JP5219095B2 - インサート及びインサートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブラインド鋲インサート（blind stud insert）、特に、インサート本体とアンカー鋲の製造と組み立てに関する。

本発明は、ブラインド鋲インサートを金属から製造する方法に関し、そのインサートは、被加工材を貫通して挿入され、半径方向に拡張されて被加工材に固定されることが可能である。ここで、「ブラインド」とは、インサートが被加工材の一方側のみへのアクセスによって取り付けられることを意味する。

ねじ込まれてアンカー鋲に固定される、ねじ山が付いたインサート本体を備えたものが知られている。しかし、このタイプのインサートの製造と組み立ては、多くの工程を要し、その工程は、アンカー鋲の熱処理、転造、洗浄、アンカー鋲への本体の回転とアンカー鋲への本体の固定を含む。アンカー鋲の熱処理は、固定段階の力に耐えられるようにねじ軸を十分に硬化しなければならない。

上記のインサートの組み立ての速さは、転造及びアンカー鋲への本体の回転という時間がかかる工程によって制限され、後者の工程にかかる時間は、アンカー鋲の長さと共に増加する。また、本体とアンカー鋲間にねじ山の縦傷の問題が生じるかもしれず、このため、組み立て時間がさらに増加する。

また、ねじ山の無い本体を備えたものが知られており、その本体は、アンカー鋲に直接固定される。この形態は、時間がかかる回転という欠点はないが、本体とアンカー鋲のねじ軸との間の把持力が不十分であり、アンカー鋲の保持力が貧弱であることが分かっている。

別の先行技術は、欧州特許公報ＥＰ１５９８５６７（Boellhoff）に開示されているように、螺旋のねじ山形状に重ね合わされた長手方向の溝を有するアンカー鋲へのねじ山の無い本体の圧着を含む。この設計は、アンカー鋲のねじ軸の捩り強さを溝付き領域に備える。アンカー鋲の溝付きねじ山頂点と、本体の移動された材料との間の結合の有効面積は、比較的小さく、その結果、本体とアンカー鋲間の結合力の問題がこの形態で依然として発生する。インサートに高トルクが印加された時、本体とアンカー鋲が分離する可能性がある。高トルクは、例えば留め具の取付けにおいて、最終結合をなすために印加されることがあり、その時、取付けられるナットと設置されたアンカー鋲との間にねじ山の縦傷が発生し、その結果、アンカー鋲が本体から回り外れる。また、インサートが挿入された加工材に軸力が印加される結果、本体とアンカー鋲が分離する可能性もある。

使用時において最終結合をやり直して再組み立てが必要になるかもしれない。ナットの取り外しと再締結は、腐食していれば特に、アンカー鋲に両回転方向でトルク負荷が印加され、アンカー鋲と本体の分離が発生するかもしれない。

インサートの取付け後、例えば耐用期間終了時の再生利用における被加工材の分解のため、インサートをそれが取り付けられた被加工材から取り外すことが必要になるかもしれない。従って、インサートは、アンカー鋲と本体が分離しないように、被加工材からインサートを外すのに必要な軸力に両方向で耐えなければならない。

本発明の目的は、前述の問題を克服又は少なくとも軽減することである。

従って、本発明は、１つの態様において、特許請求の範囲の請求項１に記載されたようなインサート（insert）を提供する。本発明の利点は、インサートの組み立ての圧着段階で、材料がアンカー鋲（anchor stud）の刻み目（knurling）に圧入され、そのため、本体（body）をアンカー鋲にしっかりと保持することである。従って、インサートがトルクの印加に耐えることができ、アンカー鋲が本体から分離することがない。反対の角度が付いた刻み目を設けることは、そのようなトルクに対して両方向に耐えることを可能にする。トルクの印加は、摩擦力を超えたとしても、両方向において軸方向の動きに関して実質的な影響が無い。もし、２つの刻み付き領域が同じような角度が付けられていたら、その影響は、急な螺旋又は螺旋状のねじ山と似たものとなり、すなわち、トルクの印加は、いったん摩擦力を超えると、一方向において軸方向に動く傾向を生じるであろう。

好ましくは、インサートは、アンカー鋲の第１の部分、すなわち本体に包まれた部分に、１つ以上の環状溝（annular groove）が設けられる。さらに好ましくは、環状溝が２つの刻み付き領域の間に設けられる。環状溝を設ける利点は、インサートの組み立ての圧着段階で、本体の材料が環状溝にも流入されて頭部（head）に本体を固定し、例えば、取付け後にインサートを取り外すことが必要になったとき、インサートに印加される軸力に対抗する作用があることである。

