JP2020112167A - 薄板用ドリルネジ - Google Patents

Abstract

【課題】 極薄い金属板であっても必要な高さのバーリングを形成するとともに連続的にネジ山を形成して適切な締結強度が得られる薄板用ドリルネジを提供する。【解決手段】 穴加工用のドリル部２と、ネジが形成されずに後方側へテーパ状に拡径されたテーパ状曲面部３と、雄ネジを有するネジ部４とのそれぞれが、ドリルネジの先端から順に連続的に形成されている。また、ネジ部４は、テーパ状曲面部３に隣接する先端側部分に、前記テーパ状曲面部３と同一のテーパ角で形成されたテーパ状ネジ面４１を有していてもよい。【選択図】 図１

Description

本発明は、ドリルネジに関し、特にネジピッチと同等もしくはそれよりも薄い極薄板の締結にも好適な薄板用ドリルネジに関するものである。

従来、板厚が比較的厚い被締結部材を締結するのに、予め形成された下孔をタップしてねじ山を形成しながら締結することのできるタッピングネジが用いられている。また、これまでに、下孔の形成と締結とを一工程行うことのできるドリルネジに関する発明が提案されている。

例えば、特開２００４−３４７１０４号公報では、ネジ回し工具と係合する係合部を備えた頭部と、外周にネジ山を形成した軸部と最大径が前記軸部の外形より大きく、前記ネジ山の呼び径より小さいスプーン状穿孔用刃先を有するタッピングネジが開示されている（特許文献１）。

特開２００４−３４７１０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、板厚が１．０ｍｍ〜１．６ｍｍという、いわゆるネジピッチと同等もしくはそれよりも薄い金属板に使用した場合、ネジを形成できるような高さのバーリングが形成されず、よって必要な締結強度が得られないという、実用面での大きな問題がある。

また、従来の薄板用のドリルネジを各種建設工事現場で使用する場合、十分な締結強度が得られていないため使用本数が多くなり、それ故に締結箇所が多くなってしまうという問題もある。よって、建築工事現場における薄板用ドリルネジの締結箇所を削減するためにも十分な締結強度が得られる製品の開発が熱望されている。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、極薄い金属板であっても必要な高さのバーリングを形成するとともに連続的にネジ山を形成して適切な締結強度が得られる薄板用ドリルネジを提供することを目的としている。

本発明に係る薄板用ドリルネジは、例えば鋼板厚が１．０ｍｍ〜１．６ｍｍ程度の極薄い金属板に対してもそれぞれ適度な高さのバーリングを形成するとともに連続して一工程でねじ山を形成して適切な締結強度が得られるようにするという課題を解決するために、穴加工用のドリル部と、ネジが形成されずに後方側へテーパ状に拡径されたテーパ状曲面部と、雄ネジを有するネジ部とのそれぞれが、ドリルネジの先端から順に連続的に形成されている。

また、本発明の一態様として、軸ぶれを防いで高精度の真円状のバーリング部を形成するという課題を解決するために、前記ドリル部と前記テーパ状曲面部との間には、ネジが形成されずに円柱曲面状に構成された円柱状曲面部が、前記ドリル部および前記テーパ状曲面部とそれぞれ連続して形成されている。

また、本発明の一態様として、極薄金属板に対して適度な高さのバーリングおよびねじ山をより精度良く形成して歩留まりを高めたいという課題を解決するために、ネジ部は、テーパ状曲面部に隣接する先端側部分に、前記テーパ状曲面部と同一のテーパ角で形成されたテーパ状ネジ面を有していることが好ましい。

さらに、本発明の一態様として、極薄金属板に対して穴加工からバーリングおよびネジ加工までをより円滑に行って十分な締結強度が得られるようにするという課題を解決するために、ドリル部は、テーパ状曲面部の先端径と同一径の円柱状外周面を有していることが望ましい。

本発明によれば、極薄い金属板であっても必要な高さのバーリングを形成するとともに連続的にネジ山を形成して適切な締結強度が得られる。

本発明に係る薄板用ドリルネジの第１実施形態を示す斜視図である。 本第１実施形態の薄板用ドリルネジを示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）左側面図、（ｃ）右側面図である。 本第１実施形態の使用状態を示す図であり、（ａ）穴加工、（ｂ）バーリング加工、（ｃ）ネジ加工を行っていることを示す図である。 本第１実施形態においてネジ加工成形後の状態を示す断面図である。 本発明に係る薄板用ドリルネジの第２実施形態を示す斜視図である。 本第２実施形態の薄板用ドリルネジを示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）左側面図、（ｃ）右側面図である。 実施例１で使用した薄板用ドリルネジの各部の寸法を示す正面図である。 実施例１における引張試験の方法を示す模式図である。 実施例１において板厚１．０ｍｍの引張試験結果を示す図である。 実施例１において板厚１．２ｍｍの引張試験結果を示す図である。 実施例１において板厚１．６ｍｍの引張試験結果を示す図である。

