(57)【要約】【課題】棒状部材を板状部材に設けられた貫通穴に固定する簡便な棒状部材の固定構造、固定方法を提供する。【解決手段】貫通穴２２に差し込まれて固定される棒状部材１３と、貫通穴２２を有する板状部材２１との組み合わせからなり、貫通穴２２が、貫通穴２２の内部に向けて突出する舌状突起２５であって、差し込まれる棒状部材１３の外周に接触して弾性変形し、くさび作用によって棒状部材１３の抜けを拘束して貫通穴２２内に棒状部材１３を固定する複数の舌状突起２５を備える。この舌状突起２５を備えた貫通穴２２は、従来技術のスピードナット１４などの固定具の機能を果たし、個別の固定具を不要とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に大径のヘッド部を有する棒状部材と、
前記棒状部材の他端が差し込まれる貫通穴を有する板状部材とから構成され、
前記貫通穴が、当該貫通穴の内部に向けて突出する舌状突起であって、差し込まれる棒状部材の外周に接触して弾性変形し、くさび作用によって前記棒状部材の抜けを拘束して前記貫通穴内に固定する複数の舌状突起を備えていることを特徴とする棒状部材固定構造。
【請求項２】
一端に大径のヘッド部を有する棒状部材と、
前記棒状部材の他端が差し込まれる貫通穴を有する板状部材とから構成され、
前記貫通穴が、当該貫通穴の内部に向けて突出する舌状突起であって、差し込まれる棒状部材の外周に接触して弾性変形し、くさび作用によって前記棒状部材の抜けを拘束して前記貫通穴内に固定する第１の複数の舌状突起と、前記棒状部材の外周に接触して当該棒状部材を前記貫通穴の略中心に位置決め規制する第２の複数の舌状突起とを備えていることを特徴とする棒状部材固定構造。
【請求項３】
前記貫通穴が楕円状形状に形成され、一対の舌状突起が前記楕円状形状の長径部から貫通穴内部に突出し、前記楕円状形状の短径部が前記棒状部材の外周に接して当該棒状部材を位置決めすることを特徴とする、請求項１に記載の棒状部材固定構造。
【請求項４】
基板に単数または複数の発光ダイオードを固定して前記発光ダイオードを点灯、消灯させ、所定の信号を発信する発光体パネルにおいて、前記基板に前記ダイオードを固定するため、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の棒状部材固定構造を用いていることを特徴とする発光体パネル。
【請求項５】
一端に大径のヘッド部を有する棒状部材の他端を、板状部材に設けられた貫通穴に差し込み、当該棒状部材を個別の固定具を用いることなく前記貫通穴に固定する固定方法であって、前記貫通穴に、当該貫通穴の内部に向けて突出して前記棒状部材の外周に接する複数の舌状突起を設け、前記差し込み動作によって当該差し込み方向に変形する舌状突起のくさび作用を利用して前記棒状部材の抜けを拘束し、前記ヘッド部が前記板状部材に当接した状態で当該棒状部材を前記貫通穴内に固定することを特徴とする棒状部材の固定方法。
【請求項６】
発光ダイオードを基板に設けられた貫通穴に差し込み、当該発光ダイオードを個別の固定具を用いることなく前記貫通穴に固定する発光ダイオードの固定方法であって、前記貫通穴に、当該貫通穴の内部に向けて突出して前記発光ダイオードの外周に接する複数の舌状突起を設け、前記差し込み動作によって当該差し込み方向に変形する舌状突起のくさび作用を利用して前記発光ダイオードの抜けを拘束し、当該発光ダイオードの基部に設けられた大径ヘッド部を前記板状部材に当接させた状態で当該発光ダイオードを前記貫通穴内に固定することを特徴とする発光ダイオードの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状部材に設けられた貫通穴にピン、ビス、ねじなどの小物棒状部材を貫通させ、その状態のまま拘束して固定する棒状部材固定構造および同固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピン、ビス、スクリュなどの小物棒状部材を板状部材に設けられた穴に貫通させ、貫通した状態に拘束して固定する構造・方法は各種提案されている。ここでいう板状部材とは、固定すべきビスやスクリュを締め付けるねじ穴が設けられるほど十分な板厚を有していない板状部材をいい、例えば薄板鋼板などがこれに当たる。従来の固定手段の端的な例としてはタッピングスクリュがあり、これはスクリュ自身が板材にねじ込み可能となる溝を切り込みつつ固定される。この方法ではスクリュをねじ込むという動作が要求される。
