JP2003326328A - ねじ金具付きパネルの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パネルの成形及び取付け用ナットの固着をプ
レス及び雄雌成形型を要することなく同一加工箇所で行
う取付け用ナット付きパネル製造の提供。 【解決手段】 パネル素材板Ｍのナツト取付け位置にナ
ツト取付け下孔をあけ、枠状保持具３０をもってパネル
素材板の周辺部を把持することによりパネル素材板の周
辺部の剛性を保ち、治具４０上において、係合凹部が形
成され且つナット本体２１から軸線方向に突出した突出
部２２を有したナット２を突出部を上に載置し、突出部
に下孔を嵌めて、パネル素材板をナット本体で支えて、
ナット固着・パネル成形共用の治具及び棒状工具５０に
より、ナツト取付け下孔周辺にナット固着かしめ加工を
施し、且つパネル素材板を治具の成形型部４２の外形に
応じた形状に張出し加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機器を固定する
ためのねじ金具を有するパネルの製造方法及び製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機器を載せたパネル、または機器
を収納するパネルには機器を固定するためのナットを備
えている。ナットに替えてボルトの場合もある。

【０００３】ナットまたはボルトをパネルに固定する手
段として、例えば、ナットまたはボルトをパネルに溶接
して固定したり、ナットまたはボルトをパネルに圧入し
て固定したりしている。以下、ナットまたはボルトのこ
とをねじ金具という。

【０００４】機器を収納するパネルの場合、板の周囲は
折り曲げられている。また、補強用に板に凹凸を設けて
補強している。これはプレスによって製作している。プ
レスでは雄雌の一対の金型が必用で効果になっている。

【０００５】金型を少なくする手段として、特開２００
２−１４４４号（ＥＰ１１４７８３２号）のように逐次
成形方法が提案されている。これは、雄雌の型の一方の
型に素材の板を固定し、棒状の成形工具で素材の板を押
しながら型に沿って移動させて、逐次的に板を加工する
ものである。型は、素材の板を整形するための型と、素
材の板を固定するための型と、からなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ねじ金具をパネルに圧
入して固定すれば、所定形状へのパネルの加工とねじ金
具の固定とは別の装置で行われることになり、少量生産
では高価になる。

【０００７】本発明の第１の目的は、ねじ金具の固定と
パネルの加工を一つの装置で行えるようにすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、第１の治
具にねじ金具を配置するとともに、第２の治具及び第３
の治具にパネルの素材の板を配置し、前記板にはねじ金
具用の下穴が明いており、前記第１の治具は、前記下穴
に対応して、前記ねじ金具が回転しないように保持する
ものであり、前記第２の治具は前記パネルの形状に対応
した形状をしており、前記第３の冶具は前記板を固定す
るものであり、成形工具を前記下穴の半径方向の前記板
を介して前記第１の治具に押圧した状態で前記下穴の周
囲に沿って移動させ、また、前記成形工具を前記板を介
して前記第２の治具に沿って移動させ、前記成形工具を
前記第１の治具または前記第２の治具に沿って移動させ
る際に、該成形工具及び該第３の治具を前記成形工具の
軸方向の前記ねじ金具側に移動させること、によって、
達成できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施例を図１〜図８
により説明する。これによって製造されるパネルは、例
えば、鉄道車両の機器を収納したり、機器を設置したり
するパネルである。ねじ金具はナットの場合を説明す
る。

【００１０】このパネル１０は図８に示すに機器Ｃを設
置するためのベースフレームである。機器Ｃは、そのフ
ランジＦのボルト孔Ｈに挿入したボルトＢにより、パネ
ル１に設置したナット２（パネル１の裏面にある。）に
固定される。

