KR102528206B1 - 셀프 태핑 스크루 및 그 제조 방법 - Google Patents

셀프 태핑 스크루 및 그 제조 방법 Download PDF

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크라운 세이미쓰 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[해결하려고 하는 과제] 초기 바이팅 성능을 향상시킨 셀프 태핑 스크루 및 그 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루는, 헤드부(1)와 상기 헤드부(1)로부터 수하하는 축부(2)를 구비하고, 상기 축부(2)는 헤드부의 바로 아래의 원기둥형 축부(2a)와 상기 원기둥형 축부(2a)의 선단에 연속하는 절두 원추형 축부(2b)로 이루어지고, 상기 원기둥형 축부(2a)에 복수의 제1 수나사산(3a)을 형성하는 동시에 상기 제1 수나사산(3a)에 계속되는 제2 수나사산(3b)을 상기 절두 원추형 축부(2b)에 복수 형성하고, 상기 각 제2 수나사산(3b)의 정상부에 요철 형태를 구비하는 바이팅면(4)을 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

셀프 태핑 스크루 및 그 제조 방법{SELF-TAPPING SCREW AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 아래쪽 구멍의 내주면(內周面)에 암나사를 소성(塑性) 가공하기 위한 수나사산을 구비한 셀프 태핑 스크루(self tapping screw)에 관한 것이다.
이러한 셀프 태핑 스크루는, 나사삽입 초기에 있어서, 어떤 암나사가 형성되어 있지 않은 아래쪽 구멍의 내주면에 처음으로 접하는 수나사산이 해당 면(面)에 바이팅(파고듦)함으로써, 셀프 태핑 스크루의 나사삽입 자세를 유지하면서 후속의 수나사산을 원활하게 인도하여, 아래쪽 구멍의 내주면에 암나사를 소성 가공하는 것이다.
하기 특허문헌 1의 셀프 태핑 스크루는, 축부(軸部)를 헤드부 바로 아래의 부위로부터 선단 부위로 갈수록 단면(斷面) 원형으로부터 단면 정삼각형으로 이행하도록 형성하고, 상기 단면 정삼각형의 축부 선단측의 외주면(外周面)에 형성한 수나사산의 정상부(頂部)를 축부 선단으로 갈수록 불완전하게 된 평탄면 형상으로 형성하고, 상기 평탄면 형상의 정상부를 가지는 수나사산에 의해 나사삽입 초기의 바이팅(biting) 성능을 향상시키고, 나사삽입 자세를 유지하는 것을 개시하고 있다.
일본 특허 제3338649호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1의 셀프 태핑 스크루에 있어서는, 최초에 아래쪽 구멍의 내주면에 접하는 상기 평탄면 형상의 정상부를 가지는 수나사산이 '수나사산'이라고 부를 수 있을 정도로 융기된 형상이 아니고, 단지 축부 선단의 외경(外徑)이 약간 증대하도록 솟아오르는 밴드 형상이며, 초기 바이팅 성능을 향상시킨다고 할지라도 그 효과는 한정적이다.
또한, 상기와 같이 평탄면 형상의 정상부에서는 적절한 암나사를 소성 가공할 수 없는 우려가 있는 동시에, 후속의 수나사산을 원활하게 이끌 수 없는 우려가 있다.
부가하여 상기 평탄면 형상의 정상부를 가지는 수나사산은, 단면 정삼각형의 축부 외주(外周)에 형성되어 있고, 상기 정삼각형의 정상점(頂点)에 존재하는 수나사산만이 암나사의 소성 가공에 기여하는 구조이며, 이 점에서도 적절한 암나사를 소성 가공할 수 없는 우려가 있다.
본 발명은 상기 종래의 셀프 태핑 스크루가 가지고 있는 문제점을 유효하게 해결하면서 초기 바이팅 성능을 향상시킨 셀프 태핑 스크루 및 그 제조 방법을 제공한다.
