JP4737343B1

JP4737343B1 - 固着具と冶具と固着具の固定方法

Info

Publication number: JP4737343B1
Application number: JP2010234018A
Authority: JP
Inventors: 廣志赤羽
Original assignee: 廣志赤羽
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012077902A

Abstract

【課題】板金の板厚が０．８ｍｍ未満であっても固着具を固定すると共に固着具の突出部が板金の表面から飛び出すことのない固着具と冶具と固着具の固定方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、冶具１０上に板金６が置かれ、板金６の窪み８内の下孔７を通して固着具１の本体２が冶具１０の穴１１に挿入され、大径部３の外径が板金６の下孔７より大きいので大径部３が板金６上に置かれた状態となり、図示しないハンマーにより固着具１の大径部３が板金６の下孔７に圧入される。その際、固着具１の大径部３の外側周面に設けられたローレット状の凹凸条の凸部が板金６の下孔７の内周部分に喰込み、凹部に板金６の肉が喰込んで互いに噛合った状態となり、さらに下孔７の内周部分が冶具１０に設けられた面取り部１２により固着具１の小径部４に押え付けられて固定される。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば携帯電話機等に用いられるステンレス鋼等の板金に圧入して固定する固着具と冶具と固着具の固定方法に関する。

従来、引張荷重とトルク負荷に耐えて薄板（板金）との接合を確実に行って圧入するファスナーとも呼ばれるナット状の金属製固着具が実用化されている。このようなナット状の金属製固着具を取り付けると緩んだり落ちたりする心配がなくなる。
このような固着具が薄板の予め設けられた孔に圧入されて充分な強度で固定されるよう、固着具に設けられる突出部（実際に薄板に圧入される部分）の外側周面にローレット状その他の凹凸を設けて薄板に圧入する方法が提案されている（例えば特許文献１）。

近年、例えば携帯電話機等の筐体においては「軽薄短小」と形容されるように筐体を軽くし、また薄くするような設計需要が増えてきている。このような需要に対応するためには、薄板（板金）そのものを薄くし、さらに固着具の全長を短くしなければならない。

しかしながら、従来の固着具の突出部を薄板の板金に埋め込むためには板金の厚さがある程度必要であり、従来、板金の最小板厚はほぼ０．８ｍｍが限界の厚さであり、０．８ｍｍ未満の板厚の板金には対応できないという課題があった。さらに、薄板に埋め込んだ際、板金の表面から固着具の突出部がほんの少しではあるが飛び出すという課題もあった。

特開平８−２９１８１５号公報

上記したように、携帯電話機等の筐体において、軽く薄くするような設計需要に対応するためには板金そのものを薄くしなければならないが、板金が０．８ｍｍ未満の板厚には対応できず、さらに板金の表面から固着具の突出部が飛び出すという課題があった。
この発明の目的は、板金の板厚が０．８ｍｍ未満であっても固着具を固定すると共に固着具の突出部が板金の表面から飛び出すことのない固着具と冶具と固着具の固定方法を提供することである。

そこで、本発明は、窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具と冶具であって、上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、上記冶具は、上記板金が置かれる面に上記固着具の本体が挿入される穴が設けられ、この穴の入口が面取りされている形状を有し、上記冶具に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されるようにしたものである。
また、本発明は、窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具の固定方法であって、上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、上記固着具の本体が挿入される穴を有し、この穴の入口が面取りされている冶具を用いて、この冶具上に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されるようにしたものである。

