JPWO2006008861A1 - シャーシ及びシャーシの製造方法並びにシャーシの製造金型 - Google Patents

Abstract

テレビ等のベースパネル等として使用されるシャーシであって、加工対象物である金属平板を局部的に圧縮させる冷間鍛造法を用いることで、１度の加工で容易に突出物（セルスペーサ）の成形でき、製造コストを大幅に低減できるシャーシである。金属平板１の平面上に突出物（セルスペーサ２）が一体成形で突設されているシャーシＡであって、金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることによりセルスペーサが打ち出し成形されて、このセルスペーサが金属平板と一体成形で突設されている。

Description

本発明は、テレビやオーディオ機器等の電気製品やその他の産業機器のベースパネル等として使用されるシャーシ及びシャーシの製造方法並びにシャーシの製造金型に関する。

テレビ等のベースパネル等として使用されるシャーシには、金属平板に突出部としてのセルスペーサや補強用リブが突設されており、前記セルスペーサに各種部品をネジ止めさせ、又、補強用リブによってベースパネルの歪み変形を防止させるようになっている。
従来のシャーシは、セルスペーサを突設させる位置において、金属平板に穴を明け、この穴にピンを嵌め込んで、これをカシメることでセルスペーサとして突設させるように形成されていた。
又、補強用リブについても、金属平板とは別体のリブ部材を用意し、このリブ部材をカシメ等の結合手段によって金属平板に突設させるように形成されていた。
しかしながら、このようなシャーシでは、金属平板に穴を明ける加工、金属平板とは別体の部材（ピンやリブ部材）を作る加工、この別体部材をカシメ結合させる加工が必要になるなど、その製造工数や部品点数が多くなるため、製造コストが高くなるという問題があった。
又、従来、平板部に冷間鍛造法によりピン部を一体成形で突設させるようにした部品成形技術として、例えば、特開平７−３１４０７５号公報に記載されたものが提案されている。
この従来技術は、丸棒素材を一対の金型間で冷間鍛造法により圧縮させることで、丸棒素材を平面状に押し潰して平板部を成形するとともに、この平板部と一体にピン部を成形するようになっていた。
しかしながら、この従来技術では、丸棒素材の全体を金型間で圧縮させる冷間鍛造法であるため、平面状に押し潰されて成形された平板部の周囲に余肉部（バリ）が張り出し、この余肉部を取り除く作業（トリミング）が必要になり、その分だけ作業工数が多くなり、製造時間や製造コストの面で不利になるという問題があった。
又、テレビ等のベースパネル等として使用されるシャーシのように、面積が広い金属平板を加工対象物とし、これを従来のように、一対の金型間で全面的に冷間鍛造法によって圧縮させることは、プレス機の能力面や金型の製作面から見ても現実的でないといえる。
本発明は、テレビ等のベースパネル等として使用されるシャーシであって、加工対象物である金属平板を局部的に圧縮させる冷間鍛造法を用いることで、従来とは異なり、１度のプレス加工で突出部（セルスペーサや補強用リブ）を容易に成形でき、また、金属平板に対する突出部の取り付け不良等が生じることがないようにしたシャーシを提供することを第１の課題とし、又、１度のプレス加工で、突出部を金属平板に一体成形で突設させることができるシャーシの製造方法を提供することを第２の課題とし、又、このシャーシの製造金型を提供することを第３の課題としている。

