JP2017180564A - 締結構造体および締結構造体の組立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚膜の塗膜を有する被締結部材であっても、締結後の塗装不具合を防止し、かつ、被締結部材間の導通を確実に確保することが可能な締結構造体および締結構造体の組立方法を提供する。【解決手段】被締結部材の一方は、表面から反対側の面に向かって設けられた凹部と、凹部の底面から反対側の面まで貫通する第１の貫通孔とを有し、前記被締結部材の他方は、第２の貫通孔を有し、リベットが、凹部、第１の貫通孔および第２の貫通孔に挿入されて２つの被締結部材が締結されており、凹部の表面は、前記第１の貫通孔を囲んで設けられた突起を有し、突起と第２の貫通孔の一部のそれぞれがリベットと接触しており、２つの被締結部材は、リベットと前記突起とが接触する部分、リベットと第２の貫通孔の一部とが接触する部分、リベット、第１の貫通孔および第２の貫通孔の他の部分で囲まれた部分以外の部分に塗膜を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、締結構造体および締結構造体の組立て方法に関し、特に、塗装された２以上の被締結部材が、導通を確保しつつ締結して組み立てられた締結構造体およびその組立て方法に関する。

鋼製の制御盤用フレームなどの組立て又は締結方法としては、溶接、ねじ留め、リベット締結および接着等がある。従来は溶接による組立てが主流であったが、作業性が悪い為、現在では他の方法に移行しつつあり、特にリベット締結による組立ては作業性が良いことから採用が進んでいる。

また、鋼製の制御盤用フレームは、組立後の意匠性（フレームの外観の美感性）を保つ為に表面に塗装を施しており、塗装方法として、電着塗装、溶剤吹付塗装、粉体塗装が用いられるが、これらの中でも、高い防錆力を有する電着塗装が優位である。

こうしたことから、制御盤用フレームの作製方法は、多くの場合、リベット締結で組み立て、電着塗装を施す方式が採用されているが、リベット締結した後に電着前処理を施し電着塗装すると、部材間にある微小な隙間に電着前処理液が浸透し、乾燥時に染み出すことで塗膜が着色する不具合が発生することがある。この不具合を修正するために、工程数および作製時間が増加するという課題が生じる。

一方、上述した電着塗装工程における不具合の発生を防止するために、部材を予め塗装してからリベット締結によって組立てる方法もあるが、この場合は、製品稼動時のノイズの発生を防止するために、塗装された部材間の導通を確保して接地する必要がある。

部材を塗装処理後にリベットで締結し、リベットで締結された部材間の導通を確保する技術として、以下の特許文献１〜３がある。下記の特許文献１〜３は、いずれも塗装後に各部材間の導通を得る技術であり、リベット孔に加工を施して導通を得る技術またはリベットに加工を施して導通を得る技術である。

特許文献１には、塗装膜によって被覆された複数の被締結部材を、導電性のリベット本体を有するブラインドリベットを用いて連結するとともに電気的に導通させる固定方法であって、一方の表面を成す一の被締結部材に、該被締結部材の塗装の前に、パンチとダイによって、前記ブラインドリベットのリベット本体が挿入できる皿穴を、該皿穴の斜面に半径方向に延びる突条を有するように形成する、ことを特徴とする方法が開示されている。特許文献１には、第１被締結部材１の皿穴６の斜面には突条１０があるので、塗装後の第１被締結部材１の皿穴６の斜面１３に接面するフランジ２１が、突条１０に締結時の強い力で押圧されて突条１０の部分の塗装膜１９が破壊して突条１０とフランジ２１とを電気的に導通させることができると記載されている。

特許文献２には、塗膜を設けた一方の金属板と、塗膜を設けた他方の金属板とを丸頭リベットで締結する筐体締結リベットであって、上記丸頭リベットは、頭部と、胴部と、引抜ピン部とで構成され、上記頭部が前記一方の金属板と接する面に、断面不等辺三角形状の凸部を設けたことを特徴とする筐体締結リベットが開示されている。特許文献２によれば、上記凸部９ｅによって塗膜３を効率よく剥がすことができることが記載されている。

