JP4673730B2 - ボス部材及びボス部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークへの被締結物の取り付けにおいて、ワークと被締結物との間に介在させ、ねじあるいはナット等の締結部材で被締結物を固定するためのボス部材であって、前記被締結物を締結する場合に、これが傾斜することなく、また、ガタ付くことなく支持されるようにしたボス部材及びボス部材の製造方法に関する。

製品の薄型化のために電子基板を積層し、この前面にカバーや表示ユニットを取り付ける場合、これら被締結物を取り付けるワークは比較的薄いものが採用されている。このようなワークにカバーや表示ユニット等の被締結物を取り付けるに際しては通常、ねじが使用されているが、このねじを直接ワークに螺合するにはワークに十分な厚みがなく、固定強度の低下を招いていた。これを防止することからねじを螺合して取り付けるのに十分な強度を有するボス部材をワークに固着し、このボス部材の軸部先端部に被締結物を載置してねじをボス部材に形成されている下穴に螺合して被締結物を取り付けているのが現状である。

このようなボス部材として、最近では多くの種類のものが使用されている。例えば、ワークに形成されている取付穴（図示せず）よりも若干径の大きい頭部とこの頭部に立設され、前記穴に嵌入し得る径となっている軸部とが金属材料で一体に形成されてなり、軸部の外周面には、頭部との境界部分に、全周にわたって断面四角形の溝部が形成され、頭部の外周面には回り止め用のローレットあるいはセレーションが形成されたものがある。そして、この軸部にはねじを螺合可能な有底円筒形状あるいは軸部から頭部にかけて貫通する貫通穴形状の下穴が形成されている。

このようなボス部材を成形するには、所定長さに切断された軸状の素材１１０を図６に示すように、第１受駒１２１に圧入して素材１１０の先端外周に沿い面取りを形成するとともにこれの先端中央にセンター穴１０４を形成するようにしている。そして、この面取りされた素材１１０を図７に示すように、次工程の頭部圧造工程１３０に移し、素材１１０を第２受駒１３２に圧入して軸部１０２に下穴１０６を成形すると同時に軸部の他端を押し潰してセレーション１０９を外周に形成した頭部１０３を圧造成形するようになっている。このような工程によりボス部材を成形した場合、頭部はほぼ規定通りに成形されるが、軸部の先端は全体が正確な平坦面とはならず、一部が平坦で他は切断面がそのまま現れた状態となり、軸部先端に確実に平坦面を得ることができないのが現状となっている。

このように先端が平坦な軸部を得る圧造加工としては、例えば、特公平８−２９３９２号公報に示されたものがある。これは、図８に示すように、金属板に打ち込んでナットをこの金属板に固着することを可能にしたピアスナットの製造装置に関するものであり、ダイ２３２の凹部２３３に挿入されたナットブランク２１１をパンチ２３１により押圧すると、環状溝にインサート２３５の環状突起２３６が挿入した状態で、側壁がテーパ壁２３４により軸線側へ傾けられ、環状溝を確定する側壁面を軸線に対して傾斜させ環状溝の断面形状が奥広がりのあり溝に形成されて一定寸法に仕上げられるようになっている。
特公平８−２９３９２号公報

しかしながら、これはダイに挿入された加工材に対してパンチで押圧し塑性加工を行ってナットの外観形状を整えるようにしたものであるが、このナットの外形端部の側壁をすぼませるようにし、その境においてインサートの先端が位置するようにした状態で押圧力を加えるこの圧造方法を採用し、ボス部材の軸端面が平坦になるように圧造成形を行うと、図９に示すように、受駒１２１内で圧造成形される素材１１０にはバリ（ｂ）が発生して確実な平坦面が得られない。これは受駒の内壁に位置しているテーパ壁の角が正確に形成されず僅かな丸みがあるのと、この角に押出部材１３６の先端を一致させているからであり、そのため、押出部材との間で常にバリが発生しており、これを作業者が手作業で取り除く必要があった。また、このバリをなくそうとすると、それに合わせてパンチの押圧力を低下させる必要があるが、これを低下させると、ボス部材の端面が完全に平坦にはならず、端面が傾斜している。このため、このような成形装置で圧造されたボス部材の端面に被締結物を載置すると、安定して被締結物をボス部材に固定することができなかったり、バリが除去されていないとこれにより被締結物が浮き上がったり、傷が生じる等の課題がある。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともに軸端に一定の平坦面が確実に形成されたボス部材を得るとともに簡単な構成で軸端に常時圧造加工のみで確実に平坦面を提供するボス部材の製造方法を得ることである。

