JP5757188B2 - 薄板の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、重ね合わせた薄板同士を連結する構造に関し、より詳細には、薄板の位置ずれを抑制する連結構造に関するものである。

電子機器などの筐体には板材などの薄板が多く使用されており、薄板同士の連結は、通常、薄板同士を重ね合わせてタッピンネジなどの雄ネジ部材で締結し連結している。図７及び図８に従来の連結構造を示す。

図７は、薄板１１と薄板１２とをタッピンネジ３で連結する場合の組み立て図である。薄板１１には、タッピンネジ３のネジ部３０の外径と略同じ内径の穴２１が穿設されている。一方、薄板１２には、加工精度や組み立て精度のばらつきを吸収するため、タッピンネジ３のネジ部３０の外径よりも少し大きめの穴２２が穿設されている。そして、穴２１と穴２２とが一致するように、薄板１１と薄板１２とを重ね合わせ、薄板１２側から穴２２にタッピンネジ３のネジ部３０を挿入し、薄板１１の穴２１に螺合させて薄板１１と薄板１２とを連結する。

図８（ａ）は、タッピンネジ３による薄板同士の連結後の、タッピンネジ３のネジ部３０と薄板１２の穴２２との中心軸が一致している場合の断面図であり、図８（ｂ）は、タッピンネジ３のネジ部３０が薄板１２の穴２２の中心軸から外れ、穴２２の内周壁にネジ部３０が接触している場合の断面図である。このような連結状態で、薄板１１及び薄板１２の一方又は両方に、タッピンネジ３による締結力よりも大きい、ネジ部３０の軸方向に対して垂直方向の外力が加わると、薄板１１と薄板１２とは接触面上を滑るように相対移動する。

例えば、ネジ部３０の外径が３ｍｍ、穴２２の内径が３．６ｍｍであった場合、薄板１１と薄板１２の相対移動量は、図８（ａ）に示すようなネジ部３０と穴２２との中心軸が一致しているときには最大で０．３ｍｍとなり、図８（ｂ）に示すようなネジ部３０が穴２２の内周壁に接触しているときには最大で０．６ｍｍにもなる。

そこで、ネジ部材の緩みを防止して位置ズレを防ぐ手段が種々提案されている。特許文献１には、樹脂製のスリーブを土台と板材との間に介挿し、スリーブにボルトを貫通させてボルトの頭部でスリーブを圧潰変形させながらボルトを締結することで、ボルトの緩みを防止する技術が開示されている。

また特許文献２には、板材の穴の周辺に立ち上がり部を形成し、軸部材の拡大部を金型で押圧して、立ち上がり部を平らになる方向に変形することによって、立ち上がり部を構成していた部分の先端部を軸部材の中間部の外周面に圧着すると共に、中間部を軸部材の軸線方向に押圧して塑性変形して板材を固定する技術が開示されている。

特開2004-100343号公報 特開2003-260529号公報

しかしながら、前記提案技術は板材を土台等に固定することには向いていると考えられるが、薄板同士の連結には必ずしも向いていない。すなわち、特許文献１では、板材とネジの他にスリーブが必要となり部品数が増加する。また、連結後の厚さがスリーブのために厚くなる。また、特許文献２では、軸部材と板材との結合にプレス機械を用いる必要があり、作業機械が大型化する。加えて、軸部材と板材とを一度連結すると取り外すことができない。

そこで本発明の目的は、大型の作業機械を用いることなく簡単に連結することができ、しかも連結後の薄板の位置ズレが生じにくい連結構造を提供することにある。

本発明によれば、重ね合わされた薄板同士をネジ部材で連結する薄板の連結構造であって、両方の薄板に穴を形成すると共に、一方の薄板の穴の周縁に、円筒形状で、基部と先端部との途中部に最小縮径部を有する形状の立ち上がり壁を形成し、前記立ち上がり壁を外側として、前記２つの穴が一致するように薄板同士を重ね合わせ、前記立ち上がり壁が形成された側から前記穴にネジ部材を挿入し螺合させることによって、前記ネジ部材の頭部で前記立ち上がり壁を押圧変形させて穴径を狭くしながら薄板を連結することを特徴とする薄板の連結構造が提供される。

また、前記立ち上がり壁の先端部から基部に向かって切込み又は切り欠きを形成してもよい。

本発明では、ネジ部材の頭部で立ち上がり壁を押圧変形させて穴径を狭くしながら薄板を連結するので、連結後の薄板のズレが抑制される。これにより、薄板を連結して組み立てた筐体の変形が最小限に留められる。また、変形した立ち上がり壁とネジ部材の頭部との間に働く摩擦力は、平坦な薄板表面との間の摩擦力よりも大きいので、ネジ部材が緩むおそれも減少する。

