JP7465800B2 - 連結装置、連結方法およびシートフレームの支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、爪付きナットとボルトを用いて２つの部材を連結する装置及び方法と、この連結装置を適用したシートフレームの支持構造に関する。

産業機械の樹脂製シートフレームの着座部（第１部材）を機体の床のブラケット（第２部材）に連結する場合、複数のナットを溶接した薄い鉄板を用意し、この鉄板を着座部に接着し、ボルトをブラケットと着座部に通してナットにねじ込んでいる。ボルトをねじ込む際に、ナットは鉄板に溶接されているため回り止めされている。しかし、このような連結装置では、鉄板にナットを溶接する作業が必要となり、コストが嵩む。

特許文献１，２に開示された金属製の爪付きナットにより、シートフレームの着座部をブラケットに連結する装置も開発されている。爪付きナットは、雌ネジが形成された筒部と、この筒部の一端から径方向外方向に張り出すフランジ部と、フランジ部の周縁に形成され筒部側に突出する複数の爪部とを有している。

爪付きナットを用いた連結装置では、シートフレームの着座部が次のようにして連結される。着座部に形成された複数の差込穴に上記爪付きナットの筒部を上方から差し込むとともに、爪付きナットの爪部を着座部の上面に油圧プレス機を用いて突き刺すことにより、爪付きナットを着座部に装着する。その後で、ボルトをブラケットの挿通穴に差し込み、さらに爪付きナットの筒部にねじ込むことにより、ボルトの頭部と爪付きナットのフランジ部とで着座部とブラケットを挟んで締め付ける。上記ボルトをねじ込む際に、爪部が着座部に突き刺さっているため、爪付きナットは回り止めされている。

実開昭５８－１１１４１９号 特開２０１２－１５７４８４号公報

上述の爪付きナットを用いた連結装置では、第１部材の差込穴に爪付きナットの筒部を差し込み、爪部を第１部材突き刺すため、これら筒部と爪部が第１部材から第２部材に向かって突出して連結に支障をきたさないよう、第１部材は十分な厚さを有することが求められる。そのため材料費が嵩むとともに重量の増大を招くことになる。特に樹脂製シートフレームの着座部を第１部材とする場合、着座部が厚肉となるため、シートフレームを高コストのブロー成形法等で成形することを余儀なくされ、低コストの射出成形法で成形することができない。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、第１部材と第２部材を、前記第１部材側に配置される爪付きナットと、前記第２部材側に頭部が配置され前記第１部材と前記第２部材を挿通して前記爪付きナットに螺合するボルトにより、連結する装置において、前記爪付きナットは、雌ネジを有する筒部と、前記筒部の一端から径方向外側に張り出すフランジ部と、前記フランジ部から前記筒部側に突出する複数の爪部とを有し、さらに前記第１部材に取り付けられる規制部材を備え、前記規制部材は、筒部挿通穴と、前記筒部挿通穴の周りに形成される複数の係合穴とを有し、前記爪付きナットの前記フランジ部が、前記第１部材と前記規制部材との間に配置され、前記爪付きナットの前記筒部と前記爪部が前記第１部材の反対側を向き、前記筒部が前記規制部材の前記筒部挿通穴に挿入され、前記爪部が前記規制部材の前記係合穴に係合されることを特徴とする。
上記構成によれば、爪付きナットの爪部が規制部材の係合穴に係合されるので、ボルトをねじ込む際に爪付きナットは回り止めされる。爪付きナットの筒部と爪部が第１部材の反対側を向いて規制部材の筒部挿通穴と係合穴にそれぞれ挿入されるので、第１部材の肉厚を必要に応じて薄くすることができる。

好ましくは、前記規制部材に前記係合穴が予め形成されており、前記係合穴に前記爪付きナットの前記爪部が圧入されている。
上記構成によれば、予め形成された係合穴に爪部を比較的小さな力で圧入することができ、油圧プレス機等の設備が不要である。また、係合穴と爪部の圧入により、爪付きナットを規制部材に安定して装着することができるので、爪付きナットを装着した規制部材を効率良く第１部材に取り付けることができる。

