JP2005279853A - ドリル及びセルフドリルネジ - Google Patents

Abstract

【課題】 無機質ワークの穿孔を良好に行い得るドリル手段を備えたドリル及びセルフドリルネジを提供する。
【解決手段】 シャンクの先端部に固着手段を介して固着された高硬度チップから成る刃手段と、該刃手段から連続するシャンクの先端部に形成された溝手段とから成るドリル手段を構成する。固着手段は、シャンクの先端部を直径線上に位置して該シャンクの先端面から軸方向に延びる保持溝を備える。刃手段は、前記保持溝に挿入保持される基板部と、該基板部から延設されシャンクの先端面よりも突出する山形状の刃部とを備え、該刃部の山形状の縁部に切削刃を形成する。溝手段は、シャンクの回転方向に沿って螺旋状に延びると共にシャンクの先端面に開口する開口端を有する案内溝により構成され、少なくとも３条以上の案内溝をシャンクの周方向に等間隔に配列することにより、少なくとも１条の案内溝の開口端が刃手段により塞がれないように構成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、主として、モルタル又はコンクリート等の壁体や、タイル又はレンガ等のセラミック系の壁体、その他の壁体等の構造物に対して穿孔を行うためのドリルと、そのようなドリルを備えたセルフドリルネジに関する。

従来、各種のドリル工具が公知であり、金属壁体等の金属構造物（以下「金属ワーク」という。）、或いは、モルタル又はコンクリート等の壁体や、タイル又はレンガ等のセラミック系の壁体、その他の無機質構造物（以下総称して「無機質ワーク」という。）に対して穿孔を行うために使用されている。このようなドリル工具は、ドリルビットとして提供され、電動駆動装置を備えた回転工具により駆動回転され、前述のような構造物に穿孔を行う。

また、従来より、シャンクの先端部にドリル手段を設け、シャンクの後続部に螺糸を有するネジ手段を設けたセルフドリルネジが公知である。このようなセルフドリルネジは、シャンクの先端部をピンチングダイスで挟圧することにより、シャンクの周方向に一対の案内溝を形成し、該案内溝の縁に切削刃を形成している。従って、通常のネジの場合、予めドリルでワークに下孔を穿孔した後、下孔を介してネジを螺挿するのに対して、セルフドリルネジによれば、ワークに予め下孔を穿孔することが必要でなく、先端のドリル手段により穿孔を行いながら後続のネジ手段を螺挿できるという利点がある。

セルフドリルネジについても種々の構成としたものが公知であり、ドリル手段を超硬合金等の高硬度チップにより形成することが提案されている。
特公昭６３−３３００６公報 特許第２９６８３３６号公報 特許第３３３４０９２号公報

従来のドリル工具は、反復使用を目的としており、穿孔に際して切れ味が優れているが、工具鋼により形成されるため高価であり、簡便なドリルビット等として使用するには不向きである。

また、従来のセルフドリルネジのうち、ピンチングダイスで圧造した案内溝の縁に形成した切削刃によりドリル手段を構成したものは、金属ワークに関しては良好に穿孔を行うが、無機質ワークに関しては実用的でない。無機質ワークに対する挿入回転中、切削刃が早期に摩耗してしまうからである。

これに対して、超硬合金等の高硬度チップによりドリル手段を形成したセルフドリルネジは、切削刃の耐摩耗性が高いので、良好な切れ味を保証する。然しながら、無機質ワークは、穿孔中に粉体状の切粉を生じるため、該切粉がドリル手段の駆動回転を妨げる。従って、セルフドリルネジを駆動回転するためには高トルクが要求され、しかも、切粉が切削刃の上で固まると、しばしば回転不能な状態を招来してしまう。

本発明者らは、安価なドリルを提供すれば、簡便なドリルとして使用することができ、ドリルビット等のドリル工具のみならず、ドリル付のアンカー等のような使い捨てのドリルにも利用できることを知見した。そして、このようなドリルをセルフドリルネジに適用すれば、無機質ワークに対して実用的なセルフドリルネジの実現が可能になることを知得した。

そこで、安価なドリルを提供するためには、従来のドリル工具のように高価な工具鋼を素材とするのではなく、ネジ用線材としてのＦｅ線材や、炭素鋼線や、ＳＵＳ４１０その他のステンレス鋼線によりシャンクを形成することが好ましい。そして、切削刃の切れ味と耐摩耗性を保証するためには、超硬合金等の高硬度チップから成る刃手段をシャンクの先端部に取付けるのが良いと知得される。

ところで、シャンクの先端部に高硬度チップから成る刃手段を設けたドリルにおいても、上述のように無機質ワークに対する穿孔を行うときは、粉体状の切粉による抵抗を受けるため、この点の問題を解決しなければ実用性が乏しい。例えば、充電式の電動ドライバー等の比較的低出力の回転工具を用いて使用することが到底できない。