【０００３】
他のより簡便な固定手段として、スピードナット、あるいはプッシュナットと呼ばれる固定具の利用が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図４（ａ）は、スピードナットの一例を示している。板状部材１１に設けられた穴１２にピン１３が差し込まれ、反対側からスピードナット１４をピン１３の棒状部分に差し込んで押し付けることにより、ピン１３は板状部材１１に拘束され、固定される。
【０００４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すスピードナット１４のＡ−Ａ線で切断した断面を示している。スピードナット１４は、板材を打ち抜いて形成されたリング状部材からなり、その中空部分の縁から複数（図示の例では４つ）の舌状突起１５が中空部の中央に向かって突出し、いずれもリング状部分の平面に対して垂直となる穴１２の中心軸方向に沿って傾斜して設けられている。
【０００５】
このように形成されたスピードナット１４をピン１３の棒状部分に貫通させる際には、舌状突起１５の前記傾斜が貫通方向に沿うように配置し、ピン１３の棒状部分に押し込まれる。この押し込み時には通常、図示しない中空円筒状のパイプ状治具が使用され、当該治具の端面をスピードナット１４のリング状部分に当接させてこれを押し込む。ピン１３の棒状部分は、スピードナット１４が押し込まれる際に前記治具の中空部分内部へ入り込む。舌状突起１５の先端の内接円となるスピードナット１４の内径は、ピン１３の外径よりも小さく形成されているため、押し込みによって舌状突起１５は自身の傾斜方向へさらに弾性変形する。
【０００６】
スピードナット１４が板状部材１１の一方の面に接するまで一杯に押し込まれ、かつピン１３の一端に設けられた大径のヘッド部１６が板状部材１１の反対側の面に接すると、ピン１３は板状部材１１を挟んでスピードナット１４により固定される。この状態からピン１３を引き戻そうとしても舌状突起１５がくさび状にピン１３の外周に食い込んで戻りを拘束するため、ピン１３（あるいはスピードナット１４）は緩むことがなく、ピン１３は固定された状態に維持される。なお、図４（ａ）ではピン１３のみが板状部材１１に固定されるよう描かれているが、ピン１３の棒状部分には例えばブラケットなどの他の機能部品を予め嵌め込んでおくことができ、ピン１３を上述のように固定することによって当該ブラケットなどの機能部品を固定することができる。
【０００７】
棒状部材を板状部材に固定するさらに他の固定手段として、従来技術では固定具を使用せずに板状部材と棒状部材自身を使用して固定する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この方策によれば、板状部材の貫通穴に設けられた貫通穴の軸方向に傾斜した突起部の中央に棒状部材を貫通させ、その後、前記突起部を棒状部材の外周に設けられた溝に食い込ませるよう変形させて固定するものとしている。
【特許文献１】特開平１０−４７８２８
【特許文献２】特開２００６−１０５２１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したスピードナット、プッシュナットなどを利用した場合、軽荷重の支持部材となるピンなどの棒状部材をねじ込むことなくワンタッチで固定することができ、簡便な固定手段となり得た。しかしながら、この固定構造にも未だ改善の余地が残されている。すなわち、従来のスピードナットなどにより固定する場合、固定本体（基材）となる板状部材と、被固定体となるピンなどの棒状部材と、固定媒体となるスピードナットなどの固定具の少なくとも３点が必須の構成要素となっている。この構成要素の点数が削減できれば、管理工数、コスト削減につながり、また固定作業も容易にすることができる。特に小物部品で取り扱いにくいスピードナットが削減できれば、作業性を大幅に改善することができる。
