JP2007292193A - Rubbing-cutting type self-punching screw - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、先端を尖らせたタイプの自己穿孔ねじ(ビス)に関するものである。 The present invention relates to a self-drilling screw (screw) of a type with a sharpened tip.
自己穿孔ねじには、先端を尖らせたもみ切りタイプと、先端に切刃付きドリル部を設けたドリルタイプとがある。前者のもみ切りタイプのねじは、先端を尖らせた先窄まり部で部材(ワーク)の組織を押し広げることによって軸を部材に進入させるものであり、木材のような軟質材製基材や例えば板厚が0.5〜1.2mm程度の薄鋼板製基材に各種ワークを締結することに多用されている。 There are two types of self-drilling screws: a chopping type with a sharp tip and a drill type with a drill part with a cutting edge at the tip. The former type of chopped screw makes the shaft enter the member by expanding the structure of the member (work) at the tapered portion with the sharpened tip, and the base material made of soft material such as wood For example, it is frequently used to fasten various workpieces to a thin steel plate substrate having a plate thickness of about 0.5 to 1.2 mm.
もみ切り式の自己穿孔ねじについて様々の改良が施されている。例えば、軸に2条のねじ山を形成することが行われており、更に、2条ねじ方式を基本として様々の展開例が提案されている。例えば、軸のうち先窄まり部を除いた部分を谷径が全長にわたって一定のストレート状に形成して、2条のねじ山の高さを互いに異ならせることが行われている。 Various improvements have been made to chopped self-drilling screws. For example, two threads are formed on the shaft, and various development examples have been proposed based on the two-thread system. For example, a portion of the shaft excluding the tapered portion is formed in a straight shape having a constant valley diameter over the entire length, and the heights of the two threads are made different from each other.
他方、特許文献1には、ねじ部の全体を2条のねじ山で構成したものにおいて、ねじ部のうち頭側のある程度の範囲は両ねじ山の高さ(或いは外径)が同じである同高部と成し、ねじ山のうち同高部よりも先端側の部分は、両ねじ山の高さが相違する異高部と成すことが記載されている。
On the other hand, in
また、特許文献2には、ねじ部の全体を2条のねじ山で形成した場合において、ねじ部を、先端側に位置した小径平行ねじ部と、頭の側に位置した大径平行ねじ部と、これら小径平行ねじ部と大径平行ねじ部とを滑らかにつなぐテーパ状の中間ねじ部とに形成することが記載されている。
自己穿孔ねじは様々の用途に使用されており、用途の一つとして、建物の壁や天井を構成する石膏ボードを枠材に締結することがある。壁や天井を構成する枠材(基材)として従来は木材が多用されていたが、近年、耐火性向上や耐久性向上のため、例えば厚さ0.5〜1.2mm程度で断面略C字状に形成された薄鋼板製枠材(下地材)が多く使用されている。 Self-drilling screws are used in various applications, and one of the applications is to fasten a gypsum board constituting a wall or ceiling of a building to a frame material. Conventionally, wood has been widely used as a frame material (base material) constituting walls and ceilings. However, in recent years, in order to improve fire resistance and durability, for example, a thickness of about 0.5 to 1.2 mm and a cross section of about C A thin steel plate frame material (underlying material) formed in a letter shape is often used.
いずれにしても、ねじ山が基材に食い込むことでワークの締結が行われるのであり、特許文献2のように先端側の部分の外径をテーパ状に形成すると、ワークや基材への進入が容易ならしめられると言える。
In any case, the work is fastened by the screw thread biting into the base material. If the outer diameter of the tip side portion is formed in a tapered shape as in
ところで、ねじ山を2条形成すると、各ねじ山のリード角を大きくできるため、ねじが1回転当たりに進む長さを大きくすることができ、従って、作業能率を向上できる利点がある。しかし、特許文献2のように2条のねじ山を各部分において同じ高さに設定したものでは、ねじ山の高さが高くなるとねじ込み抵抗が大き過ぎ、ねじ山の高さを低くすると基材への引っ掛かり抵抗が小さくなって締結強度が弱くなるという問題がある。
By the way, when two threads are formed, the lead angle of each thread can be increased, so that the length of the screw that advances per rotation can be increased, and there is an advantage that the working efficiency can be improved. However, in the case where two threads are set to the same height in each part as in
本願発明はこのような現状に鑑み成されたもので、改善された形態のもみ切り式自己穿孔ねじを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a current situation, and an object of the present invention is to provide a trimmed self-drilling screw having an improved form.
