JP2016136046A

JP2016136046A - スプリングバックのない材料用ドリルねじ

Info

Publication number: JP2016136046A
Application number: JP2015011562A
Authority: JP
Inventors: 一男深澤; Kazuo Fukazawa
Original assignee: FUKASAWA KK
Current assignee: FUKASAWA KK
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2016-07-28

Abstract

【課題】ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料に対し、木材、木質材料、プラスチック等の非金属材料からなる被締結部材を締結する際、被締結部材に予め、ねじを挿通するための穴を開けておく必要がなく、締結作業の作業能率を向上することができ、かつ十分高いねじ保持力を得ることができるドリルねじ１を提供する。【解決手段】外周にタッピンねじ部５を有する軸部２の先端部にドリル部４を設け、ドリル部４の最大外径ｄp2をタッピンねじ部５の谷径ｄ3以下の大きさとする。【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）等のスプリングバックのない材料に対し、自ら雌ねじを加工しながら螺入し、木材、木質材料、プラスチック等の非金属材料からなる被締結部材を締結するためのドリルねじに関する。

従来、ＡＬＣ用のタッピンねじとしては、例えば、特許文献１に開示されているねじが知られている。しかし、この従来のＡＬＣ用タッピンねじは、先端に、ねじの中心からずれて曲がっている「喰込刃」を有しているので、穴を開けられていない木材等の非金属材料からなる被締結部材に突き刺さって自ら穴開けして貫通し、さらにＡＬＣに自ら雌ねじを成形して螺入し、前記被締結部材を締結するということはできなかった。

他方、従来の一般的なドリルねじは、ねじの先端が切り刃(ドリル)となつており、ねじ自身で下穴開け、雌ねじの形成、締め付けを行なうので、締結作業の作業性を大幅に向上できる。特許文献２には、このような従来のドリルねじの一例が示されている。

特公平６−７８７６４号公報特許第２６３１３８７号公報

前述のように特許文献１に開示されているねじにおいては、被締結部材に突き刺さって自ら穴開けして貫通し、さらにＡＬＣに自ら雌ねじを成形し、被締結部材を締結するということはできなかったので、予め被締結部材にドリルねじを挿通するための穴を開けておき、該穴を通してＡＬＣにねじ込む必要があり、作業能率が非常に悪いという問題があった。

他方、前記従来のドリルねじに関して言うと、ＪＩＳＢ１１２４、「タッピンねじのねじ山をもつドリルねじ」では、ドリル部の外径については規定されていないが、従来のドリルねじにおいては、例えば特許文献２の第２頁第４欄第５〜７行に記載されているように、一般にねじ部の谷径よりドリル部の外径の方が大きくされていた。

このように従来のドリルねじにおいて、ねじ部の谷径よりドリル部の外径が大きくされていた理由は、（ａ）ドリル部は専ら金属に穿孔することを目的としており、ドリル部の外径が大きいほど金属板に雌ねじを形成するのが容易になること、および（ｂ）ドリルねじを転造加工で生産する際、素材のうちのドリル部となるべき部分の径を転造加工の前に予め細く加工しておく必要がなく、素材径の儘で加工できる、つまり事前の加工を省略できるからである。

しかし、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料（下穴形成後の戻りがない材料）に対し、被締結部材を締結する場合には、ドリル部の外径がねじ谷径より大きい従来のドリルねじを使用すると、ＡＬＣ等に大きすぎる下穴を開けてしまうことになり、結果としてねじの保持力を低下させてしまうという問題があった。

より具体的に言うと、一般的に、ＪＩＳの１種・２種タッピンねじの転造素材径は呼び径の約８０％、例えば呼び径４では３．２ｍｍである。一方、同タッピンねじの谷径は呼び径の約６５％である。したがって、素材径部分（ドリル部の外径部分）とねじ谷径部分との断面積比は、（０．８×０．８）÷（０．６５×０．６５）＝１５１％となり、ＡＬＣのようなスプリングバックのない素材では、素材径と同じドリル径では大きすぎる下穴となり、タッピンの保持力が低下するのである。

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料に対し、木材、木質材料、プラスチック等の非金属材料からなる被締結部材を締結する際、予め被締結部材にドリルねじを挿通するための穴を開けておく必要がなく、締結作業の作業能率を向上することができる、スプリングバックのない材料用ドリルねじを提供することにある。

本発明の他の目的は、十分高いねじ保持力を得ることができるスプリングバックのない材料用ドリルねじを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。

