JP4898142B2

JP4898142B2 - コンクリートへの軟質ワークの固定システム

Info

Publication number: JP4898142B2
Application number: JP2005152857A
Authority: JP
Inventors: 寿和福島
Original assignee: 日本パワーファスニング株式会社
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP2006329309A

Description

本願発明は、コンクリートに軟質材製ワークを打ち込み式ファスナーで固定するシステムに関するものである。ファスナーは釘又は頭付きピンと言い換えてもよい。軟質材には木材や薄い金属板も含まれる。

コンクリート建造物の屋上外面には、アスファルト系等の防水シートが張られていることが多く、一般に、防水シートとコンクリートスラブとの間には断熱材を介在させている（すなわち、断熱材の表面に防水シートを貼っている。）。

防水シート及び断熱材をコンクリートスラブに固定する方法として従来は、例えば特許文献１に示すようにねじによる固定や、特許文献２に示すような拡張式等のアンカーが使用されていた。
特許第３４１６６４４号公報特開平１１−１５２８５９号公報

しかし、従来のようなねじやアンカーを用いる方法では、コンクリートスラブにドリルで下穴を空けねばならないため、防水シート及び断熱材の敷設作業に多大の手間がかかるという問題があった。

他方、コンクリート建物において間仕切壁を構築するための金属板製樋状フレームをコンクリートスラブに固定するファスナーとして、例えば特許第２５８８８１２号公報に記載されているような釘状のピン（俗称：コンクリートピン）が使用されており、このピンは、簡便で機動性に優れたガス燃焼圧を利用した動力式打ち込み工具に装填して使用されている。そして、動力式の打ち込み工具でピンを打ち出す固定手段を防水シートの固定手段に転用すると、施工能率を格段に向上することができる。

この間仕切り用フレームの固定に使用されているピンは軸の外径が２．６〜３．０ｍｍ程度のものが多用されているが、防水シートを固定するためのファスナーの場合は長さが長くなるため、保持力（締結強度、抜き抵抗）のアップや座屈防止の点から、それよりも大径にするのが好ましい。しかし、外径を単に大きくしただけでは打ち込み抵抗が大きくなる一方、工具の打ち込みのパワーは一定であるため、十分に打ち込めずに頭が防水シートから浮く虞がある。この点については、火薬の爆発力でファスナーを打ち出す火薬銃を使用することが考えられるが、火薬銃は規制が厳しいため汎用性に欠ける問題がある。

本願発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。

本願発明では、ガス燃焼圧又は空圧で駆動される動力式打ち込み工具と、軸の一端に頭を形成して軸の他端側は先細部と成したファスナーとが使用される。そして、コンクリート類に重ねた軟質のワークにファスナーを打ち込むことにより、前記軟質のワークをコンクリート類に固定する。

そして、発明の特徴として、前記ファスナーの軸は、頭に連続した第１部分と、前記第１部分に連続した第２部分と、前記第２部分に連続して軸の先端を含んでいる第３部分とから成っており、前記第１部分は外径が全長にわたって等しいストレート形状であり、前記第２部分は外径が前記第３部分に向けて一定比率で縮径するテーパ形状であり、前記第３部分は先端に向けて縮径しつつ縦断面視での外形線が外向き凹状に湾曲した略砲弾形に形成されており、このため前記第２部分と第３部分とで前記先細部が構成されており、更に、前記第１部分の長さＬ１と第２部分の長さＬ２と第３部分の長さＬ３とがＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係に設定されている。この場合、Ｌ２＋Ｌ３を２０ｍｍ以下に設定し、軸の最大外径を５ｍｍ以下に設定するのが好適である。

そして、前記ファスナーを、前記先細部のみがコンクリートに進入するか、又は、先細部の全体と第１部分の一部だけが前記コンクリートに進入するように打ち込むものであり、前記第１部分の一部がコンクリートに進入する場合は当該第１部分の進入する深さ寸法Ｌ５は前記先細部の長さＬ４よりも小さくなっており、更に、前記第１部分の長さＬ１及び全長を軟質ワークの厚さに合わせて設定することにより、コンクリートへの進入深さが全長に関係なく略一定とされている。
ファスナーのより好適な形態として、請求項２では、前記Ｌ４（Ｌ２＋Ｌ３）は１５〜１８ｍｍに設定され、前記第１部分の外径は３〜４ｍｍに設定され、前記第２部分におけるテーパの広がり角度は５〜７°に設定され、前記第３部分は縦断面視における湾曲の曲率が２０〜２６ｍｍに設定されている。

打ち込みファスナーの形態としては、軸のうち先端部のみを先細に形成して他の大部分はストレートになっているストレートタイプや、例えば特開平６−２１３２２０号に記載されているように、ストレート部が先端側の小径部と頭側の大径部との２段になっている段付きタイプも考えられる。しかるに、本願発明品は、これらのものに比べて、同じパワーで打ち込んでも打ち込み深さが深くて、高い締結力を得ることができた。その理由は十分に解明するに至っていないが、次のように推測される。

