(57)【要約】  このねじ穴付き金属板は、そのねじ穴が、金属板の一方の面から立ち上がる円筒状の外壁部と、前記外壁部の端縁から前記外壁部の内側に折り返された円筒状の内壁部とを備え、前記内壁部の内周面に雌ねじが形成されている。
2015012236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ穴を有する金属板であって、
前記ねじ穴が、前記金属板の一方の面から立ち上がる円筒状の外壁部と、前記外壁部の端縁から前記外壁部の内側に折り返された円筒状の内壁部とを備え、
前記内壁部の内周面に雌ねじが形成されている
ことを特徴とする、ねじ穴付き金属板。
【請求項２】
前記内壁部の先端と、前記金属板の他方の面とが面一であることを特徴とする、請求項１に記載のねじ穴付き金属板。
【請求項３】
前記ねじ穴の前記雌ねじに雄ねじが螺合されていない状態では、前記外壁部の内周面より前記内壁部の外周面が離間し、
前記ねじ穴の前記雌ねじに前記雄ねじが螺合されている状態では、前記外壁部の前記内周面に前記内壁部の前記外周面の少なくとも一部が当接する
ことを特徴とする、請求項１に記載のねじ穴付き金属板。
【請求項４】
前記内壁部の先端と、前記金属板の他方の面とが面一であることを特徴とする、請求項３に記載のねじ穴付き金属板。
【請求項５】
ねじ穴を有する金属板であって、
前記ねじ穴が、前記金属板の一方の面から立ち上がる円筒状の内壁部と、前記内壁部の端縁から前記内壁部の外側に折り返された円筒状の外壁部とを備え、
前記内壁部の内周面に雌ねじが形成されている
ことを特徴とする、ねじ穴付き金属板。
【請求項６】
ねじ穴を有する金属板と、貫通孔を有する部材と、前記貫通孔に挿入された状態で前記ねじ穴にねじ込まれて前記金属板と前記貫通孔を有する部材とを結合する雄ねじと、を具備する筐体であって、
前記金属板が、請求項１〜５の何れか一項に記載のねじ穴付き金属板であることを特徴とする筐体。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載のねじ穴付き金属板を製造する方法であって、
前記外壁部及び前記外壁部の内側に連続する円板部を前記金属板に成形するステップと、
前記円板部の中心に下穴をあけるステップと、
前記下穴があけられた前記円板部を、前記外壁部の内側に折り曲げて前記内壁部を成形するステップと、
成形された前記内壁部の前記内周面に前記雌ねじを加工するステップと
を有することを特徴とする、ねじ穴付き金属板の製造方法。
【請求項８】
厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（１）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用いることを特徴とする、請求項７に記載のねじ穴付き金属板の製造方法。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （１）式
【請求項９】
厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（２）を満たすように前記下穴をあけることを特徴とする、請求項７に記載のねじ穴付き金属板の製造方法。
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （２）式
【請求項１０】
厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（１）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用い、
前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（２）を満たすように前記下穴をあける
ことを特徴とする、請求項７に記載のねじ穴付き金属板の製造方法。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （１）式
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （２）式
【請求項１１】
請求項１〜４の何れか一項に記載のねじ穴付き金属板を製造する方法であって、
下穴を前記金属板にあける穴あけステップと、
前記下穴と同心に、前記外壁部、及び前記外壁部の内側に連続する円板部を成形するステップと、
前記円板部を前記外壁部の内側に折り曲げて前記内壁部を成形するステップと、
前記内壁部の前記内周面に前記雌ねじを加工するステップと、
を有することを特徴とする、ねじ穴付き金属板の製造方法。
【請求項１２】
厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（１）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用いることを特徴とする、請求項１１に記載のねじ穴付き金属板の製造方法。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （１）式
【請求項１３】
厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記円板部を形成するステップ後の前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（２）を満たすように、前記下穴をあけることを特徴とする、請求項１１に記載のねじ穴付き金属板の製造方法。
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （２）式
【請求項１４】
厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（１）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用い、
前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記円板部を形成するステップ後の前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（２）を満たすように、前記下穴をあける
ことを特徴とする、請求項１１に記載のねじ穴付き金属板の製造方法。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （１）式
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （２）式
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ穴付き金属板と、筐体と、ねじ穴付き金属板の製造方法とに関する。さらに詳しくは、薄肉化した場合でも、雄ねじとの締結力に優れたねじ穴を有するとともに同ねじ穴の破損をも防止できるねじ穴付き金属板と、同ねじ穴付き金属板を具備する筐体と、前記ねじ穴付き金属板の製造方法とに関する。
本願は、２０１３年０７月２５日に、日本国に出願された特願２０１３−１５４１０５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンの室外機や変電設備の筐体には、切断加工や曲げ加工により様々な形状に加工された金属板が多用されている。この種の金属板と、筐体を構成する他の金属板や付属部品との取り付け部分には、ねじ構造が広く用いられているため、金属板にねじ穴を造形する場合がある。【０００３】
