JP6843576B2 - 樹脂被覆基材のねじ孔形成方法およびねじ孔付き樹脂被覆基材 - Google Patents

Description

本発明は、金属製の基材の表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有する樹脂被覆基材のねじ孔形成方法およびねじ孔付き樹脂被覆基材に関するものである。

従来より、防食性、防錆性、加工性等を向上させるため、金属製の基材の表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を施した樹脂被覆基材が広く使用されている。
ところで、樹脂被覆層が施された樹脂被覆基材にねじ孔を設ける場合、樹脂被覆層に形成した雌ねじは強度が低く必要なねじ強度を確保することができないため、金属製の基材に形成した雌ねじでねじ強度を確保することになる。
しかしながら、金属製の基材の厚さが1〜２ｍｍ程度と薄い場合には、基材部分に十分な数のねじ山を形成することができず、雌ねじのねじ強度を確保することができない。

そこで、樹脂被覆層のように強度上の問題から雌ねじを形成できない場合としては、あらかじめ大きな径の孔をあけ、その孔に雌ねじを備えたインサートやブラインドナットを埋め込む方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。また、基材の厚みが薄い場合としては、バーリング加工により貫通孔を有する筒状部を形成し、筒状部の内周面に雌ねじを形成する方法が知られている。

実開昭６２−１２５８９７号公報 特開２００５−７６３５４号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の方法にあっては、インサートやブラインドナットを挿入するための正確な寸法の孔を形成する必要があるため、作業に手間がかかり、また、ねじ孔の数だけインサートやブラインドナットが必要になるため、部品点数の増加によりコスト高になるといった問題があった。また、ブラインドナットを設けた場合には、ブラインドナットの一部が基材から突出してしまうといった問題があった。

本発明の目的は、強度が高い雌ねじを確実に得ることができるねじ孔付き樹脂被覆基材およびねじ孔形成方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、金属製の基材の表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有する樹脂被覆基材のねじ孔形成方法であって、樹脂被覆基材の所定部分に対し、樹脂被覆層の表面側から基材に達する空隙部を形成して基材を露出させ、前記空隙部により露出した基材の露出部に対して基材側から空隙部に向けてバーリング加工を行い、前記露出部を空隙部内に筒状に立ち上げて筒状部を形成し、前記筒状部の内周面に雌ねじを形成することにある。

本発明の第２の特徴は、前記基材が中空パイプであることにある。

本発明の第３の特徴は、前記バーリング加工に先立ち、樹脂被覆基材における前記所定部分と対向する部分に対し、基材と樹脂被覆層を貫通する挿入孔を形成し、前記挿入孔から前記中空パイプ内に挿入させたバーリングパンチによって、前記露出部にバーリング加工を行うことにある。

本発明の第４の特徴は、金属製の基材の表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有するねじ孔付き樹脂被覆基材であって、ねじ孔が本発明の第１乃至第３の特徴の方法により得られたことにある。

本発明の第５の特徴は、金属製の中空パイプの表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有するねじ孔付き樹脂被覆基材であって、ねじ孔は、樹脂被覆層の表面側から基材に達する窪み状の空隙部と、中空パイプから連続して該空隙部内に筒状に立ち上がる筒状部と、該筒状部の内周面に形成された雌ねじとで構成されていることにある。

本発明の第６の特徴は、前記中空パイプの内部に棒状の延伸部材が摺動可能に挿通されており、該延伸部材と前記筒状部とが接触しないことにある。

本発明のねじ孔形成方法によれば、樹脂被覆層の空隙部により露出した基材の露出部に対してバーリング加工を行うことにより、基材の露出部が立ち上げられて基材に貫通孔を有する円筒状の筒状部が形成される。そして、この筒状部の内周面に雌ねじを形成することにより、有効なねじ山を十分に形成することができ、強度が高い雌ねじを得ることができる。

また、本発明のねじ孔付き樹脂被覆基材によれば、ねじ孔は、樹脂被覆層の表面側から基材に達する窪み状の空隙部と、中空パイプから連続して空隙部内に筒状に立ち上がる筒状部と、該筒状部の内周面に形成された雌ねじとで構成されているので、筒状部に有効なねじ山を十分に形成することができ、強度が高い雌ねじを得ることができる。

