JP4262239B2 - 二構成部材間の締結装置およびその締結方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形製品等におけるに構成部材間の締結装置および締結方法に係り、詳細には、構成部材に設けた螺子のような断面隆起状部を互いに摩擦係合させて締結させる締結装置および締結方法に関するものである。

従来より各種容器においては、容器に蓋を締結するような２つの構成部材を固定する技術分野では、締結方法として螺子を用いるのが一般的である。しかしながら、最近では、より安定した締結を行いかつ多機能を有したものが要求されている。

一般に、螺子式の締結方法では、使用目的によって異なるが、締結を行う螺子のリード角は、一定したものを使用する方法が主となっている。この方法を容器の蓋等に採用する場合、蓋の内部天井面と容器の口部平面とを強固に接触させるために一定したリード角を有する螺子によって締結している。また、このような容器、蓋等の製造においては、例えば、射出成形の金型のコアから製品を離型させる場合、コアを回転させて製品をエジェクトするため、型抜きを容易にする為に一定したリード角を有する螺子が用いられている。

また、リード角の異なった２種類の螺子を使用した二部材の締結を行うものとしては、特許文献１に記載されているような締結方法があるが、それぞれの種類のリード角によって各部材の移動速度を異ならせるようにしたものである。

また、ボルトとナットとの締付け具として、特許文献２に記載されているように、１個のボルトにリード角の異なる左ねじ溝と右ねじ溝を形成するとともに、ボルトのそれぞれのリード角のねじ溝に螺合するねじ山を有する別々のナットを設けたものがある。
特開２００２−３４６５０号公報 実開平５−１０１０号公報

このような従来の締結装置は、固定手段として螺子を用いる場合は、螺子のリード角は全て一定しているのが一般的である。そのために、締結力を材料の如何に係わらず雄螺子と雌螺子の弾性変形と摩擦力で得ているので、強い締結力を得るために大きな回転モーメントを必要としている。従って、容器などの蓋の締め付け回転力の強弱によって締結力が左右され、蓋が緩みやすくなる問題がある。

特に、蓋の締め付け回転力は、蓋の内部天井面と容器の口部平面とが接触した後に与えた回転力が締結力に寄与する為、蓋内部天井面と容器口部平面間の摩擦力が蓋回転力の大きな損失となることが、締結力のばらつきをより大きくしている。

また、１種類リード角を有する螺子による固定では、ボルトとナットや容器と蓋の関係のように、必ず端部でのストッパが必要となり、任意の場所で締結を得ることが出来なくて用途も限定されている。したがって、上記引用文献２に記載されたようなボルトとナットの締付け具が考えられているが、非常に特殊な加工を必要とするものであり、その材料も強度を要求されるものであることから加工の困難性も伴うものである。

また、異なったリード角を有する螺子による締結装置としては、上記の引用文献１に記載のような螺子による締結装置があるが、リード角の異なった２種類の螺子を平行に配置したものであり、移動の際の速度の違いによって取扱の便利さを向上させたものであり、締結そのものを目的としたものではなかった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、特殊機構を備えることなく二構成部材間の締結を一操作によって成すことができる締結装置および締結方法を提供することを目的とする。

本発明は、また、２つのものを固定する手段の内、螺子を用いる場合において、螺子のリード角を少なくとも2種類の角度を用いた螺子にすることで、雄螺子と雌螺子の弾性変形と摩擦力のみで締結力を得るようにして締結力の安定化を計ると共に任意の場所での締結を可能とする二構成部材間の締結装置および締結方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、所定の第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を外周に備えた一方の構成部材と、この一方の構成部材の断面隆起状部と等しい上記第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を内周に備えた他方の構成部材とからなり、上記一方の構成部材の外周または上記他方の構成部材の内周のいずれかに、上記第１のリード角とは異なる第２のリード角で傾斜した他の断面隆起状部を設け、上記両構成部材において、リード角を同じにした断面隆起状部は互いにねじ結合する一方、上記第１のリード角を有するいずれかの断面隆起状部が、リード角を同じにした断面隆起状部と上記第２のリード角の上記他の断面隆起状部との間に圧入されながらねじ込み移動して、両構成部材が一体に固定されることを特徴とする。
第２の発明は、上記第１のリード角が２０°であり、上記第２のリード角が１８°〜１９°であることを特徴とする。
第３の発明は、リード角を同じにした断面隆起状部とリード角を異にした断面隆起状部との間に圧入されながらねじ込み移動する上記断面隆起状部は、その一方の上記第１のリード角の面が、上記他の断面隆起状部の上記第２のリード角の面に対して摩擦係合するとともに、その他方の上記第１のリード角の面が、上記他の断面隆起状部に隣接した第１のリード角の断面隆起状部に面接触状態で係合することを特徴とする。