本発明の目的は、締結部材が螺合される軸部２と、この軸部２と一体でこれより大径のセレーション部９を有する頭部３とを圧造加工し、この頭部３に接する軸部２の外周に溝形状の凹部７を転造加工してなるボス部材１であって、前記圧造加工により軸部２の端部にこれより細い軸径で且つ端面が平坦なストレート形状の細軸部４を形成し、この軸部２と細軸部４との間に先細のテーパ部５を形成したボス部材を提供することで達成される。

また、この目的を達成するために前記ボス部材の構成に加えて、凹部は軸線に沿う断面において、底面側が狭く開放側が広くなるように少なくとも一方が傾斜した側壁８を有しているから、ワークの肉が凹部に嵌りやすく、強固な固定が可能になる。

しかも、本発明の前記目的は、締結部材が螺合される軸部２と、この軸部２と一体でこれより大径のセレーション部９を有する頭部３と、この頭部３に接する軸部２の外周に溝形状の凹部７とを設けてなるボス部材の製造方法において、所定長さに切断された素材１０を穴明け工程２０において中心線上に所定深さの下穴６を形成する成形ピン２２を有する第１受駒２１に圧入し、この下穴が形成された素材１０を頭部圧造工程３０に移して第２受駒３２に所定量だけ圧入して外周にセレーション部９を有する頭部３を形成するとともに同時に前記軸部２より僅かに細く端面が平坦なストレート形状の細軸部４を軸部２の先端部に形成し且つこの軸部２と細軸部４との間に先細のテーパ部５を形成したボス部材の製造方法を提供することによっても達成される。

この製造方法においては、第２受駒は後退したとき、支持穴３３内のテーパ形成部３４とボス部材１の細軸部４を形成する小径部とがなす角より奥側に先端が位置するよう設定された構成の第２押出部材３６を摺動自在に有していることから、バリの発生を安定してなくすことができる。

本発明によれば、ボス部材の軸部の先端部にこの軸径より細い細軸部を形成し、その端面を平坦に形成しているので、このボス部材に被締結物を載置した場合、端面全体に被締結物が接することができ、被締結物を安定して支持することができる。特に、基盤はボス部材の端面全体で支持されることになるから、ねじでの固定の際に、ボス部材の端面全体で固定力を受けることができ、基盤の割れも解消される。また、電子部品等を配置した基盤を取り付ける際に、この基盤が薄くても、歪むことなくねじ等で固定することができ、基盤が破損することもなくなる。更に、軸端にバリ等も生じにくいので、被締結物に傷が発生しにくく、このバリによって基盤等の回路が短絡されたりして基盤等の破損の原因となることも解消される。しかも、このボス部材の製造において、圧造加工の際に軸部先端部にこの軸径より細い細軸部を形成する構成なので、受駒と押出部材との間に加工材が嵌り、バリが発生することがなくなるので圧造されたボス部材の軸端は確実に平坦面になる。その上、軸部のテーパ部より僅か前方にボス部材の長さ方向の寸法を決定する押出部材の端面が位置するようになっているので、パンチで軸端面を平坦にすべく加工材を押圧した場合にボス部材の端面が確実に圧造されて常時平坦になる等の特有の効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図５に基づき説明する。図１及び図２において、１は本発明のボス部材であり、軸部２とこの軸部２より大径の頭部３とから構成されている。このボス部材１の軸部２の端部にはこの軸部２より細い軸径で且つ端面が平坦なストレート形状の細軸部４が一体成形してあり、この間には面取としての先細のテーパ部５が形成された所謂、段付き形状となっている。このボス部材１の軸部２には細軸部４の端面から中心線上に有底円筒穴形状に明けられた下穴６が設けられている。この下穴６は細軸部４の端面から軸部内を頭部３に向かって有底円筒穴形状に形成されているが、この他に頭部端にかけて貫通した貫通穴形状（図示せず）であってもよい。この下穴６にはねじ（図示せず）が螺合されて組み合わされるようになっているので、この径はねじの脚部に形成されるねじ山の有効径とほぼ同径かそれ以下となっている。

また、この軸部２と頭部３との間の首部即ち、頭部３に接している軸部２にはこれより小径で頭部３の厚さの約１／２程度の幅を有するとともに軸部外周に沿う外周溝形状の凹部７が形成されている。この凹部７は軸線に沿う断面において、底面側が狭く開放側が広くなるように少なくとも一方が、あるいは両側が傾斜した側壁８を有している。この凹部７は金属板等のワーク（図示せず）の取付穴（図示せず）にボス部材１が加圧入固定された時、ワークの肉が嵌り込む溝であり、これにより、抜け止め構造となっている。