【０００９】
また、特許文献２に開示された発明では、棒状部材を固定するために棒状部分の外周に溝加工が必要となり、また固定する際には貫通穴内に設けられた突起をプレスなどの設備を用いて塑性変形させるなどの追加工程が必要となり、コスト、作業性などに改善の余地があった。
【００１０】
以上より、本発明は板状部材に対する棒状部材の固定を、従来のスピードナットなどの個別の固定具を一切使用することなく、固定部材と被固定部材のみにより固定することを可能とし、あるいはプレスなどの装置を必要としないより簡便な棒状部材固定構造、および棒状部材固定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、従来のスピードナットを廃止し、スピードナットの持つ機能を板状部材で果たすことにより上述した目的を達成するもので、具体的には以下の内容を含んでいる。
【００１２】
すなわち、本発明にかかる第１の態様は、一端に大径のヘッド部を有する棒状部材と、前記棒状部材の他端が差し込まれる貫通穴を有する板状部材との組み合わせからなり、前記貫通穴が、当該貫通穴の内部に向けて突出する舌状突起であって、差し込まれる棒状部材の外周に接触して弾性変形し、くさび作用（もしくはアンカー効果）によって前記棒状部材の抜けを拘束して前記貫通穴内に固定する複数の舌状突起を備えていることを特徴とする棒状部材固定構造に関する。
【００１３】
前記板状部材は、鋼板、ステンレス鋼板、スプリング鋼板のいずれかとすることができる。また、前記棒状部材は、ピン、ビス、スクリュ、発光ダイオードのいずれかとすることができる。前記貫通穴を楕円状に形成し、一対の舌状突起を前記楕円の長径部から貫通穴内部に突出させ、前記楕円の短径部を前記棒状部材の外周に接するようにして当該棒状部材を位置決めすることも可能である。
【００１４】
本発明にかかる他の態様は、基板に単数または複数の発光ダイオードを固定して前記発光ダイオードを点灯、消灯させ、所定の信号を発信する発光体パネルであって、前記基板に前記発光ダイオードを固定するため、上述した棒状部材固定構造を用いることを特徴とする発光体パネルに関する。
【００１５】
本発明にかかるさらに他の態様は、板状部材に設けられた貫通穴に、一端に大径のヘッド部を有する棒状部材の他端を差し込み、個別の固定具を使用することなく当該棒状部材を前記貫通穴に固定する固定方法であって、前記貫通穴に、当該貫通穴の内部に向けて突出して前記棒状部材の外周に接する複数の舌状突起を設け、前記差し込み動作によって当該差し込み方向に変形する舌状突起のくさび作用を利用して前記棒状部材の抜けを拘束し、前記ヘッド部が前記板状部材に当接した状態で当該棒状部材を前記貫通穴内に固定することを特徴とする棒状部材の固定方法に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施により、板状部材自身が従来のスピードナットの有する機能を果たす結果、スピードナット（もしくは同等の固定具）を廃止することができ、ピンなどの棒状部材を板状部材に固定する場合の構成要素を削減することができる。加えて、コスト・重量の低減につながり、さらには作業性を改善するという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる棒状部材固定構造、同固定方法の第１の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、本発明にかかる第１の実施の形態の棒状部材固定構造を示している。図において、ピン１３などの棒状部材は、板状部材２１に設けられた貫通穴２２を貫通し、図の手前側から差し込んで図の背面側に押し込まれ、固定される。本実施の形態にかかる棒状部材固定構造では、板状部材２１に設けられた貫通穴２２自身に棒状部材などを固定する機能が設けられている。すなわち、貫通穴２２には、従来技術に見られるような単なるピン１３などの棒状部材を貫通させるためだけの穴（図４（ａ）の符号１２）ではなく、スピードナットの舌状突起（同、１５）と同様の機能を果たす複数（図示の例では４つ）の舌状突起２５が形成されている。この舌状突起２５は、板状部材２１へのピン１３の嵌め込み方向に沿って、板状部材２１に対して図の背面側に向けて傾斜している。
