(57)【要約】【課題】形鋼材や鋼板（締結部材）を複数枚重ねて締結する場合においても、締結作業を効率的に行うため、ドリルねじの施工性を高める。【解決手段】回転工具に係合する頭部、該頭部から伸びる、ねじ部を備える軸部、該軸部の端部に形成した、切刃を有する切刃先からなるドリルねじにおいて、（ｉ）切刃先の刃先径比（＝刃先径／呼び径）が０．９００超０．９６６以下であり、（ii）切刃先の刃先角度が１２０°超１３９°以下であることを特徴とする施工性に優れたドリルねじ。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具に係合する頭部、該頭部から伸びる、ねじ部を備える軸部、該軸部の端部に形成した、切刃を有する切刃先からなるドリルねじにおいて、
（ｉ）切刃先の刃先径比（＝刃先径／呼び径）が０．９００超０．９６６以下であり、
（ii）切刃先の刃先角度が１２０°超１３９°以下である
ことを特徴とする施工性に優れたドリルねじ。
【請求項２】
前記呼び径が４．８ｍｍのドリルねじの刃先径が４．２８〜４．６０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の施工性に優れたドリルねじ。
【請求項３】
前記呼び径が６．０ｍｍのドリルねじの刃先径が５．３２〜５．７５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の施工性に優れたドリルねじ。
【請求項４】
前記切刃先の刃先長さが９〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の施工性に優れたドリルねじ。
【請求項５】
複数枚の締結部材を、請求項１〜４のいずれか１項に記載の施工性に優れたドリルねじで締結したことを特徴とするスチール構造枠。
【請求項６】
前記締結部材が鋼板であることを特徴とする請求項５に記載のスチール構造枠。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工性に優れたドリルねじ、及び、該ドリルねじを用いたスチール構造枠に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板や合板等の部材を接合してスチールハウスを組み立てる際に使用する、先端がドリル刃となったドリルねじは、部材に下穴を開けることなくねじ込んで、部材に穴をあけ、ねじ部で部材同士を接合するものである。
【０００３】
ドリル形状の先端は、浸炭焼入れや、焼戻し処理が施されていて、表面硬度は高いが、その刃先は、穴あけ専用の工具に比べると、必ずしも鋭いものではないし、また、鋼板のように硬い部材を締結する場合、締結作業は、必ずしも効率が良いものではない。
【０００４】
締結作業の効率を上げるためには、ドリルねじ自体の施工性を高める必要があり、これまで、形状・構造の観点から種々の改善がなされている（例えば、特許文献１〜４、参照）。
【０００５】
しかし、近年、スチールハウスの構造が大型化、複雑化し、形鋼材や鋼板を複数枚重ねて締結する必要がある。例えば、スチールハウスの場合、厚さ１．０〜２．３ｍｍの鋼板を３枚以上重ね、重ね厚さが４ｍｍを超え８ｍｍ程度に達するが、締結作業中、ドリルねじの切刃が磨耗し、ドリルねじ単体で鋼板を、直接、穿孔し、貫通できず、（ａ）ドリルねじの侵入が途中で止まったりする。
【０００６】
これを防ぐため、締結現場では、鉄鋼錐等で予め孔を加工し、その後に、ドリルねじによる締結作業を行うことになるが、作業効率は大幅に低下する。
【０００７】
また、鋼板の重ね厚さが厚いと、締結作業中、ねじ山と鋼板の接触面積が大きくなり摩擦抵抗が増大して、（ｂ）ドリルねじの頭が飛んだり、（ｃ）ドリルねじの軸部が途中で破断したりする。このような場合、締結位置を替えて、再度、締結作業を行うが、当然に、作業効率は低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０４−０８３９１３号公報
【特許文献２】特開平０８−２４７１２５号公報
【特許文献３】特開平１０−０４７３２４号公報
【特許文献４】特開２００７−３３３０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、形鋼材や鋼板を複数枚重ねて締結する場合においても、締結作業を効率的に行うため、ドリルねじの施工性を高めることを課題とし、該課題を解決するドリルねじを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決する手段を探るため、（ｘ）ドリルねじで、締結部材に滑らかに孔を開ける（締結作業性の向上）、（ｙ）ドリルねじで、締結部材同士を確実に締め付ける（締結信頼性の向上）、及び、（ｚ）ドリルねじの呼び径を拡大してねじの本数を削減する（締結コストの低減）との観点から、ドリルねじの形状・構造について鋭意検討した。
【００１１】
その結果、上記（ｘ）〜（ｚ）を満足するドリルねじの形状・構造を見いだした。本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下の通りである。
【００１２】
（１）回転工具に係合する頭部、該頭部から伸びる、ねじ部を備える軸部、該軸部の端部に形成した、切刃を有する切刃先からなるドリルねじにおいて、