다시 말하면, 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루는, 헤드부와 상기 헤드부로부터 수하(垂下)하는 축부를 구비하고, 상기 축부는 헤드부 바로 아래의 원기둥형 축부와 상기 원기둥형 축부의 선단에 연속하는 절두(截頭) 원추형 축부로 이루어지고, 상기 원기둥형 축부에 복수의 제1 수나사산을 형성하는 동시에 상기 제1 수나사산에 계속되는 제2 수나사산을 상기 절두 원추형 축부에 복수 형성하고, 상기 각 제2 수나사산의 정상부에 요철(凹凸) 형태를 구비하는 바이팅면(biting surface)을 형성하고, 상기 바이팅면이 아래쪽 구멍의 내주면에 바이팅되는 구조를 구비하고, 상기 바이팅면에 의해 초기 바이팅 성능을 향상시키는 동시에, 적정한 나사삽입 자세를 확보한다.
바람직하게는, 상기 원기둥형 축부의 선단부에 형성한 복수의 제1 수나사산에 주위 방향으로 등간격(等間隔)을 두고 복수의 나사산 결락부(缺落部)를 형성하는 동시에, 상기 절두 원추형 축부에 형성한 복수의 제2 수나사산에 주위 방향으로 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부를 형성한 구조를 구비하고, 각각의 상기 나사산 결락부에 의해 상기 바이팅면에 의한 초기 바이팅 성능을 저해하지 않고 초기 토크를 저감화하는 동시에, 후속의 수나사산을 원활하게 인도하고 원활한 암나사의 소성 가공을 실현한다.
또한, 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루의 제조 방법은, 기술한 헤드부와 상기 헤드부로부터 수하하는 축부를 구비하고, 상기 축부는 헤드부 바로 아래의 원기둥형 축부와 상기 원기둥형 축부의 선단에 연속하는 절두 원추형 축부로 이루어지고, 상기 원기둥형 축부에 복수의 제1 수나사산을 형성하는 동시에 상기 제1 수나사산에 계속되는 제2 수나사산을 상기 절두 원추형 축부에 복수 형성하고, 상기 각 제2 수나사산의 정상부에 요철 형태를 구비하는 바이팅면을 형성한 구성을 가지는 셀프 태핑 스크루의 제조 방법으로서, 이하의 A 내지 D의 구성을 가지는 것에 의해, 상기 제2 수나사산을 용이하고 또한 적절히 형성한다.
A: 상기 원기둥형 축부와 상기 절두 원추형 축부로 이루어지는 상기 축부를 구비한 블랭크(blank)를 성형하고,
B: 한 쌍의 롤링 다이 플레이트(die plate)의 대향하는 롤링면에 각각 수직면부와 상기 수직면부의 하단(下端)에 연속되고 또한 대향하는 다른 롤링면과의 대향 간격을 사이에 두도록 경사지는 경사면부를 형성하고,
C: 상기 롤링면의 경사면부의 테이퍼 각도를 상기 블랭크의 절두 원추형 축부의 테이퍼 각도보다 작게 설정하고,
D: 상기 한 쌍의 롤링 다이 플레이트의 롤링면 간에 있어서 각각의 상기 롤링면의 경사면부와 상기 절두 원추형 축부의 외주면의 수나사산 기점(起点) 위치를 접촉시킨 상태로 롤링을 행하여 상기 제1 수나사산 및 상기 바이팅면을 구비하는 제2 수나사산을 롤링 형성한다.
바람직하게는, 상기 블랭크에 상기 원기둥형 축부와 상기 절두 원추형 축부에 걸치는 평면부를 주위 방향으로 등간격을 두고 복수 성형하고, 상기 평면부에 의해 상기 원기둥형 축부의 선단부의 복수의 제1 수나사산에 주위 방향으로 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부를 형성하는 동시에, 상기 절두 원추형 축부의 복수의 제2 수나사산에 주위 방향으로 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부를 형성한다.
