JP2011256971A

JP2011256971A - タッピンねじ

Info

Publication number: JP2011256971A
Application number: JP2010133541A
Authority: JP
Inventors: Kimio Shinjo; 公生新城
Original assignee: PIAS HANBAI KK
Current assignee: PIAS HANBAI KK
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-22
Also published as: US8632289B2; EP2395250A1; TW201213674A; CN102278347A; US20110305541A1

Abstract

【課題】厚さ０．８ミリ迄の鋼板を２枚重ねにして、切削屑を発生させることなく締結することができると共に、１枚でも厚さ１．６ミリ迄の鋼板をつる巻き状の切削屑を発生させることなく締結することができるタッピンねじを提供する。
【解決手段】一端に頭部２を設けた円筒状部３の先端に円錐状部４を有し、円筒状部３に設けた平行ねじ部Ｌのねじ山５と、円錐状部４に設けたテーパねじ部Ｍのねじ山６とがピッチの粗い一条のねじ山からなるタッピンねじ１であって円錐状部４が、尖端角度が３０度前後の鋭角の円錐状に形成され、該円錐状部４の先端部分に前記テーパねじ部Ｍのねじ山６と平行延びる第２のねじ山７を設けて、円錐状部４の先端部分に二条のねじ山６，７が形成され、該二条のねじ山６，７からなる先尖りテーパねじ部Ｔの軸方向長さが、締結する金属板の厚み以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板にねじ締結するのに使用されるタッピンねじに関するものである。

従来、金属板に下穴をあけずに直接貫通してねじ締結するのに使用されるタッピンねじとして、先端部に尖端角度が４０度〜５０度の円錐状部を有し、ピッチの粗い一条ねじのねじ山からなるタッピンねじがＪＩＳ規格にも定められていて、広く知られている。

しかし、上記従来のタッピンねじは、ドリルねじのようにドリル部が無いので円錐状部のねじ込みトルクが大きく、厚さ１．０ミリ以下の薄鋼板にしか適用できなかった。

そこで、できるだけ厚い金属板に下穴をあけずにねじ込みを可能にするために、二条又は三条のねじ山としたもの、ねじ山の形状を変更したもの、また、円錐状尖端部に切削性能をもたせるために突起山を設けたものや、切れ刃を設けたものなど、種々の改良について提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

しかし、これまで提案されたこの種タッピンねじはいずれも、依然として厚さ１．０ミリ以下の薄鋼板にしか適用できず、厚さ１．０ミリ以上の鋼板や、厚さ０．８ミリ迄の鋼板を２枚重ねでの締結では、ねじ込み抵抗が大きくて使用できなかった。また、切削性能をもたせるため円錐状部先端に突起山や切れ刃を設けたものでは、転造加工により成形することが困難で、実用化に問題があった。このため、厚さ１．０ミリ以上の鋼板や厚さ０．８ミリ迄の薄鋼板を２枚重ねで締結する場合には、ねじ部先端にドリル部を設けたドリルねじが使用されているのが現状である。

ところで、ドリルねじを使用して屋根材のカラー鋼板の固着や、壁鋼板に水きり、樋、風除け、看板等を固着する場合、ドリルねじの切削作用により発生するつる巻き状の切削屑が風雨にも流されず残ることで、赤錆が発生し、施工時に、その除去を要求されることがある。また、建築物の使用目的によっては屋内に落下する切削屑が屋内環境を損なう場合もあり、切削屑が発生しない下穴無しのねじ締結が求められている。

さらに、自動車産業の組立ラインにおいて、ドリルねじが試用されたが、切削作用により発生するつる巻き状の切削屑が電気配線の接続部などに飛散して、電気系統に障害を起こすため敬遠された経緯があり、切削屑を発生しない下穴無しのねじ締結が実現されると、自動車産業においても新たな展開が期待される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、厚さ０．８ミリ迄の鋼板を２枚重ねにして、切削屑を発生させることなく締結することができると共に、１枚でも厚さ１．６ミリ迄の鋼板をつる巻き状の切削屑を発生させることなく締結することができるタッピンねじを提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、一端に頭部を設けた円筒状部の先端に円錐状部を有し、前記円筒状部に設けた平行ねじ部のねじ山と、前記円錐状部に設けたテーパねじ部のねじ山とがピッチの粗い一条のねじ山からなるタッピンねじであって、前記円錐状部が、尖端角度が３０度前後の鋭角の円錐状に形成され、該円錐状部の先端部分に前記テーパねじ部のねじ山と平行して延びる第２のねじ山を設けて、前記円錐状部の先端部分に二条のねじ山が形成され、該二条のねじ山からなる先尖りテーパねじ部の軸方向長さが、締結する金属板の厚み（上限１．６ｍｍ）以上であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記円錐状部の先端部分に形成された前記二条のねじ山が、前記円錐状部の尖端に向けてリード角が増大し、かつ、尖端に収斂する錐揉み刃を構成していることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記一条の平行ねじ部におけるねじ山の締結負荷側（頭部側）のフランク面の角度が、反対側（円錐状部側）のフランク面の角度より小さいことを特徴とする。

