WO2012165151A1 - 嵌め部材の嵌め方法及び装置 - Google Patents

Abstract

　金属板２に嵌めナット、嵌めボルト等の嵌め部材を嵌める方法である。端面に嵌め突起５１ｂが形成されたダイス５１上に金属板２を配置し、この金属板上に嵌め部材を、その嵌め凹部１ｂの位置を前記嵌め突起５１ｂと一致させて配置し、パンチ５２をダイス５１に近接させることにより、嵌め部材を金属板２に押圧する。嵌め凹部１ｂと対向する位置の金属板２の上面をパンチの下方突出部５２ｂまたは嵌め部材によって拘束しつつ、金属板を前記嵌め凹部１ｂ内に塑性流動させることにより、金属板に穴を開けることなく嵌め部材を嵌める。

Description

嵌め部材の嵌め方法及び装置

　本発明は、金属板に嵌め（かしめ）ナット、嵌めボルト等の嵌め部材を嵌める方法及び装置に関するものである。

　従来から特許文献１や特許文献２に示されるように、金属板に嵌め固定される嵌めナットが知られている。嵌めナットは、金属板にパンチで穴を開けながら穴の周縁の金属を嵌め凹部に塑性流動させることによって、金属板に固着されるものである。嵌めナットは、溶接により金属板にナットを取り付けるよりも低コストであるという利点がある。また溶接熱やスパッタの発生がないという利点がある。

特公平６－３７８８６号公報 特許２９６９１６３号公報

　しかしながら、特許文献１や特許文献２のいずれの嵌めナットも、金属板に穴を開けて取付けられる。このため、水密性や油密性、或いは気密性が要求される製品等、穴が開いてしまうことが許されない製品では、嵌めナットを使用することができず、従来では金属板にナットを溶接していた。
　本発明は、上記問題を解決し、金属板に穴が開くことなく無く、金属板に嵌めナット等の嵌め部材を嵌めることができる方法及び装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、
　嵌め凹部が形成された嵌め部材を金属板に嵌める方法であって、
　端面に前記嵌め凹部よりも小径の嵌め突起が形成されたダイスと、前記ダイスと近接・離隔可能に対向配置されたパンチを有する嵌め装置を使用し、
　ダイス上に金属板を配置し、この金属板上に前記嵌め部材を、その嵌め凹部の位置を前記嵌め突起と一致させて配置し、
　前記パンチを前記ダイスに近接させることにより、前記嵌め部材を金属板に押圧し、
　前記嵌め凹部と対向する位置の金属板の上面をパンチの下方突出部または嵌め部材によって拘束しつつ、金属板を前記嵌め凹部内に塑性流動させ、金属板に穴を開けることなく嵌め部材を金属板に嵌めることを特徴とことを特徴とするものである。

　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
　前記嵌め部材は、ネジ穴が形成され、前記嵌め凹部が前記ネジ穴と連通している嵌めナットであり、
　前記パンチは、押圧部と、前記押圧部の端部から突出形成され、その先端が前記嵌め突起と対向する円柱形状の下方突出部とから構成され、
　嵌め時には、前記下方突出部が前記ネジ穴に挿入され、前記嵌め凹部と対向する位置の前記金属板が、前記嵌め突起と前記下方突出部とで挟まれて、前記嵌め凹部に塑性流動されることを特徴とする。

　上記課題を解決するためになされた請求項３に記載の発明は、
　前記嵌め部材は、頭部に嵌め凹部が凹陥形成された嵌めボルトであり、
　前記パンチは、その下端面に嵌めボルトの頭部を押圧する押圧面を備え、この押圧面の中央に嵌めボルトの軸部が挿入される軸部保持凹部が形成されたものであり、
　嵌め時には、嵌めボルトの軸部が軸部保持凹部に挿入され、前記嵌め凹部と対向する位置の金属板が、前記嵌め突起と嵌め部材の底面とで挟まれて、前記嵌め凹部に塑性流動されることを特徴とする。

　請求項４に記載の発明は、
　嵌め凹部が形成された嵌め部材を金属板に嵌めるための装置であって、
　ダイスと、前記ダイスと近接・離隔可能に対向配置されたパンチを有し、
　前記ダイスの端面には、前記嵌め凹部よりも小径の嵌め突起が形成されており、
　前記パンチには金属板の上面を拘束する下方突出部が形成されていることを特徴とする。

　請求項５に記載の発明は、
　嵌め凹部が形成された嵌め部材を金属板に嵌めるための装置であって、
　ダイスと、前記ダイスと近接・離隔可能に対向配置されたパンチを有し、
　前記ダイスの端面には、前記嵌め凹部よりも小径の嵌め突起が形成されており、
　前記パンチには嵌めボルトの軸部が挿入される嵌めボルトの頭部を押圧する押圧面と、その中央に位置する軸部保持凹部とが形成されていることを特徴とする。