【００１１】パネル１０は機器Ｃの重量等に対応する剛
性をもたせたり、パネルを設置する個所の形状に対応し
たりするために、適宜の形の張出し加工や絞り加工、即
ち塑性加工が施されている。図示の例では、所要寸法形
状である正方形の金属板の外周フランジ１１内に略正方
形の突条域１２及び突状域内に、前記正方形の対角線の
突条域１３を形成している。ナット２０は突状域１２の
裏面に設置している。

【００１２】ナット２０は、六角ナット（本体とい
う。）２１と、その軸方向の端部に設けた小径の突出部
２２と、からなる。突出部２２はナット本体２１と同心
である。突出部２２の突出代はパネル１０の素材の板厚
よりも小さい。突出部２２の基部には円周溝２２ｂがあ
る。突出部２２の先端は四角形であるが、円錐台形状で
もよい。ナット２０は、突状域１２の裏面にパネル１０
のナット２０（突出部２２）のための下穴１８をかしめ
て固定している。すなわち、突出部２２側のナット本体
２１の端部を板１０に圧入し、下穴１８の周囲の金属を
円周溝２２ｂに流入させ、下穴の周囲の金属を突出部２
２に密着させている。ナット２０は、板に圧入して固定
する公知のナットを用いることができる。

【００１３】パネル１０の素材の板はアルミニウム合金
製であり、板厚：５ｍｍである。板は鉄製、ステンレス
製でもよい。ナット２０のボルト径は１０ｍｍである。
ナット２０の間隔は１００ｍｍである。

【００１４】このねじ金具付きパネル１０の製造を図１
〜図７により説明する。このねじ金具付きパネル１０を
製造するための治具（金型）は、ナット２０を保持する
ための第１の治具１１０とし、突状域１２、１３を形成
するための第２の治具１２０と、パネル１０の外周フラ
ンジを保持するための第３の治具１３０とからなる。第
２の治具に沿って移動し、板２０を成形するための成形
工具１４０を有する。

【００１５】成形工具１４０は、適宜の直径の丸棒体で
あり、軸線回りに回転不能又は回転可能に保持具に保持
されている。成形工具５０の先端部５１の縦断面は、両
側がＲ部となり、例えば、平坦部はＲの２倍長であり、
パネル１０に形成するナット取付け用下孔１８の直径に
略相当することが好ましい。即ち、成形工具１４０の直
径はパネル１０に形成するナット取付け用下孔１８の直
径の略２倍になる。

【００１６】ナット２０の固着工程に用いる成形工具１
４０とパネル１０の成形工程に用いる成形工具１４０と
は、同じ工具でもよく、又異なる別の工具でもよい。

【００１７】第１の治具１１０と第２の治具１２０とは
架台１５０の上面に設置している。第１の治具１１０の
上面と第２の治具１２０の上面とは実質的に同一面にあ
る。

【００１８】第２の治具１２０は、突状域１２，１３を
形成するための金型であり、実質的に突状域１２，１３
と同一形状をしている。すなわち、第２の治具１２０
は、架台１５０上にパネル１０の突条域１２，１３に対
応し、その内側面に嵌まり得る断面の凸形状の成形型１
２２を設けたものである。第２の治具１２０の角部は、
板１０を成形しやすくするため、円弧状である。また、
また垂直方向の直線部は傾斜面にしている。

【００１９】成形型部１２２の形状は、形成されるパネ
ル１の突条域１２，１３に正確に嵌合するようなもので
あることは必ずしも必要でなく、単純化された概略の形
状でもよい。

【００２０】第２の治具１２０の一部が第１の治具１１
０である。第２の治具１２０の上面に、六角形ナット２
０を入れるための六角形の穴１１３を設けて、第１の治
具１１０としている。穴１１３は複数のナット２０の位
置に対応して設置している。

