JPS6041243B2 - セルフドリリングねじおよびその転造ダイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセルフドリリングねじおよびその転造ダイスに
関し、詳しくは１条あるいは２条ねじからなるセルフド
リリングねじであって、先端形状が爽角状に形成された
セルフドリリングねじの改良と該ねじを転造加工するた
めのダイスに関するものである。

従来よりこの種先端部分を鋭くしたセルフドリリングね
じは特に建材用の金属板の縦着等に使用され、当該ねじ
先端部は円錐状に形成されると共に、円錐状のテーパ部
分に穿孔ねじ山が突設されている。そして上記穿孔ねじ
山は、テーパに沿って次第にねじ山高さが低くなり、先
端近くで高さが零となるように形成されている。従って
被穿孔部材が薄い金属板の場合は、電動スクリューガン
等に装填されて高速回転するねじの先端で突き破り、推
進力で拡蓬しながらねじのフオーミングを行い容易にね
じを締着することができた。しかしながら被穿孔部材が
例えば厚さ１脚以上の比較的厚手の金属板の場合には、
先端で容易に突き破ることができないためにねじが前進
せずに空転する。従ってねじ締着ができないことはもち
ろんのことねじ先端部が損耗して使用不能となる。一方
比較的厚手の金属板に対しても十分穿孔しうるセルフド
リリングねじの一つとして、ねじ先端部にツイストドリ
ルとほぼ同形状の刃先を形成したドリルねじも従釆より
ある。

しかし該ねじは通常のねじ転造と同様に製造することは
できず量産に適さないため、コスト高となり特殊用途以
外には使用されない。これらを改善するために、円錐形
のテーパ部に沿って先端に至る穿孔ねじ山を形成したも
のや、更に当該穿孔ねじ山を部分的に他のねじ山部より
大きく突出させて切削刃を形成させたもの等も提案され
ている。

しかしこれらは特に先端形状が爽角状になる程、転造加
工時にテーパ部分に形成された穿孔ねじ用のダイス構内
にねじ素材が適合しにくいため所定高さのねじ山が得ら
れないと共に、先端に行くに従って鞠方向に延廃してね
じ山のピッチおよびリード角が大きくなってしまう等製
造上の難点がある。

従って十分穿孔性の良いねじ山が得られず、しかも強度
的に先折れの恐れもある。又穿孔ねじ山都を部分的に他
のねじ山都より大きく突出させて切削刃を形成る場合も
、上記と同様の理由から突出部の大きさが制約を受け、
穿孔時の推力や摩擦力を十分小さくする程には至らなか
つた。

そこで本発明は係る従来技術の欠点を改善するためのも
のであり、第１には、１条あるいは２条ねじからなるね
じ主体部に連続して爽角による放物体状のシャンクを形
成し、該シャンクには少くとも１条が前記ねじ主体部の
ねじ山に連続する態様の２条ねじによる穿孔ねじ山を設
け、当該穿孔ねじ山は先端部附近でねじ主体部の谷径に
ほぼ等しい高さで対向状に突出して断面Ｓ状の切削刃を
形成したのち、各々先端部にねじ山高さ零の状態で収数
せしめたセルフドリリングねじの提供を目的とする。

第２には上記セルフドリリングねじを量産するための転
造加工用ダイスの提供を目的とする。

以下本発明の−実施例を図面により詳記するが、第１図
はねじの側面図、第２図は同ねじの頭部側から見た平面
図をそれぞれ示す。ねじの一方端部には皿形に形成され
たねじ頭部１を備え、該ねじ頭部１の上面にはドライバ
ー等の縦付工具を受容しうる係合溌２が設けてある。

上記頭部１の首下部は次第に縮摩され平行状となり、所
定ピッチ及び高さのねじ山３を形成したねじ主体部４の
ねじ谷５に連続する。又該ねじ主体部４の先端には前記
ねじ谷５に連続して放物体状シャンク６を形成し、当該
シャンク６には２条ねじによる第１および第２の穿孔ね
じ山７，８を設けてなる穿孔ねじ部９を構成する。この
放物体状シャンク６は第１図および第１図の部分拡大図
である第３図に示すように、鯛線Ｃを中心としたテーパ
角度Ｑが約２０度以下の爽角をなし、更に先端１０１こ
かけて軸線Ｃとテーパ接線とがなす先端角度６が約２５
度の弧形線を描く態様で形成されている。又前記第１の
穿孔ねじ山７はねじ主体部４のねじ山３に連続して設け
られ、放物体状シャンク６に沿って旋回しながらそのね
じ山高さを次第に減じたのち、先端１０の手前で急峻に
前記主体部４の谷蓬ｈ，とほぼ等しい高さ迄突出せしめ
、再び急峻に高さを減じながら先端１０１こねじ山高さ
が零の状態で収数するよう形成されている。一方第２の
穿孔ねじ山８は前記第１の穿孔ねじ山７の中間に位置し
、放物体状シャンク６の中途位漬からねじ山が現われて
シャンクに沿って旋回しながら先端１０方向に進み前記
第１の穿孔ねじ山７と同様先端の手前で急峻に主体部４
の谷径ｈ２とほぼ等しい高さ迄突出せしめ、再び急峻に
高さを減じながら先端１川こねじ山高さが零の状態で収
数するよう形成されている。