　本発明によれば、金属板が置かれたダイスにパンチを近接させることにより、嵌め部材を金属板に押圧し、嵌め凹部と対向する位置の金属板の上面をパンチの下方突出部または嵌め部材によって拘束しつつ、金属板を前記嵌め凹部内に塑性流動させる。このように金属板の上面をパンチの下方突出部または嵌め部材によって拘束しつつ篏めるので、金属板に穴が開くことなくなく、金属板に嵌め部材を嵌めることが可能となる。

本発明に用いられる嵌めナットの斜視図である。 本発明に用いられる嵌めナットの全体を示す図であり、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は底面図である。 嵌めナットの嵌め装置の実施形態を示す説明図である。 嵌めナットの嵌め方法の説明図である。 嵌めボルトの斜視図である。 嵌めボルトの断面図である。 嵌めボルトの嵌め装置の実施形態を示す説明図である。 嵌めボルトの嵌め方法の説明図である。

（嵌めナットの説明）
　以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。
　先ず図１及び図２を用いて、本発明において用いられる嵌め部材の代表例である嵌めナットについて説明する。これらの図に示されるように、嵌めナット１の一端には、軸線方向に貫通するネジ穴１ａの一端部と連通する嵌め凹部１ｂが形成されている。嵌め凹部１ｂは、ネジ穴１ａの内径よりも大きく形成されている。図２（Ａ）に示されるように、嵌め凹部１ｂは下端面よりも奥側の方が内径が大きくなるように形成されている。このような形状は、ネジ穴１ａ及び嵌め凹部１ｂを形成後に、下端部を圧造して先細り部１ｄを形成することにより形成される。本実施形態では嵌め凹部１ｂには、周方向に一定角度で外側方向に膨出する凹部からなるセレーション１ｃが形成されている。本実施形態では、嵌めナット１は円柱形状であるが、嵌めナット１の形状は、六角柱形状等の多角柱形状等であっても差し支え無い。

（嵌めナットの嵌め装置の説明）
　以下に図３を用いて、嵌めナットの嵌め装置５０を説明する。本発明の嵌めナットの嵌め装置５０は、ダイス５１と、このダイス５１と近接・離隔可能に対向配置されたパンチ５２とから構成されている。

　ダイス５１は本実施形態では略円柱形状であり、上端に平坦な金属板保持面５１ａが形成されている。ダイス５１の金属板保持面５１ａ上には、嵌め突起５１ｂが形成されている。本実施形態では、嵌め突起５１ｂは略円錐台形状である。嵌め突起５１ｂの上端には、前記金属板保持面５１ａと平行な平面である第一挟扼面５１ｃが形成されている。なお、嵌め突起５１ｂは、多角錐や円柱、多角柱形状、ドーナツ型であっても差し支え無い。

　パンチ５２は、その基部（上部）に形成された押圧部５２ａと、押圧部５２ａの下端から下方に突出形成された下方突出部５２ｂとから構成されている。下方突出部５２ｂは、押圧部５２ａよりも外径が小さく、且つ嵌めネジ１のネジ穴１ａの内径よりも僅かに外径が小さい円柱形状である。なお、本実施形態では押圧部５２ａは下方突出部５２ｂよりも外径が大きい円柱形状であるが、四角柱や六角柱形状であっても差し支え無い。押圧部５２ａの下端面は平坦なナット押圧部５２ｃとなっている。下方突出部５２ｂの下端には、ナット押圧部５２ｃと平行な第二挟扼面５２ｄが形成されている。第一の挟扼面５１ｃと第二挟扼面５２ｄは、近接・離隔可能に対向配置されている。

（嵌めナットの嵌め装置を使用した嵌めナットの嵌め方法についての説明）
　以下に、図４を用いて、嵌めナット１の嵌め方法の説明をする。図４（Ａ）に示されるように、ダイス５１の金属板保持面５１ａの上方に（つまり嵌め突起５１ｂ上に）金属板２を配置し、更に嵌め突起５１ｂの直上位置の金属板２上に嵌めナット１を配置させる。言い換えると、嵌め凹部１ｂの水平方向位置を嵌め突起５１ｂと一致させて、嵌めナット１を金属板２上に配置させる。

