(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部（８２）を有する第１の部材（８０）と、変形可能なシート状材料から成る第２の部材（８４）とを結合させる方法であって、
第２の部材（８４）を穿孔して穿孔開口部（７０）を形成するとともに実質的に穿孔開口部（７０）から半径方向外方に延在する裂開（７２）を形成し、
第２の部材（８４）の材料を穿孔開口部（７０）の周辺部で変形させて裂開（７２）の一方の側及び反対の側でこの裂開に隣接する周辺部材料を周辺部材料の平面の外へ移動させることにより第２の部材（８４）の穿孔開口部（７０）の周辺部にネジ山に類似する螺旋形状の壁（７６）を設け、
その開口部のある部材同士（８０、８４）を実質的に対面させて開口部（８２、７０）同士が軸方向に整列するように組み立て、
軸（９２）と拡大した頭部（９４）とを有する筒状のファスナー（９０）を、このファスナー（９０）の頭部（９４）が第１の部材（８０）の面に当接し且つ筒状ファスナー（９０）の軸（９２）が整列した開口部（８２、７０）を通って第２の部材（８４）を越えて突出するように整列した開口部（８２、７０）に挿入し、
筒状ファスナー（９０）の軸の少なくとも一部を第２の部材（８４）の穿孔開口部（７０）の直径より大きな外径まで半径方向に拡張することにより、穿孔開口部（７０）の周辺壁（７６）によって、螺旋形の周辺溝を筒状ファスナー（９０）の軸の外面に刻印せしめる
ことを特徴とする部材の結合方法。
【請求項２】
第２の部材（８４）を穿孔する工程は、ポンチ（２０）及びダイス型（２２）による剪断によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
裂開を形成する工程は、ポンチ（２０）及びダイス型（２２）によって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第２の部材（８４）の開口部（７０）の周辺の材料を変形させる工程はポンチ（２０）及びダイス型（２２）によって行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
穿孔し、裂開（７２）を形成し、開口部（７０）の周辺の材料を変形させる工程は、ポンチ（２０）及びダイス型（２２）による１行程の操作によって行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
開口部（７０）に隣接するスタンドオフ（７４）を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
スタンドオフ（７４）は環状の領域に形成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
スタンドオフ（７４）は穿孔開口部（７０）の周辺の該穿孔開口部から隔たっている領域に形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
筒状のファスナー（９０）は、引き通しリベットマンドレル（１０２）をファスナーの穴に引き通すことによって拡張されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ファスナーの穴の横断面形状を、円形から、スパナ面を与えるキー形状に変化させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ファスナーの穴の横断面形状を６角形に変化させることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ファスナー（９０）の頭部（９４）を軸（９２）の方へ動かすために頭部（９４）を変形させる工程を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート等の組立体の部材同士を結合させる方法に関し、特に、それに限るわけではないが、迅速に実行する事ができて、且つ、結合されていた部材を単純な工具で容易に解き放ち、且つ必要ならば結合し直すことのできる結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
装置、機械等の複雑な構造物を組み立てる時、シート又はシート状の部材同士を結合させることがしばしば必要となる。例えば、一つの部材は支持部材のシートであり、他方の部材は、その支持部材に結合させる必要のあるシート部材のパネル又は装置の機能的部材である。
【０００３】