図１１は、従来の金属板が有するねじ穴を模式的に示す図であって、ねじ穴の中心軸線を含む断面で見た場合の縦断面図である。同図には、ねじ穴を有する金属板５１０を示しているが、その構成の理解を容易にするために、さらに、雄ねじ５５０と、貫通孔５５１ａを有する他の金属板５５１とを想像線で示している。同図に示す金属板５１０は、ねじ穴の役割を果たす円筒状の縦壁部５１１を有する（以下、この縦壁部５１１をねじ穴５１１と呼ぶ場合が有る）。縦壁部５１１は、一端が金属板の本体５１３と連続し、内周面に雌ねじ５１１ｂが形成されている。この金属板５１０に対し、貫通孔５５１ａを有する金属板５５１を重ね合わせて取り付ける際には、貫通孔５５１ａに雄ねじ５５０を挿入してねじ穴５１１内にねじ込むことにより結合する。このねじ穴５１１は、バーリング加工を用いて金属板に形成でき、加工が最も簡便であることから多用されている。【０００４】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、従来の金属板におけるねじ穴の加工工程の一例を模式的に示す縦断面図であり、図１２Ａは穴あけステップを示し、また図１２Ｂはバーリングステップを示す。ねじ穴５１１の加工にあたり、最初に、加工対象の金属板５２０に下穴をあける。下穴の穴あけは、せん断加工や切削加工によって行うことができる。せん断加工により下穴をあける場合は、例えば、図１２Ａに示すような穴あけ用のパンチ５３１および穴あけ用のダイ５３２を用いる。パンチ５３１とダイ５３２とを相対的に近づけることにより、パンチ５３１とともに金属板５２０の一部をダイ５３２の貫通孔内に押し込む。その結果、パンチ５３１およびダイ５３２のそれぞれに設けられた刃により金属板５２０の一部を切り取って分離させることで、下穴をあける。【０００５】
下穴があけられた金属板５２０に、バーリング加工によって縦壁部となる伸びフランジを成形する。バーリング加工には、図１２Ｂに示すように、バーリング用のパンチ５３３、バーリング用のダイ５３４およびブランクホルダ５３９を用いる。バーリング加工では、ダイ５３４およびブランクホルダ５３９により金属板５２０を挟持した状態で、パンチ５３３と、ダイ５３４及びブランクホルダ５３９とを相対的に近づけるように移動させて、パンチ５３３とともに金属板５２０の下穴の周辺部分をダイ５３４の凹部内に押し込む。その結果、金属板５２０の下穴の周辺部分がパンチ５３３の押し込み方向に伸ばされながら同時に径方向にも拡大し、その結果、円筒状の伸びフランジ、すなわち、縦壁部５１１が成形される。【０００６】
このように成形された円筒状の縦壁部５１１の内周面に例えばタップ（不図視）を用いて雌ねじ５１１ｂを加工することにより、ねじ穴５１１を金属板５２０に造形できる。【０００７】
金属板のねじ穴について、例えば特許文献１に示すように、従来から種々の提案がなされている。特許文献１に提案される筐体は、その構成部材のうちの第２板金部材にねじ穴が形成されている。第２板金部材のねじ穴は、板金部材の端縁が折り返されて互いに対向配置されるように形成された第１平板部および第２平板部を有している。第２板金部材のねじ穴は、さらに、第１平板部から円筒状に突出するとともに内周面に螺合部を有する第１円筒部と、第２平板部から円筒状に突出するとともに内周面に螺合部を有し、第１円筒部と略直列に並ぶ第２円筒部とを有している。この第２板金部材によれば、雌ねじが第１円筒部および第２円筒部の内周面に螺合部として形成されているので、雄ねじと接触する軸方向の寸法を長くして締め付けトルクを確保できると説明されている。【０００８】
また、特許文献２には、第１筒状部が形成された第１薄板と、第２筒状部が形成された第２薄板とを、前記第２筒状部内に第１筒状部を同軸に嵌め込むように重ね合わせた後、第２薄板側からタッピングねじを第１筒状部の内周面に螺合させることで、第２薄板を第１薄板に対して締結する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本国特開２０１１−２１４８０２号公報
【特許文献２】日本国特開２０１２−２４１８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１１に示したような従来の金属板５１０のねじ穴では、バーリング加工により成形された縦壁部（伸びフランジ）５１１の内周面に雌ねじ５１１ｂが形成されている。このようにバーリング加工により造形されたねじ穴５１１では、家電製品や自動車部品等に用いられる、軽量化が求められる金属板の薄肉化に伴い、雄ねじとの締結力が低下する。また、ねじ穴５１１の変形によってねじ穴５１１のねじ山と雄ねじ５５０のねじ山とが噛み合わない状態、すなわち、ねじ穴５１１が破損する場合もある。【００１１】
また、前述の特許文献１では、ねじ穴として、互いに対向配置された第１平板部および第２平板部を有し、これら第１平板部および第２平板部に、螺合部を有する円筒部をそれぞれ設ける構成が提案されている。この構成によれば、雄ねじと接触する雌ねじの軸方向の寸法を長くして締め付けトルクを確保できると説明されている。このねじ穴を形成する場合、第１平板部に下穴をあけた後でバーリング加工をすることで円筒部を設けるとともに、第２平板部に下穴をあけた後でバーリング加工をすることで円筒部を設け、その後、第２平板部に第１平板部が重なるように折り返し、さらに雌ねじを加工する必要がある。このように、加工に６つのステップを要し、加工数が大幅に増加する。また、第２平板部に第１平板部が重なるように折り返す際、２つの円筒部の中心を互いに一致させる必要があり、高い折り曲げ精度が要求される。これらから、特許文献１に記載のねじ穴を金属板に加工すると、加工コストが大幅に上昇するという問題が有った。【００１２】
さらに、前述の特許文献２では、その段落番号［００１４］に「第１筒状部を半径方向外方に膨らませて第２筒状部に圧接させるので、薄板同士が緩みなくしっかりとネジ部材で固定される」と記載されているように、第１筒状部及び第２筒状部間の遊びを無くし、これにより第１薄板及び第２薄板間の相対的な位置ずれ防止を狙っている。
この構造では、第２筒状部の内径と第１筒状部の外径との寸法差が大きいと、例え第１筒状部を半径方向外方に膨らませても、十分に第２筒状部に圧接させることができず、その結果として上記の効果が得られない虞がある。よって、十分な締結力を得るためには、上記の寸法差（遊び寸法）をある程度小さくしておくことが望ましいが、今度は、第２筒状部内への第１筒状部の嵌め込み作業が難しくなり、場合によっては、正しく嵌っていないにもかかわらずタッピングネジを誤ってねじ込んでしまう虞もある。そのような場合、当然ながら第１薄板及び第２薄板間を確実に固定することはできない。しかも、この種のねじ穴は、一カ所だけではなく多数設けられるのが一般的であることから、このような作業ミスが起こる確率が低くないことは否めない。したがって、特許文献２の構造でも、十分な締結力を確実に得るという観点からは必ずしも十分ではない。【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、加工コストの上昇を低減できるとともに、薄肉化した場合でもねじ穴が雄ねじとの締結力に優れてかつ、ねじ穴の破損を防止できるねじ穴付き金属板と、このねじ穴付き金属板を具備する筐体と、さらにはねじ穴付き金属板の製造方法との提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記問題を解決するために、図１１で説明した従来の金属板が薄肉化することによるねじの締結力低下や破損現象を分析し、下記（ａ）〜（ｄ）の要因を得た。
（ａ）バーリング加工では、円筒状の縦壁部５１１の成形に伴って縦壁部５１１の根元部分が減肉する。なお、「根元部分」とは、図１１において二点鎖線で囲んで示すように、縦壁部５１１の、金属板の本体５１３と連続する部分５１１ａを意味する。
（ｂ）上記（ａ）の減肉によって肉厚が薄くなった根元部分までねじ溝を加工することから、肉厚が非常に薄い箇所が発生する。
（ｃ）その肉厚が非常に薄い箇所が弾性変形して締結力が低下する。また、雄ねじ５５０のねじ込み（締め込み）作業の際に肉厚が非常に薄い箇所に塑性変形が生じ、ねじ穴５１１が破損する場合や破断に至る場合がある。
