JP5208932B2 - 穴形成およびねじ山形成ねじ - Google Patents

Description

この発明は、穴形成部分に沿ってねじのように走るリブが与えられている、ツール収容用スロット付きヘッド、捩じ切られたシャンク、および円錐形にテーパ状の穴形成部分を含む、穴形成およびねじ山形成ねじに関する。

この型のねじはＤＥ １９６ ３２ ８３８ Ａ１から公知である。このねじでは、切削刃として設計された、一点まで円錐形にテーパ状である穴形成部分に沿ったねじのように走るリブが与えられており、これらのリブのピッチ方向は実際のねじのピッチ方向に対応する。この設計により、ねじが板片に捩じ込まれると切削刃が板片に穴を削り、最終的にねじが削られた穴に達して板片にねじを切る。

穴形成部分によって切削しない態様で板片に穴を導入するために用いられるねじもＥＰ
０ ４６４ ０７１から公知であり、ねじを回すことにより、またそれによって摩擦熱を生成することにより、板が変形される。この公知のねじは、穴研削部分として作用する鈍い末端部によって関連する板片と係合する、円錐形にテーパ状の穴形成部分を用い、それにより、迅速なねじ回転によって板片が加熱され、板片の材料が鈍い末端部に屈して、板片の両面で軸方向に延在するノズル状の通路を有する穴を形成する。

ねじ山形成ねじはＤＥ １９５ ２５ ７３２からも公知である。このねじは、捩じ切られたシャンクと、テーパ状かつ円錐形の穴形成部分とを有し、穴形成部分は、特にパーティクルボードまたは木製板にねじを最初に捩じ込む際の捩じ込みプロセスを容易にするように意図される軸方向の削りリブを有する。削りリブは、その名称によって表されるように、削りリブの外側に沿って走る削り刃を有し、その削り刃は、木製板またはパーティクルボードにねじを押圧する軸方向力を用いずに木製板またはパーティクルボードから材料を削りだすために用いられる。したがって、削りリブは、ねじを後で収容するための穴を形成するのみであり、すなわち、木材またはパーティクルボードの切削を越えた作用を実行する。

この発明の目的は、板片の材料が穴形成部分によって貫通された場合に、切削されるのではなく代りに変位のみがなされ、その結果板片の片面のみに通路を形成するために材料が保持されるような方法で、上述のねじを設計することであり、この通路の位置は、ねじに面した側またはねじの反対側の面のいずれかで実質的に選択可能である。

この発明によれば、穴形成部分が丸められた鈍い末端部で終端しており、板片の材料を切り屑なしに変位させる丸められたリブが互いに向き合って対称的に位置し、ねじピッチの倍数であるピッチを有するような場合に、この目的が達成される。

穴形成部分に沿って走る特に急勾配のリブにより、板材料はリブの前に蓄積し、そのため、ねじが捩じ込まれている間にねじに作用する圧力により、通路の生成を促進する傾向がある。その結果、通路の形成は板の片面で特に顕著である。したがって、穴形成部分に沿ってねじのように走るリブは切削作用をせず、このことは、対応して板を機械加工する場合には特に望ましい。なぜならば、製造プロセス中に板を用いる場合は、切り屑の生成の回避が通常極めて重要だからである。

リブは、穴形成部分の全長にわたって、またはその長さの一部にわたってのみ延在するような方法で設計されてもよい。後者の場合では、リブは、鈍い末端部に直接隣接している部分である、穴形成部分の初めの領域にわたって実質的に与えられるのが有利である。しかしながら、リブが穴形成部分の端部領域にわたって実質的に延在することも当然可能である。これは、板部分の材料に依存し、板部分は、リブの部分の機械加工の経過に依存して、穴形成部分の初めの領域または端部領域のいずれかでリブが有利に検知されるようにする。さらに、捩じ切られたシャンクのねじのピッチ方向との関係でリブのピッチ方向を選択することが可能である。したがって、捩じ切られたシャンクのねじのピッチ方向と一致するような方法でピッチ方向を配向することが可能であり、このことが板のねじに面した側において通路を促進する。しかしながら、代替的には、捩じ切られたシャンクのねじのピッチ方向とは反対方向に配向するようにリブをピッチ方向に対して置くことも可能であり、このことは、板のねじの反対側の通路の形成を促進する。

