KR100348773B1 - 나사형 물품을 최적의 분무 조건에서 피복하기 위한 분말 분무 방법 - Google Patents

Abstract

나사형 파스너(35)를 피복하기 위한 분말 분무 장치는 최적의 분무 조건에서 작동할 수 있다. 공기 공급 튜브(42)와 분말 공급 튜브(45)는 공기/분말 억류 블럭(40)과 연통한다. 공기 공급 튜브(42)의 제트 내경을 조절함으로써, 최적의 분무 조건을 제공하여, 일정한 분말 공급이 분무 튜브(45)를 통해 최적의 분말 밀도와 속도로 제공되고, 따라서, 파스너의 나사부 상에의 분말 누적 속도를 최대화할 수 있다. 최종적으로 얻어진 피복된 파스너는 로우 토오크 스캐터와 매우 균일한 패치를 보인다. 분말 분무 장치를 최적의 분무 조건에서 작동시키는 방법이 개시되어 있다.

Description

나사형 물품을 최적의 분무 조건에서 피복하기 위한 분말 분무 방법{POWDER SPRAY APPARATUS AND METHOD FOR COATING THREADED ATRICLES AT OPTIMUM SPRAY CONDITION}

나사형 물품에 분말 피막을 피복하기 위한 여러 가지 방법 및 장치가 개시되어 있다. 예를 들면, 종래부터 나사형 물품의 나사부 일부에 탄성 수지로 이루어진 로킹 패치(locking patch)를 성형하는 것이 개시되어 있다. 로킹 패치는 두 파스너의 결합면 사이의 마찰을 증가시킴으로써 나사형 파스너가 제2의 결합 나사형 파스너로부터 분리되는 것을 지연시킨다. 이러한 공정을 본 명세서에서는 "패칭(patching)"이라 칭하며, 그 물품을 "패칭된" 물품이라 칭한다. 이에 대해서는, 예를 들면 본 명세서에 참조 문헌으로 인용된 미국 특허 제4,775,555호를 참조한다. 또한, 종래 기술에는 나사형 물품의 실질적으로 모든 나사부 상에 연속적인 테프론 분말 피막을 피복함으로써, 이 후에 부착되는 나사 체결 방해 오염물(예를 들면, 페인트, 부식 방지 억제제 등)에 대항하는 보호 피막을 형성하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이러한 공정을 본 명세서에서는 "피복"이라 칭하고, 그 물품을 피복된 물품이라 한다. 이에 대해서는, 예를 들면 본 명세서에 참조 문헌으로 인용된 미국 특허 제4,835,819호 및 재발행 특허 제Re. 33,776호를 참조한다. 상기 특허에 개시된 피막 피복 방법 및 장치는 매우 성공적인 것으로 판명되었다. 그러나, 여전히 개선의 여지가 있고, 그러한 개선점이 본 명세서에 기재되어 있다.

청구 범위의 해석상, "패칭" 및 "피복"이라는 용어의 의미는 모두 "피복"이라는 용어에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

본 발명은 적절한 피막이 나사부에 피복되어 있는 나사형 물품의 제조 방법 및 장치의 개선에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하자면, 본 발명은 최적의 분무 조건 하에서 파스너의 나사부 상에 분말을 분무하여 매우 균일한 분말 피막을 갖는 파스너를 제조하는 방법 및 장치의 개선에 관한 것이다.

도 1은 작업 환경에서 본 본 발명의 일 실시예의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 회전 캐리지, 지지 부재, 그리고 관련 공기/분말 억류 블럭 및 튜브의 분해도이다.

도 3은 도 2에 도시된 물품 위치 설정판과 회전 캐리지의 평면도이다.

도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 취한 부분 확대 단면도이다.

도 5는 본 발명의 공기/분말 억류 블럭의 확대 단면도이다.

도 6은 공기/분말 억류 블럭의 단부도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 장점을 나타내는 그래프 데이터이다.

도 9는 회전 캐리지와 관련 분말 공급 튜브의 양호한 실시예를 도시하는 측단면도이다.

도 10은 회전 캐리지 내의 분말 공급 채널의 단면이 직사각형에서 원형으로 변화한 것을 보여주는 분말 공급 채널의 정면도이다.

도 11은 도 3의 선 11-11을 따라 취한 본 발명의 양호한 실시예의 부분 측단면도이다.

도 12는 본 발명의 장점을 나타내는 다른 그래프 데이터이다.

도 13은 본 발명의 양호한 제2 실시예에 따른 2단 캠 부재의 입면도이다.