（ｄ）雄ねじ５５０のねじ込み作業や緩め作業等の際に円筒状の縦壁部５１１が拡径方向に塑性変形し、ねじ穴５１１のねじ山が雄ねじ５５０のねじ山と当接する面積が減少する場合がある。この場合、締結力の低下が発生し、ねじ穴５１１の破損に至る場合もある。【００１５】
これらの現象を踏まえて鋭意検討した結果、本発明者らは、ねじ穴を、金属板から立ち上がる円筒状の外壁部と、その外壁部から内側に折り返されてなる円筒状の内壁部との二重壁として構成し、さらに内壁部の内周面に雌ねじを形成することを想到した。これにより、金属板の板厚を薄くした場合でも、ねじ穴が雄ねじとの締結力に優れるとともに、ねじ穴の破損を防止できる。
また、本発明者らは、ねじ穴の他の態様として、金属板から立ち上がる円筒状の内壁部と、その内壁部から外側に折り返されてなる円筒状の外壁部との二重壁として構成し、さらに内壁部の内周面に雌ねじを形成する構成でも、ほぼ同様の効果が得られることに想到した。【００１６】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、その骨子を以下に示す。【００１７】
（１）本発明の一態様は、ねじ穴を有する金属板であって、前記ねじ穴が、前記金属板の一方の面から立ち上がる円筒状の外壁部と、前記外壁部の端縁から前記外壁部の内側に折り返された円筒状の内壁部とを備え、前記内壁部の内周面に雌ねじが形成されている、ねじ穴付き金属板である。
（２）上記（１）に記載のねじ穴付き金属板では、前記内壁部の先端と、前記金属板の他方の面とが面一であってもよい。
（３）上記（１）に記載のねじ穴付き金属板において、前記ねじ穴の前記雌ねじに雄ねじが螺合されていない状態では、前記外壁部の内周面より前記内壁部の外周面が離間し、前記ねじ穴の前記雌ねじに前記雄ねじが螺合されている状態では、前記外壁部の前記内周面に前記内壁部の前記外周面の少なくとも一部が当接する、構成を採用してもよい。
（４）上記（３）に記載のねじ穴付き金属板の場合、前記内壁部の先端と、前記金属板の他方の面とが面一であってもよい。【００１８】
（５）本発明の他の態様は、ねじ穴を有する金属板であって、前記ねじ穴が、前記金属板の一方の面から立ち上がる円筒状の内壁部と、前記内壁部の端縁から前記内壁部の外側に折り返された円筒状の外壁部とを備え、前記内壁部の内周面に雌ねじが形成されている、ねじ穴付き金属板である。【００１９】
（６）本発明のさらに他の態様は、ねじ穴を有する金属板と、貫通孔を有する部材と、前記貫通孔に挿入された状態で前記ねじ穴にねじ込まれて前記金属板と前記貫通孔を有する部材とを結合する雄ねじと、を具備する筐体であって、前記金属板が、上記（１）〜（５）の何れか一項に記載のねじ穴付き金属板である。【００２０】
（７）本発明のさらに他の態様は、上記（１）〜（４）の何れか一項に記載のねじ穴付き金属板を製造する方法であって、前記外壁部及び前記外壁部の内側に連続する円板部を前記金属板に成形するステップと、前記円板部の中心に下穴をあけるステップと、前記下穴があけられた前記円板部を、前記外壁部の内側に折り曲げて前記内壁部を成形するステップと、成形された前記内壁部の前記内周面に前記雌ねじを加工するステップとを有する。
（８）上記（７）に記載のねじ穴付き金属板の製造方法では、厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（ａ）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用いてもよい。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （ａ）式
（９）上記（７）に記載のねじ穴付き金属板の製造方法では、厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（ｂ）を満たすように前記下穴をあけてもよい。
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （ｂ）式
（１０）上記（７）に記載のねじ穴付き金属板の製造方法では、厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（ａ）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用い、前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（ｂ）を満たすように前記下穴をあけてもよい。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （ａ）式
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （ｂ）式【００２１】
（１１）本発明のさらに他の態様は、上記（１）〜（４）の何れか一項に記載のねじ穴付き金属板を製造する方法であって、下穴を前記金属板にあける穴あけステップと、前記下穴と同心に、前記外壁部、及び前記外壁部の内側に連続する円板部を成形するステップと、前記円板部を前記外壁部の内側に折り曲げて前記内壁部を成形するステップと、前記内壁部の前記内周面に前記雌ねじを加工するステップと、を有する。
（１２）上記（１１）に記載のねじ穴付き金属板の製造方法では、厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（ａ）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用いてもよい。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （ａ）式
（１３）上記（１１）に記載のねじ穴付き金属板の製造方法では、厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記円板部を形成するステップ後の前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（ｂ）を満たすように、前記下穴をあけてもよい。
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （ｂ）式
（１４）上記（１１）に記載のねじ穴付き金属板の製造方法では、厚み寸法ｔ（ｍｍ）の前記金属板に前記外壁部および前記円板部を成形するステップで、下記（ａ）式を満たす半径Ｒ（ｍｍ）の肩寸法を有するパンチを用い、前記金属板に前記下穴をあけるステップで、前記円板部を形成するステップ後の前記下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下式（ｂ）を満たすように、前記下穴をあける、ようにしてもよい。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （ａ）式
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （ｂ）式
【発明の効果】
【００２２】
上記（１）〜（４）に記載の、本発明の一態様に係るねじ穴付き金属板は、外壁部とその外壁部から内側に折り返されてなる内壁部とを有する二重壁構造を備えている。この構成によれば、内壁部の雌ねじに雄ねじを螺合させた際、内壁部が雄ねじによる押圧力を受けて径方向外側に押し広げられようとするが、その周囲にある外壁部により支えられるため、内壁部の過度の変形が規制される。その結果、ねじ穴の破損や、内壁部が過度に拡径することによる締結力の低下を防止できる。
締結力の観点でさらに言うと、内壁部を外壁部の内側に折り返して成形加工した際に生じるスプリングバック効果により、内壁部には常に縮径方向の弾性力が付与された状態にある。その結果、内壁部の雌ねじに雄ねじをねじ込んだ際に、雄ねじに対して雌ねじが常に押し付けられて密着した状態となるので、緩みの生じない高い締結力を確保できる。
