JP2000170730A - ドリリングタッピンねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表層を飛躍的に硬化させることにより、薄金
属板等の非締結物に対して穿孔性が高められたドリリン
グタッピンねじを開発する。 【解決手段】 外周にねじ山５を有するシャンク３と、
シャンクの上端部に当該シャンク３と一体となって形成
された頭部２と、シャンク３の下端部に当該シャンクと
一体となって形成されたドリル部４とからなり、表面に
耐食性皮膜処理が施されたドリリングタッピンねじにお
いて、ドリル部の表面には上記耐食性皮膜が形成させず
に地鉄を露出させる。 【効果】 ドリリングタッピンねじの打ち込み時間が短
縮され、ねじ頭部破損が減り、ねじ歩留が向上し、しか
も、ねじ打ち直しが減ってその作業効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被締結物である
金属板等に対してねじの下穴をあけるためのドリル部
を、タッピンねじの先端部に、当該先端部と一体化した
形態で形成させたドリリングタッピンねじを改良するこ
とによりねじ込み作業を改善する技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】金属板等を締結する際、通常用いるタッ
ピンねじは、被締結物のめねじ側に、ねじ山径よりも小
さな径の下穴だけをあけておき、自らめねじを加工しつ
つこれを締めつけることができるねじである。これに対
して、ドリリングタッピンねじは、被締結物、例えば薄
金属板を締結する場合等においては、被締結物に予め下
穴をあけておくことなく、その下穴をあけるためのドリ
ル部をタッピンねじの先端部に、この先端部と一体化さ
せて設けたタッピンねじである。ねじ先端の形状によ
り、とがり先のものと切り刃先のものとに分けられる。

【０００３】図４に、ドリリングタッピンねじの内、ね
じ先が切り刃先形状のものの一例について、その正面図
を示す。ドリリングタッピンねじ１は、頭部２、シャン
ク３、及びドリル部４で構成されており、シャンクには
ねじ山５が設けられ、そしてドリル部には切り刃６が設
けられている。

【０００４】薄金属板等の締結作業を効率的に行なおう
としたり、あるいは、めねじ側が厚い金属板であった
り、塑性変形が困難な材料であったりする場合には、ド
リリングタッピンねじの穿孔効率を高めるために、ドリ
ルは縦方向に溝を設けられた切り刃を形成する。この溝
を通路として切り屑をスムーズに排出させるようにした
ドリリングタッピンねじが知られている。しかし、ドリ
リングタッピンねじによる材料等の締結作業効率はよく
ない。通常、鋼製ドリリングタッピンねじでは、浸炭焼
入れ焼戻し処理が、また、ステンレス製ドリリングタッ
ピンねじでは、焼入れ焼戻し処理が施される。鋼ドリリ
ングタッピンねじの表面は、耐食性を付与するために、
所要の表面処理がなされている。例えば、ＪＩＳ Ｂ１
１２５（ドリリングタッピンねじ）では、鋼ドリリング
タッピンねじには、原則として電気亜鉛めっきを施すよ
うに規定されている。

【０００５】例えば特開平３−１４９４０７号公報は、
上記ドリリングタッピンねじの穿孔効率を更に高めるた
めに、ドリル部の表面処理として、電気Ｚｎメッキや電
気Ｓｎメッキ等を施した後、所要の加熱処理をしてＺｎ
とＦｅとの合金層、あるいはＳｎとＦｅとの合金層を形
成させたものを開示している（以下、先行技術１とい
う）。先行技術１によれば、ドリリングタッピンねじの
全表面に単にＺｎやＳｎあるいは半田を電気メッキした
場合よりも、地鉄との間にそれぞれの金属との合金層の
皮膜を形成させることにより、一定の鉄板を貫通するの
に要する時間が飛躍的に短縮されるとしている。しかし
ながら、先行技術１では、ドリリングタッピンねじ表面
に亜鉛皮膜を形成させた後、加熱処理を施し、更に酸化
物を除去する工程を必要とするという問題がある。な
お、上記合金層がドリル性能の向上にどのように寄与す
るかについては明らかではないとしている。