以下、本発明に係る薄板用ドリルネジの第１実施形態について図面を用いて説明する。

図１および図２に示すように、本第１実施形態の薄板用ドリルネジ１は、主として、ドリル部２と、テーパ状曲面部３と、ネジ部４とのそれぞれが先端から順に連続して形成されている。また、薄板用ドリルネジ１の後端部にはネジ頭部５が設けられている。以下、各構成部について詳細に説明する。

ドリル部２は、鋼板等の金属板に穴あけ加工するための構成を備えており、円柱形状に形成されている。従来のドリルネジでは板状に形成されたものが多いが、極薄い金属板に略真円の穴加工を施すには円柱状外周面２１を備えたものが好ましい。また、当該円柱状外周面２１は、テーパ状曲面部３の先端径と同一の径に構成されており、穴あけ加工からバーリング加工が円滑に進められるようになっている。

テーパ状曲面部３は、ネジが形成されずに後方側へテーパ状に拡径されている。当該テーパ状曲面部３も板状のテーパではなく、断面が略真円となるように構成されており、ドリル部２で形成された穴に対して均等な力が加わるようにしてバーリング加工されるように工夫されている。また、テーパ状曲面部３のテーパ角度は特に限定されるものではないが、１０°〜１５°程度が好ましく、本第１実施形態ではテーパ角が約１０°に形成されている。

また、テーパ状曲面部３の長さは、被締結物である金属板の板厚などによって適宜設定してよいが、例えばネジ部４のネジ径に対して１７％〜２６％の範囲内で設定されるのが好ましい。本第１実施形態ではＭ８のネジに対して約２６％の長さに形成している。

ネジ部４は、バーリング加工された部分の内周面にネジ山を形成しつつ螺合するための構成部である。ネジ部４において前記テーパ状曲面部３に隣接する先端側部分には、前記テーパ状曲面部３と同一のテーパ角で形成されたテーパ状ネジ面４１が形成されている。このテーパ状ネジ面４１によってテーパ状曲面部３によるバーリング加工から連続的かつ円滑にネジ山が形成されるようになっている。

ネジ頭部５はスクリュードライバー等の締結工具で回転されるための構成部であり、図示した形状に限定されず、一般的な頭部を含めて使用目的に応じて適宜変更可能である。

つぎに本第１実施形態の薄板用ドリルネジ１の作用について説明する。

図３（ａ）に示すように、まずネジ頭部５にスクリュードライバーを嵌め、ドリル部２の先端を被締結部材である薄板状金属板に当接させて穴あけ加工を施す。この際、ドリル部２が円柱状外周面２１を備えた円柱状ドリルにより構成されているため、金属板にはほぼ真円の穴が加工される。

続いて図３（ｂ）に示すように、ドリル部２に続くテーパ状曲面部３が加工穴の周縁部分を押し出してバーリング加工を施す。この際、適度なテーパ状曲面部３のテーパ面によって無理なく均等に押し出すため、極薄い金属板であってもバーリング加工が可能となる。

続いて図３（ｃ）に示すように、ネジ部４がバーリング加工した内周面にネジを形成しつつ螺合する。この際、ネジ部４には、テーパ状曲面部３と同一テーパ角であるテーパー状ネジ面４１が形成されているため、バーリング加工からネジ加工へスムーズに移行される。

以上のような工程を経て加工成形した場合、図４に示すように、ネジピッチが１．２５ｍｍの薄板用ドリルネジ１の場合、板厚１．０ｍｍの鋼板に対して適切な高さのバーリングを立ち上げることができる。

以上のような本第１実施形態によれば、板厚が１．０ｍｍ〜１．６ｍｍ程度のネジピッチと同等かそれ以下の極薄い金属板に対しても必要な高さのバーリングを形成し、その内周面にネジを形成することができるため、高い締結強度を確保することができる。

なお、上述した本第１実施形態の薄板用ドリルネジ１は、ドリル部２と、テーパ状曲面部３と、ネジ部４とのそれぞれが先端から順に連続して形成されているが、本発明の課題を解決しうる作用効果が得られる限り、上記各構成部間に他の構成部が介在されてもよい。例えば、次に第２実施形態として説明するような円柱状曲面部６がドリル部２とテーパ状曲面部３との間に連続的に介在されていてもよい。

つぎに、本発明に係る薄板用ドリルネジの第２実施形態について説明する。なお、前述した第１実施形態の構成と同一ないし同等の構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。

図５および図６に示すように、本第２実施形態の薄板用ドリルネジ１は、ドリル部２とテーパ状曲面部３との間に、ネジが形成されずに円柱曲面状に形成された円柱状曲面部６が連続して設けられていることを特徴としている。つまり、本第２実施形態は、主として、ドリル部２と、円柱状曲面部６と、テーパ状曲面部３と、ネジ部４とのそれぞれが、先端から順に連続して形成されている。