破損防止の観点でさらに言うと、外壁部には従来有った雌ねじが形成されていないので、この外壁部の根元部分が雌ねじ形成によってさらに薄くなって破損しやすくなるのを防ぐことができる。また、内壁部の根元部分においては、雌ねじが形成されているものの、その周囲が外壁部により覆われた二重壁構造をなしているため、破損しにくい。このように、ねじ穴の２箇所の折り曲げ部分のそれぞれにおいて高い強度を確保出来ているので、破損を防止することが出来る。
以上説明のように、本態様のねじ穴付き金属板によれば、その板厚を薄くしても、ねじ穴が雄ねじとの締結力に優れるとともにねじ穴の破損を防止できる。【００２３】
上記（５）に記載の態様に係るねじ穴付き金属板によれば、内壁部とその内壁部から外側に折り返されてなる外壁部とを有する二重壁構造を備えている。この構成によれば、内壁部の雌ねじに雄ねじを螺合させた際、内壁部が雄ねじによる押圧力を受けて径方向外側に押し広げられようとするが、その周囲にある外壁部により支えられるため、内壁部の過度の変形が規制される。その結果、ねじ穴の破損や、内壁部が過度に拡径することによる締結力の低下を防止できる。【００２４】
上記（６）に記載の態様に係る筐体は、上述のねじ穴付き金属板を具備することから、ねじ穴が雄ねじとの締結力に優れるとともにねじ穴の破損を防止できる。よって、ねじ込まれた雄ねじが緩むのを防止できる。【００２５】
上記（７）〜（１４）に記載の態様に係る、ねじ穴付き金属板の製造方法は、上述の通り締結力に優れるとともに破損を防止できるねじ穴を金属板に加工することができる。しかも、加工数及び加工コストの増加を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るねじ穴付き金属板のねじ穴を模式的に示す図であって、ねじ穴の中心軸を含む断面で見た場合の縦断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図であって、タッピングねじをねじ込む前の図である。
【図３】図１のＡ部の拡大図であって、タッピングねじをねじ込んだ後の図である。
【図４】同実施形態に係る筐体を示す分解斜視図である。
【図５Ａ】同実施形態に係るねじ穴付き金属板の製造方法を説明する図であって、加工フロー中の外壁部成形ステップを示す断面図である。
【図５Ｂ】同加工フローの、外壁部成形ステップに続く穴あけステップを示す断面図である。
【図５Ｃ】同加工フローの、穴あけステップに続く内壁部成形ステップを示す断面図である。
【図５Ｄ】同加工フローの、内壁部成形ステップに続く雌ねじ形成ステップを示す断面図である。
【図６Ａ】同実施形態に係るねじ穴付き金属板の製造方法の変形例を説明する図であって、加工フロー中の穴あけステップを示す断面図である。
【図６Ｂ】同変形例における加工フローの、穴あけステップに続く外壁部成形ステップを示す断面図である。
【図６Ｃ】同変形例における加工フローの、外壁部成形ステップに続く内壁部成形ステップを示す断面図である。
【図６Ｄ】同変形例における加工フローの、内壁部成形ステップに続く雌ねじ形成ステップを示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るねじ穴付き金属板のねじ穴を模式的に示す図であって、ねじ穴の中心軸線を含む断面で見た場合の縦断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るねじ穴付き金属板のねじ穴を模式的に示す図であって、ねじ穴の中心軸線を含む断面で見た場合の縦断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るねじ穴付き金属板のねじ穴を模式的に示す図であって、ねじ穴の中心軸線を含む断面で見た場合の縦断面図である。
【図１０】ねじ穴の締結力を評価する試験における、雄ねじの回転角と締め付けトルクとの関係、および、雄ねじの回転角と締め付けトルクの変化割合との関係を示すグラフである。
【図１１】従来のねじ穴付き金属板のねじ穴を模式的に示す断面図である。
【図１２Ａ】従来のねじ穴付き金属板の、ねじ穴の加工フローの一例を説明する図であって、同加工フロー中の穴あけステップを示す断面図である。
【図１２Ｂ】同加工フローの、穴あけステップに続くバーリングステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明のねじ穴付き金属板、このねじ穴付き金属板を具備する筐体、および、ねじ穴付き金属板の製造方法、の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明のねじ穴付き金属板は、メッキ無しの鋼板とメッキ鋼板のどちらにも適用可能である。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るねじ穴付き金属板１０のねじ穴を模式的に示す図であって、ねじ穴の中心軸線ＣＬを含む断面で見た場合の縦断面図である。なお、図１では、構成の理解を容易にするために、ねじ穴付き金属板１０に加えて、雄ねじ５０と、貫通孔５１ａを有する金属板５１も想像線で示している。
本実施形態のねじ穴付き金属板１０（以下、単に金属板１０と呼ぶ場合もある）が有するねじ穴１２は、図１に示すように、外壁部１２ａおよび内壁部１２ｂを備える。外壁部１２ａは、金属板１０の本体１０ａから略垂直に立ち上がる円筒状をなしている。換言すると、円筒状の外壁部１２ａは、軸方向の一端である根元部分１２ａ１が本体１０ａと連続し、その中心軸線ＣＬが本体１０ａの表面１０ｘに対して垂直である。外壁部１２ａの、中心軸線ＣＬに沿った方向の他端１２ａ２は、内壁部１２ｂの根元部分１２ｃと連続している。内壁部１２ｂは、外壁部１２ａと同軸に配置された円筒状をなしており、外壁部１２ａの上端（前記他端１２ａ２）から内側に折り返されて形成されている。そして、内壁部１２ｂの内周面に、雌ねじ１２ｂ１が形成されている。
【００２９】
本実施形態のねじ穴付き金属板１０のねじ穴１２は、その板厚ｔを薄くした場合でも、内壁部１２ｂの根元部分１２ｃでの減肉を低減でき、ねじ穴１２の締結力を向上できるとともにねじ穴１２の破損を防止できる。本実施形態のねじ穴付き金属板１０で内壁部１２ｂの根元部分１２ｃの減肉を抑えられる理由については、後述する。ここで、「内壁部１２ｂの根元部分１２ｃ」とは、図１において一点鎖線で囲んで示すように、外壁部１２ａの前記他端１２ａ２と連続する部分を意味する。
【００３０】
本実施形態のねじ穴付き金属板１０が有するねじ穴１２は、外壁部１２ａとその外壁部１２ａを折り返してなる内壁部１２ｂとを備えた二重壁構造をなしている。これにより、雄ねじ５０のねじ込み作業や緩め作業の際に、雄ねじ５０からの押圧によって内壁部１２ｂが拡径方向の力を受けても、外壁部１２ａにより周囲から支持されるので、内壁部１２ｂが過度に拡径方向に変形するのを阻止でき、締結力の低下およびねじ穴１２の破損を防止できる。
【００３１】
本実施形態のねじ穴付き金属板１０が有するねじ穴１２は、後述の製造方法において説明するように、折り曲げ加工時に内壁部１２ｂの外周面が外壁部１２ａの内周面と接するように成形するが、スプリングバックにより、成形された内壁部１２ｂが縮径方向にわずかに変形している。よって、ねじ穴１２の雌ねじ１２ｂ１に雄ねじ５０が螺合されていない状態では、外壁部１２ａの内周面より内壁部１２ｂの外周面が離間し、ねじ穴１２の雌ねじ１２ｂ１に雄ねじ５０が螺合されている状態では、外壁部１２ａの内周面に内壁部１２ｂの外周面の少なくとも一部が当接する構成となっている。この構成について、図２及び図３を用いてさらに詳細に説明する。
【００３２】