도 14는 도 13의 단부도이다.

도 15는 본 발명의 장점을 나타내는 또 다른 그래프 데이터이다.

도 16 내지 도 18은 환형 슬롯이 형성되어 있는 중앙 포스트의 부분 평면도, 측면도 및 정면도이다.

도 19는 본 발명의 장점을 나타내는 또 다른 그래프 데이터이다.

파스너를 패칭 및 피복하는 공지된 방법 및 장치에 의하여 구현된 장점들은 본 발명에 의해서도 실현된다. 종래 방법 및 장치로부터 구현되지 않은 부가적인 장점들도 본 발명에 의하여 실현될 수 있다.

하나의 양호한 실시예에 있어서, 본 발명은 가열 연화성 수지 분말을 최적의 분무 조건에서 나사형 물품에 피복하기 위한 피복 장치에 관한 것이다. 이 장치는 나사형 물품용 지지체와, 분말 공급 튜브와 연통하는 조절식 분말 공급원을 구비한다. 공기 흐름은 약 20 내지 60 psi의 예정된 일정 압력에 유지되어, 예정된 직경을 갖는 제트 튜브로부터 유동한다. 제트 튜브로부터의 공기 흐름과 분말 공급 튜브로부터의 분말이 공기/분말 억류 블럭 내부에서 혼합되어 공기/분말 흐름을 형성한다. 제1 및 제2 단부를 갖는 복수 개의 분말 분무 튜브가 제공된다. 분말 분무 튜브 각각의 제1 단부는 공기/분말 흐름과 주기적으로 연통하며, 제2 단부는 피복할 물품에 근접하게 위치 설정될 수 있다. 상기 제트 튜브의 내경이 분말이 최적의 분무 조건으로 물품 상에 침착될 수 있도록 하는 약 0.03 내지 0.06 인치 사이로 조절됨으로써, 분말 누적 속도는 나사형 물품 상에서 실질적으로 최대가 된다. 예정된 양의 수지 분말이 물품의 나사부에 피복되어 나사형 물품과 그 결합 물품 사이에 충분한 마찰 결합이 제공됨으로써, MIL(mil-s standards)-F-1824OE 또는 IFI(Industrial fastener Institute)-124에 설정된 규격과 같은 예정된 최소의 토오크 제거 필요 조건을 만족시킨다.

보다 바람직하게는, 상기 제트 튜브를 통과하는 공기 유량은 약 20 내지 45 SCFH(standard cubic feet/hour) 사이이며, 분말 공급 튜브를 통과하는 분말의 밀도는 약 2 파운드/입방 피트 미만이다.

다른 양호한 실시예에서, 회전 캐리지가 사용되며, 상기 분말 분무 튜브의 적어도 일부는 회전 캐리지 내에서 반경 방향 외측 방향으로 배향되게 배치되어 있다.

또 다른 양호한 실시예에서, 분말 분무 튜브 각각의 제1 단부는 테이퍼형 흡입구가 마련된 슬롯형 채널을 구비하고, 인접하는 분말 분무 튜브의 제1 단부의 적어도 일부는 경계를 접하고 있다. 또한, 하나 이상의 전략적으로 배치되는 진공 수집기가 과잉 분말을 제거하기 위하여 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예에서, 상기 나사형 물품은 그 길이부가 수직 방향으로 배향된 암나사형 파스너이고, 분말 분무 튜브 각각의 제2 단부는 분무 노즐을 구비한다. 캠 기구가 분말 분무 튜브를 예정된 주기로 승강 및 하강 이동시키도록 사용되어 분무 노즐을 파스너의 나사부에 대하여 상이한 수직 위치로 이동시킨다.

