KR101181887B1

KR101181887B1 - 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조

Info

Publication number: KR101181887B1
Application number: KR1020110006183A
Authority: KR
Inventors: 신혁기; 주경식
Original assignee: (주)휴메릭
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-09-11
Also published as: KR20120084882A

Abstract

본 발명은 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프 형상의 샤프트 및 봉형상의 스터드를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트의 양단에 스터드가 고정되도록 구성되는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 알루미늄합금 또는 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프형상의 샤프트 및 봉형상의 스터드를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트의 양단에 스터드가 고정되도록 함으로써, 종래 쾌삭강으로 제조되던 샤프트 및 스터드에 비해 조직이 미세하고 절삭저항이 적으며 기계가공성이 우수한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 성질에 의해 원가절감의 효과를 기대할 수 있을뿐더러 상기 샤프트는 파이프형상으로 제조되므로 자체 중량을 줄일 수 있어 경량화와 함께 재료비절감의 효과를 기대할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조{Structure for shaft of office automation equipment}

본 발명은 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄합금 또는 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프형상의 샤프트 및 봉형상의 스터드를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트의 양단에 스터드가 고정되도록 함으로써, 종래 쾌삭강으로 제조되던 샤프트 및 스터드에 비해 조직이 미세하고 절삭저항이 적으며 기계가공성이 우수한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 성질에 의해 원가절감의 효과를 기대할 수 있을뿐더러 상기 샤프트는 파이프형상으로 제조되므로 자체 중량을 줄일 수 있어 경량화와 함께 재료비절감의 효과를 기대할 수 있도록 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조에 관한 것이다.

일반적으로 사무자동화 기기의 대표적인 프린터는 컴퓨터에서 처리된 정보를 사람이 눈으로 볼 수 있는 형태로 인쇄하는 출력장치로, 인쇄 방식에 따라 충격식과 비충격식으로 나뉘고, 출력 단위에 따라 시리얼 프린터, 라인 프린터, 페이지 프린터 등이 있으며, 비충격식이 충격식보다 소음이 적고 속도가 빨라서 많이 사용되고 있다. 특히 레이저 프린터는 토너를 현상제로 하고 보통 용지를 사용하는 대표적인 비충격식 프린터로서, 그 기본적인 작동단계는 대전, 노광, 현상, 전사, 정착, 청소 등으로 이루어져 있다.

그리고 상기 레이저 프린터에서 대전, 현상, 전사, 장착의 각 단계를 수행함에 있어, 대전롤러, 현상롤러, 전사롤러, 정착롤러가 중요한 역할을 하고 있는데, 이들 롤러의 축방향 중심에는 회전 중심축 부재로서 샤프트가 구비되어 있다.

그러나 상기한 종래의 샤프트는 쾌삭강(SUM22, SUM24)과 같은 중량이 무거운 철강 봉재를 가공한 것으로, 샤프트와 상기 샤프트의 양단에 고정되는 스터드 모두가 동일 재질의 철강재로 이루어지므로 자체 중량이 무거울 뿐더러 이를 구동하기 위한 장치 또한 용량이 커지게 되어 프린터의 중량화를 가져오며, 이로 인해 제품의 생산원가가 상승하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 알루미늄합금 또는 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프형상의 샤프트 및 봉형상의 스터드를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트의 양단에 스터드가 고정되도록 함으로써, 종래 쾌삭강으로 제조되던 샤프트 및 스터드에 비해 조직이 미세하고 절삭저항이 적으며 기계가공성이 우수한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 성질에 의해 원가절감의 효과를 기대할 수 있을뿐더러 상기 샤프트는 파이프형상으로 제조되므로 자체 중량을 줄일 수 있어 경량화와 함께 재료비절감의 효과를 기대할 수 있도록 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조는, 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프 형상의 샤프트 및 봉형상의 스터드를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트의 양단에 스터드가 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스터드에는 길이방향으로 중심에 통공이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스터드의 외주면에는 길이방향으로 다수의 오목홈이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스터드는 샤프트의 내경과 동일하거나 상대적으로 큰 외경을 갖는 압입부; 상기 압입부에 일체로 형성되어 지되, 상기 샤프트의 외경과 동일하거나 상대적으로 작은 외경을 갖는 돌출부;가 단차지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트의 양단부 내주면에는 단턱이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트의 양단부 내주면에는 다수의 걸림홈이 형성되고, 상기 걸림홈에 대응하도록 상기 스터드의 외주면에는 길이방향으로 걸림턱과 상기 걸림턱의 사이에 다수의 슬릿이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트의 두께는 1.6㎜ 이하로 제조되는 것을 특징으로 한다.