このような場合に結合を行う方法及び手段は無数にあり、ナット及びボルト、リベット、溶接及びその他の手段が含まれる。しかし、例えばブラインドリベットなどの場合のように迅速に結合を行える方法も知られているけれども、その場合には、結合された部品同士を分離するのは困難であったり時間がかかったりする。また、結合された部品同士を容易に分離できるような方法は、精巧な結合手段を使用したり、或いは最初の結合を行うのに時間がかかったりする。
【０００４】
スチール等のシート材料の小片を変形させて螺旋状外周壁を有する開口部を形成することにより、特に粗いネジ山を有するシートネジと係合させるいわゆる「シートナット」を設けることが知られている。その螺旋状外周壁は、その中にネジを螺合することのできる単一の雌ネジ山に似ていて、そのようなものとして機能する。
【０００５】
シートナットは、普通は、ネジと共同して加工物の部材同士を結合させるのに使うことのできる２部品ファスナーの一部品としての小型装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
開口部のあるシート状の部品を板金支持部材に結合させる作業を容易にする目的で、私達は、組み立てられた部材同士を迅速に結合させ、その後に分離することもできるような結合方法を考案した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の部材が開口部を有し、第２の部材が変形可能なシート状材料から成っている組立体の部材同士を結合させる方法を提供する。この方法は、その第２の部材を穿孔して穿孔開口部を形成するとともに実質的に穿孔開口部から半径方向外方に延在する裂開を形成し、第２の部材の材料を穿孔開口部の周辺部で変形させることにより裂開の一方の側及び反対の側で裂開に隣接する周辺部材料を周辺部材料の平面の外へ移動させ、このようにすることによって第２の部材の穿孔開口部の周辺部にネジ山に類似する螺旋形状の壁を設け、その開口部のある部材同士を実質的に対面させる関係で開口部同士が軸方向に整列するように組み立て、軸と拡大した頭部とを有する筒状のファスナーを、このファスナーの頭部が第１の部材の面に当接し筒状ファスナーの軸が整列した開口部を通って第２の部材を越えて突出するように整列した開口部に挿入し、筒状ファスナーの軸の少なくとも一部を第２の部材の穿孔開口部の直径より大きな外径まで半径方向に拡張することにより、穿孔開口部の周辺壁によって、螺旋形の周辺溝を筒状ファスナーの軸の外面に刻印せしめる方法である。
【０００８】
第２の部材を穿孔する工程は、例えば切断又は剪断等の任意の便利な方法で実行し得る工程であり、特にキリモミによって穿孔開口部を形成することができる。しかし、本発明の好ましい形では、第２の部材の穿孔は、ポンチ及びダイス型による剪断によって行われる。そのポンチ及びダイス型は、好都合なことに、裂開を形成する工程と、穿孔開口部の周辺部の材料を変形させる工程にも使用し得るものである。
【０００９】
ファスナーの軸の穴にリベットマンドレルのスエージヘッドを押し込むことによって、ファスナーの軸の一部を拡張することができる。
【００１０】
細長い引っ張り軸と拡大スエージヘッドとから成る種類の引き通しリベットマンドレルを筒状ファスナーの軸の穴に引き通すことによってファスナーの軸を迅速に拡張することができる。
【００１１】
この方法は、筒状ファスナーの回転と除去とを容易にするために、急速に拡張されたファスナーが非円形のキー形状となるようにファスナーの穴の横断面形状を変更する工程を含むことができる。
【００１２】
裂開の反対の側の周辺部材料を、裂開の前記の一方の側の周辺部材料の変形方向とは反対の方向に変形させることができる。
【００１３】
第２の部材を変形させて、この部材の穿孔開口部から隔たった領域の面から突出するスタンドオフを設けることができる。
【００１４】
第１の部材を組み立てて第２の部材のスタンドオフと係合させ、このスタンドオフにより第２の部材の面から隔てておくことができる。
【００１５】
スタンドオフを穿孔開口部と実質的に同心とし、変形した周辺部材料から半径方向外方に隔てておくことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
ここで説明する本発明の実施の形態においては、電気照明組立体の部材同士を結合させる。この組立体の第１の部材は、金属シートから形成されたハウジングを有する電気チョークユニットであり、このユニットは、支持体へのユニットの結合を容易にするために開口部のある一つ以上の突起を備えている。組立体の第２の部材は、Ｕ形の断面の溝を形成するように曲げられた薄いスチールシートから成る細長い支持部材であり、これにチョークユニットが結合される。