板および通路形成に対する所望の効果に依存して、穴形成部分の正面領域のリブの数は後部領域のリブの数と異なってもよい。特に、穴形成部分の正面領域のリブの数が後部領域の数よりも多い場合、結果として、ねじが鈍い末端部によって既に穴を形成している場合に、捩じ込まれるねじにリブが特に強い引張力を与えることとなる。

リブを形成するためには、穴形成部分の材料からリブを押し出すことが特定に適切である。これは、穴形成部分に押込まれた少なくとも１つの溝の隣に各リブを押し出すことにより達成され得る。

外径が穴形成部分の最大直径の０．３５〜０．７倍小さい鈍い縁部に囲まれた同軸のくぼみを末端部が有する場合に、その末端部の領域で穴形成部分を形成する特に好ましい方法が存在する。この場合、ねじが板片に対して押圧されると、丸められた鈍い末端部との点接触と比較して、接触面およびそれに対応した相当程度の加熱が達成され、これが板材料を非常に素早く変形させ、かつねじを板部分に貫通させて、それによって通路をも形成する。

穴形成部分の末端部におけるくぼみは３ｍｍより短い長さで十分であり、これはいかなる場合も板部分が柔らかくなる間に材料を収容するのに適切である。

しかしながら穴形成部分は、当然丸められた鈍い末端部としても設計され得ることに注意されたい。これは特に板部分がアルミニウムなどの比較的柔らかい材料で作られている場合に重要である。

この発明の例示的な実施例は図面で示される。

穴形成部分の全長にわたって延在する複数のリブを有するねじを示し、リブのピッチ方向は、捩じ切られたシャンクのピッチ方向とは反対方向に配向されている図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図を示す図である。 穴形成部分の初めの領域にわたってのみ延在するリブを有する穴形成部分を示す図である。 穴形成部分の端部領域にわたって実質的に延在するリブを有する穴形成部分を示す図である。 その全長にわたって延在するリブを有する穴形成部分を示し、そのピッチ方向が捩じ切られたシャンクのピッチ方向と一致する図である。 穴形成部分の全部または部分のみにわたって延在するリブを有する穴形成部分を示し、短いリブが穴形成部分の初めの領域にある図である。 穴形成部分の全部または部分のみにわたって延在するリブを有する穴形成部分を示し、短いリブが穴形成部分の端部領域にわたって延在する図である。 丸められた鈍い末端部および溝から押し出されたリブを有する穴形成部分を示す図である。 図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図を示す。 ２つの側溝から押出されたリブを有する同様の断面図を示す。 リブが一面に１つだけ押出された、穴形成部分の同様の断面図を示す。 末端部に同軸のくぼみを有する穴形成部分を示す図である。 図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図を示す。 図１に示されたねじによる穴形成部分を、異なる段階の板片の貫通および板片を通る通過において示す図である。 図１に示されたねじによる穴形成部分を、板片の貫通および板片を通る通路の異なる段階において示す図である。 図１に示されたねじによる穴形成部分を、板片の貫通および板片を通る通路の異なる段階において示す図である。

図１は、この発明による穴形成およびねじ山形成ねじ１の斜視図を示す。ねじはねじ頭２、捩じ切られたシャンク３および板片に捩じ込むために用いられる穴形成部分４を含む（図１４ａから図１４ｃを参照）。ねじ頭２には駆動部のためのいかなる型の公知のレセプタクルが与えられてもよい。捩じ切られたシャンク３の下に位置する穴形成部分４は円錐形の形状を備え、末端部５に向かってテーパ状であって、末端部５は特に板片であるワークピースと係合し、ワークピースに捩じ込む目的で回転する。図１の末端部５には丸められた鈍い設計を備える。ワークピースと係合するとき、末端部５の丸められた形状は、板片が非常に素早く加熱されるので板片の材料が流れ、穴形成部分４が板片に貫通できることを確実にする（この点については図１４ａから図１４ｃを参照）。