【００１８】
棒状部材固定構造を以上のように構成することにより、例えば図示のケーブルホルダ２９などの機能部品を嵌め込んだピン１３が、固定すべき板状部材２１に設けられた貫通穴２２に押し込まれる。貫通穴２２の内部へ突出する舌状突起２５の内径がピン１３の外径よりも小さく形成されているため、ピン１３の押し込みによって舌状突起２５が傾斜方向に向かってさらに弾性変形する。ピン１３のヘッド部１６が板状部材２１に当接するまでピン１３が完全に押し込まれると、舌状突起２５がピン１３の外周面にくさび状に食い込んで抜けを拘束し、ピン１３はくさび作用（もしくは、アンカー効果）によってその状態で固定される。舌状突起２５の機能は、従来技術におけるスピードナット１４の舌状突起１５と全く同様である。
【００１９】
なお、上述した舌状突起２５の内径とは、複数の舌状突起２５の先端に接する内接円の直径をいう。また、舌状突起２５の数は、図示の例では４つとなっているが、少なくとも３つあればよい。但し、舌状突起２５の先端部分を例えばＵ字状、Ｖ字状などの複数点で棒状部材と接する形状に形成すれば、当該舌状突起２５の数は２つにすることもできる。他の形態として、貫通穴２２の周囲縁の半径方向に一定長さの複数の切り込みを入れ、当該切り込みによって分離された部分を貫通穴２２の軸方向に傾斜させてピン１３を拘束させることも可能である。本明細書でいう舌状突起２５には、このような切り込みによって貫通穴２２の周囲縁に形成される部分をも含むものとする。
【００２０】
抜け止め拘束の機能を果たすための拘束力は、ピン１３などの棒状部材の外径、舌状突起２５の仕様（平面形状、傾斜角、数、内径を含む）、板状部材２１の材質、板厚などを適切に選択することによって要求に応じた値とすることが可能である。前記くさび作用（アンカー効果）は、舌状突起２５とピン１３との間の摩擦係数にも関連している。板状部材２１の材質としては、鋼板、ステンレス鋼板、スプリング鋼板などが考えられるが、これらに限定はされない。また、舌状突起２５の傾斜角は０°（すなわち、板状部材２１と同一平面に突出）とすることもでき、特に板状部材２１としてスプリング鋼板を用いた場合にはこのような適用が容易である。
【００２１】
図示の例では、棒状部材の一例として丸棒のピン１３を表示しているが、棒状部材は必ずしも丸棒である必要はなく、例えば４角柱、８角柱などの角棒とすることもできる。この場合、舌状突起２５の数は棒状部材の断面形状に合わせて適切に調整することが望ましい。例えば、棒状部材の断面形状が８角形である場合には、舌状突起２５の数は４つ、または８つとすることが好ましい。
【００２２】
図２は、本実施の形態にかかる他の態様を示しており、ここではＬＥＤ（発光ダイオード）３３を板状部材である基板３１に固定する状況を示している。基板３１には、舌状突起３５が突出する貫通穴３２が設けられている。従来技術では、ＬＥＤ３３を基板３２に設けられた取付け用穴に貫通させた後、スピードナットをＬＥＤ３３の頂部から押し込み、ＬＥＤ３３を基板３１に固定させていた。本実施の形態によれば、ＬＥＤ３３を基板３１の貫通穴３２に押し込むだけで簡単に固定することができる。ＬＥＤ３３には基板３１に当接した際のストッパとなる大径フランジ状のヘッド部３６が設けられている。本明細書では、このＬＥＤ３３のように自身が機能部品となり、他の機能部品を嵌め込むことなく固定される要素をも「棒状部材」に含めるものとする。
【００２３】
ヘッド部３６が基板３１の平面に当接してＬＥＤ３３が固定されることにより、基板３１に対するＬＥＤ３３の直角度が確保され、しかも安定してこれを保持することができる。このため、本発明にかかる棒状部材固定構造は、例えば信号機やイルミネーションなど、多数のＬＥＤ３３を固定した発光体パネルなどに好適に利用することができる。
【００２４】