このように、本発明によれば、基材の厚みが薄く、かつ表面に樹脂被覆層を有する樹脂被覆基材であっても、強度が高い雌ねじを確実に得ることができる。
また、本発明は、従来のような正確な寸法の孔を形成する必要がないため製造が容易であり、しかも、雌ねじごとにインサートを用意する必要がないため、コストを低減することができる。さらに、ブラインドナット等のナットを設ける必要がないため、ナットの一部が基材から突出してしまうといった問題が生じることはない。
また、樹脂被覆層の表面側から基材に達する空隙部を形成して基材を露出させ、空隙部により露出した基材の露出部に対して基材側から空隙部に向けてバーリング加工を行うので、樹脂被覆層がバーリングパンチに持ち上げられてしまい、樹脂被覆層を突き破ることができないといった問題も生じない。

本発明に係るねじ孔付き樹脂被覆基材の一例を示す断面図である。 本発明に係るねじ孔付き樹脂被覆基材の一例を示す斜視図である。 本発明のねじ孔形成方法の一例において、挿入孔を形成する工程を示す工程断面である。 本発明のねじ孔形成方法の一例において、下孔及び空隙部を形成する工程を示す工程断面図である。 本発明のねじ孔形成方法の一例において、図４の工程により下孔及び空隙部を形成した樹脂被覆基材を示す輪切り断面図である。 本発明のねじ孔形成方法の一例において、バーリング加工により筒状部を形成する工程を示す工程断面図である 本発明のねじ孔形成方法の一例において、ねじ切り加工により筒状部に雌ねじを形成する工程を示す工程断面図である。 本発明に係るねじ孔付き樹脂被覆基材の一例であって、中空パイプの内部に延伸部材を挿通した状態を示す断面図である。

先ずは、本発明に係るねじ孔付き樹脂被覆基材の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１および図２は本実施の形態の一例を示している。樹脂被覆基材１は、金属製の基材２の表面に熱可塑性樹脂の樹脂被覆層３を有しており、樹脂被覆基材１には、厚み方向に貫通するねじ孔４が設けられている。

本例では、基材２にアルミニウム製の中空パイプ２が用いられ、樹脂被覆層３にポリ塩化ビニル樹脂が用いられているが、本発明はこれに限定されるものでない。また、本例の中空パイプ２は、断面が円形の丸筒型であるが、断面が楕円形等の丸筒型であってもよいし、断面が四角形や三角形等の角筒型のものであってもよい。

ねじ孔４は、樹脂被覆層３の表面側から基材２に達する窪み状の空隙部５（図４（Ｂ）参照）と、中空パイプ２から連続して空隙部５内に筒状に立ち上がる筒状部７と、貫通孔６を有する筒状部７の内周面に形成された雌ねじ８とで構成されている。

筒状部７は、空隙部５を画成する樹脂被覆層３の周面９に沿って、樹脂被覆層３の空隙部５内から突出しないように形成されている。即ち、筒状部７は、その先端部１０が樹脂被覆層３の表面から外方に突出していない。また、中空パイプ２の内面においても、筒状部７は中空パイプ２の内面から内方に突出していない。なお、樹脂被覆基材１における筒状部７に対向する位置には、挿入孔１１が設けられている。

次に、本発明に係る樹脂被覆基材のねじ孔形成方法の実施の形態について説明する。なお、本発明の理解を助けるために、中空パイプ２の厚みが２ｍｍで、樹脂被覆層３の厚みが１ｍｍである樹脂被覆基材１に対して、Ｍ５のねじ孔４を形成する場合について説明するが、本発明がこれに限定されないことは言うまでもない。
先ず、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、中空パイプ２の表面に樹脂被覆層３が設けられた樹脂被覆基材１に対し、ドリル２０により樹脂被覆基材１の中空パイプ２と樹脂被覆層３を貫通する挿入孔１１を形成する。挿入孔１１は、後述のバーリング加工で用いるバーリングパンチ２４を挿入することができるように、バーリングパンチ２４よりやや大径となっている。

