KR102666157B1 - 커넥터 요소를 고정하는 방법, 그 방법을 수행하는 기계, 및 커넥터 요소 고정 키트 - Google Patents

커넥터 요소를 고정하는 방법, 그 방법을 수행하는 기계, 및 커넥터 요소 고정 키트 Download PDF

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Abstract

수용 물체(66)에 커넥터 요소(10)를 고정하기 위한 방법은 상기 커넥터 요소(10)의 원위 단부를 삽입 축선을 따라 삽입 방향으로 장착 구멍 내로 삽입하는 단계; 커넥터 요소(10)를 둘러싸고 열가소성 물질을 포함하는 슬리브(36)를 상기 장착 구멍 내로 삽입하는 단계; 및 상기 슬리브(36)의 열가소성 물질의 적어도 일 부분을 액화하도록 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 상기 방법을 수행하기 위해 구성된 기계(500) 및 커넥터 요소 고정 키트는 커넥터 요소(10) 및 열가소성 물질을 포함하는 슬리브(36)를 포함한다.

Description

커넥터 요소를 고정하는 방법, 그 방법을 수행하는 기계, 및 커넥터 요소 고정 키트
본 발명은 수용 물체에 커넥터 요소를 고정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 방법을 수행하는 기계, 및 커넥터 요소 고정 키트에 관한 것이다.
스크류는 물체들을 연결하기 위해 통상적으로 사용된다. 때때로, 연결될 물체들 중 하나는 스크류를 수용하기 위한 내부 스레드(thread)가 제공된 구멍을 갖는다. 상기 스레드는 물체의 몸체 물질에 직접 기계 가공될 수 있다. 다른 상황에서, 상기 물체의 몸체 물질은, 다양한 이유 때문에, 그 안에 직접 스레드를 기계 가공하기에 덜 적합하다. 이를 위해, 물체 내에 스레디드 금속 인서트(threaded metal insert)를 고정하는 다수의 방법이 본 기술 분야에 공지된다. 예를 들면, FR2485119호는 칩 보드에 스레디드 인서트를 고정하는 방법을 개시한다. 스레디드 인서트는 미리-드릴 가공된 구멍 내로 압축된 상태로 삽입되고, 스크류가 상기 스레디드 인서트 내로 나사 조립된 때 팽창되어 칩보드와 단단히 맞물린다. 이러한 인서트의 설계에서, 한편으로 상기 스레디드 인서트와 스레디드 인서트가 고정되는 물체 사이의 맞물림의 강도와, 다른 한편으로 고정되는 물체의 물질에 손상을 유발하여 이로써 스레디드 인서트가 고정되는 영역을 약화시킬 위험 사이에 상충점이 있다. 어느 쪽이든, 조인트의 강도가 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은 상술된 문제점들 중 일부 또는 모두를 해결하거나 적어도 완화하기 위한 것이다. 이를 위해, 수용 물체 내에 커넥터 요소를 고정하는 방법이 제공되고, 상기 수용 물체는 상기 커넥터 요소를 수용하기 위한 장착 구멍이 제공된 고정 영역을 가지며, 상기 커넥터 요소는 원위 단부 및 근위 단부를 가지며, 상기 근위 단부에는 다른 물체의 정합하는 제 2 커넥터 인터페이스와 맞물리기 위한 제 1 커넥터 인터페이스가 제공되고, 상기 방법은 삽입 축선을 따라 삽입 방향으로 상기 장착 구멍 내로 상기 커넥터 요소의 원위 단부를 삽입하는 단계; 상기 장착 구멍 내로 열가소성 물질을 포함하는 슬리브를 삽입하는 단계로서, 상기 슬리브는 상기 커넥터 요소를 둘러싸는, 단계; 및 상기 슬리브의 열가소성 물질의 적어도 일부를 액화하도록 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 상기 수용 물체의 물질을 예를 들면 박리 또는 균열에 노출하지 않고 상기 커넥터 요소와 상기 수용 물체 사이에 강한 맞물림을 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 슬리브 및 상기 커넥터 요소는 미리-조립되고 동시에 상기 장착 구멍 내로 삽입될 수 있다. 