JP2554532B2 - 雌部材をパネルに取付ける方法及び装着装置 - Google Patents

雌部材をパネルに取付ける方法及び装着装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えばナット等の雌型固着部材である雌部
材をパネルに取付ける装着装置及び方法に関するもの
で、パネルは穿孔され、これに続いて穿孔されたパネル
開口に雌部材が装着される。
[従来の技術及びその課題] 従来、自己穿孔型の雌部材が知られている。米国特許
第3,299,500号及び第3,314,138号に記載されているよう
に、ナットを含むこれらの雌部材は、穿孔されたパネル
の開口内でその先端部を折曲げて固着される。更に、従
来のものには環状スカート部あるいはバレル部を設けた
多数の自己固着型ナットも知られており、このバレル部
の自由端はダイス部材内で半径方向外方に変形され、パ
ネルと機械的なインターロックを形成する。この例に
は、米国特許第3,938,239号及び第4,018,257号がある。
これらの自己固着型ナットは予め開口を穿孔したパネル
に固着するもので、操作を2回必要とする。また、この
方法はナットをパネルの開口と極めて正確に合せること
が必要であり、この場合パネルの開口にばね付勢のピン
を挿通し、装着前にこのピン上でナットをセンタリング
する。更に、米国特許第3,926,236号はナットを取付け
る方法を開示しており、この方法ではパネルがポンチで
穿孔され、このポンチはナット孔を介して延び、穿孔と
ナットの固着とを一連の操作で行なうが、しかし、この
場合のファスナすなわち固着部材は、パネルの開口を介
して延びるバレル部を有する固着型ではない。更に、容
器の閉鎖部材であるタグリング等を一連の操作で取付け
る方法が米国特許第3,800,401号に記載されている。
本出願人は、先にナットとボルト等の雄部材と雌部材
とをパネルに取付ける方法及び装置を開発した。この好
ましい方法はパネルを予め穿孔する必要はないが、ファ
スナは予め穿孔されたパネルの開口内に装着することも
できる。しかし、雌部材をパネルに装着する場合、特に
雌部材のバレル部をパネル開口の穿孔に用いる場合に困
難を伴うことが判明した。本発明によるパネルに雌部材
を取付ける方法及び装着装置は従来の問題を解決するこ
とを目的とする。
[課題を解決するための手段、作用及び効果] 本発明によるパネルに雌部材を取付ける方法は、従来
困難であった連続操作でナット型のファスナを装着する
際の問題を解決し、ファスナのボディ部がパネルと同一
面となるようにナット型ファスナを平坦な状態に装着可
能とするものである。この雌部材は通孔を形成したボデ
ィ部と、このボディ部と同心状に整合する自由開口端を
有する一体バレル部とを備える。本発明の方法は、雌部
材をパネルに対向して整合配置し、このパネルは雌部材
のバレル部に同心状に整合して凹設されたダイス孔を有
するダイス部材上に固定状態で支持するのが好ましい。
その後、ポンチの自由端を雌部材を通して移動し、パネ
ルに係合させる。パネルに係合するポンチの自由端はバ
レル部の内径よりも小径に形成され、軸線方向に延びる
穿孔端と、これに続く拡大された引抜き部とを有する。
ポンチがパネル内に移動すると、ダイス孔内に円錐状の
パネル部が無支持状態で形成される。ポンチの穿孔端は
この円錐状のパネル部のほぼ中央部からスラグを穿孔
し、小径のパネル開口を形成する。最後に、ポンチの引
抜き部がパネルに対向して移動され、パネル開口を拡大
し、円錐状のパネル部をダイス孔内に押込む。そして、
雌部材のバレル部は円錐状のパネル部内に移動され、ダ
イス孔内のパネル開口を通ってパネル部を環状に引抜
く。バレル部の自由端はダイス孔内で半径方向に変形さ
れ、この環状のパネル部と機械的なインターロックを形
成する。
雌部材をパネルと同一面に装着する(flush mountin
g)場合には、雌部材のボディ部をパネルの隣接する表
面部と同一面となるまで、円錐状に形成されたパネル部
内に移動する。同一面に組立てた好ましい実施例では、
ボディ部はパネルに面するバレル部の近部に肩部を備え
る。そして、本発明の方法によれば、雌部材の肩部をパ
ネル部内に押込み、このパネル部を肩部と半径方向に変
形されたバレル部の自由端との間に挟持し、極めて強固
な機械的インターロックを形成してこの組立体から雌部
材の脱落を防止する。明らかなように、穿孔されたパネ
ル開口の近部におけるパネルの成形は、この固着組立体
の成形に非常に重要である。本発明の最も好ましい実施
例では、バレル部の自由端はパネルを穿孔する間、円錐
状のパネル部に対して所定の荷重で付勢され、この荷重
はポンチがパネル開口を挿通される間保持される。
好ましいダイス部材は、独立して突出するセンターポ
ストをダイス孔内に備える。このセンターポストすなわ
ちダイスポストは、ポンチの穿孔端と同心状に整合する
軸線方向孔を有する。最も好ましい実施例では、ダイス
ポストはばねでパネル方向に付勢されてパネルから穿孔
されたスラグを収容し、ダイス孔内にスラグが入るのを
防止する。ナットのバレル部によりパネルは更にダイス
孔内で変形されるため、ダイスポストはダイス孔内に付
勢され、ナットのバレルの自由端を収容して上述のよう
にバレル部を半径方向に変形する。ダイス部材はストッ
パを有し、このストッパはダイスポストの凹面状半径方
向ダイス部をダイス孔の底面に整合させ、バレル部の自
由端を半径方向に変形して環状パネル部を収容する好ま
しくはU字状あるいはフック状にする。最も好ましい実
施例では、ダイスポストのダイス面はダイス孔の対応面
の直ぐ上側に配置され、ロックを防止する。
パネルに装着する雌部材を収容する本発明の装着ヘッ
ドは、雌部材を収容する第1通路とこの第1通路に連通
する第2プランジャ通路とを備える。ポンチは、外面と
自由端とを有するプランジャ通路内を往復動する。ポン
チの自由端は軸線方向に延びる円筒状の一体穿孔部と、
移行部の弧状の引抜き部とを有するのが好ましく、この
引抜き部は穿孔部から半径方向外方に延び、ポンチのボ