そして、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、樹脂被覆基材１に形成された挿入孔１１と対向する位置の樹脂被覆基材１に対し、段付ドリル２１を用いて中空パイプ２の管壁１２に下孔１３をあけるとともに、樹脂被覆層３に窪み状の空隙部５を形成する。段付ドリル２１は、先端部に下孔形成用の小径刃２２と、基体部に座繰り用の大径刃２３を備えている。大径刃２３で樹脂被覆層３を中空パイプ２の管壁１２に達するまで除去することにより、中空パイプ２の管壁１２に露出部１４を形成し、樹脂被覆層３に空隙部５を形成する。
ここで、ねじ孔４の筒状部７となる露出部１４が空隙部５の周面９を覆うことができるように、露出部１４の一部を残しつつ下孔１３を穿孔する必要がある。本例では、下孔１３の直径を２ｍｍに形成し、空隙部５の直径を筒状部７の外径とほぼ等しい８ｍｍに形成した。

空隙部５は、周面９により円柱状に画成されており、空隙部５の底面に相当する部分は、樹脂被覆層３を除去されて中空パイプ２の管壁１２が露出した露出部１４となっている。本例では、大径刃２３により樹脂被覆層３を削って中空パイプ２の管壁１２を露出させる際、図５に示すように、大径刃２３で僅かに中空パイプ２の管壁１２をも削って、空隙部５の底面全面を露出部１４としたが、本発明はこれに限られず、後述のバーリング加工による筒状部７の形成に支障ないように、樹脂被覆層３を除去して空隙部５の底面に中空パイプ２の管壁１２を露出させればよい。

本例では、段付ドリル２１により樹脂被覆基材１に下孔１３と空隙部５を同時に形成しているが、下孔１３と空隙部５を別々の工程で形成してもよい。
また、後のバーリング加工に備えて中空パイプ２に下孔１３を形成することが好ましいが、筒状部７の成形に支障をきたさないのであれば、樹脂被覆基材１に対して中空パイプ２の下孔１３を穿孔せずに樹脂被覆層３の空隙部５のみ形成してもよい。

次に、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、空隙部５により露出した中空パイプ２の露出部１４に対し、バーリング加工装置を用いて中空パイプ２側から空隙部５に向けてバーリング加工を行う。バーリング加工装置は、バーリングパンチ２４と、バーリングパンチ２４が挿入される凹部２５を有するダイ２６とを備えており、バーリングパンチ２４は、先端が円錐状となった刃先２７を備えている。バーリングパンチ２４には、刃先２７の径が下孔１３の径よりも大きく、ねじ孔４の雌ねじ８の谷の径よりも小さいものが用いられる。

バーリング加工について詳述すると、バーリングパンチ２４を樹脂被覆基材１の外側から挿入孔１１に挿入し、バーリングパンチ２４の刃先２７を中空パイプ２の内側から下孔１３に押し入れる（図６（Ａ））。これにより、下孔１３の周囲の露出部１４が空隙部５の周面９に沿って立ち上げられて、空隙部５内に貫通孔６を有する円筒状の筒状部７が形成される（図６（Ｂ））。

本例では、ダイ２６の凹部２５の直径が空隙部５の直径よりも小径であり、ダイ２６の表面と空隙部５の周囲の樹脂被覆層３とが密着し、空隙部５のうち凹部２５よりも大きい部分がダイ２６の表面で塞がれているため、バーリング加工で立ち上げられた筒状部７の先端部１０が樹脂被覆層３の表面から突出することを防止している。
なお、バーリング加工の後、必要に応じて筒状部７の先端部１０に対してバリ取り加工を行ってもよい。

次に、図７に示すように、樹脂被覆基材１の外側から挿入孔１１を介し、中空パイプ２の内側から貫通孔６に挿入したタップ２８を用いて、筒状部７の内周面に雌ねじ８を形成するねじ切り加工を行う。本例では、タップ２８を用いてＭ５の雌めじ８が形成される。
そして、この筒状部７の内周面に雌ねじ８を形成することにより、有効なねじ山を十分に形成することができ、強度が高いねじ孔４を得ることができる。

また、本例の樹脂被覆基材１は、図８に示すように、中空パイプ２の内部に棒状の延伸部材１５が摺動可能に挿通されるものであってもよい。本例では、延伸部材１５は、熱可塑性樹脂で被覆した金属製中空パイプであるが、合成樹脂製、木製の中空パイプや中実棒等であってよい。また、キャップ１６等により挿入孔１１を閉塞してもよい。

