JP2006026706A - シャーシ及びカシメ構造及びカシメ方法並びにシャーシの製造金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャーシに被結合部材（部品）をカシメ結合により取り付けるためのカシメピンが、冷間鍛造法によって一体成形で突設されたシャーシを用い、このシャーシを１度の加工で容易に成形できるようにさせ、また、カシメ不良等が生じることがなく、また、簡単な手間で被結合部材をカシメ結合できるカシメ構造の提供。
【解決手段】 金属平板１にカシメピン２を一体成形で突設させたシャーシＡ上に、前記カシメピンを用いて被結合部材がカシメ結合されているカシメ構造であって、シャーシが、金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンが一体成形で打ち出されて形成され、被結合部材に形成した結合穴がカシメピンに嵌合した状態で、カシメピンの先端部が押し潰されて、その押し潰し部２１で被結合部材が係止されることにより、被結合部材がシャーシにカシメ結合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に、被結合部材（各種部品）をカシメ結合させるためのカシメピンが金属平板に一体成形で突設されているシャーシ、及びこのシャーシを用いたカシメ構造並びにカシメ方法、それにシャーシを製造するのに使用する製造金型に関する。

家電製品や各種の産業機器では、シャーシに各種部品（例えば、補強リブ等）をカシメ結合により取り付けることがある。

従来、シャーシにカシメ結合により被結合部材（部品）を取り付ける場合、ＴＯＸ接合やリベット結合が用いられていた。

しかしながら、従来のＴＯＸ接合では、シャーシ及び被結合部材の板厚のバラツキや金型の摩耗等による接合不良が発生しやすく、シャーシと被結合部材との接合がぐらつき、最悪外れてしまうこともあり、製品の信頼性を損ねてしまうという問題があった。

又、リベット結合では、シャーシ及び被結合部材にそれぞれ結合穴を明ける加工、シャーシ及び被結合部材とは別部材のリベットを作る加工、このリベットを両結合穴に嵌め込んでカシメる加工が必要になり、その製造に多くの工数及び部品が必要になるため、製造コストが高くなるという問題が生じていた。

又、従来、平板部に冷間鍛造法によりピン部を一体成形で突設させるようにした部品成形技術が提案されている（特許文献１参照）。
この従来技術は、丸棒素材を一対の金型間で冷間鍛造法により圧縮させることで、丸棒素材を平面状に押し潰して平板部を成形するとともに、この平板部と一体にピン部を成形するようになっていた。

しかしながら、この従来技術では、丸棒素材の全体を金型間で圧縮させる冷間鍛造法であるため、平面状に押し潰されて成形された平板部の周囲に余肉部（バリ）が張り出し、この余肉部を取り除く作業（トリミング）が必要になり、その分だけ作業工数が多くなり、製造時間や製造コストの面で不利になるという問題があった。
又、テレビ等のベースパネル等として使用されるシャーシのように、面積が広い金属平板を加工対象物とし、これを従来のように、一対の金型間で全面的に冷間鍛造法によって圧縮させることは、プレス機の能力面や金型の製作面から見ても現実的でないといえる。
特開平７−３１４０７５号公報

本発明は、テレビ等のベースパネル等として使用されるシャーシであって、このシャーシに被結合部材（部品）をカシメ結合により取り付けるためのカシメピンが、冷間鍛造法によって一体成形で突設されたシャーシを提供して、このシャーシを容易に成形できるようにさせ、また、カシメ不良等が生じることがないようにしたシャーシを提供することを第１の課題としている。
又、前記シャーシを用いることで、簡単な手間で被結合部材をカシメ結合できるカシメ構造を提供することを第２の課題とし、そのカシメ方法を提供することを第３の課題とし、又、前記シャーシをプレス機で製造する際の製造金型を提供することを第４の課題としている。

上記第１の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のシャーシは、
被結合部材をカシメ結合させるためのカシメピンが金属平板に一体成形で突設されているシャーシであって、
金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンが一体成形で打ち出し成形されている構成とした。

上記第２の課題を解決するために、本発明の請求項２に記載のカシメ構造は、
金属平板にカシメピンを一体成形で突設させたシャーシ上に、前記カシメピンを用いて被結合部材がカシメ結合されているカシメ構造であって、
前記シャーシが、金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンが一体成形で打ち出されて形成され、
前記被結合部材に形成した結合穴が前記カシメピンに嵌合した状態で、カシメピンの先端部が押し潰されて、その押し潰し部で被結合部材が係止されることにより、被結合部材がシャーシにカシメ結合されている構成とした。