ディ部に滑らかに移行する。プランジャはその自由端に
駆動面を有するポンチの周部に入れ子状に配置される。
上述のように、ポンチの自由端は雌部材の孔及び固着部
を介して入れ子状に収容され、パネルに係合する。装着
ヘッドの作動手段は始めにポンチの自由端をパネルに押
圧し、円錐状部に形成し、このパネルからスラグを穿孔
してパネル開口を形成し、上述のようにパネルに対して
引抜き面を押圧する。この後、プランジャを雌部材のボ
ディ部に押圧し、固着部をパネルに移動し、穿孔された
パネル開口を介して上述の方法によりパネルに装着す
る。
本発明の装着装置は、雌部材をパネルに取付ける方法
及び上述の装置による利点を合せ持つ。第1に、ダイス
底部とポンチを組合わせるのではなく、ポンチだけでパ
ネルに穿孔することにより、ダイス組立体内に垂下する
恐れのあるクレセント状のスラグの形成を防止できる。
更に、パネルに無支持のほぼ円錐状の部分を予め形成す
ることにより、穿孔前に組立体を正確に整合させること
ができる。比較的小さなスラグを穿孔することにより、
雌部材をパネルと同一面に装着できる。管状形状に形成
することにより強固な支柱に形成され、雌部材の脱落が
防止できる。最後に、本発明の方法は例えば自動装着装
置に要求されるような生産ベースで、パネルに雌部材を
装着することができる。
[実施例] 本発明による雌部材を装着する方法及び装置は、例え
ば自動車及び応用工業における金属シート材の形成等ダ
イスプレスによる装着の場合に特に適している。上述の
ように、従来の方法による雌部材の装着は大量生産の場
合に問題がある。これは、主として公差が小さく、パネ
ルに開口を穿孔するダイス部材と雌部材のバレル部とを
非常に正確に整合させることが要求されるためである。
僅かな誤差の範囲を維持することが困難な大量生産の場
合は、意図した円形のスラグに加え、クレセント状のス
ラグが形成されることがあり、この場合には装着装置を
損傷する恐れがある。更に、通常の方法はパネルのスラ
グを除去できない。
本発明の方法はパネルと同一面に雌部材を装着するの
に適しており、ナットのボディ部は隣接するパネル部と
同一面となるまで移動される。雌部材が雌ねじを有する
ナットタイプのファスナすなわち固着部材である場合
は、このナットをパネルに取付けて、対応パネルあるい
は構造部材として使用でき、エンボス加工の必要がな
い。ナット及びパネルの組立体は組合わされたパネル組
立体内のせん断力、あるいは、引抜きに対して極めて高
い強度を有する。これは、パネルが管状に引抜き加工さ
れることにより形成される支柱に、ファスナのバレル部
に形成されたU字状あるいはフック状の溝が組合わせら
れるためである。
雌部材は種々のタイプの板材あるいはパネルに取付け
ることができるが、本発明の方法は、例えば自動車及び
応用工業で構造部材として用いられる塑性変形可能な金
属パネルに雌部材を取付けるのに特に適している。この
雌部材は例えば厚さ約0.025インチ(0.6350mm)から0.1
0インチ(2.54mm)以上のパネルに取付けることができ
る。当然、雌部材の寸法は必要なねじ径、パネルの厚さ
及びその用途に応じて定まる。自己固着型のナット等の
雌部材は炭素を中程度含有する中炭素鋼で形成してもよ
く、低炭素鋼及び中炭素鋼を含む広範囲の金属パネルに
装着できる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例による装置
及び方法を詳細に説明する。
第1図及び第2図は装着装置の実施例を示し、この装
着装置はヘッド組立体20とダイス組立体22とを備える。
このヘッド組立体20はダイスプレス装置の上部ダイス固
定具24に取付け、ダイス組立体22は下部ダイス固定具26
に取付けることができる。この上部及び下部とは雌部材
をプレス装置の下降ストロークで取付ける場合の相対的
な関係であるが、本発明の方法は自己取付け型あるいは
自己固着型部材を下方方向に取付ける場合に限定される
ものではない。このダイス組立体を上部ダイス固定具に
配置し、ヘッド組立体を下部ダイス固定具に取付け、自
己取付け型部材を上方ストロークで装着することもでき
る。本実施例の装着装置は、自動車及び応用工業で使用
されているようなダイスプレス装置で自己取付け型部材
を装着し、所要形状にパネルあるいは板材を形成する場
合に特に適しているが、本発明の方法及び取付け装置は
これに限定されるものではない。
本実施例の装着装置では、ヘッド組立体20は上部ダイ
ス固定具24に図示しないボルトで取付けられ、強化材製
の裏金28が荷重支持部材として設けられている。ヘッド
組立体20はこの裏金28に複数のボルト30で取付けられて
おり、整合用のドゥエルピン32でこのヘッド組立体及び
裏金を上部ダイス固定具に対して正確な位置に配置する
こともできる。ハウジング組立体の構造部材としては、
ボルト30で裏金に取付けられた基部ハウジング34と、先
端ハウジング36と、雌部材を装着する開口39を設けた先
端部材38とを備える。この先端部材38は図示しないねじ
あるいは他の好適な手段で先端ハウジング36に取付ける
ことができる。
第1図及び第2図に示すように、先端ハウジング36及
び先端部材38は、この装着装置の作動中に基部ハウジン
グ34に対して動くことができる。この相対的な動きはオ
フセット孔42を有する円筒状の案内シャンク40で案内さ
れる。この案内シャンク40はマスターボルト44とコイル
ばね46とで先端ハウジング36に取付けられており、コイ
ルばね46はこの孔42内に収容されている。コイルばね46
の上部は裏金28及び上部ダイス固定具24にそれぞれ形成
された開口48,50内に収容されており、コイルばね46の
上端は上部ダイス固定具の整合孔52内に収容されてい
る。したがって、強力なコイルばね46は先端ハウジング
36を基部ハウジング34から離隔させ、第1図に示す開位
置とする。この先端ハウジング36はハウジング保持ピン
54により基部ハウジング34に保持されており、この保持
ピン54は基部ハウジング34の孔56に挿通され、案内シャ
