JP2008275050A - スタッドピン付きの金属板製ワーク、かしめ固定方式のスタッドピン - Google Patents

Abstract

【課題】かしめ部が露出せずに美観に優れると共に電気的特性にも優れたスタッドピンを提供する。
【手段】スタッドピン１は、ワークＷの取付け穴Ｓ１に嵌まるボス部２と、ボス部２の一端に一体に設けた回り止め用のフランジ部３と、ボス部２の他端に一体に設けた突出軸５とを備えている。ボス部２のうちフランジ部３と反対側の端面には環状溝６が形成されている。かしめ付けた後には、ボス部２は半径外側に膨れて、フランジ部３から遠ざかるに従って径が広がる断面テーパ状になっており、このため、スタッドピン１は抜け不能に保持される。かしめ箇所が露出しないため美観に優れており、また、ボス部２とワークＷとは隙間なく嵌合しているため電気抵抗にバラツキはない。
【選択図】図４

Description

本願発明は、スタッドピン付きの金属板製ワーク及びこれに使用するスタッドピン（支持ピン）に関するものである。スタッドピン付きの金属板製ワークの一例としては、プラズマディスプレイパネルのバックプレートが挙げられる。

この種のかしめ固定方式のスタッドピンは、ワークの取付け穴に嵌まるボス部の片側に外向きのフランジ部を形成しており、このフランジ部を非円形としてワークにめり込ませることにより、回り止めと一方の側への抜け止めを図っている。

そして、スタッドピンがワークの他方の側に抜けることを阻止する手段としては、基本的には、例えば特許文献１，２に記載されているようにボス部に形成した環状溝にワークの肉を入り込ませる方法と、特許文献３〜７に記載されているように、ボス部の端面に環状溝を形成して、ボス部のうち環状溝の外側に位置した部分を外側に広げ変形させる方法とに大別される。両方法の併合させたものとして特許文献８では、ボス部の一部を外側に広げ変形させると共に、ワークの肉の一部をボス部の環状溝に入り込ませている。更に、本願出願人は、後者の方法のようにボス部の一部を外側に広げ変形させて抜け止めを防止する技術の改良案を特許文献９で提案している。
特開２００３−３２２１２８号公報 特開２００４−３１６７８４号公報 特開２００４−１９７７６２号公報 特開２００３−２４７５２０号公報 実公昭３５−７１２号公報 実開昭６４−５７４０９号のマイクロフィルム 実公昭３５−３４１２９号公報 特開平７−２６９５３７号公報 特許第３８３４０５４号公報

金属を加圧して塑性変形させる場合、金属は加圧方向と直交した外向き方向に肉が逃げるように変形するものであり、特許文献１，２では、ワークの肉は取付け穴の箇所で半径内向きにせり出すため、ワークの肉がボス部の環状溝にしっかりと入り込むとは言い難い。このため隙間ができることが予想され、すると、例えばワークとスタッドピンとの間での電気抵抗が安定せずに、例えばワークをアースとして使用する場合に電気的特性が一定しなくなるという虞がある。また、スタッドピンは能率の点から一般にフォーマーやベッダーを使用した塑性加工で製造されるが、ボス部の外周に環状溝を加工するのには手間がかかるという問題もある。

これに対して、ボス部の一部を外側にはみ出させることで抜け防止を図る方法は力学的には理にかなっており、また、フォーミング加工による製造も比較的容易であるといえる。特に、特許文献９のように構成すると、ボス部とフランジ部との全体をワークの内部に埋め込むことが可能になるため美観においても優れている。

本願発明は、ボス部の広がり変形を利用して抜け防止を図るという点では特許文献９と軌を一にしつつ、従来とは異なる原理による抜け防止手段を提供することを課題とするものである。

本願発明は、スタッドピン付きの金属板製ワークとこれに使用するスタッドピンとを含んでおり、スタッドピン付きの金属板製ワークは請求項１に記載した構成になっている。

すなわち、スタッドピン付きの金属板製ワーク、取付け穴が空けられた金属板製のワークと、前記ワークの取付け穴に嵌め入れてかしめ固定されるスタッドピンとを備えており、基本構成として、前記スタッドピンは、前記スタッドピンは、前記ワークの取付け穴に嵌まるボス部と、前記ボス部の一端部の外周に形成されていてワークの一方の面に重なる非円形のフランジ部と、前記ボス部のうちフランジ部と反対側の部位に一体に設けた突出軸とで構成されており、前記突出軸はボス部よりも小径であってこのためボス部のうちフランジ部と反対側には端面が形成されており、このボス部の端面に環状溝が形成されており、更に、前記ボス部及びフランジ部を軸方向に加圧するかしめ付けによって前記フランジ部がワークにめり込んでおり、これによってスタッドピンが回転不能に保持されている。