本発明に係るタッピンねじは、ピッチの粗い一条のねじ山とすることでねじ込みトルクを軽減するものであり乍ら、円錐状部の先端部分のみ二条のねじ山で形成し、かつ、該二条のねじ山からなる先尖りテーパねじ部の軸方向長さが、締結する金属板の厚み以上とすることで、高速回転させた前記二条のねじ山の先端部分により締結する金属板の厚み相当の深さを有するＶ字形穴を錐揉み加工し、続いて前記円錐状部の前記二条のねじ山を前記Ｖ字形穴に螺合して貫通させ、その貫通孔の周縁部分をバーリング加工のように屈曲変形させる。このとき、請求項２に係る発明に特定したように、前記円錐状部の先端部分に形成された前記二条のねじ山が、前記円錐状部の尖端に向けてリード角が増大し、かつ、尖端に収斂する錐揉み刃を構成すると、前記Ｖ字形穴の錐揉み加工と、これに続く貫通、螺合がより小さなねじ込み力でスムーズに行なわれる。

さらに、前記円錐状部の前記二条のねじ山が前記貫通孔に螺合する際、ねじ込み抵抗が増大するけれども、前記円錐状部の途中から前記一条のねじ山になることで、ねじ込み抵抗は半減する。そして、前記平行ねじ部の一条のねじ山が前記貫通孔の屈曲変形した内周縁に係合して、前記金属板を締結することができる。しかも、前記Ｖ字形穴の錐揉み加工する際に発生する金属屑は少量で粉状であり、風や雨で自然に除去され、特別な除去作業は必要とされない。

また、請求項３に係る発明によれば、前記屈曲変形した貫通孔の内周縁に係合する前記一条の平行ねじ部におけるねじ山の締結荷側（頭部側）のフランク面の角度が、反対側（円錐状部側）のフランク面の角度より小さくすることで、薄い金属板に対して高い保持力が得られるという効果がある。

本発明に係るタッピンねじの正面図である。同上平面図である。同上円錐状部の先端部分に形成された二条のねじ山からなる先尖りテーパねじ部の拡大正面図である。同上平行ねじ部のねじ山の拡大断面図である。本発明に係るタッピンねじにより厚さ０．８ミリの薄鋼板を２枚重ねで締結する使用例を示しており、円錐状部の先端部分に形成された二条のねじ山からなる先尖りテーパねじ部による初期加工する状態を示す説明図である。同上初期加工されたＶ字形穴を示す説明図である。同上初期加工状態を示す説明図で、（ａ）は二条のねじ山からなる先尖りテーパねじ部によるＶ字形の錐揉み加工状態を示し、（ｂ）は前記先尖りテーパねじ部がＶ字形穴に螺合して貫通する状態を示している。同上タッピンねじによる締結完了状態を示す要部断面図である。本発明に係るタッピンねじの別の使用例を示す説明図である。同上タッピンねじによる締結完了状態を示す要部断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係るタッピンねじ１を示している。該タッピンねじ１は、一端に頭部２を設けた円筒状部３の先端に円錐状部４を有し、円筒状部３に設けた平行ねじ部（Ｌ）のねじ山５と、円錐状部４に設けたテーパねじ部（Ｍ）のねじ山６とが連続したピッチの粗い一条のねじ山からなり、円錐状部４は、図３に示すように尖端角度が３０度前後の鋭角の円錐状に形成され、該円錐状部４の先端部分にテーパねじ部（Ｍ）のねじ山６と平行して延びる第２のねじ山７を設けて、円錐状部４の先端部分にねじ山６とねじ山７とからなる二条のねじ山が形成され、該二条のねじ山６，７からなる先尖りテーパねじ部（Ｔ）の軸方向長さが、締結する金属板の厚み（上限１．６ミリ）以上に設定されている。そして、円錐状部４の先端部分に形成された二条のねじ山６，７は、円錐状部４の尖端に向けてリード角が増大し、かつ、尖端に収斂する錐揉み刃Ｇを構成している。一方、頭部２には回転工具の係合穴８が設けられている。さらに、図４に良く示されているように、平行ねじ部（Ｌ）のねじ山５の締結負荷側（頭部側）のフランク面５ｅの角度ｅが、反対側のフランク面５ｆの角度ｆより小さくなっている。通常、角度ｆが３０度であるのに対して、角度ｅは１０度に設定されている。これは、後述するように締結する金属板に対するねじ山５の保持力を高めるためである。