　この状態で図４（Ｂ）に示されるようにパンチ５２をダイスに近接させると、パンチ５２の下方突出部５２ｂが、嵌めナット１のネジ穴１ａ内に挿入し、押圧部５２ａのナット押圧部５２ｃが、嵌めナット１の上端を押圧する。すると嵌め凹部１ｂと対向する位置にある金属板２が嵌め突起５１ｂで押圧されて、嵌め凹部１ｂ内に塑性流動する。しかし、ネジ穴１ａの下端位置にまで下方突出部５２ｂが進入しているので、嵌め突起５１ｂで押圧されて塑性流動する金属はその上面を拘束さて上方への行き場を失い、嵌め凹部１ｂ内に確実に充填される。言い換えると、嵌めナット１の金属板２への嵌め時には、嵌めナット１のネジ穴１ａと対向する位置の金属板２が、嵌め突起５１ｂと下方突出部５２ｂで挟まれて、嵌め凹部１ｂに塑性流動され、嵌めナット１が金属板２に嵌められる。勿論、嵌め凹部１ｂと対向する位置にある金属は、各セレーション部１ｃにも充填される。

　本発明では、第一挟扼面５１ｃ及び第二挟扼面５２ｄは、平面であり、嵌め時に互いに所定距離離間しているので、嵌めナット１を金属板２に嵌める際に、金属板２に穴が開かない。

　図４の（Ｂ）に示されるように、嵌め凹部１ｂは開口側よりも奥側の方が大きく形成され、この嵌め凹部１ｂ内に金属板２の金属が塑性流動により充填されているので、嵌めナット１は金属板２から脱落しない。また、本実施形態では、嵌め凹部１ｂに、セレーション部１ｃが形成されているので、嵌めナット１に周方向の力が作用した場合であっても、セレーション部１ｃにまで充填された金属板２の金属が抵抗となり、嵌めナット１が金属板２に対して回転しない。

　なお、以上説明した実施形態の嵌めナットの嵌め装置５０は、下側に配設されたダイス５１の上方にパンチ５２が配設された構造であるが、上下を反転して使用することも勿論可能である。

（嵌めボルトの説明）
　次に図５及び図６を用いて、本発明において用いられる嵌め部材の代表例である嵌めボルト５の説明をする。
　嵌めボルト５は、ネジ溝が螺刻された軸部５ａの一端に頭部５ｂが形成されたボルトにおいて、頭部５ｂに嵌め凹部５ｃが凹陥形成されたものである。嵌め凹部５ｃは、開放端よりも奥側の方が、内径が大きく形成されている。なお、嵌め凹部５ｃにセレーションが形成されていても差し支え無い。なお、軸部５ａは、ネジ溝が螺刻されていないピン状のものであっても差し支え無い。また、軸部５ａは、中実及び中空の両方が含まれる。

（嵌めボルトの嵌め装置の説明）
　以下に、図７を用いて、嵌めボルトの嵌め装置６０の説明をする。本発明の嵌めボルトの嵌め装置６０は、ダイス６１と、このダイス６１と近接・離隔可能に対向配置されたパンチ６２とから構成されている。

　ダイス６１は、以上説明したダイス５１と同様の構造であり、上端に平面である金属板保持面６１ａが形成され金属板保持面６１ａ上には、嵌め突起６１ｂが形成されている。嵌め突起６１ｂの上端には、金属板保持面６１ａと平行な平面である挟扼面６１ｃが形成されている。

　パンチ６２は、本実施形態では、円柱形状である。パンチ６２の軸心には、その下端に開放する軸部保持凹部６２ａが形成されている。軸部保持凹部６２ａの内径は嵌めボルト５の軸部５ａの外径よりも僅かに大きくなっていて、軸部保持凹部６２ａ内に軸部５ａが挿入可能となっている。パンチ６２下端の軸部保持凹部６２ａの開口部には、頭部保持凹部６２ｂが形成されている。頭部保持凹部６２ｂは嵌めボルト５の頭部５ｂの外形よりも僅かに大きくなっていて、頭部保持凹部６２ｂに頭部５ｂが受容可能となっている。図７に示されるように、嵌め突起６１ｂの中心と軸部保持凹部６２ａの軸心とは一致している。

（嵌めボルトの嵌め装置を使用した嵌めボルトの嵌め方法についての説明）
　以下に、図８を用いて、嵌めボルト５の嵌め方法の説明をする。図８（Ａ）に示されるように、ダイス６１の金属板保持面６１ａの上方に（つまり嵌め突起６１ｂ上に）、金属板２を配置させ、更に、嵌め突起６１ｂの直上位置の金属板２上に嵌めボルト５を配置させる。言い換えると、嵌め凹部５ｂの水平方向位置を嵌め突起６１ｂと一致させて、嵌めボルト５を金属板２上に配置させる。

　この状態で、パンチ６２をダイス６１に近接させると、軸部５ａがパンチ６２の軸部保持凹部６２ａに挿入された状態で保持され（図８（Ａ）の状態）、頭部５ｂが頭部保持凹部６２ｂで保持された状態で、嵌めボルト５が金属板２に押圧される。すると、嵌め凹部５ｃと対向する位置にある金属板２はその上面を嵌め凹部５ｃの底面によって拘束されつつ、嵌め突起６１ｂで押圧されて嵌め凹部５ｃ内に塑性流動する（図８（Ｂ）の状態）。