또한, 본 발명은 가열 연화성 수지 분말을 최적의 분무 조건에서 나사형 물품에 피복하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 나사형 물품용 지지체를 제공하는 단계와, 공기/분말 억류 블럭을 제공하는 단계와, 압축 공기원과 연통하는 공기 공급 튜브를 제공하는 단계를 구비한다. 공기 공급 튜브는 0.03 내지 0.06 인치의 예정된 제트 내경을 갖는다. 또한, 분말 공급 튜브가 제공되며, 이것은 조절식 분말 공급원을 갖는다. 공기 공급 튜브 및 분말 공급 튜브는 공기/분말 억류 블럭 내에서 연통하여, 흡출된 분말 흐름(aspirated powder stream)을 제공한다. 제트 튜브 내부의 공기 압력을 약 20 내지 60 psi로 조절함으로써, 흡출된 분말 흐름에 대하여 실질적으로 일정한 약 20 내지 50 SCFH의 유량이 획득된다. 조절식 분말 공급원으로부터 분말 공급 튜브까지 유동하는 분말의 유량도 조절된다. 흡출된 분말 흐름과 연통하는 하나 이상의 분말 분무 튜브가 제공된다. 각각의 분말 분무 튜브는 파스너의 나사부에 근접하게 위치 설정 가능한 분말 분무 노즐로 종결된다. 나사형 파스너에는 분말이 최적의 분무 조건에서 파스너의 나사부에 침착되도록 분무 처리된다. 분말 공급 튜브를 통과하는 분말의 밀도가 2 파운드/입방 피트 미만이 되도록 조절식 분말 공급원으로부터의 분말 유량이 조절되며, 분말 누적 속도가 나사형 물품 상에서 실질적으로 최대가 되도록 그리고 예정된 범위 내의 설치 토오크를 나사형 파스너에 제공하기 위하여 제트 튜브 내부의 공기 압력이 조절된다.

양호한 실시예에 있어서, 제트 튜브의 단면적은 약 0.0022 평방 인치이다. 또한, 회전 캐리지가 제공되며, 분말 분무 튜브의 적어도 일부가 회전 캐리지 내에서 반경 방향 외측 방향으로 배향되게 배치된다. 분말 침착 이전에 파스너를 가열하는 것이 바람직하다.

또한, 분말을 분말 공급 튜브에 예정된 조절 가능한 유량으로, 그러나 실질적으로는 일정한 유량으로 주입하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 회전 오거(rotating auger)를 갖는 계량 장치가 사용될 수 있는데, 이 오거의 속도를 변경하여 분말을 분말 공급 튜브에 주입하는 유량을 변화시킬 수 있다.

본 발명의 특징은 청구 범위에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명 자체는 다른 목적과 부수적인 장점과 함께 첨부 도면과 관련한 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명료하게 이해될 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 셀프 로킹(self-locking) 암나사형 파스너(35)를 제조하기 위한 장치(20)가 적정 제어 패널(19)을 구비한 테이블(17) 상에 장착되어 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 양호한 실시예에 있어서, 다이얼형 너트 패칭 기계(dial-type nut patching machine)로 알려진 분무 조립체(25)는 분말 분무 튜브가 수평 방향으로 내장되어 있는 회전 캐리지(24), 고정 중앙 포스트(26), 환형 지지판(23), 그리고 공기/분말 억류 블럭(40)을 구비한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 파스너가 회전 캐리지에 배치되는 것이 아니라 순차적으로 일직선으로 배향되어 있는 분무 기계에 적용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 암나사형 파스너(35)와 같은 나사형 물품을 하방으로 경사진 로딩 슈트(loading chute;38)로부터 회전 캐리지(24)에 공급한다. 회전 캐리지(24)는 분말을 운반하는 수평 튜브(후술됨)와, 노치(59A)가 형성된 위치 설정판(59)을 구비하며, 암나사형 파스너(35)는 상기 노치에 배치되어, 즉 지지판(64) 상에 안착된다(도 11 참조). 슈트를 따라 하방으로 이동하는 동안, 나사형 물품, 즉 암나사형 파스너(35)는 파스너 지지판(64) 상에 배치되기 전에 당업계에 알려진 방식으로 유도 코일(47)에 의하여 예열된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 지지판(23)은 분말 분무 튜브를 승강 및 하강시키기 위하여 도 2 및 도 11에 도시된 바와 같이 상면이 경사지며, 이에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 공기/분말 억류 블럭(40)은 공기/분말 이송 튜브(42), 에어 제트 튜브(61) 그리고 분말 공급 튜브(45)와 각각 연통하는 복수 개의 통로(42p, 43p, 45p)를 구비한다. 또한, 공기/분말 억류 블럭(40)은 공기/분말 이송 튜브(42)를 적소에 고정시키는 셋트 나사(F1)를 수납하는 통로(49)를 구비한다. 공기/분말 억류 블럭(40)과 연결되는 배관은 수명이 길고 녹이 슬지 않는 스테인레스 강으로 제조되는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 16 내지 도 18을 참조하면, 중앙 포스트(26)는 중간 슬롯(37)과 환형 슬롯(39A, 39B)을 구비한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 슬롯(37)은 개구(29)와 연통[이 개구는 다시, 도 2에 도시된 바와 같은 공기/분말 억류 블럭(40)에 연결된 튜브(52)와 연통]함으로써, 튜브(52)(도 9)에 의하여 대형 파스너의 경우에 분무 시간이 연장되어, 두께가 충분한 패치가 제공될 수 있다. 환형 슬롯(39A, 39B)은 후술된 바와 같이 하나 이상의 진공 수집기와 연통함으로써, 회전 캐리지(24)와 중앙 포스트(26) 사이의 간극에 축적되는 분말을 제거한다.