そして、特徴として、前記かしめ付けにより、前記スタッドピンのボス部にはフランジ部よりも下方の部位に、フランジ部から遠ざかるほど半径外向きに張り出した膨出部が形成されており、前記膨出部とワークとの嵌まり合いによってスタッドピンはワークの一方の面の側に抜けないように保持されている。

スタッドピンは請求項２に記載した構成になっている。すなわちこのスタッドピンは、請求項のスタッドピンと同じ基本構成において、前記ボス部の全長をＬ０、ワークの厚さ寸法をＴ１、前記フランジ部の頂面から環状溝の底面までの軸方向の長さ寸法をＬ２、フランジ部の座面からボス部の端面までの軸方向の長さ寸法をＬ１とすると、Ｔ１≧Ｌ２及びＴ１≧Ｌ１の関係になっており、かつ、かしめ付け前におけるワークとボス部との間の隙間の容積をＶ１、かしめ付けによってワークの内部に入り込む部分の体積をＶ２とすると、Ｖ１＜Ｖ２の関係になっている。

本願発明によると、スタッドピンのボス部にはかしめ付けによってフランジ部と反対側に径が広がるテーパ状の膨出部が生じており、この膨出部がワークの取付け穴の内周に食い込むことでスタッドピンの抜けが防止されている。

そして、ボス部とワークとはワークの肉厚内においてずれ不能に嵌まっているため、かしめた後にボス部はワークに完全にめり込んでいても支障はなく、また、ボス部とワークとは一種の締まり嵌めのような状態で嵌合しているため美観に優れており、かつ、環状溝の存在によってかしめ加工時にバリが発生することもない。更に、ボス部の外周とワークとは隙間なくしっかりと嵌合しているため抵抗値も安定していて電気的特性も優れている。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、大画面のスタッドピン付きプラズマディスプレイパネル用バックプレート（シャーシ）に適用している（勿論、他の種々のワークにも使用できる）。

(1).構造の説明
支持ピン１の構造は図１及び図２に示されている。図１のうち（Ａ）は支持ピン１の一部破断正面図、（Ｂ）は（Ａ）の底面図、図２はスタッドピン１とバックプレートＳとを並べて表示した一部破断図である。図１（Ａ）ではバックプレートＳも断面で表示しており、バックプレートＳには円形の取付け穴Ｓ１が空いている。

支持ピン１はアルミや鋼等の金属丸棒を素材として製造されており、バックプレートＳの取付け穴Ｓ１に嵌まるボス部（嵌入部）２と、ボス部２の一端部の外周に形成されていてバックプレートＳの一方の面に重なる多数のフランジ部３と、ボス部２のうちフランジ部３と反対側の部位を構成するかしめ縁部４と、ボス部２よりも小径の突出軸５とを備えており、各フランジ３は軸方向から見て略半円状に形成されていて群全体として花びら形の外観を呈している。なお、フランジ部３の群の全体を頭部（ヘッド）と称することも可能である。

隣り合ったフランジ部３の間に位置する谷部３ａはボス部２の外周面から外側に僅かに張り出しており、各谷部３ａに内接する仮想円の直径はバックプレートＳにおける取付け穴Ｓ１の内径よりも僅かに大きい寸法になっている。突出軸５にはその先端面に開口した雌ねじ穴７が空けられている。なお、雌ねじ穴７はスタッドピン１の全長にわたって貫通していても良い。

突出軸５はボス部２よりも小径であるため、ボス部２のうちフランジ３と反対側には環状の端面が露出している。そして、ボス部４の端面に環状凹所６を形成することによってかしめ縁部４と成している。この場合、環状凹所６は、その内周面は突出軸５の外周面と一致し、かつ、底面６ａは平坦面で、更に、溝幅はフランジ部３から遠ざかるほど広がるように設定している。換言すると、環状凹所６は断面略台形状になっている。

従って、かしめ縁部４の半径方向の肉厚ｔは、フランジ部３に近い付け根部において最も大きくて、フランジ部３から遠い先端側において最も薄くなるように徐々に変化している。或いは、環状溝６の外周面４ａは、かしめ縁部４の先端に行くに従って突出軸５から離れるように傾斜している。従って、かしめ縁部４は、先端に平坦部を有する断面台形状になっている。

