JPH112224A - セルフドリリングタッピンねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】切削除去される切り粉をねじの後方へスムース
に排出することを可能にしたセルフドリリングタッピン
ねじの提供。 【解決手段】脚部３にねじ山５の谷径以上で山径より小
さい直径の円柱状で且つ先端が円錐形状のドリル部１０
を形成し、ドリル部１０の先端からねじ山５にかけてガ
イド溝１３を円周方向に傾斜して形成し、ガイド溝１３
の外周縁には先端から後端にかけて切り刃１４を形成
し、ガイド溝１３から他方のガイド溝１３の切り刃１４
の端縁にかけて異なる円弧が連続的に繋がった滑らかな
ランド部２０を形成したセルフドリリングタッピンねじ
であるので、穴あけ時に発生した切り粉がガイド溝及び
ランド部とワークとの間で詰まりを生じることがなくな
り、穴あけ時に摩擦熱の発生が減少する。これにより、
下穴あけトルク及びねじ込み始動トルクが低下して安定
したねじ締め作業が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はあらかじめワークに
ねじ込み用の下穴をあけずに、タッピンねじ自体がこの
ワークに下穴を穿設しながら且つ雌ねじを成形しながら
一連の作業としてねじ込み可能なタッピンねじで特に、
アルミ、樹脂材、軟鋼等の比較的軟質なワークにねじ込
むセルフドリリングタッピンねじに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から金属製の板状のワークにタッピ
ンねじをねじ込む場合、主にこの板状ワークには、ねじ
をねじ込む下穴がドリル等の工具を使用してあらかじめ
あけられている。そして、この下穴にタッピンねじをね
じ込むことでワークに雌ねじを自ら形成しながらねじ込
まれるようになっている。

【０００３】また、ワークに下穴が形成されていない場
合においては、例えば、特公昭５０−５７７７号公報に
示すようなものが使用されている。これは図６に示すよ
うに、脚部１０３に同一直径のねじ山１０５が形成され
た胴部１１１を有し、これに連続して前記胴部１１１の
ねじ山外径より小径で先端角（α）が１１５゜前後に形
成されたドリル部１１０が設けられたセルフドリリング
タッピンねじであり、これを使用してワークに対して下
穴あけとねじ込み作業が連続して行われている。このセ
ルフドリリングタッピンねじの先端のドリル部は、図７
に示すように、断面がほぼ直角な形状のガイド溝１１３
をドリル部１１０の中心線を挟んで対向して配置してあ
り、このガイド溝１１３を構成するランド部１２０はド
リル部１１０の外周円とほぼ同径となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例としてのタッピンねじを使用した場合は、ワ
ークのねじがねじ込まれる位置にこのタッピンねじをね
じ込むまでに常時ドリルでワークに下穴をあける作業を
しなければならず、このため、ワークに下穴を形成する
という作業が別に必要になり、作業時間及び工数が多く
かかっていた。また、製品にこのようなタッピンねじを
僅かだけ使用する時には特に問題がないが、製品に使用
するねじが多い場合は、作業者はこのドリルでワークに
下穴をあける作業がねじの必要箇所の数に応じて多くな
り、そのため、作業者の疲労が生じ易く、極めて作業環
境が悪化している。更に、比較的薄く軟質な金属板に使
用する場合、このドリルでの作業時にワークに撓みが生
じるので、製品としての美観が損なわれている。

【０００５】次にもう一つの従来例においては、ねじの
先端のドリル部でワークに対して下穴をあけ、これに連
続して雌ねじが形成されてねじがねじ込まれるようにな
っているが、これは比較的硬い例えば、鉄板、鋼材等に
は適するが、アルミ、樹脂材あるいは軟鋼等の比較的軟
らかい材料のワークにこれを使用した場合、先端ドリル
部での穴あけ時に発生した切り粉がガイド溝及びランド
部とワークとの間において詰まりを生じ、このため、こ
の穴あけ時に摩擦温度が発生し、表１のように、従来の
セルフドリリングタッピンねじのねじ込みトルク性能を
示した実験データから明らかなように、ねじ込み作業時
のトルク即ち、下穴あけトルク及びねじ込み始動トルク
が高かった。この実験条件は、ねじ山外径：４ｍｍ、ワ
ーク：２枚重ねアルミ板、ワークの厚み：４ｍｍで実験
を行ない、下穴あけ時、ねじ込み始動時及び締付け破断
時の夫々のトルクを示している。