ンク40の肩部58に係合する。保持ピン54の端部は案内シ
ャンク40の外面のキー溝60内に収容されている。ねじ64
で基部ハウジング34に取付けられた保持クリップ62がこ
のハウジング保持ピン54の脱落を防止する。位置決めボ
ルト66は案内シャンク40を先端ハウジング36に正確に整
合させる。
本実施例では、先端ハウジング36は例えばブロンズ製
の摩擦のない(antifriction)ブッシュ68を有し、この
ブッシュは基部ハウジング34の孔70内に収容され、スト
ッパブロック72がこのブッシュを保持し、先端部材36の
上方移動を制限する。
ハウジング組立体20の作動部材はポンチ74とプランジ
ャ76とを備える。このポンチ74の上部77はねじ78により
裏金28に取付けられている。したがって、ポンチ74は基
部ハウジング34に固定される。このポンチ74は更に下部
80を備え、この下部ねじ付シャンク82により上部77に取
付けられている。下記詳細に説明するように、ポンチの
自由端は穿孔部86を備える。
プランジャ76は、ピストンヘッド90を有する上部88
と、駆動自由端94を有する下部92とを備える。本実施例
では、プランジャ76の上端部88は通常のねじ結合96によ
り下部92に取付けられている。下記説明するよに、ポン
チ74の穿孔部86は摩耗するため、使用中定期的に交換す
る必要がある。本実施例では、プランジャの下部92をね
じ戻すとポンチの下部80に近接でき、容易に交換でき
る。すなわち、ポンチの下部80をねじ戻して上部77から
分離した後、交換する。
図示のように、プランジャ76は軸線方向孔98を有し、
ポンチ74上に入れ子状に装着されている。更に、プラン
ジャ76のピストンヘッドは基部ハウジング34の円筒状の
孔97内を自由に往復動できる。したがって、下記詳細に
説明するように、先端ハウジング36が基部ハウジング34
に対して閉のときに、第1図に想像線90Aで示すように
プランジャ76は基部ハウジング34に対して移動する。空
気圧接続部100が裏金28に設けられており、ポート102を
介して孔97に連通する。ピストンヘッド90がポンチ74の
拡大部106を越えて移動すると、プランジャの軸線方向
孔98を介してポンチの下端のクロスポート108内に入
り、ポンチの穿孔端86を通る軸線方向孔110を介して周
期的に空気が排出され、下記説明するように、パネルか
ら穿孔されたスラグを排出する。外部及び内部のOリン
グ112,114がシールリングとしてピストンヘッド90に設
けられている。
上記のように、装着ヘッド20は自己固着型部材116を
取付けるのに特に適しており、先端ハウジング36の通路
118内に挿通される。この自己固着型部材116は案内シュ
ート120により通路118に送られる。この案内シュート12
0はシュート取付けブロック120により先端ハウジング36
及び先端部材38に取付けられている。
本実施例では、ヘッド組立体は通常の近接センサ124
を有し、このセンサはリテーナ126でこの組立体に結合
されており、線路128で制御装置に接続されている。こ
の近接センサは自己固着型部材116が第1図に示すよう
な準備位置に配置されているかいなか検出する。この自
己固着型部材が準備位置にない場合は、このプレス装置
は作動せず、重複して打撃を与えることを防止する。
第1図,第3図及び第5図はダイス組立体22を最もよ
く表す。このダイス組立体はカップ状に開口するダイス
孔132とダイスポストすなわちセンターポスト134とを有
するダイス部材130を備える。センターポスト134はダイ
ス部材130の中央開口あるいは軸線方向開口136を通して
収容され、このセンターポスト134と開口136は互いに対
応する円錐面138,139(第3図)を備え、これらの円錐
面はセンターポストの上方移動を制限する。このセンタ
ーポストはコイルばね140で上方に付勢されており、こ
れらのコイルばねはピン142を有し、センターポスト134
の半径方向肩部144を弾力的に付勢する。この肩部144は
センターポスト134の下方移動を制限する。自己固着型
部材を装着中にセンターポストが下方に付勢されると、
肩部144はリング146に係合する。リング146はボルト148
でダイス部材130に取付けられ、ダイス部材130はダイス
底部リテーナ149の開口150内にストッパブロック152及
びボルト154で固定される。このダイス底部リテーナは
下部ダイス固定具26に図示しないボルトで取付けられ
る。下記詳細に説明するように、センターポスト134は
パネルのスラグを収容する軸線方向孔156を有し、下部
ダイス固定具は同心状に整合する軸線方向孔158を有す
る。本実施例では、下部ダイス固定具は、孔156,158に
同心状に整合する孔162を形成したバックアップリング1
60を備える。
第3図乃至第5図はダイスセット及び組立体の好まし
い実施例の詳細を示す。自己固着型部材116はボディ部1
64を備え、このボディ部はプランジャ76の平坦な駆動端
部94に係合する平坦な端部168を備える。プランジャの
この端部94は自己固着型部材の端部168に対応する他の
形状であってもよい。自己固着型部材のボディ部164は
軸線方向通孔170を備え、この軸線方向孔は本実施例で
は雌ねじを有し、下記説明するようにパネルに取付けた
ときにナットタイプのファスナとして作用する。この自
己固着型部材は更に環状の固着部あるいはバレル部172
を備え、このバレル部はボディ部164と一体かつ通孔170
と同心状に整合するのが好ましい。環状のバレル部の自
由端は第5図に示すように弧状の外面174を備え、更に
バレル部の内面をこの弧状面174に結合する円錐状のテ
ーパ面176を備える。バレル部の外面180の径はボディ部
の外面182の径より小径であるのが好ましく、下記説明
するようにパネル内に移動されるボディ部164に半径方
向に弧状の肩部182を形成する。
第5図に示すように、ポンチ74の下部80の穿孔端86
は、円筒状であるのが好ましい平坦部186を有する。円
筒状の穿孔部86は滑らかに突出する弧状の引抜き部188