この首部には軸部２の直径より大径の前記頭部３が連続して一体的に設けてあり、この頭部３にはその中心から放射方向に且つ円周上に等間隔をおいて山形形状の複数の突起が突出した形状のセレーション部９が形成されている。このセレーション部９は外周を鋸歯状の山形形状としているが、この形状に限定されるものではなく、ワークに加圧固定されたときに回り止め作用が生じる構造であれば、例えば、花びら形状であってもよい。

このようなボス部材１の製造は、以下に示す工程により行われている。即ち、所定の下穴６は図５に示す穴明け工程２０で形成される。この穴明け工程２０は第１受駒２１にあらかじめ所定長さ寸法に切断された軸状の素材１０を圧入することによって行われる。具体的には、図３に示すように、第１受駒２１にはその中心に所定深さの前記下穴６を形成するための成形ピン２２が設けてあり、この成形ピン２２の周囲にはこの工程において得られる下穴付き素材１０を突き出す第１押出部材２３が摺動自在に配置されている。一方、この第１受駒２１の中心線上の前記第1押出部材２３とは反対側には前記素材１０を所定位置まで加圧する加圧パンチ２４が移動自在に配置されている。

この穴明け工程２０に続いて、頭部圧造工程３０が配置してあり、この工程において、図４に示すように、頭部成形パンチ３１により前記穴明け工程２０で成形された下穴６を有する素材１０に圧造加工が加えられて頭部が形成されるようになっている。この工程の第２受駒３２はボス部材１の軸部外径に相当する支持穴３３を有しており、この支持穴３３は図１に示すボス部材１の軸部２を形成する大径部とこれの先端部に形成される軸部２より細い細軸部４を形成する小径部とこれらを結ぶテーパ部５を形成するテーパ形成部３４とを有する段付き穴形状となっている。この支持穴３３には前記下穴６に挿入されるインサート３５が中心線上に位置している。このインサート３５の周囲には第２押出部材３６が摺動自在に内挿してあり、この第２押出部材３６の先端はこれが後退したとき、ボス部材１の先細のテーパ部５を形成するテーパ形成部３４より僅か奥に位置するよう設定してあり、この位置は少なくともテーパ形成部３４とボス部材１の細軸部４を形成する小径部とがなす角よりも奥であればよい。

一方、この第２受駒３２の入口側には支持穴３３より大きい形状で、ボス部材１の頭部外周のセレーション部９に対応する山形形状の頭部外周成形穴３７が形成されており、この頭部外周成形穴３７の深さは前記ボス部材１の頭部３の厚みより僅かに浅くなっている。しかも、前記頭部成形パンチ３１の先端には前記ボス部材１の頭部端面側に前記セレーション部９の外径より大径で前記頭部外周成形穴３７で形成されるセレーション部９より薄い余肉部１２を形成する余肉形成穴３８を有している。この穴３８の深さは前記ボス部材１の頭部３の厚みから前記頭部外周成形穴３７の深さを引いた寸法と同等程度になっており、これら前記頭部外周成形穴３７、余肉形成穴３８、の深さを合わせたものが前記頭部３の厚みとなるように設定されている。

この頭部圧造工程３０に続いて、トリミング工程４０が配置されている。このトリミング工程４０では前記第２受駒３２の支持穴３３の中心線上にトリミングパンチ（図示せず）が移動して位置するようになっており、この移動により互いの中心が一致し、前記工程により得られた一次加工材１１の頭部３の余肉部端面に当接するようになっている。このトリミング工程４０ではあらかじめ前記頭部圧造工程３０により形成されているセレーション部９の外周形状とトリミングパンチの内形状が一致するように調整配置してあり、第２押出部材３６が前方のトリミングパンチ側へ移動して一次加工材１１を押し出して前記余肉部１２を切断し、頭部３の外周面全体にセレーション部９が形成された二次加工材（図示せず）が得られるようになっている。

次には転造工程（図示せず）が設けてあり、この工程では前記セレーション部９を有する二次加工材が頭部３を上にして転造ダイス（図示せず）により頭部３に接近した軸部２を転造加工することで首部の外周には凹部７が形成されるようになっている。これにより、軸部２の外周に環状の凹部７が形成されたボス部材１が得られる構成である。