【０００６】

【表１】

【０００７】この結果、ねじ締め作業を５回試行した
が、その内３回は締付け作業が不完全となった。また、
穴あけ時に加えられる推力により板材等のワークにおい
ては、その穴位置を中心にへこみが生じ、所謂バーリン
グ作用が発生し、ワークが変形している。更に、最近こ
のようなねじを製品の外観部分に使用しているが、錆等
の発生を防止するとともにドリル部の硬度を上げる必要
があり、最近では、鉄材を使用してねじを製造するのに
代え、オーステナイト系のステンレス材が使用されてい
る。しかしながら、このような材料を使用して圧造加工
により製造する場合、圧造成形時の材料の流れが悪く、
これらセルフドリリングタッピンねじのドリル部を圧造
成形するための工具としてのパンチの寿命が短く製造コ
ストが上昇している等の課題がある。

【０００８】本発明の第１の目的は、このような課題を
解決するとともに切削除去される切り粉をねじの後方へ
スムースに排出することを可能にしたセルフドリリング
タッピンねじの提供であり、本発明の第２の目的は、ワ
ークへの推力を低くするとともに滑らかな下穴成形を可
能にしたセルフドリリングタッピンねじの提供であり、
本発明の第３の目的は、ドリル部を圧造成形して製造す
る際に材料の流れをよくするとともに穴あけ作業を向上
させたセルフドリリングタッピンねじを提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
ねじ山５を形成した脚部３とこの脚部３に一体に形成さ
れているとともにドライバビットに係合可能で脚部３の
中心線上に係合穴４を有する頭部２とからなるねじにお
いて、脚部３の先端にねじ山５の谷径以上で山径より小
さい直径の円柱状で且つ先端が円錐形状のドリル部１０
を形成し、このドリル部１０の先端からねじ山５にかけ
て対向する二条のガイド溝１３を円周方向に傾斜して形
成し、このガイド溝１３の外周縁には先端から後端にか
けて切り刃１４を形成し、前記ガイド溝１３から他方の
ガイド溝１３の切り刃１４の端縁にかけてそのガイド溝
１３の後部に異なる円弧が連続的に繋がった滑らかな形
状のランド部２０を形成したセルフドリリングタッピン
ねじ１を提供することによって達成される。

【００１０】本発明の第２の目的は、ドリル部の先端円
錐角（α）を８５゜〜９５゜の範囲に形成したセルフド
リリングタッピンねじ１を提供することによって達成さ
れる。

【００１１】本発明の第３の目的は、互いのランド部２
０の頂点を結ぶ間隔（Ｌ）が対向して配置された切り刃
１４の回転軌跡の１／２以下とするとともにドリル部１
０の外周縁に接近する外周面が切り刃１４の外周縁より
脚部３の中心側に位置しているランド部２０を有するセ
ルフドリリングタッピンねじ１を提供することによって
達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図５に基づき説明する。図１及び図４において、１
は頭部２と脚部３とからなるセルフドリリングタッピン
ねじであり、脚部３の一端にはこの脚部径より大きい直
径の頭部２が一体成形されている。この頭部２にはねじ
１をねじ込むためのねじ込み力を加えるドライバビット
（図示せず）が係合する係合穴４が脚部３と頭部２の中
心線上に形成されている。この脚部３には先端にかけて
ほぼ平行で且つ外径直径がほぼ同一なねじ山５が形成し
てあり、この脚部３の先端には前記脚部３に形成されて
いるねじ山５の谷径以上で山径より小さい直径、詳しく
は谷径以上で山の高さの半分以下における直径の円柱状
となったねじ無し部１１が形成してあり、これには先端
が円錐形状の尖り先１２が形成されている。

【００１３】この円錐形状の尖り先１２からねじ山５に
かけては図２に示すように、先端中心線を挟んで相対向
する側に二条のガイド溝１３が円周方向に傾斜して且つ
ドリル部１０の先端から遠ざかるにしたがって徐々に底
が浅くなるよう削設してあり、このガイド溝１３のねじ
込み方向における前進側の外側縁には先端断面が鋭角の
切り刃１４が形成されてドリル部１０を構成している。
この切り刃１４は尖り先１２の外周縁にも形成されてお
り、図１に示すように、このドリル部１０の先端尖り先
１２の円錐角（α）は８５゜〜９５゜の範囲に形成され
ている。このようにドリル部１０の先端を通常の角度１
１５゜より小さい角度にすることにより、ワーク３０と
してのアルミ材にこのセルフドリリングタッピンねじ１
をねじ込む際の下穴あけ作業において、所定位置での喰
い付きが確実になる。