を介してポンチ74の下部80と一体に形成されている。セ
ンターポスト134の上面は自由端から離隔した滑らかな
凹面状のダイス面190を備える。センターポストの自由
端は円錐状の外面192と、半径方向端面194と、軸線方向
孔156に開口する面取り部すなわちテーパ面196とを有す
る。
ダイス部材130は、カップ状に開口するダイス孔132を
囲むパネル支持面200を備える。ダイス孔は、滑らかな
弧状面204を介してパネル支持面200に連続する円錐状の
外面202を備える。本実施例では、ダイス孔132の底面20
6は凹面状に形成され、ほぼ円錐状面208と半球状面210
とを備え、この半球状面は下記説明するように自己固着
型部材116のバレル部172を半径方向に変形する際に、セ
ンターポスト134の凹面状のダイス面190と共に球状面を
形成する。
ダイス組立体の更に詳細な実施例が第3図に示されて
いる。センターポスト134は、リング146(第1図参照)
の円筒状開口214内に密に収容される環状端部212を備え
る。センターポストは更にダイス孔136の上部内に密に
収容される円筒状の外面216と、ダイス孔の下部に収容
される下部円筒状面218とを有する。ヘッド部220を有す
るピン142はセンターポストの肩部144に付勢される。本
実施例では、3本のピン142が設けられており、これら
のピンは円筒状通路222内に収容され、更に3本のボル
ト148が保持リング146の孔224及びダイス部材130のねじ
孔226に挿通される。第1図に示すように、本実施例の
自己固着型部材のボディ部の外面182は六角形で、パネ
ル内に装着された自己固着型部材の回転を防止する。ダ
イス部材130のダイス孔132の外面202もパネル内の自己
固着型部材の回転を防止する形状とすることができる。
例えば、ダイス孔の外面202を六角形状に形成し、第5
図に示すような半径方向縁部227を設けてもよい。
次に、装着装置の作動及び自己固着型部材の装着方法
について説明する。始めに、雌部材116をパネル250に対
向して配置する。このとき、バレル部172の自由端をダ
イス組立体22のセンターポスト134に同心状に整合させ
た状態で、第1図に示すように準備位置とする。プラン
ジャ76の平坦な端部94を雌部材のボディ部の平坦面168
に同心状に整合させ、ポンチ74を孔170に同心状に整合
させる。本実施例では、ヘッド20はダイス取付け板すな
わちダイス固定具24に取付けられ、ダイス組立体22は第
2ダイス取付け板26に取付けられ、本発明の方法はダイ
スプレス機を相対的に閉じることにより行われる。ダイ
スプレス機が閉じると、先端部材38はパネル250に係合
し、このパネルは第2図に示すようにパネル支持面200
上に固定される。更に、ダイスプレス機を閉じると、装
着ヘッド20の基部ハウジング34がダイス組立体22方向に
移動し、先端ハウジング36を基部ハウジング34方向に移
動して装着ヘッド20を閉とする。ポンチ74が基部ハウジ
ング34に固定されているため、ポンチは雌部材の孔170
及びバレル部172を介して入れ子状に移動し、第4図及
び第5図に示すようにパネルに係合する。プランジャの
自由端94は雌部材のボディ部の端部168に係合し、雌部
材を下方に移動してパネルに係合させる。プランジャは
基部ハウジング34に対しては固定されない。装着ヘッド
20が相対的に閉じると、プランジャ76のピストンヘッド
90は管路102及び孔97内の空気圧に抗して孔96内に上方
に付勢される。したがって、雌部材のバレル部172の弧
状面174は、孔97内の空気圧により所定の荷重でパネル
に対して付勢される。装着ヘッド20がダイス組立体22方
向に更に移動すると、カップ状のダイス孔132に重なる
無支持のパネル部252に向けてポンチの穿孔端86が移動
する。第4図に示すように、主パネル部250は先端部材3
8とダイス部材130のパネル支持面200との間に固定され
るが、センターポスト134は比較的弱いコイルばね140の
力に抗してダイス孔内に入れ子状に下方に移動するた
め、ダイス孔132に重なるパネル部252は無支持となる。
ポンチがパネルに対して下方に移動すると、パネル部25
2は最初にダイス孔132内に移動され、第2図,第4図及
び第5図に示すようにダイス孔内に無支持状態でほぼ円
錐状のパネル部252を形成する。ポンチ74の穿孔部86の
比較的鋭い縁部228が円錐状のパネル部252の中央から円
形のスラグ230を穿孔し、第6図に示すように円形の開
口254を形成する。
プランジャ76のピストンヘッド90は第1図に想像線90
Aで示すようにポンチ74の拡大部106上に配置され、空気
がプランジャ内の孔を介してポンチの入口108に送ら
れ、上述のようにポンチの穿孔端86を通る軸線方向通路
110を排出空気が流れる。第6図に示すようにセンター
ポストがパネルに係合すると、空気圧がスラグ230をセ
ンターポスト134の孔内に排出する。好ましい実施例で
は、スラグは比較的小さいのが好ましい。第6図に最も
よく示すように、センターポスト134の自由端194はパネ
ル部252との接触を維持している。パネルのスラグ230が
ダイス孔132ではなく孔156内に排出される場合には、雌
部材の装着の障害となる。第6図に示すようにパネルの
穿孔に続いてポンチ74の弧状の引抜き面188が開口154に
隣接するパネル部に対して移動され、パネルをダイス孔
132内に移動し、パネル開口を拡大する。第7図に示す
ように引抜き面188が移動され、図示の実施例では少な
くとも一部が穿孔されたパネル開口254を挿通されてパ
ネル開口を拡大し、円錐状のパネル部252をダイス孔132
内に移動する。
ピストンヘッド90は第2図に示すように補強板すなわ
ちバックアッププレート28に当接する。プランジャ76は
基部ハウジング34に対して固定されるが、ストッパブロ
ック72は基部ハウジング34に当接してない。したがっ
て、ダイスプレス機が閉じると先端ハウジング36が基部
ハウジング34方向に移動し続け、プランジャの自由端94
を雌部材116のボディ部の端部168に向けて移動する。雌