本発明に係る薄板の連結構造を示す連結工程図である。 立ち上がり壁を形成した薄板の斜視図である。 図２の薄板の加工工程図である。 形状の異なる立ち上がり壁を形成した薄板の斜視図である。 図４の薄板を用いた場合の連結工程図である。 形状の異なる立ち上がり壁を形成した薄板の斜視図である。 従来の薄板の連結構造を示す組立図である。 穴２２とネジ部３０との位置関係を示す断面図である。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る連結構造の一例を示す連結工程図を示し、図２に、本発明の連結構造に使用する薄板の一例を示す斜視図を示す。図２に示す薄板１２には、穴２２が形成され、穴２２の周縁には円筒形状の立ち上がり壁４ａが形成されている。立ち上がり壁４ａは、基部４１と先端部４２との間の途中部において内径が最も小さい最小縮径部４３を有し、基部４１から最小縮径部４３までは直線的に縮径し、最小縮径部４３から先端部４２まで直線的に拡径した形状を有する。また、立ち上がり壁４ａには、周方向に等間隔で４本の切込み４４が先端部４２から基部４１に向かって形成され薄板１２まで延出している。

図３に、このような形状の立ち上がり壁を薄板１２に形成する場合の加工工程例を示す。まず、薄板１２に下穴及び複数の切込みを形成する。そして、下穴をバーリング加工して第１円筒状部４０を形成する（図３（ａ））。次に、第１円筒状部４０の穴２２’の内径よりも大きい外径のパンチＰで第１円筒状部４０の基部外周を所定量突き出す。これにより、最小縮径部４３を有する立ち上がり壁４ａが形成される（図３（ｂ））。もちろん、立ち上がり壁４ａの形成方法は、これに限定されるものではなく、その他の従来公知の加工方法によって形成しても構わない。

このような形状の薄板１２をタッピンネジ（ネジ部材）３によって薄板１１に連結する工程を図１に基づいて説明する。薄板１１には、タッピンネジ３のネジ部３０の外径と略同じ内径の穴２１が形成されている。また薄板１２には、前述のように、最小縮径部４３を有する円筒形状の立ち上がり壁４ａが形成されている。最小縮径部４３の内径は、加工精度や組み立て精度のばらつきを吸収するため、タッピンネジ３のネジ部３０の外径よりも少し大きめに設定されている。

薄板１１と薄板１２とを、立ち上がり壁４ａを外側として、薄板１１の穴２１と薄板１２の穴２２の中心軸が一致するように重ね合わせ、タッピンネジ３を薄板１２の側から立ち上がり壁４ａ内に挿入する（図１（ａ））。そして、タッピンネジ３のネジ部３０を薄板１１の穴２１の内周面と螺合させてゆく。すると、タッピンネジ３の頭部３１によって立ち上がり壁４ａが押圧されて、最小縮径部４３を屈曲点として折れ曲がり変形する（同図（ｂ））。屈曲点である最小縮径部４３が半径方向内方に倒れ込むことによって、折れ曲がり変形した立ち上がり壁４ａの内径が小さくなる（同図（ｃ））。これにより、連結後の薄板１２の位置ズレが抑制されるようになる。また、変形した立ち上がり壁４ａとタッピンネジ３の頭部３１との間に働く摩擦力は、平坦な薄板表面との間の摩擦力よりも大きいので、タッピンネジ３の緩みも抑制される。さらに、ネジ部３０と頭部３１との間に不完全ネジ部が存在するネジ部材を用いた場合には、不完全ネジ部が薄板１１の穴２１まで至ることがなく、ネジ部材の締結力の低下を招くことがない。

図４に、本発明の連結構造に用いる薄板の他の形状を示す斜視図を示す。薄板１２には、穴２２が形成され、穴２２の周縁には円筒形状の立ち上がり壁４ｂが形成されている。立ち上がり壁４ｂは、基部４１と先端部４２に向かって連続的に縮径した形状を有する。このときの立ち上がり壁の薄板１２からの立ち上がり具合は、曲率半径が薄板１２の板厚の２倍以上とするのが好ましい。これにより、立ち上がり壁４ｂの基部４１が穴２２の中心から離れて位置することになり、後述する薄板の連結工程において、タッピンネジ３の頭部３１による押圧で立ち上がり壁４ｂが半径方向内方に倒れ易くなる。また、立ち上がり壁４ｂには、周方向に等間隔で４つの切込み４４が先端部４２から基部４１に向かって形成され薄板１２まで延出している。

