KR101282909B1

KR101282909B1 - 체결 나사의 제조 방법 및 체결 나사

Info

Publication number: KR101282909B1
Application number: KR1020110090766A
Authority: KR
Inventors: 다다시 다시마; 도시유키 니시무라
Original assignee: 가부시키가이샤 사노하츠; 가부시키가이샤 유니온 세이미츠
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2013-07-05
Also published as: EP2431109B1; KR20120030940A; JP2012066256A; US20120070247A1; KR20130030280A; EP2431109A1; CN102554109A; JP5083396B2

Abstract

나사 조임 시간을 단축하고, 또한 소정의 체결력이 얻어져, 나사의 헐거워짐을 억제하는 것이 가능하다.
체결 나사의 제조 방법은, 평탄 형상의 단면(21a)으로부터 돌출되는 볼록부(2lb)를 가지는 다이(21)와, 컵 형상의 패임(20a)을 가지는 제1 펀치(20)에 의해, 다이(21)의 볼록부(2lb)로부터 돌출되는 재료선(1)의 선단을 압조하여, 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부(1b)를 남긴 채, 오목부(1d)를 가지는 헤드부(1a)를 성형하는 예비 업세팅 공정(B)과, 다이(21)와, 헤드부(1a)에 리세스(1c)를 성형하는 볼록부(30b)를 가지는 제2 펀치(30)에 의해, 헤드부(1a)를 압조하여, 헤드부(1a)의 오목부(1d)에 간섭하지 않는 리세스(1c)를 성형하는 마무리 업세팅 공정(C)과, 헤드부(1a)로부터 연장되는 레그부(1e)에 가공하여 나사를 성형하는 나사 성형 공정(D)을 포함한다.

Description

체결 나사의 제조 방법 및 체결 나사{MANUFACTURING METHOD OF FASTENING SCREW AND FASTENING SCREW}

본 발명은, 예를 들면, 부품 등을 워크에 소정의 체결력으로 체결하는 체결 나사의 제조 방법 및 체결 나사에 관한 것이다.

최근 많이 보급되고 있는, 예를 들어, 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 및 휴대형 음악 플레이어 등의 전기 제품이나 자동차 부품 등에 있어서는, 그 경량화, 박형화 및 소형화 등으로부터 비교적 두께가 얇은 워크에 부품을 고정하도록 한 구조가 채용되고 있다. 이러한 부품 고정 구조에 있어서, 이 부품을 고정하기 위해서는 주로 체결 나사가 채용되고 있다.

이 고정 구조에 사용되는 체결 나사에는, 헤드부에 일체의 컵 형상의 플랜지에 이것의 주연(周緣)을 따라 연장되고 또한 풀리는 방향을 향함에 따라 시트(seat)면으로부터 돌출되어 경사짐과 함께 풀리는 방향의 단면(端面)이 시트면에 대하여 대략 직립한 복수 개의 돌출편을 형성하고, 이 돌출편이 시트면의 주연을 따라 등간격을 두고 복수 개 형성된 것이 있다(인용문헌 1).

또, 체결 나사에는, 헤드부의 시트면에 오목부가 형성되고, 두께가 얇은 워크에 대해서도 경사지지 않고 나사 삽입을 할 수 있게 하여, 나사 삽입 작업 중에 암나사가 찌부러지거나, 하부 구멍이 변형되지 않도록 한 것이 있다(인용문헌 2).

일본 공개특허공보 평9-14248호 일본 공개특허공보 제2007-321930호

인용문헌 1의 체결 나사에서는, 조일 때에 시트면의 주연을 따라 등간격을 두고 복수 개 형성된 돌출편이 워크에 파고들고, 또 워크가 변형되는 경우가 있어, 소정의 체결력이 얻어지지 않는다.

또, 인용문헌 2의 체결 나사에서는, 헤드부의 시트면에 오목부가 형성되어 있기 때문에, 적정한 체결력으로 부품을 워크에 고정할 수 있어도, 나사의 헤드부의 시트면이 부품에 착좌(着座)한 상태에서 확실하게 헤드부 외주(外周)에서 부품에 접하게 되어 있지 않아, 나사에 헐거워짐이 생기기 쉬운 시간이 경과되면, 나사가 헐거워져, 고정된 부품이 워크에 대하여 어긋남을 발생시키고 있는 등의 과제가 있다.