次に、本発明にかかる第２の実施の形態の棒状部材固定構造、固定方法について図面を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態棒状部材固定構造を示したもので、いずれも棒状部材の軸方向に見た状態を示している。まず図３（ａ）において、ピン４３などの棒状部材を貫通して固定する貫通穴４２には、穴内に突出する二種類の舌状突起４５（４５ａ、４５ｂ）が設けられている。本実施の形態では、この内の図で横方向に対向する一対の舌状突起４５ａのみがピン４３の外周に接して弾性変形し、残りの図で縦方向に対向する一対の舌状突起４５ｂは、貫通穴４２内部への突出量が前記一対の舌状突起４５ａよりも少なく、ピン４３の外周に接することはあっても弾性変形することはないよう形成されている。
【００２５】
すなわち、一対の舌状突起４５ａがピン４３の外周を拘束して抜けを防止し、他方の一対の舌状突起４５ｂは、ピン４３の外周とはめ合い公差程度の精度で接触し、これによってピン４３を貫通穴４２の中心に位置決めする役割のみを果たす。例えば、一対の舌状突起４５ａによる弾性力であっても十分なピン４３の拘束力が得られるような場合にこのような構成を用いることができる。
【００２６】
但し、本実施の形態の構成では、舌状突起４５の総数が４つに限定されるものではない。例えば計６つの舌状突起４５の内、１つおきの３つを弾性変形によるピン４３の拘束用に使用し、残りの３つをピン４３の中心位置決め用に使用することができる。あるいは６つの内、対向する一対の舌状突起４５ａのみをピン４３の拘束用に、残りの４つの舌状突起４５ｂをピン４３の中心位置決め用に使用することもできる。舌状突起４５の合計数が６つ以外の他の数であっても、ピン４３が貫通穴の中心に位置決めされ、かつピン４３の抜けが拘束される限り、舌状突起４５の内の任意の一部を拘束用に、残りの一部を位置決め用に使用することが可能である。
【００２７】
図３（ｂ）は、本実施の形態にかかる棒状部材固定構造の他の態様を示している。図において、貫通穴４２は楕円状に形成され、図の横方向となる当該楕円の長径側に一対の舌状突起４５が設けられ、これでピン４３の外周に接して抜けを拘束している。図の縦方向となる短径側では舌状突起は設けられておらず、貫通穴４２の短径部分自身によってピン４３の外周を位置決め規制するよう構成されている。このような構造は、貫通穴４２が必ずしも楕円でなくとも、他の形状の長円、ひょうたん形、あるいは極端には矩形状形状であってもよい。本明細書ではこれらの形状をまとめて「楕円状」の中に含めるものとする。
【００２８】
図３（ｃ）に示すさらに他の態様では、貫通穴４２はピン４３が嵌る大きさの直径に形成されている。舌状突起４５は、当該貫通穴４２内に僅かに突出してピン４３の外周に係合可能であるが、その弾性変形すべきアーム部分は板状部材自身に切込み４６を設けることによって形成されている。このような構造とすることで、ピン４３の位置決めをより確実なものとすることができる。なお、図では断面が丸のピン４３への対応を示しているが、棒状部材は４角柱、６角柱など他の断面の棒状でもよく、この場合には貫通穴４２は当該棒状部材に対応した穴形状に形成される。また、図示の例では舌状突起４５が２つ示されているが、他の数とすることもできる。
【００２９】
以上、本発明にかかる各実施の形態の棒状部材固定構造について述べてきたが、本発明は当該固定構造を利用する棒状部材固定方法をも包含している。当該方法は、板状部材に設けられた貫通穴に、一端に大径のヘッド部を有する棒状部材の他端を差し込み、当該棒状部材を前記貫通穴に固定する方法であって、前記貫通穴の内部に向けて、前記棒状部材の外周に接するよう突出する複数の舌状突起を設け、前記差し込み動作によって差し込み方向に変形する舌状突起のくさび作用を利用して前記棒状部材を固定する方法に関する。
【００３０】
また、以上の実施の形態における例では、固定部材である板状部材に対して被固定部材である棒状部材を固定する内容で説明しているが、この両者の関係は逆にすることも可能である。すなわち、設備などの本体側から固定部材である棒状部材が突出し、当該棒状部材に対して舌状突起を有する貫通穴を備えた被固定部材である板状部材を固定する場合においても全く同様にして適用が可能である。これはどちらを本体と見るかの相違だけであって実質的な相違はなく、したがって本明細書でいう「棒状部材の固定」は「板状部材の固定」と同等に読むことができる。
【００３１】