好ましくは、前記規制部材は、基板と、前記爪付きナットを支持する複数の支持部とを有し、各支持部は前記爪付きナットの前記フランジ部を収容する収容空間を有するとともに、前記筒部挿通穴と前記複数の係合穴を有する。
上記構成によれば、規制部材が複数の爪付きナットを装着するので、効率良く複数の爪付きナットを第１部材にセットすることができる。また、爪付きナットのフランジ部が規制部材の収容空間に収容されるので、規制部材を第１部材に取り付ける際に、フランジ部が邪魔にならない。

好ましくは、前記規制部材は、前記基板から前記第１部材に向かって突出する複数の係合突起を有し、前記第１部材には前記複数の係合突起を受け入れる複数の受部を有し、前記係合突起と前記受部の係合により、前記規制部材が前記第１部材に取り付けられる。
上記構成によれば、係合突起と受部の係合により、接着手段を用いずに規制部材を第１部材に簡単に取り付けることができる。

好ましくは、前記係合突起は、前記基板から前記基板と直交して突出する挿入片と、前記挿入片の先端から前記挿入片と直交して突出する凸部とを有し、前記受部は、前記凸部が挿入される挿入穴と、前記挿入穴に対して第１方向に隣接する係合片と、前記係合片の前記第１部材側に形成された係合空間と、前記係合片に対して前記第１方向と直交する第２方向に隣接し前記挿入穴および前記係合空間に連なるスリットとを有し、前記係合突起の凸部を前記受部の挿入穴に挿入した状態で、前記規制部材を前記第１方向にスライドさせることにより、前記挿入片が前記スリットに挿入され、前記凸部が前記係合空間に収容されるとともに前記係合片と係合され、これにより前記規制部材が前記第１部材に取り付けられている。
上記構成によれば、挿入とスライドの２段階の動作により、規制部材を第１部材に確実に取り付けることができる。

本発明の他の態様は、上記連結装置を用いた連結方法において、前記規制部材の前記筒部挿通穴に前記爪付きナットの前記筒部を通し、前記規制部材の前記係合穴に前記爪付きナットの前記爪部を圧入することにより、前記爪付きナットを前記規制部材に装着するナット装着工程と、前記第１部材に形成された第１ボルト挿通穴と前記爪付きナットの前記筒部とを同軸に位置決めした状態で、前記爪付きナットを装着した前記規制部材を、前記第１部材に取り付ける規制部材取付工程と、前記第１部材の前記第１ボルト挿通穴と前記第２部材に形成された第２ボルト挿通穴とを軸に位置決めした状態で、前記第１部材と前記第２部材を重ね、前記ボルトを、前記第２ボルト挿通穴と前記第１ボルト挿通穴に順に通して前記爪付きナットの前記筒部にねじ込むことにより、前記第１部材と前記第２部材を連結する連結工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様は、射出成形品からなるシートフレームの着座部を、上記連結装置を用いて、支持部材に連結する支持構造において、前記シートフレームの着座部が前記第１部材として提供され、前記支持部材が前記第２部材として提供され、前記着座部は複数の連結領域を有しており、前記着座部の前記複数の連結領域が、それぞれ前記連結装置により前記支持部材に連結されることを特徴とする。
上記構成によれば、樹脂製のシートフレームを薄肉にすることができ、低コストの射出成形法で成形することができる。

本発明によれば、爪付きナットと規制部材により、爪付きナットを回り止め状態で第１部材にセットすることができ、しかも、第１部材の肉厚を必要に応じて薄くすることができる。