【００２１】ナット２０の保持穴１１３の深さはナット
本体２１の厚さより適宜浅く設けている。保持穴１１３
の深さは、ナット２０を支える座１１５の高さで決ま
る。つまり、第１の治具１１０は、第２の治具１２０に
設けた六角形の穴１１３と、その上面の周囲の金型１１
４と、座１１５とからなる。ナット２０の軸心はパネル
１０の面に直直交方向で、垂直方向である。ナット２０
の厚さ等に対応して座１１５を入れ替えできる。また、
ナット２０よりも十分に大きくて四角形（または多角
形）の穴を設けておき、ナット２０の大きさに対応した
保持穴１１３を有する四角形金具を前記四角形穴に入れ
るようにできる。

【００２２】第３の治具１３０は、パネル１０の素材の
板の外周フランジ１１を保持するものであり、外周フラ
ンジ１１を支える四角形の枠の座１３１と外周フランジ
１１に載る押え座１３２とからなる。押え座１３２は四
角形の枠である。座１３１，１３２とボルト１３６で外
周フランジ１１を挟んで固定している。これによって、
板１０の成形時の変形を拘束する。

【００２３】成形工具１４０は第２の治具１２０に沿っ
て垂直方向及び周方向に移動できる。板１０に接し移動
することによって、成形工具１４０は自転する。成形工
具１４０は第２の治具１２０に沿って移動し、成形工具
１４０が第２の治具１２０に沿って１周する毎に、成形
工具１４０及び第３の治具１３０は下降する。両者の下
降量は同一である。第３の治具１３０及び成形工具１４
０は成形工具１４０の軸方向に移動できる。第２の治具
の周方向への成形工具１４０の移動、成形工具１４０及
び第３の治具１３０の下降の制御は、ＮＣ制御装置で行
う。すなわち、成形工具１４０は、ナット２０の数、位
置及びパネル１０の形状に対応したプログラムに従って
移動させられる。第３の治具１３０の下降の制御同様に
プログラムに従って行われる。

【００２４】ねじ金具付きパネル１０の製作手順を説明
する。まず、第１の治具１１０のそれぞれの穴１１３に
ナット２０を入れる。

【００２５】次に、パネル１０の素材の板を、ナット２
０、第３の治具１３０の座１３１に載せる。板１０には
ナット２０に対応した位置にナット用の下穴１８を予め
設けている。下穴１８は、ナット２０の突出部２２が容
易に入る穴である。

【００２６】次に、板１０の外周フランジ１１を、押え
座１３２、ボルト１３６で第３の治具１３０の座１３１
に挟んで固定する。第３の治具１３０は、板１０の成形
加工に対抗し得る所要の剛性を有する。

【００２７】この状態では、ナット２０の突出部２２が
下穴１８に入っている。第３の治具の座１３１は所定高
さに停止している。このとき、板１０の下面と第１の治
具１１０の上面１１４との間には隙間Ｄ１がある。ま
た、突出部２２の上端（先端）は板１０の上面よりもＤ
２の低い位置にある。Ｄ２＞Ｄ１である。

【００２８】次に、板１０の上面に潤滑油を塗り、成形
工具１４を下降させ、板１０の上面に接触させる。この
位置は一つのナット２０の周囲の所定位置である。

【００２９】次に、成形工具１４０の先端部を下孔１８
の周辺部を旋回させ、１旋回毎に所定量（例えば０．１
ｍｍ）づつ下方に移動させ、下穴１８の周囲の板１０を
押圧する。

【００３０】これによって、図４に示すように、板１０
の下面は、第１の治具１１０の上面１１４に当接する
（隙間Ｄ１＝０）まで押し込まれる。このため、ナット
本体２１の上部側が板１０の下面に圧入された状態にな
る。また、下孔１８の周囲の板１０は、突出部２２に密
着するとともに、下穴１８の周囲の金属が円周溝２２ｂ
には移動し、密着する。これらによって、板１０はナッ
ト２０にかしめられ、ナット２０は固定される。Ｄ２＞
Ｄ１であるので、突出部２２は板１０の上面から突出し
ない。最も板１０の上面と突出部の上面が一致する位置
で、成形工具１４０の下降を停止させる。図６，図７で
は突出部２２の上端と板１０の上面との間に隙間がある
状態で成形工具１４０の下降を停止している。この隙間
で押圧による余分の金属を吸収する。Ｄ１，Ｄ２は実験
によって定める。