第４の発明は、上記一方の構成部材を円筒状容器で構成するとともに、この円筒状容器の開放端部に断面隆起状部を形成する一方、上記他方の構成部材を蓋で構成するとともに、この蓋の内側壁に断面隆起状部を形成し、上記円筒状容器と蓋とが係合して締結されたとき、上記開放端部の口部に対して上記蓋の内側天井面が接触して締結されることを特徴とする。
第５の発明は、上記一方の構成部材が外周壁に断面隆起状部を有する棒状部材からなる一方、上記他方の構成部材が内周壁に断面隆起状部を有するリング状部材からなることを特徴とする。

第６の発明は、所定の第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を外周に備えた一方の構成部材と、この一方の構成部材の断面隆起状部と等しい上記第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を内周に備えた他方の構成部材とを締結する方法であって、上記一方の構成部材の外周または上記他方の構成部材の内周のいずれかに、上記第１のリード角とは異なる第２のリード角で傾斜した他の断面隆起状部を設け、上記両構成部材において、リード角を同じにした断面隆起状部を互いにねじ結合させる一方、上記第１のリード角を有するいずれかの断面隆起状部を、リード角を同じにした断面隆起状部と上記第２のリード角の上記他の断面隆起状部との間に圧入させながらねじ込み移動させて、両構成部材を一体に固定することを特徴とする。

上記構成の二構成部材間の締結装置においては、一方の構成部材が所定のリード角を有する少なくとも２個の断面隆起状部を備え、他方の構成部材が一方の構成部材に対して所定の位置関係を保持されていて、一方の構成部材の断面隆起状部に対向して係合しかつ一方の構成部材の断面隆起状部のリード角とは異なったリード角を有する少なくとも１個の断面隆起状部を備えているので、両構成部材が互いに移動されると、断面隆起状部が互いに対向してある距離だけ移動後に係合し、係合したままさらに移動することにより、断面隆起状部がさらに強く摩擦係合してその状態を保持し、両構成部材を一体に固定することができる。その際、係合箇所を最適箇所に任意に設定すれば、用途に応じた両構成部材の締結状態を得ることができる。

また、この締結装置における構成部材は、瓶等の円筒状容器における開放端部およびこの開放端部を閉じるための蓋であって、断面隆状部が開放端部の外周に形成された断面隆起状部、および蓋の内周に形成された断面隆起状部であるので、蓋を容器の開放端部にねじ込むことにより装着することができるが、その際、容器の開放端部の断面隆起状部と蓋の内側璧の断面隆起状部とはリード角が異なるので、ねじ山同士が互いの移動後に係合して、さらにねじ込み作業を続けることにより摩擦係合を行うことになり、両者は固定状態になって、蓋が容器の開放端部に締結されることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明に係わる多種のリード角を有する断面隆起状部を備えた締結装置は、小さな回転力で締結が可能であり、かつ締結力を安定的に得ることができるなど、締結装置の品質を向上させることができるという優れた効果がある。

また、一方の構成部材に対して、他方の構成部材を任意の場所に締結することができるので、多用途に対応させることが可能となり、簡便な方法の締結により適用範囲を広げることができる。

以下に本発明に係わる締結装置の一実施の形態を図を参照して説明する。本発明の実施の形態では、射出成形製品として提供されるような容器の開放端部とそこにねじ込み取り付けられる蓋とによって説明することにするが、リード角の異なる断面隆起状部を係合することによる締結装置であれば、これに限定されることはない。

