WO2015008368A1

WO2015008368A1 - 部品の留合せ構造

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Publication number: WO2015008368A1
Application number: PCT/JP2013/069575
Authority: WO
Inventors: 椿本　康人; 俊明原田; 川上　和寿; 端花房; 兼人徳山
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-01-22
Also published as: US9456095B2; US20150022958A1; JP6289466B2; CN105379038B; JPWO2015008368A1; CN105379038A

Abstract

　材料の使用量を削減しつつ強度を確保し且つ位置合わせ精度の高い、部品の留合せ構造を提供する。　第１の部品に形成された突出部を、第２の部品に形成された受容部に受容させて、前記第１の部品と前記第２の部品とを留め合わせる構造であって、前記突出部は、一部の辺が欠けた多辺形状に複数のリブを組み合わせた構造体により形成され、前記構造体の多辺形の角部のうち少なくとも２つが前記受容部の内面に接触する。

Description

部品の留合せ構造

　本発明は、複数の部品同士を留め合わせて結合する留合せ構造に関するものである。

　２つの部品同士を位置決めして留め合わせる構造として、一方の部品に軸、もう一方の部品に穴を設け、それぞれの軸と穴を嵌め合うものが知られている。一例として特許文献１は、ロアカバー側の縁部には、複数のピン状の位置決め形状を設け、ケース側の縁部には、複数の凹ないし凸の位置決め形状を設けている。特許文献１においては、ピン状の位置決め形状と凹ないし凸の位置決め形状同士を嵌め合わせることで、ケースとロアカバーの縁部の位置決めを行なっている。

特開２００２－１７０２５号公報

　しかしながら、特許文献１に示す例では、位置決め形状が中空ではない円柱状のピンであるため、位置決め形状に力がかかった場合、全ての方向に対して等しく荷重を支えられる一方で、位置決め形状部に材料を多く必要とする、という課題がある。

　本発明はこのような課題を解決するものであり、材料の使用量を削減しつつ強度を確保し、且つ位置合わせ精度が高い留合せ構造を提供することを目的とするものである。

　上記課題を解決するため本発明は、第１の部品に形成された突出部を、第２の部品に形成された受容部に受容させて、前記第１の部品と前記第２の部品とを留め合わせる構造であって、前記突出部は、一部の辺が欠けた多辺形状に複数のリブを組み合わせた構造体により形成され、前記構造体の多辺形の角部のうち少なくとも２つが前記受容部の内面に接触することを特徴とする。

　本発明により、材料の使用量を削減しつつ強度を確保し、且つ位置合わせ精度が高い、部品の留合せ構造を提供することができる。

本発明の第一の実施形態を示す図であり、位置決めのための突出部を備えた第一の部材である操作パネル、および、前記突出部を嵌め合うための凸を備えた第二の部材であるパネルフレームを備えた装置全体における、第一の部材および第二の部材の位置関係を示す斜視図である。本発明の第一の実施形態を示す図であり、図１に示した第一の部材である操作パネルを説明する分解斜視図である。本発明の第一の実施形態を示す図であり、操作パネルに設けられた位置決めのための突出部の詳細を説明する図である。本発明の第一の実施形態を示す図であり、操作パネルに設けられた位置決めのための突出部と、前記突出部を嵌め合うための凸を備えた第二の部材であるパネルフレームとの位置関係および、操作パネルに設けられた位置決めのための突出部の詳細を説明する詳細図である。本発明の第一の実施形態を示す図であり、図３にて示した位置決めのための突出部１２近傍のＸ－Ｘ断面図である。本発明の第一の実施形態を示す図であり、位置決めのための突出部１１にかかる荷重と、その伝達経路を説明する図である。本発明の第一の実施形態を示す図であり、位置決めのための突出部１２にかかる荷重と、その伝達経路を説明する図である。本発明の第二の実施形態を示す図であり、操作パネルに設けられた、位置決めのための突出部１５および１６の配置と、形状の向きを説明する図である。本発明の第二の実施形態を示す図であり、操作パネルに設けられた、位置決めのための突出部１５および１６の配置と、形状の向きを説明する図である。本発明の第二の実施形態を示す図であり、位置決めのための突出部１５にかかる荷重と、その伝達経路を説明する図である。本発明の第二の実施形態を示す図であり、位置決めのための突出部１６にかかる荷重と、その伝達経路を説明する図である。本発明の第三の実施形態を示す図であり、位置決めのための突出部１４の配置と、形状の向きを説明する図である。