本願発明の自己穿孔ねじは、「断面円形の軸とその基端に設けた頭部とを備えており、前記軸のうち頭部と反対側の先端部は最先端を尖らせた先窄まり部になっており、前記軸に、先窄まり部を始端とする複数条のねじ山が形成されたねじ部を形成している一方、前記頭部には、ドライバビットが嵌る係合部を形成している」という基本構成になっている。 The self-drilling screw according to the present invention includes a shaft having a circular cross section and a head portion provided at the base end thereof, and a tip portion of the shaft opposite to the head portion is sharpened at the leading edge. A threaded portion formed with a plurality of threads starting from a tapered portion on the shaft, and an engaging portion on which the driver bit is fitted on the head. It is a basic configuration.
そして、請求項1の発明では、特徴として、前記軸のねじ部のうち先窄まり部を除いた部分は軸方向に隣り合った複数の部分に区分されており、隣り合った部分は、頭部側に位置した部分の谷径が先端側に位置した部分の谷径よりも大径に設定されており、かつ、各部分のうち少なくとも頭部側に位置した部分において複数条のねじ山の高さを互いに異ならせている。
In the invention of
請求項2の発明は請求項1の発明をより具体化したものでり、この発明に係る自己穿孔ねじは、前記ねじ部のうち先窄まり部を除いた部分は、頭部の側に位置した大径部と、先端側に位置した小径部と、大径部と小径部とを滑らかに連続させるためのテーパ部とから成っており、第1ねじ山と第2ねじ山との2条のねじ山が、各部において互いに高さを異ならせた状態で形成されており、更に、前記大径部及び小径部においては、それぞれ谷径及び両ねじ山の外径とも略一定のストレート状になっている。
The invention of
請求項3の発明は、例えば石膏ボードのような脆い(或いはごく柔らかい)素材からなるワークを基材に締結するのに好適な形態として案出したもので、この発明では、請求項1又は2において、前記頭部は、頂面に向けて外径が徐々に拡大すると共に縦断面視で湾曲した曲面のプロフィールを有するラッパ形に形成されており、かつ、外周縁には厚さが等しいフランジ部を形成しており、フランジ部の外周はねじ部の最大外径の2倍よりも大きい寸法に設定されている。
The invention of
既述のように、自己穿孔ねじにおいてねじ部が2条ねじのような複数条のねじ山で構成されていると、ねじ山のリード角を大きくできるためねじ込み作業を迅速に行える。 As described above, in the self-drilling screw, when the thread portion is composed of a plurality of threads such as a double thread, the lead angle of the thread can be increased, so that the screwing operation can be performed quickly.
そして、本願発明では、ねじ部のうち先端側が小径であることにより、ワーク及び基材への初期の進入が容易ならしめられると共に、頭部側が大径であることにより、基材へのねじ山の食い込みがしっかりと行われて高い締結強度を得ることが可能になり、更に、複数条のねじ山は少なくとも頭部側の部分において高さが異なっているため、高さの高いねじ山を基材にしっかりと食い込ませつつねじ込み抵抗が過度に高くなることを抑制できる。 And in this invention, while the front end side is small diameter among screw parts, while the initial approach to a workpiece | work and a base material is made easy, and the head side is large diameter, it is a screw thread to a base material. It is possible to obtain a high fastening strength by firmly biting in, and moreover, since the multiple threads are different in height at least at the head side portion, It is possible to suppress an excessive increase in screwing resistance while firmly biting into the material.
以上をまとめると、本願発明の自己穿孔ねじは、能率良く締結作業を行えるという多条ねじの利点を保持しつつ、締結強度の向上と締結作業に要する労力の低減とを図ることができる。 In summary, the self-drilling screw of the present invention can improve the fastening strength and reduce the labor required for the fastening operation while maintaining the advantage of the multi-thread screw that can perform the fastening operation efficiently.
さて、住宅を主とした建物の内装材として石膏ボードが多用されているが、近年、石膏ボードは廃材類を混入することが多いことからその強度が低下する傾向にある。この点について請求項3のように構成すると、頭部がフランジ部を有することと、フランジ部の外径がねじ部の最大外径の2倍よりも大きいことと(従来のねじの頭部の外径はほぼねじ部の外径の2倍になっている)が相まってワークに対する押さえ力が向上するため、例えば従来よりも脆い石膏ボードを締結することに特に好適である。石膏ボードの他に、例えば断熱材のように弾性変形(圧縮変形)する軟質材からなるワークの締結にも好適である。
Now, gypsum board is often used as an interior material for buildings mainly in houses, but in recent years, gypsum board tends to be reduced in strength because it often contains waste materials. In this respect, when the head is structured as in
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図2では第1実施形態を示している。まず、第1実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 2 show the first embodiment. First, the first embodiment will be described.
