JP2008018434A - かしめパンチ及び同かしめパンチを具備するかしめ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られるかしめパンチを提供する。
【解決手段】かしめパンチ１は、突出部を設けた板材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた板材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両板材を接合すべく、先端面１０が前記突出部に当接しながら押圧力を加える。先端面１０には、先端面１０の中心から外周縁に亘って延びる稜線を有する複数の山部１１が放射状に形成され、これら山部１１の間には、先端面１０の中心から外周縁に亘って延びる谷部１２が放射状に形成されてなる。山部１１の稜線は、かしめパンチ１の中心軸に直交し、且つ先端面１０の中心を含む仮想面上に位置してなる。谷部１２の底部は、外周縁に近づくほど前記仮想面からかしめパンチ１の本体側へ離間してなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の部材をかしめるかしめパンチの形状に関する。

従来、板材と板材とを固定する方法としてかしめ鋲を用いたかしめが知られている。すなわち、両方の板材に設けた貫通孔を重ね合わせ、これらの貫通孔にかしめ鋲の脚部を挿入し、脚部の先端部をパンチによって圧潰することによって板材同士を固定していた（例えば、特許文献１参照）。ところが、かしめ鋲を用いるかしめ方法においては、重ね合わせた板材の貫通孔にかしめ鋲を挿入する作業が煩わしかった。

そこで、図１１（ａ）に示されるように、一方の板材３に貫通孔３１を設け、他方の板材４に貫通孔３１の内径と、略一致する大きさの外径を有する突出部４１を設け、この突出部４１をかしめ鋲の代わりとすることによってこれら板材３，４同士を固定するかしめ方法が行われている。すなわち、貫通孔３１に突出部４１を挿入し、これらの板材３，４を挟むように突出部４１を設けた板材４側から受けパンチ２を突出部４１の内側及びその周辺に当接させ、貫通孔３１を設けた板材３側からかしめパンチ１を突出部４１に当接させる。そして、かしめパンチ１によって突出部４１を圧潰すると、図１１（ｂ）に示されるように、突出部４１の一部が外側に押し出され、突出部４１の外径は、図１２（ａ）に示されるかしめ前の外径ｄａから図１２（ｂ）に示される貫通孔３１の内径Ｄよりも大きい外径ｄｂへ拡径される。その結果、突出部４１の全周に亘って外側にはみ出すように形成されたフランジ状の凸部４２が板材３の貫通孔３１の周縁部に係合されることによって突出部４１が貫通孔３１に固定される。これにより、突出部４１が設けられた板材４を貫通孔３１が設けられた板材３に固定することができる。
特開平８−２９０２２９号公報

かしめの強度は、突出部４１が変形して貫通孔３１の周縁に重なる部位の寸法に影響される。このため、突出部４１の外径ｄｂが貫通孔３１の内径Ｄよりも十分に拡径されなければ、これら板材３，４同士の固定が不十分となるおそれがある。突出部４１の変形量を確保するためには、かしめパンチ１が突出部４１に与える荷重を充分に確保する必要がある。しかしながら、突出部４１に与える荷重を増大させるほど、繰り返しの使用による疲労等に起因して、かしめパンチ１の寿命が短くなるため、この点で改善の余地を残すものとなっていた。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られるかしめパンチを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、突出部を設けた部材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた部材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両部材を接合すべく、先端面が前記突出部に当接しながら押圧力を加えるかしめパンチにおいて、前記先端面には、前記かしめパンチの中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面上に位置し、又は外周縁に近づくほど前記仮想面から前記かしめパンチの本体側に離間し、前記先端面の中心から外周縁に亘って延びる稜線を有する複数の山部が放射状に形成され、これら山部の間には、前記外周縁に近づくほど前記仮想面から前記かしめパンチの本体側へ離間し、前記先端面の中心から前記外周縁に亘って延びる谷部が放射状に形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、かしめパンチが突出部を押圧する際、先端面に形成された山部によって先端面に形成された谷部に押し出され、さらに同谷部に沿って外側へ押し出されるので、突出部は外側に変形し易くなる。よって、変形効率がよくなった分だけ突出部に与える荷重を軽減させることができ、突出部を好適に圧潰することができる。その結果、繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のかしめパンチにおいて、前記複数の山部及び谷部は、等間隔に形成されてなることをその要旨としている。
同構成によれば、突出部に対して均等に押圧することができるようになり、突出部を更に好適に圧潰することができる。