産業機械のシートフレームを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る連結装置を用いてシートフレームの着座部を機体の床のブラケットに連結した状態を示す斜視図である。 上記連結装置の構成要素である規制部材の平面図である。 上記連結装置の構成要素である爪付きナットの平面図である。 上記規制部材に上記爪付きナットを装着する工程の途中の状態を示す要部の斜視図である。 上記爪付きナットの装着工程の途中の状態を示す拡大断面図であり、上記規制部材を図３のＡ－Ａ線に沿う断面図で示し、上記爪付きナットを図４のＢ－Ｂ線に沿う断面図で示す。 上記爪付きナットの装着工程が完了した状態を示す拡大断面図である。 上記規制部材をシートフレームの着座部に取り付ける工程の途中の状態を示す要部の斜視図である。 上記規制部材の取付工程の途中の状態を示す拡大断面図である。 上記規制部材の取付工程の完了直前の状態を示す要部の斜視図である。 上記規制部材の取付工程が完了した状態を示す拡大断面図である。 シートフレームをブラケットに連結する工程が完了した状態を示す要部の斜視図である。 シートフレームの連結工程が完了した状態を示す拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。理解を容易にするため、以下の各構成部材の説明において、シートの設置状態を基準として上下、前後を定める。また、各構成部材の左右は、シートの前方から見た時を基準として定める。

図１に示すように、建機等の産業機械のシートフレーム１は樹脂の射出成形品からなり、着座部２（第１部材）と背もたれ部３を一体に有している。シートフレーム１の着座部２は薄肉の板部２ａに多数の補強リブ２ｂを形成することにより構成されている。背もたれ部３も同様である。

着座部２の板部２ａの前側の左右２ヶ所と後側の左右２ヶ所は、矩形の平板形状の連結領域２ｘとして提供される。各連結領域２ｘには複数の受部４と複数のボルト挿通穴５（第１ボルト挿通穴）が形成されている。受部４は、例えば連結領域２ｘの４隅と中央寄りの１ヶ所の計５ケ所に形成されている。受部４の特殊な形状については後述する。ボルト挿通穴５は前側の連結領域２ｘでは例えば５つ形成され、後側の連結領域２ｘでは２つ形成されている。

図２に示すように、シートフレーム１の支持構造は、４つ（複数）の連結領域２ｘにそれぞれ配置された連結装置９を備えている。これら連結装置９により、シートフレーム１の着座部２が機体の床のブラケット７（支持部材；第２部材；図８Ｂにのみ示す）に連結される。
各連結装置９は、１つの扁平な規制部材１０と、各連結領域２ｘのボルト挿通穴５に対応する数の爪付きナット２０およびボルト３０とを備えている。

最初に、図４、図５Ａ，図５Ｂを参照しながら爪付きナット２０について説明する。爪付きナット２０は、内周に雌ネジ２１ａが形成された筒部２１と、この筒部２１の下端から径方向外側に張り出すフランジ部２２と、フランジ部２２の周縁に形成された４つ（複数）の爪部２３と、を一体に有している。爪部２３は、筒部２１と同じ側に筒部２１の軸方向に突出するようにして、フランジ部２２から切り起されている。

図３、図５Ａ、図５Ｂに示すように、規制部材１０は樹脂の射出成形品からなり扁平な形状をなしている。すなわち規制部材１０は、シートフレーム２の連結領域２ｘに対応した矩形の平板形状をなす薄肉の基板部１１と、基板部１１に形成された複数（連結領域２ｘのボルト挿通穴５に対応する数）の支持部１２とを有している。この支持部１２は基板部１１から上方に隆起しており、その下側には浅い収容空間１３が形成されている。

各支持部１２の中央には筒部挿通穴１４が形成されている。各支持部１２において筒部挿通穴１４の周囲には、複数（爪付きナット２０の爪部２３に対応する数）の係合穴１５が形成されている。規制部材１０の４隅部と中央寄りの１箇所には、係合突起１６が形成されている。係合突起１６の特殊な形状については後述する。

次に、上記連結装置９によりシートフレーム１の着座部２をブラケット７（図８Ｂ参照）に連結する方法を、順を追って説明する。
爪付きナットの規制部材への装着工程
図５Ａ、図５Ｂに示すように、爪付きナット２０を規制部材１０の下面に近づけ、筒部２１を支持部１２の筒部挿通穴１４に通すとともに、爪部２３を係合穴１５に差し込む。さらに爪付きナット２０を、フランジ部２２が支持部１２に当たるまで押し込む。これにより、図５Ｃに示すように、筒部２１と爪部２３が支持部１２から上方に突出し、フランジ部２２が収容空間１３に収容される。フランジ部２２は完全に収容空間１３に収容されており、フランジ部２２の下面は規制部材１０の基板部１１の下面と面一か僅かに上方に後退している。