공기/분말 억류 블럭(40)을 중앙 포스트(26)에 조립하기 위하여, 공기/분말 이송 튜브(42)가 디스크 개구(23A)와 내부 링 개구(26A)를 통해 삽입된다. 튜브(52)는 도 2, 도 4 및 도 11에 도시된 바와 같이 중앙 포스트(26)의 외면 상에 있는 개구(29)를 통해 링 개구(26A)까지 삽입된다. 튜브(52)는 공기/분말 이송 튜브(42)에 휘어져 연결된다. 회전 캐리지(24)는 도 2에 도시된 화살표 방향으로 연속적으로 회전한다. 캐리지가 회전하면, 개구(29)는 반경 방향으로 연장하는 분무 채널(58)의 단부(58A)와 주기적으로 연통한다. 분무 채널(58)은 도 2, 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이 회전 캐리지(24) 내부에 배치된다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 일정하게 계량되는 분말 공급원(비도시)이 분말 공급 튜브(45)와 연속적으로 연통한다. 압축 공기원(비도시)이 제공되어, 압축 공기가 압축 체결구(62)를 통해 상방으로 유동한다. 압축 체결구(62)는, 예를 들면 제트 튜브(61)에 끼워지는 1/4 인치(외경) 폴리플로우(polyflow), 1/8-27 NPT 커넥터(66)를 구비한다. 제트 튜브(61)는 공기 공급 통로(43p) 내부에 삽입되고, 수나사 커넥터(66)가 암나사 통로(43)와 결합한다. 압축 공기가 제트 튜브(61)를 통해서 유동하면, 분말 공급 튜브(45) 내부에 부압이 생성되어, 공기 공급 통로(43p)와 분말 공급 통로(45p)의 접합부에 있는 공기/분말 억류 블럭(40)으로 분말과 공기가 흡출된다. 흡출된 분말 흐름은 통로(42p) 내부에 설치된 공기/분말 이송 튜브(42)(도 2 및 도 3)로 유동한다.

바람직하게는 분말이 후술된 장치를 사용하여 분말 공급원으로부터 일정 유량으로 공급되기 때문에, 제트 튜브(61) 전체의 공기 압력이 예정된 일정 압력으로 유지될 때, 공기 및 분말은 분말 공급 튜브(45)를 통해 일정한 유량으로 유동한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 공기를 동반한 분말은 공기/분말 이송 튜브(42)와 연결 튜브(52)를 통해 분말 분무 채널(58)의 테이퍼형 통로(58B)까지 유동한다. 도 9 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이, 분말은 일정 길이의 분말 분무 채널(58), 연결 튜브(63), 가요성 커넥터(65)를 통해 수직 분무 튜브(147)까지 통과하며, 분무 노즐(150)을 통해 암나사형 파스너(35) 상에 분무된다. 나사형 파스너는 분무 피복된 이후에, 도 1에 도시된 바와 같이 램프(ramp; 69)로 떨어져서 배출 튜브(E)로 이송될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 분말 분무 채널(58)의 통로(58B)는 테이퍼형으로 형성되고, 또 인접한 통로(58B)와 경계를 접하여 공기 배압을 감소시키도록 되어 있는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 가압된 공기/분말 흐름이 분말 분무 채널(58) 사이의 링 구조체와 접촉하여 배압과 난류가 발생되어 분말의 유동이 간섭을 받게 되고, 따라서 분말 침착 공정이 방해를 받게 된다. 공기 배압을 감소시키고 또 층류를 향상시키기 위하여, 공기/분말 유동 통로의 단면적을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 최대의 패치 누적 속도를 얻기 위하여, 이러한 내부 통로의 크기는 분무 처리할 파스너의 크기와 일치하도록 가능한 한 커야 한다.

패치 누적 속도가 최대가 되도록하기 위한 최적의 분말 밀도(공기 중에서의)와 최적의 분말 속도가 존재하는 것이 발견되었으며, 이후 이것을 "최적의 분무 조건"이라 한다. 최적의 분무 조건은 제트 튜브(61)의 크기를 적절히 조절함으로써 달성된다. 후술된 바와 같이 최적의 분무 조건에서 동반 공기의 실질적으로 최대의 체적/시간과 실질적으로 최대의 패치 누적 속도가 달성될 수 있음이 발견되었다.

