JP6928955B2

JP6928955B2 - ドリルねじ

Info

Publication number: JP6928955B2
Application number: JP2017210916A
Authority: JP
Inventors: 猛正若井
Original assignee: 若井ホールディングス株式会社
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: JP2019082226A

Description

この発明は、先端のドリル部で切削された切削屑をドリル溝内に貯留し、切削孔とこれにねじ込まれるねじ軸部との間に前記切削屑が食い込むのを防ぐことで、ねじ込み作業が円滑に行えるようにしたドリルねじに関する。

例えば、木質材同士や金属部材に木質部材を結合するような場合、所謂セルフドリルねじといわれるドリルねじが用いられており、被結合部材に予め下孔を穿設せずに直接ねじ込んで結合でき、作業効率に優れているので広く一般に用いられている。

上記のようなドリルねじの基本的構造は、所定長さを有するねじ軸部の先端に削孔機能を備えたドリル部と後端に頭部を設けて形成され、このようなドリルねじは、被結合部材に対してねじ込むと、ドリル部が削孔した切削孔にねじ軸部がねじ込まれ、両被結合部材をねじ結合する。

このようなドリルねじで結合を行った場合、ドリル部が被締結部材に切削孔を形成しながら進入すると、切削孔を切削した際に切削屑が発生し、この切削屑がドリルねじのねじ込み性能に影響を与えることは知られており、このため、従来のドリルねじにおける切削屑の処理方法としては、ドリル部でねじ軸部よりも大径の切削孔を形成し、切削屑をねじ軸部と切削孔の間に生じた隙間に逃がし、切削屑によるねじ込み抵抗の発生を抑える構造と、ドリル部でねじ軸部の最大外径よりも小径の切削孔を形成し、切削屑を切削孔とこれにねじ込んだねじ軸部の界面に逃がし、ドリル部の切削機能を維持することでねじ込み抵抗を抑える構造の何れかが採用されている。

前者の切削屑をねじ軸部と切削孔の間に生じた隙間に逃がすようにしたドリルねじは、例えば、特許文献１に示すように、先端が円錐形となるドリル部にドリル溝を軸方向に沿って凹設し、ドリル部の外周面とドリル溝のねじ込み回転方向の後方に位置する外縁がなすエッジ部分を切削刃とし、前記ドリル部の外面で切削刃の長さ方向の途中や頭部寄りの端部の位置に、半径方向の外側に突出するウイングを設け、このウイングのねじ込み回転方向に向く面と、前記ドリル溝のすくい面を同一面にした構造になっている。

このようなドリルねじは、木質の被結合部材に対してねじ込むと、ドリル部の切削刃でドリル部の外径に見合う切削孔を切削し、これに続いてウイングが前記切削孔をねじ軸部よりも大径の切削孔に拡径し、ドリル部が金属質の被結合部材に達してこれに切削孔を穿孔していくと、ウイングは破断することでねじ軸部がこの切削孔に螺入し、両被結合部材をねじ結合することになる。

上記のように、ドリルねじを木質の被結合部材に対してねじ込んだとき、切削刃とウイングで被結合部材を削ることによって発生した切削屑は、ドリル溝内に一旦収納されるが、このドリル溝の頭部寄りの端部は、ねじ軸部の外面に対して漸次浅くなりながら解放されているので、ドリル溝内の切削屑は、ねじ軸部と切削孔の間に生じた隙間に逃げることになり、切削屑によるねじ込み抵抗の発生を抑えることになる。

後者の切削屑をねじ軸部と切削孔の界面に逃がすようにしたドリルねじは、例えば、特許文献２に示すように、先端が円錐形となるドリル部にドリル溝を軸方向に沿って凹設し、ドリル部の外周面とドリル溝のねじ込み回転方向の後方に位置する外縁がなすエッジ部分を切削刃とし、前記ドリル溝内の頭部寄りの端部に、切削屑をねじ軸部の外面に向けて誘導する排出傾斜面を設けた構造になっている。

このようなドリルねじは、木質の被結合部材に対してねじ込むと、ドリル部の切削刃でドリル部の外径に見合う切削孔を切削し、この切削孔にねじ軸部が螺入し、両被結合部材にわたってねじ軸部がねじ込まれることで、両被結合部材をねじ結合することになる。