【００３１】次に、一つのナット２０の加工が終了した
ら、他のナット２０に対して同様に行う。このようにし
て全てのナット２０を順次固定する。

【００３２】次に、外周フランジ１１、突状域１２，１
３の成形を行う。板１０を押圧しながら、第２の治具１
２０の成形型１２２に沿って成形工具１４０を移動させ
る。成形工具１４０が一周する毎に、第３の治具１３０
及び成形工具１４０を１ｍｍ下降させる。また、成形工
具１０を板１０の外周側に移動させる。この状態で、成
形工具を第２の治具１１０に沿って移動させる。図５及
び図６に示す。

【００３３】なお、それぞれのナット２０をかしめた際
に、ナット２０の周囲の板１０が歪んだり、 板１０の
下面と第２の治具１２０の上面との間に隙間Ｄ１があっ
たりする場合には、それぞれのナット２０を結ぶ線に沿
って、板１０を第２の治具１２０の上面に成形工具１４
０で押圧した状態で、成形工具１４０を周回させて、歪
み等を取ることができる。

【００３４】成形型１２２がパネル１０の突条域１２，
１３の形状に合致している場合には、成形型１２２に倣
うように成形工具１４０が送られて張出し加工が行わ
れ、最終的には、成形型１２２と金属板Ｍとは接する状
態となる。

【００３５】成形型１２２がパネル１の突条域１２，１
３の形状に概略相当した単純形状の場合には、ＮＣ制御
装置の所定形状を描くプログラムに従うのみの成形工具
１４０の移動で張出し加工が行われる。最終的には、成
形型１２２と板１０との間に空隙が残された状態にな
る。

【００３６】第３の治具１３０で把持されている板１０
はそのままパネル１０の外周フランジ１１となる。

【００３７】成形が終わると、ボルト１３６を外し、押
え座１３２を除き、所定形状に形成されたパネル１０を
取り出す。

【００３８】上記実施例では、一つのナットを完全にか
しめた後、他のナットのかしめ作業を行っている。この
ように完全なかしめ作業を一つづつ行っている。このた
め、次の方法に比べて、作業を短時間に行えるものであ
る。しかし、局所歪みが大きくなりやすく、変形の可能
性が高い。

【００３９】一方、次のように行うと、上記問題点がな
い。また、ナットとナットの間隔が小さい場合に歪みを
小さくできる。しかし、ナットからナットへの成形工具
の移動量が多くなり、加工時間が大きくなる。次のよう
に行う。成形工具を第１のナットの周囲を１回転させた
後（この状態ではナットのかしめ作業は完了していな
い。）、第２のナット（例えば、隣接するナット）の位
置に成形工具を移動させる。成形工具をこの第２のナッ
トの周囲を１回転させ、成形工具を第３のナットの位置
に移動させる。このようにして最初の第１のナットの位
置に成形工具が戻ると、成形工具を０．１ｍｍ下降さ
せ、前記を繰り返す。

【００４０】前記特開２００２−１４４４号（ＥＰ１１
４７８３２号）の図１の成形品１０の下面にナットを固
定する場合は、昇降座４０の一部が第１の治具となり、
昇降座４０が第３の治具となり、雌型２０が第２の治具
となる。

【００４１】ナットは機器を固定するものであっても、
パネルを他の機器に固定するナットでもよい。また、ナ
ットは他の機器でも良い。ナットの固定のみを行うこと
ができる。

