を実現することができる。

【0018】

なお、型鋼のような金属とコンクリートとを比べると、打ち込み抵抗は金属の方が遥かに大きいため、金属製基材に打ち込む場合は、基材には第２窄まり部の中途部まで進入することが多いのに対して、コンクリートに打ち込む場合は、ストレート部がコンクリートに進入することが多いと云える。いずれにおいても、本願発明では上記のように必要な強度を確保しつつ高い引き抜き抵抗を実現できる。

【0019】

請求項２のように、第１窄まり部の長さＬ１をストレート部の直径Ｄの１～１．３倍程度に設定すると、基材に対する第１窄まり部の進入性と強度とをバランスさせることができて、好適であった。

【0020】

ストレート部の長さは、ワークの厚さ等に応じて任意に設定することができる。Ｈ型鋼のような金属製の基材に使用する場合は、請求項３のようにストレート部を短い長さに設定すると、ストレート部の座屈を防止できて好適である。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態を示す図で、（Ａ）はファスナピンの単体の図、（Ｂ）～（Ｄ）は使用状態を示す図である。

【図2】（Ａ）は第２実施形態のファスナピンのみを表示した図、（Ｂ）は第２実施形態の使用状態の図、（Ｃ）は第３実施形態のファスナピンのみを表示した図、（Ｄ）は第３実施形態の使用状態の図である。

【図3】（Ａ）は第１参考例のファスナピンのみを表示した図、（Ｂ）は第１参考例の使用状態の図である。

【図4】（Ａ）は第２参考例のファスナピンのみを表示した図、（Ｂ）は第２参考例の使用状態の図である。

【図5】（Ａ）は第３参考例のファスナピンのみを表示した図、（Ｂ）は第３参考例の使用状態の図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0022】

次に、本願発明の実施形態及び参考例を図面に基づいて説明する。

【0023】

(1).第１実施形態の構造
図１では第１実施形態を示している。第１実施形態のファスナピンは、例えば、薄金属板製のワーク９をＨ型鋼のような金属製基材１０に固定することに使用される。

【0024】

ファスナピンは焼入れされた鋼材から成っており、円形の軸１とその基端に設けた円板状の頭２とを備えている。このファスナピンは、複数本（例えば１０本）を並列に並べた状態で樹脂製ストリップや金属板連結座金のような連結具に装着されて、ガス燃焼式等の打ち込み工具のマガジンに装填して使用され、ロッド（ハンマーブレード）によって１本ずつ打ち出される。従って、ストリップ及び連結座金は、１本のファスナピンを保持する単位保持部が並べられた形態になっており、隣り合った単位保持部は引き千切り可能なブリッジ部を介して連結されている（必要なら特許文献２参照）。この点は、他の実施形態及び参考例にも共通している。

【0025】

ファスナピンを樹脂製ストリップに装着している場合は、１本のファスナピンがストリップの単位保持部と一緒に打ち出されるが、樹脂製ストリップの場合は、単位保持部は、ファスナピンの頭と施工面との間に挟圧されて割れて飛散する場合と、飛散することなくワッシャ状又はスペーサ状の状態でファスナピンに装着されたままになる場合とがある。保持具が金属板製である場合は、単位保持部はファスナピンに取り付いたままに残って座金として機能することが普通である。

【0026】

軸１は、頭２の座面に連続して丸みを帯びて縮径した隅肉状部３と、隅肉状部３に連続したストレート部４と、先端５に丸みを持たせた第１窄まり部６と、ストレート部４と第１窄まり部６との間に介在した第２窄まり部７とで構成されている。隅肉状部３は部材の押さえ機能を発揮するので頭２の一部と見ることも可能であるが、本願では軸１の一部としている。

【0027】

第１窄まり部６と第２窄まり部７とは、軸心を含む平面で切断した縦断面視で外形が直線であるテーパ状になっており、第１窄まり部６と第２窄まり部７とは滑らかに連続している。第２窄まり部７とストレート部４も同様である。従って、第１窄まり部６と第２窄まり部７との境界部、及び第２窄まり部７とストレート部４との境界部は、滑らかな湾曲部になっている。

【0028】

従って、厳密には、軸１は、第１窄まり部６と第１湾曲部と第２窄まり部７と第２湾曲部とストレート部４と隅肉状部３とで構成されていると云うべきかもしれないが、湾曲部も窄まり部の一部であるので、本願では、湾曲部は独立した要素としては捉えずに、窄まり部６，７やストレート部４の一部として捉えている。