【００１４】また、図２及び図３に示すように、前記ド
リル部１０のガイド溝１３の中心から外周方向に延びる
ガイド面１５の後部には夫々断面円弧形状のランド部２
０が形成してあり、このランド部２０は脚部３の軸直角
方向の断面において、脚部３の中心からドリル部１０の
外周に形成されている切り刃１４にかけてこの間を滑ら
かな円弧状に結んでおり、これら互いのランド部２０の
頂点を結ぶ厚み（Ｌ）は切り刃１４の回転軌跡の１／２
以下となるよう設定されている。しかも、ランド部２０
の切り羽側の円弧面２１は極率半径が小さく、このドリ
ル部１０の回転円の軌跡より内側に位置しており、即ち
切り刃１４の回転軌跡よりランド部２０の頂点に達する
にしたがつて脚部３の中心に接近するようになってい
る。これにより、ランド部２０はワーク３０への穴あけ
時にあけられた穴３１の壁面に接する面積が少なくな
り、それによる摩擦抵抗が減少する。その上、前記極率
半径の小さい円弧面２１に連続して中心方向へ延びる円
弧面２２は極率半径が大きくなっており、これら極率半
径の大小の複数の円弧面２１，２２からランド部２０の
外周面が形成されている。一方、脚部３の中心位置にお
ける他方の切り刃１４に繋がるガイド面１５とランド部
２０との接続面、所謂ガイド溝１３の底はその断面にお
いて緩い角度で接続されることになる。

【００１５】このため、ドリル部１０の尖り先１２の先
端からねじ山５にかけてのガイド溝１３はその空間が大
きくなり、ドリル部１０の軸直角断面における切り刃１
４の先端の回転軌跡、ガイド溝１３及びランド部２０の
外周面で形成される空間は広くなり、ワーク３０に下穴
３１をあけた時に発生する切り粉が詰まることなく、こ
の空間内を移動できる。

【００１６】このようなセルフドリリングタッピンねじ
１を使用し、アルミ材あるいは樹脂材等の板状のワーク
３０にこのセルフドリリングタッピンねじ１を押し付
け、このねじ１にねじ込み方向の回転を与えてねじ込む
と、ねじ込み初期においては、前記ねじ１のドリル部１
０に形成された切り刃１４でワーク３０に下穴３１が穿
設される。この時、ワーク３０をドリル部１０の切り刃
１４が削るので、図５に示すように、この切り粉１４は
ドリル部１０の二条のガイド溝１３に沿い排出される。
この排出時において、切り粉はガイド溝１３が従来より
広いため、滑らかに詰まることなく移動するからこれが
ワーク３０の下穴３１との間に溜まり、抵抗が増加する
ことがない。

【００１７】このようにして、ドリル部１０での下穴３
１の形成が終了すると、次に脚部３のねじ山５で雌ねじ
が形成されながらこのねじ１はワーク３０にねじ込まれ
る。この一連の作業開始時において、ドリル部１０の先
端はワーク３０上で滑ることなく、ドリル部１０の切り
刃１４が短時間でワーク３０に喰い付き、下穴３１を形
成するので、ワーク３０にはほとんど撓みが発生せず、
しかも、ねじ込み位置のずれも生じず、セルフドリリン
グタッピンねじ１には推力が正確に伝達されて雌ねじを
形成しながら安定してねじ込まれる。

【００１８】次の表２は、本発明のセルフドリリングタ
ッピンねじ１のねじ込みトルク性能を示す実験データで
ある。

【００１９】

【表２】

【００２０】この実験条件は、ねじ山径：４ｍｍ、ワー
ク：２枚重ねアルミ板、ワークの厚み：４ｍｍ、で実験
を行ない下穴あけ時、ねじ込み始動時及び締付け破断時
の夫々のトルクを示しているが、本件はこれらトルクの
内、下穴あけ時のトルク及びねじ込み始動トルクが従来
より低い値を示している。また、締付け破断トルクは、
従来より高い値を示しており、これらの実験結果によ
り、高い下穴あけ及びねじ込み始動トルクが不要で摩擦
抵抗の少ないねじ締め作業が実証されている。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ねじ山５
を形成した脚部３の先端にねじ山５の谷径以上で山径よ
り小さい直径の円柱状で且つ先端が円錐形状のドリル部
１０を形成し、ドリル部１０の先端からねじ山５にかけ
て対向する二条のガイド溝１３を円周方向に傾斜して形
成し、このガイド溝１３の外周縁には先端から後端にか
けて切り刃１４を形成し、ガイド溝１３から他方のガイ
ド溝１３の切り刃１４端縁にかけてそのガイド溝１３の
後部に異なる円弧が連続的に繋がった滑らかなランド部
２０を形成したセルフドリリングタッピンねじであるの
で、製品に多くのねじを使用する場合でも、作業者はド
リルでワークに下穴をあけるという作業がないので、作
業時間及び工数が減少するとともに作業者の疲労が減少
し、極めて作業環境が良好となる。