이처럼 본 발명은 알루미늄합금 또는 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프형상의 샤프트 및 봉형상의 스터드를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트의 양단에 스터드가 고정되도록 함으로써, 종래 쾌삭강으로 제조되던 샤프트 및 스터드에 비해 조직이 미세하고 절삭저항이 적으며 기계가공성이 우수한 알루미늄합금 또는 마그네슘합금의 성질에 의해 원가절감의 효과를 기대할 수 있을뿐더러 상기 샤프트는 파이프형상으로 제조되므로 자체 중량을 줄일 수 있어 경량화와 함께 재료비절감의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 납 성분이 전혀 함유되어 있지 않은 알루미늄합금이나 마그네슘합금을 사용하므로 친환경적이고, 또 상기 샤프트 및 스터드의 경량화와 함께 허용공차 및 오차의 최소화로 프린터의 샤프트를 구동시키는 장치의 부하를 줄일 수 있어 프린터의 오작동을 방지할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 - 본 발명에 따른 샤프트 구조의 일 실시예를 도시한 단면도.
도 2 - 본 발명의 구성요소인 스터드를 도시한 단면도.
도 3 - 본 발명에 따른 샤프트 구조의 다른 실시예를 도시한 분리 사시도.
도 4 - 도 3 결합된 상태를 도시한 사시도.
도 5 - 본 발명에 따른 샤프트 구조의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 6 - 본 발명에 따른 샤프트 구조의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 7 - 도 6의 결합된 상태를 도시한 사시도.

상기한 목적 및 효과를 달성하기 위한 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조는, 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하는 파이프 형상의 샤프트(110) 및 봉형상의 스터드(120)를 인발가공으로 제조하되, 압입공정을 통해 상기 샤프트(110)의 양단에 스터드(120)가 고정되도록 구성된다.

이때 상기 샤프트(110) 및 스터드(120)를 구성함에 있어, 그 재료로 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 사용하는 것은, 하기의 [실시예]에서 확인되는 바와 같이 상기 중량을 만족하는 알루미늄합금이나 마그네슘합금은 두께오차, 편심, 허용공차를 최소화할 수 있고, 또 상기 샤프트(110)를 일정두께를 갖는 파이프 형상으로 제조함으로써 재료절감 효과와 함께 종래 쾌삭강으로 제조되던 샤프트에 비해 70~80%의 경량화를 시킬 수 있기 때문이다.

그리고 상기 알루미늄합금이나 마그네슘합금에 있어, 주된 소재인 알루미늄과 마그네슘을 제외한 나머지 소재는 강도 증가, 내식성 개선 및 향상, 주조성 증대, 철과 안정한 화합물 형성을 위해 규소, 철, 구리, 망간, 크롬, 아연, 티타늄 등으로 구성됨이 바람직하다.

한편, [도 1]에 도시된 바와 같이, 상기 스터드(120)에는 길이방향으로 중심에 통공(120a)이 형성되는데, 이때 상기 통공(120a)은 샤프트(110)의 일측 또는 양측에서 동시에 스터드(120)를 압입시 상기 샤프트(110)의 내부공기가 외부로 빠져나가지 못하고 발생되는 공기압에 의해 상기 샤프트(110)가 파손되거나 또는 균열이 생기는 것을 방지하기 위함이다.