上記第３の課題を解決するために、本発明の請求項３に記載のカシメ方法は、
金属平板にカシメピンを一体成形で突設させたシャーシ上に、前記カシメピンを用いて被結合部材をカシメ結合させるようにしたカシメ方法であって、
前記シャーシを、金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンを一体成形で打ち出して形成させ、
前記被結合部材に形成した結合穴を前記カシメピンに嵌合させた状態で、カシメピンの先端部を押し潰して、その押し潰し部で被結合部材を係止させることにより、被結合部材をシャーシにカシメ結合させる構成とした。

上記第４の課題を解決するために、本発明の請求項４に記載のシャーシの製造金型は、
被結合部材をカシメ結合させるためのカシメピンが金属平板に一体成形で突設されているシャーシを製造するための製造金型であって、
加工対象物となる金属平板を挟んで対向するパンチとダイを備え、
前記パンチはストリッパに形成されたガイド穴に摺動可能に嵌め込まれ、
前記ダイ表面又はパンチ表面に成形穴が形成され、
前記ストリッパとダイとで、前記金属平板のパンチ周囲部分を板厚方向に挟圧させた状態で、前記パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させることにより、前記成形穴内にカシメピンを打ち出すように形成されている構成とした。

前記請求項４記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲に、穴中心方向に向けて次第に深く窪むように傾斜した傾斜面が形成されている態様（請求項５）がある。

前記請求項４又は５記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲表面と金属平板との摩擦抵抗よりも前記成形穴の周囲表面以外の表面と金属平板との摩擦抵抗が大きくなるように、成形穴の周囲表面の表面粗さよりも前記成形穴の周囲表面以外の表面粗さを粗く形成している態様（請求項６）がある。

本発明のシャーシ（請求項１）、及びカシメ構造（請求項２）、及びカシメ方法（請求項３）では、シャーシ（金属平板）にカシメピンが一体成形で突設されているため、従来と異なり、結合穴を明ける加工、金属平板と別途にピンを作る加工、このピンを金属平板の穴に嵌め込んでカシメる加工が不要になる。
そして、１度のプレス加工でカシメピンを金属平板に一体成形で突設させることができるので、工程及び部品数を低減でき、その製造コストを大幅に低減できる。

又、本発明のシャーシの製造金型（請求項４）を用いると、１度のプレス加工で、金属平板にカシメピンを一体成形で突設させることができる。
特に、加工対象物としての金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させる冷間鍛造法を用いたので、シャーシのような面積の広い金属平板に対しても冷間鍛造法を適用することが可能になった。

なお、本発明で使用する冷間鍛造法では、パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させ、この圧縮に伴なう金属肉の移動により成形穴内にカシメピンを打ち出すようにしたものである。
前記圧縮に伴ない移動する金属肉は、成形穴に向けて移動させる必要があるが、このとき、前記金属平板のパンチ周囲部分をストリッパとダイとで挟圧させているため、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動を拘束できる。
また、パンチにより圧縮させる部分を金属平板の局部としたので、その圧縮部の周囲は金属肉で囲まれることになる。従って、この圧縮部の周囲を囲んだ金属肉によって成形穴から離反しようとする金属肉の移動を拘束することができる。
このように、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動、及び成形穴から離反しようとする金属肉の移動を拘束できるため、圧縮に伴ない移動する金属肉を、成形穴に向けて移動させて、この成形穴内にカシメピンを打ち出すことができる。

本発明（請求項５）のように、シャーシの製造金型において、成形穴の周囲に傾斜面を形成させると、パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させる際に、前記傾斜面によって、金属肉の移動を強制的に成形穴に向けることができ、この成形穴内に打ち出されるカシメピンに向けて金属肉を十分に移動させることができるため、カシメピンを確実に成形することができる。

又、本発明（請求項６）のように、シャーシの製造金型において、成形穴の周囲表面と金属平板との摩擦抵抗を、他の部分よりも小さくさせると、圧縮に伴なう金属肉の移動を成形穴の方向に向かわせるように方向づけることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例により説明する。
図１は本発明のカシメ構造を示す断面図、図２は本発明のカシメ構造に使用するシャーシの実施例を示す全体斜視図、図３はこのシャーシの要部を示す断面図である。