特許文献３には、塗装膜の施された上下２枚の金属板を、該両金属板の透孔に挿通して締結する導通用リベットにおいて、軸部の周面に少なくとも下側の上記金属板の塗装膜を破って上記下側の金属板に当接する突条を形成するとともに、頭部の下面に上側の上記金属板の塗装膜を破って上記上側の金属板に当接する突部を形成したことを特徴とする導通用リベットが開示されている。特許文献３には、軸部の周面の突条のほか、頭部の下面に突部が形成されているため、軸部の突条が少なくとも下側の金属板の塗装膜を破って下側の金属板に当接し、頭部の突部が上側の金属板の塗装膜を破って上側の金属板に当接し、リベットを介して両金属板の導通が確保され、リベット組立後の巨大な塗装設備や、接地線接続等別の追加分の作業が不要になり、コストの低減及び作業性を向上することができることが記載されている。

特開２００９‐１５０４７８号公報 特開２０１４‐２０２２９０号公報 特開２００１‐２７２１２号公報

上述した特許文献１〜３の技術は、加工を施す対象がリベット孔側かリベット側かの違いはあるものの、いずれも突起を設けており、リベット締結時にこの突起が塗膜を突き破ることでリベットと部材を接触させ、導通を得る技術である。しかし、塗膜の中には厚膜（４０〜１００μｍ）のものや硬いものがあり、リベット締結時の圧力では塗膜を突き破れないという課題がある。仮に、圧膜の塗膜を突き破れるように締結力を上げると、リベット自体を破壊してしまうという問題が生じる。

また、特許文献２および３のようにリベット側に突起を加工する場合は、専用リベットとなり、汎用品に比べてコストの増加および通常リベットとの取り違えによる作業間違いといった課題もある。

本発明は、上記事情に鑑み、厚膜の塗膜を有する被締結部材であっても、締結後の塗装不具合を防止し、かつ、被締結部材間の導通を確実に確保することが可能な締結構造体および締結構造体の組立方法を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、２つの被締結部材と、上記２つの被締結部材を締結するリベットと、を有する締結構造体において、上記被締結部材の一方は、表面から反対側の面に向かって設けられた凹部と、凹部の底面から前記反対側の面まで貫通する第１の貫通孔と、を有し、上記被締結部材の他方は、第２の貫通孔を有し、上記リベットが、凹部、第１の貫通孔および第２の貫通孔に挿入されて上記２つの被締結部材が締結されており、凹部の表面は、第１の貫通孔を囲んで設けられた突起を有し、突起と第２の貫通孔の一部のそれぞれが、リベットと接触しており、上記２つの被締結部材は、リベットと突起とが接触する部分、リベットと第２の貫通孔の一部とが接触する部分、リベット、第１の貫通孔および第２の貫通孔の他の部分で囲まれた部分以外の部分に塗膜を有することを特徴とする締結構造体を提供する。

また、本発明は、２つの被締結部材がリベットで締結された締結構造体の組立方法において、上記被締結部材として、表面から反対側の面に向かって設けられた凹部と、凹部の底面から反対側の面まで貫通する第１の貫通孔と、凹部の表面に、第１の貫通孔を囲んで設けられた突起を有する第１の被締結部材と、第２の貫通孔を有する第２の被締結部材と、を準備し、第１の被締結部材の凹部と第１の貫通孔にマスキング冶具を挿入し、突起および前記第１の貫通孔にマスキング冶具を接触させた状態で第１の被締結部材に塗装を施し、第１の被締結部材からマスキング冶具を外し、第１の貫通孔と第２の貫通孔とが対向するように第１の被締結部材および第２の被締結部材を組み合わせ、凹部、第１の貫通孔および第２の貫通孔に前記リベットを挿入し、第１の被締結部材および第２の被締結部材を締結することを特徴とする締結構造体の組立方法を提供する。