請求項３に記載の発明は、突出部を設けた部材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた部材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両部材を接合すべく、先端面が前記突出部に当接しながら押圧力を加えるかしめパンチにおいて、前記先端面は、外周縁に近づくほど、前記先端面の中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面から前記かしめパンチの本体側へ離間するように形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、かしめパンチが突出部を押圧する際、先端面に沿って外側へ押し出されるので、突出部は外側に変形し易くなる。よって、変形効率がよくなった分だけ突出部に与える荷重を軽減させることができ、突出部を好適に圧潰することができる。その結果、繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られる。

例えば、請求項４に記載の発明によるように、前記先端面を形成する先端部の前記かしめパンチの中心軸を通る断面は、前記先端面の中心と前記外周縁とを直線で繋いだ形状を採用することができる。或いは、請求項５の記載の発明によるように、前記先端面を形成する先端部の前記かしめパンチの中心軸を通る断面は、前記先端面の中心と前記外周縁とを曲線で繋いだ前記中心を凸とする形状を採用することもできる。又は、請求項６に記載の発明によるように、前記先端面を形成する先端部の前記かしめパンチの中心軸を通る断面は、前記先端面の中心と前記外周縁とを複数の直線で繋ぎ、同複数の直線は前記外周縁に近づくほど前記仮想面に対する角度が大きくなる形状を採用することができる。

請求項７に記載の発明は、突出部を設けた部材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた部材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両部材を接合すべく、先端面が前記突出部に当接しながら押圧力を加えるかしめパンチにおいて、前記先端面の外周縁近傍は、前記外周縁に近づくほど、前記先端面の中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面から前記かしめパンチの本体側へ離間するように形成され、前記先端面の前記外周縁近傍より内側は、前記先端面の中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面上に位置するように形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、かしめパンチが突出部を押圧する際、まず突出部の外周縁近傍より内側が外周縁近傍に押し出され、更に先端面のうち外周縁近傍に沿って外側へ押し出されるので、突出部は外側に変形し易くなる。よって、変形効率がよくなった分だけ突出部に与える荷重を軽減させることができ、突出部を好適に圧潰することができる。その結果、繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のかしめパンチと、前記かしめパンチと共に前記突出部を挟み、前記突出部を支持する受けパンチとを備え、前記かしめパンチを前記突出部に押圧することによって、前記突出部を圧潰するかしめ装置であることをその要旨としている。

同構成によれば、繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られるため、かしめパンチの交換等に費やす時間を減少させ、稼働率の高いかしめ装置となる。

本発明によれば、繰り返し使用による疲労等が軽減され、長寿命化が図られるかしめパンチを提供することができる。

以下、本発明にかかるかしめパンチをかしめ装置に具体化した一実施形態について図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図１（ａ）は、かしめ装置の概略図である。図１（ｂ）は、かしめ装置の断面図である。図１（ｃ）は、かしめによる板材の変形を示す図である。図２（ａ）は、かしめパンチの下面図である。図２（ｂ）は、かしめパンチの断面図である。

同図１（ａ），（ｂ）に示されるかしめ装置は、金属製の二つの板材３，４をかしめるものである。第一の板材３には、貫通孔３１が形成される。第二の板材４には、貫通孔３１の内径と略一致する外径を有し、下部が開口した円筒状の突出部４１が一体形成される。第一の板材３の貫通孔３１に第二の板材４の突出部４１を挿入してこれら板材３，４を重ねたとき、突出部４１の先端部が、第一の板材３の表面から突出するように、第二の板材４の表面からの突出部４１の高さが設定されている。かしめ装置には、円柱状のかしめパンチ１と円柱状の受けパンチ２とが同軸上になるように備えられる。受けパンチ２の先端の外径は、突出部４１の内径と略一致しており、突出部４１の内側に嵌脱できるようになっている。受けパンチ２は、図示しない支持台と共に、二つの板材３，４を支持する。

