JP3849793B2 - Drill and self-drilling screw - Google Patents
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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。 The present invention mainly includes a drill for drilling a structure such as a wall body such as mortar or concrete, a ceramic wall body such as tile or brick, and other wall bodies, and such a drill. It is related with the provided self-drilling screw.
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。 Conventionally, various drill tools are known, and metal structures such as metal walls (hereinafter referred to as “metal workpieces”), walls such as mortar or concrete, and ceramic-based walls such as tiles and bricks. It is used for drilling other inorganic structures (hereinafter collectively referred to as “inorganic work”). Such a drill tool is provided as a drill bit, and is driven and rotated by a rotary tool provided with an electric drive device to drill a structure as described above.
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。 Conventionally, a self-drilling screw in which a drill means is provided at the tip of the shank and a screw means having a thread is provided at the subsequent portion of the shank is known. In such a self-drilling screw, a pair of guide grooves are formed in the circumferential direction of the shank by pinching the tip of the shank with a pinching die, and a cutting blade is formed at the edge of the guide groove. Therefore, in the case of a normal screw, after drilling a pilot hole in the work in advance and then screwing the screw through the pilot hole, the self-drilling screw drills the pilot hole in advance in the work. There is an advantage that the following screw means can be screwed in while drilling with the drill means at the tip.
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。
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。 Conventional drill tools are intended for repeated use and have excellent sharpness when drilling, but are expensive because they are formed of tool steel and are not suitable for use as a simple drill bit or the like.
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。 Also, among the conventional self-drilling screws, those with drilling means formed by cutting blades formed at the edge of the guide groove forged with pinching dies can drill well for metal workpieces, but are not practical for inorganic workpieces . This is because the cutting blade wears out early during the rotation of insertion into the inorganic workpiece.
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。 On the other hand, the self-drilling screw in which the drill means is formed with a high-hardness tip such as a cemented carbide has a high wear resistance of the cutting blade, and thus ensures a good sharpness. However, since the inorganic work produces powdery chips during drilling, the chips hinder driving rotation of the drill means. Therefore, a high torque is required to drive and rotate the self-drilling screw, and if the chips harden on the cutting blade, a non-rotatable state is often caused.
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。 If the present inventors provide an inexpensive drill, it can be used as a simple drill and can be used not only for a drill tool such as a drill bit but also for a disposable drill such as an anchor with a drill. I found out. It has been found that if such a drill is applied to a self-drilling screw, a practical self-drilling screw can be realized for an inorganic workpiece.
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。 Therefore, in order to provide an inexpensive drill, rather than using expensive tool steel as a conventional drill tool, Fe wire as a screw wire, carbon steel wire, SUS410 and other stainless steel It is preferable to form a shank with a wire. In order to guarantee the sharpness and wear resistance of the cutting blade, it is known that a blade means made of a high-hardness tip such as cemented carbide should be attached to the tip of the shank.
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。 By the way, even in a drill in which a blade means made of a high-hardness tip is provided at the tip of the shank, when drilling an inorganic workpiece as described above, resistance is caused by powdered chips, which is a problem of this point. If the problem is not solved, the practicality is poor. For example, it cannot be used with a relatively low output rotating tool such as a rechargeable electric screwdriver.
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。 It is known that such a problem can be solved by forming a guide groove for discharging chips on the peripheral surface of the shank following the blade means. In fact, the drill tool rotates the edge of the shank from the blade edge. A guide groove is formed between the blade edges by extending spirally along the direction. Therefore, it is understood that even in a drill provided with a high-hardness tip as described above, discharge of chips can be guided well if a guide groove is formed at the tip of the shank.
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。 However, in the case of a hybrid configuration in which the shank formed of threaded wire and the blade means made of a high-hardness tip are formed in separate processes and the blade means is attached to the tip of the shank, a guide groove is formed at the tip of the shank. After that, when attaching the blade means to the blade means, it is necessary to always position the cutting means of the blade means so as to be continuous with the guide groove, and high precision machining work is required. is there.
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。 The present invention solves such a problem, forms a guide groove at the tip of the shank, and forms a holding groove located on the diameter line of the tip of the shank, and a blade comprising a high hardness tip in the holding groove. In the hybrid configuration in which the means is attached, as long as the holding groove is positioned on the diameter line of the shank, the opening end of the guide groove is formed after the blade means is attached to the holding groove, regardless of the direction from which the blade is formed. Provided are a drill and a self-drilling screw that always perform a function for discharging chips as a guide groove without being blocked by means.
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。 Furthermore, the present invention provides a drill and a self-drilling screw with various new technical configurations for improving the chip discharging function by the guide groove and improving the centering of the drill during drilling. is there.