본 발명에 의하면, 축부 선단에 배치한 바이팅면을 구비하는 제2 수나사산에 의해 적절히 초기 바이팅 성능을 발휘하는 셀프 태핑 스크루를 제공할 수 있다. 또한, 상기 바이팅면을 구비한 제2 수나사산을 적절하게 융기(隆起)하도록 형성할 수 있다.
부가하여 상기 바이팅면에 의해 아래쪽 구멍의 내주면을 뜻하지 않게 손상시키지 않으므로, 절삭칩의 발생을 유효하게 억지할 수 있다.
또한, 상기 바이팅면을 구비한 제2 수나사산에 복수의 나사산 결락부를 형성함으로써, 초기 바이팅 성능의 향상과 초기 토크의 저감화의 양립을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루의 사시도이다.
도 3은 축부의 확대 단면도(斷面圖)이다.
도 4의 (A)는 아래쪽 구멍의 내주면에 축부 선단을 삽입했을 때의 아래쪽 구멍의 내주면과 수나사산의 걸어맞춤 상태를 나타낸 설명도, (B)는 (A) 상태로부터 축부가 180° 회전했을 때의 아래쪽 구멍의 내주면과 수나사산의 걸어맞춤 상태를 나타낸 설명도, (C)는 (A) 상태로부터 축부가 360° 회전했을 때의 아래쪽 구멍의 내주면과 수나사산의 걸어맞춤 상태를 나타낸 설명도이다.
도 5의 (A)는 블랭크(나사 소재)의 정면도, (B)는 블랭크의 저면도이다.
도 6은 한 쌍의 롤링 다이 플레이트 사이에 블랭크의 축부를 협지해 수나사산을 롤링하는 상태를 나타낸 설명도이며, (A)는 롤링 개시 시의 설명도, (B)는 롤링 시의 설명도, (C)는 롤링 종료 시의 설명도이다.
도 7은 롤링 다이 플레이트가 가지는 롤링면의 확대 표면도이다.
도 8은 롤링 다이 플레이트가 가지는 롤링면의 확대 단면도이다.
도 9는 블랭크와 한 쌍의 다이 플레이트의 롤링면과의 관계를 나타낸 설명도이며, (A)는 롤링 개시 시의 설명도, (B)는 롤링 종료 시의 설명도이다.
이하, 본 발명의 최선의 형태를 도 1 내지 도 9에 기초하여 설명한다.
본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 드라이버 비트(driver bit)의 선단과 걸어맞추어지는 걸어맞춤홈을 가지는 헤드부(1)와, 상기 헤드부(1)의 하면 중앙으로부터 수하하는 축부(2)를 구비하고, 상기 축부(2)의 외주면에 1조(條)의 수나사산(3)을 형성한 기본 구성을 가진다.
상기 축부(2)는 헤드부 바로 아래의 원기둥형 축부(2a)와 상기 원기둥형 축부(2a)의 선단(하단)에 연속하는 절두 원추형 축부(2b)로 이루어진다. 따라서 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루의 축부(2)는 축 직교 방향의 단면이 상기 원기둥형 축부(2a)에 있어서는 그 기단(基端)으로부터 선단에 걸쳐 같은 직경의 원형이며, 상기 절두 원추형 축부(2b)에 있어서는 그 선단으로 갈수록 점차 소경(小徑)의 원형으로 된다.
상기 수나사산(3)은, 상기 원기둥형 축부(2a)의 외주면에 형성된 복수의 제1 수나사산(3a)과, 상기 절두 원추형 축부(2b)의 외주면에 형성된 복수의 제2 수나사산(3b)으로 이루어지고, 상기 제1 수나사산(3a)과 제2 수나사산(3b)은 연속되어 있다.