また、かしめパンチ１は、図示しないアクチュエータの駆動により上下動可能に設けられている。かしめパンチ１の外径は、突出部４１の外径より若干大きくなっている。かしめパンチ１の先端面１０には、図２（ａ）に示されるように、中心から外周縁に稜線が延びる八つの山部１１が放射状に等間隔で形成され、これら隣り合う山部１１の間には中心から外周縁に延びる谷部１２が形成されている。すなわち、隣り合う山部１１の稜線と谷部１２の底部とのなす角度θ１は、２２．５°である。図２（ｂ）に示されるように、山部１１の稜線は、破線で示されるかしめパンチ１の中心軸に直交し、且つ先端面１０の中心を含む仮想面上に位置している。また、谷部１２の底部は、先端面１０の外周縁に近づくほどかしめパンチ１の本体側に前記仮想面から離間するように傾斜する直線状に形成されている。そして、かしめパンチ１の軸断面において、同一断面上の谷部１２の底部同士がなす角度θ２は、１５０°である。山部１１の稜線と谷部１２の底部との間は、平面状に形成されている。

次に、第一の板材３と第二の板材４とのかしめ方法について説明する。
まず、第一の板材３の貫通孔３１に第二の板材４の突出部４１を挿入して重ね、板材３，４同士の位置を調節する。二つの板材３，４を重ねた状態で、受けパンチ２の先端に突出部４１の内部が嵌合するように図示しない支持台に載せる。そして、図示しないアクチュエータによってかしめパンチ１を下方に変位させて、突出部４１を下方へ押圧する。すると、図１（ｃ）に示されるように、突出部４１の先端部が、先端面１０に形成された山部１１によって谷部１２に押し出され、さらに同谷部１２に沿って貫通孔３１の外側へ押し出される。その結果、図３に示されるように、突出部４１には、かしめパンチ１の先端面１０の山部１１が押圧されたことによって八つの凹部４３が形成される。また、図１（ｃ）に併せて図示されるように、突出部４１の先端部が、その全周に亘って外側にはみ出すように変形することにより、フランジ状の凸部４２が第一の板材３の貫通孔３１の周縁部に密接した状態で形成される。そして、このフランジ状に形成された凸部４２が第一の板材３の貫通孔３１の周縁部に係合することにより、突出部４１が貫通孔３１に固定され、突出部４１が設けられた第二の板材４を貫通孔３１が設けられた第一の板材３に固定することができる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）かしめパンチ１が突出部４１を押圧する際、先端面１０に形成された山部１１が突出部４１の先端部に好適に当接することによって先端面１０に形成された谷部１２に押し出され、さらに谷部１２に沿って外側へ押し出されるので、突出部４１は外側に変形し易くなる。よって、変形効率がよくなった分だけ突出部４１に与える荷重を軽減させることができ、しかも、突出部４１を好適に圧潰することができる。その結果、繰り返し使用による疲労等が軽減され、かしめパンチ１の長寿命化が図られる。

（２）山部１１及び谷部１２が等間隔で先端面１０に形成されることにより、突出部４１に対して均等に押圧することができるようになり、突出部４１を更に好適に圧潰することができる。

（３）繰り返し使用による疲労等が軽減され、かしめパンチ１の長寿命化が図られるため、かしめパンチ１を頻繁に交換する必要がない。このため、かしめパンチ１の交換等に費やす時間を減少させ、かしめ装置の稼働率が高められる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、かしめパンチ１の先端面１０に、隣り合う山部１１の稜線と谷部１２の底部とのなす角度θ１が２２．５°となるように各々八つ形成したが、八つに限らず各々三つ以上の山部１１と谷部１２とを等間隔に形成するようにしてもよい。

・上記実施形態では、かしめパンチ１の軸断面において、同一断面上の谷部１２の底部同士がなす角度θ２を１５０°となるように形成したが、１２０〜１７０°の間で形成するようにしてもよい。ここで、１２０°以下とすると突出部４１に先端面１０を当接したときの突出部４１に対する先端面１０接触面積が小さ過ぎるため、突出部４１が外側に押し出されにくくなり、突出部４１に与える荷重が増加することとなる。また、１７０°以上とすると突出部４１に対する先端面１０が略平行になってしまうため、突出部４１が外側に押し出されにくくなり、突出部４１に与える荷重が増加することとなる。

・上記実施形態では、先端面１０に形成された山部１１を前記仮想面上に位置するように形成したが、山部１１の稜線を同軸断面上の谷部１２の底部同士がなす角度θ２よりも同軸断面上の山部１１の稜線同士がなす角度のほうが大きく、１８０°までの範囲になるように形成してもよい。