このような問題は、刃手段に後続するシャンクの周面に切粉排出用の案内溝を形成することにより解決できることが知られており、現に、ドリル工具は、刃先から刃縁をシャンクの回転方向に沿って螺旋状に延ばすことにより、刃縁の間に案内溝を形成している。従って、前述のような高硬度チップを設けたドリルにおいても、シャンクの先端部に案内溝を形成すれば、切粉の排出を良好に案内できると理解される。

然しながら、ネジ線材により形成されるシャンクと、高硬度チップから成る刃手段をそれぞれ別工程で形成し、刃手段をシャンクの先端部に取付けるというハイブリッド構成の場合、シャンクの先端部に案内溝を形成した後、そこに刃手段を取付けるに際して、常に必ず、刃手段の切削刃を案内溝に連なるように位置決めする必要があり、高精度の加工作業が求められるため、不良品を続出する虞れがある。

本発明は、このような問題を解決し、シャンクの先端部に案内溝を形成すると共に、シャンクの先端部の直径線上に位置する保持溝を形成し、該保持溝に高硬度チップから成る刃手段を取付けるようにしたハイブリッド構成において、保持溝がシャンクの直径線上に位置する限り、どのような方向から形成されても、該保持溝に刃手段を取付けた後、案内溝の開口端が刃手段により塞がれることなく、常に案内溝としての切粉排出のための機能を果たすようにしたドリル及びセルフドリルネジを提供するものである。

更に、本発明は、前記案内溝による切粉排出機能を向上させると共に、穿孔中のドリルのセンタリングを良好にするための種々の新規な技術的構成を加えたドリル及びセルフドリルネジを提供するものである。

そこで、本発明のドリルが手段として構成したところは、シャンクの先端部に固着手段を介して固着された高硬度チップから成る刃手段と、該刃手段から連続するシャンクの先端部に形成された溝手段とから成るドリル手段を構成したものにおいて、前記固着手段は、シャンクの先端部の直径線上に位置して該シャンクの先端面から軸方向に延びる保持溝を備え、前記刃手段は、前記保持溝に挿入保持される基板部と、該基板部から延設されシャンクの先端面よりも突出する山形状の刃部とを備え、該刃部の山形状の縁部に切削刃を形成しており、該刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２を、Ｄ１≧Ｄ２となるように形成しており、前記溝手段は、シャンクの回転方向に沿って螺旋状に延びると共にシャンクの先端面に開口する開口端を有する案内溝により構成されており、少なくとも３条以上の案内溝をシャンクの周方向に等間隔に配列することにより、少なくとも１条の案内溝の開口端が刃手段により塞がれないように構成した点にある。

本発明の実施形態において、溝手段を構成する案内溝の開口端は、シャンクの先端面に対してシャンクの軸心方向に向けて傾斜する案内テーパ面を形成している。

また、溝手段を構成する３条以上の案内溝は、シャンクの先端部をローリングダイスで転造することにより形成されており、該案内溝のリード角を３５〜６５度に構成されている。

また、溝手段を構成する案内溝は、隣り合う案内溝の間に螺旋リブを構成すると共に、該螺旋リブの頂部にフラットな案内リブ面を形成している。

更に、刃手段は、基板部の両側縁に側刃を形成しており、該側刃を案内溝を介して露出せしめている。

そして、本発明のセルフドリルネジが手段として構成したところは、前述のような特徴を備えたドリルをシャンクの先端部に形成し、シャンクの後続部に螺糸を有するネジ手段を形成して成る点にある。

本発明の実施形態において、刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２と、ネジ手段の山径Ｄ３及び谷径Ｄ４を、Ｄ１≧Ｄ２かつＤ３＞Ｄ１＞Ｄ４となるように形成している。

更なる実施形態において、ネジ手段は、大径螺糸と小径螺糸を有する２条ネジを構成しており、刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２と、大径螺糸の山径Ｄ３と、小径螺糸の山径Ｄ５を、Ｄ３＞Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ５となるように形成している。

本発明のドリルによれば、シャンクの先端部に固着手段を介して固着された高硬度チップから成る刃手段と、該刃手段から連続するシャンクの先端部に形成された溝手段とから成るドリル手段を構成し、山形状の縁部に切削刃を形成した刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２を、Ｄ１≧Ｄ２となるように形成したものであるから、シャンクは、従来のドリル工具のような高価な工具鋼ではなく、炭素鋼線やステンレス鋼線等のネジ用線材その他の線材により形成することができるので、全体として安価に提供することができる。そして、刃手段を高硬度チップにより形成しているので、穿孔に際して切れ味が良く、耐摩耗性を保証する。

また、本発明によれば、シャンクの先端部に形成した溝手段は、シャンクの回転方向に沿って螺旋状に延びると共にシャンクの先端面に開口する開口端を有する案内溝により構成されている。従って、無機質ワークに対して穿孔を行う際に生じる粉体状の切粉は、切削刃から好適に案内溝に導かれ排出されるので、例えば、充電式の電動ドライバー等の比較的低出力の回転工具を使用することが可能になり、簡便に使用できるドリルを提供することができる。そして、切削刃を形成した刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２の関係を、Ｄ１≧Ｄ２に形成しているので、無機質ワークに対する穿孔中に、シャンクの先端部の溝手段が摩耗することにより切粉排出機能を喪失してしまうことはない。