부가하여 상기 각 제2 수나사산(3b)의 정상부에 요철 형태를 구비하는 바이팅면(4)을 형성한다. 상기 바이팅면(4)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상단(上端)에 상측 볼록부(4a)를 가지는 동시에 하단에 하측 볼록부(4b)를 구비하고, 상기 상측 볼록부(4a)와 하측 볼록부(4b) 사이에 오목부(4c)를 구비하고, 또한 상기 오목부(4c)의 표면은 미세 요철을 가지는 조면(組面) 상태로 되어 있고, 초기 바이팅 성의 향상에 공헌하는 동시에 아래쪽 구멍의 내주면을 적절하게 소성 변형하여 절삭칩의 발생을 억지할 수 있다. 그리고, 상기 상측 볼록부(4a)는 상기 하측 볼록부(4b)보다 약간 외측으로 돌출되어 있다.
바람직하게는, 상기 제2 수나사산(3b)은 상기 절두 원추형 축부(2b)의 선단으로 갈수록 산(山) 높이가 점차 낮게 되도록 형성하고, 상기 제2 수나사산(3b) 정상부의 바이팅면(4)에서의 상측 볼록부(4a) 및 하측 볼록부(4b)의 돌출 높이도 점차 낮게 되도록 형성하여, 초기 바이팅 성능 향상과 저초기 토크의 양립을 도모한다.
또한, 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 원기둥형 축부(2a)의 선단부에 형성된 복수의 제1 수나사산(3a)과, 상기 절두 원추형 축부(2b)에 형성된 복수의 제2 수나사산(3b)에는 각각 주위 방향을 따라 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부(5)를 형성한다.
상세하게 설명하면, 상기 원기둥형 축부(2a)의 선단부에 형성된 복수의 제1 수나사산(3a)에 주위 방향으로 등간격을 두고 정상부가 오목 곡면 형상으로 오목한 제1 나사산 결락부(5a)를 형성하고, 이 나사산 결락부(5a)를 가지는 제1 수나사산(3a)에 계속되는 복수의 제2 수나사산(3b)에 정상부 또는 상하 플랭크면(flank surface)이 오목 곡면 형상으로 오목한 제2 나사산 결락부(5b)를 형성한다.
상기 제1 나사산 결락부(5a)끼리의 주위 방향 간격과 상기 제2 나사산 결락부(5b)끼리의 주위 방향 간격을 동일하게 하고, 상기 제1 나사산 결락부(5a)와 제2 나사산 결락부(5b)를 축부(2)의 동일 모선(母線) 상에 정렬하여 형성한다. 본 실시예에 있어서는, 1개의 제1 수나사산(3a)에 대해 120도 간격으로 3개의 제1 나사산 결락부(5a)를 형성하고, 마찬가지로, 1개의 제2 수나사산(3b)에 대해 120도 간격으로 3개의 제2 나사산 결락부(5b)를 형성하고 있는 예를 나타내고 있다.
상기 제2 나사산 결락부(5b)는 제2 수나사산(3b)의 바이팅면(4)에 의한 초기 토크 증대를 억지하고, 상기 제1 나사산 결락부(5a)는 제2 수나사산(3b)에 후속하는 제1 수나사산(3a)의 나사삽입 토크의 저감화에 공헌한다.
또한, 상기 제1 수나사산(3a) 중, 기술한 제1 나사 결락부(5a)를 가지는 제1 수나사산(3a) 이외의 제1 수나사산(3a)은, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 원기둥형 축부(2a)의 외주면에 동일한 산높이로 복수 형성되고, 상기 제2 수나사산(3b) 및 상기 제1 나사산 결락부(5a)를 가지는 제1 수나사산(3a)에 이어서 나사삽입되어, 정밀도가 높은 암나사를 소성 가공한다. 그리고, 실시에 따라, 상기 제1 나사 결락부(5a)를 가지는 제1 수나사산(3a) 이외의 제1 수나사산(3a)의 일부에 약간 외측으로 돌출하는 팽출(膨出) 정상부를 형성하는 것은 임의이다.
다음에, 상기한 구성의 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루에 의한 아래쪽 구멍의 내주면으로의 초기 바이팅 성능에 대하여 설명한다.