개시된 구조체를 최적의 분무 조건에서 작동시킨 시험 결과가 도 7, 도 8, 도 12, 도 15 및 도 19에 그래프로 표시되어 있다. 공기 유량과 그에 따른 토오크를 여러 공기 압력 레벨에서의 제트 튜브의 단면적 변화 함수로서 측정하였다. 본 발명의 분말 분무 장치를 최적의 분무 조건에서 작동시켜, 시험된 모든 공기 압력에서 크기가 다른 패치형 파스너가 특별히 균일한 패치 누적[본 명세서에서는 이것을 낮은 "토오크 스캐터(torque scatter)"라 칭함]을 보이는 특정한 제트 단면적(약 0.0022 평방 인치)이 존재하는 것을 발견하였다. 다시 말해, 설치 토오크는 파스너마다 약간씩만 변화한다. 실험에 의하면, 본 양수인의 미국 특허 제5,362,327호에 따라 제조된 유니버셜 파스너 피복 장치에 의하여 제조된 파스너의 토오크 스캐터와 비교한 경우, 본 발명을 최적의 분무 조건에서 작동시키면, 토오크 스캐터가 40% 이상 감소한다.

이와 같이 최적의 패치 누적 속도 또는 최적의 분무 조건으로 작동시키면 생산율이 증가하는 것으로 발견되었다. 환언하면, 소정의 토오크 레벨을 제공하는 패치 누적을 발생시키는 데에 필요한 분말 피복 시간이 보다 짧아진다. 예를 들면, 본 양수인의 미국 특허 제3,995,074호 및 제4,054,688호에 따라 제조된 다이얼형 장치의 작동은 M10 파스너의 경우에 분당 약 200 개의 생산율을 획득한 반면, 본 발명에 따라 제조되고 또 최적의 분무 조건에서 작동되는 이와 유사한 다이얼형 장치는 동일한 크기의 파스너의 경우에 분당 350 개의 생산율을 획득하였다.

본 발명자들은 그 결과를 실험적으로 입증하였다. 한 예로서, 도 7을 참조하면 40 psi의 공기 압력에서 그리고 약 0.0022 평방 인치의 제트 튜브 단면적에서, 시간당 약 40 SCFH의 실질적인 시간당 최대 유량(V/T)이 얻어졌음을 알 수 있다. 상기 V/T 유량은 튜브를 통과하는 시간당 공기 유량의 측정치이다. 여기서, 도 7 상에 점선으로 그려진 여러 지점에서의 제트 튜브의 직경(인치)[그리고 괄호 내의 치수는 대응하는 면적(평방 인치)]으로, 즉 0.033(0.0008); 0.040(0.0012); 0.053(0.0022); 0.054(0.0023); 그리고 0.060(0.0028)이다.

다른 실시예로서, 도 8을 참조하면, 실선은 내경이 0.163 인치인 튜브(63)(도 11)에 대한 시험 결과를 나타내며, 점선은 내경이 0.148 인치인 튜브(63)에 대한 시험 결과를 나타낸다. 또한, 특정 제트 튜브의 면적이 약 0.0022 평방 인치인 경우에, 제트 튜브 공기 압력을 변화시켜 실질적으로 최대의 유량을 달성하였다. 도 8은 직경이 보다 큰 분무 튜브를 사용함으로써 공기 유량이 증가하고, 이에 따라 패치 누적 속도가 빨라질 수 있음을 보여주고 있다.

도 12는 공기 유량이 증가하면 분말의 밀도가 낮아지는 것을 증명하고 있다. 놀랍게도, 본 발명자들은 보다 낮은 밀도, 즉 약 2 파운드/입방 피트, 보다 바람직하게는 약 1 내지 1.5 파운드/입방 피트 이하의 범위에서 보다 빠른 패치 누적 속도가 획득됨을 발견하였다. [분말 밀도는 예를 들면 분말 공급 튜브(45)에서 계산되었다.] 이러한 발견은 본 발명자가 지난 수 년 동안 나사형 파스너에 피막을 피복하기 위하여 여러 가지 기계를 사용해 얻은 경험과는 대조적인 것이다. 도 12에서는 제트 튜브(61)를 통과하는 유동이 분말 공급 튜브(45)를 통과하는 유동에 비하여 무시할 수 있는 정도인 것으로 가정하고 있다.