上記第１の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のシャーシは、
金属平板の平面上に突出部が一体成形で突設されているシャーシであって、
前記金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより前記突出部が打ち出し成形されて、この突出部が金属平板と一体成形で突設されている構成とした。
上記第２の課題を解決するために、本発明の請求項３に記載のシャーシの製造方法は、
金属平板の平面上に突出部が一体成形で突設されているシャーシの製造方法であって、
前記金属平板を加工対象物とし、この金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより前記突出部を打ち出し成形させて、この突出部を金属平板と一体成形で突設させる構成とした。
上記第３の課題を解決するために、本発明の請求項５に記載のシャーシの製造金型は、
金属平板の平面上に突出部が一体成形で突設されているシャーシの製造金型であって、
加工対象物となる金属平板を挟んで対向するパンチとダイを備え、
前記パンチはストリッパに形成されたガイド穴に摺動可能に嵌め込まれ、
前記ダイ表面又はパンチ表面に成形穴が形成され、
前記ストリッパとダイとで、前記金属平板のパンチ周囲部分を板厚方向に挟圧させた状態で、前記パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させることにより、前記成形穴内に突出部を打ち出すように形成されている構成とした。
前記請求項５記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲に、穴中心方向に向けて次第に深く窪むように傾斜した傾斜面が形成されている態様（請求項６）がある。
前記請求項５又は６記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲表面と金属平板との摩擦抵抗よりも前記成形穴の周囲表面以外の表面と金属平板との摩擦抵抗が大きくなるように、成形穴の周囲表面の表面粗さよりも前記成形穴の周囲表面以外の表面粗さを粗く形成している態様（請求項７）がある。
又、本発明のシャーシ、シャーシの製造方法、シャーシの製造金型において、突出部が部品取付け用のセルスペーサ及び／又は補強用リブである態様（請求項２、４、７）がある。