本発明によれば、厚膜の塗膜を有する被締結部材であっても、締結後の塗装不具合を防止し、かつ、被締結部材間の導通を確実に確保することが可能な締結構造体および締結構造体の組立方法を提供することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る実施例１の締結構造体を模式的に示す断面図である。 実施例１の第１の被締結部材（塗装前）を模式的に示す断面図および上面図である。 図２の第１の被締結部材にマスキング冶具を挿入して塗装を施した断面図である。 第１の被締結部材の凹部に突起部を設けない場合の塗膜の形成態様の一例を模式的に示す断面図である。 第１の被締結部材の凹部に突起部を設けた場合の塗膜の形成態様の一例を模式的に示す断面図である。 実施例２の第１の被締結部材（塗装前）の一例を模式的に示す断面図である。 実施例２の第１の被締結部材（塗装前）の他の例を模式的に示す断面図および上面図である。 実施例３の第１の被締結部材（塗装前）の一例を模式的に示す断面図および上面図である。 実施例４の第１の被締結部材（塗装前）を模式的に示す上面図である。 本発明に係る締結構造体（配電盤フレーム）の一例の一部を示す斜視図である。

以下に、本発明に関する実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。

図１０は本発明に係る締結構造体（配電盤フレーム）の一例の一部を示す斜視図である。本発明において「締結構造体」とは、２以上の被締結部材がリベットによって締結されて組み立てられた構造体のことを意味するものとする。本発明に係る締結構造体の例として、鉄鋼等で構成される配電盤のフレーム（筐体）が挙げられる。図１０に示す配電盤フレーム（以下、「フレーム」と称する。）１００は、フレーム１００の骨格となる枠体１０１と、枠体１０１に取り付けられた天板１０２、一対の側面板１０３（図１では一対のうち片方のみを図示している。）および前面板１０４を有する。図１には図示しないが、フレーム１００の下部に天板１０２と対向する床板が設けられ、フレーム１００の後ろ側に前面板１０４と対向する背面板が設けられている。フレーム１００は、天板１０２、一対の側面板１０３、前面板１０４、床板および背面板とで囲まれた箱型形状を有する。そして、枠体１０１への床板１０２、側面板１０３、前面板１０４、床板および背面板は、締結部（リベット）１０６によって固定されている。また、通常、フレーム１００の表面には塗膜が形成されている。

次に、締結部（リベット）１０６について詳述する。図１は実施例１の締結構造体を模式的に示す断面図であり、図２は実施例１の第１の被締結部材（塗装前）を模式的に示す断面図および上面図である。図１に示すように、本発明に係る締結構造体は、第１の被締結部材１ａおよび第２の被締結部材２が、リベット３（皿頭リベット）によって締結されている構造を含む。第１の被締結部材１ａは、締結構造体の表側となる部材であり、第１の被締結部材１ａの表面から反対側の面に向かって設けられた凹部（皿穴）８ａを有する。また、第１の被締結部材１ａは、皿穴８ａの底面から反対側の面まで貫通する貫通孔（下穴）１０ａが設けられている。第２の被締結部材２は、第１の被締結部材１ａの下穴１０ａと直結し、第２の被締結部材２を厚さ方向に貫通する貫通孔１０ｂが形成されている。皿穴８ａ、第１の貫通孔１０ａおよび第１の貫通孔１０ｂがリベット孔を構成する。リベット３の頭部３０は第１の被締結部材１ａの凹部８ａに収容され、リベット３の胴部３１は、下穴１０ａおよび貫通孔１０ｂで形成される貫通孔１０に収容される。

図１および２に示すように、第１の被締結部材１ａの皿穴８ａには、第１の被締結部材１ａを上面からみたときに、円形の貫通孔１０ａの外周を囲むように断面が凸状の突起４ａが設けられている。この突起４ａがリベットの頭部３０と接触する。また、リベットの胴部３１と第２の被締結部材２の貫通孔１０ｂの一部とが接触する。第１第１の被締結部材１ａおよび第２の被締結部材２の表面は、それぞれ塗装処理が施されて塗膜１３および塗膜６を有するが、突起４ａは未塗装である。また、リベット３と突起４ａとが接触する部分、リベット３と第２の貫通孔１０ｂの一部とが接触する部分、リベット３、第１の貫通孔１０ａおよび第２の貫通孔の他の部分（リベット３と接触しない部分）で囲まれた部分（図１中の点線で囲まれた部分）は、塗膜を有していない。このため、図１の矢印で示す導通経路５が確保され、被締結部材１ａからリベット３０を介し、被締結部材２と貫通孔１０ｂの一部との接触部分まで導通を得ることができる。第１の被締結部材１ａは、表面から突起４ａとリベットの頭部３０が接触する箇所までは塗膜１３が形成されている。