（ｉ）切刃先の刃先径比（＝刃先径／呼び径）が０．９００超０．９６６以下であり、
（ii）切刃先の刃先角度が１２０°超１３９°以下である
ことを特徴とする施工性に優れたドリルねじ。
【００１３】
（２）前記呼び径が４．８ｍｍのドリルねじの刃先径が４．２８〜４．６０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の施工性に優れたドリルねじ。
【００１４】
（３）前記呼び径が６．０ｍｍのドリルねじの刃先径が５．３２〜５．７５ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の施工性に優れたドリルねじ。
【００１５】
（４）前記切刃先の刃先長さが９〜１５ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の施工性に優れたドリルねじ。
【００１６】
（５）複数枚の締結部材を、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の施工性に優れたドリルねじで締結したことを特徴とするスチール構造枠。
【００１７】
（６）前記締結部材が鋼板であることを特徴とする前記（５）に記載のスチール構造枠。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鋼板切削時の切刃の耐久性を向上させ、鋼板を穿孔する仕事量を低減できるので、ドリルねじで、直接、鋼板を穿孔し、貫通することができ、作業時間を短縮することができる。ドリルねじのねじ込みトルクを低減できるので、ねじの軸破断を防ぎ、かつ、ねじ接合の安全率（締付破壊トルク／ねじ込みトルク）を高めることができ、効率よく、安全性の高い作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ドリルねじの一態様を示す図である。（ａ）は頭部構造を示し、（ｂ）は、側面構造を示す。
【図２】ねじ部の態様を示す図である。
【図３】ねじ部に続く切刃先の態様を示す図である。
【図４】トルク曲線の一例を示す図である。
【図５】刃先径比と安全率の関係を示す図である。
【図６】刃先角度（°）と仕事量比の関係を示す図である。
【図７】刃先径比と刃先角度（°）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の施工性に優れたドリルねじ（以下「本発明ドリルねじ１」という。）は、回転工具に係合する頭部、該頭部から伸びる、ねじ部を備える軸部、該軸部の端部に形成した、切刃を有する切刃先からなるドリルねじにおいて、
（ｉ）切刃先の刃先径比（＝刃先径／呼び径）が０．９００超０．９６６以下であり、
（ii）切刃先の刃先角度が１２０°超１３９°である
ことを特徴とする。
【００２１】
以下、本発明ドリルねじについて、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１に、ドリルねじの一態様を示す。図１（ａ）に頭部構造を示し、図１（ｂ）に側面構造を示す。ドリルねじは、図１に示すように、回転工具（図示なし）に係合する頭部１、頭部１から伸びる、ねじ部２ａを備える軸部２、軸部２の一端に形成した、切刃３ａを有する切刃先３から構成されている。
【００２３】
図２に、ねじ部の態様を示す。直径ｄ２の軸部に、ピッチＰで、呼び径ｄ１のねじ部が形成されている。図３に、ねじ部に続く切刃先の態様を示す。ねじ部に続き、刃先径ｄ３、刃先長さｙ、刃先角度θの切刃先が形成されている。
【００２４】
ドリルねじにおいて、締結部材に滑らかに孔を開ける（締結作業性の向上）という観点から、刃先径ｄ３、及び、刃先角度θは重要な因子である。
【００２５】
また、締結部材同士を確実に締め付ける（締結信頼性の向上）、及び、ドリルねじの呼び径を拡大してねじの本数を削減する（締結コストの低減）との観点から、刃先径比α（＝刃先径ｄ３／呼び径ｄ１）は重要な因子である。それ故、刃先径ｄ３及び呼び径ｄ１は、日本工業規格（ＪＩＳ）や、日本鉄鋼連盟規格で定められている。
【００２６】
しかし、前述したように、形鋼材や鋼板を、例えば３枚以上重ねて締結する場合、規格品のドリルねじを用いると、（ａ）ドリルねじの侵入が途中で止まったり、（ｂ）ドリルねじの頭が飛んだり、また、（ｃ）ドリルねじが途中で破断することが頻発する。
【００２７】
そこで、本発明者らは、設計寸法で、呼び径ｄ１が６．０ｍｍと４．８ｍｍのドリルねじを、刃先径ｄ３と刃先角度θを変えて作製し、トルク試験を行った。トルク試験は、一般的に使用する電動工具の回転数に合わせ、１２００ｒｐｍと１５００ｒｐｍで行い、締付破壊トルクＴＦ（Ｎｍ）とねじ込みトルクＴＤ（Ｎ．ｍ）を測定した。図４に、測定結果の一例を示す。なお、図４中、ＴＳは（ＴＦ＋ＴＤ）／２である。
【００２８】
測定結果から、仕事量（０秒からＴＦに達した時間までのｍ秒毎のトルクの合計値）及び安全率（＝ＴＦ／ＴＤ）を算出した。結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
実寸法が施工性に影響するので、本発明者らは、作製したドリルねじの呼び径ｄ１'と刃先径ｄ３'を測定し、刃先径比（＝刃先径ｄ３'／呼び径ｄ１'）を算出した。呼び径ｄ１'と刃先径ｄ３'、及び、刃先径比（ｄ３'／ｄ１'）を、表１に併せて示す。なお、以下、刃先径比は、ｄ３及びｄ１の実測値に基づくｄ３'／ｄ１'を採用する。