なお、環状溝６及びかしめ縁部４の断面形状に様々に具体化できる。例えば、環状溝６の底面６ａ及び外周面を湾曲した形状にしても良い。また、かしめ縁部４の先端は平坦でなく尖っていても良い。更に、環状溝６は単なる断面三角形でもよいし、また、環状溝６の内周面をフランジ部３に近づくに従って半径外側にずれるように傾斜させることも可能である。

図２に示すように、ボス部２のうちフランジ部３を除いた部分の長さ寸法Ｌ１は、バックプレートＳの板厚寸法Ｔ１とほぼ等しい寸法になっている。当然のことであるが、バックプレートＳの板厚Ｔ１はボス部２の全長Ｌ０よりも小さくなっている。

環状凹所６の深さ（或いはかしめ縁部４の軸方向の突出寸法）Ｌ３は、フランジ部３の厚さＴ２よりも大きい寸法になっている。このため、フランジ部３の頂面から環状凹所６の底面までの寸法Ｌ２は、バックプレートＳの板厚Ｔ１よりも若干の寸法Ｅだけ小さい寸法になっている。

以上の寸法関係により、ボス部２をワークＷの表面側から取付け穴Ｓ１に嵌め入れた状態では、かしめ縁部４の先端はワークＷの裏面とほぼ同一面になっている。かしめ縁部４がワークＷの裏面から僅かに突出していたり、逆にワークＷの裏面から僅かに隠れていたりしても良い。但し、Ｔ１はＬ２とほぼ等しいか大きいことが重要である。

(2).かしめ付け工程
支持ピン１をバックプレートＳに取り付ける方法は従来と同様であり、図３に示すように、突出軸５が嵌まる筒状のダイ８でバックプレートＳを支持し、その状態でフランジ部５をパンチ（図示せず）で強圧することにより、フランジ部３をバックプレートＳの肉厚部内にめり込ませると共に、ボス部２を潰し変形させる。すなわち、スタッドピン１をかしめ付けによってワークＷに固定する。なお、ダイ８はベースプレート（図示せず）に固定されている。

ワークＷの取付け穴Ｓ１の内径はスタッドピン１のボス部２の大径よりも多少は大きい。従って、スタッドピン１のボス部２をワークＷに嵌め入れた状態で、ワークＷとボス部２との間には多少の隙間が空いている。他方、スタッドピン１のうちフランジ部３等はうちかしめ工程においてワークＷの内部にめり込むが、前記隙間の容積をＶ１としてワークＷにめり込む部分の体積の総和をＶ２とすると、Ｖ１＜Ｖ２の関係に設定されている。

そして、図４に示すように、かしめ付けが終えた状態では、フランジ部３はワークＷに完全にめり込み、かつ、かしめ縁部４はワークＷの裏面と同一面になっている。そして、この状態では、ボス部２はフランジ部３を除いた部位においてフランジ部３から遠ざかるに従って半径外向きに広がったテーパ状の形態を成している（つまり、ボス部２はフランジ部３の首下部分が最も小径になっている）。

換言すると、ボス部２には、縦断正面視で三角形に近い形態の膨出部２ａが形成されている（膨出部２ａは密度の高いハッチングで表示している）。他方、ワークＷにおける取付け穴Ｓ１の内周面に膨出部２ａに密着しており、この膨出部２ａとワークＷとの嵌まり合いにより、スタッドピン１がワークＷの表面側に抜けることが阻止される。

このようにボス部２がテーパ状に膨れ変形するのは、かしめ時に生じる応力がフランジ部３の側では高くてボス部２の端面の側では低いことに起因していると推測される。つまり、ボス部２はフランジ部３に近い部分ではワークＷの肉に早くから密着するために変形しにくい状態になっている一方、端面に近づくに連れて外向きに広がり変形し易くなっており、このため、ボス部２はテーパ状に膨れ変形するものと推測される。

そして、かしめ縁部４が断面略台形状（或いは三角形状）であることにより、かしめ付けによる軸方向の押圧力がかしめ縁部４を半径外向きに押し広げるように作用するため、テーパ状に膨れ変形することがより一層助長されると解される。このようにテーパ状に変形すると、ワークＷが薄くてもしっかりと抜け止めできる利点がある。なお、図では膨出部２ａのプロフィールを滑らかに描いているが、実際には多少の凹凸は有り得る。

図５に示す例ではボス部２は、その上下中間部が最も大きく張り出して太鼓状になっている。各部位の寸法の取り方や材質によっては、場合によってはこのように膨れ変形することも予想される。この場合も、ボス部２がワークＷに食い込んだ部分のうち略上半分程度はフランジ部３から遠ざかるに従って外向きに広がっているため、抜け防止機能は発揮される。