본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 체결 나사의 제조 공정을 단축할 수 있는 체결 나사의 제조 방법을 제공하고, 또 조임력을 향상시킬 수 있는 체결 나사를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하고, 또한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 이하와 같이 구성하였다.

청구항 1에 기재된 발명은, 평탄 형상의 단면으로부터 돌출되는 볼록부를 가지는 다이와, 컵 형상의 패임을 가지는 제1 펀치에 의해, 상기 다이의 볼록부로부터 돌출되는 재료선의 선단을 압조(壓造)하여, 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부(曲部)를 남긴 채, 오목부를 가지는 헤드부를 성형하는 예비 업세팅 공정과,

상기 다이와, 상기 헤드부에 리세스를 성형하는 볼록부를 가지는 제2 펀치에 의해, 상기 헤드부를 압조하여, 상기 헤드부의 오목부에 간섭하지 않는 리세스를 성형하는 마무리 업세팅 공정과,

상기 헤드부로부터 연장되는 레그부에 가공하여 나사를 성형하는 나사 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 나사의 제조 방법이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 예비 업세팅 공정의 전단(前段)에, 절단하여 소정 치수의 재료선을 얻는 재료 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 체결 나사의 제조 방법이다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 예비 업세팅 공정의 전단에, 굵은 축부, 또는 굵은 재료로부터 스퀴징하여 소정 치수의 재료선을 얻는 재료 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 체결 나사의 제조 방법이다.

본 발명은, 헤드부의 시트면에, 외주연의 곡부를 남겨 리세스에 간섭하지 않는 오목부를 가지고,

상기 헤드부의 착좌면이, 상기 곡부의 외주연으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체결 나사이다.

본 발명은, 상기 오목부는, 상기 리세스의 바닥부를 향하는 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 체결 나사이다.

청구항 1에 기재된 발명에서는, 예비 업세팅 공정에 있어서, 다이와 제1 펀치에 의해 재료선의 선단을 압조하여, 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부를 남긴 채, 오목부를 가지는 헤드부를 성형함으로써, 마무리 업세팅 공정에서는, 다이와 제2 펀치에 의해, 헤드부를 압조하여, 헤드부의 오목부에 간섭하지 않는 리세스를 성형할 뿐이어서, 제조 공정을 단축할 수 있다.

청구항 2항에 기재된 발명에서는, 예비 업세팅 공정의 전단에, 절단하여 소정 치수의 재료선을 얻는 절단 공정을 포함함으로써, 체결 나사의 재료선을 용이하게 얻을 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 예비 업세팅 공정의 전단에, 굵은 축부, 또는 굵은 재료로부터 스퀴징하여 소정 치수의 재료선을 얻는 스퀴징 공정을 포함함으로써, 체결 나사의 재료선을 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 헤드부의 시트면에, 외주연의 곡부를 남겨 리세스에 간섭하지 않는 오목부를 가지고, 헤드부의 착좌면이, 곡부의 외주연으로 이루어짐으로써, 조일 때에 곡부의 외주연이 조임면에 접촉하기 때문에, 조임면에 파고들어 걸리지 않아, 조임력을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는, 오목부는, 리세스의 바닥부를 향하는 경사면을 가짐으로써, 헤드부의 강도를 손상시키지 않고 착좌면을 형성할 수 있다.

도 1은 체결 나사의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 예비 업세팅 공정을 설명하는 도면이다.
도 3은 체결 나사의 정면도이다.
도 4는 체결 나사의 일부 단면 확대도이다.
도 5는 나사 삽입 상태를 나타내는 주요부 단면 확대도이다.
도 6은 체결 나사의 다른 실시형태의 일부 단면 확대도이다.
도 7은 체결 나사의 다른 실시형태의 일부 단면 확대도이다.
도 8은 실시형태의 체결 나사의 시간에 대한 토크를 나타내는 도면이다.
도 9는 종래의 체결 나사의 시간에 대한 토크를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 체결 나사의 제조 방법 및 체결 나사의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시형태는, 발명의 가장 바람직한 형태를 나타내는 것으로서, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

[체결 나사의 제조 방법]

이 실시형태의 체결 나사의 제조 방법을, 도 1에 의거하여 설명한다. 이 실시형태의 체결 나사의 제조 방법은, 재료 성형 공정(A)과, 예비 업세팅 공정(B)과, 마무리 업세팅 공정(C)과, 나사 성형 공정(D)을 포함한다.