まず、図２に示すように、ねじ穴１２に雄ねじ５０をねじ込む前の状態では、ねじ穴１２を折り曲げ加工により形成した後に生じるスプリングバックにより、内壁部１２ｂの先端１２ｂ３が外壁部１２ａの根元部分１２ａ１よりわずかに離間する。よって、内壁部１２ｂの外周面と外壁部１２ａの内周面との間にわずかな隙間が形成されている。
続いて、図３に示すように、ねじ穴１２に雄ねじ５０をねじ込んだ状態では、雄ねじ５０による押圧力を受けた内壁部１２ｂが、スプリングバック量に応じて拡径方向に弾性変形し、その結果、内壁部１２ｂの外周面が外壁部１２ａの内周面に当接して前記隙間が無くなる。そのため、前述の通り、内壁部１２ｂの変形を外壁部１２ａにより受け止めて規制するが、これに加えて、スプリングバックによって内壁部１２ｂが図２の状態に戻ろうとする復元力を発揮する。この復元力によって、図３の矢印Ｘに示すように内壁部１２ｂが雄ねじ５０に向けて付勢されるため、雌ねじ１２ｂ１と雄ねじ５０との間が密着し続ける。よって、ねじ穴１２及び雄ねじ５０間の締結力をより高めて雄ねじ５０の緩みを防止することが可能となる。
【００３３】
以上説明のように、本実施形態のねじ穴付き金属板１０は、ねじ穴１２が、金属板１０の一方の面１０ｘから垂直に立ち上がる円筒状の外壁部１２ａと、外壁部１２ａの上端縁から外壁部１２ａの内側に折り返された円筒状の内壁部１２ｂとを備え、内壁部１２ｂの内周面に雌ねじ１２ｂ１が形成されている。
この構成によれば、ねじ穴付き金属板１０の板厚ｔを薄くしても、ねじ穴１２が雄ねじ５０との締結力に優れるとともにねじ穴１２の破損を防止できる。しかも、ねじ穴１２は成形加工で形成された一体物であるので、溶接加工等の手間を必要とせず、加工コストが大幅に増すこともない。
【００３４】
また、本実施形態のねじ穴付き金属板１０では、内壁部１２ｂの先端１２ｂ３と、金属板の他方の面１０ｙとが面一となっている。
この構成によれば、例えば、このねじ穴付き金属板１０の取り付け面となる前記他方の面１０ｙの全面において凹凸の無い平面性が求められる場合に、ねじ穴１２の形成による凹凸の度合いを最小限に止めることができるとともに、雌ねじ１２ｂ１の長さ寸法を最大に確保出来る。よって、美観と締結力とを兼ね備えたねじ穴付き金属板１０を得ることが出来る。
【００３５】
続いて、本実施形態に係る筐体について、図１及び図４を用いて以下に説明する。
図４に示すように、本実施形態の筐体７０は、前述のねじ穴付き金属板１０と、貫通孔５１ａを有する部材（金属板）５１と、貫通孔５１ａに挿入された状態でねじ穴１２にねじ込まれてねじ穴付き金属板１０及び部材５１間を結合する雄ねじ５０とを具備する。なお、図４は分解斜視図であるが、ねじ穴１２に雄ねじ５０をねじ込むことでねじ穴付き金属板１０と部材５１とを接合した状態における、ねじ穴１２における要部断面図は、図１に示した通りである。
本実施形態の筐体７０によれば、ねじ穴付き金属板１０が、上述の構造を備えているため、ねじ穴１２と雄ねじ５０との締結力に優れるとともに、ねじ穴１２の破損防止も可能となっている。また、ねじ込まれた雄ねじ５０が緩むことも防止可能な筐体７０となっている。なお、筐体７０としては、エアコンの室内機や室外機、さらには変電設備の筐体などを例示することができる。
【００３６】
なお、図１では、貫通孔５１ａを有する金属板である部材５１を内壁部１２ｂの先端１２ｂ３側に取り付けているが、この構成のみに限らず、部材５１を内壁部１２ｂの根元部分１２ｃ側に取り付ける構成も採用できる。すなわち、図１において、ねじ穴付き金属板１０と部材５１との上下配置関係を逆にしても良い。なお、「内壁部１２ｂの先端１２ｂ３」とは、中心軸線ＣＬに沿った方向において、前記根元部分１２ｃと反対に位置する端部を意味する。また、部材５１は、金属板のみに限定されず、貫通孔を有する付属部品なども含む。
【００３７】
続いて、本実施形態のねじ穴付き金属板１０の製造方法について説明する。本実施形態では、外壁部成形ステップの後に穴あけステップを行うが、穴あけステップの後に外壁部成形ステップを行う変形例（後述）も採用することができる。
【００３８】
図５Ａ〜５Ｄは、本実施形態の金属板の製造方法の加工フローを示す模式図であり、図５Ａは外壁部成形ステップ、図５Ｂは穴あけステップ、図５Ｃは内壁部成形ステップ、そして図５Ｄは雌ねじ形成ステップをそれぞれ示す。
まず、外壁部成形ステップにおいては、加工対象である金属板２０（素材）に、外壁部２０ａと、この外壁部２０ａに連なる円板部２０ｂとを成形する。円筒状の外壁部２０ａは、その中心軸線ＣＬ方向の一端が金属板２０の本体と連続し、その中心軸線ＣＬが金属板２０の表面と垂直となるように金属板２０から立ち上がる。外壁部２０ａはその中心軸線ＣＬ方向の他端の内側が、円板部２０ｂと連続する。
【００３９】
このような形状の外壁部２０ａおよび円板部２０ｂは、パンチおよびダイを用いる張り出し加工または絞り加工により、成形できる。張り出し加工の場合は、図５Ａに示すように、張り出し用パンチ３５および張り出し用ダイ３６に加え、さらにブランクホルダ３６ａを用いる。ブランクホルダ３６ａとダイ３６とで金属板２０をその表裏面より挟持した状態で、パンチ３５と、ダイ３６及びブランクホルダ３６ａとを相対的に移動させて、パンチ３５とともに金属板２０の一部をダイ３６内に押し込む。これにより、円筒状の外壁部２０ａと円板部２０ｂとが金属板２０に成形される。
【００４０】
続く穴あけステップにおいては、円板部２０ｂの中心に下穴をあける。すなわち、図５Ｂに示すように、せん断加工による穴あけを穴あけ用パンチ３１および穴あけ用ダイ３２を用いて行うことにより、円板部２０ｂに下穴２０ｂ１をあける。穴あけは、ドリルを用いる切削加工やレーザー切断機による穴あけ加工により行うこともできる。
【００４１】
続く内壁部成形ステップにおいては、下穴２０ｂ１があけられた円板部２０ｂを折り曲げることにより、外壁部２０ａ（１２ａ）の内側に折り返してなる内壁部１２ｂを成形する。この円板部２０ｂの折り曲げは、いわゆる穴広げ加工により行うことができる。
【００４２】
すなわち、穴広げ加工においては、図５Ｃに示すような穴広げ用パンチ３７、穴広げ用ダイ３８およびブランクホルダ３９を用いて行うことができる。すなわち、ダイ３８およびブランクホルダ３９で金属板２０をその表裏面より挟持した状態で、パンチ３７と、ダイ３８及びブランクホルダ３９とを相対的に移動させる。その際、パンチ３７を下穴２０ｂ１内に押し当てるようにする。このようにして、パンチ３７とともに金属板２０の円板部２０ｂを外壁部２０ａの内側に押し込むと、円板部２０ｂがパンチ３７の押し込み方向に伸ばされながら径方向にも拡大し、その結果、円筒状であって、外壁部１２ａ（２０ａ）から内側に折り返してなる内壁部１２ｂ（２０ｂ）が形成される。この際、内壁部１２ｂの外周面が外壁部１２ａの内周面に接するように形成されるが、スプリングバックにより内壁部１２ｂが縮径方向にわずかに変形するため、図２に示したような隙間が発生する。
【００４３】
続くねじ切りステップにおいては、形成された内壁部１２ｂの内周面に雌ねじ１２ｂ１を加工する。雌ねじ１２ｂ１の加工方法に特に制限はなく、例えば図５Ｄに示すように、タップ４０により雌ねじ１２ｂ１を加工することができる。以上説明のように、本実施形態の製造方法によれば、ねじ穴付き金属板１０、すなわち、外壁部１２ａおよびその外壁部１２ａの一部を折り返した内壁部１２ｂを備えるねじ穴１２を、金属板２０に加工することができる。
【００４４】
本実施形態の製造方法によれば、図１１を用いて説明したような、バーリング加工を用いてねじ穴を形成する従来の方法と比べて、ねじ穴の根元部分における減肉を低減できる。すなわち、従来の製造方法では、図１２Ｂに示したように、バーリング加工の際、ダイ５３４とブランクホルダ５３９とで金属板５２０を挟持した状態で、パンチ５３３とともに、金属板５２０の下穴周辺部分をダイ５３４の凹部内に押し込んで変形させることにより、縦壁部５１１を成形する。その際、金属板５２０のうち、変形する下穴周辺の根元部分５１１ａと、ダイ５３４及びブランクホルダ５３９で挟持される部分とが近接していることから、縦壁部５１１の根元に非常に大きな引張応力が生じ、その結果、減肉が促進される。