　（実施形態１）
　以下、図面を参照して本発明の第一の実施形態を具体的に説明する。なお、各図面を通して同一符号は、同一又は対応部分を示すものである。また、参照番号にアルファベットを付した符号は、アルファベットを付さない番号のみの部位を構成する下位の部位を示すものである。

　図１は本発明の一実施形態に係る、第一の部品と第二の部品を有し、第１の部品と第２の部品を留合わせる構造であって相互に位置決めを行う位置決め構造を有する装置全体の斜視図である。装置の例としてプリントや、画像の読み取りの処理を行う処理装置であるマルチファンクションプリンタを用いる。

　装置はユーザーが各種操作を行う操作パネルを有しており、１は処理装置の外面の一部を形成するパネルカバーである。パネルカバー１に隣接してフラットベッド式のスキャナが配置され、パネルカバー１に隣接して開閉可能な原稿圧板２が配置されている。また、２１～２５は、操作部に設けられた可動式の操作キー、３０は外装カバー、である。パネルカバー１は、可動部材である操作キー２１～２５のための穴が設けられている。パネルカバー１に設けられた操作キーのための穴が位置ずれすることによるキーのスタック（カジリ）を防ぐため、また、原稿圧板２が不用意にパネルカバー１に接触しないようにするため、パネルカバー１は、精密な位置決めを要する。

　図２（ａ）は、図１の装置における、パネルカバー１と、その内部を説明する分解斜視図である。図２（ａ）において、３は原稿圧板２とは別に設けられた、第二の部品であるパネルカバー１を取付けるパネルフレーム、３ａおよび３ｂは、パネルフレーム３に設けられた、パネルカバー１の位置決め穴である。図２（ｂ）は図２（ａ）のパネルカバー１の裏側を説明する図である。図２（ｂ）において、１１および１２は、パネルカバー１１の位置決めのための突出部であり、２カ所に形成されている。可撓性をもった爪形状である。図３は、図２（ｂ）で説明した位置決めのための突出部の詳細図である。

　突出部１２はパネルカバー１の裏側面１ａにから突出した壁形状の壁部（リブ）１２ｅ、１２ｆ、１２ｇによって３方を囲った形状であり、残りの一方１２ｈは開放されている。突出部１１も同様にパネルカバー１の裏側の面上に突出した壁形状の壁部１１ｅ、１１ｆ、１１ｇによって３方を囲った形状である。残りの一方１１ｈは開放されている。突出部１１、１２がパネルフレーム３に形成された位置決め穴３ａおよび３ｂに嵌合することによってパネルカバー１の面方向の位置決めが成される。

　図２（ａ）および図２（ｂ）、図３で説明した位置決めの突出部１１、１２および位置決め穴３ａおよび３ｂによりパネルカバー１をパネルフレーム３に組み付けた時の位置は精密に決まる。また、爪形状１３がパネルフレーム３に係ることで、パネルカバー１の位置は完全に拘束される。