재료 성형 공정(A)에서는, 절단하여 소정 치수의 재료선을 얻는 공정, 또는 굵은 축부, 또는 굵은 재료로부터 스퀴징하여 소정 치수의 재료선을 얻는 공정으로 구성된다. 절단하여 소정 치수의 재료선을 얻는 공정에서는, 압조기에 재료선을 공급하고, 교정 롤러 사이를 통과시켜 곧게 한 후, 재료선(1)의 선단을 스토퍼(10)에 대고, 절단구(11)와 절단날(12)에 의해, 재료선(1)을 소정 치수로 절단한다. 또, 굵은 축부, 또는 굵은 재료로부터 스퀴징하여 소정 치수의 재료선을 얻는 공정에서는, 나사 직경(축 직경)에 대하여 헤드 직경이 과대할 때에는, 헤드부를 다 성형할 수 없기 때문에, 굵은 축부, 굵은 재료로부터 나사가 되는 가는 부분은 따로 스퀴징 방식에 의해 성형하여, 소정 치수의 재료선(1)을 얻는다.

예비 업세팅 공정(B)에서는, 제1 펀치(20)와, 다이(21)을 사용하여, 체결 나사의 헤드부를 성형하는 예비 업세팅을 행한다. 제1 펀치(20)는, 컵 형상의 패임(20a)을 가지고, 다이(21)는, 평탄 형상의 단면(21a)으로부터 돌출되는 볼록부(2lb)를 가진다. 이 평탄 형상의 단면(21a)으로부터 돌출되는 볼록부(2lb)를 가지는 다이(21)와, 컵 형상의 패임(20a)을 가지는 제1 펀치(20)에 의해, 다이(21)의 볼록부(2lb)로부터 돌출되는 재료선(1)의 선단을 압조하여, 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부(1b)를 남긴 채, 오목부(1d)를 가지는 헤드부(1a)를 성형한다.

제1 펀치(20)와 다이(21)을 사용하여 재료선(1)의 선단을 압조하나, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 펀치(20)의 컵 형상의 패임(20a)의 직경(D1)보다 다이(21)의 볼록부(2lb)의 솟아오름부의 직경(D2)이 작게 형성되어 있고, 다이(21)의 볼록부(2lb)으로부터 돌출되는 재료선(1)의 선단을, 컵 형상의 패임(20a)을 가지는 제1 펀치(20)에 의해 압조할 때에, 컵 형상의 패임(20a)에 의해 재료선(1)의 선단이 가압되어, 선단부는 컵 형상의 패임(20a)의 형상이 되고, 한편, 다이(21)의 볼록부(2lb)에 의해 오목부(1d)가 성형된다. 이때, 다이(21)의 볼록부(2lb)에 의해 선단부가 가압되나, 제1 펀치(20)의 컵 형상의 패임(20a)의 직경(D1)보다 다이(21)의 볼록부(2lb)의 솟아오름부의 직경(D2)이 작게 형성되어 있기 때문에, 선단부가 오목하게 되어, 이 오목부(1d)를 성형함으로써 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부(1b)가 성형된다

마무리 업세팅 공정(C)에서는, 제2 펀치(30)와, 다이(21)를 사용하여, 체결 나사의 헤드부(1a)를 성형하는 마무리 업세팅을 행한다. 제2 펀치(30)는, 헤드부(1a)에 리세스(1c)를 성형하는 볼록부(30b)가 오목부(30a)에 형성되어 있고, 다이(21)는 예비 업세팅 공정(B)에서 사용한 것을 사용하며, 제2 펀치(30)와, 다이(21)에 의해 헤드부(1a)를 압조하여, 헤드부(1a)의 오목부(1d)에 간섭하지 않는 리세스(1c)를 성형한다.

나사 성형 공정(D)에서는, 가공 장치(40)를 사용하고, 헤드부(1a)로부터 연장되는 레그부(1e)에 가공하여 나사를 성형한다. 가공 장치(40)로서, 전조 가공 장치를 사용하여, 전조 가공에 의해 나사를 성형하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 이 실시형태의 체결 나사의 제조 방법에서는, 예비 업세팅 공정(B)에 있어서, 다이(21)와 제1 펀치(20)에 의해 재료선(1)의 선단을 압조하여, 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부(1b)를 남긴 채, 오목부(1d)를 가지는 헤드부(1a)를 성형함으로써, 마무리 업세팅 공정(C)에서는, 다이(21)와 제2 펀치(30)에 의해, 헤드부(1a)를 압조하여, 헤드부(1a)의 오목부(1d)에 간섭하지 않는 리세스(1c)를 성형할 뿐이어서, 제조 공정을 단축할 수 있다.