上記構成を有するタッピンねじ１は、全体が焼入れ硬化されている。

図５〜図８は、上述した本発明によるタッピンねじ１を用いて、厚さ０．８ミリの２枚の鋼板１１，１２を重ねて締結する使用例を示している。図１に示すように、二条のねじ山６，７からなる先尖りテーパねじ部（Ｔ）の軸方向の長さが締結する２枚重ねの鋼板１１，１２の厚さ（１．６ミリ）以上に設定されていると共に、二条のねじ山６，７が円錐状部４の尖端に向けてリード角が増大し、かつ、尖端に収斂する錐揉み刃Ｇを構成しているので、二条のねじ山６，７の先端部分により２枚重ねの鋼板１１，１２に厚み（１．６ミリ）相当の深さを有するＶ字形穴１３が錐揉み加工される（図６及び図７（ａ）参照）。しかも、Ｖ字形穴１３を錐揉み加工する際に発生する金属屑は少量の粉状であり、風で飛散し、赤錆を発生させることはない。続いて、二条のねじ山６，７がＶ字形穴１３に螺合して２枚重ねの鋼板１１，１２を貫通し、二条のねじ山６，７と円錐状部４とで貫通孔の周縁部分をバーリング加工のように押し拡げて屈曲変形させる（図７（ｂ）参照）。円錐状部４の二条のねじ山６，７が前記貫通孔に螺合する際、ねじ込み抵抗が増大するけれども、円錐状部４の途中から一条のねじ山６になることで、ねじ込み抵抗は半減する。そして、該ねじ山６に連続する平行ねじ部（Ｌ）のねじ山５が屈曲変形した貫通孔の周縁部分１４に係合して、図８に示すように２枚重ねの鋼板１１，１２が締結される。このとき、貫通孔の周縁部分１４に当接するねじ山５のフランク面５ｅが通常より小さい角度（１０度）に設定されているので、ねじ山５による鋼板１１，１２の保持力が高められ、２枚重ねの鋼板１１，１２が強固に締結される。

図９及び図１０は、上記した本発明に係るタッピンねじ１を用いて、厚さ１．２ミリ〜１．６ミリの鋼板１５に、取付孔２１を設けた部材２０を支持固定させる使用例を示している。図５〜図８に示した実施例と同様に、円錐状部４の先端部分に形成された二条のねじ山６，７からなる先尖りテーパねじ部（Ｔ）の軸方向長さが締結する鋼板１５の厚さ（１．２ミリ〜１．６ミリ）以上に設定されていて、二条のねじ山６，７の先端部分に形成された錐揉み刃Ｇにより鋼板１５の厚み相当の深さを有するＶ字形穴１３が錐揉み加工される。続いて、二条のねじ山６，７がＶ字形穴１３に螺合して鋼板１５を貫通し、二条のねじ山６，７と円錐状部４とで貫通孔の周縁部分をバーリング加工のように押し拡げて屈曲変形させると共に、ねじ山６に連続する平行ねじ部（Ｌ）のねじ山５が屈曲変形した貫通孔の周縁部分１６に係合して、図１０に示すように鋼板１５に締結され、部材２０が鋼板１５に支持固定される。

１タッピンねじ
２頭部
３円筒状部
４円錐状部
５平行ねじ部（Ｌ）のねじ山
６テーパねじ部（Ｍ）のねじ山
７ねじ山６と平行して延びる第２のねじ山
Ｇ二条のねじ山６，７の先端部分に形成された錐揉み刃
８回転工具の係合部
Ｌ平行ねじ部
Ｍテーパねじ部
Ｔ二条のねじ山６，７からなる先尖りテーパねじ部
１１，１２，１５鋼板
１３Ｖ字形穴
１４，１６貫通孔の周縁部分
２０部材
２１取付孔

実公昭４８−１３７９９号公報特開昭５４−５３７５０号公報特公昭６２−１５７６９号公報特開昭５１−３５８４７号公報

Claims

一端に頭部（２）を設けた円筒状部（３）の先端に円錐状部（４）を有し、前記円筒状部（３）に設けた平行ねじ部（Ｌ）のねじ山（５）と、前記円錐状部（４）に設けたテーパねじ部（Ｍ）のねじ山（６）とがピッチの粗い一条のねじ山からなるタッピンねじ（１）であって
前記円錐状部（４）が、尖端角度が３０度前後の鋭角の円錐状に形成され、該円錐状部（４）の先端部分に前記テーパねじ部（Ｍ）のねじ山（６）と平行して延びる第２のねじ山（７）を設けて、前記円錐状部（４）の先端部分に二条のねじ山（６，７）が形成され、該二条のねじ山（６，７）からなる先尖りテーパねじ部（Ｔ）の軸方向長さが、締結する金属板の厚み（上限１．６ｍｍ）以上であることを特徴とするタッピンねじ。
前記円錐状部（４）の先端部分に形成された前記二条のねじ山（６，７）が、前記円錐状部（４）の尖端に向けてリード角が増大し、かつ、尖端に収斂する錐揉み刃を構成していることを特徴とする請求項１記載のタッピンねじ。
前記一条の平行ねじ部（Ｌ）におけるねじ山（５）の締結負荷側（頭部側）のフランク面（５ｅ）の角度（ｅ）が、反対側（円錐状部側）のフランク面（５ｆ）の角度（ｆ）より小さいことを特徴とする請求項１又は２記載のタッピンねじ。