본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루의 사용에 있어서는, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 먼저 아래쪽 구멍(11)의 내주면(11a)에 축부(2)의 선단, 즉 절두 원추형 축부(2b)의 선단을 삽입하고, 상기 절두 원추형 축부(2b)에 형성한 제2 수나사산(3b)의 정상부의 바이팅면(4)과 아래쪽 구멍의 내주면(11a)이 걸어맞추어진다.
즉, 아래쪽 구멍의 내주면(11a)의 내경(內徑)에 따라 어느 하나의 제2 수나사산(3b)의 바이팅면(4)이 아래쪽 구멍의 내주면(11a)에 확실하게 바이팅되어, 셀프 태핑 스크루의 나사삽입 자세를 적절하게 유지한다.
이때는 상기 바이팅면(4)의 상측 볼록부(4a) 또는 상측 볼록부(4a)와 하측 볼록부(4b)의 양쪽이 아래쪽 구멍의 내주면(11a)에 파고드는 동시에, 상기 파고듦에 의해 소성 변형된 아래쪽 구멍의 내주면(11a)의 재료의 일부가 조면 상태의 오목부(4c)와 접하여 걸어맞추어지고, 이들 상하측 볼록부(4a, 4b)와 오목부(4c)로 이루어지는 바이팅면(4)이 아래쪽 구멍의 내주면(11a)에 바이팅하게 된다. 이로써, 초기 바이팅 성능을 적절히 발휘하는 한편, 아래쪽 구멍의 내주면(11a)을 뜻하지 않게 손상시키지 않는다.
또한, 제2 수나사산(3b)에는, 전술한 바와 같이, 제2 나사산 결락부(5b)가 형성되어 있고, 상기 제2 나사산 결락부(5b)에 의해 상기 바이팅면(4)에 의한 초기 바이팅 성능의 발휘를 허용하면서 초기 토크를 저감화한다.
이어서, 도 4의 (B), (C)에 나타낸 바와 같이, 셀프 태핑 스크루를 회전하여 나사삽입되어 가면, 아래쪽 구멍의 내주면(11a)에 바이팅된 제2 수나사산(3b)이 암나사를 소성 가공하면서, 상기 소성 가공된 암나사에 후속의 제1 수나사산(3a)을 인도하여 간다. 이때는 제2 수나사산(3b)에 연속하는 복수의 제1 수나사산(3a)에는, 전술한 바와 같이, 제1 나사산 결락부(5a)가 형성되어 있고, 상기 제1 나사산 결락부(5a)에 의해 저토크로 제1 수나사산(3a)이 나사삽입되어 간다.
그리고는 상기 제1 나사산 결락부(5a)를 구비하고 있지 않은 제1 수나사산(3a)이 정밀도가 높은 암나사를 소성 가공하여 가게 되고, 그대로 축부(2)의 기단까지 나사삽입함으로써 나사삽입이 완료된다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루는, 상기 제2 수나사산(3b)에 의해 초기 바이팅 성능을 발휘할 수 있고, 또한 아래쪽 구멍의 내주면(11a)을 뜻하지 않게 손상시키고 않고 절삭칩의 발생을 억지할 수 있다. 그리고, 복수의 제2 수나사산(3b)과 암나사를 거칠게 가공하면서 후속의 제1 수나사산(3a)을 원활하게 안내하고, 상기 제1 수나사산(3a)에 의해 정밀도가 높은 암나사를 소성 가공한다.
다음에, 상기한 구성의 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5는, 나사 소재인 블랭크를 나타내고 있다. 상기 블랭크는 드라이버 비트의 선단과 걸어맞추어지는 걸어맞춤홈을 가지는 헤드부(1)와, 상기 헤드부(1)의 하면 중앙으로부터 수하하는 축부(2)를 구비하고, 상기 축부(2)는 헤드부(1)의 바로 아래의 원기둥형 축부(2a)와 상기 원기둥형 축부(2a)의 선단에 계속되는 절두 원추형 축부(2b)로 이루어지는 구성으로 되도록 성형한다. 상기 블랭크는 이미 알려져 있는 압조 방법(heading method)에 의해 성형한다.