特に、本発明によれば、シャンクの先端面に開口端を有する案内溝の少なくとも３条以上をシャンクの周方向に等間隔に配列した構成であるから、刃手段を取付けるための保持溝をシャンクの先端部に形成する際に、保持溝は、シャンクの直径線上に位置する限り、どのような方向から形成しても良い。即ち、保持溝を案内溝に対して何ら位置決め状態で形成しなくても、該保持溝に刃手段を取付けた後は、必ず少なくとも１条の案内溝の開口端が刃手段により塞がれることなくシャンクの先端面から切削刃に臨んで開口しているので、常に、案内溝による切粉排出機能を好適に果たすことができる。このため、ネジ用線材から成るシャンクと、高硬度チップから成る刃手段をそれぞれ別工程で形成し、刃手段をシャンクの先端部に取付けるというハイブリッド構成でありながら、シャンクの先端部における加工作業が簡単容易であり、常に必ず案内溝の所定機能を保証した製品を提供することができる。

しかも、請求項２に記載のように、溝手段を構成する案内溝の開口端に位置して、シャンクの先端面に対してシャンクの軸心方向に向けて傾斜する案内テーパ面を形成した構成によれば、ドリルの穿孔中、切削刃の切削により生じた切粉をシャンクの先端面から案内テーパ面を介して案内溝に向けて好適に案内できるので、切粉排出機能の良好性による穿孔性能を向上する。

また、請求項３に記載のように、溝手段を構成する３条以上の案内溝をシャンクの先端部をローリングダイスで転造する構成によれば、従来のピンチングダイスのようなダイス摩耗による生産性の問題はなく、容易に量産できる。そして、ローリングダイスによる転造の結果、案内溝を滑らかに連続するように延設すると共に、該案内溝のリード角を３５〜６５度のようにシャンクの軸線に向けて近づくように大きく傾斜せしめることが可能になり、しかも、全ての案内溝をシャンクの先端面に開口させることが可能になるので、前述のような案内溝による優れた切粉排出機能を奏することができる。
目的と効果を好適に達することができる。

そして、ローリングダイスを所定の形状に設計することにより、請求項４に記載のように、隣り合う案内溝の間に形成される螺旋リブの頂部にフラットな案内リブ面を形成した構成によれば、穿孔に際してドリルがワーク中を進入する際、案内リブ面が孔の内周面に接近した状態で回転しながら前進し、刃手段により切削された孔の軸心に沿うようにシャンクの先端部を案内するので、良好なセンタリングを可能にする。

更に、請求項５に記載のように、刃手段の基板部の両側縁に形成した側刃を案内溝を介して露出せしめた構成によれば、無機質ワークの穿孔を極めて良好に行うことができる。即ち、ドリル手段は、山形状の刃部の切削刃により穿孔を開始するが、無機質ワークの性質上、崩壊しながら削成される切粉の粒子は常に一定の粒経を有しない。従って、小径の粉体状の粒子は、シャンクの先端面に開口する案内溝の開口端から該案内溝を通じて排出されるが、比較的大径の粒子は、案内溝を容易に通らず、固まる虞れがあり、これによりシャンクの回転抵抗を高めるという問題がある。しかも、案内溝を容易に通らない切粉に対して回転し摺擦されるため、無機質ワークを進入中にシャンク先端部の案内溝が摩耗し、案内溝としての機能を喪失する虞れがある。この点に関して、本発明によれば、このような比較的大径の粒子は、切削刃に引き続く側刃により粉砕状に削成され、しかも、側刃が案内溝に臨んでいるので、粉砕された粒子は、該案内溝を通じて好適に排出される。

そして、本発明によれば、上記のような優れたドリルを備えたセルフドリルネジが提供される。

即ち、本発明のセルフドリルネジによれば、穿孔に際して前述したドリルの効果を奏することができる他、特に、無機質ワークに対して被取付部材を好適に取付可能としたネジを提供することができる。例えば、住宅のリフォームに関して、近年、モルタル壁をサイディング等の化粧板により被う工法が普及し、化粧板を取付けるための前処理作業としてモルタル壁に木製の胴縁をセルフドリルネジにより取付けることが行われているところ、このような場面において本発明のセルフドリルネジを好適に使用することができる。この点に関し、上述の通り、従来のピンチングダイスによりドリル手段を形成したセルフドリルネジは、モルタル壁に対する進入中に切削刃が早期に摩耗し、進入途中で螺進不能な状態を生じ、螺進及び螺退の何れ方向にも移動することができなくなり、施工業者の不平の種となっている。これに対して、本発明のセルフドリルネジによれば、このような問題はなく、耐摩耗性の高い切削刃により良好な切れ味を保証するので、モルタル壁を簡単に貫通し、内部の柱又は垂木等の骨材に螺着する。就中、モルタル壁を穿孔中に生じる粉体状の切粉は、シャンク先端部の案内溝により好適に排出されるので、切粉による大きな抵抗を受けることがなく、充電式の電動ドライバー等のような低出力の工具により所期の目的を達成する。