(1).第1実施形態の構造
図1のうち(A)は自己穿孔ねじの正面図、(B)はねじ山を省略した状態での正面図、(C)は平面図、(D)は部分的な断面図である。なお、(D)では断面表示の平行斜線(ハッチング)は部分的にしか表示していない。
(1). Structure of the First Embodiment In FIG. 1, (A) is a front view of a self-drilling screw, (B) is a front view in a state where a screw thread is omitted, (C) is a plan view, and (D). FIG. 4 is a partial cross-sectional view. In (D), the parallel diagonal lines (hatching) of the cross-sectional display are only partially displayed.
自己穿孔ねじは、断面円形の軸1とその基端に一体に繋がった頭部2とを備えており、軸1のうち頭部2と反対側の先端部は、最先端を尖らせた先窄まり部3になっている。先窄まり部3のテーパ角度は略25度程度に設定している。なお、本実施形態の先窄まり部3は円錐状に形成しているが、縦断面視での形状を曲面と成した砲弾形に形成することも可能である。
The self-drilling screw includes a
軸1には、第1ねじ山4と第2ねじ山5との2条のねじ山が形成されており、隣り合ったねじ山4,5の間には断面視で平坦状の谷が露出している。両ねじ山4,5は先窄まり部3から始まって(立ち上がって)おり、両ねじ山4,5とも首下近傍まで延びている(両ねじ山4,5の終端と頭部2との間にねじ無し部が存在していてもよい。)、かつ、始端及び終端を除いた各部位において第1ねじ山4の高さが第2ねじ山5の高さよりも高くなっている。
Two threads of the
本実施形態では、第1ねじ山4の始端(先端)は先窄まり部3の先端まで延びており、第1ねじ山の始端がもみ切り部4aになっている。このもみ切り部4aの食い込み作用により、軸1が部材(ワーク、基材)に進入するきっかけが作られる。第1ねじ山4及び第2ねじ山5とも終端部は徐々に高さが低くなっており、第2ねじ山5の終端は図1(A)において背面箇所に位置している。
In the present embodiment, the starting end (tip) of the
2条のねじ山4,5が形成されているねじ部のうち先窄まり部3を除いた部分は、頭部2の側に位置した大径部6と、先端側に位置した小径部7と、両者を滑らかにつなぐテーパ部8との3つの部分から成っており、大径部6及び小径部7とも、当該大径部6及び小径部7において谷径及び両ねじ山4,5の外径が一定のストレート状になっている。
Of the threaded portion in which the two
すなわち、大径部6の谷径D1は大径部6の全長にわたって略一定であり、また、大径部6における第1ねじ山4の外径D2及び第2ねじ山5の外径D3は終端を除いてそれぞれ大径部6の全長にわたって略一定になっており、同様に、小径部7の谷径D4は小径部7の全長にわたって略一定であり、また、小径部7における第1ねじ山4の外径D5及び第2ねじ山5の外径D6はそれぞれ小径部7の全長にわたって略一定になっている。
That is, the valley diameter D1 of the
第1ねじ山4の外径差(D2−D5)、及び、第2ねじ山5の外径差(D3−D6)は、谷径の差(D1−D4)と略同じになっている。本実施形態では、大径部6及び小径部7とも、第1ねじ山4の高さは第2ねじ山5の高さの2倍程度に設定しているが、高さの比率は任意に設定できる。また、小径部7における第1ねじ山4の外径D5を大径部6における第2ねじ山5の外径D3と同じ程度に設定することも可能である。
The outer diameter difference (D2-D5) of the
第1ねじ山4の山の角度θ1と第2ねじ山5の山の角度θ2とは異なっているが、両角度θ1,θ2を同じ程度に揃えてもよい。本実施形態の場合、θ1は30度程度、θ2は60度程度に設定しているが、勿論、角度は必要に応じて任意に設定できる。
Although the angle θ1 of the
頭部2は、外向き凹状に湾曲したプロフィールを有するラッパ形になっており、頂面には、ドライバビットが嵌まる係合部の一例として十字穴9を形成している。上端にはフランジ部2aを設けている。フランジ部2aの外径は大径部6における第1ねじ山4の外径D2の3倍程度に設定している。
The
(2).使用状態
図2ではねじの使用例を示している。この例では、石膏ボード10を薄鋼板製で断面略C字状の枠材(下地材)11に締結することに使用しており、(A)はねじ込み切った状態での断面図、(B)はねじ込み途中の断面図である。石膏ボード10の表面には表紙12が裏面には裏紙13が貼られている。
(2) Usage state Fig. 2 shows an example of the use of screws. In this example, the
ねじのねじ込みにおいて、先に小径部7が石膏ボード10から枠材11に進入し、次いで、大径部6が石膏ボード10と枠材11に進入していく。ねじ込み切った状態では、大径部6のねじ山4,5が枠材12の内周縁に引っ掛かると共に、頭部2のフランジ部2bは石膏ボード10の内部にめり込んだ状態になる(表紙12に壁紙を貼るためである。)。
In screwing in the screw, the
枠材11には、ねじの進入により、ねじ込み方向に突出したバーリング状の膨出部11aが形成され、この膨出部11aがねじ山4,5のフランク(追い側フランク)に引っ掛かることでねじの抜けが阻止される。
The
そして、本願発明では、小径部7が先に枠材11に進入するためねじ込みの初期から中期にかけてのねじ込み抵抗が小さくてねじ込みをスムースに行うことができ、また、大径部6も枠材11に食い込んでいく(枠材11を押し広げていく)ため、大径部6と枠材11との間にガタが生じることはなく、ねじ山4,5を枠材11の膨出部11aにしっかりと引っ掛からせることができ、これにより、高い締結強度を確保することができる。
In the present invention, since the
