JP2017514085A - 安定化パネルファスナー - Google Patents

Abstract

本発明のパネルファスナーは、フェルールに取り付けられ、ネジとフェルールとの間で動作するバネによって後退位置に押圧されるネジを有する。ネジが後退位置にある時に、ネジ上の直径が大きなカラー部分が、フェルールの内部環状取り付けリングに隣接する領域を占有する。ネジは、取り付けリングに対して直接押圧当接するフランジ部分を有し、この部分がネジの抜け出しを止めるストッパーになる。バネとしては、フェルールの外側フランジ部分に対して動作するコイルバネが好ましい。【選択図】図２

Description

本仮特許出願は、２０１４年３月１９日に出願され、“安定化パネルファスナー”を発明の名称とする米国仮特許出願第６１/９５５，４７３号の優先権を主張する出願であり、この仮特許出願明細書の内容を援用する出願である。

本発明は、金属製のキャプティブ式パネルファスナー（パネル固定装置、パネル固定具）（ｃａｐｔｉｖｅ ｐａｎｅｌｆａｓｔｅｎｅｒ）に関する。より具体的には、本発明、電子工業分野におけるピックアンドプレース組立プロセス（ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ）に利用されるキャプティブ式パネルファスナーに関する。

電子工業分野では、印刷回路基板を実装するホールにファスナーを挿入する自動式（ロボット式）ピックアンドプレース機によって印刷回路基板にパネルファスナーを組み付けることが多い。この工程は、表面実装半田付け法で行うことが最も普通である。これら機械は精度を確保している場合でも、パネルファスナーの構成部材の結合が緩いため、組立エラーが生じる。

一般に、パネルファスナーは、フェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）内に着座する進退可能なネジを有する。このネジは、ネジヘッドとフェルールの上部との間のネジ胴部の周囲に動作時位置する軽量のコイルバネによって後退位置に保持される。従来技術では、ネジの外面とフェルールの内壁との間に大きな側壁ギャップを設けて、回路基板と、これを取り付ける構造体との間に発生するずれ（ミスアライメント）に対処している。ところが、ピックアンドプレース機の場合作業が不安定になるため、この側壁ギャップが問題になる。組立作業時、ピックアンドプレース機がネジのヘッドによってファスナーを保持し、組立作業時にこのファスナーを急加速するため、ネジとフェルールとの間に相対的な動きが生じる。組立作業時のこの急な動きによって、フェルールが回路基板を受けいれるホールからずれる。

上記の組立作業中に発生する問題については、その一つの解決策とともに、米国特許第８，１１３，７５５号に開示されている。この公報には、フェルールの下側においてネジに取り付けられるナットまたはОリングを使用して、図１に示すように下向きに圧縮した構成でネジを保持する。この構成の場合、ネジとフェルールとの間の動きがなくなる。ファスナーを機械的・自動的に回路基板に組み付けた後、固定ナットまたはОリングを取り外すと、ファスナーがその通常状態である後退自由状態に戻る。ところが、この解決策にも欠陥がある。即ち、ナットまたはОリングを使用するためこの分コストがかかる上に、回路基板の組立後にこれらを取り外し、廃棄する必要が出てくる。このように、従来技術よりも複雑ではなく、またコストも低く、高速のピックアンドプレースの自動組立装置および方法を活用できるパネルファスナー（固定具）およびパネル固定方法が依然として求められている。

米国特許第８，１１３，７５５号

本発明の場合、ファスナーの構成部材の安定性に関して目的の結果を実現するために、従来技術とは異なる手段を利用する。ねじ込み圧縮したファスナー組立体を保持するのではなく、ネジの後退した自由状態でネジに安定性を付与する。この機能は、ネジ山の真上にあるネジ胴部（ｓｃｒｅｗ ｓｈａｎｋ）の底部にカラー（ｃｏｌｌａｒ）およびフランジを利用することによって実現できる。これらの機械は、好ましくは従来のパネルファスナーに使用されるバネよりも強いバネに利用される。このカラーについては、ネジとフェルールとの間の間隙を実質的に埋めるような寸法で構成するが、フェルール保持リングの領域にのみ設ける。このカラーを付加し、またより強靭なバネを使用することによって、高速の自動式（ロボット式）組立装置の要件を満足する十分な安定性を実現できる。カラーが短く、また保持リング周囲の領域のみにその位置が限定されているため、ネジを少しだけ延長するだけで、通常はより大きな間隙によって確保されるずれ補償を実現できる。バネがより強靭であっても、これがねじを大きく操作する容易さに悪影響を与えない。

具体的には、本発明のキャプティブ式パネルファスナーのネジ構造は、拡大ヘッドを有し、これに回転を与える手段を有する。ネジの胴部はヘッドの真下に下向きに延長/延在する、直径の小さいネック部分を有する。このネック部分がネジの最も小さい直径部分になる。短いカラーはネック部分の端部の底部に設ける。フランジは、カラー部分の底部から外向きに放射方向に延在する。ネジ胴部のネジ山部分は、カラーからネジの末端（遠位端部）まで下向きに延在する。