この際、請求項７に記載のように、刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２と、ネジ手段の山径Ｄ３及び谷径Ｄ４を、Ｄ１≧Ｄ２かつＤ３＞Ｄ１＞Ｄ４となるように形成した構成によれば、Ｄ１≧Ｄ２による構成の結果、無機質ワークに対する穿孔中に、シャンクの先端部の溝手段が摩耗することにより切粉排出機能を喪失してしまうことはなく、また、Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ４による構成の結果、ドリル手段により形成された穿孔の内周面に対して、ネジ手段が好適にタッピングしながら螺進し、ネジ締結力を可能とする。

ところで、無機質ワークの材質にもよるが、ドリル手段により形成された穿孔の内周面をネジ手段がタッピングしながら螺進する際、ネジ手段のネジ山が摩耗するような場合には、請求項８に記載のように、ネジ手段を大径螺糸と小径螺糸から成る２条ネジにより構成し、刃部の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２と、大径螺糸の山径Ｄ３と、小径螺糸の山径Ｄ５を、Ｄ３＞Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ５となるように形成することができる。このような構成によれば、ドリル手段により無機質ワークに形成された穿孔をネジ手段が螺進するに際して、大径螺糸のネジ山が摩耗することはあっても、小径螺糸のネジ山は摩耗しない。従って、無機質ワークを貫通した後、ネジ山手段が木質の骨材に到達したとき、摩耗した大径螺糸の他に、摩耗していない小径螺糸が必要十分な締結力を発揮することができる。即ち、木質の骨材に到達したとき、骨材にはドリル手段により直径Ｄ１の穿孔が形成され、該穿孔に山径Ｄ５の小径螺糸が進入し、理論的にはＤ１≧Ｄ５であるから小径螺糸のネジ山に締結力は生じないが、実際には木質の骨材は、繊維質のために収縮力（スプリングバック）を有しており、摩耗することなくネジ山を鋭利とした小径螺糸により必要十分な保持力を持たせることができる。

以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。

（セルフドリルネジの１実施形態）
図１ないし図６は、本発明に係るセルフドリルネジの１実施形態を示しており、セルフドリルネジ１は、図１（Ａ）に示すような頭部２を形成されたシャンクブランク材３に基づいて、図１（Ｂ）に示すように、シャンク４の先端部４ａに固着手段５と溝手段６を形成し、シャンク４の後続部４ｂに螺糸を有するネジ手段７を形成したネジ体８を形成される。その後、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、固着手段５に刃手段９を固着することにより、ドリル手段１０が形成される。シャンクブランク材３は、ネジ用線材としてのＦｅ線、炭素鋼線、ＳＵＳ４１０その他のステンレス鋼線により形成され、刃手段９は、タングステンカーバイドの焼結合金から成る超硬チップや、粉末ハイスから成る高硬度チップや、セラミックから成る高硬度チップ、その他の高硬度素材に基づく高硬度チップにより形成されている。また、シャンクブランク材３は、先端に面取りされたテーパ面３ａを形成している。

シャンクブランク材３に基づいてネジ体８を形成する際、ネジ手段７は、従来と同様にローリングダイスにより転造される。また、溝手段６は、従来のセルフドリルネジに実施されているようなピンチングダイスによる挟圧鍛造ではなく、ローリングダイスにより転造される。固着手段５は、シャンク４の先端部４ａを直径線上に位置して先端面から軸方向に延びる保持溝１１を形成することにより設けられる。図例の場合、保持溝１１によりシャンク４の先端部４ａが半割り状に分割されている。更に、図示実施形態の場合、溝手段６とネジ手段７の間に位置して、シャンク４の先端部４ａの周面に対向する一対の薄い羽根状のリーマ９ａが形成される。尚、溝手段６を転造した後に、保持溝１１が形成される。