本発明は、板金の板厚が０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ未満であっても固着具を固定すると共に固着具の突出部が板金の表面から飛び出すことのない固着具と冶具と固着具の固定方法を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態が適用可能な固着具の一例を示す片側断面図。固着具を圧入する薄板の板金の一例を示す断面図。固着具を圧入する際に用いられる冶具の形状を示す断面図。固着具を板金の下孔に入れた圧入前の状態を示す図。固着具を板金に圧入した後の状態を示す図。固着具を圧入する際に用いられる冶具の他の形状を示す断面図。固着具を圧入する際に用いられる冶具の他の形状を示す断面図。第２実施例の固着具の一例を示す片側断面図。第２実施例の固着具を板金に圧入した後の状態を示す図。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、第１実施例について説明する。
図１は、この発明に係るインサートと呼ばれる固着具１を示す片側断面図である。すなわち、この固着具１は、短い円柱状の本体２の基端側に、その外径より少し大径の大径部（突出部）３および少し小径の小径部４が一体且つ同一中心軸上に設けられている。また、本体２の基端側から他端側に貫通した雌ねじ孔５が設けられている。
大径部３は、後述する板金の内で固定される板厚と同程度の高さ（長さあるいは幅）に加工されており、大径部３の外側周面にはローレット状の凹凸条が設けられている。なお、大径部の外径および凹凸条の形状は、圧入する板金の材質等に応じて変えられる。
また、小径部４の高さ（長さあるいは幅）は、大径部３の高さより低く（長さが短いあるいは幅が狭い）設計されている。

図２は、固着具１が圧入される薄板の板金６を示す断面図である。図において板金６には、固着具１を圧入する下孔７（図２に示すように、当該板金の表裏に突起がない下孔）が予め設けられている。また、この下孔７は、板金６がディンプル（窪み）加工された窪み８のほぼ中心に設けられている。ディンプル（窪み）加工は、円形、楕円形、六角形等で窪み部分に下孔７が設けられれば良い。
なお、詳しくは後述するが板金６の窪み８により、板金６の表面ｆから固着具１の大径部３が飛び出さないようになっている。
本実施例における板金６の材質はステンレス鋼であり、固着具１の材質は同じくステンレス鋼であるが窒化処理して表面が硬化されている。従って、固着具１は板金６より硬いものとなっている。

また、本実施例の固着具１は、１／１００ｍｍ単位で切削加工されている。
例えば、固着具１の寸法は、全長（基端面から他端面まで）が１．８０ｍｍ、大径部３の外径が３．００ｍｍで高さが０．３０ｍｍ、小径部４の外径が２．１０ｍｍで高さが０．２０ｍｍ、本体２の外径が２．６０ｍｍで高さが１．３０ｍｍで切削加工されている。板金６の寸法は、板厚が０．３０ｍｍ、下孔７の孔径が２．６５ｍｍである。
なお、固着具１の大径部３の外径は、板金６の下孔７に圧入後の固定強度を最適とするため予め試験を行って所定値を決定している。
また、固着具１は、本実施例ではステンレス鋼を用いているが、板金（軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等）の材質に対応して炭素鋼、黄銅、軟鋼、アルミニウム、亜鉛等の金属を用いても良い。

図３は、上述した固着具１を板金６の下孔７に圧入する際に用いられる固着具１と板金６を受ける冶具１０を示す断面図である。冶具１０は、外径１０ｍｍ、高さ７ｍｍの円筒形で材質は鉄である。冶具１０には、板金６が置かれる面ａ側に固着具１の本体２が挿入される穴１１が設けられている。さらに穴１１の入口の面ａに対して面取りがされた面取り部１２を形成している。
本実施例の穴１１は、例えば直径２．６５ｍｍで深さ２．００ｍｍの寸法であり、面取り部がＣ０．２である。

次に、このような構成において、冶具１０を用いて板金６に固着具１を圧入する動作について図４、図５を用いて説明する。
図４に示すように、まず、冶具１０の面ａ上に板金６を置き、板金６の窪み８内の下孔７を通して固着具１の本体２が冶具１０の穴１１に挿入されて置かれる。この際、固着具１の大径部３の外径が板金６の下孔７より大きいので、大径部３が板金６上に置かれた形になる。

続いて、図４上の上部より図示しないハンマーにより固着具１の大径部３が板金６の下孔７に圧入される。その際、固着具１の大径部３のローレット状の凹凸条の凸部が板金６の下孔７の内周部分に喰込み、凹部に板金６の肉が喰込んで互いに噛合った状態となり、さらに下孔７の内周部分が冶具１０に設けられた面取り部１２により固着具１の小径部４に押え付けられて固定される。

続いて、冶具１０が下方に抜かれることにより圧入動作が終了する。
図５は、圧入動作が終了して板金６に固着具１が固定された状態を示すもので、固着具１の大径部３のローレット状の凹凸条の凹部が板金６の肉に互いに噛合い、大径部３のローレット状の凹凸条の凸部により下孔７の内周部分が小径部４に固定されている。