또 다른 실시예에서, 도 15는 계량된 분말 유량이 일정한 경우에 에어 제트 튜브의 단면적에 따른 분말 밀도의 변화를 보여주고 있다. 도 15는, 최적의 분무 조건의 제트 튜브 내경 이상으로 제트 튜브의 내경이 커지는 경우 공기 유량이 실질적으로 감소한다는 놀라운 결과를 명백히 증명하고 있다.

또 다른 실시예에서, 도 19는 제트 튜브의 크기에 따른 토오크 변화를 나타낸다. 도 19는 특정 제트 튜브 단면적의 경우에 압력을 변화시켜 최대 토오크가 달성되었음을 보여주고 있다. 그 제트 튜브 단면적은 약 0.002 평방 인치이다.

위에서 알 수 있는 바와 같이, 최적의 분무 조건에서의 작동은, 분말을 보다 유용하게 사용할 수 있게 하며, 보다 낮은 피복 공기 압력을 이용할 수 있게 하고, 분말 침착 공정을 보다 경제적으로 이루어지도록 한다. 이것은 상당히 중요한데 그 이유는 분말을 부유 상태로 유지하는데 필요한 최소량의 공기로 분말을 운반하는 것이 중요하기 때문이다. 보다 강력한 공기 흐름은 물품 상에 분무되는 분말을 더 많이 스패터링(spattering)시키기 때문에 비효율적이며 외관이 미려하지 못한 제품이 얻어진다.

당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 주어진 특정 용례에 따라 파스너를 예열하여 분무 하기에 충분한 시간을 제공하도록 회전 캐리지(24)의 속도를 조절하여야 한다. 양호한 실시예에서, 공기 압력의 범위가 20-60 psi이고 제트 단면적이 약 0.001-0.003 평방 인치이며 공기 유량의 범위가 약 20-50 SCFH(보다 바람직하게는, 약 20-45 SCFH)일 때 최적의 분무 조건이 성취됨을 알 수 있다.

일반적으로, 최적의 분무 조건으로 분말을 피복하는 데에 이용되는 단계는 다음과 같다. 우선, 본 명세서에 개시된 것에 기초하여, 적정 제트 튜브 내경을 선택한다(즉, 내경이 약 0.053 인치이거나, 단면적이 약 0.0022 평방 인치). 그리고, 제트 튜브 내부의 공기 압력을 20 내지 60 psi의 수치로 조절하고, 달성하고자 하는 필요한 토오크 값과 패치 누적 속도와 일치하는 값으로, 계량 장치로부터의 분말 유량을 조절한다.

이하, 본 발명의 분말 침착 공정을 상세히 설명하기로 한다. 분말이 공기/분말 이송 튜브(42)와, 연결 튜브(52)를 통해 분말 분무 채널(58)까지 연속적으로 공급된다. 채널(58)의 테이퍼형 통로(58B)가 개구(29)의 최전방에 마련됨에 따라, 나사형 물품에 저밀도의 분말 흐름이 피복된다. 분말 흐름의 체적은 개구(29)의 총 직경이 흡입구의 범위 이내에 있을 때에는 점진적으로 증가하다가 흡입구를 벗어나면서 점진적으로 감소한다. 따라서, 물품의 나사부에 처음에는 저밀도의 분말 피막이 피복되며, 이후에 고밀도의 분말 피막이 피복되어 유지된다. 최종적으로, 다른 저밀도의 분말 피막이 고밀도의 피막을 마무리(tops off)한다.

튜브(52)는 여러 가지 형태를 취할 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 그것은 원형 튜브로 구성될 수 있다. 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 튜브(52)가 두 개의 측면을 갖는 채널로 구성될 수 있는데, 그 폭은 튜브의 내경과 동일하다. 채널의 경계면 또는 배출 단부는 테이퍼형 통로(58B)의 몇배의(즉, 1x, 1.5x, 2x, 등) 폭으로 외측으로 각이지게 형성되어, 분말 피복 시간을 증대시킬 수 있다.

분말 공급 튜브(45)로 유동하는 분말 유량을 조절하기 위하여 분말 계량 장치가 사용되는 것이 바람직하다. 한 실시예에서, 미국 위스콘신주 화이트 워터에 소재하는 쉐넥 아큐레이트(Schenck Accurate)로부터 입수 가능한 아큐레이트(AccuRate; 상품명) 체적 분말 계량 유닛을 사용하여 일정하게 조절된 분말 유량을 제공할 수 있다. 이러한 계량 유닛은 회전 오거(auger)를 구비하며, 그 오거의 회전율이 변경됨으로써, 분말 유량을 선택적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다. 분말 유량을 일정하게 하거나 조절함으로써 본 발명에 의해 제공되는 낮은 토오크 스캐터와 매우 균일한 패치의 형성한다.