또, 예비 업세팅 공정(B)의 전단에, 재료 성형 공정(A)을 가지고, 이 재료 성형 공정(A)이, 절단하여 소정 치수의 재료선을 얻는 공정이고, 또한 굵은 축부, 또는 굵은 재료로부터 스퀴징하여 소정 치수의 재료선을 얻는 공정인 것에 의해, 체결 나사의 재료선(1)을 용이하게 얻을 수 있다.

[체결 나사]

이 실시형태의 체결 나사를, 도 3 내지 도 9에 의거하여 설명한다. 이 실시형태의 체결 나사(101)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 실시형태의 체결 나사의 제조 방법에 의해 성형되나, 이 체결 나사의 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.

이 체결 나사(101)는, 헤드부(102)와, 이것에 일체로 형성된 레그부(103)로 이루어지는 나사이고, 헤드부(102)에는 드라이버 비트(도시 생략)로부터 나사 삽입 구동력이 전달되는 리세스(120)가 형성되어 있다. 이 리세스(120)는, 십자 형상이지만 이것에 한정되지 않는다.

헤드부(102)와 일체의 레그부(103)에는, 2줄의 나사산(130)이 헤드부(102)의 시트면(121) 부근으로부터 레그부(103)의 선단에 걸쳐 형성되어 있고, 이 레그부(103)는 헤드부 측으로부터 선단 부분까지 동일 단면 형상이나, 약간이기는 하지만 서서히 가늘어지고 있어도 된다. 또, 레그부(103)에는, 2줄의 나사산(130)이 형성되어 있으나, 이것에 한정되지 않고 3줄의 나사 등의 여러 줄이어도 된다.

또, 레그부(103)에 형성되어 있는 2줄의 나사산(130)은, 등간격의 피치를 가지고 있고, 헤드부 측의 불완전 나사부(103a)의 길이(X)를, 선단 측의 나사 가이드부(103b)의 길이(Y)보다 짧게 하고 있다.

체결 나사(101)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 헤드부(102)의 시트면(121)에, 헤드부(102)의 외주연(122)으로부터 중심에 걸쳐 헤드부(102)의 리세스(120)의 바닥부 방향을 향하여 각도 θ만큼 경사진 경사면(123a)을 가지는 원추의 오목부(123)가 형성되어 있다.

이와 같이, 체결 나사(101)는, 리세스(120)를 형성한 헤드부(102)를 가지고, 헤드부(102)의 시트면(121)에, 외주연(122)의 곡부를 남겨 리세스(120)에 간섭하지 않는 오목부(123)를 형성하고, 헤드부(102)의 착좌면(124)이, 곡부의 외주연(122)으로 이루어진다. 이 오목부(123)는, 리세스(120)의 바닥부를 향하는 경사면(123a)에 의해 형성됨으로써, 헤드부(102)의 강도를 손상시키지 않고 착좌면(123a)을 형성 할 수 있다.

또, 오목부(123)는, 리세스(120)의 바닥부를 향하는 경사면(123a)에 의해 형성되고, 이 실시형태에서는, 오목부(123)를 원추의 형상으로 하고 있으나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 오목부(123)의 경사면(123a)의 각도 θ를 크게 한 원추의 형상으로 해도 되고, 또한 정상부를 평면으로 한 원추대의 형상 등으로 해도 된다.

또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 오목부(123)가 바닥부면(123b)을 가지는 접시 형상으로 형성되고, 오목부(123)에 의해, 착좌면(124)이, 곡부의 외주연(122)으로 이루어진다.

다음에, 체결 나사(101)에 의한 조임을, 도 5에 의거하여 설명한다. 체결 나사(101)는, 나사 삽입되어 헤드부(102)의 시트면(121)이 착좌되면, 외주연(122)의 착좌면(124)이 가장 먼저 착좌되고, 헤드부(102)의 외주연(122)에 형성된 착좌면(124)의 작용에 의해, 체결 나사(101)에는 나사 삽입 후의 소정 축력이 계속하여 작용하게 된다.