図２に示すように、溝手段６は、シャンク４の回転方向に沿って螺旋状に延びる少なくとも３条以上（図例の場合は図３に示すような６条）の案内溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・１２ｎから構成され、これらの案内溝１２をシャンクの周方向に等間隔に配列すると共に、３条以上の案内溝１２の開口端１３をシャンクの先端面４ｃに開口せしめている。尚、案内溝１２は、シャンクの先端部をローリングダイスで転造することにより滑らかに連続するように延設され、図４（Ｂ）に示すように、案内溝１２のリード角θ１を３５〜６５度、好ましくは４０〜５５度、更に好ましくは４５度に形成されている。このリード角θ１は、ドリル手段１０による無機質ワークの穿孔中に生じる切粉を案内溝１２により良好に排出するための重要な条件であり、シャンクの回転とスラスト方向への前進による二つの動きに対して、刃手段１０により生じる切粉を溝手段６を介して流動可能とするために設定されている。実験によれば、案内溝１２のリード角θ１は、３５度以上であれば切粉による目詰まりを生じる虞れがなく、４０度以上であれば案内溝１２に沿う切粉の流動が良好となり、切粉の良好な流動による排出機能は４５度がベストモードである。然しながら、リード角θ１は、６５度を超えると、シャンクの回転に追従して切粉が案内溝１２を流動し難くなり、しかも、ローリングダイスで案内溝１２を転造することが困難になる。

ネジ手段７は、大径螺糸１４と小径螺糸１５からなる２条ネジにより構成されており、両螺糸１４、１５のネジ山には等間隔をあけて切欠ノッチ１６が形成されている。このような螺糸１４、１５のリード角は、従来のネジにおける螺糸のリード角と同様であり、図示実施形態の場合、図４（Ｂ）に示すように、螺糸１４、１５のリード角θ２は、１０〜２０度である。

刃手段９は、上述したような高硬度チップ１７により形成され、固着手段５の保持溝１１に挿入保持される基板部１８と、該基板部１８から延設されシャンク４の先端面４ｃよりも突出する山形状の刃部１９とを備え、刃部１９の山形状の縁部に切削刃２０を形成すると共に、基板部１８の両側縁に側刃２１を形成している。切削刃２０及び側刃２１は、何れも刃縁から二番取りされたナイフエッジを形成しており、図２（Ａ）に示すように、切削刃２０と側刃２１の屈折部分により刃手段９の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１を構成する。

そこで、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、溝手段６を有するシャンク４の先端部４ａの最大直径Ｄ２と、大径螺糸１４の山径Ｄ３と、谷径Ｄ４と、小径螺糸１５の山径Ｄ５と、リーマ９ａの回転軌跡により規定される直径Ｄ６は、Ｄ６＞Ｄ３≧Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ５＞Ｄ４となるように形成されている。

シャンク４の先端部４ａにおける固着手段５と溝手段６と刃手段９の関係を図３に示している。図３（Ａ）に示すように、シャンク４の先端部４ａは、ローリングダイスにより溝手段６を形成され、該溝手段６は、周方向に等間隔に配列された少なくとも３条以上の案内溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・１２ｎにより構成され、これらの案内溝１２の開口端１３をシャンク４の先端面４ｃに開口せしめている。尚、案内溝１２は断面円弧状に形成されている。

そして、隣り合う案内溝１２、１２の間には螺旋リブ６ａが形成され、各螺旋リブ６ａの頂部にはフラットな案内リブ面６ｂが形成されている。このような案内溝１２の断面形状と、螺旋リブの案内リブ面６ｂは、ローリングダイスの形状に応じて形成される。

上述のように、シャンクブランク材３の先端には予め面取りによるテーパ面３ａが形成され、このテーパ面３ａを含むシャンクの先端部がローリングダイスの転造により案内溝１２を形成される。即ち、図４（Ａ）に示すように、先端にテーパ面３ａを形成されたシャンクブランク材３を転造することにより案内溝１２が形成されるので、図４（Ｂ）に示すように、形成された各案内溝１２の開口端１３は、シャンクの先端面４ｃに対してシャンクの軸心方向に向けて傾斜する案内テーパ面１３ａを形成する。

転造により溝手段６を形成されたシャンクの先端部４ａは、図３（Ｂ）に示すように、切削装置により固着手段５が切削形成され、該固着手段５は、シャンク４の先端部４ａを直径線Ｘ−Ｘ上で分割すると共に先端面４ｃから軸方向に延びる保持溝１１により構成される。前述の通り、高硬度チップ１７から成る刃手段９は、基板部１８と山形状の刃部１９とを備え、刃部１９の山形状の縁部に切削刃２０を形成すると共に、基板部１８の両側縁に側刃２１を形成している。

そこで、図３（Ｃ）に示すように、刃手段９を構成する高硬度チップ１７は、基板部１８を保持溝１１に挿入保持されると共に、ロウ付けや溶接その他により固着される。この際、山形状の切削刃２０の先端（頂点）がシャンク４の中心軸線上に位置される。これにより、刃部１９と共に切削刃２０がシャンク４の先端面４ｃから突出し、基板部１８の側刃２１は、何れかの案内溝１２に臨み、該案内溝１２を介して露出している。