즉 상기 통공(120a)은 스터드(120)의 압입시 샤프트(110)의 내부공기가 외부로 빠져나가도록 하여 내부의 공기저항을 줄임으로써 상기 스터드(120)의 원활한 압입이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

물론 [도 2]에 도시된 바와 같이, 상기 스터드(120)의 외주면에 길이방향으로 V자 또는 U자 형상의 다수의 오목홈(120b)을 형성하여 상기 스터드(120)의 압입시 샤프트(110)의 내부공기가 상기 오목홈(120b)을 통해 빠져나가도록 구성될 수도 있다.

한편, [도 3]에 도시된 바와 같이, 상기 스터드(120)는 샤프트(110)의 내경과 동일하거나 상대적으로 큰 외경을 갖는 압입부(121); 상기 압입부(121)에 일체로 형성되어 지되, 상기 샤프트(110)의 외경과 동일하거나 상대적으로 작은 외경을 갖는 돌출부(122);가 단차지도록 구성된다.

물론 상기 스터드(120)에는 내부 중심에 통공(120a)이 형성되어 샤프트(110)의 내부공기가 외부로 빠져나가도록 함은 당연하다.

그리고 상기 스터드(120)를 단차지도록 압입부(121)와 돌출부(122)로 구분하여 형성하는 것은, 샤프트(110)의 양단에 스터드(120)를 압입시 상기 스터드(120)의 압입 길이조절이 용이하도록 하기 위함이다.

즉 상기 스터드(120)를 포함한 샤프트(110)의 전체길이는 사무자동화 기기에 있어 정확해야 하므로 정밀한 치수에 따른 스터드(120)의 신속한 압입공정이 이루어지도록 상기 스터드(120)에는 압입부(121)와 돌출부(122)가 형성된 것이다.

한편, [도 5]에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(110)의 양단부 내주면에 단턱(111)을 형성하되, 상기 단턱(111)에 일자형의 스터드(120)가 압입되도록 구성할 수도 있다.

즉 사무자동화 기기에 내장되는 샤프트의 정확한 치수에 따라 샤프트(110)의 양단부 내주면에 단턱(111)을 형성함으로써 상기 샤프트(110)에 스터드(120)의 압입공정이 용이하게 이루어지도록 한 것이다.

한편, [도 6] 내지 [도 7]에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(110)의 양단부 내주면에는 다수의 걸림홈(112)이 형성되고, 상기 걸림홈(112)에 대응하도록 상기 스터드(120)의 외주면에는 길이방향으로 걸림턱(123)과 상기 걸림턱(123)의 사이에 다수의 슬릿(124)이 형성되도록 구성된다.

이때 상기 걸림홈(112)과 걸림턱(123)은 샤프트(110)에서 스터드(120)가 헛도는 것을 방지하기 위한 것이며, 상기 걸림턱(123)의 사이에 형성된 스터드(120)의 외주면에 길이방향으로 다수의 슬릿(124)이 형성되는 것은, 상기 스터드(120)의 압입시 상기 슬릿(124)에 의해 샤프트(110)의 내부공기가 빠져나오게 되므로 상기 샤프트(110)의 양단에 스터드(120)의 압입이 수월하게 이루어지게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 샤프트(110) 및 스터드(120)의 제조공정을 살펴보면 아래와 같다.

상기 샤프트(110)는 통상적으로 파이프 형상으로 압출가공 후 절단, 인발가공을 통한 교정, 열처리의 공정으로 이루어지며, 상기 스터드(120)는 봉 형상으로 압출가공 후 절단, 인발가공을 통한 교정, 열처리, 측면가공, 런아웃연마, 검사의 공정으로 이루어진다.

이때 최종공정이 완료된 상기 스터드(120)는 샤프트의 양단에 압입된 후 런아웃연마, 검사의 공정을 통해 최종제품이 제조되는 것이다.

상기한 제조공정을 위해 사용된 알루미늄합금 및 마그네슘합금의 물성(기준: 중량%)은 아래와 같다.

상기 알루미늄합금과 마그네슘합금으로 제조된 샤프트(110) 및 스터드(120)의 실시예에 따른 결과는 아래와 같다.