図５に、図４に示す薄板１２を用いた連結構造の一例を示す連結工程図を示す。前記実施形態と同様に、薄板１１には、タッピンネジ３のネジ部３０の外径と略同じ内径の穴２１が形成されている。薄板１１と薄板１２とを、立ち上がり壁４ｂを外側として、薄板１１の穴２１と薄板１２の穴２２の中心軸が一致するように重ね合わせ、タッピンネジ３を薄板１２の側から立ち上がり壁４ｂ内に挿入する（図５（ａ））。そして、タッピンネジ３のネジ部３０を薄板１１の穴２１の内周面と螺合させてゆくと、タッピンネジ３の頭部３１によって立ち上がり壁４ｂが押圧されて、所定の高さ位置で折れ曲がり変形する（同図（ｂ））。そして、立ち上がり壁４ｂは折れ曲がった状態で半径方向内方に倒れ込み、立ち上がり壁４ｂの内径が小さくなる（同図（ｃ））。これにより、連結後の薄板１２の位置ズレが抑制される。

図６に、本発明の連結構造に用いる薄板の他の形状を示す斜視図を示す。図６（ａ）に示す薄板１２は、穿設された穴２２の周縁に基部から先端部まで同一内径の円筒状の立ち上がり壁４ｃを有する。また、立ち上がり壁４ｃには、周方向に等間隔で４つの切込み４４が先端部４２から基部４１に向かって形成され薄板１２まで延出している。このような円筒状の立ち上がり壁４ｃは、バーリング加工によって好適に形成される。なお、切込み４４は、バーリング加工前の、下穴形成時に形成してもよいし、バーリング加工後に形成してもよい。

また、図６（ｂ）に示す薄板１２は、穴２２の周縁に、二等辺三角形状の４つの側壁４５の底辺を四角形状に接続した形状の立ち上がり壁４ｄが形成されている。かかる立ち上がり壁４ｄは、例えば、薄板１２に直交する２本の切込みを形成した後、パンチの中心が２本の切込みの交点に位置するようにして、パンチを所定量突き出すことにより形成される。

図６に示す各薄板１２を用いた連結構造においても、前記実施形態と同様に、タッピンネジ３を薄板１１の穴２１に螺合すると、タッピンネジ３の頭部３１によって立ち上がり壁４ｃ，４ｄは押圧されて折れ曲がり、タッピンネジ３のネジ部３０の外周に接触するようになる。これにより、連結後の薄板１２の位置ズレが抑制される。

以上説明した実施形態では、立ち上がり壁に４本の切込み４４を形成していたが、形成する切込み４４の数に限定はなく、立ち上がり壁の周長やネジ部材の締め付け強さなどを考慮し適宜決定すればよい。また、立ち上がり壁には、切込み４４に代えて又は切込み４４と共に切欠きを形成しても構わない。あるいは、立ち上がり壁に切込み４４及び切り欠きを形成しなくても構わない。ただし、ネジ部材による立ち上がり壁の折り曲げが安定して確実に行われるようにする観点からは、立ち上がり壁に切込み又は切り欠きを形成するのが好ましい。

また、薄板１１のネジ部材との螺合部分を長くする観点から、バーリング加工によって薄板１１の、薄板１２との接触面側と反対面側にバーリング部を形成してもよい。さらには、本発明で使用するネジ部材としてボルトとナットを用いてもよい。

立ち上がり壁の高さや形状は、使用するネジ部材の種類や締結時に加わる力、薄板のズレ許容量などを考慮して適宜決定すればよい。また、薄板の厚みは、通常、０．８ｍｍ以下であるが、これ以上の厚みの薄板に本発明の連結構造を適用してももちろん構わない。

本発明に係る薄板の連結構造は、連結後の薄板の位置ズレを効果的に抑制することができ有用である。

３ ネジ部材
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 立ち上がり壁
１１ 薄板
１２ 薄板
２１ 穴
２２ 穴
３０ ネジ部
３１ 頭部
４１ 基部
４２ 先端部
４３ 最小縮径部
４４ 切込み

Claims (2)

1. 重ね合わされた薄板同士をネジ部材で連結する薄板の連結構造であって、
   両方の薄板に穴を形成すると共に、一方の薄板の穴の周縁に、円筒形状で、基部と先端部との途中部に最小縮径部を有する形状の立ち上がり壁を形成し、前記立ち上がり壁を外側として、前記２つの穴が一致するように薄板同士を重ね合わせ、
   前記立ち上がり壁が形成された側から前記穴にネジ部材を挿入し螺合させることによって、前記ネジ部材の頭部で前記立ち上がり壁を押圧変形させて穴径を狭くしながら薄板を連結することを特徴とする薄板の連結構造。
2. 前記立ち上がり壁の先端部から基部に向かって切込み又は切り欠きを形成した請求項１記載の薄板の連結構造。