上記構成のドリルを備えたセルフドリルネジは、無機質ワークＷに対してドリル手段１０を回転しながら進入せしめたとき、図４（Ｃ）に示すように、刃手段９の切削により孔Ｈを穿孔する際に生じる切粉は、案内溝１２に沿って好適に流動し、シャンクの後続部４ｂに向けて排出される。即ち、切削刃２０の切削により生じた切粉は、シャンクの先端面４ｃに開口する案内テーパ面１３ａにより案内されることにより容易に開口端１３に進入し、案内溝１２に沿って流動する。切粉は、案内溝１２と孔Ｈの内周壁の間に充填された状態で該案内溝１２により流動せしめられ、孔Ｈの内周壁に接近した状態で螺旋リブ６ａが回転する。螺旋リブ６ａの頂部がネジ山のように薄く鋭利に形成されている場合は、切粉の摩擦により早期に摩耗してしまうが、螺旋リブ６ａはフラットな案内リブ面６ｂを有するように比較的厚く形成されているので、容易に摩損してしまうことはなく、しかも、フラットな案内リブ面６ｂを孔Ｈの内周壁に対面した状態で回転するので、シャンクのセンタリングのために貢献する。後続のネジ手段７は、孔Ｈに進入する際、螺糸（図例の場合は大径螺糸１４）によりタッピングを行いながら螺進する。

本発明の特徴の一つである案内溝１２と保持溝１１の関係を説明するため、図５（Ａ）は、保持溝１１に刃手段９を取付ける前のシャンク４の先端部４ａの断面を示しており、図５（Ｂ）は、保持溝１１に刃手段９を取付けた後のシャンク４の先端部４ａの断面を示している。同図から理解されるように、本発明は、シャンク４の先端面４ｃに開口端１３を有する案内溝１２を少なくとも３条以上、シャンク４の周方向に等間隔に配列しているので、刃手段９を取付けるための保持溝１１をシャンク４の先端部４ａに形成するに際して、シャンク４の直径線Ｘ−Ｘ上に位置させる限り、案内溝１２の位置と無関係に、どのような方向から保持溝１１を形成しても、少なくとも１条以上の案内溝１２（図示の場合、案内溝１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｆ）の開口端１３がシャンク４の先端面４ｃに開口せしめられる。即ち、保持溝１１は、周方向にアトランダムに決定される直径線上に位置して形成すれば良く、例えば、図示のような直径線Ｘ１−Ｘ１上に位置して形成される場合でも、必ず１条以上の案内溝１２（この場合、案内溝１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅ）の開口端１３がシャンク４の先端面４ｃに開口する。従って、保持溝１１に刃手段９を取付けた状態で、必ず少なくとも１条の案内溝１２は、その開口端１３が刃手段９により塞がれることはなくシャンク４の先端面４ｃから切削刃２０に臨んで開口する。

ところで、図５（Ａ）（Ｂ）においては、溝手段６を構成する案内溝１２を６条設けた例を示したが、この点の本発明の特徴は、案内溝１２を少なくとも３条以上設けることにより達成される。図５（Ｃ）（Ｄ）は、３条の案内溝１２（案内溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を設けた例を図示しており、保持溝１１をシャンク４の直径線上でアトランダムに形成するに際し、図５（Ｃ）に示すように、保持溝１１がシャンク４の直径線Ｘ−Ｘ上に位置して形成される場合は、案内溝１２ｃの開口端１３がシャンク４の先端面４ｃに開口し、刃手段９により塞がれない。一方、保持溝１１がシャンク４の直径線Ｘ１−Ｘ１上に位置して形成される場合は、案内溝１２ａ、１２ｂの開口端１３がシャンク４の先端面４ｃに開口する。図示のように保持溝１１の僅かな一部分が案内溝１２ａ、１２ｂの開口端１３に重なり、僅かな一部分だけを刃手段９により塞がれるが、案内溝１２ａ、１２ｂの開口端１３の大部分は開口しているので、該開口端１３から案内溝１２ａ、１２ｂを通じて切粉排出機能を果たすことができる。このように本発明において、少なくとも１条の案内溝１２の開口端１３が先端面４ｃに開口するという意味は、その開口端１３が全体を完全に開口している場合の他、そのほとんどの部分を実質的に開口していると解される場合を含む意味であることを諒解されたい。

本発明のこの点の特徴を明確にするため、図５（Ｅ）（Ｆ）に比較例を示している。この比較例では、シャンク４の先端部の周面に対向する２条の案内溝１２ｇ、１２ｈが形成され、シャンク４の先端面に開口せしめられている。従って、図５（Ｅ）に示すような直径線Ｘ−Ｘ上に位置して保持溝１１を形成すると、該保持溝１１が案内溝１２ｇ、１２ｈの主要な部分に重なり、該保持溝１１に取付けられる刃手段９により塞がれてしまう。そこで、図５（Ｆ）に示すような直径線Ｘ１−Ｘ１上に位置して保持溝１１を形成した場合だけ、保持溝１１が案内溝１２ｇ、１２ｈに重ならず、刃手段９により塞がれることはないが、このように比較例の場合、シャンク４の先端部に保持溝１１を形成する際に、必ず直径線Ｘ１−Ｘ１上となるように位置決めしなければならないので、高精度の作業が要求され、作業が極めて煩雑となり、量産に適しない。