그리고, 도 5의 (A)에서의 θ1은 절두 원추형 축부(2b)의 테이퍼 각도를 나타내고, 동 도면 중의 O는 수나사산 기점 위치, 즉 절두 원추형 축부(2b)의 외주면에 있어서 수나사산(3)[제2 수나사산(3b)]의 기점으로 되는 레벨을 나타내고 있다. 상기 수나사산 기점 위치(O)는 반드시 절두 원추형 축부(2b)의 외주면의 선단인 필요는 없고, 상기 외주면의 중도부에 설치하는 것은 실시에 따라 임의이다.
또한, 상기 원기둥형 축부(2a)와 상기 절두 원추형 축부(2b)에 걸치는 부위, 즉 상기 원기둥형 축부(2a)의 선단측(하단측)과 상기 절두 원추형 축부(2b)의 기단측(基端側)(상단측)에 이르는 부위에, 주위 방향으로 등간격을 두고, 나사산 결락부(5) 형성용의 평면부(6)를 복수 성형한다. 상기 평면부(6)의 폭, 면적이나 개수는 원하는 나사산 결락부(5)의 크기나 형상, 개수에 따라 적절히 조정한다.
본 발명에 있어서는, 상기 축부(2)[원기둥형 축부(2a) 및 절두 원추형 축부(2b)]의 외주면에 롤링에 의해 1조의 수나사산(3)을 형성한다. 즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전조기(rolling machine)에 세팅된 한 쌍의 롤링 다이 플레이트(21A, 21B)가 각각 가지는 롤링면(22) 사이에 있어서, 상기 블랭크의 축부(2)를 전동(轉動)하여 상기 축부(2)의 외주면에 수나사산(3)을 롤링한다.
상세하게 설명하면, 한쪽의 다이 플레이트(21A)를 이동측 다이 플레이트로 하고, 다른 쪽의 다이 플레이트(21B)를 고정측 다이 플레이트로 하고, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 상기 고정측 다이 플레이트(21B)의 롤링면(22)의 좌단부와, 상기 이동측 다이 플레이트(21B)의 롤링면(22)의 우단부를 대향시켜, 상기 대향한 롤링면(22) 사이에 블랭크의 축부(2)를 협지하고, 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 상기 이동측 다이 플레이트(21A)를 우측 방향으로 이동시킴으로써, 상기 축부(2)의 외주면에서의 블랭크 재료를 소성 변형시켜 상기 축부(2)의 외주면에 수나사산(3)을 형성하고, 도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이, 상기 이동측 다이 플레이트(21A)의 롤링면(22)이 상기 고정측 다이 플레이트(22)의 우단부를 지나고 간 시점에서 롤링을 종료한다.
상기 한 쌍의 롤링 다이 플레이트(21A, 21B)가 각각 가지는 롤링면(22)에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 리드각(lead angle) α로 경사지는 다수의 수나사산 형성홈(23)이 각설(刻設)되어 있다. 상기 수나사산 형성홈(23)의 폭, 깊이, 간격 등을 조정하여, 블랭크의 축부(2)에 원하는 수나사산(3)을 형성한다.
본 발명에 있어서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 롤링면(22)에 수직면부(22a)와, 상기 수직면부(22a)의 하단으로 연속되고 또한 대향하는 다른 롤링면(22)과의 대향 간격을 사이에 두도록 경사지는 경사면부(22b)를 형성한다.
또한, 상기 경사면부(22b)의 테이퍼 각도 θ2는 기술한 블랭크의 절두 원추형 축부(2b)의 테이퍼 각도 θ1보다 작게 설정한다. 또한, 상기 경사면부(22b)의 상하 방향의 길이는, 상기 경사면(22b)을 블랭크의 절두 원추형 축부(2b)의 외주면에서의 수나사산 기점 위치(O)와 접촉할 수 있도록 적절히 조정한다.
