JP4204905B2

JP4204905B2 - ドリリングタッピングねじ

Info

Publication number: JP4204905B2
Application number: JP2003169180A
Authority: JP
Inventors: 聖司村田; 樹弘須佐見
Original assignee: 株式会社ヤマヒロ
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP2005003147A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ドリリングタッピングねじに関するもである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、主として鋼板に対して用いられる自己穿孔のタッピングねじにあっては、尖端のテーパを備えたものと、先端にドリル刃を設けたものとの２種類に大別される。尖端テーパを備えたものは、板厚１．０mm以下の比較的薄い鋼板に対して用いられ、尖った先端によって鋼板を突き破り、この初期貫通により生じた孔周辺の鋼板片にもねじ山をタッピングしながら、ねじ込まれるものであった。そのため、薄い鋼板に対してもねじ山を形成でき、引き抜き保持力がある反面、１．６mm厚と言った厚い鋼板に対しては、初期貫通に大きな力が必要であったり、締め込み時間が長くなったり貫通不良が生じてしまい、実質的に使用不可能であった。そのため、尖端のテーパのタッピングねじは、板厚１．０mm以下の薄鋼板用として用いられているのが現状である。
【０００３】
他方、先端にドリル刃を設けたドリリングタッピングねじは、先端のドリル刃によって、鋼板を穿孔し、ドリル部の穿孔によって形成された孔に対してタッピングを行い、ねじ込まれるものである。そのため、１．６mm以上の鋼板に対しても充分に使用可能である反面、薄い鋼板に対しては、充分なねじ山を形成することができず、保持力が弱くなってしまうと共に、ドリル部を形成する工程が必要となり、生産コストも前者に比して高くなると言った課題がある。
【０００４】
以上のように、両タイプのタッピングねじは、一長一短があり、特に、１．０〜１．６mmの板厚の鋼板に対して最適なねじの提供が望まれている。この種の課題を解決するために、特許文献１〜３が提案されているが、これらは、尖端テーパのタッピングねじにおいて、尖端テーパ部におけるねじ山を切削刃として機能させようとするものであり、尖端付近のねじ山の形状や軸部の形状を特殊なものにして、切削性能を向上させんとするものであったが、転造ダイスにおける製造に際しては、軸部のねじ山を形成するための溝と、テーパ部のねじ山を形成するための溝とは、実質的に同一のリード角に設定されていた。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６０−４１２４３号公報
【特許文献２】
特公昭６１−２４５６６号公報
【特許文献３】
特公昭６２−１５７６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、被締結物に対する初期貫通時におけるねじ山の食い込み若しくは切削性能を改善し、比較的大きな板厚の被締結物に対しても、ねじ込み時間を短縮することができるドリリングタッピングねじの提供を目的とする。特に、鋼板を被締結物とした場合には、０．８〜１．６mmの板厚の鋼板に対して良好な穿孔性能と締付状態を実現することができる尖端テーパのドリリングタッピングねじの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来の尖端テーパのタッピングねじにあっては、軸部からテーパ部にかけて、一連のねじ山が形成されている。このねじ山は転造ダイスによって製造される場合、一定のリード角に設定された直線状のねじ山形成溝により転造され、基本的には、軸部及びテーパ部において同一のリード角のねじ山形成溝によって、ねじ山が形成される。また、軸部とテーパ部とで異なる不連続のねじ山が形成される場合にあっても、両者のダイスのねじ山形成溝のリード角は等しく設計されている。ところが、これら従来の一定の直線状のねじ山形成溝により転造されたねじ山にあっても、テーパ部分においては、テーパが先端に向かって収束される関係上、転造されたねじ山のリード角は、先端部分では漸次大きくなって転造される。