爪部２３の厚さが係合穴１５の幅より僅かに大きいので、爪部２３は係合穴１５に圧入された状態となる。これにより爪付きナット２０は規制部材１０に安定して保持され、その後の工程において爪付きナット２０を装着した規制部材１０の取り扱いが楽になる。なお、爪部２３は規制部材１０に予め形成された係合穴１５に圧入されるので、格別に大きな力を必要とせず、油圧プレス機等の設備を必要としない。

規制部材のシートフレームへの取付工程
上記のようにして複数の爪付きナット２０の装着を完了した規制部材１０を、着座部２の連結領域２ｘの上面に取り付ける。この取付工程を説明する前に、シートフレーム１の受部４と規制部材１０の係合突起１６の形状について説明する。

図６Ａ、図６Ｂに示すように、連結領域２ｘの受部４は、矩形の挿入穴４ａと、この挿入穴４ａの左右方向（第１方向）例えば右側に隣接した係合片４ｂと、この係合片４ｂの下側に形成された係合空間４ｃと、係合片４ｂの前後方向（第２方向）に隣接するスリット４ｄとを有している。係合空間４ｃは挿入穴４ａに連なっている。スリット４ｄは、挿入穴４ａと係合空間４ｃに連なっている。
規制部材１０の係合突起１６は、基板部１１から基板部１１と直交して下方に突出する挿入片１６ａとその下端から挿入片１６ａと直交して前後方向に突出する凸部１６ｂとを有している。

図６Ａ，図６Ｂに示すように、複数の爪付きナット２０を装着した規制部材１０を、上方から着座部２の連結領域２ｘに近づけ、図７Ａに示すように、複数の係合突起１６の凸部１６ｂを、連結領域２ｘの複数の受部４の挿入穴４ａに差し込む。規制部材１０の基板部１１が連結領域２ｘに接したら、規制部材１０を図において右方向にスライドさせる。これにより図７Ｂに示すように、係合突起１６の挿入片１６ａがスリット４ｄに挿入され、凸部１６ｂが係合空間４ｃに収容され、規制部材１０の連結領域２ｘへの取り付けが完了する。

スリット４ｄの摺動面には小突起（図示しない）が形成されており、挿入片１６ａがスリット４ｄへの挿入する過程で挿入片１６ａが小突起を乗り越え、挿入が完了した時に小突起が挿入片１６ａの側縁を係止する。これにより、規制部材４の横移動を禁じることができる。また、受部４の係合片４ｂと係合突起１６の凸部１６ｂの係合により、規制部材１０は連結領域２ｘからの離脱を確実に防止することができる。

図６Ａ，図６Ｂに例示するように、基板部１１の下面に低い位置決め凸部１７を形成し、着座部２の連結領域２ｘの上面に浅い位置決め凹部６を形成してもよい。この構成を採用する場合、係合突起１６の凸部１６ｂを受部４の挿入穴４ａに差し込む際に、位置決め凸部１７が連結領域２ｘの上面に当たる。次に、基板部１１を弾性変形させて凸部１６ｂをさらに深く挿入穴４ａに挿入し、この状態で規制部材１０を横にスライドさせることにより係合突起１６の凸部１６ｂを係合空間４ｃまで移動させると、図７Ｂに示すように位置決め凸部１７が位置決め凹部６に嵌り、規制部材１０の基板部１１は弾性復帰して連結領域２ｘの上面に面接触する。この構成では、位置決め凸部１７と位置決め凹部６の嵌合により、規制部材１０を連結領域２ｘに正確に位置決めすることができるとともに、規制部材１０の横移動をより一層確実に禁じることができる。

規制部材１０が連結領域２ｘに対して位置決めされた状態で、複数の爪付きナット２０の筒部２１は、連結領域２ｘのボルト挿通穴５と同軸に配置される。

シートの製造工程
規制部材１０を着座部２の全ての連結領域２ｘに取り付けた後、シートフレーム１の着座部２及び背もたれ部３の表側（乗員側）にパッド（図示しない）を取り付ける。これにより、規制部材１０および爪付きナット２０はパッドにより被覆される。