次に、第１の被締結部材１ａの塗膜１３の形成方法について説明する。図３は図２の第１の被締結部材にマスキング冶具１２を挿入して塗装を施した断面図である。図３に示すように、塗装前の第１の被締結部材１ａの皿穴８ａおよび貫通孔１０ａにマスキング冶具１２を挿入し、塗装処理を施す。このとき、上述したリベット３の場合と同様に、マスキング冶具１２と突起４ａとが接触し、また貫通孔１０ａの縁１４とマスキング冶具１２とが接触するため、塗膜１３は、第１の被締結部材１ａの表面から突起４ａまでの間は形成されるが、突起４ａおよびその先の部分には形成されない。このため、リベット３と接触する突起４ａは塗装されず、導通経路を確保することができる。

以下、本発明における突起４ａの効果について詳述する。図４は第１の被締結部材の凹部に突起部を設けない場合の塗膜の形成態様の一例を模式的に示す断面図であり、図５は第１の被締結部材の穴に突起部を設けた場合の塗膜の形成態様の一例を模式的に示す断面図である。

ここで、リベットには大きく丸頭リベットと皿頭リベットがある。丸頭リベットの場合は、リベット締結する被締結部材１ａと被締結部材２の締結孔を、電着塗装前にシリコン等の弾性のある素材でできたマスキング治具を挿入し、その後塗装し、塗装後にマスキング治具を外して丸頭リベットを締結することで、被締結部材の未塗装箇所と丸頭リベットのスリーブを通して安定した導通を確保することができる。一方、皿頭リベットの場合、図１に示すように、被締結部材１ａに穿孔した皿穴８ａは皿形状を有しており、貫通孔１０ａは、皿穴８ａの底面から被締結部材１ａに向かって垂直状に貫通している。この垂直状の部分は、マスキング治具を挿入し固定するのに十分な接触面積がなく、挿入したマスキング治具が動いてしまう。そのため、電着塗装する際に、マスキング冶具と凹部および貫通孔との間に塗料が入り込んでしまい、適切なマスキングができない。

この問題は、図４の右半分に示すように、皿孔全体を縁まで覆うようにマスキング冶具１２でマスキングすることで（図４のＸ１部分）解決できるが、このような態様では、図４の左半分のＹ１部分の矢印に示すように、塗装完了後に、皿孔の縁に未塗装部分を生じるという問題が生じる。この結果、未塗装部分は防錆力がなくなり、意匠性も損なわれる。また、皿孔８ａの途中までマスキングをしようとしても、マスキング治具がうまく皿孔の斜面にフィットせず、電着塗料が皿孔とマスキング治具の
隙間に入り込み塗装され、導通経路を確保できないという課題がある。

また、特許文献１のように、リベット締結用の皿穴の斜面に、貫通孔の中心から放射状に伸びる突条を有する構成の場合、突条とマスキング治具の接触部はマスキングできるものの、突条間はマスキング冶具と接触しないことから、この隙間から皿孔斜面を介して塗料が皿孔内部に入り込み、塗料が溜まってしまう。溜まった塗料は、乾燥中に固まって皿孔が変形し、正常なリベット締結ができなくなる。