本実施形態のように、頭部2のフランジ部2aをねじ山の最大径(呼び径)D2の3倍程度(従来品は2倍程度である)に設定すると、石膏ボート2に対する押さえ力を格段に向上できるが、フランジ部2aを石膏ボード10の内部にめり込ませる必要があるため、フランジ部2aの外径が従来よりも大きいと、ねじ込み終期において高い引き抜き抵抗が必要になり、そのためには、ねじ山4,5に対する枠材11の引っ掛かり抵抗が大きくなければならない。
As in this embodiment, when the
この点、本願発明では既述のとおり大径部6のねじ山4,5に対する枠材11の引っ掛かり抵抗が大きくなるため、枠材11の膨出部11aが潰れてねじが空回りしてしまう現象(ねじがバカになるという現象)を回避しつつ、頭部2の全体を石膏ボード10の内部にめり込ませることができる。
In this regard, in the present invention, as described above, since the hooking resistance of the
また、ねじ部の全体がストレートであると、石膏ボードが崩れてねじ部との間にガタが生じる場合があるが、本願発明では大径部6は石膏ボート10に対しても食い込んでいくため、ねじ部を石膏ボード10の組織に密着させた状態にすることができる。
In addition, if the entire screw portion is straight, the gypsum board may collapse and play may occur between the screw portion. However, in the present invention, the
いうまでもないが、本実施形態のねじは、木製の枠材に石膏ボード10を締結することにも使用できる。この場合、ねじ部の全体又は大部分が枠材に進入したままであることが多いが、小径部7の存在によって全体としてのねじ込み抵抗が小さくなるため、締結作業に際しての作業者の負担を軽減することができる。
Needless to say, the screw of this embodiment can also be used to fasten the
(3).他の実施形態
図3では他の実施形態を示している。このうち(A)に示す第2実施形態では、ねじ部のうち先窄まり部3を除いた部分が大径部6と小径部7との2つの部分に分かれており、かつ、小径部7はその全体が先窄まりのテーパ状に形成されている。従って、小径部7では、谷径及び両ねじ山4,5の外径とも後端から先端に向けて徐々に小さくなっている。
(3). Other Embodiments FIG. 3 shows another embodiment. Of these, in the second embodiment shown in (A), the portion of the screw portion excluding the tapered
(B)に示す第3実施形態では、先窄まり部3の含むねじ部の全体を大径部6と小径部7とに分けて、小径部7をその全長にわたって外径が徐々に小さくなるテーパ状に形成している。この場合は、先窄まり部は小径部7の一部になっている。これら図3の形態においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In 3rd Embodiment shown to (B), the whole screw part which the
(4).その他
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、図示していないが、第1実施形態の変形例として、小径部7において両ねじ山4,5の高さ(或いは外径)を同じに設定して、テーパ部8及び大径部6で両ねじ山4,5の高さを異ならせるといったことも可能である。
(4). Others The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment. For example, although not shown, as a modification of the first embodiment, the height (or outer diameter) of both
ねじ部を大径部と中間径部と小径部との3つのストレート状部を備えた形態として、隣り合ったストレート状部をテーパによって滑らかに連続させることも可能である。また、例えば大径部と小径部とにおいて第1ねじ山と第2ねじ山との高さの差を互いに変えるなどすることも可能である。あるいは、軸を、先窄まり部、先窄まり部に連続した第1テーパ部、第1テーパ部に連続した第2テーパ部という3つの部分に区分して、2条のねじ山の高さを第1テーパ部及び第2テーパ部で異ならせるといったことも可能である。 It is also possible for the threaded portion to have three straight-shaped portions of a large-diameter portion, an intermediate-diameter portion, and a small-diameter portion, and the adjacent straight-shaped portions can be smoothly continuous with a taper. In addition, for example, the difference in height between the first thread and the second thread can be changed between the large diameter part and the small diameter part. Alternatively, the shaft is divided into three portions, a tapered portion, a first tapered portion continuous with the tapered portion, and a second tapered portion continuous with the first tapered portion, and the height of two threads It is also possible to make the difference between the first taper portion and the second taper portion.