그리고, 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 각각의 롤링면(22)의 경사면부(22b)를 블랭크의 절두 원추형 축부(2b)의 외주면의 수나사산 기점 위치(O)와 접촉시킨 상태로 롤링을 개시한다.
따라서, 도 6을 사용하여 설명한 것과 같은 롤링을 행하면, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 상기 수나사산 형성 기점 위치(O)보다 상위(上位)의 절두 원추형 축부(2b)의 외주의 블랭크 재료가 소성 변형되어 제2 수나사산(3b)을 형성하는 동시에 상기 원기둥형 축부(2a)의 외주의 블랭크 재료가 소성 변형되어 제1 수나사산(3a)을 형성한다.
롤링 시에는 상기 경사면부(22b)의 테이퍼 각도 θ2가 상기 절두 원추형 축부(2b)의 테이퍼 각도 θ1보다 작은 것에 의해, 상기 절두 원추형 축부(2b)의 외주면이 경사면부(22b)로부터 받는 압력이 상기 절두 원추형 축부(2b)의 선단으로 갈수록 서서히 작아지므로, 상기 절두 원추형 축부(2b)의 선단측일수록 블랭크 재료가 수나사 형성홈(23) 내에 충분히 퍼지지 않고, 기술한 요철 형태를 구비하는 바이팅면(4), 즉 도 3에 나타낸 바와 같이, 상단에 상측 볼록부(4a)를 가지는 동시에 하단에 하측 볼록부(4b)를 구비하고, 상기 상측 볼록부(4a)와 하측 볼록부(4b) 사이에 오목부(4c)를 구비하고, 또한 상기 오목부(4c)의 표면은 미세 요철을 가지는 조면 상태로 되어 있는 형태를 구비하는 바이팅면(4)을 가지는 제2 수나사산(3b)을 형성하게 된다.
또한, 상기 절두 원추형 축부(2b)의 외주면의 수나사산 기점 위치(O)와 각각의 상기 롤링면(22)의 경사면부(22b)를 접촉시킨 상태로 롤링을 행함으로써, 상기 제2 수나사산(3b)을 그 기점에서 확실하고 또한 적절하게 융기시켜 형성할 수 있다.
또한, 블랭크의 상기 축부(2)에 성형한 평면부(6)에 상당하는 부분에는, 기술한 제1 나사산 결락부(5a) 및 제2 나사산 결락부(5b)가 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루는 축부(2)의 선단측의 절두 원추형 축부(2b)에 형성한 제2 수나사산(3b)의 정상부에 요철 형태를 구비하는 바이팅면(4)을 형성하고, 상기 바이팅면(4)에 의해 초기 바이팅 성능을 유효하게 발휘할 수 있다. 부가하여 상기 바이팅면(4)이 구비하는 요철 형태는 적절히 아래쪽 구멍의 내주면을 소성 변형시킬 수 있고 절삭칩 발생을 억지할 수 있다.
또한, 상기 제2 수나사산(3b)에 형성하는 제2 나사산 결락부(5b)에 의해 상기 바이팅면(4)에 의한 초기 바이팅 성능의 발휘를 허용하면서 초기 토크를 저감화할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 셀프 태핑 스크루의 제조 방법에 의해 제조하면, 상기 바이팅면(4)을 가지는 제2 수나사산(3b)을 적절하게 융기시켜 형성할 수 있다.
1: 헤드부, 2: 축부, 2a: 원기둥형 축부, 2b: 절두 원추형 축부, 3: 수나사산, 3a: 제1 수나사산, 3b: 제2 수나사산, 4: 바이팅면, 4a: 상측 볼록부, 4b: 하측 볼록부, 4c: 오목부, 5: 나사산 결락부, 5a: 제1 나사산 결락부, 5b: 제2 나사산 결락부, 6: 평면부, 11: 아래쪽 구멍, 11a: 내주면, 21A, 21B: 롤링 다이 플레이트, 22: 롤링면, 22a: 수직면부, 22b: 경사면부, 23: 수나사산 형성 홈, θ1: 절두 원추형 축부의 테이퍼 각도, θ2: 경사면부의 테이퍼 각도, α: 리드각, O: 수나사산 기점 위치.