上記課題を解決するために、本発明では、図５に示すように、皿穴８ａの斜面に、貫通孔１０ａを囲むように（貫通孔１０ａと同心円上に配置された）凸型突起４ａを設け、マスキング治具１２を突起４ａと貫通孔１０ａで固定する。このようにして、突起４ａを確実にマスキングし、突起４ａと接触したマスキング冶具１２が蓋のように構成されることで、マスキング冶具１２と皿穴８ａの間への塗料の侵入を防止することができる（図５のＺ部分）。本発明は、上述した特許文献のように塗膜を破って導通経路を確保するものではないので、塗膜が厚膜（４０〜１００μｍ）であっても、締結力を従来よりも高める必要はなく、安定した導通を確保することができる。

突起４ａは、塗膜１３の厚さ以上の高さであり、かつ、リベット３を第１の被締結部材１ａの表面から突出させない高さを有することが好ましい。確実に導通を確保するためと、被締結構造体の表面に突出部がある場合、他の物が引っ掛かったりするなど不具合が生じ、意匠性も損なわれるためである。また、突起４ａは、前記凹部の表面に対して垂直に設けられている（図２の角度αが９０°である）ことが好ましい。

突起４ａを有する第１の被締結部材１ａの作製方法として、まず第１の被締結部材１ａに下穴１０ａを穿孔し、その後、金型により加工を施して突起４ａを有する皿孔８ａを形成することができる。また、突起部４ａより外側の皿孔８ａの縁（図５のＸ２部分およびＹ２部分）には塗料が入り込み塗装されるため、皿孔８ａの縁に塗膜が形成され、塗膜に含まれる防錆剤の効果を発揮できると共に、意匠性を損ねることもない。

マスキング治具１２は弾性があり、突起部４ａおよび貫通穴１０ａに密着可能なものを用いることが好ましい。例えば、シリコンゴムやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が好ましい。

図６は実施例２の第１の被締結部材（塗装前）の一例を模式的に示す断面図であり、図７は実施例２の第１の被締結部材（塗装前）の他の例を模式的に示す断面図である。実施例１と異なる点は、図６に示す第１の被締結部材１ｂは、突起４ｂの両側に、突起４ｂを挟んで設けられた溝２０を有することにある。皿穴８ｂの斜面の断面形状は、突起４ｂおよび溝２０を有することで波型形状となる。このような形状とすることで、凸型の突起４ｂと凹型の溝２０の両方にマスキング治具が食い込むことで、マスキング冶具との密着性をより高めることができるため、より確実に未塗装部を確保できる。これによって、リベットを締結した際に、より安定して導通を得ることができる。このような被締結部材１ｂも、上述した被締結部材１ａと同様に作製することができる。

また、図７に示すように、突起４ｃを複数としてそれぞれ第１の貫通孔を囲んで同心円上に配置することで導通箇所が複数箇所になり、さらに安定して導通部を得ることが可能である。

図８は実施例３の第１の被締結部材（塗装前）の一例を模式的に示す断面図および上面図である。実施例１と異なる点は、図８に示す第１の被締結部材１ｄは、突起４ｄを皿穴８ｄの表面に対して垂直ではなく、表面の垂線に対して鋭角をなす（例えば、４５°である）ように設けている点にある。このように突起４ｄを設けることで、とマスキング冶具との密着性をより高めることができるため、より確実に未塗装部を確保できる。これによって、リベットを締結した際に、より安定して導通を得ることができる。このような被締結部材１ｄも、上述した被締結部材１ａと同様に作製することができる。

図９は実施例４の第１の被締結部材（塗装前）を模式的に示す上面図である。リベット孔は通常丸孔である。この場合、円筒形状のマスキング治具を挿入すると、突起４を有することによって密着性が高いため、マスキング治具は回転しづらい構成ではあるが、皿穴８ｅを、三角形やそれ以上の多角形にすることで、丸穴である場合よりも円筒形マスキング治具を挿入した際の回転をより防止し、固定し易くすることができる。これにより、貫通孔側のマスキングを確実にし、より安定して未塗装部を確保できる。