・上記実施形態では、山部１１と谷部１２とを各々等間隔で形成するようにしたが、かしめられた板材３，４同士が使用される際に、かしめられた部分に偏った力が係る場合には、偏った力に対して板材３，４同士の固定を維持できる方向に凸部４２が大きく形成されるように山部１１と谷部１２との間隔が異なるように形成してもよい。

・かしめパンチ１の先端面１０が、その外周縁に近づくほど、先端面１０の中心軸に直交し、且つ先端面１０の中心を通る仮想面からかしめパンチ１の本体側へ離間するように形成してもよい。例えば、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示されるように、先端面１０を形成する先端部のかしめパンチ１の中心軸を通るＡ−Ａ断面が、先端面１０の中心と外周縁とを直線で繋いだ形状となるように、先端面１０を形成してもよい。すなわち、先端面１０は、その外周縁へ向かうにつれて前記仮想面から一律に増加して離間する。具体的には、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、先端面１０は円錐形状に形成してもよい。図５（ａ），（ｂ）に示されるように、先端面１０は複数（八つ）の平面によって形成された先端面１０の中心を凸とする多角（八角）錘状に形成してもよい。また、図６（ａ），（ｂ）に示されるように、先端面１０は、その中心を凸とする曲面形状としてもよい。すなわち、図６（ｃ）に示されるように、先端面１０を形成する先端部のかしめパンチ１の中心軸を通る図６（ｂ）のＡ−Ａ断面が、先端面１０の中心と外周縁とを曲線で繋いだ前記中心を凸とする形状となるように、先端面１０を形成する。また、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、先端面１０は、仮想面に対して複数段（二段）の勾配を有する円錐状に形成してもよい。すなわち、図７（ｃ）に示されるように、先端面１０を形成する先端部のかしめパンチ１の中心軸を通る図７（ｂ）のＡ−Ａ断面が、先端面１０の中心と外周縁とを二つの直線で繋ぎ、同二つの直線は外周縁に近づくほど前記仮想面に対する傾斜角度が大きくなる形状とする。なお、二つの直線に限らず、三つ以上の直線で構成するようにしてもよい。

・先端面１０の外周縁近傍が、外周縁に近づくほど、かしめパンチ１の中心軸に直交し、且つ先端面１０の中心を通る仮想面からかしめパンチ１の本体側へ離間するように形成され、先端面１０の外周縁近傍より内側が、かしめパンチ１の中心軸に直交する仮想面上に位置するように形成してもよい。例えば、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、円柱状のかしめパンチ１の先端部、正確には先端面１０の外周縁近傍には、前記仮想面からかしめパンチ１の本体側へ向かうにつれて、拡径するテーパ面を形成する。すなわち、図８（ｃ）に示されるように、先端面１０を形成する先端部のかしめパンチ１の中心軸を通る図８（ｂ）のＡ−Ａ断面の先端面１０の外周縁近傍が、先端面１０の中央部側と外周縁とを直線で繋いだ形状となる。また、図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、先端面１０の外周縁近傍が、先端面１０の中央部側と外周縁とを曲線で繋いだ形状としてもよい。

・山部１１の頂部と谷部１２の底部に丸みを持たせてもよい。
・上記実施形態では、貫通孔３１が形成された第一の板材３及び貫通孔３１の内径と略一致する外径を有する中空の円形の突出部４１が形成された第二の板材４を重ねてかしめるようにした。しかしながら、二つの板材に限らず、複数の板材のうち少なくとも一つの板材に突出部４１を形成した複数の板材を重ねてかしめるようにしてもよい。さらに、図１０に示されるように、突出部５１が形成された厚みのある部材５と板材３とをかしめるようにしてもよい。なお、これらをかしめる場合には、受けパンチ２の形状を変更する必要がある。