　図４はパネルカバー１に設けられた位置決めと、パネルフレーム３との位置関係、および、パネルカバー１に設けられた位置決めのための突出部の詳細な構造を説明する図である。図４では説明のために、パネルカバー１の本体部分は省略し、パネルカバー１に一体的に形成されている突出部１１、１２およびパネルフレーム３に形成された位置決め穴３ａ、３ｂのみ表示している。この図において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、位置決めのために位置決め穴３ａの内壁面の受容部と接触する突出部１１の位置決め部である。位置決めのための突出部１１は多辺形状（本実施形態では四辺形状）に複数のリブを組み合わせた構造体をなしている。すなわち操作パネル裏面１ａの四辺形の３辺に相当する位置に互いに接続された壁形状の壁部（リブ）１１ｅ、１１ｆ、１１ｇが設けられている。四辺形のうち、リブが接続されていない辺は、原稿圧板２および位置決めのための突出部１２を向く側に設けられている。位置決め部は多辺形状の４つの角部に形成されている。位置決め部１１ｂ、１１ｄには複数の壁部が連続するように形成されている。位置決め部１１ｂには壁部１１ｅ、１１ｆが連続し、位置決め部１１ｄには壁部１１ｆ、１１が連続するように形成されている。

　他方の突出部１２の１２ａおよび１２ｂは、多辺形の２つの角部であり、位置決めのために位置決め穴３ｂの内周面の受容部と接触する位置決め部、である。位置決めのための突出部１２は四辺形の３辺に相当する位置に互いに接続された壁形状の壁部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇを有している。残りの一辺には壁部は形成されていない。位置決め部１２には複数の壁部１１ｅ、１１ｆが連続するように形成されている。四辺形のうち、壁形状部が形成されていない辺は、原稿圧板２および位置決めのための突出部１１を向く側に設けられている。突出部１２と位置決め穴３ｂの操作パネル後端側の内壁３ｃとの間には長さｋ１の隙間が形成されている。

　図５は、図４（ｃ）で示したＸ－Ｘ断面図である。この図において、３１は位置決めのための突出部１２と、パネルフレーム３との隙間、３２はパネルカバー１と外装カバー３０の隙間、３３は外装カバー３０とパネルフレーム３の隙間である。隙間３１、３２，３３のそれぞれの長さをｋ１、ｋ２、ｋ３とすると、ｋ１≧ｋ２+ｋ３の関係となっている。

　図６はパネルフレーム３がパネルカバー１に対して、操作パネル表面と平行な方向に相対的にずれるような力が加わった場合に突出部１１にかかる力を示している。このような現象は、物流などの際に梱包された装置を、たとえば図１に示された装置の左側を下方に落下させたときに起こる。梱包された装置が着地したとき、パネルフレーム３は慣性の大きい装置本体側に固定されているため、梱包材を変形させてバウンドする。パネルカバー１は側端面の面積が小さいため梱包材に沈み込み、パネルフレーム３に対して下方にずれるように移動する。そのときにパネルフレーム３の位置決め穴３ａの内周面からパネルカバー１の突出部１１に図６のＦ１で示す力がかかる。

　図６に示すように、Ｆ１の力が位置決め穴３ａの内周面から突出部１１に掛かった場合、力Ｆ１は壁部（リブ）１１ｇ、１１ｆが延びる方向の分力ｆ１、ｆ２に分散される。この分力の方向は壁部１１ｇ、１１ｆにとっては、曲げやせん断力に強い方向である。同様に、Ｆ３の力が位置決めのための突出部１１に掛かった場合も、力Ｆ３は壁部１１ｆ、１１ｅに沿った方向の分力ｆ２ａ、ｆ３に分散される。力がこの中間のＦ２方向から掛かった場合は、力Ｆ２は２つの位置決め部１１ｂおよび１１ｄで受けられ、壁部１１ｇ、１１ｅに沿った方向の力ｆ１およびｆ３に分散される。このように位置決め部が受けた力は複数の壁部が分担して受ける構造になっている。一方で、力Ｆ１の逆方向に力が掛った場合はその荷重は壁形状部１１ｅの先端１１ｃで受けることになり、複数の壁形状部で力を分散させることはない。しかし、通常原稿圧板２があるため、Ｆ１と逆方向から大きな力がかかることは稀である。このように突出部が形成される部品が装置の外部に露出しない方向からは大きな力が作用することが稀なので、その方向には壁部を設けずに開放しても強度上の問題は小さい。

