JP4920275B2 - 板状部材締結方法及び締結構造 - Google Patents

板状部材締結方法及び締結構造 Download PDF

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Description

本発明は、２つの板状部材（特に金属板）を互いに締結する板状部材締結方法、及び板状部材締結構造に関する。
金属板に部材を取り付ける構造として、金属板表面に特殊形状の軸状突起部を設け、この突起部に部品を取り付けるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記特許文献１の構造では、軸状突起部の形状が複雑で、この軸状突起部の成形工程に工数がかかり、また、軸状突起部が圧縮加工で作られるため、金型の磨耗等も多く、メンテナンスを含めて金型費がコスト高となり、経済的でない。
そこで、２つの板状部材を互いに締結する場合の一例であるが、図８に示すように、一方の板状部材１の表面に凸部２を形成するとともに、他方の板状部材３に凸部２よりも大きな径を有する貫通孔４を形成しておき、貫通孔４に凸部２を挿通させた後、凸部２の頭部をポンチ５で加圧して左右に押し広げ、これにより、押し広げられた部分と板状部材１の表面とによって板状部材３の貫通孔４付近を挟持して、両板状部材１，３を互いに締結することが同一出願人より提案されている（特願２００４−３７６７４１）。
特開２００１−１２９６２３号公報
しかしながら、特願２００４−３７６７４１の技術では、凸部２の頭部をポンチ５で加圧して左右に押し広げる際、加圧力が左右に均一に加わらず、貫通孔４が形成された板状部材３の板厚が薄い場合には、この板状部材３の貫通孔４付近が変形してしまい、両板状部材１，３を高精度に締結することができないという問題がある。
また、変形無く締結ができた場合でも、板状部材３の貫通孔４付近に応力が残留している状態で雰囲気温度が締結時の温度よりも低下し、さらに板状部材３が収縮して内部応力が材料の強度を上回ってしまったとき、変形が生じ（特に低温時に）、要求機能を達成できないことがある。
本発明の課題は、２つの板状部材を互いに高精度に締結することができ、さらには温度変化にも影響されない板状部材締結方法、及び板状部材締結構造を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有する第１の加圧工具を前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れ、さらに切り込み外側部分を第２の加圧工具で外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、前記凸部の先端面に前記尖った先端部に沿った切り込みを入れる際、その切り込み量を制御することで、前記両板状部材の互いの締結力を調節することを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有する第１の加圧工具を前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れ、さらに切り込み外側部分を第２の加圧工具で外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、前記切り込み外側部分を外側へ押し広げる際、前記凸部の周辺に、前記尖った先端部による切り込みの圧痕を残すことを特徴としている。
請求項１の構成によれば、切り込み外側部分を第２の加圧工具で外側へ押し広げるようにしているので、切り込み外側部分に加圧力が均一に加わり、貫通孔が形成された他方の板状部材の板厚が薄い場合でも、他方の板状部材の貫通孔付近が変形することがなく、両板状部材を高精度に締結することができる。また、他方の板状部材の貫通孔付近が変形することがないので、この貫通孔付近に応力が残留していることがなく、温度変化にも影響されない。
また、締結時の条件で締結力を制御できるので、要求された締結力を容易に得ることができる。
請求項２の構成によれば、請求項１の場合と同様、切り込み外側部分を第２の加圧工具で外側へ押し広げるようにしているので、切り込み外側部分に加圧力が均一に加わり、貫通孔が形成された他方の板状部材の板厚が薄い場合でも、他方の板状部材の貫通孔付近が変形することがなく、両板状部材を高精度に締結することができる。また、他方の板状部材の貫通孔付近が変形することがないので、この貫通孔付近に応力が残留していることがなく、温度変化にも影響されない。
また、要求された締結状態を安定して得ることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記第１の工具として、該工具の中心軸側壁面が垂直面に、外側壁面が傾斜面にそれぞれ形成された尖った先端部を有する工具を用いることを特徴としている。
上記構成によれば、尖った先端部の間隔を狭くすることができ、一方の板状部材の凸部や他方の板状部材の貫通孔を小さくした場合でも対応できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２において、前記第１の工具として、該工具の中心軸側壁面及び外側壁面が共に傾斜面に形成された尖った先端部を有する工具を用いることを特徴としている。