本発明によるスプリングバックのない材料用ドリルねじは、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料に、非金属材料からなる被締結部材を締結するための、スプリングバックのない材料用ドリルねじであって、
軸部と、
前記軸部の一端部に設けられた頭部と、
前記軸部の他端部に設けられたドリル部と、
前記軸部のうちの前記ドリル部側の部分の外周に設けられたタッピンねじ部と、
前記軸部のうちの前記頭部側の部分に設けられた、ねじを設けられていない、無ねじ部とを有してなり、
前記ドリル部の最大外径をｄ_p2、前記タッピンねじ部の谷径をｄ₃とすると、ｄ_p2≦ｄ₃とされているものである。

なお、ドリル部の径が実質的に全長に渡って均一径となっている場合は、その均一径が本願における「最大外径」となる。

本発明のドリルねじは、先端部にドリル部を有しているので、予め被締結部材にドリルねじを挿通するための穴を開けておく必要がなく、締結作業の作業能率を非常によくすることができる。

しかも、ｄ_p2≦ｄ₃、すなわちドリル部の最大外径ｄ_p2がタッピンねじ部の谷径ｄ₃以下とされているので、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料へのタッピンねじ部の引っ掛かり率、ひいてはねじの保持力を大きくし、十分な締結強度を得ることができる。

また、ドリル部の最大外径ｄ_p2がタッピンねじ部の谷径ｄ₃以下とされているので、ドリルねじの無ねじ部（素材径の部分）の径の方がドリル部によりＡＬＣ等および被締結部材に開けられる穴の径より大きいため、（ｉ）被締結部材を無ねじ部の太さでＡＬＣ等に押さえつけながらねじ込んで行くことができるとともに、（ｉｉ）ねじを最後まで締め付けたとき、被締結部材にドリル部で開けた穴と無ねじ部との間にガタが生じない。

また、被締結部材に対する穴開け作業に関しては、本発明では、被締結部材は非金属材料であるので、ｄ_p2≦ｄ₃とされていても、支障を生じることがない。

また、請求項２の発明は、ｄ₃×７０％≦ｄ_p2≦ｄ₃×１００％、すなわちドリル部の最大外径ｄ_p2がタッピンねじの谷径ｄ₃の７０〜１００％とされているので、ＡＬＣ等に形成される下穴の径が過小になることがない。

また、請求項３の発明は、ＤＬ≧Ｌ、すなわちドリル部の有効長さＤＬがタッピンねじ部の１リード以上、つまり１回転分以上とされているため、ドリル部によってＡＬＣ等に下穴が不完全に開けられることがない。

また、請求項４の発明は、ドリル部の外径が先端側から後端側へ、最小外径の部分から最大外径の部分へと漸増しているので、ドリル部が被締結部材を貫通した後、ＡＬＣ等に雄ねじ食い付き分の下穴を開けてゆく際、下穴開削の抵抗を軽減できる。

また、請求項５の発明は、タッピンねじ部のねじ山は、進み側フランク角より追い側フランク角が大きい不等角ねじ山形状とされているので、引き抜き抵抗を大きくすることができ、かつ追い側フランク角は４５度とされているので、抜け方向への力を水平および垂直方向に均等に逃がし、ＡＬＣ等の材料の雌ねじとしての強度不足を補うことができる。

本発明によれば、予め被締結部材にドリルねじを挿通するための穴を開けておく必要がなく、締結作業の作業能率を向上することができるとともに、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料へのタッピンねじ部の引っ掛かり率、ひいてはねじの保持力を大きくし、十分な締結強度を得ることができる。

本発明のスプリングバックのない材料用ドリルねじの一実施例を示す正面図である。前記実施例のドリルねじのねじ山を示す拡大断面図である。前記実施例のドリルねじを使用して、ＡＬＣ等に対し被締結部材を締結する作業の開始状態を示す断面図である。前記実施例のドリルねじを使用して、ＡＬＣ等に対し被締結部材を締結した締結構造を示す断面図である。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

図１は、本実施例のスプリングバックのない材料用ドリルねじ１を示す。このドリルねじ１は、通常の金属ねじと同様の、ステンレス鋼、鋼鉄等の金属からなり、軸部２と、この軸部２の一端部に設けられた頭部３と、前記軸部２の他端部に設けられたドリル部４とを有してなる。前記頭部３には、ドリルねじ１をドライバーで駆動回転するためのリセス（図示せず）が設けられている。

前記軸部２のうちのドリル部４側の外周には、転造加工により形成されたタッピンねじ部５が設けられている。このタッピンねじ部５は、図２の拡大断面図によく示されるように、進み側フランク角αより追い側フランク角βが大きい不等角ねじ山形状とされており、具体的には、進み側フランク角αは２０度、追い側フランク角βは４５度とされている。

前記軸部２のうちの頭部３側の外周には、ねじが形成されていない無ねじ部６が設けられている。前記無ねじ部６の径ｄｓはこのドリルねじ１の素材の径であり、タッピンねじ部５の谷径ｄ₃に対し、
ｄｓ＞ｄ₃ （１）
の大小関係がある。