　一方、位置決めのための突出部１２に力かかる場合の伝達経路を図７で示す。図６と同様に、位置決めのための突出部１２に力Ｆ４がかかった場合、位置決め部１２ａで受けた荷重は、壁部１２ｆ、１２ｇに沿った方向の分力ｆ４およびｆ５に分散される。また、図５に示すように、パネルカバー１とパネルフレーム３の間に、突き当て部として外装カバー３０を設けており、図５で説明した隙間の量の関係が、ｋ１≧ｋ２+ｋ３の関係となっている。よって、Ｆ５およびＦ６の方向から外力を受けても、位置決めのための突出部１２に力がかかることはない。

　図４で説明したように、位置決めのための突出部１１および１２は、４角形の３辺に相当する位置に立設され、端部同士が接続されたリブである。このような構成によって突出部は大きな力がかかる可能性の高い方向からの強度を保ちつつ、少ない材料で形成することができる。

　また、射出成型により樹脂材料でパネルカバー１を製造する際には、四角形の１辺がリブにより囲まれていないため、四角形領域内の金型の熱を、外観面と逆側だけでなく、リブが接続されていない四角形の辺の側からも放熱することができる。

　これらにより、位置決めに対する応力集中を避けて位置決めの破損を回避しつつ、射出成型により樹脂材料で操作パネルを製造する際に、位置決めのための突出部の金型上の蓄熱を回避し、外観不良を回避することが可能となる。

　なお、本実施形態では、装置の一例としてマルチファンクションプリンタを例示したが、本発明が適用可能なものはマルチファンクションプリンタに限らない。位置決めのための突出部を有する第一の部材と、前記突出部を嵌め合うための穴、凹部または前記部と係合する第２の突出部を備えた第二の部材、において、同様の形状を用いれば、同様の効果を得られることは明白である。また、本実施形態では、第一の部材であるパネルカバー１に原稿圧板２が隣接し、第二の部材としてパネルフレーム３を例示した。しかしこれに限らず、前記パネルフレームが前記操作パネルに隣接する形状を兼ね備えていても良い。

　また、本実施形態では、位置決めリブの厚さは基本肉厚の７０％以下で図示しているが、外観を別カバーで隠す場合や、外観品位を無視出来るような場合は、位置決めリブの厚さを基本肉厚の７０％以上にすれば、強度をより高められる。

　（実施形態２）
　図８から図１１は、本発明の第二の実施形態を説明する概略図であり、実施形態１の図１から図７で使用した符号は、同一のものである。本実施形態においても、装置の例として、実施形態１で示したようなマルチファンクションプリンタを用いる。

　図８（ａ）は、図１の装置における、請求項１で説明したパネルカバー１に設けられた位置決めのための突出部１１および、位置決めのための突出部１２の別の形態を説明する分解斜視図である。図８（ａ）において、１５は、図２（ｂ）で説明した位置決めのための突出部１１に代わる、別の形態の第三の突出部である。また、１６は、図２（ｂ）で説明した位置決めのための突出部１２に代わる、別の形態の第四の突出部である。

　図９はパネルカバー１に設けられた位置決めと、パネルフレーム３との位置関係、および、パネルカバー１に設けられた位置決めのための突出部の詳細を説明する詳細図である。図９では説明のために、パネルカバー１の本体部分は省略し、パネルカバー１の本体部分と一体的に形成されている位置決めのための突出部１５および１６のみ表示している。この図において、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、位置決めのための突出部１５に設けられた小突起で、パネルフレーム３に設けられた位置決め穴３ａの内周面に接する部分である。また、位置決めのための突出部１５は、四角形の３辺に相当する位置に立設された壁部１５ｅ、１５ｆ、１５ｇが接続された形状をしている。四角形のうち、壁部が無い辺は、原稿圧板２、および位置決めのための突出部１６を向いている。１６ａおよび１６ｂは、位置決めのための突出部１６に設けられた小突起で、パネルフレーム３に設けられた位置決め穴３ｂに接する部分である。位置決めのための突出部１６は、四角形の３辺に相当する位置に立設された壁部１６ｅ、１６ｆ、１６ｇが接続された形状である。四角形のうち、壁部の無い辺は、原稿圧板２および位置決めのための突出部１５を向いている。