【００１８】
本発明の方法のこの実施の形態を実行するとき、第２の部材に穿孔をして開口部を設け、その開口部の周辺部を整形して金属シートナットの形にする。これらの作業は、共同する１対の適当なダイス型から成る工具によって第２の部材に対して行われる。
【００１９】
図１において、工具はプレス（図示せず）から成っており、共通の軸に沿って互いに近寄ったり離れたりする相対的往復運動をして、その間に配置された工作物２４の対向する側にそれぞれ作用する雄ダイス型２０と雌ダイス型２２とが該プレスに搭載されている。この実施の形態では、工作物２４は前記の照明組立体のための細長い支持部材である。
【００２０】
雄ダイス型２０は、作業面３２と、作業面３２の中心に形成された軸方向凹部３６内に配置されている穿孔ピン３４とを有するダイス本体３０から成っており、この雄ダイス型２０をポンチと見なすこともできる。
【００２１】
雄ダイス型２０の作業面３２は、ピン３４の周辺部のピン３４に直接隣接する領域に、ピン３４の周囲に延在する螺旋状の面３８（左巻きでも右巻きでもよい）と、ピン３４から半径方向外方に且つダイス型２０の軸に平行に延在する面４０とを持つように形成されている。螺旋面３８は、面４０から遠ざかってピン３４の周囲に延びて面４０に戻ってくると１回転し、面４０の軸方向の長さに対応するピッチを有する螺旋をたどる。
【００２２】
図示のダイス型の場合には巻き方は左ネジ山を形成するのに適しているが、螺旋のピッチと巻き方とは、穿孔ピン３４の直径と同じ小さな直径を有するネジの粗い右ネジ山のピッチ及び巻き方に適するように形成される。
【００２３】
ダイス型２０は、螺旋面３８が面４０と出会う半径方向の線に沿って切れ刃４２を持っている。
【００２４】
螺旋面３８の周囲に、作業面３２は環状の溝形成ランド４４を有する。この実施の形成では、このランドの横断面は実質的に半円形であるが、頂点に向かって先細りになる形などの、他の任意の適当な形であってもよい。
【００２５】
この実施の形成では、ピン３４の直径は４．０ｍｍであり、環状のランド４４の外径は１３ｍｍである。
【００２６】
雌ダイス型２２は、雄ダイス型２０の作業面と相補的な作業面５０を有するとともに環状の溝を持っており、この溝の中に金属シート材料を押し込んで雄ダイス型２０のランド４４の作用により整形することができる。ダイス型２２は、金属シートに穿孔するときにダイス型２０のピン３４が入ることのできる軸方向の穴５４を有するとともに、その穴の周囲にダイス型２０と同じ巻き方の螺旋面５６を有する。
【００２７】
螺旋面５６は穴５４の周囲で１巻だけ延在しており、作業面５０は、螺旋面５６の縦方向に隔たっている領域同士の間に延在する半径方向縦面５８と、螺旋面５６が縦面５８と出会う線に沿って半径方向に延在する切れ刃６０とを有する。
【００２８】
上述したように、ダイス型２２の作業面５０は、螺旋面５６の周囲に延在する環状の溝６２を持っており、その横断面は半円形である。
【００２９】
ダイス型２０、２２は、作業面同士が対向し、ピン３４が穴５４と軸方向に整列し、切れ刃４２、６０が実質的に整列して、それらの間のシート状の工作物に対して剪断作用を行えるように、プレスに搭載される。
【００３０】
本発明の方法を実行する際には、工作物２４はダイス型２０、２２の作業面の間でこれらダイス型の相対運動の方向に対して横断方向の平面内に存するように置かれる。その後、ダイス型は閉じ合わされて、工作物の相互に対向する側に作用して工作物を図３及び４に示されている形状に変形させる。これについて以下に説明をする。
【００３１】
ダイス型同士が互いに接近するとき、工作物はまず雌ダイス型２２により支持されて雄ダイス型２０の穿孔ピン３４とダイス型２２の中央に開口部のある作業面５０との間で剪断作用を受け、工作物に円形の開口部７０（図３に示されている）が開けられて、ピン３４は雌ダイス型の穴５４に入る。ダイス型同士が更に閉まると、ダイス型２０の作業面は、ダイス型２２により支持されている領域の反対側の領域で工作物に係合し、ダイス型は共同して工作物をシートナットの形に変形させる。よって、切れ刃同士が共同して、ピンにより開けられた開口部から半径方向外方に延在する線に沿って工作物を剪断し、同時にダイス型２０のランド４４及び螺旋面３０がダイス型２２の溝６２及び螺旋面５６と共同して工作物を図３及び４に示されている形状に変形させる。
【００３２】