図５に示すように、大径部３のローレット状の凹凸条の凹部に板金６の肉が互いに噛合い、大径部３のローレット状の凹凸条の凸部により喰いちぎられた下孔７の内周部分が小径部４に喰込んで固定されるので、従来不可能とされていた板金６の板厚が０．８ｍｍ未満の０．３ｍｍであっても固定することが可能となる。なお、本実施例では板金の板厚を０．３ｍｍとしたが、０．２ｍｍでも可能であり、本願に基づいた固着具、冶具、固定方法を用いることにより、板厚０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ未満であっても固着具を固定することが可能となる。
また、板金６の窪み８により、固着具を固定した際、板金６の表面ｆから固着具１の大径部３が飛び出さないようになっている。

図６は、上述した固着具１を板金６の下孔７に圧入する際に用いられる固着具１と板金６を受ける他の例の冶具２０を示す断面図である。冶具２０は、外径１０ｍｍ、高さ７ｍｍの円筒形で材質は鉄である。冶具２０には、板金６が置かれる面ｂ側に固着具１の本体２が挿入される穴２１が設けられている。
さらに穴２１の入口部には、板金６の下孔７に固着具１を圧入した際に固着具１の大径部３の凹凸条によって下孔７の内周部分が喰いちぎられた部分を押え付ける受け部として断面が湾曲した形状等に形成された孔２２が形成されている。

図７は、上述した固着具１を板金６の下孔７に圧入する際に用いられる固着具１と板金６を受ける他の例の冶具３０を示す断面図である。冶具３０は、外径１０ｍｍ、高さ７ｍｍの円筒形で材質は鉄である。冶具３０には、板金６が置かれる面ｃ側に固着具１の本体２が挿入される穴３１が設けられている。
さらに穴３１の入口部には、板金６の下孔７に固着具１を圧入した際に固着具１の大径部３の凹凸条によって下孔７の内周部分が喰いちぎられた部分を押え付ける受け部として切り欠き溝の状態に形成された段付穴３２が形成されている。

上述したように、穴１１，２１，３１の入口部に設けられる受け部、つまり、板金６の下孔７に固着具１を圧入した際に固着具１の大径部３の凹凸条により下孔７の内周部分が食いちぎられた部分を押え付ける受け部は、図３に示す面取り状態に形成された面取り部１２、図６に示す断面が湾曲した形状等に形成された孔２２、図７に示す切り欠き溝の状態に形成された段付穴３２であっても良い。要は板金の下孔の内周部分が喰いちぎられた際の受け部として固着具が当該板金に必要な強度を持って固定できれば良い。

次に、第２実施例について説明する。
図８は、第２実施例における固着具５０を示す片側断面図である。すなわち、この固着具５０は、短い円柱状の本体５１の基端側に、その外径より大きい頭部５２と、頭部５２の外径よりは小さく本体５１の外径より大きい大径部（突出部）５３と、本体５１より小径の小径部５４とが一体且つ同一中心軸上に設けられている。また、本体２の基端側から他端側に貫通した雌ねじ孔５５が設けられている。

この固着具５０は図２に示す板金６に圧入して固定される。
頭部５２の高さ（長さあるいは幅）は、板金６に設けられたディンプル（窪み）加工された窪み８の深さより低く加工されている。例えば、窪み８の深さが０．３ｍｍの場合、頭部５２の高さは０．２ｍｍに加工される。
大径部５３は、板金６で固定される板厚と同程度の高さ（長さあるいは幅）に加工されており、大径部５３の外側周面にはローレット状の凹凸条が設けられている。なお、大径部の外径および凹凸条の形状は、圧入する板金の材質等に応じて変えられる。

この固着具５０は、図２に示す板金６に圧入して固定される。第２実施例の固着具５０は、第１実施例の固着具１と同様に図３〜図５に示す固定方法と同様であるので固定方法の説明を省略する。また、図６と図７の冶具を用いることも同様であるので説明を省略する。