図１は、本発明のシャーシの実施例を示す全体斜視図である。
図２は、このシャーシの要部を示す断面図である。
図３は、シャーシの製造金型及び製造方法の実施例を示す説明図である。
図４は、シャーシの製造金型及び製造方法の他の実施例を示す説明図である。
図５は、製造金型の他の実施例を示す説明図である。
図６は、製造金型の他の実施例を示す説明図である。
図７は、本発明のシャーシの他の実施例を示す全体斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例により説明する。
図１は本発明のシャーシの実施例を示す全体斜視図、図２はこのシャーシの要部を示す断面図である。
なお、本実施例では、突出部としてセルスペーサ２を成形する場合を例にとって説明する。
本実施例のシャーシＡは、プラズマテレビのベースパネルとして使用されるもので、アルミによる金属平板１の平面上に、突出部としての多数個の部品取付け用のセルスペーサ２が一体成形で突設されている。
前記セルスペーサ２は、前記金属平板１を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより打ち出し成形（塑性加工）されて、金属平板１と一体成形で突設されている。
なお、前記セルスペーサ２には、タップネジをねじ込むための下穴２２が形成されており、この実施例では、セルスペーサ２を成形したのち、プレスによる穴あけ加工により下穴２２を形成させている。
また、セルスペーサー２と下穴２２をセルスペーサー成形時に同時に成形することも可能である。
次に、図３はシャーシＡの製造金型及び製造方法の実施例を示す説明図である。
前記シャーシＡは、前記金属平板１を加工対象物とし、プレス機に取り付けた製造金型を用いて製造されるもので、この製造金型として、金属平板１を挟んで対向するパンチ３とダイ４を備えている。
前記パンチ３は断面円形に形成され、その基端部がパンチプレート３０に固定され、先端部がストリッパ５に形成されたガイド穴５０に摺動可能に嵌め込まれている。
なお、前記ストリッパ５は、前記パンチプレート３０との間にパンチ３の打ち込み量に対応した間隙Ｓを保持した状態で、スプリング等の弾性部材（図示省略）によって弾性支持されている。
前記ダイ４は、金属平板１を挟んでパンチ３と対向配置されるもので、そのダイ表面４０には、前記パンチ３の軸心位置Ｃに、セルスペーサ２を成形させるための成形穴４１が、セルスペーサ２の平面形状に対応した円形に形成されている。
この成形穴４１の口縁部には、成形させるセルスペーサ２の直径に対応した口径でランド４２が形成され、このランド４２から奥の穴径がセルスペーサ２の直径よりも若干大きく形成されている。
又、前記成形穴４１の口縁部の周囲には、パンチ表面３１に対応した範囲で穴中心方向に向けて次第に深く窪むように傾斜した傾斜面４３が形成されている。
又、成形穴４１の周囲表面、即ち傾斜面４３と金属平板１との摩擦抵抗Ｆ１よりも、成形穴４１の周囲以外の表面、即ち傾斜面４３以外の表面と金属平板１との摩擦抵抗Ｆ２が大きくなるように（Ｆ１＜Ｆ２）、傾斜面４３の表面粗さよりも傾斜面４３以外の表面の表面粗さを粗く形成している。
この場合、傾斜面４３以外の表面を、セラミック溶射等で面粗度を下げるように表面処理することで、Ｆ１＜Ｆ２にさせてもよい。
実施例では、傾斜面４３以外の表面を粗面加工すると共に、傾斜面４３を鏡面加工（ラッピング）させることで、Ｆ１＜Ｆ２にさせている。
前記パンチ３とダイ４を用いた冷間鍛造法による製造方法は、図３（イ）で示すように、ストリッパ５上に金属平板１をセットさせ、次に、図３（ロ）のようにダイ４を下降させ、更に図３（ハ）のようにストロークエンドまでダイ４を下降させるものである。
これにより、加工対象物としての金属平板１は、パンチ表面３１の面積で局部的に板厚方向に圧縮され、この圧縮に伴なう金属肉の移動により、図３（ハ）で示すように、成形穴４１内にセルスペーサ２が打ち出され、このセルスペーサ２が金属平板１と一体成形で突設されたシャーシＡを製造することができる。
特に、本発明では、加工対象物としての金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させるものであるため、シャーシのような面積の広い金属平板に対しても冷間鍛造法を適用することが可能になった。
なお、前記シャーシＡには、多数のセルスペーサ２が形成されており、これら多数のセルスペーサ２を１度のプレス作業で同時に成形できるように、各セルスペーサ２のそれぞれに成形金型としてのパンチ３とダイ４が備えられている。
又、パンチ３による圧縮に伴ない移動する金属肉は、成形穴４１に向けて移動させる必要があるが、このとき、前記金属平板１のパンチ周囲部分がストリッパ５とダイ４とで挟圧されるため、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動を拘束できる。
また、パンチ３により圧縮させる部分を金属平板１の局部としたので、その圧縮部の周囲は金属肉で囲まれたままになる。従って、この圧縮部の周囲を囲んだ金属肉によって成形穴４１から離反しようとする金属肉の移動を拘束することができる。
このように、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動、及び成形穴４１から離反しようとする金属肉の移動を拘束できるため、圧縮に伴ない移動する金属肉を、成形穴４１に向けて移動させて、この成形穴４１内にセルスペーサ２を打ち出すことができる。
又、実施例のように、成形穴４１の周囲に傾斜面４３を形成させると、圧縮に際し、前記傾斜面４３によって、金属肉を強制的に成形穴４１に向けて移動させることができ、この成形穴４１内に打ち出されるセルスペーサ２に向けて金属肉を十分に移動させることができるため、セルスペーサ２を確実に成形することができる。
又、傾斜面４３（成形穴４１の周囲表面）と金属平板１との摩擦抵抗を、他の部分よりも小さくさせると、圧縮に伴なう金属肉の移動を成形穴４１の方向に向かわせるように方向づけることができ、セルスペーサ２に向けて金属肉を十分に移動させることができるため、セルスペーサ２の成形が確実になる。
また、前記セルスペーサ２は、パンチ３による圧縮で移動する金属肉の体積によって成形されるもので、従って、パンチ３の圧縮によって形成される凹部６（図２に示す）の体積がセルスペーサ２の体積と概ね一致するように形成される。
このことから、パンチ３の直径及び凹部６の深さは、成形するセルスペーサ２の直径及びセルスペーサ２の高さに対応して設定することになる。
次に、図４はシャーシの製造金型及び製造方法の他の実施例を示す説明図である。
この実施例では、成形穴４１がパンチ表面３１に形成されたもので、セルスペーサ２の成形を、図４（イ）、図４（ロ）、図４（ハ）の順で行なうようにした点、及びその他の構成及び作用は、前記図３で示した製造金型及び製造方法と同様である。
なお、前記図３の実施例では、パンチ３による圧縮で金属平板１の片面に凹部６が形成され、この凹部６が形成された面と反対面にセルスペーサ２が形成される、いわゆる前方打ち出しとなる。
又、前記図４の実施例では、パンチ３による圧縮で形成される凹部６とセルスペーサ２の両方共が、金属平板１の一方の面に形成され、金属平板１の他面がフラット面のままに形成される、いわゆる後方打ち出しとなる。
このように、前方打ち出しで成形するか、後方打ち出しで成形するかは、必要に応じて決定すればよい。
又、上記のようにして成形されたセルスペーサ２には、タップネジをねじ込むための下穴２２を形成するもので、この場合、ドリルによる切削加工で下穴２２を形成させてもよいし、セルスペーサ２を成形した後、プレス次工程にて下穴２２を形成させてもよい。
又、図５及び図６に示すように、成形穴４１の内部に下穴成形ピン４４を取り付けて、この下穴成形ピン４４によりセルスペーサ２に下穴２２を形成させることもできる。
実施例では、成形穴４１の周囲表面、即ち傾斜面４３と金属平板１との摩擦抵抗を小さく形成させているが、傾斜面４３を形成しない場合でも成形穴４１の周囲表面（パンチ表面３１に対応した範囲）と金属平板１との摩擦抵抗を小さく形成させることができる。
又、具体的な加工についても、成形穴４１の周囲表面（傾斜面４３）を鏡面加工してもよい。
又、図４の実施例において、ダイ４の表面４ａと金属平板１との摩擦抵抗を、傾斜面４３と金属平板１との摩擦抵抗よりも大きくなるようにしてもよく、そのための処理として、ダイ４の表面４ａを粗面加工してもよいし、ダイ４の表面４ａと金属平板１との間に紙片を介在させてもよい。
実施例では、突出部としてセルスペーサ２を成形する場合を例にとったが、図７に示すように、金属平板１の平面上に突出部として補強リブ９を一体成形する場合についても、上記実施例と同様に構成される。
この場合、成形穴４１が補強リブ９の平面形状に応じた溝状穴に形成され、パンチ３の断面形状が細幅矩形状に形成される。
なお、金属平板１の平面上に突出部としてセルスペーサ２及び補強リブ９を一体成形することも可能であり、この場合、セルスペーサ２と補強リブ９を別工程で成形してもよいしプレス機の能力（ＴＯＮ数）があれば、同時成形してもよい。
又、金属平板としては、アルミ板、銅板、鋼板等、塑性変形が可能な金属板を使用できる。
又、本発明では、金属平板の金属肉をパンチによる圧縮に伴ない成形穴に向けて移動させるもので、この場合、ストリッパとダイとで板厚方向を拘束させると共に、成形穴から離反しようとする金属肉の移動を周囲の金属肉によって拘束させるようになっている。
このとき、金属平板の板厚が厚いと、変形抵抗値が低い金属板（アルミ板や銅板等）では、パンチによる圧縮に伴ない金属平板の板厚中央部分では、拘束力が及ばなくなり、金属肉が板厚方向や成形穴から離反する方向に移動してしまうことがある。
この結果、突出部の周囲が歪み変形してしまうという問題が生じるもので、そこで、本発明における金属平板としては、板厚が３ｍｍ以下のものを用いるのが好ましい。