部材116のバレル部172の弧状自由端174は第8図に示す
ようにパネル部内に移動され、パネル部252の開口254を
拡大する。バレル部は第9図に示すようにパネル部を通
して移動され、パネル部を環状形状252aに塑性変形す
る。
第10図に示すように、環状のバレル部172の自由端は
環状のパネル部252a内に収容され、テーパ面176はセン
ターポストの凹面状ダイス面190に当接し、下記説明す
るようにバレル部を半径方向外方に変形する。第6図乃
至第10図を比較すると明らかなように、センターポスト
は第6図乃至第8図に示すように始めにパネル部によ
り、その後第9図及び第10図に示すようにバレル部のテ
ーパ面176によりセンターポストの肩部144が保持リング
146(第1図)の上面に係合するまで、下方に押圧され
る。センターポストが保持リングに当接したときに、凹
面状のダイス面190は対応する凹面状のダイス面210より
も、例えば数千分の1インチ(数百分の1ミリメート
ル)の僅かな距離だけ上側に配置され、バレル部が下記
説明するように半径方向外方に変形されるときにこのバ
レル部の自由端が噛み込まれる(binding)のを防止す
る。
この後、バレル部の自由端は第11図及び第12図に示す
ようにセンターポスト134の凹面190に向けて移動され、
第12図に174aで示すように自由端を厚くし、バレル部の
半径方向外方の変形を開始する。ボディ部164の弧状の
肩部184はこの後、環状のパネル部252a内に移動され、
パネル部をバレル部の自由端174a方向に移動し、バレル
部の自由端は同時に第13図に示すようにダイス孔の対応
する凹面部206内に半径方向外方に移動される。
最後に、雌部材のバレル部172の自由端174aはU字状
あるいはフック状の溝174bに変形され、パネル部252bが
このフック状部に移動されて第14図に示すようにボディ
部の肩部184で係止される。雌部材のボディ部164の端面
168はこれでパネルの主部250と同一面となり、本発明の
装着方法における大きな利点となる。したがって、雌部
材及びパネル組立体は、雌部材をエンボス加工あるいは
凹部を形成することなく、パネル250を他のパネルある
いは構造部材にクランプするために使用できる。例えば
第2パネルあるいは構造部材をパネル250にクランプす
ることができ、この場合には第2パネルは雌部材の端面
168に重ねて配置される。更に、環状のパネル部252bは
支柱を形成し、組立体のせん断強さを増大する。すなわ
ち、雌ねじ170にボルトを螺合する場合、ボルトを締め
付けると第14図の上方に締め付け力が作用する。フック
状の溝部174bはパネル部252bをより強固に係合させ、環
状パネル部で形成される支柱が組立体の強度を増大す
る。
本発明の方法は連続的な操作で行われ、本発明の方法
及び装置はダイスプレス機の各ストロークで雌部材をパ
ネルに装着する大量生産に特に適している。装着完了
後、ダイスプレス機は第1図に示すように開にされ、ば
ね46が延び、先端ハウジング36を第1図の位置に配置す
る。図示しない適宜の供給機構が好ましくはハウジング
組立体20が開のときに雌部材116を準備位置に連続的に
送り、プレス機が完全に開いたときに雌部材を直ちに装
着できる状態とする。
本発明の方法はポンチ74の穿孔端を、雌部材ボディ部
の孔170及び環状のバレル部172を介して挿通し、パネル
250に係合させる。この後、ポンチは次の操作をほぼ順
に行なう。最初にポンチの自由端が無支持のパネル部25
2をダイス孔132内に押込み、第4図及び第5図に示すよ
うにダイス孔内にほぼ円錐状のパネル部252を形成す
る。ポンチの穿孔端86は円錐状のパネル部252の中央か
らスラグ230を穿孔して、パネル開口254を形成する。引
抜き面188はパネル開口の近部でパネル内に移動され、
パネル開口を拡大し、更にパネル部をダイス孔内に押圧
する。この引抜き面188はパネル開口254を介して少なく
とも一部を挿通し、更にパネル開口を拡大してパネル部
をダイス孔内に押圧してもよい。雌部材のバレル部172
の自由端は円錐状のパネル部252内に移動され、パネル
開口を通り、第9図に示すように管状形状のパネル部25
2aを成形する。最後にバレル部172の自由端がセンター
ポスト134の凹面状ダイス面190に向けて移動され、半径
方向外方に変形されてほぼ対応するダイス孔の凹面210
に係合し、U字状あるいはフック状のリング溝174bをバ
レル部に形成し、第14図に示すようにパネル部252bと機
械的なインターロックを形成する。本発明も最も好まし
い実施例では、ボディ部の肩部184もパネル部252b内に
移動され、パネル部を係止し、ボディ部の上面168をパ
ネルの主部250と同一面となるように装着する。
明らかなように、パネルの変形は、第14図に示すよう
に雌部材116のバレル部172とパネル部252bとの間を機械
的なインターロックで固着する上で極めて重要である。
本発明の方法では、パネルの変形は非常に正確に制御さ
れる。パネル部252は穿孔中にダイス組立体で支持され
ていないが、パネル部は常に制御される。始めに、バレ
ル部の自由端174が所定の荷重でパネルに向けて付勢さ
れ、この荷重は穿孔中維持され、パネルを穿孔するとき
の円錐状パネル部252aの形成を制御する。この後、パネ
ルは第6図に示すように弧状の引抜き面188に当接さ
れ、バレル部に接触する第2接触リングを形成する。バ
レル部の自由端はこの後、パネル部252内に移動され。
パネルが管状形状に引抜かれるときにパネルの変形を制
御する。
明らかなように、本発明の方法及び装置は種々の変形
が可能である。上述のように、センターポスト134はば
ねで上方に付勢され、自由端194とパネル部252との接触
を維持し、比較的小さなスラグ230をセンターポスト孔1
56内に排出させることが好ましい。しかし、このセンタ
ーポストを上方に付勢する手段は1又は複数のばねに限
定されるものではない。このセンターポストは例えば空
気圧あるいは弾性パッドにより上方に付勢することも可