즉, 헤드부(102)의 시트면(121)에는, 이것의 외주연(122)을 남겨 오목부(123)가 형성되고, 외주연(122)에는, 착좌면(124)이 형성되어 있기 때문에, 조일 때에 착좌면(124)이 부품(150)의 조임면에 걸리거나, 파고들어가지 않고 원활하게 슬라이딩하여 회전하여, 단시간에 적정한 체결력으로 부품(150)을 워크(151)에 고정할 수 있다. 게다가, 착좌면(124)이, 부품(150)에 착좌된 상태에서는, 착좌면(124)이 확실하게 부품(150)에 접하게 되어 있어, 착좌면(124)에 의해 부품(150)을 가압하는 가압 면적이 넓어지기 때문에 나사에 헐거워짐이 생기기 어렵다.

또, 레그부(103)는, 헤드부 측의 불완전 나사부(103a)의 길이(X)를, 선단 측의 나사 가이드부(103b)의 길이(Y)보다 짧게 한 것에 의해, 레그부(103)의 헤드부 측에 있어서 소정의 조임 토크가 용이하게 얻어지고, 게다가 헐거워짐도 생기기 어렵다.

이 실시형태의 체결 나사와 종래의 조임 나사의 파괴 토크 측정을, 도 8 및 도 9에 나타낸다. 도 8은 실시형태의 체결 나사의 시간에 대한 토크를 나타내고, 도 9는 종래의 체결 나사의 시간에 대한 토크를 나타내며, 조임 시험기는 유코제의 delvo DLV815-EKN을 사용하고, 회전수는 450rpm으로 하였다.

이 파괴 토크 측정에 있어서, 실시형태의 체결 나사가 종래의 조임 나사와 비교하여, 조임 파괴 토크가 실시형태의 조임 나사에서는, 최대값이 20.00Kgf·cm인 것에 비해, 종래의 조임 나사에서는 최대값이 18.34Kgf·cm이며, 조임력을 향상시킬 수 있었다.

본 발명은, 예를 들면, 부품 등을 워크에 소정의 체결력으로 체결하는 체결 나사의 제조 방법 및 체결 나사에 적용 가능하고, 나사 조임 시간을 단축하며, 또한 소정의 체결력이 얻어져, 나사의 헐거워짐을 억제하는 것이 가능하다.

A : 재료 성형 공정 B : 예비 업세팅 공정
C : 마무리 업세팅 공정 D : 나사 성형 공정
1 : 재료선 1a : 헤드부
1b : 곡부 1c : 리세스
1d : 오목부 1e : 레그부
10 : 스토퍼 11 : 절단구
12 : 절단날 20 : 제1 펀치
20a : 컵 형상의 패임 21 : 다이
21a : 평탄 형상의 단면 2lb : 볼록부
22 : 핀 30 : 제2 펀치
30a : 오목부 30b : 볼록부
40 : 가공 장치 101 : 조임 나사
102 : 헤드부 103 : 레그부
103a : 헤드부 측의 불완전 나사부
103b : 선단 측의 나사 가이드부
120 : 리세스
121 : 헤드부(2)의 시트면 122 : 헤드부(2)의 외주연
123 : 오목부 124 : 착좌면
130 : 나사산 150 : 부품
151 : 워크

Claims

평탄 형상의 단면으로부터 돌출되는 볼록부를 가지는 다이와, 컵 형상의 패임을 가지는 제1 펀치에 의해, 상기 다이의 볼록부로부터 돌출되는 재료선의 선단을 압조하여, 체결 나사가 삽입되는 방향 측에 시트면을 가지고, 체결 나사의 시트면이 되는 외주연에 곡부를 남긴 채, 상기 시트면에 오목부를 가지는 헤드부를 성형하는 예비 업세팅 공정과,
상기 다이와, 상기 헤드부에 리세스를 성형하는 볼록부를 가지는 제2 펀치 에 의해, 상기 헤드부를 압조하여, 상기 헤드부의 오목부에 간섭하지 않는 리세스를 성형하는 마무리 업세팅 공정과,
상기 헤드부로부터 연장되는 레그부에 가공하여 나사를 성형하는 나사 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 나사의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 예비 업세팅 공정의 전단에, 절단하여 소정 치수의 재료선을 얻는 재료 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 나사의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 예비 업세팅 공정의 전단에, 굵은 축부, 또는 굵은 재료로부터 스퀴징하여 소정 치수의 재료선을 얻는 재료 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 나사의 제조 방법.
삭제
삭제