好ましくは、アンカー鋲は、冷間成形とねじ山転造の工程で加工硬化される二相鋼からなり、これにより、アンカー鋲の焼き入れと焼き戻しの必要性をなくしてコストと製造の複雑さを低減する。二相鋼の使用は、焼き入れ、焼き戻し、及び表面仕上げの工程によって発生する水素脆化の可能性をなくし、さらに、アンカー鋲が十分に硬くてアンカー鋲への本体の圧着で受ける力に対抗することを確実にする。

別の実施形態において、本体は、正方形や六角形のような、異形の断面外形であり、対応するように形成された被加工材の穴に挿入されてもよい。非円形の断面外形を有する本体は、アンカー鋲へのトルクの印加時に被加工材内の本体の回転に対する抵抗が増大する利点がある。

また、本体は、外側の刻み目、又は本体フランジにフランジ下側の逆目が設けられてもよく、被加工材に埋め込まれたこの本体は、トルクの印加時に回転に対する抵抗が増大する。

本発明は、第２の態様において、請求項７による工程を含むインサートの製造方法を提供する。

本発明によるインサートの製造方法の利点は、アンカー鋲と本体の成形後、インサートを形成するこれら２つの部品の組み立ては、たった２つの段階を有し、すなわち、アンカー鋲の本体への挿入と、アンカー鋲への本体の圧着である。このため、インサートの組み立ては、ねじ山付き本体へのアンカー鋲の螺入を含む先行技術の方法と比べて簡素化され、２つの部品のねじが外れることによる潜在的故障モードが無くなる。さらに、その結果生じる部品の結合力は十分であり、インサートへのトルクのその後の印加に両方向で対抗することができる。従って、インサートに高トルクが印加される応用例において、インサート本体がアンカー鋲から分離する可能性が著しく低減される。

アンカー鋲への本体の圧着のさらなる利点は、組み立て前に本体又はアンカー鋲に施されているメッキやコーティングが、あまり影響されないことである。

本発明は、別の態様において、特許請求の範囲の請求項８に記載されたインサートを提供する。アンカー鋲の第１の部分、すなわち、本体があとから圧着される領域内にねじ部が延出しているねじ山付きアンカー鋲が設けられる利点は、ねじ部が刻み領域として作動することであり、本体材料は、第１の実施形態と同様に、圧着でねじ部に圧入される。

本発明の具体的な実施形態が、実施例及び付属する図面の参照によって記載される。

図１は本発明に係るアンカー鋲の正面図である。 図２は図１のアンカー鋲のＩＩ−ＩＩ線に沿った軸方向断面図である。 図３は本発明に係るインサート本体の断面図である。 図４は図３のインサート本体の断面図に挿入された図１のアンカー鋲の正面図である。 図５は図１のアンカー鋲に図２のインサート本体の断面を圧着している概略図である。 図６はインサート本体の断面に挿入される本発明に係るアンカー鋲の別の実施形態の正面図である。

図１乃至図４を参照し、インサート２は、本体４と二相鋼のアンカー鋲６を備える。アンカー鋲６は、一端に半径方向に拡大している頭部１０を有する軸部８を備える。軸部８は、ねじ部１２と、ねじ部１２と頭部１０の間に２つの刻み付き領域１４、１６とを備える。刻み付き領域１４と１６は、複数の角度が付いた刻み目１８が形成されており、第１の刻み付き領域１４の刻み目１８は、第２の刻み付き領域１６の刻み目１８と反対方向である。各々の刻み目１８は、図２に示されるように、三角形の頂点が形成されている。環状溝２０が、アンカー鋲６のねじ部１２と第１の刻み付き領域１４の間、第１の刻み付き領域１４と第２の刻み付き領域１６の間、及び、第２の刻み付き領域１６と頭部１０の間に設けられている。

本体４は、全体にわたって延在する円形断面の貫通孔２２を有する。貫通孔２２は、本体の一端に直径が縮小された部分２４を有する。本体の他端には、半径方向に拡大しているフランジ２６が設けられている。

図４に示されるように、インサート２の組み立ての第１段階は、アンカー鋲の頭部１０が本体４の表面に接するまで、アンカー鋲６を本体４に挿入することである。アンカー鋲６の第１の部分２８は、刻み付き領域１４、１６を有していて、アンカー鋲６が完全に本体４に挿入されると、本体４の直径が縮小された部分２４に包まれる。刻み付き領域１４、１６及び貫通孔２２の直径が縮小された部分２４の寸法は、アンカー鋲６と本体４の間で軽い締まり嵌めが得られるようになっている。アンカー鋲６の第２の部分３０は、本体４の端を越えて延出している。