着座部の連結工程
上記のように製造されたシートを、機体の床のブラケット７にボルト３０を用いて取り付ける。すなわち、図８Ａ，図８Ｂに示すように、ボルト３０を、ブラケット７の下側からブラケット７のボルト挿通穴８（第２ボルト挿通穴）およびシートフレーム１のボルト挿通穴５に通し、爪付きナット２０の筒部２１に螺合させる。ボルト３０を回して螺合を進めると、爪付きナット２０のフランジ部２２が着座部２の連結領域２ｘの上面に強く当たり、このフランジ部２２とボルト３０の頭部とで着座部２とブラケット７を挟んで強く締め付けるため、着座部２がブラケット７に連結される。

規制部材１０が着座部２に取り付けられ、規制部材１０の係合穴１５に爪付きナット２０の爪部２３が係合されているため、爪付きナット２０はボルト３０に連れ回転せず、ボルト３０による締付作業を確実に行うことができる。

図８Ａ，図８Ｂに示すように、爪付きナット２０の筒部２１と爪部２３は、着座部２と反対側を向いて規制部材１０に装着されているので、着座部２は、筒部２１を挿通させ爪部２３と係合する役割を担わずに済み、薄肉にすることができる。

本発明は上記実施形態に制約されず、さらに種々の態様が可能である。
上記実施形態では、規制部材に爪付きナットの爪部を係合するための係合穴を予め形成しているが、この係合穴は爪付きナットの爪部を規制部材に突き刺すと同時に形成してもよい。
規制部材は第１部材に接着により取り付けてもよい。
第１部材と規制部材を樹脂以外の材料により形成してもよい。
上記実施形態では、本発明の連結装置をシートフレームの着座部と産業機械の機体の床のブラケットとの連結に適用したが、これに限らず、種々の第１、第２部材の連結に適用することができる。

本発明は、爪付きナットを用いた連結装置に適用できる。

１ シートフレーム
２ 着座部（第１部材）
２ｘ 連結領域
４ 受部
４ａ 挿入穴
４ｂ 係合片
４ｃ 係合空間
４ｄ スリット
５ ボルト挿通穴（第１ボルト挿通穴）
７ ブラケット（支持部材；第２部材）
８ ボルト挿通穴（第２ボルト挿通穴）
９ 連結装置
１０ 規制部材
１１ 基板部
１２ 支持部
１３ 収容空間
１４ 挿通穴
１５ 係合穴
１６ 係合突起
１６ａ 挿入片
１６ｂ 凸部
２０ 爪付きナット
２１ 筒部
２１ａ 雌ネジ
２２ フランジ部
２３ 爪部
３０ ボルト

Claims (7)