図１および図２は、用途を特定していないものにおける一方の構成部材１０と他方の構成部材２０に断面隆起状部１２、１４、１６、１８および２２、２４、２６、２８を設けた場合の締結装置を示している。これらの両構成部材１０、２０は、樹脂等の弾性材からなるものであり、図１（Ａ）は両構成部材１０、２０が離脱した状態を示し、図１（Ｂ）は両構成部材１０、２０の断面隆起状部が互いに係合する状態まで移動された状態を示し、そして、図１（Ｃ）は断面隆起状部が締結状態にされるように両構成部材１０、２０を移動させた状態を示している。このように、両構成部材１０、２０は、互いに所定の距離を移動することができる位置に保持されるとともに、互いに離脱することができるものでもある。その際、両構成部材１０、２０の断面隆起状部１２、１４および２２、２４は、一方の構成部材１０の１８．５°のリード角を有する断面隆起状部１４、１８に係合する他方の構成部材２０における断面隆起状部２４、２８のリード角が２０°にされて、他の断面隆起状部１２、１６は、一方の構成部材２０の断面隆起状部２２、２４、２６、２８と同じリード角２０°を有するものとして形成されている。

両構成部材１０、２０は、図１（Ａ）の離脱状態から、図１（Ｂ）に示されるように断面隆起状部１２、１４、１６、１８と断面隆起状部２２、２４、２６、２８が互いにそれらのリード角方向に摺動して係合状態に位置され、所定の位置関係を有して保持され、さらに図１（Ｃ）に示されるように締結状態にすることができるように構成されているものである。そして、両構成部材１０、２０が互いに組合わされ装着されて、リード角の異なる断面隆起状部１４、２４同士が係合するまで、リード角の同じ断面隆起状部１２、２２および１６、２６同士が摺動して移動される。さらに、リード角の異なる両断面隆起状部１４、２４は、同じリード角の断面隆起状部１２、２２の摺動関係によって、両構成部材１０、２０が所定の位置関係を維持するように保持されているので、互いに弾性変形しながら曲がったり、一方が他方に陥入するようにして摩擦係合し、図２の断面図に示すように、その位置に両構成部材１０、２０を締結状態にして固定することができる。

この締結状態では、一方の構成部材１０の断面隆起状部１２、１６に沿って他方の構成部材２０の断面隆起状部２２、２６が摺動して、両構成部材１０、２０を互いに移動させると、リード角の異なる断面隆起状部１４、１８と２４、２８とが係合して摺動すると、他方の構成部材２０の断面隆起状部２４、２８が一方の構成部材１０のリード角の小さい断面隆起状部１４、１８に対して互いに弾性変形しながら進入して、互いに強く押し付けられて摩擦係合による締結状態をなさせしめることができる。断面隆起状部１４、１８と２４、２８との弾性変形による係合状態は、図１（Ｃ）の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である図２に示すように、また、図１（Ｃ）では変形を示すために太線で示す変形部１４’、２４’および１８’、２８’が示され、締結状態を達成することができる。

上記のような本発明の一実施の形態による二構成部材間の締結装置は、その実際の例として、図３から図９に示すような射出成形製品における螺子式の容器類の蓋１と、この蓋１を使用して閉じられる射出成形製品の容器は、蓋本体２の内側部分に、図４の展開図に示されるように、従来の容器蓋１と同様に、１種類の２０°のリード角を有する螺子３ａ、３ｂが形成されている。この螺子３ａ、３ｂによって容器本体５に対して蓋１が締結される。

図４は、図３に示される容器の蓋１の螺子部３を展開して示した展開図である。１種類のリード角を有する螺子３ａ、３ｂを有したものである。この螺子部３は、蓋本体２に、２０度のリード角を持つ雌螺子３ａ，３ｂが配置されている。この雌螺子３ａ、３ｂは、通常は円周に４〜８個配置されて設けられている。

図６は、本発明のリード角の異なる２種類の雄螺子４１、４２を有する螺子部４の展開図を示す。この螺子部４は、図７の容器本体５の口部の平面図、図８の容器本体５の軸線方向の断面図、および雄螺子４１のリード方向に直角に取られた断面図に示されるように、容器蓋本体５に、２０度のリード角を有する雄螺子４１と僅かに異なる１８．５度のリード角を有する雄螺子４２が配置されている。これらの雄螺子４１、４２は、通常は円周に4〜８個配置される。リード角の異なる雄螺子４２は、多数の雄螺子４２が設けられた場合には、一般的には交互に配置するのが良い。したがって、用途により４〜８個以上の偶数個の螺子が設けられてもよい。