図１に示されたねじ１には、その穴形成部分４の領域にリブ６および７が与えられ、図２による断面図に示されるように、これらのリブはねじの軸に対称的に位置している。図２によれば、これらは３つの対称的に配置されたリブ６、７および８である。ねじ１が板部分に捩じ込まれると、リブ６、７および８は加熱により柔らかくなった板部分材料を変位し、それによって、リブ６、７および８のピッチによってその方向が影響を受けるような通路を形成する（図１４ｂおよび図１４ｃを参照）。図１によるねじでは、リブ６、７および８のピッチは、捩じ切られたシャンク３のねじのピッチ方向とは反対方向に走る。リブは、このように板片の材料を前方に向かって変位し、捩じ込み方向とは実質的に反対側にある板部分の通路を生成する（図１４ｃ参照）。リブ６、７および８は排他的に材料変形行為を実行し、したがって、擦過などによって板片の材料を取除くことがなく、その結果、板部分から形成された材料はすべて通路へと移される。

図３は穴形成部分９を有するねじを示し、このねじは、末端部１０に面する領域に短くされたリブ１１および１２が与えられている。板部分材料が特に固くない場合には、短くされたリブ１１および１２が用いられて特定の利点をもたらし得る。

図４は、図１による設計の付加的な修正を示し、ここでもリブは短くされて、この場合穴形成部分の端部領域にわたって延在する。リブ１４および１５は、捩じ切られたシャンク３のねじの初めから穴形成部分１３のおよそ中間まで延在する。この設計により、図１によるねじを板部分に対して押圧すると、初めは板部分とねじとの間の接点の摩擦および加熱を生成し、これを基礎に末端部１６が板片の材料に対して押圧され、リブ１４および
１５がさらに板片から材料を変位して所望の態様の通路を形成する。

図５は図１によるねじに類似のねじの設計を示すが、穴形成部分１７全体にわたって延在するリブ１８および１９のピッチは捩じ切られたシャンク３のねじのピッチ方向とは反対である。その結果、図５によるねじが板片に係合すると、板片のねじが係合する側に顕著に延びる通路が形成される。

図６および図７は、上述の例示的な実施例によるねじの２つの修正例を示し、リブが異なる長さを有する。図６によれば、すなわち長いリブおよび短いリブが与えられ、短いリブは穴形成部分２０の初めの領域にあるが、図７による設計では、短いリブは穴形成部分２１の端部領域に位置する。上述の特定のねじ設計の応用は、下部となる板部分の具体的な材料特性に依存する。

図８〜図１１はリブを有する穴形成部分の設計を示し、リブを生成する特に有利な手段が与えられる。原則として図１によるねじ設計に対応する図８による穴形成部分２２は、対応する溝２３を穴形成部分２２に押圧することにより生成される、ともに接近して走る２つの平行なリブを示し、溝は材料変位に基づいて２つの平行なリブ２４および２５が溝２３の側に沿って形成することを確実にする。この設計はまた、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図を示す図９による断面図でも示される。

図１０および図１１によって示されるように、この型のリブは異なる態様で形成されてもよい。図９による断面図に類似の断面図を示す図１０によれば、リブ２６は、そこに隣接する側に押圧された溝２７および２８によって生成される。