　この構成において、図１０に示すように、Ｆ１の力がパネルフレーム３から突出部１５に掛かった場合、力Ｆ１は１５ｂの小突起で受けた荷重が、ｆ１およびｆ２の２つの分力に分散される。同様に、力Ｆ３が位置決めのための突出部１５に掛かった場合も、小突起１５ｄで受けた力Ｆ３は、ｆ２ａおよびｆ３の２つの分力に分散される。力がこの中間のＦ２方向から掛かった場合は、力Ｆ２を２つの小突起１５ｂおよび１５ｄで受け、それぞれｆ１およびｆ３の経路へと伝達する。一方で、外力Ｆ１の逆方向には、通常原稿圧板２があるため、Ｆ１と逆方向からの力がかかることは稀である。

　一方、位置決めのための突出部１６にかかる場合の伝達経路を図１１で示す。図１０と同様に、位置決めのための突出部１６に外力Ｆ４がかかった場合、小突起１６ａで受けた荷重は、ｆ４およびｆ５の２つの経路に分散される。

　本実施形態では、小突起１５ａの端部から１５ｄの端部まで、および１５ｂの端部から１５ｃの端部までの長さは、位置決め穴３ａの内法より僅かに小さい。また、小突起１６ａの端部から１６ｂの端部までの長さは、位置決め穴３ｂの内法より僅かに小さい。小突起１５ａ、１５ｃは、それぞれ背後を斜め方向のリブ１５ｅ、１５ｇの１本でのみ支持されている。そのため、パネルカバー１の材質が可撓性を持つ材質であれば、小突起１５ａの端部から１５ｄの端部まで、および１５ｂの端部から１５ｃの端部までの長さが位置決め穴３ａより若干大きくてもよい。そのような場合でも、小突起１５ａおよび１５ｂ裏のリブ１５ｅ、１５ｇが変形できるため、パネルカバー１の組立が可能である。これは、小突起１６ａの端部から１６ｂの端部までの長さが、位置決め穴３ｂに対して若干大きくても同様である。

　また、位置決めのための突出部１５および１６は、それぞれ位置決め穴３ａおよび３ｂに接触する部分に小突起を設けているため、製造上の寸法管理が容易になり、また、金型で製造する場合の、金型の寸法調整が容易になる。

　（実施形態３）
　図１２は、本発明の第３の実施形態を説明する概略図であり、実施形態１および２の図１から図１１と同じ構成には同一の符号を付してある。図１２において、３ｃはパネルフレーム３の位置決め穴３ａおよび３ｂの中間の、外装カバー３０近傍に設けられた第三の位置決め穴、１４は、パネルカバー１に設けられた、第三の位置決めのための突出部、である。第三の位置決めのための突出部は、第一の位置決めのための突出部１１および第二の位置決めの突出部１２と同様、四角形の３辺に相当する位置に互いに接続された壁部が立設されている。四角形のうち、壁部が形成されていない辺は、原稿圧板２側を向いている。

　この構成では、特に実施形態１で述べた２つの位置決めのための突出部の間隔が遠いため、その間に第三の位置決めのための突出部１４および位置決め穴３ｃを中間に配置している。それぞれの位置決めのための突出部１１から１２までの間に外力がかかった場合でも、外力を適所で受けることが可能となる。

　したがって、位置決めのための突出部を有する第一の部材と、前記突出部を嵌め合うための凹ないし凸を備えた第二の部材、において、位置決め間が長い場合でも、位置決めのための突出部に対する応力集中を避けることが可能である。なお、本実施形態では、第一の実施形態と比較して、第一の位置決めのための突出部と第二の位置決めのための突出部の間に１つの位置決めのための突出部を追加している。しかしこれに限らず、第一の位置決めのための突出部と第二の位置決めのための突出部の間に追加される位置決めのための突出部は、複数であっても同様の効果が得られる。