このような構成において、あらかじめ軸部２より大きい頭部３が得られるような所定長さ寸法に設定された素材１０に対して図３に示すように、穴明け工程２０で下穴６をあける。続いて、この素材１０を頭部圧造工程３０に供給する。この頭部圧造工程３０では図４に示されたように、第２受駒３２の支持穴３３に素材１０が頭部成形パンチ３１で所定量だけ圧入される。そして、これと同時にこの素材１０の下穴６にはインサート３５が入り、軸部２の先端が所定位置にある第２押出部材３６の端部に当接するが、更に、頭部成形パンチ３１が移動するので、素材１０には軸部先端が僅かに細くなった段付き形状で且つ端面が平坦なストレート形状の細軸部４が圧造加工されて形成されるとともにパンチ側の軸部２は変形されて頭部外周成形穴３７と頭部成形パンチ３１の余肉形成穴３８に充満することになる。この加圧作用により軸部側にセレーション部９を有し、頭部端部側の頭部外周縁部に厚みの薄い余肉部１２を有する一次加工材１１が得られる。

この一次加工材１１が得られると、頭部成形パンチ３１は後退し、続いて、この第２受駒３２の中心線上にトリミングパンチが移動して位置決めされる。このトリミング工程４０においては、あらかじめトリミングパンチの内形状が第２受駒３２の成形穴形状と一致しているので、トリミングパンチが受駒側へ移動して前記一次加工材１１の余肉部１２に当接すると、前記第２押出部材３６がトリミングパンチの方向へ移動し、頭部３の全外周にセレーション部９が形成される。そして、これにより得られた二次加工材は次に転造工程に供給される。

この転造工程では、セレーション部９を有する頭部３を上に軸部２を垂下した状態で転造ダイス（図示せず）間に供給され、二次加工材には頭部座面側の軸部２に凹部７が転造加工により形成され、図１及び図２に示すようなボス部材１が完成する。

ボス部材の要部断面図である。 図１の底面図である。 素材成形状態を示す要部断面図である。 頭部圧造成形状態を示す要部断面図である。 ボス部材の製造工程を示すフロー図である。 本発明の従来例における素材成形状態を示す要部断面図である。 本発明の従来例における頭部圧造成形状態を示す要部断面図である。 本発明の他の従来例を示す要部断面図である。 従来例により圧造成形された状態を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１ ボス部材
２ 軸部
３ 頭部
４ 細軸部
５ テーパ部
６ 下穴
７ 凹部
８ 側壁
９ セレーション部
１０ 素材
１１ 一次加工材
１２ 余肉部
２０ 穴明け工程
２１ 第１受駒
２２ 成形ピン
２３ 第１押出部材
２４ 加圧パンチ
３０ 頭部圧造工程
３１ 頭部成形パンチ
３２ 第２受駒
３３ 支持穴
３４ テーパ形成部
３５ インサート
３６ 第２押出部材
３７ 頭部端面成形穴
３８ 余肉形成穴
４０ トリミング工程

Claims (4)

1. 締結部材が螺合される軸部（２）と、この軸部と一体でこれより大径のセレーション部（９）を有する頭部（３）とを圧造加工し、この頭部に接する軸部の外周に溝形状の凹部（７）を転造加工してなるボス部材であって、前記圧造加工により軸部の端部にこれより細い軸径で且つ端面が平坦なストレート形状の細軸部（４）を形成し、この軸部と細軸部との間に先細のテーパ部（５）を形成したことを特徴とするボス部材。
2. 凹部は軸線に沿う断面において、底面側が狭く開放側が広くなるように少なくとも一方が傾斜した側壁（８）を有していることを特徴とする請求項１記載のボス部材。
3. 締結部材が螺合される軸部（２）と、この軸部と一体でこれより大径のセレーション部（９）を有する頭部（３）と、この頭部に接する軸部の外周に溝形状の凹部（７）とを設けてなるボス部材の製造方法において、所定長さに切断された素材（１０）を穴明け工程（２０）において中心線上に所定深さの下穴（６）を形成する成形ピン（２２）を有する第１受駒（２１）に圧入し、この下穴が形成された素材を頭部圧造工程（３０）に移して第２受駒（３２）に所定量だけ圧入して外周にセレーション部を有する頭部を形成するとともに同時に前記軸部より僅かに細く端面が平坦なストレート形状の細軸部（４）を軸部の先端部に形成し且つこの軸部と細軸部との間に先細のテーパ部（５）を形成したことを特徴とするボス部材の製造方法。
4. 第２受駒は後退したとき、支持穴（３３）内のテーパ形成部（３４）とボス部材の細軸部を形成する小径部とがなす角より奥側に先端が位置するよう設定された構成の第２押出部材（３６）を摺動自在に有していることを特徴とする請求項３記載のボス部材の製造方法。

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