本発明のシャーシ（請求項１）では、突出部（部品取付け用のセルスペーサや補強用リブ）が金属平板に一体成形で突設されているため、従来と異なり、金属平板に穴を明ける加工、金属平板とは別体の部材（ピンやリブ部材）を作る加工、この別体部材をカシメ結合させるといった加工が不要になる。
そして、１度のプレス加工で突出部を金属平板に一体成形で突設させることができるので、その製造コストを大幅に低減できる。
又、突出部が金属平板に一体成形で突設されているため、ピン等の別体部材をカシメ結合させた場合以上の強度が得られるし、金属平板自体の重量は変わりがないため、シャーシとして大幅な軽量化を図ることができる。
本発明のシャーシの製造方法（請求項３）及びシャーシの製造金型（請求項５）を用いると、１度のプレス加工で、金属平板に突出部を一体成形で突設させることができる。
特に、加工対象物としての金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させる冷間鍛造法を用いたので、シャーシのような面積の広い金属平板に対しても冷間鍛造法を適用することが可能になった。
なお、本発明で使用する冷間鍛造法では、パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させ、この圧縮に伴なう金属肉の移動により成形穴内に突出部を打ち出すようにしたものである。
前記圧縮に伴ない移動する金属肉は、成形穴に向けて移動させる必要があるが、このとき、前記金属平板のパンチ周囲部分をストリッパとダイとで挟圧させているため、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動を拘束できる。
また、パンチにより圧縮させる部分を金属平板の局部としたので、その圧縮部の周囲は金属肉で囲まれることになる。従って、この圧縮部の周囲を囲んだ金属肉によって成形穴から離反しようとする金属肉の移動を拘束することができる。
このように、板厚方向に膨張しようとする金属肉の移動、及び成形穴から離反しようとする金属肉の移動を拘束できるため、圧縮に伴ない移動する金属肉を、成形穴に向けて移動させて、この成形穴内に突出部を打ち出すことができる。
本発明（請求項６）のように、シャーシの製造金型において、成形穴の周囲に傾斜面を形成させると、パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させる際に、前記傾斜面によって、金属肉の移動を強制的に成形穴に向けて方向づけることができ、この成形穴内に打ち出される突出部に向けて金属肉を十分に移動させることができるため、突出部を確実に成形することができる。
又、本発明（請求項７）のように、シャーシの製造金型において、成形穴の周囲表面と金属平板との摩擦抵抗を、他の部分よりも小さくさせると、圧縮に伴なう金属肉の移動を成形穴の方向に向かわせるように方向づけることができる。