（セルフドリルネジの使用例）
図６は、本発明の実施形態に係るセルフドリルネジ１を住宅のリフォーム用ビスとして実施した場合の使用例を示しており、木質の柱又は垂木等の骨材２２の外側にはモルタル壁２３が形成されている。モルタル壁２３をサイディング等の化粧板（図示せず）により被うリフォームを施工するに際し、モルタル壁２３には木質の胴縁２４が固着され、この胴縁２４を固着するために、セルフドリルネジ１が使用される。

セルフドリルネジ１の刃手段９を胴縁２４に立て、該ネジ１の頭部２を電動ドライバー等の駆動回転工具により駆動回転すると、刃部１９の切削刃２０により胴縁２４を穿孔しながらドリル手段１０が胴縁２４を貫通する。ドリル手段１０は、モルタル壁２３に到達すると、切削刃２０によりモルタル壁２３を切削することにより穿孔を行う。この際、切削刃２０により削成された粉体状の切粉は、シャンク４の先端面４ｃに開口された開口端１３から案内溝１２に導かれ排出される。穿孔は、先ず切削刃２０の切削により形成された後、次に穿孔の内周面を側刃２１により摺擦され又は切削される。従って、切削刃２０の削成により生じた粒径を大径とする切粉は、側刃２１により粉砕状に削成され、該側刃２１が臨む案内溝１２に導かれ排出される。この点の作用は上述した通りである。

ドリル手段１０が胴縁２４を貫通するとき、ドリル手段１０に後続するシャンク４の先端部４ａにはリーマ９ａが設けられているので、ドリル手段１０により形成された穿孔はリーマ９ａにより拡大され、これにより図６（Ａ）に示すような大径孔２５を胴縁２４に形成する。リーマ９ａは、薄板の羽根状に形成されているので、モルタル壁２３に到達するや否や、折損され、シャンク４の先端部４ａから分離する。リーマ９ａにより胴縁２４には大径孔２５が形成され、該大径孔２５の内径はネジ手段７の螺糸１４の山径Ｄ３よりも大きく形成されるので、引き続いてネジ手段７が胴縁２４を貫通する際、螺糸の回転を受けて胴縁２４がモルタル壁２３から浮き上がることはない。

更に、ドリル手段１０は、モルタル壁２３を貫通した後、骨材２２を穿孔しながら進入し、引き続いてネジ手段７を骨材２２に螺入させ、図６（Ｂ）に示すように、頭部２が胴縁２４とほぼ面一とされた状態で、セルフドリルネジ１の駆動回転を終える。ネジ手段７がモルタル壁２３を貫通するとき、ネジ手段７はドリル手段１０により形成された穿孔の内周面をタッピングしながら螺進し、この際、刃手段９の最大直径Ｄ１よりも大きい山径Ｄ３とされた大径螺糸１４のネジ山は摩耗するが、刃手段９の最大直径Ｄ１よりも小さい山径Ｄ５とされた小径螺糸１５のネジ山は摩耗しない。従って、ネジ手段７は、モルタル壁２３を貫通し、木質の骨材２２に到達したとき、摩耗した大径螺糸１４と摩耗していない小径螺糸１５の両者により骨材２２に対する締結力を生じる。この点の作用は上述した通りである。

（セルフドリルネジの他の実施形態）
図７は、本発明に係るセルフドリルネジ１の他の実施形態を示している。シャンク４の先端部４ａに設けられたドリル手段１０の構成は、上記実施形態について説明したドリル手段１０と同様であるから、上述の説明を援用する。図７に示す実施形態において、シャンク４の後続部４ｂに設けられたネジ手段７は、１条の螺糸１４ａを有する１条ネジとして形成されている。また、尾端には鍋頭とされた頭部２ａを有する。

１条ネジを設けたこの実施形態において、刃手段１０の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段６を有するシャンクの先端部４ａの最大直径Ｄ２と、ネジ手段７における螺糸１４ａの山径Ｄ３及び谷径Ｄ４は、Ｄ１≧Ｄ２かつＤ３＞Ｄ１＞Ｄ４となるように形成されている。

（ドリルの実施形態）
図８は、本発明に係るドリルの実施形態を示しており、ドリルビットとしてのドリル工具２６を例示している。

ドリル工具２６は、シャンク４の先端部４ａに固着手段５と溝手段６を形成し、シャンク４の後続部４ｂに工具装着部２８を形成しており、固着手段５に刃手段９を固着することにより、ドリル手段１０を構成している。シャンク４は、Ｆｅ線、炭素鋼線、ステンレス鋼線等のネジ用線材、その他の線材により形成され、刃手段９は、高硬度チップにより形成されている。固着手段５、溝手段６、刃手段９の具体的構成は、セルフドリルネジについて上述したものと同様であるから、上述の説明を援用する。