【０００６】また、特開平４−３１２２０７号公報に
は、ドリル部に切り屑排出用の細い溝を縦方向に設けた
ドリリングタッピンねじを成形した後、浸炭焼入れ、焼
戻し処理を施し、これに更に、３８０〜４００℃のＺｎ
４０％−Ｓｎ６０％合金浴に約１分間浸漬し、引き上げ
て直ちに遠心分離機のバケットに入れ、回転遠心力によ
って当該ドリリングタッピンねじの表面の余分の溶融合
金を振り切った、めっき処理を施したものを開示してい
る（以下、先行技術２という）。この中で、上記発明品
の比較品として、そのようなめっき処理は施さず、浸炭
焼入れ、焼戻し処理を施しただけのドリリングタッピン
ねじ（比較品１）と、この比較品１にＺｎの電気めっき
を施したもの（比較品２）を用い、一定の鉄板を一定条
件下で貫通するに要する時間の比較試験を行なった。鉄
板の貫通所要時間は、発明品が最も短時間で優れてお
り、比較品２、比較品１の順により長くかかった。しか
しながら、先行技術２の本発明品では、Ｚｎ−Ｓｎ浴か
らドリリングタッピンねじを引き上げた後、当該めっき
融液が凝固しないうちに回転遠心力を負荷するという煩
雑な工程を必要とする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先行技術には上述した
問題点がある。従来、ドリル部の最表層は、亜鉛めっき
層、コーティング層、あるいは亜鉛−鉄系合金層からな
り、その硬度にはおのずから限界があり、ドリリングタ
ッピンねじによる薄金属板等に対するねじ込み作業の穿
孔性が悪く、作業効率を低下させている。従来技術では
ドリル部の表面処理方法や、切り屑排出溝の形状等に重
点がおかれており、そのために施工作業性は必ずしも十
分ではない。そこで、本発明者等は、表面処理ドリル部
の表面硬さに注目し検討を重ね、ドリル部の表層硬さを
飛躍的に高めることにより、穿孔作業性が向上すること
に着眼した。

【０００８】この発明の目的は、ドリリングタッピンね
じのドリル部の最表層を飛躍的に硬化させることによ
り、特に、薄金属板等の被締結物に対するドリリングタ
ッピンねじの穿孔性を高め、ねじ込み作業効率が改善さ
れるドリリングタッピンねじを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、ドリリングタッピンねじによる穿孔性をいか
にして高めるかを次の通り検討した。 （１）先ず、ドリリングタッピンねじが被締結物を締め
るときの機能を見直した。

【００１０】図１に、被締結物として薄鋼板２枚がドリ
リングタッピンねじで締結された状態を説明する概略縦
断面図を示す。ドリリングタッピンねじ１は、その先端
部のドリル部４に切り刃６が設けられており、重ね合わ
された鋼板２枚（７ａ，７ｂ）に対して垂直に上から下
に切り刃６の先端が押圧され、ドリリングタッピンねじ
１は空転後、薄鋼板７に食いつき、次いで切り刃６で薄
鋼板７を穿孔し、続いてねじ山５で薄鋼板７にめねじを
切りつつ進入する。ドリリングタッピンねじの頭部２下
面が、薄鋼板７の上面に接し、押圧し、そして、頭部２
とねじ山５とにより薄鋼板２枚（７ａ，７ｂ）の締めつ
けを完了して、ドリリングタッピンねじの回転と進入は
停止する。

【００１１】上述したところから、下記事項がわかる。 図１から明らかなように、ドリル部４及びこれに隣
接するシャンク３の一部３ａは、薄鋼板７を裏側に貫通
して突き出ている。 シャンク３の残部３ｂは、薄鋼板７の接合部に留ま
っている。 シャンク３に施されていた表面処理皮膜の、上記締
結完了後の状態を詳細に検討すると、ドリル部４に隣接
する側の部分から薄鋼板７の下面側に隣接する側の部分
を経由し、ドリリングタッピンねじの頭部２の下面隣接
部分に向かって、表面処理皮膜の残留量は多くなり、残
留皮膜の均一性は増す。図２は、締結施工後の表面処理
皮膜の上記残留状態を説明する模式図である。

【００１２】（２）一方、図１の締結状態におけるドリ
リングタッピンねじの表面処理皮膜の状態を、本来の耐
食性発揮という観点から検討する。ドリリングタッピン
ねじが耐食性を発揮するためには、薄鋼板７締結の接合
部において、ドリリングタッピンねじ表面に所要の表面
処理皮膜が形成されていることが必要である。この観点
からすると、ドリリングタッピンねじの頭部２、薄鋼板
７内部に留まっているシャンク３の部分３ｂ、及び薄鋼
板７の下面に隣接する部分で耐食性が要求される所要長
さ（以下、「長さｘ」という）のシャンク３部分の合計
を、上記薄鋼板７締結の接合部と定義することができ
る。薄鋼板７の下面に隣接する長さｘをいくらに定める
べきかは、施工体の使用環境条件と表面処理皮膜の残留
形態に応じて行なうべきである。従って、この長さｘを
一律に定めることはできない。そこで、ドリリングタッ
ピンねじが使用される環境条件は厳しいことを前提に
し、被締結物の被貫通部長さの長短にかかわらず、常に
上記長さｘを十分に長く確保すれば上記問題は解決され
る。