Claims (8)

1. 金属平板の平面上に突出部が一体成形で突設されているシャーシであって、
   前記金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより前記突出部が打ち出し成形されて、この突出部が金属平板と一体成形で突設されていることを特徴としたシャーシ。
2. 請求項１記載のシャーシにおいて、突出部が部品取付け用のセルスペーサ及び／又は補強用リブであるシャーシ。
3. 金属平板の平面上に突出部が一体成形で突設されているシャーシの製造方法であって、
   前記金属平板を加工対象物とし、この金属平板を冷間鍛造法で局部的に板厚方向に圧縮させることにより前記突出部を打ち出し成形させて、この突出部を金属平板と一体成形で突設させることを特徴としたシャーシの製造方法。
4. 請求項３記載のシャーシの製造方法において、突出部が部品取付け用のセルスペーサ及び／又は補強用リブであるシャーシの製造方法。
5. 金属平板の平面上に突出部が一体成形で突設されているシャーシの製造金型であって、
   加工対象物となる金属平板を挟んで対向するパンチとダイを備え、
   前記パンチはストリッパに形成されたガイド穴に摺動可能に嵌め込まれ、
   前記ダイ表面又はパンチ表面に成形穴が形成され、
   前記ストリッパとダイとで、前記金属平板のパンチ周囲部分を板厚方向に挟圧させた状態で、前記パンチにより金属平板を局部的に板厚方向に圧縮させることにより、前記成形穴内に突出部を打ち出すように形成されていることを特徴としたシャーシの製造金型。
6. 請求項５記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲に、穴中心方向に向けて次第に深く窪むように傾斜した傾斜面が形成されているシャーシの製造金型。
7. 請求項５又は６記載のシャーシの製造金型において、前記成形穴の周囲表面と金属平板との摩擦抵抗よりも前記成形穴の周囲表面以外の表面と金属平板との摩擦抵抗が大きくなるように、成形穴の周囲表面の表面粗さよりも前記成形穴の周囲表面以外の表面粗さを粗く形成しているシャーシの製造金型。
8. 請求項５又は６又は７記載のシャーシの製造金型において、突出部が部品取付け用のセルスペーサ及び／又は補強用リブであるシャーシの製造金型。

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