その結果、被締結物に最初に接触して貫通すべく機能を持つべきねじ山のリード角が非常に大きくなり、刃物として先端を切り込ませる機能が弱くなってしまっていた。そこで、通常のねじ山ではリード角が大きくなり始めるテーパ部分の途中で、リード角の小さなねじ山を形成することによって、先端部でねじ山のリード角を緩く（小さく）し、被締結物の切り込み能力を高めたドリリングタッピングねじを開発し、これにより、通常のタッピングねじでは貫通締結が困難もしくは不可能な厚鋼板などへの適用を可能としたものである。
【０００８】
本願の請求項１に係る発明は、軸部と、軸部の基端側に設けられた回転工具に対する係合部と、軸部の先端側に設けられたテーパ部と、軸部及びテーパ部に設けられたねじ山とを備え、テーパ部にて被締結物にねじ孔を形成しつつ締結が行われるドリリングタッピングねじにおいて、テーパ部のねじ山は少なくとも１条のねじ山であって、４度以上１０度未満のリード角のねじ山形成溝を有する転造ダイスによって転造されたものであり、
このテーパ部のねじ山は、テーパ部の先端から０．３ mm の尖端箇所においてねじ山高さが０ . ０３〜０ . ２ mm であり、且つ、リード角が７０度以下である被締結物に対する切り込み性能を有するねじ山であることを特徴とするドリリングタッピングねじを提供する。
本願の請求項２に係る発明は、軸部と、軸部の基端側に設けられた回転工具に対する係合部と、軸部の先端側に設けられたテーパ部と、軸部及びテーパ部に設けられたねじ山とを備え、テーパ部にて被締結物にねじ孔を形成しつつ締結が行われるドリリングタッピングねじにおいて、テーパ部のねじ山は少なくとも１条のねじ山であって、軸部のねじ山よりも小さなリード角のねじ山形成溝を有する転造ダイスによって転造されたものであり、且つ、このねじ山形成溝のリード角が４度以上であり、このテーパ部のねじ山は、テーパ部の先端から０．３ mm の尖端箇所においてねじ山高さが０ . ０３〜０ . ２ mm であり、且つ、リード角が４０〜７０度である被締結物に対する切り込み性能を有するねじ山であることを特徴とするドリリングタッピングねじを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本願発明の実施の形態を説明する。
図１は、本願発明の実施の形態に係るドリリングタッピングねじの要部拡大図である。図２は同ねじの正面図であり、図３は同ねじを転造するための転造ダイスの正面図である。
【００１０】
このドリリングタッピングねじは、軸部１と、軸部１の基端側に設けられた回転工具に対する十字穴やスリワリや６角頭などの係合部を有する頭部２と、軸部１の先端側に設けられたテーパ部３とを備える。このドリリングタッピングねじは、転造ダイスによってねじ山が形成されるもので、軸部には１条（若しくは２条以上）の軸部ねじ山４が形成され、テーパ部には１条（若しくは２条以上）のテーパねじ山５が形成されている。
【００１１】
軸部１は、一定の径を有する所謂平行軸部であり、テーパ部３は、軸部１から先端に向かうに従って漸次径が減少する先の尖った尖端テーパ部であり、このテーパ部３のテーパ角度ｔは、３５度となっているが、２５度〜４５度程度が好ましく、より好ましくは３０度〜４０度である。なお、テーパ部３は、上記の径の減少率が一定で、その外形線が正面視において略三角形をなしているものが一般的であるが、場合によっては、径の減少率が変化して、例えば正面視において略放物線を描くもであってもよい。なお、ここで言うテーパ角とは、ねじの正面視において、先端から０．５mmの箇所と先端とを結んだ、左右の２つの線分がなす夾角を言う。
【００１２】
軸部ねじ山４は、従来のタッピングねじと同様、ねじ山による締結を主目的として軸部１を中心に形成されるもので、そのリード角は、２条ねじの場合、好ましくは１０〜３０度、より好ましくは１０〜２０度程度とすればよく、１条ねじの場合、好ましくは５〜１５度、より好ましくは５〜１０度程度とすればよいが、ねじ山の条数、ねじの使用目的、対象とする被締結物の種類等々の諸条件によって適宜変更し得る。この軸部ねじ山４の先端は、テーパ部３の基端寄りで漸次やまの高さを低くして消滅しているが、軸部１の先端寄りで消滅させてもよく、軸部１とテーパ部３との境界部分で消滅させてもよい。また、次に述べるテーパねじ山５と連続させてもよい。ねじ山高さは、０．４５〜０．７５mm、望ましくは０．５〜０．６５mm程度とするが、この値も適宜変更し得る。