パネルファスナーの場合、ネジをフェルールに取り付け、ネジヘッドとフェルールとの間で動作するバネによって後退位置に保持する。ネジが後退位置に位置している場合、カラーは、フェルールの内部環状取り付けリングに隣接するフェルールの軸方向領域のみを占有する。フランジが取り付けリングに直接当接し、ネジが外れるのを防止するストッパーとして働く。バネとしては、フェルールの外側フランジに作用するコイルバネが好ましい。

このように、本発明は、高速組立装置と併用しても問題のないほど高い部材安定性を確保できる、コストが低い上に、効率の高いパネルファスナーを提供するという本発明の課題を解決できるものである。

従来のパネルファスナーを示す正面図である。 本発明の好適な実施態様のパネルファスナーを示す正面図である。 図２に示したファスナーのネジを示す正面図である。 図２示したファスナーの断面図である。

本発明の好適な実施態様のパネルファスナーを図２、図３および図４に全体として参照符号８で示す。図２を参照して説明すると、パネルファスナー８は、ネジ１０、圧縮バネ１５およびフェルール１７を始めとするいくつかの構成部材からなる集合体（組立体）を有する。ネジ１０はフェルール１７に着座し、胴部１２のネック部分１３およびフェルール１７の周囲に動作自在に設けられるコイルバネまたは圧縮バネ１５によって後退位置に保持される。

ネジ１０は全体として拡大ヘッド１１、およびヘッド１１の面に固定され、この面に対して横断する細長い胴部１２を有する。好ましい実施態様の場合、ネジヘッド１１は、ネジ１０の手で掴み、これを回すのに役立つオーバーモールディングによって成形したプラスチック製カバーなどのグリップ１３を有する。このグリップ１３については、その外側環状面にローレットを刻むか、鋸歯状の切り込みをつけるか、あるいは折り目を付けることが好ましい。

図３を参照して説明すると、胴部１２は、拡張ヘッド１１に固定された基端（近位端部）からネジ山を形成した遠位端部まで延在する。この胴部１２は全体として離散的な部分、即ちネック部分１３、カラー部分１４、およびヘッド部分１１とネジ山１０との中間にあるフランジ部分１６を有する。図２、図３および図４に示す配置方向について説明すると、ネック部分１３、カラー部分１４およびフランジ部分１６はヘッド１１の下で、ネジ山１９の上において隣接する。好適な実施態様では、ネック部分１３、カラー部分１４およびフランジ部分１６は一体形成しているが、他の実施態様では個別の構成要素から形成することができる。ネジ１０のネジ山１９は、フランジ部分１６から下にその（ヘッド部分に対向する）遠位端部まで延在する。

フェルール１７は、全体として円筒形のベース２０、軸方向内部ボア２１を有し、またベース２０の外面に放射状のショルダー部分２２を有する。この内部ボア２１は、（ネジヘッド１１に対して）遠位端部に近接して放射状にテーパー度が強くなるテーパー部分を有する。環状の取り付けリング１８は、（ネジヘッド１１に対して）近位端部近くの中心ボア部分２１の内面に固定し、そしてこれから放射状内向きに延在する。好適な実施態様では、ベース２０に沿う所定の軸方向位置においてフェルールを放射状内向きにクリンプすることによって取り付けリング１８を形成する。あるいは、取り付けリング１８は、別な構成部材を内部ボア２１に挿入して形成することも可能である。

圧縮バネ１５は、ネック部分１２およびフェルール１７の周囲に動作可能に設ける。バネ１５の一端は、ネジヘッド１１の下側に当接し、他端はショルダー部分２２の面、（ネジヘッドに対して）近位端部に当接する。圧縮バネ１５がネジ１０を図２に示す後退位置に保持し、この場合ネジヘッド１１はフェルール１７から離間するように延在する。

ネジ１０はフェルール１７に着座し、これに取り込まれる。図４に、組立が完成したファスナーの後退した解放状態の横断面を示す。また図４には、フェルール１７の内部ボア２１内におけるネジカラー部分１４の位置を示す。取り付けリング１８の内径が、外側フランジ部分１６の外径より小さいため、ネジの外側フランジ部分１６が内部ボア内から取り付けリング１８から並進して飛び出すことはない。また、取り付けリング１８が、外側フランジ部分１６の（ネジヘッドに対して）近位側部に位置しているため、バネ１５の力が作用しているにも拘らず、取り付けリング１８がネジ１０をフェルール１７内に保持することになる。