能である。図示のように、環状のバレル部172の内面178
の径はパネルスラグ230の径の2倍より大きく、第14図
に示すようにパネルに雌部材を同一面となるように装着
するのに充分な量の金属を有し、管状部252bにより支柱
を形成してせん断強さを増大する本発明の利点を形成す
る。しかし、本発明の方法はスラグの径がバレル部172
の内径に近い場合にも使用できる。上記装着ヘッド20及
びダイス組立体22は本発明の方法を実施する上で最善の
方法と考えるが、本発明の方法は上記構造の装置に限定
されるものではなく、また、上記装着装置はこれによっ
て行われる方法に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による装着装置における雌部材
を装着する準備位置を示す部分的な断面図、第2図は第
1図の装着装置の装着中における部分断面図、第3図は
第1図の装着装置の下部のダイス組立体を分解した状態
の説明図、第4図は第2図の一部を拡大して示す断面
図、第5図は第4図の拡大断面図、第6図乃至第13図は
それぞれ第1図及び第2図に示す装着装置を用いて雌部
材を取付ける状態を順に示す説明図、第14図はパネルに
雌部材を装着した状態の第6図乃至第12図と同様な断面
図である。 20……ヘッド組立体、22……ダイス組立体、34……基部
ハウジング、36……先端ハウジング、74……ポンチ、76
……プランジャ、86……穿孔端、116……雌部材、130…
…ダイス部材、132……ダイス孔、134……センターポス
ト、136……軸線方向開口、144……半径方向肩部、146
……保持リング、156……軸線方向孔、164……ボディ
部、168……端部、170……通孔、172……バレル部、174
……弧状面、176……テーパ面、188……引抜き部、190
……ダイス面、200……パネル支持面、206……凹面部、
230……スラグ、250……パネル、252……パネル部。

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通孔を有するボディ部と、この通孔と同心
    状でかつこの通孔に連通する一体のバレル部とからな
    り、このバレル部が内面と外面と自由開口端とを有する
    雌部材を、塑性変形可能なパネルに取付ける方法であっ
    て、 (a)前記雌部材及び前記バレル部の自由端に同心状に
    整合する凹面状のダイス孔を有するダイス部材に支持さ
    れたパネルに対向させて、前記雌部材を整合配置させ、 (b)前記バレル部の内径よりも小径の軸線方向に延設
    された穿孔端と、これに連続した拡径引抜き部とを有す
    るポンチの自由端を、前記雌部材のボディ部の通孔及び
    バレル部に貫通させて前記パネルに係合させ、このポン
    チの自由端により、 (i)前記パネルをダイス孔に押圧して、このダイス孔
    内に円錐状のパネル部を無支持状態に形成し、 (ii)前記穿孔端により前記無支持の円錐状パネル部の
    中央からスラグを穿孔して、穿孔されたパネル開口を形
    成し、 (iii)前記ポンチをこのパネル部から引抜き、 (c)前記雌部材のバレル部の自由端を前記円錐状のパ
    ネル部内に移動し、前記穿孔された開口を介してダイス
    孔内に挿入し、前記バレル部の外面により前記パネル部
    を管状に引抜き加工し、 (d)前記バレル部自由端を前記ダイス孔内で半径方向
    外方に塑性変形させ、前記パネル部と機械的インターロ
    ックを形成する方法。
  2. 【請求項2】前記バレル部の自由端は、前記円錐状のパ
    ネル部を穿孔する前に、所定の荷重によりこのポンチか
    ら半径方向に離隔したパネル部に対して付勢され、前記
    パネル開口を貫通させる際に前記所定の荷重を保持する
    請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】前記バレル部の自由端を半径方向外方に変
    形する際、前記雌部材のボディ部を管状に形成されたパ
    ネル部内に挿通し、雌部材をパネルと同一面に装着した
    組立体を形成する工程を備える請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】前記ボディ部は前記パネルに向く肩部をバ
    レル部との隣接部に有し、この雌部材のバレル部の肩部
    を前記パネル部内に押込み、このパネル部を前記ボディ
    部の肩部と前記半径方向に変形されたバレル部の自由端
    との間で係止させる工程を含む請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】前記ダイス部材は、ダイス孔内に、独立し
    て突出するセンターポストを備え、このセンターポスト
    は前記穿孔端と同心状に整合する軸線方向孔を有し、前
    記ダイス部材はこのセンターポストを前記パネル方向に
    弾力的に付勢するバイアス手段を有し、前記センターポ
    ストがパネルに近接して配置されたときに、前記パネル
    のスラグをセンターポストの軸線方向孔内に排出し、前
    記パネル部をダイス孔内に変形する際に、パネル部で前
    記センターポストをダイス孔内に弾力的に付勢し、この
    後、前記センターポストがバレル部をダイス孔内に半径
    方向外方に変形させる工程を含む請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】前記センターポストの孔内へのスラグの排
    出は空気圧で行われる請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】前記ポンチの穿孔端は前記引抜き部から軸
    線方向に延在する円筒状の穿孔部を備え、この引抜き部
    は円筒状の穿孔部から拡径された滑らかな半球状面を有
    し、前記円筒状の穿孔部が無支持の円錐状のパネルを穿
    孔した後、半球状の引抜き部をパネル部に押圧して前記