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。 Therefore, when the drill of the present invention is configured as means, it is formed at the tip of the shank continuous from the blade means and the blade means made of a high hardness tip fixed to the tip of the shank via the fixing means. In the drill means comprising the groove means, the fixing means includes a holding groove located on the diameter line of the tip of the shank and extending in the axial direction from the tip surface of the shank, and the blade means includes the A substrate portion inserted and held in the holding groove; and a mountain-shaped blade portion extending from the substrate portion and projecting from the front end surface of the shank; and a cutting blade is formed at the mountain-shaped edge of the blade portion. The maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means and the maximum diameter D2 of the tip of the shank having the groove means are formed so that D1 ≧ D2, and the groove means Spiral along the direction of rotation The guide groove has an opening end that extends and opens at the front end surface of the shank. By arranging at least three guide grooves at equal intervals in the circumferential direction of the shank, at least one guide groove opening is formed. The point is that the end is not blocked by the blade means.
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。 In the embodiment of the present invention, the opening end of the guide groove constituting the groove means forms a guide taper surface inclined toward the axial direction of the shank with respect to the front end surface of the shank.
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。 Further, the three or more guide grooves constituting the groove means are formed by rolling the tip portion of the shank with a rolling die, and the lead angle of the guide groove is set to 35 to 65 degrees.
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。 The guide groove constituting the groove means forms a spiral rib between adjacent guide grooves and forms a flat guide rib surface on the top of the spiral rib.
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。 Further, the blade means forms side blades on both side edges of the substrate portion, and the side blades are exposed through the guide grooves.
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。 The self-drilling screw of the present invention is configured as a means in which a drill having the above-described features is formed at the tip of the shank, and screw means having a thread is formed at the subsequent portion of the shank. It is in.
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。 In the embodiment of the present invention, the maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means, the maximum diameter D2 of the tip of the shank having the groove means, the crest diameter D3 and the trough diameter D4 of the screw means are D1 ≧ D2 and It is formed so that D3> D1> D4.
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。 In a further embodiment, the screw means constitutes a double thread having a large-diameter thread and a small-diameter thread, a maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means, and the tip of the shank having the groove means Are formed such that D3> D1 ≧ D2 ≧ D5. The maximum diameter D2, the crest diameter D3 of the large-diameter screw, and the crest diameter D5 of the small-diameter screw are formed.
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。 According to the drill of the present invention, a drill comprising a blade means made of a high-hardness tip fixed to the tip end of the shank via a fixing means, and a groove means formed at the tip of the shank continuous from the blade means. The maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means that forms the cutting edge at the edge of the mountain shape and the maximum diameter D2 of the tip of the shank having the groove means are such that D1 ≧ D2. Because it is formed, the shank is not expensive tool steel like conventional drill tools, but can be formed with wire rods for screws such as carbon steel wires and stainless steel wires, and other wire rods. Can be provided. And since the blade means is formed of a high-hardness tip, it is sharp when drilling and ensures wear resistance.
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。 Further, according to the present invention, the groove means formed at the tip of the shank is constituted by a guide groove having an open end that extends spirally along the direction of rotation of the shank and opens at the tip of the shank. Accordingly, the powdered chips generated when drilling the inorganic workpiece are suitably guided from the cutting blade to the guide groove and discharged, so that, for example, a relatively low output such as a rechargeable electric screwdriver is used. A rotary tool can be used, and a drill that can be easily used can be provided. Since the relationship between the maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means that forms the cutting blade and the maximum diameter D2 of the tip of the shank having the groove means is formed as D1 ≧ D2, drilling in the inorganic workpiece is performed. Inside, the chip discharging function is not lost due to wear of the groove means at the tip of the shank.
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。 In particular, according to the present invention, since at least three guide grooves having open ends on the front end face of the shank are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the shank, the holding groove for attaching the blade means is formed in the shank. As long as the holding groove is located on the diameter line of the shank, the holding groove may be formed from any direction. That is, even if the holding groove is not formed in any position relative to the guide groove, after the blade means is attached to the holding groove, the opening end of at least one guide groove is always closed by the blade means. Since it opens to the cutting blade from the front end surface of the shank, the chip discharging function by the guide groove can always be suitably performed. For this reason, the shank made of screw wire and the blade means made of high hardness tip are formed in separate processes, and the blade means is attached to the tip of the shank. A product that is simple and easy and always guarantees a predetermined function of the guide groove can be provided.
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。
In addition, as described in
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。
Further, according to the third aspect of the present invention, according to the configuration in which three or more guide grooves constituting the groove means are rolled with a rolling die at the tip end portion of the shank, production by die wear like a conventional pinching die is performed. There is no problem of sex, and mass production is easy. Then, as a result of rolling with a rolling die, the guide groove is extended so as to be smoothly continuous, and the lead angle of the guide groove is greatly inclined so as to approach the shank axis as 35 to 65 degrees. In addition, since all the guide grooves can be opened at the front end surface of the shank, an excellent chip discharging function by the guide grooves as described above can be achieved.
The purpose and effect can be suitably achieved.
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。
And by designing the rolling die into a predetermined shape, as described in
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。
Furthermore, as described in
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。 And according to this invention, the self drill screw provided with the above excellent drills is provided.