上記のように、ドリルねじを木質の被結合部材に対してねじ込んだとき、切削刃で被結合部材を削ることによって発生した切削屑は、ドリル溝内に一旦収納されるが、このドリル溝の頭部寄りの端部に排出傾斜面が設けられているので、ドリル溝内の切削屑は、排出傾斜面でねじ軸部と切削孔の界面に逃がされ、切削屑を逃がすことでドリル部の切削機能の低下発生を抑えるようにしている。

特開平３−１２１３０３号公報特開２００８−２４９０９１号公報

ところで、ドリル部の外面にウイングを設けた前者のドリルねじは、ウイングの分だけ被結合部材に対する切削量が多くなり、そのためドリル部のねじ込み時に生じる切削抵抗が増大し、切削屑をねじ軸部と切削孔の間に生じた隙間に逃がすようにしても、ねじ込みの円滑化を果たすことができない構造になっており、このため、大きなトルクのねじ込み工具が必要になるという問題がある。

また、一方被結合部材にねじ軸部よりも大径の切削孔を削孔し、他方被結合部材にねじ軸部をねじ込むことで両被結合部材を結合する構造では、一方被結合部材の切削孔とねじ軸部の間に空間が発生し、一方被結合部材の固定はドリルねじの頭部による押し込み力だけで、面方向に対する固定の維持が不十分となり、ドリルねじに少しの緩みが生じても、一方被結合部材にガタツキが発生することになり、長期的な結合維持の信頼性に劣ることになる。

これに対して、後者のドリルねじは、ドリル部の外径に見合う切削孔を穿孔するので、前者のドリルねじに対して切削量が少なくなった分だけねじ込み時の抵抗が少なくなり、しかも、ねじ軸部が両被結合部材のそれぞれにねじ込まれることになるので、一方被結合部材の面方向に対する固定も得られ、ドリルねじの少し緩んでも一方被結合部材にガタツキの発生はなく、長期的な結合維持の信頼性に優れているので、前者のドリルねじよりも多用されているのが実情である。

しかしながら、後者のドリルねじにおいては、切削屑に起因するねじ込み抵抗の発生を低減せんとするための、切削屑の処理に対する基本的な考えに問題があり、ねじ込み時の円滑化を果たせていないものである。

即ち、被結合部材に対するドリル部のねじ込み時に、切削刃での削孔により発生した切削屑を切削孔とねじ軸部の密着している界面に逃がすと、切削屑が切削孔の内周面に押し付けられることになり、この押付けによる圧力で切削孔の内周面及び切削屑が硬化すると共に、その反力でねじ軸部に対して接触する硬化部分がねじ軸部を締め付け、その結果、ねじ軸部のねじ込みに対する抵抗の発生が増大し、ドリルねじのねじ込みに対する円滑化を妨げている。

そこで、この発明の課題は、ドリル部にウイングを設けないドリルねじにおいて、切削刃での削孔により発生した切削屑をドリル溝内に貯留することにより、切削屑がねじ軸部のねじ込みに対する抵抗の発生にならないようにし、ドリルねじのねじ込みに対する円滑化を可能にするドリルねじを提供することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、ねじ軸部と、このねじ軸部の先端に同軸心の状態で設けられ、前記ねじ軸部のねじ山外径よりも小径の円軸状で先端が錐形となるドリル部と、前記ねじ軸部の後端に設けた頭部とからなり、前記ドリル部にドリル溝を長さ方向に沿って設け、このドリル溝のねじ込み回転方向の後方に位置する外縁のエッジ部分が切削刃になっているドリルねじにおいて、前記ドリル溝の前記頭部側の端部に、前記切削刃の位置からねじ込み回転方向の前方に向けて周方向に突出する閉鎖用突部を設け、前記閉鎖用突部の内面がドリル溝の底部との間に切削屑を貯留するための空間を形成しているようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記ドリル溝の底部は、ねじ込み回転方向の後方位置がすくい面となり、上記閉鎖用突部は、その外面がドリル部の外径面の延長状となるように弧状となって上記切削刃の位置からドリル溝側に向けて突出し、前記すくい面のねじ込み回転方向の後方に位置する外縁部分を閉じているようにしたものである。

ここで、上記ドリルねじは、所定長さに切断された金属線材に対して、後端に頭部を形成する工程と、先端にドリル部を鍛造加工する工程と、前記頭部とドリル部の間にねじ山を転造によって加工してねじ軸部とする工程を経て製造され、前記ドリル部は、最大外径がねじ軸部のねじ山外径より小径で、軸部の径と同じか少し大径となるように形成され、また、閉鎖用突部は、ドリル部を鍛造加工する工程時に、ドリル溝を凹入形成したときに生じるバリを利用し、ドリル部の半径方向の外側にバリの一部を残して突部とし、この突部をねじ軸部の転造工程時にドリル溝側へ丸め込むようにすることで形成することができる。