開口部７０を開けた後、ダイス型は、工作物を剪断して開口部７０から半径方向に延びる線状の裂開７２を形成せしめ、次に開口部７０の周囲の材料をシートナットの形に変形させる。裂開７２の一方の側で裂開７２に隣接する材料は工作物の平面からその一方の側へ変形し、裂開７２の他方の側で裂開７２に隣接する材料は工作物の平面から逆方向へ変形する。同時に、環状のランド４４は工作物の材料を環状の溝５２の中へ変形させて環状のスタンドオフ７４を形成する。このスタンドオフは、工作物のダイス型２２により支持される側で、開けられた開口部と変形した領域との周囲で工作物の面の平面から突出している。
【００３３】
裂開７２の形成により、これに隣接する材料が互いに逆向きの方向に変形しやすくなる。線状の裂開を形成する代わりに、開口部から半径方向に延びるかなりの幅及び長さを持っていて裂開と同じ目的に役立つスロットを形成するためにストリップを打ち抜くようにダイス型の形を整えることもできる。
【００３４】
開口部の周囲での材料の変形は、裂開で破れている螺旋形の周辺壁７６を開口部７０に与え、それは雌ネジ山の形にほぼ対応する。図示の例では、右ネジ山の１巻である。
【００３５】
工作物の穿孔され変形させられた領域は、構造的にも機能的にもシートナットと一致するので、以下の記述においてはこの領域を一般的に「ナット領域」と称することにする。しかし、本発明の方法では、このナット領域は、工作物の部材に付加される付属結合手段としてではなくて、結合されるべき組立体の一つの部材の一部として設けられる物であることが理解されるべきである。更に、本発明は、後述するようにシートナットの通例の使用方法とは異なる方法で該ナット領域を利用する。
【００３６】
図５において、開口部８２が形成された取り付け突起８０を有する部分的に図示されている電気チョークユニットは支持部材８４と組み立てられる。支持部材８４は、以前は工作物２４を構成していたものであって、既に穿孔され変形させられて前記のナット領域が設けられている。
【００３７】
突起８０は、チョークユニットのケーシングのシート状部分であり、このチョークユニットは、部材８４のスタンドオフ７４がある側で部材８４の開口部７０と開口部８２が整合するように位置しており、突起８０は支持部材の総体的平面に平行に位置していて、スタンドオフによってそれから僅かに隔てられている。
【００３８】
次に頭のある筒状ファスナーを使って、次に説明するように部材８０及び２４を結合させる。
【００３９】
この例に使われるファスナーは参照番号９０で示されており、細長いほぼ円筒状の軸９２と、軸９２から離れている僅かに丸みを持つ上側面９６及び皿形の下側面を有する放射状に拡張された頭部９４とから成っている。
【００４０】
穴９８がその頭部及び軸を貫通してファスナーの頭部の方の端部に向かって朝顔形に広がっており、軸の頭部に隣接する部分の外面は朝顔形に広がっていて、頭部を変形させることなく軸を容易に拡張し得るようになっている。
【００４１】
このファスナーは、頭部９４が突起８０に当接することとなるように、整合している開口部に挿入され、軸は部材を通って延在して支持部材８４を越えて突出する。
【００４２】
次に、支持部材８４の開口部７０の直径より僅かに大きい直径まで軸を拡張するためにファスナーを半径方向に急速に拡張させ、これにより開口部７０のネジ山状の周辺壁を軸９２の外面に埋め込む。
【００４３】
この実施の形態では、ファスナーのこの拡張は、ブラインドリベットの技術分野で周知されている種類の取り付け装置によって行われる。この実施の形態に使われる装置は、１対の共同する同様の顎から成るほぼ環状の筒先１００と、半径方向に拡張された６角形断面を持つスエージヘッド１０４を有する細長い引き通しリベットマンドレル１０２と、取り付け装置の筒先によってその頭端部を支持されているファスナーの穴を通してリベットマンドレルの頭部を引っ張る手段（図示せず）とから成っている。
【００４４】
図５の装置の状態では、筒先１００はリベットの頭部に当接し、スエージヘッドはファスナーの穴に挿入され引き通されるのを待っている状態である。
【００４５】
図６においては、ファスナーを通してスエージヘッドを完全に引き通すことによってファスナーは拡張され、開口部７０の壁と係合している。
【００４６】
このようにして、組立体の部材同士が結合される。
【００４７】
横断面が６角形のスエージヘッド１０４を用いるので、据え付けられたファスナーの拡張された穴の断面形状は図６に示されているように６角形となる。そのため、６角形のキーをその穴に係合させてファスナーをネジのように回転させることによって、据え付けられているファスナーを簡単に取り外すことができるようになる。
【００４８】
６角形のスエージヘッドはファスナーの穴のスパナ係合面を形成するが、６角形以外の非円形横断面を形状を有するスエージヘッドによってもこの効果を達成し得ることが理解されよう。
【００４９】