【００１３】（３）一方、ドリリングタッピンねじで対
象物を締結した場合には、常に、ドリル部の全長とシャ
ンクの長さｘの部分よりも長いシャンク部を、被締結物
の穿孔面の裏側に突き出させることができることに着眼
いた。

【００１４】本発明者等は上記着眼により、ドリリング
タッピンねじの表面処理皮膜形成の本来の目的と機能を
達成するためには、少なくともドリル部には表面処理が
施されている必要はないと考えた。そして、ドリル部に
その本来の機能である穿孔性を最大限に発揮させるため
には、この部分の表層硬化処理である浸炭焼入れ焼戻し
処理による特性をそのまま発揮させるべきであり、その
ためには、ドリル部にはめっき等の表面処理は施すべき
ではなく、あるいは、この部分の表面処理皮膜は除去す
べきであるとの結論を得た。上述した通り、この発明は
従来とは異なった発想のもとに、ドリル部の表面硬度を
飛躍的に高めることができることに基づきなし得たもの
であり、この発明の構成は次の通りである。

【００１５】この発明のドリリングタッピンねじは、外
周にねじ山を有するシャンクと、このシャンクの上端部
に当該シャンクと一体となって形成された頭部と、この
シャンクの下端部に当該シャンクと一体となって形成さ
れたドリル部とからなっており、そして、表面には耐食
性皮膜処理が施されたドリリングタッピンねじにおい
て、上記ドリル部の表面にはその耐食性皮膜が形成され
ていずに地鉄が露出していることに特徴を有するもので
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。所要の化学成分を有し、適切な直径の
鋼材、例えば、冷間圧造用炭素鋼線（例えば、ＪＩＳ
Ｇ３５３９）あるいは、機械構造用炭素鋼鋼材（例え
ば、Ｓ１５Ｃ〜Ｓ２２Ｃ）を素材として、所定寸法のド
リリングタッピンねじ（例えば、ＪＩＳ Ｂ１１２５に
規定されたもの）の内、先端に切り刃が形成された型の
ものを加工成形する。ねじ山は切削加工により、またド
リル部は切削加工又は鍛造により成形する。ドリリング
タッピンねじの形態は、図１に示したように、シャンク
３の上端部に頭部２を形成し、下端部にはドリル部４を
形成する。これらが一体となってドリリングタッピンね
じ１を構成する。シャンク３の外周面にはねじ山５を形
成し、上端部の頭部２の頂面に十字穴（十字形の溝）８
を設ける。また、下端部のドリル部４には、切り刃６を
設ける。

【００１７】次いで、上記成形品に、浸炭焼入れ焼戻し
処理を施して、表層部を所要の硬度になるよう硬化処理
する。そして、電気亜鉛メッキ等により、表面処理皮膜
を形成させて耐食性を付与する。耐食性皮膜は、ドリリ
ングタッピンねじ１の表面全体に形成させるか、又は、
ドリル部４を除く表面のみに形成させる。

【００１８】耐食性皮膜の形成方法としては、ドリル部
の表面硬化層の高硬度特性を損なわないことを必須条件
とする。従って、焼戻し温度域以上に加熱する工程を伴
う方法は避けなければならない。

【００１９】表面全体に耐食性皮膜を形成させた場合
は、ドリル部４のみについては、その耐食性皮膜を除去
する。耐食性皮膜の除去にあたっても、表層硬化層の高
硬度特性を損なわないことを必須条件とする。上記皮膜
の適切な除去方法としては、地鉄を溶解浸食したり、水
素侵入が発生しない適切な条件下で酸洗し、洗浄処理す
る。その他に、Ｚｎ系の耐食性皮膜の除去方法として
は、カセイソーダ等を用いたアルカリ溶液により剥離し
てもよい。

【００２０】ドリル部４を除く部分のみの表面に耐食性
皮膜を形成させる方法としては、ドリル部を所要の物質
でコーティングし、この部分には処理皮膜が形成されな
いようにする。例えば、電気亜鉛めっきをする場合に
は、コーティング材として、市販のテープ、ゴム等を使
用すればよい。このようにして、ドリル部のみの地肌
（地鉄）が露出し、しかもこの部分の表面硬度が低下し
ないように保持された、ドリリングタッピンねじを製造
する。

【００２１】この発明のドリリングタッピンねじは、先
端のドリル部が、切り刃先に限らない。図３に示すとが
り先のものであってもよい。この場合においても、図３
中に符号ｙで示したように、この部分が図１のドリル部
４に相当する。従って、この部分の地鉄が露出している
ドリリングタッピンねじであれば、切り刃型のドリリン
グタッピンねじと同様の穿孔性能を発揮する。