そして前記第１および第２の穿孔ねじ山７，８で形成さ
れた先端１０附近の各突出部は、第４図に示す第３図の
Ｗ−Ｗ線断面図および第５図に示す第３図のＶ−Ｖ線断
面図のように、ドリルポイントがそれぞれねじ縦方向を
指向する態様で対向状に形成された断面Ｓ字状の切削刃
１１を構成し、全体としての一体のセルフドリリングね
じを形成するものである。又上記ねじはねじ材料として
略０．２％の炭素を含有した炭素鋼を用い、転造加工後
は浸炭焼入れを行いその表面硬度を略ＨＶ７００〜８０
０に調整することが望ましく、先端強度が増大する。尚
上記実施例では放物体状シャンク６のテーパ角度のこ連
続して先端角度Ｂを弧形状に形成したが、これは当該放
物体状シャンクにほぼねじ主体部の谷径に等しい切削刃
を突設するために最も望ましい角度の１つであり、これ
より大中に前後すると転造加工時にシャンクおよび穿孔
ねじ山が鞠線Ｃ方向に伸縮して所定の切削刃が得られな
い。

次に上記セルフドリリングねじを製造するための転造ダ
イスについて第６図乃至第８図により説明する。該ダイ
スは上記ねじ主体部４を形成するための上部ダイス１２
と、２条の穿孔ねじ山７，８を設けた放物体状シャンク
９を成形するための下部ダイス１３とを接合して一体に
形成されている。該上部ダイス１２は下部表面がわずか
前方に突出しているほぼ垂直な平坦面を形成し、該平坦
面上に所定のリード角８で平行配置された多数の襖形の
ねじ成形溝１４を刻設すると共に、当該各ねじ成形溝１
４は終端部で深さおよび中が次第に減ずるように形成さ
れている。一方下部ダイス１３は転造終端部位層におい
て、前記上部ダイス１２の円弧状の突出面に連続する大
きな円弧ＲＬおよびこれに続く小さな円弧Ｒｓを連続状
に描いて突出するダイス面頂部を形出する。これら大小
の円弧ＲＬ，Ｒｓは前記放物体状シヤンク６のテーパ角
度を２０度以下に形成すると共に、先端角度を約２５度
にするためのものであり、例えば呼び径略３．８肌，ね
じピッチ１インチ８山の実施例としては、大きな円弧Ｒ
Ｌは略２２Ｒに、小さな円弧Ｒｓは略１０Ｒに各々形成
し、これらを結ぶ曲線状にダイスの素材加工が施こされ
ている。そして上記の下部ダィス１３には、ロブ状の形
押ホブで押圧して、前記穿孔ねじ山７，８を転造するた
めの第１および第２の穿孔ねじ溝１５，１６が成形され
ている。該各穿孔ねじ溝１５，１６は女台端部と終端部
で中および深さが最小であり、双方から中央にかけて次
第に大きくなり中央で最大となるように形成され、この
最大時の深さは前記上部ダイス１２の垂直平坦面の延長
線Ｆ上とほぼ一致する。又第１の穿孔ねじ溝１５は前記
ねじ成形溝１４の終端部に連続すると共に、第２の穿孔
ねじ溝１６は丁度第１の穿孔ねじ溝１５の中間位置に交
互に配置され、当該第１および第２の穿孔ねじ溝１５，
１６は前記ねじ成形溝１５，１６は前記ねじ成形溝１４
のリード角ａとほぼ等しいが、ねじ面が円弧状であるた
め実質的にはこれよりも小さなリード角となる。

上記構成による本発明のセルフドリリングねじおよびそ
の転造ダイスの作用効果は以下のとおりである。

まずセルフドリリングねじに関しては、第１に被穿孔部
材が１肋以上の比較的厚手の金属板であっても、放物体
状シャンク９の先端附近に形成された切削刃１１で容易
に穿孔することができ、従来ねじのように空転したり摩
擦熱で先端部を損耗されるおそれもない。

第２には切削刃１１によりほぼねじ主体部の谷径にほぼ
等しい穿孔が得られるのでねじ込みトルクが軽減され、
従来ねじに見られた過大ねじ込みトルクによるねじ切れ
を防止すると共に、作業能力の向上を計ることができる
。

第３には、先端形状を放物体状に形成したことにより、
テーパ角度が爽角であっても先端部附近の肉厚が円錐形
に比べ補強されて先折れを防止することができる。

第４には切削刃１１を軸線Ｃに対して対向状に形成した
ことにより、穿孔時の偏心をなくし切削バランスを良好
にすることができる。

一方転造ダイスに関しては 第１にツイストドリルに近い穿孔性の切削刃を転造によ
って簡単に量産できるので、低コストで提供できる。

第２には先端部を形成する下部ダイス面を円状に突出さ
せたことにより、ダイスの下方に延しようとするねじ素
材を阻止してテーパ部に形された穿孔ねじ溝１５，１６
の低部に迄充分行きわたり、先鋭なねじ山を形成するこ
とができると共に、ねじ主体部４の谷径とほぼ等しい高
さの切削刃１１を成形することが可能となった。