    パネル部の開口を拡大しかつこのパネルを前記ダイス孔
    内に引抜き加工し、この引抜き部を前記パネル開口に挿
    通した後、前記雌部材のバレル部をパネル部に押圧して
    前記パネル部開口に挿通させる工程を備える請求項1記
    載の方法。
  8. 【請求項8】前記雌部材のバレル部の自由端は弧状の外
    面を有し、前記パネル部を穿孔する前に、所定の荷重で
    ポンチから半径方向に離隔する前記円錐状のパネル部に
    対してこのバレル部の自由端を付勢し、このポンチの自
    由端が前記パネル部の開口を挿通する際に前記所定の荷
    重を維持する工程を含む請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】通孔を形成したボディ部と、この通孔と同
    心状でかつこれに連通する一体の環状バレル部とからな
    り、このバレル部が内面と外面と自由開口端とを有する
    雌部材を、塑性変形可能なパネルに取付ける方法であっ
    て、 (a)パネル支持面と、凹面状のダイス孔と、このダイ
    ス孔を介して入れ子運動する伸縮可能なセンターポスト
    と、このセンターポストをパネル支持面方向に付勢する
    バイアス手段とを備え、このセンターポストが軸線方向
    孔と自由端とこの自由端から半径方向外方に離隔した凹
    面状のダイス面とを有するダイス部材の前記パネル支持
    面上に支持されたパネルに対向して、前記センターポス
    トと同心状に前記雌部材のバレル部を整合させて配置
    し、 (b)前記雌部材のボディ部の通孔と環状バレル部とを
    挿通してポンチの自由端を前記パネルに係合させ、前記
    パネルをダイス孔内に押圧してこのダイス孔内に無支持
    の円錐状パネル部を形成し、更に、このパネル部内に前
    記ポンチを移動することにより無支持の円錐状のパネル
    部のほぼ中央からスラグを穿孔してパネル開口を形成
    し、前記ダイス部材のセンターポストがパネルに近接し
    たときに、前記パネルのスラグをセンターポストの軸線
    方向孔内に排出し、この後、前記雌部材のバレル部の自
    由端を前記円錐状のパネル部内から前記パネル開口を介
    してダイス孔内に移動し、かつ、前記センターポストの
    半径方向外方のダイス面に向けてこのセンターポストを
    ダイス孔内に移動させ、前記ダイス部材には前記半径方
    向外方の凹面状のダイス面が前記ダイス孔のダイス面に
    近接したときに前記センターポストの入れ子運動を阻止
    するストップ手段を設け、 (c)前記バレル部の自由端をセンターポストの前記半
    径方向外方の凹面状のダイス面に対して移動することに
    より、前記バレル部の自由端をダイス孔内で変形させて
    前記パネル部と機械的にインターロックさせる方法。
  10. 【請求項10】前記ポンチの自由端は軸線方向に延設さ
    れた穿孔端と、これに連続して拡径された引抜き部とを
    有し、このポンチの穿孔端を前記無支持のパネル部に移
    動してこの円錐状のパネル部からスラグを穿孔した後、
    前記ポンチの引抜き部を前記パネルの開口に挿通し、こ
    のパネルの開口を拡大し、更にパネル部を前記ダイス孔
    内に押込む請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】前記ポンチの移動に続いて、パネルの開
    口に前記雌部材のバレル部の自由端を挿通し、前記バレ
    ル部の外面によりこれに係合するパネル部を管状形状に
    引抜き加工し、この後、前記バレル部の自由端を半径方
    向外方に変形してこの管状のパネル部の自由端と機械的
    なインターロックを形成する請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】前記パネル部を穿孔する前に、所定の荷
    重で前記バレル部の自由端を、前記ポンチから半径方向
    に離隔するパネル部に付勢し、前記ポンチがパネルを穿
    孔する際、前記所定の荷重を保持する請求項9記載の方
    法。
  13. 【請求項13】前記バレル部の自由端を半径方向外方に
    変形して雌部材をパネルと同一面に装着した組立体を形
    成する際に、前記雌部材のボディ部を管状のパネル部内
    に移動する工程を含む請求項9記載の方法。
  14. 【請求項14】通孔を形成したボディ部とこのボディと
    同心状で一体のバレル部とからなり、このバレル部が内
    面と外面と開口自由端とを有する雌部材を、塑性変形可
    能なパネルに取付けるダイス組立体であって、ボウル状
    に凹設されたダイス孔とこのダイス孔の少なくとも両側
    のパネル支持面とダイス孔の中央を通る孔とを有するダ
    イス部材と、このダイス部材の孔を入れ子状に通って前
    記ダイス孔内に突出し、自由端とこの自由端を通る軸線
    方向孔とを有するダイスポストとを備え、このダイスポ
    ストは前記自由端から離隔した半径方向外方に延びる凹
    面状の弧状ダイス面を有し、前記ダイス孔はこれに対応
    する凹面部を有し、更に、前記ダイスポストの自由端が
    前記ダイス部材のパネル支持面の平面に近接させてこの
    ダイスポストの孔内に前記パネルから穿孔されたスラグ
    を収容する状態に、前記ダイスポストを弾力的に付勢す
    るバイアス手段と、前記ダイスポストの半径方向の弧状
    ダイス面及びこれに対応するダイス孔の凹面部を整合さ
    せた状態で、前記バイアス手段の力に抗して前記ダイス
    孔内における前記ダイスポストの動きを制限するストッ
    パ手段とを備え、前記ダイスポストの自由端は前記バレ
    ル部の内面内に入れ子状に収容可能で、前記ダイスポス
    トの半径方向ダイス面及び対応するダイス部材の凹面部
    が協働して前記バレル部の自由端を半径方向外方に変形