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。 That is, according to the self-drilling screw of the present invention, the effect of the drill described above can be exhibited at the time of drilling, and in particular, a screw capable of suitably attaching a member to be attached to an inorganic workpiece can be provided. For example, with regard to home renovation, recently, a method of covering a mortar wall with a decorative board such as siding has become widespread, and as a pretreatment operation for attaching a decorative board, a wooden trunk edge can be attached to the mortar wall with a self-drilling screw. However, in such a situation, the self-drilling screw of the present invention can be preferably used. In this regard, as described above, the self-drilling screw in which the drill means is formed by the conventional pinching die wears the cutting blade early during the approach to the mortar wall, resulting in a state in which the screw cannot be screwed during the approach, It can no longer move in either direction of retraction, making it a complaint for contractors. On the other hand, according to the self-drilling screw of the present invention, such a problem does not occur, and a good sharpness is ensured by a cutting blade having high wear resistance. Screw on the aggregate. In particular, powdered chips generated during drilling of the mortar wall are preferably discharged by the guide groove at the shank tip, so that they do not receive great resistance from the chips, such as a rechargeable electric screwdriver. The intended purpose is achieved with such a low power tool.
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。
At this time, as described in
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。 By the way, although depending on the material of the inorganic workpiece, when the screw means is screwed while tapping the inner peripheral surface of the hole formed by the drill means, the thread of the screw means is worn. As shown in FIG. 8, the screw means is constituted by a double thread consisting of a large-diameter thread and a small-diameter thread, the maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade part, and the maximum of the tip of the shank having the groove means The diameter D2, the crest diameter D3 of the large diameter thread, and the crest diameter D5 of the small diameter thread can be formed such that D3> D1 ≧ D2 ≧ D5. According to such a configuration, the screw thread of the large-diameter screw may be worn when the screw means is screwed through the perforation formed in the inorganic workpiece by the drill means. Does not wear. Therefore, when the thread means reaches the wooden aggregate after passing through the inorganic workpiece, in addition to the worn large diameter thread, the worn small diameter thread can exhibit a necessary and sufficient fastening force. it can. That is, when the wood aggregate is reached, a drill hole having a diameter D1 is formed in the aggregate by a drilling means, and a small diameter screw having a mountain diameter D5 enters the drill hole, and theoretically D1 ≧ D5. Although there is no fastening force on the thread of the small-diameter thread, the wooden aggregate actually has a contraction force (spring back) due to the fiber, and the thread is sharpened without being worn. Necessary and sufficient holding force can be given by the small-diameter screw.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(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。
(One embodiment of self-drilling screw)
1 to 6 show an embodiment of a self-drilling screw according to the present invention. The self-
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。
When the screw body 8 is formed based on the shank
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。
As shown in FIG. 2, the groove means 6 includes at least three or
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。
The screw means 7 is composed of a double thread consisting of a large-
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。
The blade means 9 is formed by the
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。
Therefore, as shown in FIGS. 2A and 2B, the maximum diameter D2 of the
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。
The relationship among the fixing means 5, the groove means 6 and the blade means 9 at the
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。
And the
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。
As described above, a
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。
As shown in FIG. 3B, the
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。
Therefore, as shown in FIG. 3C, the
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。
The self-drilling screw provided with the drill having the above-described configuration, when the drill means 10 is made to enter the inorganic workpiece W while rotating, as shown in FIG. The chips generated at this time suitably flow along the
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。
In order to explain the relationship between the
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。
5A and 5B show an example in which six
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。
In order to clarify the feature of this point of the present invention, comparative examples are shown in FIGS. In this comparative example, two
(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。
(Self-drilling screw usage example)
FIG. 6 shows an example of use when the self-
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。
When the blade means 9 of the self-
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。
When the drill means 10 penetrates the
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。
Further, after the drill means 10 penetrates the
(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。
(Other embodiment of self-drilling screw)
FIG. 7 shows another embodiment of the self-
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。
In this embodiment provided with a single thread, the maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means 10, the maximum diameter D2 of the
(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。
(Drill embodiment)
FIG. 8 shows an embodiment of a drill according to the present invention, and illustrates a
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。
In the
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
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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。 In what constitutes a drill means comprising a blade means made of a high hardness tip fixed to the tip of the shank via a fixing means, and a groove means formed in the tip of the shank continuous from the blade means,
The fixing means includes a holding groove that is positioned on the diameter line of the tip portion of the shank and extends in the axial direction from the tip surface of the shank;
The blade means includes a substrate portion that is inserted and held in the holding groove, and a mountain-shaped blade portion that extends from the substrate portion and protrudes beyond the tip end surface of the shank, and a mountain-shaped edge portion of the blade portion A cutting blade is formed, and a maximum diameter D1 that defines the rotation trajectory of the blade means and a maximum diameter D2 of the tip of the shank having the groove means are formed so that D1 ≧ D2.
The groove means is formed of a guide groove that extends spirally along the direction of rotation of the shank and has an open end that opens to the front end surface of the shank. At least three guide grooves are provided in the circumferential direction of the shank. A drill characterized in that the opening end of at least one guide groove is not blocked by the blade means by being arranged at intervals.
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