図９は、固着具５０に板金６を圧入して固定した状態を示すものである。
図９に示すように、大径部５３のローレット状の凹凸条の凹部に板金６の肉が互いに噛合い、大径部５３のローレット状の凹凸条の凸部により喰いちぎられた下孔７の内周部分が小径部４に喰込んで固定されるので、従来不可能とされていた板金６の板厚が０．８ｍｍ未満の０．３ｍｍであっても固定することが可能となる。なお、本実施例では板金の板厚を０．３ｍｍとしたが、０．２ｍｍでも可能であり、本願に基づいた固着具、冶具、固定方法を用いることにより、板厚０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ未満であっても固着具を固定することが可能となる。

また、板金６の窪み８により、固着具５０を圧入して固定した際、板金６の表面ｆから固着具５０の頭部５２が飛び出さないようになっている。
このような構成により、固着具５０の頭部５２により、板金６と大径部５３との噛合い部分を隠すことができる。さらに、固着具５０の頭部５２により、固着具５０を板金６から引抜く引抜強度（図９上で下方向、圧入方向）を大きく向上させることができる。
なお、頭部５２は、削り出し加工する素材の形状が六角形のものを使用することにより六角形に仕上げることも可能である。

以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、板金の板厚が０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ未満であっても固着具を固定すると共に固着具の突出部が板金の表面から飛び出すことのない固着具と冶具と固着具の固定方法を提供することができる。
また、固着具に頭部を設けたことにより、板金から固着具を引抜く引抜強度（固着具の圧入方向）を大きく向上させることができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１，５０…固着具、２，５１…本体、３，５３…大径部、４，５４…小径部、５，５５…雌ねじ、６…板金、７…下孔、８…窪み、１０，２０，３０…冶具、１１，２１，３１…穴、１２…面取り部、２２…孔、２３…段付穴、５２…頭部。

Claims

窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具と冶具であって、
上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、
上記冶具は、上記板金が置かれる面に上記固着具の本体が挿入される穴が設けられ、この穴の入口が面取りされている形状を有し、
上記冶具に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されることを特徴とする固着具と冶具。
窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具と冶具であって、
上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、
上記冶具は、上記板金が置かれる面に上記固着具の本体が挿入される穴が設けられ、この穴の入口が上記冶具の板金が置かれる面から所定の深さで上記冶具の穴の直径より大きい段付穴で形成され、
上記冶具に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されることを特徴とする固着具と冶具。
窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具と冶具であって、
上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、
上記冶具は、上記板金が置かれる面に上記固着具の本体が挿入される穴が設けられ、この穴の入口が上記冶具の穴の軸線より当該穴の外方に斜めの向きに凸である円弧形状に形成され、
上記冶具に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されることを特徴とする固着具と冶具。
窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具の固定方法であって、
上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、
上記固着具の本体が挿入される穴を有し、この穴の入口が面取りされている冶具を用いて、この冶具上に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されることを特徴とする固着具の固定方法。
窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具の固定方法であって、
上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、
上記固着具の本体が挿入される穴を有し、この穴の入口が上記冶具の板金が置かれる面から所定の深さで上記冶具の穴の直径より大きい段付穴で形成されている冶具を用いて、この冶具上に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されることを特徴とする固着具の固定方法。
窪み加工されたアルミニウムの薄板の板金の前記窪みに設けられた当該板金の表裏に突起がない下孔に圧入して固定される固着具の固定方法であって、
上記固着具は、円柱状の本体の基端側に上記窪みの深さより短く上記下孔の孔径より大きい外径の頭部と、この頭部に隣接してこの頭部の外径より小さく上記下孔の孔径よりも所定値大きい外径で外側周面に多数の凹凸条を有する大径部と、この大径部と前記本体との間に前記本体より小さい外径の小径部とを有し、
上記固着具の本体が挿入される穴を有し、この穴の入口が上記冶具の穴の軸線より当該穴の外方に斜めの向きに凸である円弧形状に形成されている冶具を用いて、この冶具上に上記板金が置かれ、上記固着具の本体が上記板金に設けられた下孔を通して上記冶具の穴に挿入された状態で上記固着具の大径部が上記板金の下孔に圧入されて固定されることを特徴とする固着具の固定方法。