上記構成によれば、尖った先端部の強度が向上する。
請求項５に記載の発明は、一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有し、かつ前記先端部よりも外側に平坦部を有する加圧工具を、前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れるとともに、その切り込み外側部分を外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、前記凸部の先端面に前記尖った先端部に沿った切り込みを入れる際、その切り込み量を制御することで、前記両板状部材の互いの締結力を調節することを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有し、かつ前記先端部よりも外側に平坦部を有する加圧工具を、前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れるとともに、その切り込み外側部分を外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、前記切り込み外側部分を外側へ押し広げる際、前記凸部の周辺に、前記尖った先端部による切り込みの圧痕を残すことを特徴としている。
請求項５の構成によれば、請求項１及び請求項２の作用効果に加えて、１つの加圧工具で両板状部材の締結作業を行うことができるという作用効果がある。
また、締結時の条件で締結力を制御できるので、要求された締結力を容易に得ることができる。
請求項６の構成によれば、請求項１及び請求項２の作用効果に加えて、１つの加圧工具で両板状部材の締結作業を行うことができるという作用効果がある。
また、要求された締結状態を安定して得ることができる。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６において、前記加圧工具として、該工具の中心軸側壁面及び外側壁面が共に傾斜面に形成された尖った先端部を有するとともに、前記外側壁面の外側に水平部を有する工具を用いることを特徴としている。
上記構成によれば、尖った先端部の強度が向上する。
請求項８に記載の発明は、請求項１，２，５，６のいずれかにおいて、一方の板状部材の裏面側を押圧して半抜きすることにより、当該板状部材の表面に前記凸部を形成することを特徴としている。
上記構成によれば、一方の板状部材の表面に凸部を容易に形成することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項１，２，５，６のいずれかにおいて、前記切り込み外側部分を外側へ押し広げる際、前記凸部の周辺に、前記尖った先端部による切り込みの圧痕を消すことを特徴としている。
上記構成によれば、要求された締結状態を安定して得ることができる。
請求項１０〜１１は板状部材締結構造の発明である。すなわち、請求項１０に記載の発明は、一方の板状部材の表面に形成された凸部が、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔に挿通されており、前記凸部の周囲は外側へ押し広げられ、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近が挟持されて、前記両板状部材が互いに締結され、前記凸部の周辺に、断面楔形の圧痕が残されていることを特徴としている。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、一方の板状部材には、前記凸部が形成された部分の裏面に凹部が形成されていることを特徴としている。
本発明によれば、２つの板状部材を互いに高精度に締結することができ、また、締結力が温度変化に影響されることがない。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
先ず、図６は画像形成装置の現像部を示しており、この現像部においては、薄板のバネ部材１１が断面Ｌ字型の支持板１２に支持されて、バネ部材１１は感光体ドラム１３を矢印Ａ方向に押し付けている。
図７は、支持板１２に締結されたバネ部材１１を示しており、本発明の板状部材締結方法（又は板状部材締結構造）は、支持板１２にバネ部材１１を締結するような場合に用いられる。
バネ部材１１には、先端部での均一な押し付け力が要求されるため、バネ部材１１を強度のあるホルダ部材と締結した後に使用される。この締結では、均一な押し付け力を得るため、締結箇所も多く必要で、バネ部材の先端に高い真直性が要求され、先端の波打ちなどが発生してはならない。また、このバネ部材１１の使用温度環境も特定できず、温度変化にも影響されない安定した押し付け力が要求されている。
図１は、実施例１による板状部材締結方法を示している。同図（ａ）に示すように、支持板（一方の板状部材）１２には凸部１４が形成されている。この凸部１４は、支持板１２の裏面を押圧して半抜きすることにより形成され、その結果、支持板１２の裏面には凹部１５が形成されている。