【００１３】
テーパねじ山５は、テーパ部３を中心として形成され、テーパ部３の先端３１で消滅する。テーパねじ山５の基端は、テーパ部３の基端寄りに設定されているが、軸部１の先端寄りから設けても良く、軸部１とテーパ部３との境界部分から設けても良い。軸部ねじ山４とは、接触させてもよく、間隔を隔てて（無ねじ部を設けて）形成してもよく、連続させてもよい。また、短い区間であれば、軸部ねじ山４とテーパねじ山５とを重複して設けることもできる。
このテーパねじ山５は、後述するダイス上において、そのリード角が、軸部ねじ山４のリード角より小さく設定される。また、この例では、ねじ山高さも、軸部ねじ山４より低く設定されている。テーパねじ山５のねじ山高さは、不完全ねじ部を除き、一定の高さとしてもよいが、基端側を軸部のねじ山と略同じ高さとして、先端に向かうに従って漸次減少させてもよい。同様に、リード角についても、漸次変化するものとして実施してもよい。
【００１４】
次に、上記のテーパねじ山５は、テーパの収束の影響を受けて、リード角が徐々に大きくなるように変化する。ここで、最先端から０．３mmの尖端箇所３１におけるテーパねじ山５は、リード角が７０度以下とされる。好ましくは、７０〜４０度、より好ましくは、６５〜４５度である。また、尖端箇所３１におけるテーパねじ山５のねじ山高さは、０.０３〜０.２mmが好ましい。０.０３mm未満であると穿孔性能が低下し、０．２mmを越えると、穿孔時にねじ山が変形してしまうおそれが生じるおそれがあり、安定性を考慮すると、０．１mm以下とすることがより好ましい。
【００１５】
ここで、軸部ねじ山４とテーパねじ山５との条数の関係を説明しておくと、軸部ねじ山４は１条の他、２条、３条等の多条ねじとして実施し得る。テーパねじ山５についても、同様であり、１条の他、２条、３条等の多条ねじとして実施し得る。軸部ねじ山４とテーパねじ山５とは同じ数の条数とすればよいが、前者を後者よりも１条若しくは２条多くして実施したり、逆に、前者を後者よりも１条若しくは２条少なくして実施してもよい。
【００１６】
次に、図３を参照して、上記の実施の形態に係るドリリングタッピングねじを製造する転造平ダイスを説明する。このダイスには、軸部ねじ山形成用の溝４ａと、テーパねじ山形成用の溝５ａとが複数形成されている。各ねじ山形成用の溝４ａ、５ａは、所定のリード角α、βで直線状に形成されている。各ねじ山形成用の溝４ａ、５ａのリード角α、βとは、各ねじ山形成用の溝４ａ、５ａと、これにより転造されるねじ軸部１の中心軸に対して直行する平面とがなす角である。軸部ねじ山形成用の溝４ａのリード角αは、２条ねじの場合、好ましくは１０〜３０度、より好ましくは１０〜２０度程度であり、１条ねじの場合、その２条ねじの２分の１の角度することが好ましく、その角度がそのまま、軸部ねじ山４のリード角として、転造されたねじ軸上に出現する。テーパ部ねじ山形成用の溝５ａのリード角βは、軸部ねじ山形成用の溝４ａのリード角αより小さなものとすることが好ましいが、具体的には、４度以上１０度未満が好ましく、より好ましくは６度以上とする。このテーパねじ山形成用の溝５ａは、尖端テーパ部を形成する斜面３ａ上に設けられており、これらの直線状のテーパねじ山形成用の溝５ａによって、前述のリード角が変化するテーパねじ山５が形成される。なお、これらの溝４ａ、５ａは、ダイス加工用の回転切削工具を利用して切削加工によって形成されるため、正面視直線状としてあるが、例えば、放電加工機を利用して溝を形成することにより、軸部ねじ山形成用の溝４ａの角度を徐々に変化させてテーパねじ山形成用の溝５ａと連続させて形成することもできる。また、テーパねじ山形成用の溝５ａを曲線状に設けて、リード角の変化をさらに強調させてもよい。
【００１７】
【実施例】