【００４５】
一方、本実施形態は、図５Ｃに示したように内壁部成形ステップでダイ３８とブランクホルダ３９とにより金属板２０を挟持した状態で、パンチ３７とともに円板部２０ｂを外壁部２０ａ（１２ａ）の内側に押し込んで変形させることにより内壁部１２ｂを成形する。その際、金属板２０のうち、変形する円板部２０ｂと、ダイ３８及びブランクホルダ３９間に挟持される部分との間に、外壁部１２ａが介在する。これにより、内壁部１２ｂの根元部分１２ｃに生じる引張応力が緩和され、その結果、根元部分１２ｃにおける減肉量を、従来の前記根元部分５１１ａ（図１１参照）よりも低減できる。
【００４６】
したがって、本実施形態の製造方法によれば、形成されたねじ穴１２と雄ねじ５０との締結力を向上できるとともに、ねじ穴１２の破損をも防止できる。また、ねじ穴１２が、外壁部１２ａと内壁部１２ｂとの二重壁構造であるので、内壁部１２ｂが拡径方向に変形するのを阻止でき、変形による締結力の低下およびねじ穴１２の破損を防止できる。さらに、円板部２０ｂを折り曲げて内壁部１２ｂを形成するので、ねじ穴１２に雄ねじ５０をねじ込むと、内壁部１２ｂのスプリングバックによる復元力が発生し、内壁部１２ｂが雄ねじ５０に密着する。これにより、ねじ穴１２の締結力がさらに向上するとともに、ねじ込まれた雄ねじ５０が緩むのをより確実に防止できる。
【００４７】
本実施形態は、外壁部成形、穴あけ、内壁部成形および雌ねじ形成の４つのステップでねじ穴１２を形成することができるので、前述の特許文献１に提案される従来のねじ穴と比べて、加工工数の増加を低減できる。また、上述の４つのステップでは、高い加工精度が要求されない。したがって、本実施形態の製造方法によれば、前述の特許文献１に提案されるねじ穴と比べ、加工コストの上昇を低減できる。
【００４８】
本発明のねじ穴付き金属板の製造方法としては、上記説明以外の形態として、例えば図６Ａ〜６Ｄに示す変形例も採用することができる。
図６Ａは穴あけステップ、図６Ｂは外壁部成形ステップ、図６Ｃは内壁部成形ステップ、図６Ｄは雌ねじ形成ステップをそれぞれ示す。本変形例では、ねじ穴１２の形成にあたり、最初に穴あけステップにおいて下穴をあける。すなわち、図６Ａに示すように、穴あけ用パンチ３１および穴あけ用ダイ３２を用いてせん断加工による穴あけを行い、加工対象の金属板２０に下穴２０ｂ１をあける。穴あけは、ドリルを用いる切削加工やレーザー切断機による穴あけ加工により行うこともできる。
【００４９】
続く外壁部成形ステップでは、図６Ｂに示すように、円筒状の外壁部２０ａと、この外壁部２０ａに連続する円板部２０ｂとを金属板２０に成形する。円筒状の外壁部２０ａは、その軸方向の一端である根元部分が金属板２０と連続し、その中心軸線ＣＬが金属板２０の表面と垂直となるように金属板２０から立ち上がる。また、外壁部２０ａは、その中心軸線ＣＬに沿った方向の他端の内側が円板部２０ｂと連続する。このような外壁部２０ａと円板部２０ｂとを、本変形例では、下穴２０ｂ１と円筒状の外壁部２０ａとが同心となるように成形する。
【００５０】
外壁部２０ａおよび円板部２０ｂの成形は、パンチおよびダイを用いた張り出し加工または絞り加工により成形できる。張り出し加工の場合は、図６Ｂに示す張り出し用パンチ３５および張り出し用ダイ３６に加え、さらにブランクホルダ３６ａを用いる。金属板２０をその下穴２０ｂ１の中心とダイ３６の凹部の中心とが一致するように配置し、金属板２０をダイ３６とブランクホルダ３６ａとで挟持する。その状態で、パンチ３５と、ダイ３６及びブランクホルダ３６ａとを相対的に移動させて、パンチ３５とともに金属板２０の一部をダイ３６内に押し込む。これにより、円筒状の外壁部２０ａと円板部２０ｂとが金属板２０に成形される。その際、下穴２０ｂ１が変形して拡径する。
【００５１】
続く内壁部成形ステップでは、図６Ｃに示すように、成形された円板部２０ｂを折り曲げることにより、外壁部１２ａから内側に折り返してなる内壁部１２ｂを成形する。
続く雌ねじ形成ステップでは、図６Ｄに示すように、内壁部１２ｂの内周面に雌ねじ１２ｂ１を加工する。円板部２０ｂの折り曲げは、前述の実施形態と同様に穴広げ加工により行うことができる。また、雌ねじ１２ｂ１の加工も、前述の実施形態と同様に特に制限はなく、例えば、タップ４０により加工することができる。
【００５２】
上記変形例の製造方法によっても、外壁部１２ａ及び内壁部１２ｂを備えたねじ穴１２を金属板２０に形成できる。また、本変形例においても、内壁部成形ステップで円板部２０ｂを折り曲げる際、金属板２０のうち、変形する円板部２０ｂと、ダイ３８及びブランクホルダ３９で挟持される部分との間に、外壁部１２ａが介在する。このため、内壁部１２ｂの根元部分１２ｃの減肉を低減でき、その結果、ねじ穴１２の締結力を向上できるとともにねじ穴１２の破損を防止できる。
【００５３】
また、本変形例においても、上記実施形態と同様に、得られるねじ穴１２は、外壁部１２ａと内壁部１２ｂとを有する二重壁構造であるので、内壁部１２ｂが拡径方向に過度に変形するのを阻止でき、それによる締結力の低下およびねじ穴１２の破損を防止できる。さらに、ねじ穴１２に雄ねじ５０をねじ込むと、スプリングバックにより内壁部１２ｂが雄ねじ５０に密着する。これにより、ねじ穴１２の締結力がさらに向上するとともに、ねじ込まれた雄ねじ５０が緩むのを防止できる。
【００５４】
本変形例は、穴あけ、外壁部成形、内壁部成形および雌ねじ形成の４つのステップでねじ穴１２を造形できるので、前述の特許文献１に提案される従来のねじ穴と比べ、加工数の増加を抑えることができる。また、上述の４つのステップに高い加工精度が要求されない。したがって、本変形例は、前述の特許文献１に提案されるねじ穴と比べて、加工コストの上昇を低減できる。
【００５５】
本変形例は、外壁部成形および内壁部成形のステップを同じ装置で行うこともでき、この場合は加工数の増加をより抑えることができる。具体的には、図６Ｂにおいて、張り出し用パンチ３５と対向するように、図６Ｃで示した穴広げ用パンチ３７（図示略）を配置する。これにより、張り出し用パンチ３５および張り出し用ダイ３６で外壁部２０ａ（１２ａ）と円板部２０ｂとを成形した後、即座に穴広げ用パンチ３７で内壁部１２ｂを成形することができる。
【００５６】
以上説明の第１実施形態およびその変形例ともに、外壁部成形ステップ（図５Ａ，図６Ｂ参照）において外壁部２０ａ（１２ａ）および円板部２０ｂを成形する際に、ダイ３６、および、肩の半径Ｒ（ｍｍ）が下記（１）式を満足するパンチ３５を用いることが好ましい。また、穴あけステップ（図５Ｂ，図６Ａ参照）においては、その後の内壁部成形ステップにおける内壁部成形前の下穴の半径ｒ（ｍｍ）が下記（２）式を満足するように下穴をあけるのが好ましい。なお、ｔは金属板２０の板厚（ｍｍ）を示す。
０．５≦Ｒ／ｔ≦１．０      （１）式
０．５≦ｒ／ｔ≦１．２      （２）式
【００５７】
ここで、パンチ３５の「肩の半径」とは、金属板２０に成形される外壁部２０ａ（１２ａ）と当接するパンチ３５の外周面と、成形される円板部２０ｂと当接するパンチ３５の先端面とを繋ぐＲ部の半径を意味する（図５Ａおよび図６Ｂ参照）。また、「内壁部成形ステップにおける内壁部成形前の下穴の半径」とは、具体的には、上記実施形態では図５Ｂで示した穴あけステップであけられた下穴２０ｂ１の半径が該当し、上記変形例では穴あけステップ後の図６Ｂに示した外壁部成形ステップで拡径方向に変形した状態の下穴２０ｂ１の半径が該当する。
【００５８】