Claims (4)

  1. 셀프 태핑 스크루(self tapping screw)에 있어서,
    헤드부와 상기 헤드부로부터 수하(垂下)하는 축부(軸部)를 구비하고, 상기 축부는 상기 헤드부의 바로 아래의 원기둥형 축부와 상기 원기둥형 축부의 선단에 연속하는 절두(截頭) 원추형 축부로 이루어지고, 상기 원기둥형 축부에 복수의 제1 수나사산을 형성하는 동시에 상기 제1 수나사산에 계속되는 제2 수나사산을 상기 절두 원추형 축부에 복수 형성하고, 각각의 상기 제2 수나사산의 정상부(頂部)에 요철(凹凸) 형태를 구비하는 바이팅면(biting surface)을 형성하고,
    상기 바이팅면은, 상단(上端)에 상측 볼록부를 가지는 동시에 하단에 하측 볼록부를 구비하고, 상기 상측 볼록부와 상기 하측 볼록부 사이에 오목부를 구비하고, 상기 바이팅면의 상기 상측 볼록부 또는 상기 상측 볼록부와 하측 볼록부의 양쪽이 아래쪽 구멍의 내주면(內周面)에 바이팅되는,
    셀프 태핑 스크루.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원기둥형 축부의 선단부에 형성된 복수의 제1 수나사산에 주위 방향으로 등간격(等間隔)을 두고 복수의 나사산 결락부(缺落部)를 형성하는 동시에, 상기 절두 원추형 축부에 형성된 복수의 제2 수나사산에 주위 방향으로 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부를 형성한, 셀프 태핑 스크루.
  3. 제1항에 기재된 셀프 태핑 스크루의 제조 방법으로서,
    A: 상기 원기둥형 축부와 상기 절두 원추형 축부로 이루어지는 상기 축부를 구비한 블랭크(blank)를 성형하는 단계;
    B: 한 쌍의 롤링 다이 플레이트(die plate)의 대향하는 롤링면에 각각 수직면부와 상기 수직면부의 하단(下端)에 연속되고 또한 대향하는 다른 롤링면과의 대향 간격을 사이에 두도록 경사지는 경사면부를 형성하는 단계;
    C: 상기 롤링면의 경사면부의 테이퍼 각도를 상기 블랭크의 절두 원추형 축부의 테이퍼 각도보다 작게 설정하는 단계; 및
    D: 상기 한 쌍의 롤링 다이 플레이트의 롤링면 사이에 있어서 각각의 상기 롤링면의 경사면부와 상기 절두 원추형 축부의 외주면(外周面)의 수나사산 기점(起点) 위치를 접촉시킨 상태로 롤링을 행하여 상기 제1 수나사산 및 상기 바이팅면을 구비하는 제2 수나사산을 롤링 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 바이팅면은, 상단(上端)에 상측 볼록부를 가지는 동시에 하단에 하측 볼록부를 구비하고, 상기 상측 볼록부와 상기 하측 볼록부 사이에 오목부를 구비하고, 상기 바이팅면의 상기 상측 볼록부 또는 상기 상측 볼록부와 상기 하측 볼록부의 양쪽이 아래쪽 구멍의 내주면(內周面)에 바이팅되는,
    셀프 태핑 스크루의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블랭크에 상기 원기둥형 축부와 상기 절두 원추형 축부에 걸치는 평면부를 주위 방향으로 등간격을 두고 복수 성형하고, 상기 평면부에 의해 상기 원기둥형 축부의 선단부의 복수의 제1 수나사산에 주위 방향으로 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부를 형성하는 동시에, 상기 절두 원추형 축부의 복수의 제2 수나사산에 주위 방향으로 등간격을 두고 복수의 나사산 결락부를 형성하는 단계를 더 포함하는, 셀프 태핑 스크루의 제조 방법.
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