なお、ダイ８と突出軸５との間に若干の隙間９が空いているが、環状溝６の存在により、隙間９に入り込むバリの発生はない。この点は特許文献９と同様である。

各部位の寸法は本願発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に設定できる。例えば、フランジ部３の厚さＴ２と環状溝６の深さＬ３とは略等しいか又はＴ２をＬ３よりやや大きい寸法とすることも可能である。突出軸５とボス部２との外径も必要に応じて任意に設定できる。

なお、図３に示すように、ダイ８に、ボス部２の環状溝６に入り込む半円状や台形状の突起８ａを設けても良い。この突起８ａを設けると、かしめ縁部４が半径外側（放射方向）に逃げることが促進されるため、膨出部２ａの張り出し量を増大して抜け防止機能をより向上できる利点がある。また、主としてかしめ縁部４だけが膨出部２ａとなることも可能になる、すると、Ｖ１とＶ２とは等しくてもかまわない。

(3).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化することができる。例えば突出軸は２段階や３段階で外径が変わるように形成することも可能である。フランジ部は全体として花びら形に形成する必要はなく、フランジ部を三角形や台形などに形成することも可能である。また、軸方向から見て全体として角形や楕円形に形成することも可能でり、更に、回り止め機能が必要でない場合は、単なる円形に形成することも可能である。

なお、スタッドピンのフランジ部は必ずしもワークに完全にめり込んでいる必要はないのであり、製品としての条件が許すのであれば、多少はワークの表面から突出していてもも良い。

スタッドピンの構造を図である。 スタッドピンとワークとを対比した一部図である。 かしめ工程を示す図である。 かしめ付け後の部分的な一部破断図である。 かしめ付け状態の別例を示す一部破断図である。

１ スタッドピン１
２ ボス部
２ａ 膨出部
３ フランジ部
４ かしめ縁部
５ 突出軸
６ 環状凹所
Ｓ ワークの一例としてのプラズマディスプレイパネル用バックプレート
Ｓ１ 取付け穴

Claims (2)

1. 取付け穴が空けられた金属板製のワークと、前記ワークの取付け穴に嵌め入れてかしめ固定されるスタッドピンとを備えており、
   前記スタッドピンは、前記ワークの取付け穴に嵌まるボス部と、前記ボス部の一端部の外周に形成されていてワークの一方の面に重なる非円形のフランジ部と、前記ボス部のうちフランジ部と反対側の部位に一体に設けた突出軸とで構成されており、前記突出軸はボス部よりも小径であってこのためボス部のうちフランジ部と反対側には端面が形成されており、このボス部の端面に環状溝が形成されており、更に、前記ボス部及びフランジ部を軸方向に加圧するかしめ付けによって前記フランジ部がワークにめり込んでおり、これによってスタッドピンが回転不能に保持されている、
   というスタッドピン付きのワークであって、
   前記かしめ付けにより、前記スタッドピンのボス部にはフランジ部よりも下方の部位に、フランジ部から遠ざかるほど半径外向きに張り出した膨出部が形成されており、前記膨出部とワークとの嵌まり合いによってスタッドピンはワークの一方の面の側に抜けないように保持されている、
   スタッドピン付きの金属板製ワーク。
2. 金属板製のワークの取付け穴に嵌まるボス部と、前記ボス部の一端部の外周に形成されていてワークの一方の面に重なる非円形のフランジ部と、前記ボス部のうちフランジ部と反対側の部位に一体に設けた突出軸とで構成されており、前記突出軸はボス部よりも小径であってこのためボス部のうちフランジ部と反対側には端面が形成されており、このボス部の端面に環状溝が形成されており、更に、前記ボス部及びフランジ部を軸方向に加圧するかしめ付けによって前記フランジ部がワークにめり込んでおり、これによってスタッドピンが回転不能に保持されている、
   というスタッドピンであって、
   前記ボス部の全長をＬ０、ワークの厚さ寸法をＴ１、前記フランジ部の頂面から環状溝の底面までの軸方向の長さ寸法をＬ２、フランジ部の座面からボス部の端面までの軸方向の長さ寸法をＬ１とすると、Ｔ１≧Ｌ２及びＴ１≧Ｌ１の関係になっており、
   かつ、かしめ付け前におけるワークとボス部との間の隙間の容積をＶ１、かしめ付けによってワークの内部に入り込む部分の体積をＶ２とすると、Ｖ１＜Ｖ２の関係になっている、
   かしめ固定方式のスタッドピン。

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