外壁部成形ステップでパンチ３５の肩の半径Ｒ（ｍｍ）が０．５×ｔ（ｍｍ）より小さいと、パンチ３５が外壁部２０ａ（１２ａ）と円板部２０ｂとを繋ぐＲ部（曲がり部分）に食い込み、この部分が減肉して破断に至る現象により製品不良となる場合があり、製造歩留りが低下する。一方、パンチ３５の肩の半径Ｒ（ｍｍ）が１．０×ｔ（ｍｍ）より大きいと、内壁部成形ステップで外壁部２０ａ（１２ａ）と円板部２０ｂとを繋ぐＲ部（曲がり部分）で十分に折れ曲がらず、外壁部２０ａ（１２ａ）が内壁部１２ｂ側に倒れ込む結果、やはり製品不良となるおそれがある。
【００５９】
また、下穴２０ｂ１の半径ｒ（ｍｍ）が０．５×ｔ（ｍｍ）より小さいと、内壁部成形ステップで円板部２０ｂを折り曲げる際に、下穴２０ｂ１の周辺部分を変形させるのに要する力が過大となる。これにより、外壁部２０ａ（１２ａ）と金属板２０の本体を繋ぐＲ部（曲がり部分）が変形し、その結果、内壁部１２ｂおよび外壁部２０ａ（１２ａ）を成形できずに製品不良となる場合があり、製造歩留りが低下する。一方、下穴の半径ｒ（ｍｍ）が１．２×ｔ（ｍｍ）より大きいと、内壁部成形ステップによって成形された内壁部１２ｂは、その高さが小さく、ねじ山の数が少なくなる。このため、雄ねじ５０との十分な締結力が得られないおそれがある。
【００６０】
本発明のねじ穴付き金属板、それを具備する筐体、および、ねじ穴付き金属板の製造方法において、金属板自体の材質について特に制限はない。
【００６１】
本発明のねじ穴付き金属板の製造方法は、内壁部成形ステップで、図５Ｃおよび図６Ｃに示したような先端にテーパー部が設けられたパンチ３７を用いるのが好ましい。その理由は、従来技術の説明において図１２Ｂに示したようなストレート形状のバーリング用パンチ５３３と比べ、先端に近づくに伴って外径が小さくなるようなテーパー部が設けられたパンチ３７を用いれば、外壁部２０ａ（１２ａ）と円板部２０ｂとを繋ぐＲ部（曲げ部）での曲げ変形を促進しやすく、外壁部２０ａ（１２ａ）の倒れ込みを抑制できるからである。
【００６２】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図７を用いて説明する。説明に際しては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明し、その他については上記第１実施形態と同じであるとして説明を省略する。
図７は、本実施形態に係るねじ穴付き金属板１００のねじ穴１２を模式的に示す図であって、ねじ穴１２の中心軸線ＣＬを含む断面で見た場合の、図３に相当する縦断面図である。
【００６３】
本実施形態のねじ穴付き金属板１００は、その内壁部１２ｂの長さ寸法Ｌ１が上記第１実施形態のものより長くなっている。その結果、内壁部１２ｂの先端１２ｂ３が、金属板の前記他方の面１０ｙよりも突出している。
この構成によれば、例えば、ねじ穴付き金属板１００と他の金属板５１とを重ねて位置合わせを行う際に、図７に示すように、内壁部１２ｂの突出部分を他の金属板５１の貫通孔５１ａ内に嵌め込むことで、容易に位置合わせを行うことができる。
また、雌ねじ１２ｂ１の長さ寸法も上記第１実施形態のものより長くできるので、雄ねじ５０と螺合する部分の長さを長くして締結をより確実に行うこともできる。
【００６４】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図８を用いて説明する。説明に際しては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明し、その他については上記第１実施形態と同じであるとして説明を省略する。
図８は、本実施形態に係るねじ穴付き金属板１１０のねじ穴１２を模式的に示す図であって、ねじ穴１２の中心軸線ＣＬを含む断面で見た場合の、図３に相当する縦断面図である。
【００６５】
本実施形態のねじ穴付き金属板１０は、その内壁部１２ｂの長さ寸法Ｌ２が上記第１実施形態のものよりも短くなっている。その結果、内壁部１２ｂの先端１２ｂ３が、金属板の前記他方の面１０ｙよりも奥の位置にある。そのため、ねじ止めの際には、他の金属板５１の表面との間にわずかな隙間が生じることとなる。
この構成によれば、例えば、ねじ穴付き金属板１０と他の金属板５１とを重ね合わせてから雄ねじ５０でねじ止めした場合、内壁部１２ｂが上記第１実施形態の場合よりも短いため、雄ねじ５０と螺合する部分の長さは短くなる。しかしながら、前記隙間が有るため、雄ねじ５０を締め込んだ際に、内壁部１２ｂをその先端１２ｂ３が雄ねじ５０のねじ頭により近づこうとするのが許容される。そして、雄ねじ５０の締め込みと共に雄ねじ５０が内壁部１２ｂを自らに向かって引き込もうとし、その結果、円筒状の内壁部１２ｂが縮径しようとする。これにより、内壁部１２ｂがより密に雄ねじ５０に対して密着することになり、高い締結力を確保することが可能となる。
【００６６】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について図９を用いて説明する。説明に際しては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明し、その他については上記第１実施形態と同じであるとして説明を省略する。
図９は、本実施形態に係るねじ穴付き金属板２００のねじ穴２１２を模式的に示す図であって、ねじ穴２１２の中心軸線ＣＬを含む断面で見た場合の、図３に相当する縦断面図である。
【００６７】
本実施形態のねじ穴付き金属板２００は、ねじ穴２１２を有する金属板であって、ねじ穴２１２が、金属板２２０の一方の面から立ち上がる円筒状の内壁部２１２ｂと、内壁部２１２ｂの端縁から内壁部２１２ｂの外側に折り返された円筒状の外壁部２１２ａとを備え、内壁部２１２ｂの内周面に雌ねじ２１２ｂ１が形成されている。
この構成では、上記第１実施形態と異なり、内壁部２１２ｂによるスプリングバックの効果は得られないものの、雄ねじ（不図視）を締め込んだ際の内壁部２１２ｂの拡径方向の変形を、外壁部２１２ａにより受け止めることができる。よって、内壁部２１２ｂの過度の変形を規制することができるので、金属板２２０の板厚を薄くしても、ねじ穴２１２の破損や締結力の低下を防ぐことができる。
なお、本実施形態のねじ穴付き金属板２００も、筐体の構成要素として用いることができる。すなわち、ねじ穴を有する金属板と、貫通孔を有する部材と、前記貫通孔に挿入された状態で前記ねじ穴にねじ込まれて前記金属板と前記貫通孔を有する部材とを結合する雄ねじと、を具備する筐体において、前記金属板として、上記のねじ穴付き金属板２００を用いることができる。
【実施例】
【００６８】
本発明の効果を検証するために、本発明のねじ穴付き金属板の製造方法によって金属板にねじ穴を形成し、そのねじ穴の締結力を評価する試験を行った。【００６９】
供試材として、板厚０．４〜０．６ｍｍで引張強さが２７０ＭＰａ級の鋼板を用いた。これらの鋼板に、図５Ａ〜５Ｄを用いて説明した第１実施形態に係る、ねじ穴付き金属板の製造方法により、ＪＩＳ  Ｂ０２０５（２００１）での呼び径がＭ３のねじ穴を加工した。【００７０】
外壁部成形ステップは、張り出し加工により行い、外径３．２ｍｍの張り出し用パンチ３５と、内径４．６ｍｍの凹部を有するダイ３６と、ブランクホルダ３６ａとを用い、高さが１．４ｍｍの外壁部２０ａを成形した。その際、張り出し用パンチ３５の肩半径Ｒを変化させた。また、穴あけステップは、穴あけ用パンチ３１および穴あけ用ダイ３２を用いてせん断加工により行い、その際に下穴２０ｂ１の半径ｒを変化させた。内壁部成形ステップは、先端がテーパー状の穴広げ用パンチ３７と、穴広げ用ダイ３８と、ブランクホルダ３９とを用いて行った。穴広げ用パンチ３７は、ストレート部の半径が１．２ｍｍで、テーパー部の先端角部が中心軸線ＣＬに対して６０°の面取りを有し、テーパー部の先端の半径が１．４ｍｍであるものを使用した。【００７１】