カラー部分１４の外径は、胴部１２のネック部分１３より大きいが、取り付けリング１８の内径よりもわずかに小さい。カラー部分１４の寸法については、その外面と取り付けリング１８との間の間隙が考えられる限り最小になるように設定する。取り付けリング１８とカラー部分１４との間のクリアランスがきわめて小さいため、ネジの保持状態が改善し、ネジ１０が内部ボア２１内で放射方向に動くことはない。カラー部分１４の軸方向長さは、ネック部分１３の長さと比較して相対的に短い。従って、ネジ１０の後退時、カラー部分１４が取り付けリング１８と動作係合する。換言すると、胴部１２の短い長さにおいてカラー部分１４と取り付けリング１８が軸方向にのみ整合する。好適な実施態様では、圧縮バネ１５は、剛性が従来のパネルファスナーのバネよりも強い。

上記のように構成すると、ネジ１０とフェルール１７との間に機械的に安定な関係が得られ、この関係は高速のピックアンドプレース組み立て機および組立方法の必要条件を十分に満足するものとなる。従来技術と比較して、本発明の構成では、固定用のОリングは必要なく、また押さえ付け用のナットも必要ない。従って、本発明の構成は作業量を低減することができ、材料コストも削減することができる。当業者ならば、従って、本発明がその課題を解決できたことを理解できるはずである。

以上の説明は、本発明の実施態様を例示するものに過ぎない。さらに、これら実施態様に一部の変更など行うことが可能なことは当業者ならば自明であり、本発明を図示し、説明してきた正確な構成および動作に制限する意図はない。従って、好適な変更などはいずれも、特許請求の範囲およびこれらの等価物によってのみ判断すべき本発明の範囲内に包含、包摂されるものである。

８：パネルファスナー（パネル固定装置、パネル固定具）
１０：ネジ
１１：拡大ヘッド、ネジヘッド
１２：胴部
１３：ネック部分、グリップ
１４：ネジカラー部分
１５：圧縮バネ
１６：外側フランジ部分
１７：フェルール
１８：取り付けリング
２０：ベース
２１：軸方向内部ボア
２２：放射状のショルダー部分

Claims (11)

1. キャプティブ式パネルファスナーのネジにおいて、
   ａ）回転力を作用させる手段を有する拡大ヘッド、
   ｂ）前記ヘッドを横断延在する胴部であって、
   ｉ）外径をもつネック部分、および
   ｉｉ）前記ネック部分から軸方向に延在し、直径が前記ネック部分よりも多きいカラー部分を有する胴部、
   ｃ）前記カラー部分のベースに固定され、これから放射状外側に延在し、直径が前記カラー部分の直径よりも大きいフランジ部分、および
   ｄ）前記フランジ部分から軸方向に前記ネジの遠位端部まで延在するネジ山部分を有し、
   前記ネック部分の直径が前記胴部の他の部分よりも小さいことを特徴とするネジ。
   
2. 前記ヘッドの直径が、前記胴部のいずれかの部分よりも大きい請求項１に記載のネジ。
   
3. 前記ヘッドが、さらに、前記ネジを回す工具を受ける手段を有する請求項２に記載のネジ。
   
4. 前記ヘッドが、さらに、外面をプラスチックでオーバーモールディングしたグリップ部分を有し、このグリップ部分がネジの把持および回転を補助する請求項２に記載のネジ。
   
5. ａ）回転力を作用させる手段を有するネジおよびこのヘッドから横断延在する胴部であって、
   ｉ）外径をもつネック部分、
   ｉｉ）前記ネック部分から軸方向に延在し、直径が前記ネック部分よりも多きいカラー部分、
   ｉｉｉ）前記カラー部分のベースに固定され、これから放射状外側に延在し、直径が前記カラー部分の直径よりも大きいフランジ部分、および
   ｉｖ）前記フランジ部分から軸方向に前記ネジの遠位端部まで延在するネジ山部分を有する胴部、
   ｂ）前記ネジの一部を取り囲み、フェルール内において後退位置と延長位置との間で滑動可能な前記ネジがこのフェルールから外れることを防止する内部取り付け手段を有するフェルール、および
   ｃ）前記ネジヘッドと前記フェルールとの間に動作可能に位置し、前記ネジを前記後退位置に偏倚させるバネを有し、
   前記ネジが後退位置にあり、前記ネジが延長位置にない場合に、前記ネジのカラー部分が前記のフェルール取り付け手段に軸方向に隣接することを特徴とするパネルファスナー。
   
6. 前記バネがコイルバネである請求項５に記載のパネルファスナー。
   
7. 前記フェルールが、前記フェルールのベース部分の周囲に外部フランジ部分を有する請求項６に記載のパネルファスナー。
   
8. 前記バネが、前記外部フランジ部分に対して直接押圧当接する請求項７に記載のパネルファスナー。
   
9. 前記取り付け手段が、前記フェルール内の環状リングで、このリングが前記フェルールの内径が小さい領域を与える請求項８に記載のパネルファスナー。
   
10. 前記ネジが前記後退位置にある場合に、前記ネジのフランジ部分が前記取り付けリングに対して直接押圧当接する請求項９に記載のパネルファスナー。
    
11. 前記カラー部分の軸方向長さが、前記ネックの長さに比較して相対的に短い請求項５に記載のパネルファスナー。

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