【００４２】ねじ金具がボルトの場合も同様に固定でき
る。このボルトは公知の圧入用のボルトを利用できる。
図２において、板１０の下面にボルトを固定する場合で
あって、ボルトの軸は下方に突出している場合である。
この場合は、第１の治具の上部にボルトの軸部を下方に
してボルトの頭を載せる。板にはボルトの頭より小径の
穴があいている。成形工具で下穴の周囲の板をボルトの
頭に押圧してボルトを固定する。

【００４３】他の一つは、図２において、板１０の下面
にボルトを固定する場合であって、ボルトの軸が板１０
を貫通して上方に突出している場合である。この場合
は、第１の治具の上部にボルトの軸部を上方にしてボル
トの頭を載せる。板にはボルトの頭より小径であって、
ボルトの軸よりも大径の穴があいている。成形工具で下
穴の周囲の板をボルトの頭に押圧してボルトを固定す
る。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、ねじ金具の固定とパ
ネルの成形とを、実質的に一つの装置で行えるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のねじ金具付きパネルの製
造工程の初期状態の斜視図。

【図２】図１の要部の縦断面図。

【図３】図２の要部の拡大図。

【図４】図１において、ナットの固定工程の終了時の縦
断面図。

【図５】図１において、パネルの成形加工工程の斜視
図。

【図６】図５の要部の縦断面図。

【図７】図５において、成形加工終了時の縦断面図。

【図８】ねじ金具付きパネルと機器の分解斜視図。

【符号の説明】

１ パネル １１ 外周フランジ １２，１３ 突条域 １８ ナット取付け用下孔 ２０ ナット ２１ ナット本体 ２２ 突出部 ２２ｂ 円周溝 １１０ 第１の治具 １２０ 第２の治具 １３０ 第３の治具 １４０ 成形工具 １５０ 架台 Ｆ フランジ Ｃ 機器箱 Ｈ ボルト孔 Ｂ ボルト