円柱状曲面部６は、ドリル部２の円柱状外周面２１と同一径の外周を有する円柱状に形成されており、軸ぶれ（偏芯）を防いで高精度の真円状のバーリングを形成することに寄与するものである。また、穴加工時には高速回転するために摩擦抵抗による発熱によりバーリングが形成させやすくなるという作用もある。なお、円柱状曲面部６の長さは締結する金属板の板厚などによって適宜設定されるが、例えばネジ部４のネジ径に対して１７％〜２６％の範囲内で設定されるのが好ましい。本第２実施形態では、Ｍ８のネジに対して約２６％の長さに形成している。

以上のような本第２実施形態によれば、ネジピッチと同等かそれ以下の極薄い金属板に対しても必要な高さのバーリングを形成し、その内周面にネジを形成することができるため、高い締結強度を確保することができる。

つぎに、本発明に係る薄板用ドリルネジの実施例１について説明する。

本実施例１では、本第１実施形態の薄板用ドリルネジについて実用上の締結強度が得られるか否かを判断するために引張試験を行った。試験に用いた薄板用ドリルネジの寸法を図７に示す。この薄板用ドリルネジはネジ径が８ｍｍ、ネジピッチが１．２５ｍｍであり、テーパ状曲面部の先端側外径が５．９ｍｍ、後端側外径が６．６５ｍｍ、長さが２．１ｍｍ、テーパ角が１０°である。また、ドリル部の長さは６．０ｍｍである。

また、図８に引張試験機を示す。引張試験には、金属板として現場で実際に使用しているデッキプレートおよびリップ溝形鋼を使用した。当該金属板に実施例１の薄板用ドリルネジをねじ込んで締結し、当該金属板を下方位置で治具に固定し、薄板用ドリルネジを上方向に引張荷重を加えて最大値を測定した。測定に使用した引張試験機は、市販品のテクノテスター（登録商標：サンコーテクノ株式会社製）のAT-10DIIである。また、金属板の板厚はそれぞれ１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍであり、板厚１．０ｍｍと１．２ｍｍの金属板はデッキプレートを使用し、板厚１．６ｍｍの金属板はリップ溝形鋼を使用した。

引張試験の結果を図９ないし図１１に示す。これらの図に示すように、いずれの板厚の金属板に対しても実用上、十分な引張強度が得られた。具体的に見ると、図９に示すように、板厚１．０ｍｍの金属板に対しては最大荷重３．９ｋＮ、最大荷重時の変位値が９．４５ｍｍであった。また、図１０に示すように、板厚１．２ｍｍの金属板に対しては最大荷重５．０ｋＮ、最大荷重時の変位値が７．０５ｍｍであった。そして、図１１に示すように、板厚１．６ｍｍの金属板に対しては最大荷重６．３ｋＮ、最大荷重時の変位値が５．０５ｍｍであった。

上記引張試験の結果について、従来の実用化されているドリルネジが板厚１．６ｍｍのリップ溝形鋼に対して最大引張強度が５ｋＮを保証していることに鑑みると、本実施例１の製品はそれ以上の最大引張強度が得られることがわかる。また、特に板厚１．６ｍｍだけでなく、ネジピッチよりも薄い１．２ｍｍおよび１．０ｍｍの金属板に対しても十分な最大引張強度が得られていることから様々な板厚の金属板に対して極めて汎用性が高いといえる。

なお、本発明に係る薄板用ドリルネジは、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

１ 薄板用ドリルネジ
２ ドリル部
３ テーパ状曲面部
４ ネジ部
５ ネジ頭部
６ 円柱状曲面部
２１ 円柱状外周面
４１ テーパ状ネジ面

Claims (4)

1. 穴加工用のドリル部と、ネジが形成されずに後方側へテーパ状に拡径されたテーパ状曲面部と、雄ネジを有するネジ部とのそれぞれが、ドリルネジの先端から順に連続して形成されている薄板用ドリルネジ。
2. 前記ドリル部と前記テーパ状曲面部との間には、ネジが形成されずに円柱曲面状に構成された円柱状曲面部が、前記ドリル部および前記テーパ状曲面部とそれぞれ連続して形成されている請求項１に記載の薄板用ドリルネジ。
3. 前記ネジ部は、前記テーパ状曲面部に隣接する先端側部分に、前記テーパ状曲面部と同一のテーパ角で形成されたテーパ状ネジ面を有している、請求項１または請求項２に記載の薄板用ドリルネジ。
4. 前記ドリル部は、前記テーパ状曲面部の先端径と同一径の円柱状外周面を有している、請求項１から請求項３のいずれかに記載の薄板用ドリルネジ。