尚本発明は上記実施例に限定されるものではなく請求の
範囲に示された要旨の範囲内において変形しうるもので
あり、例えば前記実施例ではねじ主体部を１条ねじで形
成したが、これを角度および高さの等しい２条ねじで形
成し、放物体状シャンクに設けた２条の穿孔ねじ山にそ
れぞれ連続する態様で構成することもできる。

又明細書中に「放物体状」なる用語を用いたがこれは厳
格な数学上の意のみを表わすものではなく、円錐形の如
くテーパ部が直線上に形成されたものを除いて、角度の
異る少くとも２つ以上の接線を形出する円弧形の総称と
して用いたものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示し、第１図はねじの
全体側面図、第２図は同ねじを頭部側から見た平面図、
第３図は主として要部であるねじ先端部を示す拡大側面
図、第４図は第３図Ｗ一Ｗ線の断面図、第５図は同Ｖ−
Ｖ線の断面図、第６図はダイスの全体正面図、第７図は
同部分拡大図、第８図は同側面図である。 符号の説明、１・・・…ねじ頭部、２・・・・・・孫合
総、３……ねじ山、４……ねじ主体部、５……ねじ谷、
６・・・・・・放物体状シャンク、７・・・・・・第１
の穿孔ねじ山、８・・・・・・第２の穿孔ねじ山、９・
・・・・・穿孔ねじ部、１０・・・・・・先端、１１・
・・・・・切削刃、１２・・・・・・上部ダイス、１３
・・・・・・下部ダイス、１４・・・・・・ねじ成形溝
、１５・・・・・・第１の穿孔ねじ溝、１６・・・・・
・第２の穿孔ねじ溝、Ｃ・・・・・・軸線、ｈ，，ｈ２
・・・・・・谷径、ＲＬ…・・・大きな円弧、Ｒｓ……
づ・ごな円弧、８……リード角、Ｑ・・・・・・ナーパ
角度、８・・・・・・先端角度。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ） 締付工具を受容しうるねじ頭部と、一様な
   外径と谷径とで１条あるいは角度および高さの等しい２
   条ねじを形成したねじ主体部と、該ねじ主体部に連続し
   た夾角による放物体状シヤンクに２条の穿孔ねじ山の組
   合せによる切削刃を形成した穿孔部とを備え、（ｂ）
   前記穿孔ねじ山のうちの少くとも１条は前記ねじ主体部
   のねじ山に連続し、当該第１の穿孔ねじ山は前記放物体
   状シヤンクに沿つてそのねじ山高さを次第に減ずると共
   に、先端近くで前記ねじ主体の谷径とほぼ等しい高さに
   突出したのち先端部に高さ零の態様で収斂するように形
   成され、（ｃ） 他方第２の穿孔ねじ山は前記第１の穿
   孔ねじ山の中間に位置し、放物体状シヤンクの先端方向
   に沿つて進みながら前記第１の穿孔ねじ山と同様にねじ
   主体部の谷径とほぼ等しい高さに突出したのち先端部に
   高さ零の態様で収斂するように形成され、（ｄ） 前記
   第１および第２の穿孔ねじ山に形成これたねじ主体部の
   谷径とほぼ等しい高さの各突出部により、放物体状シヤ
   ンクの先端附近に互いに対向する断面Ｓ字状の切削刃を
   形成せしめたことを特徴とするセルフドリリングねじ。 ２ （ａ） ダイス上部には１条あるいは２条の一様な
   ねじ山を転造するためのねじ成形部が、又ダイス下部に
   は上記ねじ成形部に連続して夾角による放物体状シヤン
   クおよび当該シヤンクに２条の穿孔ねじ山による切削刃
   を転造する先端加工部が各々形成されたねじ転造ダイス
   であつて、（ｂ） 前記転造ダイス面頂部を結ぶ包絡線
   がねじ成形部終端近くから次第に突出する態様の円弧状
   に形成され、（ｃ） 前記ねじ成形部には頂部が平坦な
   各山の間に楔形の多数のねじ成形溝を所定リードで角で
   並設すると共に、当該ねじ成形溝は終端部で次第に深さ
   および巾が小さくなるように形成され、（ｄ） 一方前
   記先端加工部の円弧状ダイス面には、始端部および終端
   部双方から巾および深さが次第に大きくなり中央部で最
   大となる態様に形成された楔形の穿孔ねじ溝を、少くと
   も前記ねじ成形溝のリード角より小さいリード角で多数
   並設すると共に、当該穿孔ねじ溝の最大深さは前記ねじ
   成形部のダイス面頂部接線とほぼ一致するよう形成され
   、（ｅ） 前記穿孔ねじ溝はねじ成形溝と同数あるいは
   倍数設けられれ、該穿孔ねじ溝のうちの全数あるいはそ
   のうちの少くとも一つおきに配列された始端部を、前記
   ねじ成形溝の終端部に各々連続せしめたことを特徴とす
   るねじ転造ダイス。