この実施の形態では、筒先１００は凹面状にくぼんだ面を持っており、この面は最初は図５に示されているようにファスナーのヘッド９４の外周部のみに係合するが、ファスナーが拡張される際にマンドレルヘッド１０４と筒先との間の反作用によってヘッド９４の周辺部は軸の方へ変形させられ、これにより突起８０は支持部材８４にしっかりと固定されることになる。
【００５０】
据え付け装置は、複数のファスナーを引き通しマンドレルに装填して筒先を通して１度に１個ずつ供給し、ファスナーを次々に素速く据え付けることができるようになっている種類の装置であってもよい。
【００５１】
他の実施の形態では、据え付け装置の再使用可能な部品となっているマンドレルによってファスナーの軸を拡張する代わりに、それ自体は引き通しマンドレルを含んでいないことを除いて前述したものと同様のブラインドリベット据え付け装置によって軸に係合させ拡張することのできるマンドレルがファスナー自体に付属される。この実施の形態では、ファスナーは、頭部のある筒状本体を備えていて、マンドレルを含んでいる。そのマンドレルは、細長い軸と、この軸の一端に向かって先細りとなる半径方向に拡張されたスエージヘッドと、このスエージヘッドを該軸に結合させる壊れやすいブレークネックとから成る。この実施の形態では、ファスナーの本体は、円筒状の軸と、この軸の一端に存する半径方向に拡大した頭部と、軸及び頭部を軸方向に貫通して延在する穴とから成る。このマンドレルは本体の穴に置かれ、軸はこの穴を通して延在して本体の頭端部から突出し、マンドレルのスエージヘッドはファスナーの頭から隔たっている軸の端部に隣接して位置している。
【００５２】
この実施の形態のファスナーの本体の穴はファスナーの頭部の領域ですぼめられており、マンドレルの軸をつかんで引っ張ってスエージヘッドを穴に引き込むことによってファスナーの軸を尾端から頭部の方へ順に拡張する時に、このすぼみが存在するためにファスナーの穴を通してスエージヘッドを完全に引き通すことができず、そのためにマンドレルはブレークネックの部分で折れて、スエージヘッドはファスナーの軸をそのすぼみのところまで拡張して穴の中に残され、マンドレルの軸は引き抜かれて捨てられる。
【００５３】
この実施の形態ではスエージヘッドは完全にファスナーの穴を通して引き抜かれないので、スエージヘッドは、後のファスナー本体の取り外しを容易にするのに適するスパナ係合面を形成することはできない。しかし、この実施の形態ではファスナーの頭部に直径方向のスロットが形成され、それにネジ回しを係合させてファスナー本体の回転及び取り外しを簡単に行うことができる。また、スロットの代わりに、ファスナーの取り外しを容易にするスパナ係合面を頭の外周面に設けるために頭部を例えば正方形や６角形などの多角形にすることができる。
【００５４】
この実施の形態では、開口部７０の周辺壁をファスナーの軸の拡張された部分の表面に埋め込むためには、ファスナーの頭部から離れている端部から十分な長さまでの部分を拡張させるだけでよい。
【００５５】
組立体の第２の部材即ち支持部材に複数のナット領域を設けて、この部材の複数の互いに離れている位置に一つ又は複数の他の部材を結合させることができることが理解されるであろう。
【００５６】
本発明は上記の実施の形態の細部に限定されるものではなく、特許請求の範囲の欄において定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】組立体の支持部材として用いられるべきシート材料の形の工作物の一部分と、この工作物に穿孔し整形するための１対のダイス型とを示す正面断面図である。
【図２】ダイス型の平面図である。
【図３】穿孔及び整形の後の工作物の一部分の斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う正面断面図である。
【図５】組立体の第１の部材を第２の部材に結合させる作業段階を示す部分断面図である。
【図６】互いに結合された部材を示す部分断面図である。
【符号の説明】
７０      穿孔開口部
７２      裂開
７６      螺旋形の壁
８２      開口部
８０、８４      組立体の部材
９０      筒状のファスナー
９２      ファスナーの軸
９４      ファスナーの頭
【図１】
0003591961.tif 000002
【図２】
0003591961.tif 000003
【図３】
0003591961.tif 000004
【図４】
0003591961.tif 000005
【図５】
0003591961.tif 000006
【図６】
0003591961.tif 000007