実施例１〜４として、表１に示す条件にて、ドリリングタッピングねじを製造した。この直線状のテーパねじ山形成用の溝５ａによって、テーパ部においてリード角の変化するテーパねじ山が形成され、先端箇所（最先端から０．３mmの箇所）においては、表１に示すように４３〜５７度のリード角を持つねじ山が形成される。これに対して、比較例１は、従来の尖端テーパのタッピングねじ（株式会社ヤマヒロ製のドライウォールモドトラスＬ２５）であり、転造ダイスにおいて、一連の直線状のねじ形成用の溝（ダイス上のリード角）によって、軸部ねじ山とテーパ部ねじ山とが形成される結果、先端箇所（最先端から０．３mmの箇所）においては、表１に示すように７９度のリード角を持つねじ山が形成される。比較例２は、先端にドリル部を鍛造によって形成したドリリングタッピングねじ（株式会社ヤマヒロ製のジャックポイントモドトラスＭＪ２５）である。
【００１８】
【表１】

【００１９】
これらの実施例及び比較例について各３０本の打ち込み試験を行った結果を表１に示す。被締結物は、１．６mm厚の鋼板であり、ＪＩＳのＢ１１２５に準拠する試験装置によって、約１５２Ｎの荷重を加えて、ねじ込みを試験を行い、ねじ込み完了までの時間を測定し、各３０本のねじ込み時間の平均時間と、各３０本のねじ込み時間の標準偏差を表１に示した。
この試験から明らかなように、従来の尖端テーパのタッピングねじでは実質的に不可能とされた厚みの大きな鋼板に対しても、良好なねじ込み性能を示すことは勿論、ドリル先を有するドリリングタッピングねじに比しても、良好な結果を示したことは、発明者にとっても驚きであった。
また、表には示さないが、各実施例では、１．０mm以下の板厚の鋼板に対しても良好なねじ込み性能を示すことが確認されると共に、ねじの保持強度についても充分に使用可能な性能を示した。これは、本願発明では、初期貫通時において、尖端テーパによる突き破り作用とテーパ部ねじ山の良好な切削作用とが共に作用することによって、良好な初期の切削性能を示すと共に、突き破り作用により孔周辺に若干の鋼板片が生じるため、比較的薄い鋼板に対しても、良好なねじの保持強度を実現し得たものであると考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本願発明は、被締結物に対する初期貫通時におけるねじ山の食い込み若しくは切削性能を改善し、比較的大きな板厚の被締結物に対しても、ねじ込み時間を短縮することができる尖端テーパのドリリングタッピングねじを提供することができたものである。特に、鋼板に使用した場合には、従来の１mm以下の板厚の鋼板はもちろんのこと、１．０〜１．６mmの板厚の鋼板に対して良好な穿孔性能と締付状態を実現することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係るドリリングタッピングねじの要部拡大図である。
【図２】同ねじの正面図である。
【図３】同ねじを転造するための転造ダイスの正面図である。
【符号の説明】
１軸部
２頭部
３テーパ部
４軸部ねじ山
５テーパ部ねじ山
３１尖端箇所

Claims

軸部と、軸部の基端側に設けられた回転工具に対する係合部と、軸部の先端側に設けられたテーパ部と、軸部及びテーパ部に設けられたねじ山とを備え、テーパ部にて被締結物にねじ孔を形成しつつ締結が行われるドリリングタッピングねじにおいて、
テーパ部のねじ山は少なくとも１条のねじ山であって、４度以上１０度未満のリード角のねじ山形成溝を有する転造ダイスによって転造されたものであり、
このテーパ部のねじ山は、テーパ部の先端から０．３ mm の尖端箇所においてねじ山高さが０ . ０３〜０ . ２ mm であり、且つ、リード角が７０度以下である被締結物に対する切り込み性能を有するねじ山であることを特徴とするドリリングタッピングねじ。
軸部と、軸部の基端側に設けられた回転工具に対する係合部と、軸部の先端側に設けられたテーパ部と、軸部及びテーパ部に設けられたねじ山とを備え、テーパ部にて被締結物にねじ孔を形成しつつ締結が行われるドリリングタッピングねじにおいて、
テーパ部のねじ山は少なくとも１条のねじ山であって、軸部のねじ山よりも小さなリード角のねじ山形成溝を有する転造ダイスによって転造されたものであり、且つ、このねじ山形成溝のリード角が４度以上であり、
このテーパ部のねじ山は、テーパ部の先端から０．３ mm の尖端箇所においてねじ山高さが０ . ０３〜０ . ２ mm であり、且つ、リード角が４０〜７０度である被締結物に対する切り込み性能を有するねじ山であることを特徴とするドリリングタッピングねじ。