　上記各実施形態において、突出部は相手部品の穴の内面に係合する構成であったが、相手部品の第２の突出部に係合する構成でも良い。さらに突出部と相手部品の凹部の内側面に係合する構成であってもよい。

　上記実施形態では、突出部は四辺形の３辺に相当する位置に形成された壁部を有していた、しかしこれに限らず、位置決め部の形状や数に応じて、三角形や、より多くの辺を有する多辺形の辺に対応する位置に壁部を有した構造でも良い。この場合も位置決め部に複数の壁部が連続して形成され、位置決め部で受けた力を複数の壁部が分担して受ける構造にすればよい。

　上記実施形態により、部材の位置決めのための突出部をリブ形状で構成することで、材料の使用量を削減できる。一方、位置決めのための突出部で荷重を受ける場合、特に大きい荷重を受ける方向からは第一の受容部で荷重を受けることで、荷重を２つのリブに分散させることが出来るため、材料の使用量を削減しても、位置決め突出部の破損を防ぐことができる。

　上記実施形態では落下の際に突出部にかかる力の方向を考慮して壁部を形成しない四辺形の１辺の向きが決定された。すなわち落下の際にかかる外力によって、突出部が受容部に強く押し付けられる方向には二つの壁部が交わる角部が向けられる。落下によって、突出部が受容部に強く押し付けられる可能性が低い方向には、壁部が一方の辺にしか形成されていない角部が向けられる。しかし、これに限らず、通常の使用時に突出部の大きな力がからない側、またはかかりにくい側の１辺を壁部を形成しない１辺としてもよい。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

　１　操作パネル
　２　原稿圧板
　３　パネルフレーム
　３ａ　穴
　３ｂ　長穴
　１１　突出部
　１２　突出部
　１５　突出部
　１６　突出部

Claims

　第１の部品に形成された突出部を、第２の部品に形成された受容部に受容させて、前記第１の部品と前記第２の部品とを留め合わせる構造であって、
　前記突出部は、一部の辺が欠けた多辺形状に複数のリブを組み合わせた構造体により形成され、前記構造体の多辺形の角部のうち少なくとも２つが前記受容部の内面に接触することを特徴とする、部品の留合せ構造。
　前記構造体は、上からみたとき、３つのリブが３辺を形成し一辺が欠けた四辺形を構成している、請求項１に記載の部品の留合せ構造。
　前記受容部は、前記突出部の多辺形状を取り囲む内面を有している、請求項１または２に記載の部品の留合せ構造。
　前記多辺形の角部に突起に形成されており、前記突起が受容部の内面に接触する、請求項１から３のいずれか１項に記載の部品の留合せ構造。
　前記第１の部品には前記突出部が２カ所に設けられ、前記第２の部品には前記受容部が２カ所に設けられており、前記２カ所に設けられた突出部は欠けている辺の向きが互いに異なる、請求項１から４のいずれか１項に記載の部品の留合せ構造。
　前記２カ所に設けられた突出部は、一方の突出部は２つの角部が前記受容部の内面に接触し、他方の突出部は４つの角部が前記受容部の内面に接触する、請求項５に記載の部品の留合せ構造。
　前記欠けている辺は、前記第１の部品が外部に露出していない方向に向いている、請求項２または５に記載の部品の留合せ構造。
　前記欠けている辺を含む２辺が形成する角部が前記受容部から受ける力が、２つのリブによって形成される角部が前記受容部から受ける力より小さくなるように、前記欠けている辺を向けた請求項２に記載の部品の留合せ構造。
　前記第１の部品は、前記突出部を含めて射出成型によって製造される、請求項１から８のいずれか１項に記載の部品の留合せ構造。
　前記第１の部品は装置のカバーをなし、前記複数のリブのそれぞれの厚さは前記カバーの外面を形成する部分の厚さの７０％以下である。請求項９に記載の部品の留合せ構造。
　操作パネルを有する装置であって、前記操作パネルのパネルカバーとパネルフレームは前記第１の部品と前記第２の部品である、請求項１から９のいずれか１項の部品の留合せ構造を有する装置。