前記ドリル部４の外径は、先端側から後端側へ、最小外径ｄ_p1の部分から最大外径
ｄ_p2の部分へと漸増している（ただし、本発明においては、ドリル部４の外径ｄ_pを実質的に均一径としてもよい）。

そして、ドリル部４の最大外径ｄ_p2とタッピンねじ部５の谷径
ｄ₃の大きさは、
ｄ_p2≦ｄ₃ （２）
の関係とされている。すなわち、ドリル部４の最大外径ｄ_p2はタッピンねじ部５の谷径
ｄ₃以下の大きさとされている。

また、ドリル部４の有効長さ（ドリル部４のうちの有効に切削機能を果たす部分の長さ）ＤＬは、タッピンねじ部５の１リード以上とされている。すなわち、タッピンねじ部５の１リードをＬとすると、
ＤＬ≧Ｌ（３）
とされている。

図３はこのドリルねじ１を使用して、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料７に対し被締結部材８を締結する作業の開始状態を示し、図４は締結作業を完了した締結構造を示している。このドリルねじ１は、先端部にドリル部４を有しているので、被締結部材８に予めドリルねじ１を挿通するための穴を開けておくことなく、被締結部材８に突き刺さって自ら穴開けして貫通し、さらにＡＬＣ等７に自ら雌ねじを成形して螺入し、被締結部材８を締結することができる。したがって、締結作業の作業能率を非常によくすることができる。

また、このドリルねじ１では、式（２）のように、ドリル部４の最大外径ｄ_p2がタッピンねじ部５の谷径ｄ₃以下の大きさとされているので、ＡＬＣ等７へのタッピンねじ部５の引っ掛かり率、ひいてはねじの保持力を大きくし、十分な締結強度を得ることができる。

なお、ドリル部４の最大外径ｄ_p2は、さらに
ｄ₃×７０％≦ｄ_p2≦ｄ₃×１００％（２ａ）
とすることが好ましく、さらに好ましくは、
ｄ₃×８０％≦ｄ_p2≦ｄ₃×１００％（２ｂ）
とすることが好ましい。

すなわち、ドリル部４の最大外径ｄ_p2は、ねじ部の谷径ｄ₃の７０〜１００パーセントとすることが好ましく、さらに好ましくはねじ部の谷径ｄ₃の８０〜１００パーセントとすることが好ましい。これは、ドリル部４の最大外径ｄ_p2が小さくなりすぎると、ＡＬＣ等７に形成される下穴の径が過小となり、タッピンねじ部５でＡＬＣ等７に雌ねじを適正に形成できなくなる虞があるとともに、無ねじ部６が被締結部材８を貫通する際の抵抗が増すため、厚みの少ない被締結部材８にしか適用できなくなる虞があるからである。

次に、本発明による上記ねじの保持力の増大という作用効果がより具体的に理解されるように、本発明の場合と本発明以外の場合における、ねじフランク面と下穴との接触面積の相違を具体的な数値で比較する。なお、比較なので、フランク角度による面積の伸び、πなどは省略する（円の面積はπ×直径の二乗／４であるが、各場合とも単に直径の二乗で考える)。なお、ここでＳＭ：接触面積、ｄ：ねじ外径、ｄ_p：ドリル部４の外径（テーパー状となっている本実施例の場合は最大外径ｄ_p2）、ｄ₃：ねじ部の谷径とする。

（Ａ）本発明の場合
ｄ_p2＝ｄ×５０％、ｄ₃＝ｄ×５０％のとき、接触面積ＳＭは、
ＳＭ＝ｄ²−ｄ₃ ²＝（１−０．２５）ｄ²
＝０．７５ｄ²
という大きい数値となり、下穴とねじ谷が密着することが分かる。

なお、前述のように、一般に、ＪＩＳの１種・２種タッピンねじの谷径ｄ₃はねじ外径ｄの約６５％程度なるが、本実施例では、進み側フランク角αは２０度、追い側フランク角βは４５度の不等角ねじ山とされているので、ねじの谷径ｄ₃はもっと小さくなり、ねじ外径ｄの５０〜５８パーセント程度となる。

（Ｂ）従来の一般的なドリルねじの場合
ｄ_p＝ｄ×８０％、ｄ₃＝ｄ×６５％のとき、接触面積ＳＭは、
ＳＭ＝ｄ²−ｄ_p ²＝（１−０．６４）ｄ²
＝０．３６ｄ²
という非常に小さい数値となり、下穴とねじ谷との間に隙間が多くなることが分かる。