本実施例のシャーシＡは、プラズマテレビのベースパネルとして使用されるもので、アルミによる金属平板１の平面上に多数個の部品取付け用のカシメピン２が一体成形で突設されている。
この場合、前記カシメピン２は、前記金属平板１を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより打ち出し成形（塑性加工）されて、金属平板１と一体成形で突設されている。

そして、前記シャーシＡを用いたカシメ構造は、被結合部材９（パネル補強板等の部品）に形成した結合穴９０が前記カシメピン２に嵌合した状態で、カシメピン２の先端部が押し潰されて、その押し潰し部２１で被結合部材９が係止されることにより、被結合部材９がシャーシＡにカシメ結合されたものになっている。

次に、図４はシャーシＡの製造金型及び製造方法の実施例を示す説明図である。
前記シャーシＡは、前記金属平板１を加工対象物とし、プレス機に取り付けた製造金型を用いて製造されるもので、この製造金型として、金属平板１を挟んで対向するパンチ３とダイ４を備えている。

前記パンチ３は断面円形に形成され、その基端部がパンチプレート３０に固定され、先端部がストリッパ５に形成されたガイド穴５０に摺動可能に嵌め込まれている。
なお、前記ストリッパ５は、前記パンチプレート３０との間にパンチ３の打ち込み量に対応した間隙Ｓを保持した状態で、スプリング等の弾性部材（図示省略）によって弾性支持されている。

前記ダイ４は、金属平板１を挟んでパンチ３と対向配置されるもので、そのダイ表面４０には、前記パンチ３の軸心位置Ｃに、カシメピン２を成形させるための成形穴４１が形成されている。
この成形穴４１の口縁部には、成形させるカシメピン２の直径に対応した口径でランド４２が形成され、このランド４２から奥の穴径がカシメピン２の直径よりも若干大きく形成されている。
又、前記成形穴４１の口縁部の周囲には、パンチ表面３１に対応した範囲で穴中心方向に向けて次第に深く窪むように傾斜した傾斜面４３が形成されている。

又、成形穴４１の周囲表面、即ち傾斜面４３と金属平板１との摩擦抵抗よりも、成形穴４１の周囲以外の表面、即ち傾斜面４３以外の表面と金属平板１との摩擦抵抗が大きくなるように、傾斜面４３の表面粗さよりも傾斜面４３以外の表面の表面粗さを粗く形成している。
具体的には、傾斜面４３以外の表面を粗面加工している。

前記パンチ３とダイ４を用いた冷間鍛造法による製造方法は、図４（イ）で示すように、ストリッパ５上に金属平板１をセットさせ、次に、図４（ロ）のようにダイ４を下降させ、更に図４（ハ）のようにストロークエンドまでダイ４を下降させるものである。

これにより、加工対象物としての金属平板１は、パンチ表面３１の面積で局部的に板厚方向に圧縮され、この圧縮に伴なう金属肉の移動により、図４（ハ）で示すように、成形穴４１内にカシメピン２が打ち出され、このカシメピン２が金属平板１と一体成形で突設されたシャーシＡを製造することができる。
特に、本発明では、加工対象物としての金属平板１を局部的に板厚方向に圧縮させるものであるため、シャーシＡのような面積の広い金属平板１に対しても冷間鍛造法を適用することが可能になった。

なお、前記シャーシＡには、複数個のカシメピン２が形成されており、これら複数個のカシメピン２を１度のプレス作業で同時に成形できるように、各カシメピン２のそれぞれに成形金型としてのパンチ３とダイ４が備えられている。

又、パンチ３による圧縮に伴ない移動する金属肉は、成形穴４１に向けて移動させる必要があるが、このとき、前記金属平板１のパンチ周囲部分がストリッパ５とダイ４とで挟圧されるため、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動を拘束できる。
また、パンチ３により圧縮させる部分を金属平板１の局部としたので、その圧縮部の周囲は金属肉で囲まれたままになる。従って、この圧縮部の周囲を囲んだ金属肉によって成形穴４１から離反しようとする金属肉の移動を拘束することができる。
このように、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動、及び成形穴４１から離反しようとする金属肉の移動を拘束できるため、圧縮に伴ない移動する金属肉を、成形穴４１に向けて移動させて、この成形穴４１内にカシメピン２を打ち出すことができる。

又、実施例のように、成形穴４１の周囲に傾斜面４３を形成させると、圧縮に際し、前記傾斜面４３によって、金属肉を強制的に成形穴４１に向けて移動させることができ、この成形穴４１内に打ち出されるカシメピン２に向けて金属肉を十分に移動させることができるため、カシメピン２を確実に成形することができる。