　図８（Ｂ）に示されるように、嵌め凹部５ｃは開口側よりも奥側の方が大きく形成され、この嵌め凹部５ｃ内に金属板２の金属が塑性流動により充填されているので、嵌めボルト５は金属板２から抜け落ちない。また金属板２に穴が開くこともない。

　なお以上説明した実施形態の嵌めボルトの嵌め装置６０は、下側に配設されたダイス６１の上方にパンチ６２が配設された構造であるが、下側に配設されたパンチ６２の上方にダイス６１が配設された構造であっても差し支え無い。

　１　　　嵌めナット
　１ａ　　ネジ穴
　１ｂ　　嵌め凹部
　１ｃ　　セレーション
　１ｄ　　先細り部
　２　　　金属板
　５　　　嵌めボルト
　５０　　嵌めナットの嵌め装置
　５１　　ダイス
　５１ａ　金属板保持面
　５１ｂ　嵌め突起
　５１ｃ　第一挟扼面
　５２　　パンチ
　５２ａ　押圧部
　５２ｂ　下方突出部
　５２ｃ　ナット押圧部
　５２ｄ　第二挟扼面
　６０　　嵌めボルトの嵌め装置
　６１　　ダイス
　６１ａ　金属板保持面
　６１ｂ　嵌め突起
　６１ｃ　挟扼面
　６２　　パンチ
　６２ａ　軸部保持凹部
　６２ｂ　頭部保持凹部

Claims (5)

1. 　嵌め凹部が形成された嵌め部材を金属板に嵌める方法であって、
   　端面に前記嵌め凹部よりも小径の嵌め突起が形成されたダイスと、前記ダイスと近接・離隔可能に対向配置されたパンチを有する嵌め装置を使用し、
   　ダイス上に金属板を配置し、この金属板上に前記嵌め部材を、その嵌め凹部の位置を前記嵌め突起と一致させて配置し、
   　前記パンチを前記ダイスに近接させることにより、前記嵌め部材を金属板に押圧し、
   　前記嵌め凹部と対向する位置の金属板の上面をパンチの下方突出部または嵌め部材によって拘束しつつ、金属板を前記嵌め凹部内に塑性流動させ、金属板に穴を開けることなく嵌め部材を金属板に嵌めることを特徴とする嵌め部材の嵌め方法。
2. 　前記嵌め部材は、ネジ穴が形成され、前記嵌め凹部が前記ネジ穴と連通している嵌めナットであり、
   　前記パンチは、押圧部と、前記押圧部の端部から突出形成され、その先端が前記嵌め突起と対向する円柱形状の下方突出部とから構成され、
   　嵌め時には、前記下方突出部が前記ネジ穴に挿入され、前記嵌め凹部と対向する位置の前記金属板が、前記嵌め突起と前記下方突出部とで挟まれて、前記嵌め凹部に塑性流動されることを特徴とする請求項１に記載の嵌め部材の嵌め方法。
3. 　前記嵌め部材は、頭部に嵌め凹部が凹陥形成された嵌めボルトであり、
   　前記パンチは、その下端面に嵌めボルトの頭部を押圧する押圧面を備え、この押圧面の中央に嵌めボルトの軸部が挿入される軸部保持凹部が形成されたものであり、
   　嵌め時には、嵌めボルトの軸部が軸部保持凹部に挿入され、前記嵌め凹部と対向する位置の金属板が、前記嵌め突起と嵌め部材の底面とで挟まれて、前記嵌め凹部に塑性流動されることを特徴とする請求項１に記載の嵌め部材の嵌め方法。
4. 　嵌め凹部が形成された嵌め部材を金属板に嵌めるための装置であって、
   　ダイスと、前記ダイスと近接・離隔可能に対向配置されたパンチを有し、
   　前記ダイスの端面には、前記嵌め凹部よりも小径の嵌め突起が形成されており、
   　前記パンチには金属板の上面を拘束する下方突出部が形成されていることを特徴とする嵌め装置。
5. 　嵌め凹部が形成された嵌め部材を金属板に嵌めるための装置であって、
   　ダイスと、前記ダイスと近接・離隔可能に対向配置されたパンチを有し、
   　前記ダイスの端面には、前記嵌め凹部よりも小径の嵌め突起が形成されており、
   　前記パンチには嵌めボルトの軸部が挿入される嵌めボルトの頭部を押圧する押圧面と、その中央に位置する軸部保持凹部とが形成されていることを特徴とする嵌め装置。

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