上記ドリルねじは、被結合部材へのねじ込み時にドリル部が切削刃でその直径に見合う切削孔を切削し、続いてこの切削孔にねじ軸部がねじ込まれることになるが、前記切削によって生じた切削屑はドリル溝内に収納され、ドリル溝内を頭部側に移動することになるが、このドリル溝の頭部側端部でねじ込み回転方向の後方位置の外面が閉鎖用突部で閉じられているので、切削屑はドリル溝内に貯留されることになり、切削屑が切削孔とねじ軸部の密着している界面に進入するのを防ぐことで、切削屑の進入により起因するねじ込みトルクの増大発生を防ぐことになる。

この発明によると、ねじ軸部の先端にドリル部と後端に頭部が設けられ、前記ドリル部にドリル溝が形成され、このドリル溝のねじ込み回転方向の後方に位置するエッジ部分が切削刃になっているドリルねじにおいて、前記ドリル溝の前記頭部側の端部に、前記切削刃の位置からねじ込み回転方向の前方に向けて周方向に突出し、内面がドリル溝の底部との間に切削屑を貯留するための空間を形成する閉鎖用突部を設けたので、ドリル部による切削孔の切削時に発生した切削屑をドリル溝内に収納し、この切削屑を閉鎖用突部でドリル溝内に貯留することができ、前記切削屑を切削孔とこれにねじ込まれるねじ軸部の界面に進入させないようにすることで、切削屑が切削孔とねじ軸部の間に食い込むことにより起因するねじ込みトルクの増大発生を防ぎ、ねじ込み作業が円滑に行えるドリルねじとなる。

また、閉鎖用突部の外面をドリル部の外径面の延長状となる弧状にすれば、ドリル部による切削孔の切削に閉鎖用突部を関与させないことで、新たなねじ込み抵抗要素にならないようにすることができる。

（ａ）はこの発明に係るドリルねじの一例を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の矢印ｂ−ｂでの拡大した横断平面図、（ｃ）は（ｂ）の矢印ｃ−ｃでの縦断面図

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、この発明に係るドリルねじ１を示し、所要長さを有するねじ軸部２と、このねじ軸部２の先端に同軸心の配置で設けたドリル部３と、ねじ軸部２の後端に設けた頭部４とからなり、前記ドリル部３は円形軸部５の先端が錐形部６に形成され、この円形軸部５から錐形部６の外面にはその長さ方向に沿ってドリル溝７が設けられている。

なお、頭部４は図示のような六角頭部だけでなく、工具係合溝を有する皿頭や円錐頭等の形状を採用することができる。

上記ドリル部３の円形軸部５の外径は、ねじ軸部２に設けたねじ山２ａの最大外径よりも小径で軸部２ｂの外径と同径もしくは僅かに大径となり、ドリル溝７は錐形部６の先端で解放状となり、円形軸部５の後端とねじ軸部２ｂの境界部分に到る長さを有し、このドリル溝７は、横断面形状がＬ形やＶ形となって凹入し、図１（ｂ）のように、ねじ込み回転方向ａの後方に位置し、前記ねじ込み回転方向ａに対面する面がすくい面７ａとなり、円形軸部５の外径面と前記すくい面７ａの外縁がなすエッジ部分が、ねじ込み回転方向ａの後方に位置する切削刃７ｂになっており、前記ドリル溝７は、ドリル部３の外面で軸心を挟んで二カ所の位置に設けられている。

上記ドリル溝７は、ドリル部３による削孔時に発生する切削屑を収納する凹部となり、このため、ねじ軸部２の長さに合わせてドリル部３の長さを設定し、二本のドリル溝７によって、切削時に発生した切削屑が納まる容積を確保していると共に、このドリル溝７の頭部４寄りの端部には、切削刃７ｂの位置からドリル溝７内に向けて突出する閉鎖用突部８が設けられている。

この閉鎖用突部８は、図１（ｂ）と（ｃ）のように、薄い板状でその外面がドリル部３における円形軸部５の外径面の周方向に沿って延長状となる弧状となるよう、すくい面７ａの外縁寄りで切削刃７ｂの頭部４側の位置からねじ込み回転方向ａの前方へ突出し、ドリル溝７の頭部側端部７ｃとすくい面７ａがなすコーナ部分の外面を閉じ、閉鎖用突部８の内面がドリル溝７の底部との間に切削屑を貯留するための、ドリル部３の外周側において閉鎖された空間９を形成している。