【００２２】

【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に説明
する。 〔実施例１〕図１に示したようにドリル部４を形成した
ドリリングタッピンねじ１に、電気亜鉛めっきを施した
ものを、６０本調製した。この内半数については、ドリ
ル部４を酸洗してこの部分のめっき皮膜を除去し、次い
で洗浄し、乾燥させて、本発明品を３０本準備した。他
の３０本のドリリングタッピンねじはそのままで、従来
品とした。次いで、３人の作業者が下記穿孔試験を行な
った。電気ドリルを用いて３人（Ａ，Ｂ及びＤ）が、そ
れぞれ１０本ずつの本発明品と従来品とを、板厚１．０
ｍｍの亜鉛メッキ薄鋼板に対して垂直に、鉛直方向にね
じ込んだ。この際、電気ドリルのスイッチを入れてか
ら、ドリリングタッピンねじ１の先端が薄鋼板に食いつ
くまでの所要時間（以下、空転時間という）、及び、電
気ドリルのスイッチを入れてから、ドリリングタッピン
ねじ１を打ち込み終わるまでの所要時間（以下、打ち込
み時間という）を測定した。表１に、その試験結果を示
す。これからわかるように、本発明品では従来品と比較
して、空転時間が１４％減少し、そして、打ち込み時間
が５％減少した。

【００２３】

【表１】

【００２４】〔実施例２〕実施例１と同様に、図１に示
したようにドリル部４を形成したドリリングタッピンね
じ１に、電気亜鉛めっきを施したものを、６０本調製し
た。この内半数については、ドリル部４を酸洗してこの
部分のめっき皮膜を除去し、次いで洗浄し、乾燥させ
て、本発明品を３０本準備した。他の３０本のドリリン
グタッピンねじはそのままで、従来品とした。次いで、
４人（Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ）の作業者が、下記穿孔試験を
行なった。電気ドリルを用いて３人が、それぞれ１０本
ずつの本発明品と従来品とを、板厚１．０ｍｍの亜鉛メ
ッキ薄鋼板に対して垂直に、水平横向きにねじ込んだ。
そして、ドリリングタッピンねじの空転時間、及び、打
ち込み時間を測定した。

【００２５】表２に、その試験結果を示す。これからわ
かるように、本発明品では従来品と比較して、空転時間
及び打ち込み時間共に、約３０％減少した。

【００２６】

【表２】

【００２７】以上の通り、本発明のドリリングタッピン
ねじを使用すると、特に、ねじを打ち込みにくい水平横
向き作業の場合に、ドリリングタッピンねじの打ち込み
作業時間が約３０％短縮され、作業効率が向上すること
がわかる。更に、低トルクで打ち込むことができること
がわかり、そのため、ねじの打ち損ないや、ねじの頭が
破損することが減り、ドリリングタッピンねじの歩留も
向上し、しかも、ねじ打ち直しのための作業時間が大幅
に短縮することがわかった。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ドリリングタッピンねじの打ち込み時間が短縮され、ね
じ頭部破損が減り、ねじ歩留が向上し、しかも、ねじ打
ち直しが減ってその作業時間が短縮する。このようなド
リリングタッピンねじを提供することができ、工業上有
用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】切り刃先型のドリリングタッピンねじで薄鋼板
を締結する状態の例を示す概略縦断面図である。

【図２】薄鋼板を締結施工後の表面処理皮膜の上記残留
状態を説明する模式図である。

【図３】とがり先型のドリリングタッピンねじで薄鋼板
を締結する状態の例を示す概略縦断面図である。

【図４】切り刃先型ドリリングタッピンねじの例の概略
正面図である。

【符号の説明】

１ ドリリングタッピンねじ（切り刃先型） ２ 頭部 ３ シャンク ３ａ シャンク（ドリル側部分） ３ｂ シャンク（頭部側部分） ４ ドリル部 ５ ねじ山 ６ 切り刃 ７、７ａ、７ｂ 薄鋼板 ８ 十字穴 ９ とがり先 １０ ドリリングタッピンねじ（とがり先型）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周にねじ山を有するシャンクと、前記
   シャンクの上端部に当該シャンクと一体となって形成さ
   れた頭部と、前記シャンクの下端部に当該シャンクと一
   体となって形成されたドリル部とからなり、表面に耐食
   性皮膜処理が施されたドリリングタッピンねじにおい
   て、前記ドリル部の表面には前記耐食性皮膜が形成され
   ていずに地鉄が露出していることを特徴とする、ドリリ
   ングタッピンねじ。