【0029】

ストレート部４の直径（外径）をＤ、第１窄まり部６の長さをＬ１、第２窄まり部７の長さをＬ２、隅肉状部３とストレート部４との長さの和をＬＳとして、Ｌ１はＤよりも僅かに大きくて、Ｌ２はＬ１よりは大きくて２．５×Ｌ１よりは短かく（Ｌ１の約１．５倍程度）、ＬＳはＬ１よりも大きくてＬ２よりは小さい寸法になっている。また、両窄まり部６，７の全体の長さであるＬ１＋Ｌ２は、ストレート部４の直径Ｄの略３倍になっている。第１窄まり部６の広がり角度θ１は２５°程度、第２窄まり部７の広がり角度θ２は１０°程度になっている。Ｌｓは隅肉部３の長さを含んでいるため、ストレート部４の長さはＬｓよりも短くなっている。

【0030】

なお、実寸としては、鋼材用の場合、Ｄは３ｍｍ程度、軸１の全長は１４ｍｍ程度に設定できる。この場合、Ｌ１は３ｍｍ強、Ｌ２は６ｍｍ弱で、窄まり部６，７の全長（Ｌ１＋Ｌ２）は９ｍｍ程度、ＬＳは約５ｍｍになっている。頭２の厚さは１．５ｍｍ程度である。Ｄについては、既述の３ｍｍの他に４ｍｍや３．６ｍｍを規格化していることも多い。

【0031】

(2).作用
図１の（Ｂ）～（Ｄ）において打ち込み工程を表示している。すなわち、既に述べたように、ファスナピンは、ガス燃焼等の打ち込み工具により、連結具の単位保持体８と一緒に打ち出される。本実施形態では、打ち込み後も単位保持体８はファスナピンに取り付いたままに残っている。従って、単位保持体８は座金（ワッシャ）として機能しており、ワーク９は、単位保持体８を介して頭２によって基材１０に押さえ固定されている。また、単位保持体８は、打ち込み時の衝撃を緩和するクッション材としても機能している。

【0032】

本実施形態では、第２窄まり部７の全体は基材１０に進入しておらず、第２窄まり部７の一部は基材１０の外側にはみ出ているが、ファスナピンの材質や基材１０の材質によっては、第２窄まり部７の全体を基材１０に進入させることも可能である。逆に、第２窄まり部７の半分程度しか基材１０に進入していない態様や、第２窄まり部７の一部がワーク９の表面の外側に位置している態様も有り得る。

【0033】

本実施形態において、まず、第１窄まり部６の先端５が丸みを帯びているため、打込みに際して先端５が潰れ変形することはなくて、基材１０への進入性に優れている（基材１０の肉を押し広げる効果に優れている。）。

【0034】

また、第１窄まり部６の広がり角度θ１が大き過ぎると打ち込み抵抗が増大し、広がり角度θ１が小さ過ぎると強度が低下して座屈等の変形を招来しやすいが、本実施形態では、第１窄まり部６の長さＬ１はストレート部４の直径Ｄよりも僅かに大きい寸法に設定されて、第１窄まり部６の広がり角度θ１は２５°程度になっているため、座屈を生じない強度を保持しつつ打ち込み抵抗をできるだけ抑制できる。

【0035】

そして、第１窄まり部６で形成された穴が第２窄まり部７によって押し広げられるが、本実施形態では、第２窄まり部７の長さＬ２は第１窄まり部６の長さＬ１の１．５倍程度あって、第２窄まり部７の広がり角度θ２は１０°程度になっているため、第２窄まり部７は、広がり角度θ２と長さＬ２とのバランスが良くて基材１０への進入性に優れて いる。これにより、軸１と基材１０との接触面積をできるだけ大きくして基材１０との間に高い摩擦を保持することができ、その結果、高い締結強度を確保できる。

【0036】

第１窄まり部６と第２窄まり部７との全長（Ｌ１＋Ｌ２）も重要な要素である。すなわち、全長（Ｌ１＋Ｌ２）が短か過ぎると、打ち込みに際してのスラスト方向の抵抗が大きくなって打ち込みが不完全になるおそれがあり、逆に、全長（Ｌ１＋Ｌ２）が長過ぎると、全体として細くなるため強度が低下して座屈変形しやすくなる。

【0037】

この点、本実施形態のように窄まり部６，７の全長（Ｌ１＋Ｌ２）がストレート部４の直径Ｄの３倍程度であると、窄まり部６，７を過不足のない長さと成して、座屈を生じない強度を確保しつつ、基材１０との間に必要な摩擦を保持できる程度の深さに打ち込むことができる。