本発明に係るセルフドリルネジの１実施形態を示しており、（Ａ）はシャンクブランク材を示す正面図、（Ｂ）はシャンクブランク材に基づいて形成したネジ体を示す正面図、（Ｃ）はネジ体に刃手段を固着したセルフドリルネジの正面図、（Ｄ）は該セルフドリルネジの側面図である。 本発明に係るセルフドリルネジの１実施形態の拡大図を示しており、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。 本発明に係るドリル手段に関してシャンクの先端部における固着手段と溝手段と刃手段の関係を示しており、（Ａ）は案内溝を形成したシャンクの先端部を示す斜視図、（Ｂ）は案内溝に加えて保持溝を形成したシャンクの先端部と刃手段を示す斜視図、（Ｃ）は保持溝に刃手段を固着した状態におけるシャンクの先端部を示す斜視図である。 本発明に係るセルフドリルネジの１実施形態の要部を部分的に示しており、（Ａ）はシャンクブランク材を部分的に示す側面図、（Ｂ）はドリル手段とネジ手段を部分的に示す側面図、（Ｃ）はドリル手段とネジ手段の作用を部分的に示す側面図である。 案内溝と保持溝及び刃手段の関係を示しており、（Ａ）（Ｂ）は本発明に係るセルフドリルネジの１実施形態における関係を示す断面図、（Ｃ）（Ｄ）は案内溝を３条とした実施形態における関係を示す断面図、（Ｅ）（Ｆ）は案内溝を２条とした比較例における関係を示す断面図である。 本発明に係るセルフドリルネジの使用例を示しており、（Ａ）はセルフドリルネジの螺進中の状態を示す説明図、（Ｂ）はセルフドリルネジの締結状態を示す説明図である。 本発明に係るセルフドリルネジの他の実施形態を示す側面図である。 本発明に係るドリルの実施形態としてのドリル工具を示す側面図である。

符号の説明

１ セルフドリルネジ
４ シャンク
４ａ 先端部
４ｂ 後続部
４ｃ 先端面
５ 固着手段
６ 溝手段
６ａ 螺旋リブ
６ｂ 案内リブ面
７ ネジ手段
８ ネジ体
９ 刃手段
１０ ドリル手段
１１ 保持溝
１２ 案内溝
１３ 開口端
１３ａ 案内テーパ面
１４ 大径螺糸
１５ 小径螺糸
１４ａ 螺糸
１７ 高硬度チップ
１８ 基板部
１９ 刃部
２０ 切削刃
２１ 側刃
２６ ドリル工具

Claims (8)

1. シャンクの先端部に固着手段を介して固着された高硬度チップから成る刃手段と、該刃手段から連続するシャンクの先端部に形成された溝手段とから成るドリル手段を構成したものにおいて、
   前記固着手段は、シャンクの先端部の直径線上に位置して該シャンクの先端面から軸方向に延びる保持溝を備え、
   前記刃手段は、前記保持溝に挿入保持される基板部と、該基板部から延設されシャンクの先端面よりも突出する山形状の刃部とを備え、該刃部の山形状の縁部に切削刃を形成しており、該刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２を、Ｄ１≧Ｄ２となるように形成しており、
   前記溝手段は、シャンクの回転方向に沿って螺旋状に延びると共にシャンクの先端面に開口する開口端を有する案内溝により構成されており、少なくとも３条以上の案内溝をシャンクの周方向に等間隔に配列することにより、少なくとも１条の案内溝の開口端が刃手段により塞がれないように構成したことを特徴とするドリル。
2. 溝手段を構成する案内溝の開口端は、シャンクの先端面に対してシャンクの軸心方向に向けて傾斜する案内テーパ面を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
3. 溝手段を構成する３条以上の案内溝は、シャンクの先端部をローリングダイスで転造することにより形成されており、該案内溝のリード角を３５〜６５度に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリル。
4. 溝手段を構成する案内溝は、隣り合う案内溝の間に螺旋リブを構成すると共に、該螺旋リブの頂部にフラットな案内リブ面を形成していることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載のドリル。
5. 刃手段は、基板部の両側縁に側刃を形成しており、該側刃を案内溝を介して露出せしめていることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のドリル。
6. 請求項１、２、３、４又は５に記載のドリルをシャンクの先端部に形成し、シャンクの後続部に螺糸を有するネジ手段を形成して成ることを特徴とするセルフドリルネジ。
7. 刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２と、ネジ手段の山径Ｄ３及び谷径Ｄ４を、Ｄ１≧Ｄ２かつＤ３＞Ｄ１＞Ｄ４となるように形成したことを特徴とする請求項６に記載のセルフドリルネジ。
8. ネジ手段は、大径螺糸と小径螺糸を有する２条ネジを構成し、刃手段の回転軌跡を規定する最大直径Ｄ１と、溝手段を有するシャンクの先端部の最大直径Ｄ２と、大径螺糸の山径Ｄ３と、小径螺糸の山径Ｄ５を、Ｄ３＞Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ５となるように形成したことを特徴とする請求項６に記載のセルフドリルネジ。

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