又、傾斜面４３（成形穴４１の周囲表面）と金属平板１との摩擦抵抗を、他の部分よりも小さくさせると、圧縮に伴なう金属肉の移動を成形穴４１の方向に向かわせるように方向づけることができ、カシメピン２に向けて金属肉を十分に移動させることができるため、カシメピン２の成形が確実になる。

また、前記カシメピン２は、パンチ３による圧縮で移動する金属肉の体積によって成形されるもので、従って、パンチ３の圧縮によって形成される凹部６（図３に示す）の体積がカシメピン２の体積と概ね一致するように形成される。
このことから、パンチ３の直径及び凹部６の深さは、成形するカシメピン２の直径及び高さに対応して設定することになる。

次に、図５はカシメ金型及びカシメ方法の実施例を示す説明図である。
このカシメ金型は、前記シャーシＡ上に、カシメピン２を用いて被結合部材９をカシメ結合させるための金型であり、対向するパンチ７とダイ８を備えている。

前記パンチ７は基端部がパンチプレート７０に固定され、先端部がストリッパ７１に形成されたガイド穴７２に摺動可能に嵌め込まれ、その先端面が押圧面７３に形成されている。
なお、前記ストリッパ７１は、前記パンチプレート７０との間にパンチ７の打ち込み量に対応した間隙Ｓ１を保持した状態で、スプリング等の弾性部材（図示省略）によって弾性支持されている。

前記ダイ８は、パンチ７と対向配置されるもので、そのダイ表面８０には、シャーシＡ（金属平板１）に形成された凹部６に嵌め込む突部８１が形成されている。

前記パンチ７とダイ８を用いたカシメ方法は、図５（イ）で示すように、シャーシＡをダイ８上にセットさせると共に、このシャーシＡの上に被結合部材９をセットさせるもので、このとき、シャーシＡに形成された凹部６をダイ８の突部８１に嵌合させると共に、シャーシＡに一体成形で突設されたカシメピン２に被結合部材９の結合穴９０を嵌合させる。
次に、図５（ロ）のようにパンチ７を下降させて、その先端面に形成した押圧面７３により、カシメピン２の先端部を押し潰し、その押し潰し部２１で被結合部材９を係止させることにより、被結合部材９をシャーシＡにカシメ結合させることができる。

次に、図６はシャーシの製造金型及び製造方法の他の実施例を示す説明図である。
この実施例では、成形穴４１がパンチ表面３１に形成されたもので、カシメピン２の成形を、図６（イ）、図６（ロ）、図６（ハ）の順で行なうようにした点、及びその他の構成及び作用は、前記図４で示した製造金型及び製造方法と同様である。

なお、前記図４の実施例では、パンチ３による圧縮で金属平板１の片面に凹部６が形成され、この凹部６が形成された面と反対面にカシメピン２が形成される、いわゆる前方打ち出しとなる。
又、前記図６の実施例では、パンチ３による圧縮で形成される凹部６とカシメピン２の両方共に、金属平板１の一方の面に形成され、金属平板１の他面がフラット面のままに形成される、いわゆる後方打ち出しとなる。
このように、前方打ち出しで成形するか、後方打ち出しで成形するかは、必要に応じて決定すればよい。

又、カシメ方法についても、図７（イ）で示すように、シャーシＡをダイ８上にセットさせると共に、このシャーシＡの上に被結合部材９をセットさせるもので、このとき、シャーシＡに形成された凹部６に嵌合させる嵌合突部９１を被結合部材９の結合穴９０の周囲にプレス成形しておき、この嵌合突部９１を凹部６に嵌合させる状態にする。
次に、図７（ロ）のようにパンチ７を下降させて、その先端面に形成した押圧面７３により、カシメピン２の先端部を押し潰し、その押し潰し部２１で被結合部材９を係止させることにより、被結合部材９をシャーシＡにカシメ結合させることができる。

なお、上記カシメピン２には、下穴２２を形成させることもあり、この場合、ドリルによる切削加工で下穴２２を形成させてもよいし、例えば、図８及び図９に示すように、成形穴４１の内部に下穴成形ピン４４を取り付けて、この下穴成形ピン４４によりカシメピン２に下穴２２を形成させることもできる。
このようにして、カシメピンに下穴２２を形成したシャーシＡに被結合部材９をカシメ結合させる場合には、図１０及び図１１に示すように、パンチ７の先端面に形成する押圧面７３の中心に下穴２２を広げるように押し潰すための円錐突起７４を形成させることになる。