또한, 역류 분말을 수집하기 위하여 그리고 분말 침착 장치(20)를 청결하고 원활한 운행 상태로 유지하기 위하여 선택된 지점에 진공 유닛을 제공하는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에서, 적어도 두개의 배콘(Vaccon; 상표명) 재료 이송 유닛이 사용된다. 도 3을 참조하면, 진공 유닛(V10)이 중앙 공동에 제공되어, 공급 및 이송 튜브 내부의 잔류 분말을 제거하고, 또 슬롯(37)에서 수집된 역류 분말을 수집할 수 있다. 튜브(T1, T2)는 진공 유닛에 의하여 수집된 잔류 분말을 분말 수집기(C1)로 운반한다. 진공 유닛(V20)이 환형 슬롯(39A, 39B)에 제공되어, 회전하는 회전 캐리지(24)와 고정된 중앙 포스트(26) 사이의 지지면에 분말이 없게 유지할 수 있다. 분말 수집기(C1)와 진공 노즐(V30)(도 1)에 의해 공기가 나사형 물품을 통해 상방으로 유동하여, 과도하게 분무된 분말이 수집된다.

이하, 도 11을 참조하면, 패칭 파스너에 대한 한 가지 양호한 실시예가 도시되어 있다. 분말 분무 장치 또는 침착 장치(20)는 베이스 또는 테이블(17), 각진 지지판(23), 베어링 지지 스페이서(130), 지지판(64) 그리고 위치 설정판(140)을 구비한다. 회전 캐리지(24)가 미국 특허 제5,221,170호 및 제4,775,555호에 상세히 기술된 방식으로 중앙 포스트(26)를 중심으로 회전하면, 이러한 구성 요소에 의하여 수직 분무 튜브(147)와 분무 노즐(150)이 암나사형 파스너(35)에 대하여 상하로 진동한다.

이하, 피복되는 암나사형 물품에 대하여 분무 노즐(150)을 상하로 진동시키는, 분말 분무 채널(58)과 관련된 장치의 양호한 제2 실시예를 설명하기로 한다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 2단 캠 부재(120)가 도시되어 있으며, 이것은 분무 노즐(150)의 상하 이동을 제공하는데 사용될 수 있다. 캠형 표면은 분무 노즐의 3단 이동을 허용하도록 도시된 바와 같이 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 캠 부재(120)에 의하여 분말 분무 노즐(150)은 적어도 3개의 위치, 즉 분무 튜브의 상단부가 분무되는 나사형 물품 하방에 놓이는 제1 지점(A), 상단부가 나사형 물품의 개구 내부에 놓이는 제2 지점(B) 그리고 상단부가 제2 지점 상방의 수직 위치에서 나사형 물품의 개구 내부에 놓이는 제3 지점(C) 사이에서 수직 상방으로 이동한다. 이와 반대로, 분무 튜브의 상단부의 이동이 순차적으로 역전될 수 있기 때문에, 상단부는 제3 지점에서 제2 지점으로 그리고 제1 지점으로 이동할 수 있다.

2단 캠 부재의 다른 실시예가 본 명세서에 참조된 미국 특허 제4,888,214호에 개시되어 있다(예를 들면, 이 특허의 도 7 내지 도 9 참조). 상기 기구를 사용하면, 피복 재료를 나사형 물품의 선택된 나사부 또는 모든 나사부에 피복할 수 있다. [도 13 및 도 14에 개시된 캠 구조체, 즉 캠 부재(120)가 미국 특허 제4,888,214호의 캠 블럭(52)을 교체하고 다음의 부재, 즉 지지 부재(50), 상부 연장 아암(53), 캠 종동기(44), 공기/분말 억류 블럭(40) 그리고 샤프트(42)와 함께 작동할 수 있으며, 이 모든 것은 미국 특허 제4,888,214호의 도 3에 개시되어 있는 것과 실질적으로 동일하다.]