【００２２】また、アルミ、樹脂板、軟鋼等の比較的軟
らかい材料のワークにこれを使用した場合、ランド部が
滑らかで低いので、先端ドリル部での穴あけ時に発生し
た切り粉がガイド溝及びランド部とワークとの間におい
て詰まりを生じることがなくなり、この穴あけ時に摩擦
熱の発生が減少する。これにより、ねじ込み作業時のト
ルク即ち、下穴あけトルク及びねじ込み始動トルクが低
下して安定したねじ締め作業が得られる。また、穴あけ
時に加えられる推力も低くなるので、ワークの穴位置を
中心にへこみが生じ、所謂バーリング作用が発生するこ
ともない。更に、このセルフドリリングドリルねじがワ
ークに対して斜めにねじ込まれたりすることがなく、ね
じの推力が安定して加わる。

【００２３】その上、ドリル部はその円錐角（α）が８
５゜〜９５゜の範囲に形成されているので、脚部の軸線
に沿い加えられる推力がドリル部先端の切り刃におい
て、ワークの下穴方向への分力が増加するので、ワーク
の下穴切削作業が確実になり、ワークの所定位置へのド
リル部先端の喰い付きが確実になる。

【００２４】しかも、ランド部は互いのランド部の頂点
を結ぶ間隔（Ｌ）が対向して配置された切り刃の回転軌
跡の１／２以下であるとともにドリル部外周縁に接近す
る外周面が切り刃の外周縁より脚部の中心側に位置して
いるので、空間が広くなり、切り粉の排出が滑らかにな
るからワークへの下穴あけ作業が滑らかになり、ねじ山
も円滑に形成される。更に、オーステナイト系のステン
レス材を材料としてねじを圧造加工により製造する場
合、このようなドリル部形状にすることにより圧造成形
時の材料の流れが良くなり、これらセルフドリリングね
じのドリル部を圧造成形するためのパンチの寿命が長く
なるので製造コストを低減できる等のセルフドリリング
タッピン特有の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。

【図２】図１の頭部を除いた拡大底面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図４】図１の側面図である。

【図５】ワークに対しての実施状態を示す拡大断面図で
ある。

【図６】本発明の従来例を示す正面図である。

【図７】図６のドリル部の先端を示す拡大底面図であ
る。

【符号の説明】

１ セルフドリリングタッピンねじ ２ 頭部 ３ 脚部 ４ 係合穴 ５ ねじ山 １０ ドリル部 １１ ねじ無し部 １２ 尖り先 １３ ガイド溝 １４ 切り刃 １５ ガイド面 ２０ ランド部 ２１ 円弧面 ２２ 円弧面 ３０ ワーク ３１ 下穴

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ山５を形成した脚部３とこの脚部３
   に一体に形成されているとともにドライバビットに係合
   可能で脚部３の中心線上に係合穴４を有する頭部２とか
   らなるねじにおいて、脚部３の先端にねじ山５の谷径以
   上で山径より小さい直径の円柱状で且つ先端が円錐形状
   のドリル部１０を形成し、ドリル部１０の先端からねじ
   山５にかけて対向する二条のガイド溝１３を円周方向に
   傾斜して形成し、ガイド溝１３の外周縁には先端から後
   端にかけて切り刃１４を形成し、前記ガイド溝１３から
   他方のガイド溝１３の切り刃１４の端縁にかけてそのガ
   イド溝１３の後部に異なる円弧が連続的に繋がった滑ら
   かなランド部２０を形成したことを特徴とするセルフド
   リリングタッピンねじ。
2. 【請求項２】 ドリル部はその円錐角（α）が８５゜〜
   ９５゜の範囲に形成されていることを特徴とする請求項
   １に記載のセルフドリリングタッピンねじ。
3. 【請求項３】 ランド部は互いのランド部２０の頂点を
   結ぶ間隔（Ｌ）が対向して配置された切り刃１４の回転
   軌跡の１／２以下であるとともにドリル部１０の外周縁
   に接近する外周面が切り刃１４の外周縁より脚部３の中
   心側に位置していることを特徴とするセルフドリリング
   タッピンねじ。