    して前記ダイス孔内に係止されたパネルにロック係合さ
    せるダイス組立体。
  15. 【請求項15】前記ストッパ手段は前記ダイスポストの
    動きを、前記対応するダイス孔の凹面部よりも上側とな
    るように制限し、前記バレル部の自由端が前記凹面部に
    対して半径方向に変形されたときに前記凹面部を不整合
    状態としてロックするのを防止する請求項14記載のダイ
    ス組立体。
  16. 【請求項16】通孔を形成したボディ部と、このボディ
    部と同心状で内面と外面と開口自由端とを形成した一体
    の環状バレル部とを有する雌部材を、塑性変形可能なパ
    ネルに取付けるダイス組立体とポンチと駆動部材とを有
    するダイスセットであって、前記ダイス組立体は凹設さ
    れたボウル状のダイス孔を形成したダイス部材と、この
    ダイス孔とこのダイス孔の中央を通る孔との少なくとも
    両側に配置されたパネル支持面と、前記ダイス部材の孔
    を通ってダイス孔内に入れ子状に延び、自由端とこの自
    由端を通る軸線方向孔とを有するダイスポストとを備
    え、このダイスポストは自由端から半径方向外方に延在
    する凹面状の弧状面を有し、前記ダイス孔はこれに対応
    する凹面部と、ダイスポストを弾力的に付勢し、この自
    由端をダイス部材のパネル支持面の平面の近部に延長す
    るバイアス手段と、このバイアス手段に抗して前記ダイ
    スポストの動きを制限し、前記ダイスポストの半径方向
    外方の凹面状の弧状のダイス面と前記対応するダイス孔
    の凹面部とを整合させるストッパ手段とを有し、前記ポ
    ンチは前記孔と前記雌部材のバレル部とに入れ子状に収
    容可能で、前記ダイス部材のパネル支持面に係合する自
    由端を有し、このポンチの自由端は前記バレル部の内径
    よりも小径に形成され、前記パネルからスラグを穿孔し
    てパネル開口を形成する穿孔端と、これに続いて形成さ
    れ、前記パネル及びパネル開口に対して移動される拡径
    弧状の引抜き部と、前記ポンチの周部に入れ子状に収容
    され、前記雌部材のボディ部に係合してバレル部自由端
    を前記パネル開口を通して移動し、対応ダイス面に対し
    て半径方向外方に前記バレル部の自由端を変形し、前記
    パネルにロック係合させる環状駆動部材とを備えるダイ
    スセット。
  17. 【請求項17】前記ポンチ穿孔端は、円筒状の軸線方向
    に延在する穿孔部を有し、前記引抜き面はこの穿孔部か
    ら半径方向に延在する半球状に形成されている請求項16
    記載のダイスセット。
  18. 【請求項18】前記ポンチは軸線方向孔と、この軸線方
    向孔に連通し、この孔を加圧して前記パネルから穿孔さ
    れたパネルのスラグをダイス組立体のダイスポスト孔に
    排出する空圧手段とを有する請求項15記載のダイスセッ
    ト。
  19. 【請求項19】通孔を有するボディ部とこの通孔に連通
    する開口自由端を形成した一体の固着部とを有する雌部
    材をパネルに取付ける装着ヘッドであって、前記雌部材
    を収容する第1通路と、この第1通路に連通する第2プ
    ランジャ通路と、外面及び自由端を有するボディ部を有
    してプランジャ通路内を往復動するポンチとを備え、こ
    のポンチの自由端は軸線方向に延在する円筒状の穿孔部
    と、この穿孔部から半径方向外方に延在し、前記ボディ
    部の外面に連続する移行部に弧状の凸面状に形成された
    引抜き面と、前記ポンチの周部に入れ子状に配置され、
    その自由端に駆動面を有するプランジャとを有し、前記
    ポンチの自由端は前記雌部材の孔と固着部とに入れ子状
    に収容可能で、この固着部の自由端に対向配置されたパ
    ネルに係合し、更に、前記穿孔部をパネルに係合させて
    スラグを穿孔し、パネル開口を形成する作動手段を備
    え、この作動手段が前記引抜き面をパネル開口に隣接す
    るパネルに対して移動させることによりこのパネル開口
    を拡大させかつこのパネル開口を介して引抜き面を移動
    し、更に、前記プランジャ駆動面を前記雌部材のボディ
    部に対して移動することにより、前記拡大されたパネル
    開口を介して固着部を挿通させる装着ヘッド。
  20. 【請求項20】前記ポンチの移行部の引抜き面は、前記
    円筒状穿孔部の近部に、ポンチの縦方向軸線に対して半
    径方向に前記ボディ部に延び、ポンチのボディ部の外面
    に滑らかに移る弧状面を有する請求項19記載の装着ヘッ
    ド。
  21. 【請求項21】前記ポンチは前記円筒状の穿孔部を貫通
    して延びる円筒状の穿孔部を有し、更に、前記ポンチの
    孔に連通しかつ前記ポンチの穿孔部からパネルのスラグ
    を排出する空圧手段を備える請求項19記載の装着ヘッ
    ド。
  22. 【請求項22】自由端を有して突出するセンターポスト
    と、このセンターポストを囲む凹設されたダイス孔とを
    備えるダイス部材を含み、このセンターポストはダイス
    部材のダイス孔を介して入れ子状に収容され、前記セン
    ターポストは前記ポンチの自由端と同心状に整合するセ
    ンターポストの自由端内に形成される軸線方向孔を有
    し、前記ポンチの自由端は前記センターポストの孔を介
    して入れ子状に収容可能であり、前記ダイス部材はパネ
    ルを固定状態に支持し、前記センターポストの孔は前記
    パネルの近部に配置されたときに前記スラグを収容し、
    このセンターポストはダイス部材の孔と協働して、前記
    ポンチによるパネルの穿孔に続いて前記雌部材の固着部
    を半径方向外方に変形するダイス組立体と組合わせられ
    る請求項19記載の装着装置。
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