上記閉鎖用突部８の形成については、ドリル部３のドリル溝７における頭部４側の端部位置に対して薄板を溶接する等の方法を採用することができるが、コスト的に有利な形成方法の一例としては、ドリルねじ１の製造工程において、ドリル部３を鍛造加工する工程時に、ドリル溝７を凹入させると余剰材料がドリル部３の外側にはみ出したバリとなるので、このバリ部分において、ドリル溝７の頭部４側の端部に位置する部位を閉鎖用突部８として使用しようとするものであり、具体的には、ねじ軸部２の転造工程時において、バリ部分を除去するときに閉鎖用突部に該当する部位を薄板突起として残し、この薄板突起を転造工程中にドリル溝側へ丸め込むようにすることで閉鎖用突部８とすればよい。

この発明のドリルねじ１は、上記のような構成であり、木質の被結合部材同士や金属製の被結合部材に木質の被結合部材を固定する場合に用いるものであり、ドリル部３の先端を被結合部材に押し当ててねじ込み方向の回転と錐力を加えると、ドリル部３に設けたドリル溝７の切削刃７ｂが被結合部材を切削し、ドリル部３の外径に見合う切削孔を開けていき、ドリル部３の全長が被結合部材に進入した時点で切削孔にねじ軸部２がねじ込まれ、ねじ軸部２の全長が被結合部材にねじ込まれて頭部４が被結合部材に当接し、両結合部材を結合するまで、ドリル部３は切削孔を削っていくことになる。

上記ドリル部３が被結合部材を切削して切削孔を開けていくとき、切削刃７ｂによって削られた切削屑はドリル溝７のすくい面７ａによってこのドリル溝７内に取り込まれ、切削屑がドリル部３の削進に影響を与えないようにしていると共に、ドリル溝７内に取り込まれた切削屑は、ドリル部３の削進によってドリル溝７の頭部４側の端部に向けて移行する。

しかしながら、ドリル溝７の頭部４側の端部における外面は閉鎖用突部８によって閉鎖され、この閉鎖用突部８の内面がドリル溝７の底部との間に切削屑を貯留するための空間９を形成しているので、切削屑がこの空間９内に貯留されることになり、切削屑を切削孔とこれにねじ込まれるねじ軸部２の界面に進入させないようにすると共に、発生した切削屑の全量をドリル溝７内に収納することで、切削屑が切削孔とねじ軸部２の間に食い込むことにより起因するねじ込みトルクの増大発生を防ぎ、ドリルねじ１のねじ込み作業が円滑に行えることになる。

また、ドリル部３に設けた閉鎖用突部８は、外面がドリル部３の外径面の周方向に延長状となる弧状に形成されているので、ドリル部３の外径面に対する半径方向外側への突出部分の発生はなく、ドリル部３の切削孔を削進する場合に、削進機能に負荷的な影響を与えることがない。

１ドリルねじ
２ねじ軸部
２ａねじ山
２ｂ軸部
３ドリル部
４頭部
５円形軸部
６錐形部
７ドリル溝
７ａすくい面
７ｂ切削刃
７ｃ頭部側端部
８閉鎖用突部
９空間

Claims

ねじ軸部と、このねじ軸部の先端に同軸心の状態で設けられ、前記ねじ軸部のねじ山外径よりも小径の円軸状で先端が錐形となるドリル部と、前記ねじ軸部の後端に設けた頭部とからなり、前記ドリル部にドリル溝を長さ方向に沿って設け、このドリル溝のねじ込み回転方向の後方に位置する外縁のエッジ部分が切削刃になっているドリルねじにおいて、前記ドリル溝の前記頭部側の端部に、前記切削刃の位置からねじ込み回転方向の前方に向けて周方向に突出する閉鎖用突部を設け、前記閉鎖用突部の内面がドリル溝の底部との間に切削屑を貯留するための空間を形成していることを特徴とするドリルねじ。
上記ドリル溝の底部は、ねじ込み回転方向の後方位置がすくい面となり、上記閉鎖用突部は、その外面がドリル部の外径面の延長状となるように弧状となって上記切削刃の位置からドリル溝側に向けて突出し、前記すくい面のねじ込み回転方向の後方に位置する外縁部分を閉じていることを特徴とする請求項１に記載のドリルねじ。