すなわち、この種のファスナーを通常のガス式又は空圧式の打ち込みで打ち込んだ場合、コンクリートへの進入量は１５〜２０ｍｍ程度であり、このためファスナーの先細部はその全部又は大部分がコンクリートに進入するが、先細部のうちそのコンクリート進入の先導役を果たす第３部分が砲弾形であることにより、コンクリートの潰し作用が的確に成され、かつ、第３部分よりも長い第２部分がテーパ状であることにより、先細部の体積が小さくなって進入深さを大きくできるためと解される。

請求項２の寸法を採用すると、一般に市販されているガス燃焼式又は空圧式の動力式打ち込み工具を使用して、確実な打ち込みを許容しつつ高い締結強度を確保できて好適であった。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

(1).構成の説明
図１ではファスナーの構成を示している。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は部分正面図である。ファスナーはステンレス製線材のような防錆硬質金属を素材に製造されており、軸１とその基端に一体に形成した大径の頭２とからなっている。

軸１は、頭２に連続した第１部分３と、第１部分３に連続した２部分４と、第２部分４に連続して軸１の先端部を構成する第３部分５とから成っており、第１部分３は外径Ｄが全長にわたって等しいストレート形状であり、第２部分４は外径が第３部分５に向けて一定比率で縮径する（すなわち縦断面視での外形線が直線になっている）テーパ形状であり、第３部分５は、外径が先端に向けて縮径しつつ縦断面外形線は外向き凹状に湾曲した略砲弾形に形成されている。従って、第２部分４と第３部分５とで先細部６が構成されている。

第１部分３の長さＬ１と第２部分４の長さＬ２と第３部分５の長さＬ３とはＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係に設定されており、更に、Ｌ２＋Ｌ３は２０ｍｍ以下に設定されており、かつ、軸１の最大外径Ｄは５ｍｍ以下に設定されている。各部位の寸法は、Ｌ２＋Ｌ３が１５〜１８ｍｍ、Ｄが３〜４ｍｍ、第２部分４のテーパ角度（軸心を挟んだ広がり角度）θが５〜７°、第３部分５の外形線の曲率半径Ｒが２０〜２６ｍｍであった。

第１部分３の長さＬ１と軸１の全長Ｌ０とは締結すべきワークの厚さによって変わってくる。なお、第１部分Ｌ１は一般に１５ｍｍ以上ある。従って、Ｌ１は（Ｌ２＋Ｌ３）と略等しいかそれよりも大きいのが普通である。

本願発明者が試作と実験を重ねたところ、Ｄは３〜４ｍｍ、Ｌ２は８〜９ｍｍ、Ｌ３は６〜８ｍｍ、Ｌ４は１４〜１７、θは５．５〜６．５°、Ｒは２２〜２４ｍｍが好適であった。また、第３部分５の長さＬ３は、第１部分３の外径Ｄの２倍程度が好適であった。なお、Ｌ０は３５〜６５ｍｍの範囲で実験した。

(2).使用状態及び作用
図２及び図３では施工状態を示している。図２は断面図、図３は平面図である。この例では、ワークとしての防水シート７及び断熱材８をコンクリート９に固定することに使用されており、防水シート７及び断熱材８は金属板製のワッシャー１０を介してコンクリート９に押さえ固定されている。

ファスナーの打ち込みは例えばガス燃焼式の打ち込み工具を使用して行われ、打ち込み切った状態で、先細部６の全体と第１部分３の一部とがコンクリート９の内部に進入している。第１部分３がコンクリート９に進入した寸法をＬ５で表示し、軸１がコンクリートに進入した寸法の全体をＬ６で表示している。なお、防水シート７及び断熱材８は軟質であるため打ち込みに際して軸１に対する抵抗にはならず、軸１に対する抵抗は専らコンクリート９によって与えられる。

軸１は、図４の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の順にコンクリート８に進入して行く。この場合、（Ａ）に一点鎖線で示すように先細部６の全体がテーパ形であると強度が低下するが、本願発明では第３部分５が砲弾形であるため、強度が確保されると共にコンクリート８を的確に潰して、コンクリート９の内部への先導機能が的確に発揮される。

また、先細部６の全体が砲弾形であると、打ち込み初期において抵抗が急激に増大して深く打ち込むことができなくなる虞があるが、本願発明では第３部分５は先細部６の半分以下であって、先細部６の半分以上はテーパ形（台錐形）の第２部分４が占めているため、打ち込み深さを深くすることができる。更に、第２部分４が第３部分５よりも長いため第２部分４のテーパ角度θは小さくなっており、このため抜け難くなっている。

以上のように、砲弾形の第３部分５とテーパ形の第２部分４とストレート形の第１部分３との組み合わせの妙により、従来と同じパワーの工具を使用して高い締結強度を確保することができた。