また、このような2種類のリード角の角度差は、１〜２度程度で良いが、用途によってこの範囲外を採用しても良い。図３乃至図９には示していないが、容器等の雄螺子側も蓋等の雌螺子側とも、雄螺子側のリード角の異なった螺子以外は、それらのリード角、螺子条数とも同じものが設けられている。

上記のような容器と蓋との関係を、断面円形状の蓋と容器の口部との実施例において図１０乃至図１４を参照して説明する。その際、図３乃至図９に示される部分と同等の部分には、同じ参照番号が付されている。

図１０に示すように、樹脂等の弾性材からなる円筒状の容器本体５の口部において、その外周璧に複数の雄螺子４１、４２からなる螺子部４が形成され、それらの螺子は、互いに対してリード角の差が１〜２°小さくされた雄螺子４１が一つ置きに設けられている。この容器本体５の口部に対して、被されるように王冠状の蓋１がその内周璧に容器本体５側の雄螺子４２と螺子条数、リード角を同じくして複数の雌螺子３ａ、３ｂが形成されている。

図１０に示すように容器本体５から蓋１が離脱状態から、図１１に示すように、容器本体５のリード角の小さい雄螺子４１に対して、蓋１の雌螺子３ａが係合するまでねじ込まれる。その際、容器本体５の雄螺子４２に対して、蓋１の雌螺子３ａが互いの螺子面に沿って摺動し、蓋１と容器本体５との位置関係を保持しながら、この係合状態を維持することができる。この係合状態の直前の状態は、図１１における線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図である図１３に示され、雄螺子４１と４２の斜面部に雌螺子３ａがまだ係合されない状態にあるが、雌螺子３ａの進入側では既に雄螺子４２の斜面部で摺動関係にあり、雄螺子４１の斜面部の端部は係合直前の位置にある。

蓋１がさらにねじ込まれると、図１２に示されるように、蓋１の雌螺子３ａが容器本体５のリード角の小さい雄螺子４１の斜面部の端部に係合したあと、曲がったり圧入変形のような互いに弾性変形しながら図１２において斜線で示すように、係合変形しながら回転によるねじ込み移動が容器本体５の口部に圧着されるまで続けられ、蓋１と容器本体５に対する密封状態を生じるような摩擦係合が得られる。その際の係合状態は、図１２の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面図である図１４に示されるように、蓋１の雌螺子３ａの一方の斜面部が容器本体５の雄螺子４１の斜面部に圧入して状態が得られる。そして、雌螺子３ａの他方の斜面部は、図１４にも示されるように、隣りの雄螺子４２の斜面部にリード角が同じであるために、面接触状態で係合している。このような螺子同士の圧入状態では、強力な圧着状態が得られ、蓋１と容器本体５との締結を行うことができる。その際に、蓋１の天井内壁が容器本体５の口部に対してねじ込みによる圧着を行うこともできるので、密封の必要な場合には強力な密封性を与えることができる。

このような蓋１、容器５等は、射出成形によって得ることができるが、そのための射出成形金型では、蓋１の螺子部３はコアサイドとなるため、コア表面に螺子状の凹み溝をＮＣ加工機等で用意に加工できる。容器５のための成形金型は、ブロー成形等の金型である為、割り型が使用されるために、製品を同様に容易に加工することができる。また、成形後のエジェクトも、型を割る為に製品の取出しを容易に行うことができ、従って、容易に離型することができる。

このように、容器と蓋の螺子を係合し回転させるとリード角の異なる螺子を有するために、僅かな回転で締結が開始される。締結原理は、楔状の締結であるため、蓋の回転力は全て締結力となり、安定した締結が可能となる。

また、締結は、雄螺子と雌螺子同士の弾性変形と摩擦力でなされるため、雄螺子を棒状にして、その任意の場所に、例えばリング状にした雌螺子側を締結することもできる。

上記実施例では、容器類の蓋を例にして説明したが、上記のような締結を必要とする場合には、各種家庭電化製品、ＯＡ機器、カメラ、自動車等精密工業用製品に対しても適用可能であり、一般家庭用製品に限定されるものではない。

また、断面隆起状部、即ち、螺子のリード角は、2種類のリード角を有する場合で説明したが、任意の数の種類のリード角を有する断面隆起状部を備えたものを適用することは可能である。