実施例では、成形穴４１の周囲表面、即ち傾斜面４３と金属平板１との摩擦抵抗を小さく形成させているが、傾斜面４３を形成しない場合でも成形穴４１の周囲表面（パンチ表面３１に対応した範囲）と金属平板１との摩擦抵抗を小さく形成させることができる。
又、具体的な加工についても、成形穴４１の周囲表面（傾斜面４３）を密面加工してもよい。
又、金属平板としては、アルミ板、ステンレス板、鋼板等、塑性変形が可能な金属板を使用できる。

本発明のカシメ構造を示す断面図である。 本発明のカシメ構造に使用するシャーシの実施例を示す全体斜視図である。 このシャーシの要部を示す断面図である。 シャーシの製造金型及び製造方法の実施例を示す説明図である。 カシメ金型及びカシメ方法の実施例を示す説明図である。 シャーシの製造金型及び製造方法の他の実施例を示す説明図である。 カシメ金型及びカシメ方法の他の実施例を示す説明図である。 製造金型の他の実施例を示す説明図である。 製造金型の他の実施例を示す説明図である。 カシメ金型の他の実施例を示す説明図である。 カシメ金型の他の実施例を示す説明図である。

符号の説明

１ 金属平板
２ カシメピン
２１ 押し潰し部
２２ 下穴
３ パンチ
３０ パンチプレート
３１ パンチ表面
４ ダイ
４０ ダイ表面
４１ 成形穴
４２ ランド
４３ 傾斜面
４４ 下穴成形ピン
５ ストリッパ
５０ ガイド穴
６ 凹部
７ パンチ
７０ パンチプレート
７１ ストリッパ
７２ ガイド穴
７３ 押圧面
７４ 円錐突起
８ ダイ
８０ ダイ表面
８１ 突部
９ 被結合部材
９０ 結合穴
９１ 嵌合突部
Ａ シャーシ
Ｃ 軸心位置
Ｓ 間隙
Ｓ１ 間隙

Claims (6)

1. 被結合部材をカシメ結合させるためのカシメピンが金属平板に一体成形で突設されているシャーシであって、
   金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンが一体成形で打ち出し成形されていることを特徴としたシャーシ。
2. 金属平板にカシメピンを一体成形で突設させたシャーシ上に、前記カシメピンを用いて被結合部材がカシメ結合されているカシメ構造であって、
   前記シャーシが、金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンが一体成形で打ち出されて形成され、
   前記被結合部材に形成した結合穴が前記カシメピンに嵌合した状態で、カシメピンの先端部が押し潰されて、その押し潰し部で被結合部材が係止されることにより、被結合部材がシャーシにカシメ結合されていることを特徴としたカシメ構造。
3. 金属平板にカシメピンを一体成形で突設させたシャーシ上に、前記カシメピンを用いて被結合部材をカシメ結合させるようにしたカシメ方法であって、
   前記シャーシを、金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより、金属平板からカシメピンを一体成形で打ち出して形成させ、
   前記被結合部材に形成した結合穴を前記カシメピンに嵌合させた状態で、カシメピンの先端部を押し潰して、その押し潰し部で被結合部材を係止させることにより、被結合部材をシャーシにカシメ結合させることを特徴としたカシメ方法。
4. 被結合部材をカシメ結合させるためのカシメピンが金属平板に一体成形で突設されているシャーシを製造するための製造金型であって、
   加工対象物となる金属平板を挟んで対向するパンチとダイを備え、
   前記パンチはストリッパに形成されたガイド穴に摺動可能に嵌め込まれ、
   前記ダイ表面又はパンチ表面に成形穴が形成され、
   前記ストリッパとダイとで、前記金属平板のパンチ周囲部分を板厚方向に挟圧させた状態で、前記パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させることにより、前記成形穴内にカシメピンを打ち出すように形成されていることを特徴としたシャーシの製造金型。
5. 請求項４記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲に、穴中心方向に向けて次第に深く窪むように傾斜した傾斜面が形成されているシャーシの製造金型。
6. 請求項４又は５記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲表面と金属平板との摩擦抵抗よりも前記成形穴の周囲表面以外の表面と金属平板との摩擦抵抗が大きくなるように、成形穴の周囲表面の表面粗さよりも前記成形穴の周囲表面以外の表面粗さを粗く形成しているシャーシの製造金型。
   

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