本発明にかかる棒状部材固定構造、同固定方法を、スピードナットなどの固定具を使用する従来技術の固定手段と比較した場合、以下のような顕著な効果が得られる。
（１）部品点数が削減される。
スピードナットの機能が固定穴に設けられるため、スピードナットが不要となる。これにより、スピードナットに絡む部品管理負荷、コスト、重量が軽減される。
（２）板状部材の貫通穴に設けられる舌状突起形成のコスト増はほとんど無視できる。
板状部材の固定穴は複数ステーションを設けたプレス加工で形成できる。したがって、プレス型の僅かな増加はあり得るが、加工費そのものには変化はない。
（３）固定が容易である。
従来、一方から棒状部材を差し込み、次に他方からスピードナットを押し込む２方向から行う２工程が必要であった。これに対し、本発明では一方からの棒状部材の押し込みの１工程のみの簡単な動作で固定が完了する。これによる生産性の改善は目覚しく、例えば手作業による組み付けでは少なくとも２倍から数倍の生産性向上が図れる。また、小物部品であるスピードナットが不要のため、部品の脱落などの可能性が低減し、作業性が大幅に改善される。
【００３２】
また、特許文献２に開示された突起部を有する貫通穴に棒状部材を固定する技術（以下、「開示技術」という。）と比較した場合、本願発明では以下のような顕著な効果が得られる。
（１）固定が容易である。
開示技術では、棒状部材の外周に溝を追加加工する必要がある。また、一旦棒状部材を貫通穴に（突起部を弾性変形させることなく）貫通させた後、貫通穴の周囲に設けられた突起部を前記溝内に食い込ませるため、プレスなどの大掛かりな装置を用いて前記突起部を塑性変形させる必要がある。これに対して本願発明では、極端には手作業にて容易に押し込み固定することが可能であり、また自動機を用いた連続組み付けへの対応も極めて容易である。
（２）加工精度が緩和される。
開示技術では、棒状部材をガタつくことなく板状部材に直角度を保って固定するには、棒状部材の溝と板状部材の板厚との間での高い精度管理が要求される。本願発明では、単に棒状部材をそのヘッド部が板状部材に当接するまで押し込むことにより、容易に望ましい状態に固定することができる。
（３）コスト的に安価であり、応用性が広い。
以上のことから、本願発明の技術の方が加工、組み付けが容易であってコスト的にはるかに有利となる。また、ＬＥＤなどのガラス小物部品では、外周面に溝加工し、さらに板状部材が塑性変形するほどの圧力に耐えさせることは実質的に困難であることから、本願発明の方がはるかに応用性が広いといえる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、板状部材に設けられた取付け穴に棒状部材を差し込んで固定する組み付け作業を伴う産業分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる実施の形態の棒状部材固定構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施の形態にかかる棒状部材固定構造の他の態様を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる他の実施の形態にかかる棒状部材固定構造を示す平面図である。
【図４】従来技術による棒状部材固定構造を示す斜視図（ａ）、および従来技術によるスピードナットを示す断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３５】
１１．板状部材、  １２．穴、  １３．ピン、  １４．スピードナット、  １５．舌状突起、  １６．ヘッド部、  ２１．板状部材、  ２２．貫通穴、  ２９．ラバーケーブルホルダ、  ２５．舌状突起、  ３３．ＬＥＤ（発光ダイオード）、  ３１．基板、  ３５．舌状突起、  ３２．貫通穴、  ３６．ヘッド部、  ４２．貫通穴、  ４３．棒状部材（ピン）、  ４５舌状突起。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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