・さらに、かしめ鋲を用いたかしめにおいても、本発明のかしめパンチ１を使用することができる。

（ａ）かしめ装置の概略図、（ｂ）かしめ装置の断面図、（ｃ）かしめによる板材の変形を示す図。 （ａ）かしめパンチの下面図、（ｂ）かしめパンチの断面図。 かしめによる突出部の変形を示す上面図。 （ａ）かしめパンチの側面図、（ｂ）かしめパンチの下面図、（ｃ）かしめパンチの断面図。 （ａ）かしめパンチの側面図、（ｂ）かしめパンチの下面図、（ｃ）かしめパンチの断面図。 （ａ）かしめパンチの側面図、（ｂ）かしめパンチの下面図、（ｃ）かしめパンチの断面図。 （ａ）かしめパンチの側面図、（ｂ）かしめパンチの下面図、（ｃ）かしめパンチの断面図。 （ａ）かしめパンチの側面図、（ｂ）かしめパンチの下面図、（ｃ）かしめパンチの断面図。 （ａ）かしめパンチの側面図、（ｂ）かしめパンチの下面図、（ｃ）かしめパンチの断面図。 かしめ装置の断面図。 （ａ）従来のかしめ装置の断面図、（ｂ）従来のかしめ装置によるかしめを示す断面図。 （ａ）かしめ前の貫通孔及び突出部の径を示す図、（ｂ）かしめ後の貫通孔及び突出部の径を示す図。

符号の説明

１…かしめパンチ、２…受けパンチ、３…第一の板材、４…第二の板材、５…部材、１０…先端面、１１…山部、１２…谷部、３１…貫通孔、４１…突出部、４２…凸部、４３…凹部、５１…突出部、θ１，θ２…角度、Ｄ…貫通孔の内径、ｄａ…かしめ前の突出部の外径、ｄｂ…かしめ後の突出部の外径。

Claims (8)

1. 突出部を設けた部材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた部材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両部材を接合すべく、先端面が前記突出部に当接しながら押圧力を加えるかしめパンチにおいて、
   前記先端面には、前記かしめパンチの中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面上に位置し、又は外周縁に近づくほど前記仮想面から前記かしめパンチの本体側に離間し、前記先端面の中心から前記外周縁に亘って延びる稜線を有する複数の山部が放射状に形成され、
   これら山部の間には、前記外周縁に近づくほど前記仮想面から前記かしめパンチの本体側へ離間し、前記先端面の中心から前記外周縁に亘って延びる谷部が放射状に形成されてなる
   ことを特徴とするかしめパンチ。
2. 請求項１に記載のかしめパンチにおいて、
   前記複数の山部及び谷部は、等間隔に形成されてなる
   ことを特徴とするかしめパンチ。
3. 突出部を設けた部材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた部材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両部材を接合すべく、先端面が前記突出部に当接しながら押圧力を加えるかしめパンチにおいて、
   前記先端面は、外周縁に近づくほど、前記先端面の中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面から前記かしめパンチの本体側へ離間するように形成されてなる
   ことを特徴とするかしめパンチ。
4. 請求項３に記載のかしめパンチにおいて、
   前記先端面を形成する先端部の前記かしめパンチの中心軸を通る断面は、前記先端面の中心と前記外周縁とを直線で繋いだ形状である
   ことを特徴とするかしめパンチ。
5. 請求項３に記載のかしめパンチにおいて、
   前記先端面を形成する先端部の前記かしめパンチの中心軸を通る断面は、前記先端面の中心と前記外周縁とを曲線で繋いだ前記中心を凸とする形状である
   ことを特徴とするかしめパンチ。
6. 請求項３に記載のかしめパンチにおいて、
   前記先端面を形成する先端部の前記かしめパンチの中心軸を通る断面は、前記先端面の中心と前記外周縁とを複数の直線で繋ぎ、同複数の直線は前記外周縁に近づくほど前記仮想面に対する角度が大きくなる
   ことを特徴とするかしめパンチ。
7. 突出部を設けた部材と、同突出部と略同じ大きさで同突出部が挿入される貫通孔を設けた部材とを前記突出部を前記貫通孔に挿入して重ね合わせて、前記突出部を前記貫通孔の内径より大きくなるように塑性変形させることにより両部材を接合すべく、先端面が前記突出部に当接しながら押圧力を加えるかしめパンチにおいて、
   前記先端面の外周縁近傍は、前記外周縁に近づくほど、前記先端面の中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面から前記かしめパンチの本体側へ離間するように形成され、
   前記先端面の前記外周縁近傍より内側は、前記先端面の中心軸に直交し、且つ前記先端面の中心を含む仮想面上に位置するように形成されてなる
   ことを特徴とするかしめパンチ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のかしめパンチと、
   前記かしめパンチと共に前記突出部を挟み、前記突出部を支持する受けパンチとを備え、前記かしめパンチを前記突出部に押圧することによって、前記突出部を圧潰する
   かしめ装置。

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