インサート２の組み立ての次の段階は、図５に示されるように、本体４のアンカー鋲６への圧着である。圧着は、貫通孔２２の直径が縮小された部分２４に概ね対応する本体４の外部の周囲に４つの均等間隔で配置されたポイントで作動する４圧着ヘッド（図示せず）によって行われる。これらのポイントのうち２つは、矢印Ｘと矢印Ｙで示される。圧着は、各ジョー下の材料を変形させ、すなわち、環状溝２０と角度の付いた刻み目１８の隙間に圧入させる。圧着は、比較的大面積に印加される高負荷を伴い、４つの圧着ジョーは、本体４の外周の大部分に作動する。本体４に押し付けられる圧着ヘッドのジョーの表面は、平らな表面を有し、圧着ヘッド内のインサートの位置に小程度の柔軟性をもたらす。

それに代えて、ジョーの表面が、アンカー鋲６の第１の部分に対応する輪郭形状を有し、本体材料を刻み目の隙間と環状溝に圧入することを助けてもよい。

別の実施形態において、アンカー鋲６の軸部８のねじ部１２は、第１の刻み付き領域として用いられるように本体４の直径が縮小された部分２４に十分に延出されてもよい。この実施形態における第２の刻み付き領域は、ねじ部のピッチに対して反対の角度の刻み目を備えてもよい。図６は、アンカー鋲にインサート本体を圧着する前の本実施形態を示す。

Claims (8)

1. 被加工材にブラインド取付けするためのインサートであって、
   本体とアンカー鋲とを備え、
   前記アンカー鋲は、軸部と、該軸部の一端又は一端近傍に位置してそこから半径方向に拡大している頭部と、を有し、
   前記アンカー鋲は、前記本体の内部全体にわたって延在する貫通孔に挿入可能であり、挿入された時、前記軸部の第１の部分は、前記本体の直径が縮小された部分に包まれ、前記頭部から遠い前記軸部の第２の部分は、前記貫通孔の一端を越えて延出しており、
   前記軸部の第１の部分は、少なくとも２つの反対の角度が付いた刻み領域が設けられ、
   前記軸部の第１の部分を包む前記本体の直径が縮小された部分が圧着され、前記本体の材料が前記刻みの隙間に圧入され、
   前記本体は、非円形の断面外形を有することを特徴とするインサート。
2. 前記軸部の第１の部分は、少なくとも１つの環状溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインサート。
3. 前記２つの刻み領域の間に環状溝が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインサート。
4. 前記アンカー鋲は、二相鋼からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインサート。
5. 前記本体は、外側の刻みが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインサート。
6. 前記本体は、フランジ下側の逆目が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインサート。
7. インサートを製造する方法であって、該方法は、
   アンカー鋲と本体を形成し、該アンカー鋲は、軸部と、該軸部の一端又は一端近傍に位置してそこから半径方向に拡大している頭部が形成される工程と、
   前記軸部の第１の部分に設けられた少なくとも２つの反対の角度が付いた刻み領域が前記本体の直径が縮小された部分に包まれ、前記頭部から遠い前記軸部の第２の部分が前記貫通孔の一端を越えて延出するように、前記アンカー鋲を前記本体全体にわたって延在するねじ山の無い貫通孔に挿入する工程と、
   前記本体の材料が刻みの隙間に圧入されるように、前記アンカー鋲の反対の角度が付いた刻み領域を包む前記本体の直径が縮小された部分を圧着する工程と、
   前記本体を非円形の断面外形に形成する工程と、を備える。
8. 被加工材にブラインド取付けするためのインサートであって、
   非円形の断面外形を有する本体とアンカー鋲とを備え、
   前記アンカー鋲は、軸部と、該軸部の一端又は一端近傍に位置してそこから半径方向に拡大している頭部と、を有し、
   前記アンカー鋲は、前記本体の内部全体にわたって延在する貫通孔に挿入可能であり、前記軸部は、前記本体の直径が縮小された部分に包まれた第１の部分と、前記頭部から遠い、前記貫通孔の一端を越えて延出している第２の部分とを有し、
   前記軸部は、前記第２の部分の一部から前記第１の部分の少なくとも一部に延出するねじ部が設けられており、前記第１の部分内に延出している前記ねじ部は、第１の刻み領域として作動し、
   前記第１の部分は、前記ねじ部のピッチと反対の角度が付いた少なくとも第２の刻み領域が設けられ、
   前記軸部の前記第1の部分を包む前記本体の直径が縮小された部分が圧着され、前記本体の材料が前記第１の刻み領域と前記第２の刻み領域との隙間に圧入されることを特徴とするインサート。

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