도 13 및 도 14를 참조하면, 캠 블럭, 캠 부재(120)는 정방형 홈(125)을 구비한다. 2단 캠 이동의 제1 단계에서, 롤러 캠 종동기[상기 미국 특허 제4,888,214호의 도 3에 도시된 바와 같이 부재(44)와, 관련된 긴 튜브, 그리고 부재(34)]는 정방형 홈(125)의 윤곽을 따라 이동하여, 분무 튜브를 초기 위치[도 13에 원으로 표시된 지점"A"]에서 암나사형 물품 내부의 제2 및 제3 수직 위치까지 승강시키며, 이 때 물품은 분무 처리된다.

양호한 실시예를 물품의 패칭과 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 원리는 피복 물품을 제공하는 것에도 사용될 수 있다(즉, 본 명세서에 참조된 미국 재발행 특허 제Re. 33,766호에 개시된 바와 같이, 실질적으로 모든 나사부에 피막이 제공되어, 나사부에 페인트와 같이 나사 체결을 방해하는 오염 물질이 침착되는 것을 방지한다).

또한, 도면에 도시된 양호한 실시예를 너트와 같은 암나사형 파스너를 피복 또는 패칭하는데 이용하였지만, 당업자는 본 발명의 원리가 볼트와 같은 수나사형 파스너를 피복 또는 패칭하기 위하여 용이하게 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명의 원리는 본 명세서에 참조된 미국 재발행 특허 제Re. 28,812호에 기술된 바와 같은 수나사형 파스너를 패칭 또는 피복하기 위한 장치를 작동시키는데 사용될 수 있다.

본 발명은 그 사상이나 핵심적 특징으로부터 벗어나지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그러므로, 본 예와 실시예는 모든 관점에서 제한적인 것이 아니라 예제적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 본 명세서의 상세한 설명으로만 제한되는 것은 아니다.

Claims (19)

1. 삭제
2. 삭제
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5. 삭제
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7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 가열 연화성 수지 분말을 최적의 분무 조건에서 나사형 물품에 피복하는 분말 분무 방법에 있어서,

    공기/분말 억류 블럭과 함께 나사형 물품용의 지지체를, 그리고 압축 공기원과 연통하는 공기 공급 튜브를 제공하는 단계와,

    공기 공급 튜브의 제트 내경을 0.03 내지 0.06 인치 사이로 선택하는 단계와,

    분말 공급원과 연통하는 분말 공급 튜브를 제공하여, 상기 공기 공급 튜브와 분말 공급 튜브가 공기/분말 억류 블럭 내에서 연통하여 흡출된 분말 흐름을 제공하도록 하는 단계와,

    상기 제트 내경을 통해 공기 압력을 약 20 내지 60 psi로 조절하여, 흡출된 분말 흐름에 대하여 실질적으로 일정한 약 20 내지 50 SCFH(standard cubic feet/hour)의 유량을 획득하는 단계와,

    분말 공급원으로부터 분말 공급 튜브까지 유동하는 분말의 유량을 조절하는 단계와,

    흡출된 분말 흐름과 연통하며, 나사형 물품의 나사부에 근접하게 위치 설정 가능한 분말 분무 노즐로 종결되는 하나 이상의 분말 분무 튜브를 제공하는 단계와,

    분말 누적 속도가 나사형 물품 상에서 실질적으로 최대가 되도록 상기 제트 내경을 통해 공기 압력을 조절하는 단계와,

    최적의 분무 조건에서 분말이 나사형 물품의 나사부에 침착되도록 나사형 물품에 분말을 분무 처리함으로써, 선택된 제트 내경에 대응하는 실질적으로 최대이면서 비교적 균일한 설치 토오크를 제공하도록 나사형 물품이 결합 나사형 물품과 마찰 결합하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서, 상기 설치 토오크는 MIL(mil-s standards)-F-1824OE 또는 IFI(Industrial Fastener Institute)-124의 토오크에 대응하는 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 분말 분무 튜브의 적어도 일부를 회전 캐리지 내에서 반경 방향 외측 방향으로 배향되게 배치하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제11항에 있어서, 분말이 침착되기 이전에 나사형 물품을 가열하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제11항에 있어서, 분말을 분말 공급 튜브에 조절 가능하지만 실질적으로는 일정한 유량으로 주입하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제15항에 있어서, 분말을 분말 공급 튜브에 실질적으로 일정한 유량으로 주입하는 단계는 출력율이 조절될 수 있는 계량 장치를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제11항에 있어서, 분말 공급 튜브를 통과하는 분말의 밀도가 2 파운드/입방 피트 미만이 되도록 분말 공급원으로부터의 분말 유량을 조절하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제11항에 있어서, 제트 튜브의 단면적이 약 0.0022 평방 인치인 것을 특징으로 하는 방법.