バネ板（他方の板状部材）１１には、凸部１４よりも大きな径を有する貫通孔１６が形成されている。そして、貫通孔１６に、バネ板１１の裏面側から凸部１４が挿通される。この状態で、同図（ｂ）に示すように、上方より、第１の加工工具としての第１のポンチ（以下、単にポンチという）１７で凸部１４の上端面を加圧する。
ポンチ１７の下端面には、凸部１４の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部１８が設けられ、この尖った先端部１８が、凸部１４の上端面に尖った先端部１８に合致した切り込みを入れる。その結果、凸部１４の外周近辺には切り込み外側部分１４Ａが形成される。なお、このときの切り込み量を制御することで、バネ板１１と支持板１２との互いの締結力を調節することができる。この点については後述する。
次に、下部先端部にリング状の突出部１９Ａを有する、第２の加工工具としての第２のポンチ１９（以下、単にポンチという）に取り替えて、このポンチ１９で切り込み外側部分１４Ａを加圧して、切り込み外側部分１４Ａを外側へ押し広げ、その押し広げた部分１４Ａ’と支持板１２の上表面とによってバネ板１１の貫通孔１６付近を挟持する。これにより、バネ板１１と支持板１２とを互いに締結することができる。
図２は、実施例２による板状部材締結方法を示している。本実施例では、凸部１４の上端面に切り込みを入れる工程と、切り込み外側部分１４Ｂを押し広げる工程とを１つのポンチ２０で行うようにした点に特徴がある。すなわち、ポンチ２０は、その下部に、ポンチ２０の中心軸側壁面２１Ａ及び外側壁面２１Ｂが共に傾斜面に形成された尖った先端部２１を有するとともに、外側壁面２１Ｂの外側に水平部２１Ｃを有している。
上記構成において、ポンチ２０を凸部１４の上端面に押し付けていくと、尖った下部先端部２１で凸部１４の上端面には切り込みが入れられ、切り込み外側部分１４Ｂが外側に押し広げられ、さらにポンチ２０の水平部２１Ｃで切り込み外側部分１４Ｂが上方から押し付けられる。これにより、切り込み外側部分１４Ｂと支持板１２の上表面とによってバネ板１１の貫通孔１６付近が挟持され、バネ板１１と支持板１２とを互いに締結することができる。
次に、図３は、実施例１において、凸部１４にポンチ１９で切り込みを入れる際に、その切り込み量を制御できる点を示している。すなわち、図３（ａ）においては、切り込み量を小さくしており、凸部１４の周囲には切り込みの圧痕は残されていないが、図３（ｂ）においては、切り込み量を多くしたため、凸部１４の周囲に切り込みの圧痕（断面楔形）２２が残されている。なお、図３（ｂ）は図１（ｃ）と同じである。
また、図４は、実施例１において、底面に凹部（つまり、図１（ｃ）における符号１５）が形成されていない支持板１２にバネ板１１を締結する場合で、さらに、そのときのポンチ１９による切り込み量を制御する一例を示している。そして、図４（ａ）においては、切り込み量小さくしており、凸部１４の周囲には切り込みの圧痕は残されていないが、図４（ｂ）においては、切り込み量を多くしたため、凸部１４の周囲に切り込みの圧痕（断面楔形）２２が残されている。
さらに、図５は、実施例１において、ポンチ１７下部の先端部１８，１８’の形状を変化させた場合の一例を示している。図５（ａ）においては、ポンチ１７’の先端部１８’は、ポンチ１７の中心軸側壁面１８Ａ’が垂直面に、外側壁面１８Ｂ’が傾斜面にそれぞれ形成されている。一方、図５（ｂ）においては、ポンチ１７の先端部１８は、ポンチ１７の中心軸側壁面１８Ａ及び外側壁面１８Ｂが共に傾斜面に形成されている。
図５（ａ）の場合、先端部１８’，１８’間の間隔を狭くすることができ、凸部１４や貫通孔１６を小さくした場合でも対応できる。また、図５（ｂ）の場合、先端部１８の強度を向上させることができる。
実施例１による板状部材締結方法を示しており、（ａ）は支持板の凸部をバネ板の貫通孔に挿通させた状態を示す図、（ｂ）は凸部に切り込みを入れる状態を示す図、（ｃ）は切り込み外側部分を押し広げる状態を示す図である。 実施例２による板状部材締結方法を示す図である。 凸部に対する切り込み量を制御できることを示しており、（ａ）は切り込み痕を残さない場合の一例を示す図、（ｂ）は切り込み痕を残す場合の一例を示す図である。 支持板裏面に凹部が形成されてない場合に、凸部に対する切り込み量を制御できることを示しており、（ａ）は切り込み痕を残さない場合の一例を示す図、（ｂ）は切り込み痕を残す場合の一例を示す図である。 ポンチ下部の先端部の形状を示しており、（ａ）は中心軸側壁面に垂直面を外側壁面に傾斜面を有する場合の一例を示す図、（ｂ）は中心軸側壁面及び外側壁面共に傾斜面を有する場合の一例を示す図である。 画像形成装置の現像部を示す図である。 支持板に締結されたバネ部材の斜視図である。 従来技術による板状部材締結方法を示す図である。
符号の説明
１１ バネ板（他方の板状部材）
１２ 支持板（一方の板状部材）
１４ 凸部
１４Ａ 切り込み外側部分
１４Ａ’ 押し広げた部分
１５ 凹部
１６ 貫通孔
１７ ポンチ（第１の加圧工具）
１８ 先端部
１９ ポンチ（第２の加圧工具）
２０ ポンチ（加圧工具）

Claims (11)

  1. 一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、