比較のため、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明した加工フローにより、金属板に従来のバーリング加工によるねじ穴を形成したねじ穴付き金属板１０も製作した（試験Ｎｏ．１−１Ａ，２−１Ａ，３−１Ａ）。
さらに、比較のために、背景技術において引用した特許文献２の図１に記載の構造を具備するねじ穴付き金属板（不図示）も製作した（試験Ｎｏ．１−１Ｂ，２−１Ｂ，３−１Ｂ）。この比較例は、上記実施形態１で示した図１を用いて説明するならば、雄ねじ５０をねじ込んだ状態でも、外壁部１２ａの内周面と内壁部１２ｂの外周面とが離れて大きな隙間が生じており、内壁部１２ｂの周囲が外壁部１２ａによって支持されていない構造である。【００７２】
各試験では、２０枚の金属板をそれぞれ準備してねじ穴を加工した。その際、加工不良の発生件数を調査し、製造歩留りを算出した。【００７３】
また、各ねじ穴付き金属板のねじ穴について、締結力を評価するための試験を行った。ねじ穴の締結力を評価する試験では、締め付けトルクを測定可能なねじ締結装置を用いて雄ねじを金属板のねじ穴にねじ込んだ。その際、雄ねじの回転角と締め付けトルクとの関係を測定した。得られた雄ねじの回転角（°）と締め付けトルク（Ｎ・ｍ）との関係を回転角について微分することにより、雄ねじの回転角（°）と締め付けトルクの変化割合（Ｎ・ｍ／°）との関係を求めた。【００７４】
図１０は、ねじ穴の締結力を評価する試験における、雄ねじの回転角と締め付けトルクとの関係、および、雄ねじの回転角と締め付けトルクの変化割合との関係を示す模式図である。同図に示すように、締め付けトルクは、雄ねじのねじ込みに伴って回転角が増加すると、初期段階のほぼ０（ゼロ）で一定な状態から増加に転じた後、再びほぼ一定となり、その後、減少する。このような回転角と締め付けトルクとの関係から、締め付けトルクが０で一定の状態から増加に転じる点Ｏを求めた。【００７５】
一方、締め付けトルクの変化割合は、雄ねじのねじ込みに伴って回転角が増加すると、上述の点Ｏで増加を開始した後、ほぼ一定となり、その後、減少する。このような雄ねじの回転角と締め付けトルクの変化割合との関係から、締め付けトルクの変化割合が一定の状態から減少に転じる回転角を求めた。この回転角における回転角と締め付けトルクとの関係を示す曲線上の点を、点Ａとした。この点Ａは、雌ねじ（ねじ穴）が塑性変形を開始した点を表す。【００７６】
このように求めた点Ｏおよび点Ａを結ぶ直線Ｌを引いた。また、直線Ｌを回転角が増加する方向に１０°平行移動させた直線Ｌ’を引いた。この直線Ｌ’と回転角と締め付けトルクとの関係を示す曲線との交点を点Ｂとした。ねじ穴の締結力を評価する指標として、点Ａの締め付けトルクＴＡ（Ｎ・ｍ）に対する点Ｂの締め付けトルク（Ｎ・ｍ）の比（ＴＢ／ＴＡ、無次元）を算出した。このようなＴＢ／ＴＡは、雌ねじが塑性変形を開始した後に締結トルクが維持される割合、換言すると、雌ねじが塑性変形を開始した後にねじ穴の雄ねじとの締結力が維持される割合を示す。このため、ＴＢ／ＴＡが大きくなる程にねじ穴が雄ねじとの締結力に優れる。【００７７】
表１〜３における「締結力の評価」欄の記号の意味は以下の通りである。
ＶＧ（Very Good）：ＴＢ／ＴＡ≧１．２を満足することを示す。
ＧＤ（Good）：１．２＞ＴＢ／ＴＡ≧１．０を満足することを示す。
ＦＡ（Fair）：１．０＞ＴＢ／ＴＡ≧０．８を満足することを示す。
ＢＤ（Bad）：ＴＢ／ＴＡ＜０．８を満足することを示す。【００７８】
表１〜３に、各試験における試験Ｎｏ．、金属板の板厚ｔ、ねじ穴の加工法、張り出し用パンチの肩半径Ｒ、Ｒ／ｔの値、前記（１）式に適合しているか否か、内壁部成形前の下穴の半径ｒ、ｒ／ｔの値、前記（２）式に適合しているか否か、製造歩留り、締結力の指標ＴＢ／ＴＡの値およびその評価、並びに、試験区分をそれぞれ示す。ここで、前記（１）式への適合は、「Ｙ」の場合にＲ／ｔの値が前記（１）式を満足することを示し、「Ｎ」の場合にＲ／ｔの値が前記（１）式を満足しないことを示す。また、前記（２）式への適合は、「Ｙ」の場合にｒ／ｔの値が前記（２）式を満足することを示し、「Ｎ」の場合にｒ／ｔの値が前記（２）式を満足しないことを示す。【００７９】
【表１】
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【００８０】
【表２】
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【００８１】
【表３】
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【００８２】
表１〜３より、締結力の評価が、比較例ではＢＤになったのに対し、本発明例ではＶＧ，ＧＤ，又はＦＡとなった。したがって、本発明のねじ穴付き金属板、それを具備する筐体および金属板の製造方法は、ねじ穴が雄ねじとの締結力に優れることが確認できた。【００８３】
また、比較例（試験Ｎｏ．１−１Ａ，２−１Ａ，３−１Ａ）では、バーリング加工で縦壁部の根元が減肉によって破けたり、ねじ切りでねじ穴のねじ山を十分に形成できなかったりすることよる製品不良が発生し、その発生数は供試材の板厚が薄くなるに伴って増加した。その結果、比較例では、製造歩留りがいずれも７０％以下となった。これに対し、本発明例では、いずれも９０％以上となり、製造歩留りを向上できた。
また、比較例（試験Ｎｏ．１−１Ｂ，２−１Ｂ，３−１Ｂ）では、内壁部に相当する雌ねじ加工部分が、外壁部に相当する周囲部分により支持されていないために剛性が低く、そのために、正確なタッピングがしづらく加工精度が保てない、雌ねじの加工精度が周方向で不均一である、といった問題点が見られた。このように、内壁部に相当する雌ねじ加工部分の剛性が弱く、しかも雌ねじの加工精度が低いと、雌ねじ及び雄ねじ間の係り具合が、雌ねじの周方向で不均一になりやすい。【００８４】
また、本発明例のうちでＲ／ｔの値が０．５未満の試験、および、Ｒ／ｔの値が１．０を超えた試験では、いずれも製造歩留りに若干の低下が確認された。一方、ｒ／ｔの値が０．５未満の試験では、製造歩留りに若干の低下が確認された。また、ｒ／ｔの値が１．２以下の試験では締結力の評価がＶＧまたはＧＤとなったのに対し、ｒ／ｔの値が１．２を超えた試験では、締結力の評価がＦＡとなった。これらから、外壁部成形ステップにおいて前記（１）式を満足するパンチを用いるとともに、内壁部成形前の下穴の半径ｒが前記（２）式を満足するように下穴をあけることにより、製造歩留りおよびねじ穴の締結力をさらに向上できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のねじ穴付き金属板、ねじ穴付き金属板を具備する筐体、およびねじ穴付き金属板の製造方法によれば、薄肉化した場合でも、ねじ穴が雄ねじとの締結力に優れるとともにねじ穴の破損を防止できる。したがって、本発明のねじ穴付き金属板、ねじ穴付き金属板を具備する筐体、およびねじ穴付き金属板の製造方法をエアコンの室外機や変電設備の筐体に適用すれば、金属板の薄肉化に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０，１００，１１０，２００：ねじ穴付き金属板
１０ｘ：金属板の一方の面
１０ｙ：金属板の他方の面
１２：ねじ穴
１２ａ，２１２ａ：外壁部
１２ｂ，２１２ｂ：内壁部
１２ｂ１，２１２ｂ１：雌ねじ
１２ｂ３：内壁部の先端
２０ｂ：円板部
３７：パンチ
５０：雄ねじ
５１：部材
５１ａ：貫通孔
７０：筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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