[실시예 1] 파이프의 편심 정도 측정(두께측정)

[실시예 2] 진직도 측정

상기 [실시예 1,2]에서 확인되는 바와 같이, 알루미늄합금이나 마그네슘합금으로 두께를 1.6㎜로 하여 샤프트(110)를 제조한 경우, 두께오차, 편심, 진직도에서의 허용공차가 매우 우수함을 확인할 수 있었다.

[실시예 3] 표면조도 측정

[실시예 4] 규격별 치수확인

상기 [실시예 4]에서 확인되는 바와 같이, 소재에 무관하게 Φ6*1.1T의 샤프트에서 두께오차와 편심이 심한데, 이는 단면감소율이 증가함에 따라 높은 압출압력과 소성변형열(열 팽창)에 기인한 것으로 예상되나, 대체로 샤프트의 두께가 1.1㎜인 경우에도 두께오차에 대해서는 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

[실시예 5] 런아웃 측정

상기와 같이 스터드가 압입된 상태의 샤프트에 있어서, 포인트 ③의 런아웃 측정결과 0.01~0.10㎜로 만족스러운 결과를 보였다.

[실시예 6] 인장강도 측정

시험장비: INSTRON 5585H

시험온도: 상온

시험속도: 0.001/s

시편규격: ASTM B557M

상기 [실시예 6]에서 확인되는 바와 같이, 알루미늄합금이나 마그네슘합금으로 제조된 최종제품(스터드가 압입된 샤프트)은 인장강도가 아주 우수함을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 샤프트 111: 단턱
112: 걸림홈 120: 스터드
120a: 통공 120b: 오목홈
121: 압입부 122: 돌출부
123: 걸림턱 124: 슬릿

Claims

삭제
파이프 형상의 샤프트와 상기 샤프트의 양단에 고정되는 봉 형상의 스터드로 이루어지되, 상기 샤프트 및 스터드는, 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하여 인발가공으로 제조되고, 상기 샤프트의 양단에 압입공정을 통해 스터드가 고정되도록 구성되는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조에 있어서,
상기 스터드(120)에는 길이방향으로 중심에 통공(120a)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조.
파이프 형상의 샤프트와 상기 샤프트의 양단에 고정되는 봉 형상의 스터드로 이루어지되, 상기 샤프트 및 스터드는, 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하여 인발가공으로 제조되고, 상기 샤프트의 양단에 압입공정을 통해 스터드가 고정되도록 구성되는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조에 있어서,
상기 스터드(120)의 외주면에는 길이방향으로 다수의 오목홈(120b)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조.
제2항에 있어서,
상기 스터드(120)는 샤프트(110)의 내경과 동일하거나 상대적으로 큰 외경을 갖는 압입부(121); 상기 압입부(121)에 일체로 형성되어 지되, 상기 샤프트(110)의 외경과 동일하거나 상대적으로 작은 외경을 갖는 돌출부(122);가 단차지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 샤프트(110)의 양단부 내주면에는 단턱(111)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조.
파이프 형상의 샤프트와 상기 샤프트의 양단에 고정되는 봉 형상의 스터드로 이루어지되, 상기 샤프트 및 스터드는, 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하여 인발가공으로 제조되고, 상기 샤프트의 양단에 압입공정을 통해 스터드가 고정되도록 구성되는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조에 있어서,
상기 샤프트(110)의 양단부 내주면에는 다수의 걸림홈(112)이 형성되고, 상기 걸림홈(112)에 대응하도록 상기 스터드(120)의 외주면에는 길이방향으로 걸림턱(123)과 상기 걸림턱(123)의 사이에 다수의 슬릿(124)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조.
파이프 형상의 샤프트와 상기 샤프트의 양단에 고정되는 봉 형상의 스터드로 이루어지되, 상기 샤프트 및 스터드는, 알루미늄이 80~99중량% 함유된 알루미늄합금이나 마그네슘이 90~98중량% 함유된 마그네슘합금을 주재료로 하여 인발가공으로 제조되고, 상기 샤프트의 양단에 압입공정을 통해 스터드가 고정되도록 구성되는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조에 있어서,
상기 샤프트(110)의 두께는 1.6㎜ 이하로 제조되는 것을 특징으로 하는 사무자동화 기기의 롤러용 샤프트 구조.