本発明の一実施の形態による二構成部材の締結装置を示し、（Ａ）は離脱状態を示す平面図、（Ｂ）は両構成部材の途中の係合状態を示す平面図、および図（Ｃ）は両構成部材が締結状態にある平面図。 図１（Ｃ）の線ＩＩ−ＩＩに沿った側面図。 本発明の他の実施の形態による射出成形製品である螺子式の容器類の蓋の断面図。 図３の射出成形製品の螺子部の展開説明図。 図４の螺子部の断面図。 本発明の他の実施の形態による射出成形製品の容器口部の正面展開図。 図６の容器口部の部分平面図。 図６の容器口部の中心軸線に沿った部分断面図。 図６の容器口部における雄螺子の長手方向に直角の断面図。 本発明のさらに他の実施の形態による射出成形品の容器口部とその蓋の斜視図。 図１０の容器口部に装着されようとする蓋を示す斜視図。 図１０の容器口部に蓋が装着されて締結された状態を示す斜視図。 図１０の容器口部に蓋が装着されようとする段階の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図。 同容器口部の蓋が締結された状態の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面図。

符号の説明

１ 射出成形の蓋製品
２ 蓋本体
３ 螺子部
４ 螺子部
５ 容器本体
１０ 一方の構成部材
１２、１６ 断面隆起状部
１４、１８ リード角の異なった断面隆起状部
２０ 他方の構成部材
２２、２４、２６、２８ 断面隆起状部
４１、４２ 雄螺子
１４’、２４’ 変形部
１８’、２８’ 変形部
３ａ、３ｂ 雌螺子

Claims (6)

1. 所定の第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を外周に備えた一方の構成部材と、この一方の構成部材の断面隆起状部と等しい上記第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を内周に備えた他方の構成部材とからなり、上記一方の構成部材の外周または上記他方の構成部材の内周のいずれかに、上記第１のリード角とは異なる第２のリード角で傾斜した他の断面隆起状部を設け、上記両構成部材において、リード角を同じにした断面隆起状部は互いにねじ結合する一方、上記第１のリード角を有するいずれかの断面隆起状部が、リード角を同じにした断面隆起状部と上記第２のリード角の上記他の断面隆起状部との間に圧入されながらねじ込み移動して、両構成部材が一体に固定される二構成部材間の締結装置。
2. 上記第１のリード角は、２０°であり、
   上記第２のリード角は、１８°〜１９°である
   ことを特徴とする請求項１に記載された二構成部材間の締結装置。
3. リード角を同じにした断面隆起状部とリード角を異にした断面隆起状部との間に圧入されながらねじ込み移動する上記断面隆起状部は、その一方の上記第１のリード角の面が、上記他の断面隆起状部の上記第２のリード角の面に対して摩擦係合するとともに、その他方の上記第１のリード角の面が、上記他の断面隆起状部に隣接した上記第１のリード角の断面隆起状部に面接触状態で係合する構成にした請求項１に記載された二構成部材間の締結装置。
4. 上記一方の構成部材を円筒状容器で構成するとともに、この円筒状容器の開放端部に断面隆起状部を形成する一方、上記他方の構成部材を蓋で構成するとともに、この蓋の内側壁に断面隆起状部を形成し、上記円筒状容器と蓋とが係合して締結されたとき、上記開放端部の口部に対して上記蓋の内側天井面が接触して締結される請求項１〜３のいずれかに記載された二構成部材間の締結装置。
5. 上記一方の構成部材が外周壁に断面隆起状部を有する棒状部材からなる一方、上記他方の構成部材が内周壁に断面隆起状部を有するリング状部材からなる請求項１〜３のいずれかに記載された二構成部材間の締結装置。
6. 所定の第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を外周に備えた一方の構成部材と、この一方の構成部材の断面隆起状部と等しい上記第１のリード角で傾斜した断面隆起状部を内周に備えた他方の構成部材とを締結する方法であって、
   上記一方の構成部材の外周または上記他方の構成部材の内周のいずれかに、上記第１のリード角とは異なる第２のリード角で傾斜した他の断面隆起状部を設け、
   上記両構成部材において、リード角を同じにした断面隆起状部を互いにねじ結合させる一方、上記第１のリード角を有するいずれかの断面隆起状部を、リード角を同じにした断面隆起状部と上記第２のリード角の上記他の断面隆起状部との間に圧入させながらねじ込み移動させて、両構成部材を一体に固定する、
   二構成部材間の締結方法。

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