1. 第１部材と第２部材を連結するために、爪付きナットとボルトを備えた連結装置において、
   前記爪付きナットは、雌ネジを有する筒部と、前記筒部の一端から径方向外側に張り出すフランジ部と、前記フランジ部から前記筒部と同方向に突出する複数の爪部とを有し、前記フランジ部が前記第１部材における前記第２部材の反対側の面に配置され、前記筒部と前記爪部が前記第１、第２部材から離れる方向に突出し、
   前記ボルトは、その頭部が前記第２部材における前記第１部材の反対側の面に配置され、前記第１部材の第１ボルト挿通穴と前記第２部材の第２ボルト挿通穴を通して前記爪付きナットの前記筒部に螺合され、これにより、前記第１、第２部材が前記ボルトの前記頭部と前記爪付きナットの前記フランジ部間で挟持され、
   さらに前記第１部材における前記第２部材の反対側の面に取り付けられる規制部材を備え、前記規制部材は、筒部挿通穴と、前記筒部挿通穴の周りに形成される複数の係合穴とを有し、
   前記爪付きナットの前記フランジ部が、前記第１部材と前記規制部材との間に配置され、前記筒部が前記規制部材の前記筒部挿通穴に挿入され、前記爪部が前記規制部材の前記係合穴に係合されることを特徴とする連結装置。
2. 前記規制部材に前記係合穴が予め形成されており、前記係合穴に前記爪付きナットの前記爪部が圧入されていることを特徴とする請求項１に記載の連結装置。
3. 前記規制部材は、基板と、前記爪付きナットを支持する複数の支持部とを有し、各支持部は前記爪付きナットの前記フランジ部を収容する収容空間を有するとともに、前記筒部挿通穴と前記複数の係合穴を有することを特徴とする請求項１または２に記載の連結装置。
4. 第１部材と第２部材を連結するために、前記第１部材側に配置される爪付きナットと、前記第２部材側に頭部が配置され前記第１部材と前記第２部材を挿通して前記爪付きナットに螺合するボルトと、を備えた連結装置において、
   前記爪付きナットは、雌ネジを有する筒部と、前記筒部の一端から径方向外側に張り出すフランジ部と、前記フランジ部から前記筒部側に突出する複数の爪部とを有し、
   さらに前記第１部材に取り付けられる規制部材を備え、前記規制部材は、筒部挿通穴と、前記筒部挿通穴の周りに形成される複数の係合穴とを有し、
   前記爪付きナットの前記フランジ部が、前記第１部材と前記規制部材との間に配置され、前記爪付きナットの前記筒部と前記爪部が前記第１部材の反対側を向き、前記筒部が前記規制部材の前記筒部挿通穴に挿入され、前記爪部が前記規制部材の前記係合穴に係合され、
   前記規制部材は、基板と、前記爪付きナットを支持する複数の支持部とを有し、各支持部は前記爪付きナットの前記フランジ部を収容する収容空間を有するとともに、前記筒部挿通穴と前記複数の係合穴を有し、
   前記規制部材は、前記基板から前記第１部材に向かって突出する複数の係合突起を有し、前記第１部材には前記複数の係合突起を受け入れる複数の受部を有し、前記係合突起と前記受部の係合により、前記規制部材が前記第１部材に取り付けられることを特徴とする連結装置。
5. 前記係合突起は、前記基板から前記基板と直交して突出する挿入片と、前記挿入片の先端から前記挿入片と直交して突出する凸部とを有し、
   前記受部は、前記凸部が挿入される挿入穴と、前記挿入穴に対して第１方向に隣接する係合片と、前記係合片の前記第１部材側に形成された係合空間と、前記係合片に対して前記第１方向と直交する第２方向に隣接し前記挿入穴および前記係合空間に連なるスリットとを有し、
   前記係合突起の凸部を前記受部の挿入穴に挿入した状態で、前記規制部材を前記第１方向にスライドさせることにより、前記挿入片が前記スリットに挿入され、前記凸部が前記係合空間に収容されるとともに前記係合片と係合され、これにより前記規制部材が前記第１部材に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の連結装置。
6. 請求項１～５のいずれかに記載の連結装置を用いた連結方法において、
   前記規制部材の前記筒部挿通穴に前記爪付きナットの前記筒部を通し、前記規制部材の前記係合穴に前記爪付きナットの前記爪部を圧入することにより、前記爪付きナットを前記規制部材に装着するナット装着工程と、
   前記第１部材に形成された第１ボルト挿通穴と前記爪付きナットの前記筒部とを同軸に位置決めした状態で、前記爪付きナットを装着した前記規制部材を、前記第１部材に取り付ける規制部材取付工程と、
   前記第１部材の前記第１ボルト挿通穴と前記第２部材に形成された第２ボルト挿通穴とを同軸に位置決めした状態で、前記第１部材と前記第２部材を重ね、前記ボルトを、前記第２ボルト挿通穴と前記第１ボルト挿通穴に順に通して前記爪付きナットの前記筒部にねじ込むことにより、前記第１部材と前記第２部材を連結する連結工程と、
   を備えたことを特徴とする連結方法。
7. 射出成形品からなるシートフレームの着座部を、請求項１～５のいずれかに記載の連結装置を用いて、支持部材に連結する支持構造において、
   前記シートフレームの着座部が前記第１部材として提供され、前記支持部材が前記第２部材として提供され、前記着座部は複数の連結領域を有しており、
   前記着座部の前記複数の連結領域が、それぞれ前記連結装置により前記支持部材に連結されることを特徴とするシートフレームの支持構造。

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