    前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有する第１の加圧工具を前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れ、
    さらに切り込み外側部分を第２の加圧工具で外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、
    前記凸部の先端面に前記尖った先端部に沿った切り込みを入れる際、その切り込み量を制御することで、前記両板状部材の互いの締結力を調節することを特徴とする板状部材締結方法。
  2. 一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、
    前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有する第１の加圧工具を前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れ、
    さらに切り込み外側部分を第２の加圧工具で外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、
    前記切り込み外側部分を外側へ押し広げる際、前記凸部の周辺に、前記尖った先端部による切り込みの圧痕を残すことを特徴とする板状部材締結方法。
  3. 前記第１の工具として、該工具の中心軸側壁面が垂直面に、外側壁面が傾斜面にそれぞれ形成された尖った先端部を有する工具を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の板状部材締結方法。
  4. 前記第１の工具として、該工具の中心軸側壁面及び外側壁面が共に傾斜面に形成された尖った先端部を有する工具を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の板状部材締結方法。
  5. 一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、
    前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有し、かつ前記先端部よりも外側に平坦部を有する加圧工具を、前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れるとともに、その切り込み外側部分を外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、
    前記凸部の先端面に前記尖った先端部に沿った切り込みを入れる際、その切り込み量を制御することで、前記両板状部材の互いの締結力を調節することを特徴とする板状部材締結方法。
  6. 一方の板状部材の表面に凸部を形成するとともに、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔を形成しておき、
    前記貫通孔に前記凸部を挿通させた後、前記凸部の輪郭よりも小さな輪郭の、尖った先端部を有し、かつ前記先端部よりも外側に平坦部を有する加圧工具を、前記凸部の先端面に押し付けて、当該凸部の先端面に前記尖った先端部に合致した切り込みを入れるとともに、その切り込み外側部分を外側へ押し広げて、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近を挟持することにより、前記両板状部材を互いに締結する一方、
    前記切り込み外側部分を外側へ押し広げる際、前記凸部の周辺に、前記尖った先端部による切り込みの圧痕を残すことを特徴とする板状部材締結方法。
  7. 前記加圧工具として、該工具の中心軸側壁面及び外側壁面が共に傾斜面に形成された尖った先端部を有するとともに、前記外側壁面の外側に水平部を有する工具を用いることを特徴とする請求項５又は６に記載の板状部材締結方法。
  8. 一方の板状部材の裏面側を押圧して半抜きすることにより、当該板状部材の表面に前記凸部を形成することを特徴とする請求項１，２，５，６のいずれか一項に記載の板状部材締結方法。
  9. 前記切り込み外側部分を外側へ押し広げる際、前記凸部の周辺に、前記尖った先端部による切り込みの圧痕を消すことを特徴とする請求項１，２，５，６のいずれか一項に記載の板状部材締結方法。
  10. 一方の板状部材の表面に形成された凸部が、他方の板状部材に前記凸部よりも大きな径を有する貫通孔に挿通されており、
    前記凸部の周囲は外側へ押し広げられ、その押し広げた部分と前記一方の板状部材の表面とによって前記他方の板状部材の前記貫通孔付近が挟持されて、前記両板状部材が互いに締結され、
    前記凸部の周辺に、断面楔形の圧痕が残されていることを特徴とする板状部材締結構造。
  11. 一方の板状部材には、前記凸部が形成された部分の裏面に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の板状部材締結構造。
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