以上、説明したように、本発明によれば、厚膜の塗膜を有する被締結部材であっても、締結後の塗装不具合を防止し、かつ、被締結部材間の導通を確実に確保することが可能な締結構造体および締結構造体の組立方法を提供することができることが示された。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…第１の被締結部材、２…第２の被締結部材、３…締結部材（皿頭リベット）、３０…リベット頭部、３１…リベット胴部、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…突起部、５…導通経路、６…第２の被締結部材の塗膜、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ…凹部（皿孔）、１０…貫通孔、１０ａ…第１の貫通孔、１０ｂ…第２の貫通孔、１１…塗膜形成後の第１の被締結部材、１２…マスキング治具、１３…第１の被締結部材の塗膜、１４…第１の貫通孔の縁、２０…溝、１６…凹部の表面、１００…締結構造体（配電盤フレーム）、１０１…枠体、１０２…天板、１０３…側板、１０４…正面板、１０５…取手、１０６…締結部。

Claims (11)

1. ２つの被締結部材と、前記２つの被締結部材を締結するリベットと、を有する締結構造体において、
   前記被締結部材の一方は、表面から反対側の面に向かって設けられた凹部と、前記凹部の底面から前記反対側の面まで貫通する第１の貫通孔と、を有し、
   前記被締結部材の他方は、第２の貫通孔を有し、
   前記リベットが、前記凹部、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔に挿入されて前記２つの被締結部材が締結されており、
   前記凹部の表面は、前記第１の貫通孔を囲んで設けられた突起を有し、前記突起と前記第２の貫通孔の一部のそれぞれが、前記リベットと接触しており、
   前記２つの被締結部材は、前記リベットと前記突起とが接触する部分、前記リベットと前記第２の貫通孔の一部とが接触する部分、前記リベット、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔の他の部分で囲まれた部分以外の部分に塗膜を有することを特徴とする締結構造体。
2. 請求項１記載の締結構造体において、前記凹部は、前記突起の両側に設けられた溝を有することを特徴とする締結構造体。
3. 請求項１記載の締結構造体において、前記突起は複数設けられており、それぞれが前記第１の貫通孔を囲んで同心円上に配置されていることを特徴とする締結構造体。
4. 請求項１記載の締結構造体において、前記突起は、前記凹部の表面に対して垂直に設けられていることを特徴とする締結構造体。
5. 請求項１記載の締結構造体において、前記突起は、前記凹部の表面の垂線に対して４５°傾斜して設けられていることを特徴とする締結構造体。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の締結構造体において、前記突起は、前記塗膜の厚さ以上の高さであり、かつ、前記リベットを前記締結構造体の表面から突出させない高さを有することを特徴とする締結構造体。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の締結構造体において、前記リベットが皿頭リベットであり、前記凹部が皿穴であり、前記皿穴の傾斜面に前記突起が設けられていることを特徴とする締結構造体。
8. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の締結構造体において、前記凹部が、上面からみたときに、多角形であることを特徴とする締結構造体。
9. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の締結構造体において、前記締結構造体が、配電盤用フレームであることを特徴とする締結構造体。
10. ２つの被締結部材がリベットで締結された締結構造体の組立て方法において、
    前記被締結部材として、表面から反対側の面に向かって設けられた凹部と、前記凹部の底面から前記反対側の面まで貫通する第１の貫通孔と、前記凹部の表面に、前記第１の貫通孔を囲んで設けられた突起を有する第１の被締結部材と、第２の貫通孔を有する第２の被締結部材と、を準備し、
    前記第１の被締結部材の前記凹部と前記第１の貫通孔にマスキング冶具を挿入し、前記突起および前記第１の貫通孔に前記マスキング冶具を接触させた状態で前記第１の被締結部材に塗装を施し、
    前記第１の被締結部材から前記マスキング冶具を外し、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが対向するように前記第１の被締結部材および前記第２の被締結部材を組み合わせ、前記凹部、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔に前記リベットを挿入し、前記第１の被締結部材および前記第２の被締結部材を締結することを特徴とする締結構造体の組立て方法。
11. 請求項１０記載の締結構造体の組立方法において、前記第１の被締結部材と前記第２の被締結部材とを締結する前に、前記第２の被締結部材の前記第２の貫通孔以外に塗膜を形成することを特徴とする締結構造体の組立方法。

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