更に、頭部の形態は用途に応じて選択できる。具体的には、皿頭、鍋頭、六角頭などを採用できる。係合部の形態も十字穴に限らないのであり、係合穴方式を採用する場合は、四角穴や六角穴、或いは星型の穴など、様々な形状の係合穴を採用できる。 Furthermore, the form of the head can be selected according to the application. Specifically, a dish head, pan head, hexagon head, etc. can be employed. The form of the engaging portion is not limited to the cross hole, and when the engaging hole method is adopted, various shapes of engaging holes such as a square hole, a hexagonal hole, or a star-shaped hole can be adopted.
1 軸
2 頭部
3 先窄まり部
4 第1ねじ山
5 第2ねじ山
6 大径部
7 小径部
8 テーパ部
9 係合部の一例としての十字穴
10 ワークの一例としての石膏ボード
11 基材の一例としての薄鋼板製枠材(下地材)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記軸のねじ部のうち先窄まり部を除いた部分は軸方向に隣り合った複数の部分に区分されており、隣り合った部分は、頭部側に位置した部分の谷径が先端側に位置した部分の谷径よりも大径に設定されており、かつ、各部分のうち少なくとも頭部側に位置した部分において複数条のねじ山の高さを互いに異ならせている、
もみ切り式自己穿孔ねじ。 A shaft having a circular cross section and a head provided at the base end thereof, and the tip of the shaft on the side opposite to the head is a tapered portion sharpened at the tip, A threaded self-drilling, in which a threaded portion having a plurality of threads starting from a tapered portion is formed, and an engaging portion into which a driver bit is fitted is formed in the head. A screw,
Of the threaded portion of the shaft, the portion excluding the tapered portion is divided into a plurality of portions that are adjacent in the axial direction, and the adjacent portion has a valley diameter of the portion located on the head side on the tip side. Is set to be larger than the root diameter of the portion located in the portion, and the height of the plurality of threads is different from each other in the portion located at least on the head side of each portion,
A chopped self-drilling screw.
更に、前記大径部及び小径部においては、それぞれ谷径及び両ねじ山の外径とも略一定のストレート状になっている、
請求項1に記載したもみ切り式自己穿孔ねじ。 Of the threaded portion, the portion excluding the tapered portion is for smoothly connecting the large-diameter portion located on the head side, the small-diameter portion located on the tip side, and the large-diameter portion and the small-diameter portion. A taper portion, and two threads of the first screw thread and the second screw thread are formed at different heights in each part,
Furthermore, in the large diameter portion and the small diameter portion, the valley diameter and the outer diameter of both screw threads are substantially constant straight, respectively.
The chopped self-drilling screw according to claim 1.
請求項1又は2に記載したもみ切り式自己穿孔ねじ。 The head is formed in a trumpet shape having a curved profile that is curved in a longitudinal sectional view with the outer diameter gradually expanding toward the top surface, and a flange portion having an equal thickness on the outer peripheral edge. Formed, the outer periphery of the flange portion is set to a size larger than twice the maximum outer diameter of the screw portion,
A chopped self-drilling screw according to claim 1 or 2.
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