【００３１】
ドリルねじの仕事量については、従来のドリルねじの仕事量と比較するため、仕事量比（＝仕事量／基準仕事量）でも評価した。仕事量は少ないほど好ましい。
【００３２】
呼び径ｄ１：６．０ｍｍのドリルねじの仕事量比は、刃先角度θ：１２０°、刃先径比ｄ３'／ｄ１'：０．８５５の仕事量を基準仕事量として算出した。呼び径ｄ１：４．８ｍｍのドリルねじの仕事量比は、刃先角度θ：１２０°、刃先径比ｄ３'／ｄ１'：０．８３４の仕事量を基準仕事量として算出した。仕事量比は、１より小さい方が好ましい。
【００３３】
仕事量比と安全率ＴＦ／ＴＤに基づき、ドリルねじの性能を、表２に示す基準に従って総合的に評価した。安全率は、日本ドリルねじ協議会が推奨する値を参考にして、４．０以上をねじ破断に対する安全な閾値とし、４．０以上を○とし、４．０未満を×とした。
【００３４】
仕事量比は、従来品の仕事量未満であれば作業性が良いとし、１．０未満を○とし、１．０以上を×とした。総合判断は、(a)安全率と仕事量比がともに○の場合を○（良好）とし、(b)安全率と仕事量比がともに×の場合を×（不良）とし、(c)安全率が○、仕事量比が×の場合を△（不良）とし、(d)安全率が×、仕事量比が○の場合を▲（不良）とした。結果を表１に併せて示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
以上の試験結果から、刃先径比α（＝刃先径ｄ３'／呼び径ｄ１'）、及び／又は、刃先角度θが、ドリルねじの施工性に大きく影響することが解る。そこで、本発明者らは、刃先径比αと刃先角度θの適正範囲を確認した。
【００３７】
図５に、刃先径比（＝刃先径ｄ３'／呼び径ｄ１'）と安全率の関係を示す。安全率は、通常、４以上が求められる。図５から、４．０以上の安全率を確保するためには、刃先径比を、０．９００以上０．９６６以下とする必要があることが解る。ただし、刃先径比が０．９００であると、安全率が４．０未満となる場合も予測されるので、刃先径比は０．９００超０．９６６以下とする。
【００３８】
図６に、刃先角度（°）と仕事量比の関係を示す。刃先角度が１２０°超１３９°以下であれば、仕事量比が０．８以下であり、ドリルねじの施工性が改善されていることが解る。
【００３９】
図７に、刃先径比と刃先角度（°）と関係を示す（図中の記号については、表２、参照）。刃先径比を０．９００超０．９６６以下に維持し、かつ、刃先角度を１２０°超１３９°以下に維持すれば、ドリルねじの施工性を大幅に改善することができる。
【００４０】
本発明ドリルねじにおいて、呼び径４．８ｍｍのドリルねじの場合、刃先径は４．２８〜４．６０ｍｍが好ましく、呼び径６．０ｍｍのドリルねじの場合、刃先径は５．３２〜５．７５ｍｍが好ましい。
【００４１】
呼び径４．８ｍｍと呼び径６．０ｍｍのドリルねじにおいて、刃先径が上記範囲を超えると、ねじ山と鋼板の掛かりが浅く、締め付け不良となることがある。また、切刃先の刃先長さは鋼板の重ね厚さ以上である９〜１５ｍｍが好ましい。刃先長さが該範囲を超えても、良好な施工性を確保することはできるが、複数枚の締結部材の締結作業を行う際の効率が低下する。
【００４２】
本発明ドリルねじを用いれば、複数枚の締結部材（例えば、鋼板）を締結して構成するスチール構造枠を効率よく製造することができる。
【実施例】
【００４３】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４４】
（実施例）
表３に示すドリルねじを用い、鋼板を重ねて、締結作業を行い、締結不良箇所（侵入停止、頭部破断、途中破断等）の数を調査した。その結果を表３に併せて示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
発明例１と発明例２は、刃先径比と刃先角度が本発明の範囲内にあるドリルねじを用いた場合である。比較例１と比較例２は、従来のドリルねじを用いた場合である。
【００４７】
発明例１、２及び比較例１、２のドリルねじを用いて、同じ重ね枚数、重ね厚さの鋼板を穿孔する試験を実施した。発明例１、２によれば、ドリルねじで、直接、鋼板を穿孔し、貫通することができ、従来のドリルねじを用いる場合に比べ、ドリルねじの未貫通やドリルねじの頭や軸部破断の締結不良数が大幅に減少することが解る。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
前述したように、本発明によれば、ドリルねじで、直接、鋼板を穿孔し、貫通することができ、作業時間を短縮することができ、また、ねじの軸破断を防ぎ、かつ、ねじ接合の安全率（ねじ込みトルク／締付破壊トルク）を高めることができ、効率よく安全性の高い作業を行うことができる。よって、本発明は、建築産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００４９】
１    頭部
２    軸部
２ａ    ねじ部
３    切刃先
３ａ    切刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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