１つの変形例が図１１に示され、それによれば、リブ２９は、そこに隣接する側に走る片側溝３０を押圧することにより実質的に生成される。

図１２および１３は穴形成部分３１の設計を示し、その末端部３２には鈍い縁部３４に囲まれた同軸のくぼみ３３を備える。これが、穴形成部分３１が板片に係合するときに摩擦熱を生成するのに比較的大きな領域がすぐに利用可能であることを確実にする。この設計は、上述の例示的な実施例に基づいてこの関連で記載されるように、板片に対する穴形成部分３１の初期の貫通を向上させ、リブ３５および３６が板材料に係合し、これに従って板材料の変形が引起される。この点では、図１３が、図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図を示す。

図１４ａから図１４ｃは、図１に示されたねじ設計に基いて、板片に捩じ込まれるねじおよび形成される通路を示す。図１４ａによれば、穴形成部分４の鈍い末端部５は部分的に板片３７を貫通している。図１４ｂによれば、穴形成部分４は板片３７の初めから終りまで穿ち、その結果、リブ６および７はここで板片３７の材料に作用してそれを通路３８に形成する。次いで、図１４ｃはねじ貫通の最終段階を示し、そこでは、ねじの捩じ切られたシャンク３は板片３７の初めから終りまで通り、それによって、ねじ貫通の方向に板片３７に対して実質的に延在する通路３８を形成する。

Claims (12)

1. 板片に捩じ込むための穴形成およびねじ山形成ねじ（１）であって、
   ツール収容用スロット付きヘッド（２）と、
   ねじ山形成用の捩じ切られたシャンク（３）と、
   円錐形にテーパ状の穴形成部分（４、９、１３、１７、２０、２１、２２、３１）とを含み、
   穴形成部分（４、９、１３、１７、２０、２１、２２、３１）は丸められた鈍い先端部で終端し、
   穴形成部分（４、９、１３、１７、２０、２１、２２、３１）に沿ってねじ山状に走りかつ板片の材料を切り屑なしに変位させる丸められたリブ（６、７、８、１１、１２、１４、１５）が、互いに向き合ってねじ軸に関して対称的に位置し、かつ捩じ切られたシャンク（３）のねじピッチの倍数であるピッチを有することを特徴とする、ねじ。
2. リブ（６、７、８）は穴形成部分（４）の長さにわたって延在することを特徴とする、請求項１に記載のねじ。
3. リブ（１１、１２、１４、１５）は穴形成部分（９、１３）の長さの一部にわたって延在することを特徴とする、請求項１に記載のねじ。
4. リブ（１１、１２）は穴形成部分（９）の先端部の領域にわたって実質的に延在することを特徴とする、請求項３に記載のねじ。
5. リブ（１４、１５）は捩じ切られたシャンク（３）に接続する穴形成部分（１３）の後部の領域にわたって実質的に延在することを特徴とする、請求項３に記載のねじ。
6. リブ（６、７、８）は捩じ切られたシャンク（３）のねじのピッチ方向と一致するピッチ方向を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のねじ。
7. リブ（１８、１９）が捩じ切られたシャンク（３）のねじのピッチ方向とは反対方向に配向されるピッチ方向を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のねじ。
8. 穴形成部分（２０、２１）の先端部の領域のリブの数は、捩じ切られたシャンク（３）に接続する穴形成部分（２０、２１）の後部の領域のリブの数と異なることを特徴とする、請求項３から７のいずれかに記載のねじ。
9. リブ（２４、２５；２６；２９）はそれぞれ、穴形成部分（２２）に押圧された少なくとも１つの溝（２３；２７、２８；３０）の隣りに走り、この溝から押出されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のねじ。
10. 穴形成部分（３１）は、外径が穴形成部分（３１）の最大直径よりも０．３５〜０．７倍小さい鈍い縁部（３４）に囲まれた同軸のくぼみ（３３）を含む末端部（３２）を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のねじ。
11. くぼみ（３３）が長さ３ｍｍより短いことを特徴とする、請求項１０に記載のねじ。
12. 穴形成部分（４、９）は丸められた鈍い末端部（５、１０）を有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載のねじ。

Images