なお、ワッシャー１０は、ファスナーの頭２が隠れる凹所１０ａを備えている。他方、ガス燃焼式又は空圧式の打ち込み工具は、ファスナーの空中発射を防止するため、安全装置としてワークの表面に押し当てると後退動するプローブを備えているが、図２に一点鎖線で示すように、プローブ１１の先端がワッシャー１０の凹所１０ａに嵌まり込まないように設定している。

(3).他の使用例
図５では、厚さの厚い断熱材８を使用した例が示されている。この場合は、軸１の全長は第１の使用例に比べて当然に長くなるが、軸１がコンクリート９に進入する深さは殆ど変わらないように設定されている。

断熱材８は厚さが異なるものが何種類か存在するが、ファスナーは、ワークの厚さが異なってもコンクリート９への進入深さＬ６が略一定となるように第１部分３の長さＬ１及び全長Ｌ０を設定しておいたらよい。なお、上下の防水シート７の間に断熱材８を挟み込むこともある。

図６ではワッシャー１０の別例を示している。このワッシャー１０は、凹所１０ａに打ち込み工具のプローブ１１が嵌まるように設定している。この場合、凹所１０ａは上広がりになっており、このため、工具における固定式のヘッド部１３がつかえることはない。凹所１０ａにプローブ１１が嵌まる構成にすると、ファスナーの打ち込み位置を正確に位置決めし易い利点がある。

(4).従来技術との比較
特開２００２−３３９９２６号公報には、本図面の図７（Ａ）に示すように、軸２１と頭２２とを有する打ち込み式ファスナーにおいて、軸２１を、正面視の外形線が湾曲した先窄まりの第１部分２３と、この第１部分２３に連続したテーパ状の第２部分２４と、第２部分２４に連続したストレート形状の第３部分２５とで構成することが記載されている。

そして、特開２００２−３２７７２０公報にも、本図面の図７（Ｂ）に示すように、特開２００２−３３９９２６号と同様の第１部分２３及び第２部分２４を有するファスナーが開示されている（但し、特開２００２−３２７７２０公報では第３部分２５はテーパ形状になっている。）。そして、両公報とも、第１部分２３の長さを第２部分２４の長さよりも長くしている。

しかし、このように第１部分２３の長さを長くすると、打ち込みに際しての抵抗が急激に大きくなるため、打ち込み深さを深くできない虞があり、防水シート締結用ファスナーのように長さの長いファスナーに適用すると、満足の行く締結強度を確保できない虞がある。特に、図７（Ｂ）のタイプでは第３部分２５がテーパ形状であるため、深く打ち込むことはより困難になる。

これに対して本願発明は、既述したようにコンクリートに深く打ち込むことができ、このため、長さの長いファスナーでありながら、高い締結強度を確保することができるのである。

本願発明で使用するファスナーを示す図である。ファスナーの使用状態を示す断面図である。ファスナーの使用状態を示す平面図である。ファスナーが打ち込まれる状態を示す図である。他の使用状態を示す断面図である。ファスナーとセットにして使用するワッシャーの別例の断面図である。従来技術を示す図である。

１軸
２頭
３第１部分
４第２部分
５第３部分
６先細部
７ワークの一例としての防水シート
８ワークの一例としての断熱材
９コンクリート

Claims

ガス燃焼圧又は空圧で駆動される動力式打ち込み工具を使用して、軸の一端に頭を形成して軸の他端側は先細部と成したファスナーを、コンクリートに重ねた軟質ワークに打ち込むことにより、前記軟質ワークをコンクリートに固定するシステムであって、
前記ファスナーの軸は、頭に連続した第１部分と、前記第１部分に連続した第２部分と、前記第２部分に連続して軸の先端を含んでいる第３部分とから成っており、前記第１部分は外径が全長にわたって等しいストレート形状であり、前記第２部分は外径が前記第３部分に向けて一定比率で縮径するテーパ形状であり、前記第３部分は先端に向けて縮径しつつ縦断面視での外形線が外向き凹状に湾曲した略砲弾形に形成されており、このため前記第２部分と第３部分とで前記先細部が構成されており、
更に、前記第１部分の長さＬ１と第２部分の長さＬ２と第３部分の長さＬ３とがＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係に設定されており、
そして、前記ファスナーを、前記先細部のみがコンクリートに進入するか、又は、先細部の全体と第１部分の一部だけが前記コンクリートに進入するように打ち込むものであり、前記第１部分の一部がコンクリートに進入する場合は当該第１部分の進入する深さ寸法Ｌ５は前記先細部の長さＬ４よりも小さくなっており、
更に、前記第１部分の長さＬ１及び全長を軟質ワークの厚さに合わせて設定することよより、コンクリートへの進入深さが全長に関係なく略一定とされている、
コンクリートへの軟質ワークの固定システム。
前記Ｌ４は１５〜１８ｍｍに設定され、前記第１部分の外径は３〜４ｍｍに設定され、前記第２部分におけるテーパの広がり角度は５〜７°に設定され、前記第３部分は縦断面視における湾曲の曲率が２０〜２６ｍｍに設定されている、
請求項１に記載したコンクリートへの軟質ワークの固定システム。