（Ｃ）前記従来の一般的なドリルねじのドリル径ｄ_pと（Ａ）の場合と同じねじ谷径ｄ₃を採用した場合
ｄ_p＝ｄ×８０％、ｄ₃＝ｄ×５０％であるので、接触面積ＳＭは、
ＳＭ＝ｄ²−ｄ_p ²＝(１−０．６４)ｄ²
＝０．３６ｄ²
となり、（Ｂ）の従来の一般的なドリルねじの場合と同じ小さい数値となり、下穴とねじ谷との間に隙間が多くなることが分かる。

また、本発明では、ドリル部４の最大外径ｄ_p2がタッピンねじ部５の谷径ｄ₃以下とされているので、ドリルねじ１の無ねじ部６（素材径の部分）の径の方がドリル部４によりＡＬＣ等７および被締結部材８に開けられる穴の径より大きいため、（ｉ）被締め付け部材８を無ねじ部６の太さでＡＬＣ等７に押さえつけながらねじ込んで行くことができるとともに、（ｉｉ）ねじ１を最後まで締め付けたとき、被締結部材８にドリル部で開けた穴と無ねじ部６との間にガタが生じない。

また、被締結部材８に対する穴開け作業に関しては、本発明では、被締結部材８は非金属材料であるので、ｄ_p2≦ｄ₃とされていても、支障を生じることがない。

また、本実施例では、式（３）のように、ドリル部４の有効長さＤＬがタッピンねじ部５の１リード以上、つまり１回転分以上とされているため、ドリル部４によってＡＬＣ等７に下穴が不完全に開けられることがない。

また、本実施例では、ドリル部４の外径が先端側から後端側へ、最小外径ｄ_p1の部分から最大外径ｄ_p2の部分へと漸増しているので、ドリル部４が被締結部材８を貫通した後、ＡＬＣ等７に雄ねじ食い付き分の下穴を開けてゆく際、下穴開削の抵抗を軽減できる（従来のドリルねじのドリル部は、一般に、ねじの呼び径以下の厚みの鋼板の貫通を目的としているので、実質的に全長に渡って均一径となっていた）。

また、本実施例では、タッピンねじ部５のねじ山は、進み側フランク角αより追い側フランク角βが大きい不等角ねじ山形状とされているので、引き抜き抵抗を大きくすることができ、かつ追い側フランク角βは４５度とされているので、抜け方向への力を水平および垂直方向に均等に逃がし、ＡＬＣ等７の材料の雌ねじとしての強度不足を補うことができる。

なお、前記実施例においては、タッピンねじ部５は１条ねじとされているが、本発明においては、タッピンねじ部５は多条ねじとしてもよい。

以上のように本発明によるスプリングバックのない材料用ドリルねじは、ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料に対し、自ら雌ねじを加工しながら、木材、木質材料、プラスチック等の非金属材料からなる被締結部材を締結するねじとして有用である。

１ドリルねじ
２軸部
３頭部
４ドリル部
５タッピンねじ部
６無ねじ部
７ＡＬＣ等のスプリングバックのない材料
８被締結部材
ｄ₃ タッピンねじ部の谷径
ｄ_p1 ドリル部の最小外径
ｄ_p2 ドリル部の最大外径
ＤＬドリル部の有効長さ
α 進み側フランク角
β 追い側フランク角

Claims

スプリングバックのない材料に、非金属材料からなる被締結部材を締結するための、スプリングバックのない材料用ドリルねじであって、
軸部と、
前記軸部の一端部に設けられた頭部と、
前記軸部の他端部に設けられたドリル部と、
前記軸部のうちの前記ドリル部側の部分の外周に設けられたタッピンねじ部と、
前記軸部のうちの前記頭部側の部分に設けられた、ねじを設けられていない、無ねじ部とを有してなり、
前記ドリル部の最大外径をｄｐ₂、前記タッピンねじ部の谷径をｄ₃とすると、
ｄｐ₂≦ｄ₃とされているスプリングバックのない材料用ドリルねじ。
ｄ₃×７０％≦ｄｐ₂≦ｄ₃×１００％とされている請求項１記載のスプリングバックのない材料用ドリルねじ。
前記ドリル部の有効長さをＤＬ、前記タッピンねじ部の１リードをＬとすると、ＤＬ≧Ｌとされている請求項１または２記載のスプリングバックのない材料用ドリルねじ。
前記ドリル部の外径は、先端側から後端側へ、最小外径ｄｐ₁の部分から最大外径ｄｐ₂の部分へと漸増している請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスプリングバックのない材料用ドリルねじ。
前記タッピンねじ部のねじ山は、進み側フランク角αより追い側フランク角βが大きい不等角ねじ山形状とされており、かつ追い側フランク角βは４５度とされている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスプリングバックのない材料用ドリルねじ。