本例の樹脂被覆基材１によれば、従来のようなブラインドナット等のナットを設けた場合とは異なり、上述のようにねじ孔４の筒状部７が中空パイプ２の内方に突出しないため、延伸部材１５が筒状部７に接触することはない。これにより、本例の樹脂被覆基材１は、中空パイプ２の内径よりも僅かに小さい外径の延伸部材１５を中空パイプ２の内部に挿通することができ、また、中空パイプ２内における延伸部材１５の摺動が筒状部７に干渉されることもない。さらに、雌ねじ８の強度が高いため、延伸部材１５を雌ねじ８に螺合した止めねじ１７で強力に固定することができる（図８）。そのため、本例の樹脂被覆基材１は、延伸部材１５を中空パイプ２から引き出して所望の長さで固定するものとして、延伸式の手すりや物干し竿、道具類の柄、台の脚等に好適に利用できる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜の変更が可能である。
上述の実施例では、基材２に中空パイプ２を用いた樹脂被覆基材１について説明したが、例えば、基材に平板状の金属板を用いた樹脂被覆基材であってもよい。

金属板の表面が樹脂被覆層で被覆された樹脂被覆基材に対して、本発明に係るねじ孔を形成する方法としては、先ず、樹脂被覆層に窪み状の空隙部を形成すると共に、必要に応じて金属板に下孔をあける。次に、空隙部により露出した金属板の露出部に対して、金属板側から空隙部に向けてバーリング加工を行い、貫通孔を有する筒状の筒状部を形成する。そして、この筒状部の内周面に雌ねじを形成することにより、強度の高いねじ孔が得られる。

１ 樹脂被覆基材
２ 基材（中空パイプ）
３ 樹脂被覆層
４ ねじ孔
５ 空隙部
６ 貫通孔
７ 筒状部
８ 雌ねじ
９ 周面
１０ 先端部
１１ 挿入孔
１２ 管壁
１３ 下孔
１４ 露出部
１５ 延伸部材
１６ キャップ
１７ 止めねじ
２０ ドリル
２１ 段付ドリル
２２ 小径刃
２３ 大径刃
２４ バーリングパンチ
２５ 凹部
２６ ダイ
２７ 刃先
２８ タップ

Claims (6)

1. 金属製の基材の表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有する樹脂被覆基材のねじ孔形成方法であって、
   樹脂被覆基材の所定部分に対し、樹脂被覆層の表面側から基材に達する空隙部を形成して基材を露出させ、
   前記空隙部により露出した基材の露出部に対して基材側から空隙部に向けてバーリング加工を行い、前記露出部を空隙部内に筒状に立ち上げて筒状部を形成し、
   前記筒状部の内周面に雌ねじを形成することを特徴とする樹脂被覆基材のねじ孔形成方法。
2. 前記基材が中空パイプであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆基材のねじ孔形成方法。
3. 前記バーリング加工に先立ち、樹脂被覆基材における前記所定部分と対向する部分に対し、基材と樹脂被覆層を貫通する挿入孔を形成し、
   前記挿入孔から前記中空パイプ内に挿入させたバーリングパンチによって、前記露出部にバーリング加工を行うことを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆基材のねじ孔形成方法。
4. 金属製の基材の表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有するねじ孔付き樹脂被覆基材であって、
   ねじ孔が請求項１乃至３のいずれか１項に記載のねじ孔形成方法で得られたことを特徴とするねじ孔付き樹脂被覆基材。
5. 金属製の中空パイプの表面に熱可塑性樹脂製の樹脂被覆層を有するねじ孔付き樹脂被覆基材であって、
   ねじ孔は、樹脂被覆層の表面側から基材に達する窪み状の空隙部と、中空パイプから連続して前記空隙部内に筒状に立ち上がる筒状部と、該筒状部の内周面に形成された雌ねじとで構成されていることを特徴とするねじ孔付き樹脂被覆基材。
6. 前記中空パイプの内部に棒状の延伸部材が摺動可能に挿通されており、該延伸部材と前記筒状部とが接触しないことを特徴とする請求項５に記載のねじ孔付き樹脂被覆基材。

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