フロントページの続き (72)発明者 南部 泰宏 山口県下松市大字東豊井794番地 日立笠 戸機械工業株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の治具にねじ金具を配置するととも
   に、第２の治具及び第３の治具にパネルの素材の板を配
   置し、 前記板にはねじ金具用の下穴が明いており、 前記第１の治具は、前記下穴に対応して、前記ねじ金具
   が回転しないように保持するものであり、 前記第２の治具は前記パネルの形状に対応した形状をし
   ており、 前記第３の冶具は前記板を固定するものであり、 成形工具を前記下穴の半径方向の前記板を介して前記第
   １の治具に押圧した状態で前記下穴の周囲に沿って移動
   させ、 また、前記成形工具を前記板を介して前記第２の治具に
   沿って移動させ、 前記成形工具を前記第１の治具または前記第２の治具に
   沿って移動させる際に、該成形工具及び該第３の治具を
   前記成形工具の軸方向の前記ねじ金具側に移動させるこ
   と、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 前記ねじ金具を前記第１の治具に載置すると共に、前記
   板を少なくとも前記第３の治具に載置すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 先ず、前記ねじ金具を前記成形工具によって前記板に固
   定し、 次に、前記板を前記成形工具によって前記第２の冶具に
   沿ったパネルに加工すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 前記ねじ金具を前記成形工具によって前記板に固定する
   際に、前記成形工具が前記下穴の周囲を回転する毎に、
   前記第３の治具及び前記成形工具を前記軸方向に移動さ
   せること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 前記ねじ金具の軸方向の突出部を前記下穴に挿入し、 この状態において、前記突出部側の前記ねじ金具の本体
   の端部と前記板との間に隙間を有するように配置し、 前記成形工具によって前記板を押圧すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 前記ねじ金具はナットであり、 前記第１の治具は、前記ナットの軸方向の端部の突出部
   を前記下穴に挿入できる状態で該ねじ金具が回転しない
   ように保持するものであること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 前記ナットの軸方向の突出部を前記下穴に挿入した状態
   において、 前記突出部側の前記ねじ金具の本体の端部と前記板との
   間に隙間を有するように配置し、 前記押圧によって、前記ナットの本体が前記板に圧入し
   た状態であって、前記突出部の先端と前記板の面との間
   に隙間を有する状態において、前記下穴の周囲の押圧を
   中止すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載のねじ金具付きパネルの製
   造方法において、 前記押圧によって、前記ナットの本体が前記板に圧入し
   た状態であって、前記突出部の先端と前記板の面との間
   に隙間を有する状態において、前記下穴の周囲の押圧を
   中止すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
9. 【請求項９】 第１の治具にねじ金具を配置するととも
   に、第２の治具に前記ねじ金具を固定する板を配置し、 前記板にはねじ金具用の下穴が明いており、 前記第１の治具は、前記下穴に対応して前記ねじ金具が
   回転しないように保持するものであり、 前記第２の冶具は前記板の外周部を固定してあり、 成形工具を前記下穴の半径方向の前記板を介して前記第
   １の治具に押圧した状態で前記下穴の周囲に沿って移動
   させ、 前記成形工具を前記第１の治具に沿って移動させる際
   に、該成形工具及び前記第２の治具を前記成形工具の軸
   方向の前記ねじ金具側に移動させること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のねじ金具付きパネルの
    製造方法において、 前記ねじ金具及び前記板は前記第１の治具及び前記第２
    の治具のそれぞれに載置すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載のねじ金具付きパネルの
    製造方法において、 前記ねじ金具を前記成形工具によって前記板に固定する
    際に、前記成形工具が前記下穴の周囲を回転する毎に、
    前記第２の治具及び前記成形工具を前記軸方向に移動さ
    せること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項９記載のねじ金具付きパネルの
    製造方法において、 前記ねじ金具の軸方向の突出部を前記下穴に挿入し、 この状態において、前記突出部側の前記ねじ金具の本体
    の端部と前記板との間に隙間を有し、 前記成形工具によって前記板を押圧すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項９記載のねじ金具付きパネルの
    製造方法において、 前記ねじ金具はナットであり、 前記第１の治具は、前記ナットの軸方向の端部の突出部
    を前記下穴に挿入できる状態で該ねじ金具が回転しない
    ように保持するものであること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のねじ金具付きパネル
    の製造方法において、 前記ナットの軸方向の突出部を前記下穴に挿入した状態
    において、 前記突出部側の前記ねじ金具の本体の端部と前記板との
    間に隙間を有するように配置し、 前記押圧によって、前記ナットの本体が前記板に圧入し
    た状態であって、前記突出部の先端と前記板の面との間
    に隙間を有する状態において、前記下穴の周囲の押圧を
    中止すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項９記載のねじ金具付きパネルの
    製造方法において、 前記押圧によって、前記ナットの本体が前記板に圧入し
    た状態であって、前記突出部の先端と前記板の面との間
    に隙間を有する状態において、前記下穴の周囲の押圧を
    中止すること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造方法。
16. 【請求項１６】 ねじ金具を載せる第１の治具と、 前記ねじ金具を固定したパネルの形状に対応した形状を
    した第２の治具と、 前記板を固定するための第３の治具と、 前記第１の治具は、前記ねじ金具が回転しないように保
    持するものであり、 前記板に押圧した成形工具及び前記第３の治具を前記成
    形工具の軸方向に移動させると共に、前記成形工具を半
    径方向に移動させる制御装置と、 からなるねじ金具付きパネルの製造装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載のねじ金具付きパネル
    の製造装置において、 前記第１の治具は前記ねじ金具を載せる穴を有し、該穴
    は前記ねじ金具の本体の厚さよりも小さいこと、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造装置。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載のねじ金具付きパネル
    の製造装置において、 前記第３の冶具は、前記板の外周部を載せる第１の部分
    と、前記板の外周部において前記板を前記第１の部分に
    挟む第２の部分と、からなること、 を特徴とするねじ金具付きパネルの製造装置。