【0038】

なお、金属製の基材１０に打ち込まれるファスナピンの場合、ストレート部４にも大きな荷重が作用するため、ストレート部４の長さはできるだけ短いのが好ましい。この点、実施形態では、隅肉状部３を除いた本来のストレート部４はその直径Ｄと同じ程度の長さであるため、座屈変形を防止できる。

【0039】

(3).他の実施形態
図２（Ａ）（Ｂ）に示す第２実施形態では、第１窄まり部６と第２窄まり部７との関係は第１実施形態とほぼ同じであるが、ストレート部４の長さ（≒Ｌｓ）は第１実施形態よりも長くなっている。すなわち、Ｌｓは、Ｌ２よりも長くてＬ１＋Ｌ２よりも短くなっている。従って、ワーク９の厚さが厚い場合や、連結具の単位保持体８の厚さが厚い場合に好適である。図２（Ｂ）において使用状態を示しているが、基材１０はコンクリートやレンガなどであってもよい。なお、Ｄは３ｍｍ、軸１の全長は１７．５ｍｍ（ファスナピンの全長は約１９ｍｍ）程度になっている。

【0040】

図２（Ｃ）（Ｄ）に示す第３実施形態は、コンクリート製の基材１０に打ち込まれるファスナピンに適用している。この実施形態では、第１窄まり部６は正面視や側面視で緩く湾曲した砲弾状になっており、また、第２窄まり部７の長さＬ２は第１窄まり部６の長さＬ１の２．５倍程度になっている。従って窄まり部に占める第２窄まり部７の範囲が長くなっている。窄まり部６，７の全長Ｌ１＋Ｌ２は、ストレート部４の直径Ｄの約３．５倍になっている。実寸は、ストレート部４の直径Ｄを３ｍｍ、軸１の全長を２０．５ｍｍ（ファスナピンの全長が約２２ｍｍ）程度に設定できる。ストレート部４のみの長さは、Ｌ１＋Ｌ２よりも短くなっている。

【0041】

図３に示す第１参考例は、断熱材１２をデッキプレート等の金属製基材１０に固定するファスナピンに適用している。断熱材１２には薄い鋼板１３が重なっている。この参考例では、第１窄まり部６はテーパ状に形成されており、その長さＬ１はストレート部４の直径Ｄよりも少し長い長さになっている。第２窄まり部７の長さＬ２は第１窄まり部６の長さＬ１の約１．４倍になっている。窄まり部の全長（Ｌ１＋Ｌ２）は、ストレート部４の直径Ｄの約３倍になっている。

【0042】

図４に示す第２参考例は、防水シート１４及び断熱材１２をコンクリート製基材（コンクリートスラブ）１０に固定するファスナピンに適用している。防水シート１４は、ワッシャ１５を介して押さえられている（なお、ファスナピンの頭２が防水シート１４で覆われる場合もある。）。この例の窄まり部６，７は第３実施形態と似ており、第１窄まり部６は砲弾状になっている。また、第２窄まり部７の長さＬ２は第１窄まり部６の長さＬ１の約１．５倍になっている。窄まり部の全長（Ｌ１＋Ｌ２）は、ストレート部４の直径Ｄの約３倍になっている。

【0043】

図５に示す第３参考例は、金具１６をアスファルト製基材１０に固定するファスナピンに適用している。金具１６には、予め取り付け穴が空いている。基材１０はアスファルトなので、全長が長くても問題なく打ち込みできる。窄まり部の形態は第２参考例と似ており、Ｌ２はＬ１の１．５倍以上、窄まり部の全長（Ｌ１＋Ｌ２）は、ストレート部４の直径Ｄの約３．５倍になっている。敢えて述べるまでもないが、第３参考例のファスナピンは、コンクリート製基材にも適用できる。

【0044】

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、第１窄まり部をテーパ状に形成して、第２窄まり部を砲弾状の湾曲面に形成することも可能である。頭と軸（ストレート部）との境界には必ずしも隅肉状部を形成する必要はない。

【0045】

多数本のファスナピンを並列状に連結する場合、帯状等のテープ状材に装着することも可能である。この場合は、ファスナピンの頭はテープ状材を突き抜けるので、ワークはファスナピンの頭又は軸で直接押さえられる。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本願発明は、打ち込み式ファスナピンに具体化できる。従って、産業上利用できる。

【符号の説明】

【0047】

１ 軸
２ 頭
３ 隅肉状部
４ ストレート部
５ 先端
６ 第１窄まり部
７ 第２窄まり部
８ 連結具を構成する単位保持体
９ ワーク
１０ 基材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】