대안적으로, 상기 슬리브 및 상기 커넥터 요소는 하나씩 삽입될 수 있다. 예를 들면, 상기 커넥터 요소는 슬리브 앞에 삽입될 수 있다. 그러나, 슬리브를 삽입하는 동안 장착 구멍 내에, 예를 들면, 커넥터 요소의 위치를 유지하는 것이 필요하지 않을 수 있기 때문에, 조립체로서 상기 슬리브 및 상기 커넥터 요소를 삽입하는 단계는 더 간단한 고정 공정을 위해 제공될 수 있다. 또한, 슬리브가 장착 구멍 내에 꼭 끼워 맞춤될 수 있기 때문에, 수직 하방으로 지향되지 않는 삽입 방향을 갖는 것이 용이하다.
일 실시예에 따라, 상기 슬리브는 커넥터 요소에 본딩되지 않는다. 이에 의해, 상기 슬리브의 상이한 부분이 액화될 때, 상기 슬리브의 비-액화 부분은 상기 커넥터 요소를 따라 축방향으로 이동하게 하는 반면, 상기 커넥터 요소가 정지되게 한다. 이는 커넥터 요소의 잘-규정된 최종 위치를 얻는 것이 용이하다.
일 실시예에 따라, 상기 에너지는 기계적 에너지 전달, 및 바람직하게는 기계적 진동에 의해 전달될 수 있다. 기계적 진동은 상기 슬리브가 상기 커넥터 요소 및/또는 수용 물체를 접속하면서 마찰 열을 발생시킬 수 있다. 기계적 진동은 예를 들면 슬리브와 접촉하는 초음파 진동의 소스에 의해 유도될 수 있다. 일 실시예에 따라, 초음파 진동의 소스(source)는 전체 고정 공정 동안 상기 커넥터 요소와 접촉되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 슬리브를 진동 동안 장착 구멍 내로 축방향으로 가압함으로써, 액화는 상기 슬리브가 커넥터 요소 및/또는 수용 물체와 축방향으로 접하는 영역에서 개시될 수 있다.
일 실시예에 따라, 열가소성 물질의 액화는 슬리브와 커넥터 요소 사이의 액화 개시 인터페이스에서 개시될 수 있다. 이에 의해, 액화가 시작하는 위치가 슬리브와 커넥터 요소의 설계와 공차에 의해 규정될 수 있어, 정확하고 재현 가능한 고정 공정을 초래한다. 더욱이, 압력 및/또는 마찰 하중이 슬리브와 고정 영역 사이에 인가될 필요가 없기 때문에, 고정 영역의 물질을 손상시키는 위험이 최소화된다. 액화가 상기 슬리브와 상기 커넥터 요소 사이에 축방향 힘을 인가하고, 마찰 열을 발생시키기 위해 상기 커넥터 요소에 대해 슬리브를 이동시킴으로써 상기 액화 개시 인터페이스에서 개시될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 액화 개시 인터페이스는 슬리브의 원위 단부에 위치될 수 있다. 이에 의해, 커넥터 요소의 확실한 고정이 보장된다. 액화 개시 인터페이스는 상기 커넥터 요소의 몸체 부분으로부터, 삽입 축선에 대해, 상기 슬리브의 축방향 단부와 반경 방향으로 연장하는 상기 커넥터 요소의 원위 단부 칼라 사이의 인터페이스에 의해 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 에너지는 슬리브의 열가소성 물질의 복수의 축방향 분리 부분을 순차적으로 액화하기 위해 전달될 수 있다. 축방향 분리 부분을 순차적으로 액화함으로써, 액화 에너지는 각각의 축방향 분리 부분에 계속하여 집중될 수 있다. 이에 의해, 슬리브로의 액화 에너지를 적당히 전달함과 함께, 액화가 커넥터 요소의 축방향 길이의 상당한 부분을 따라 얻어질 수 있다. 높은 열 전도도가 재-고화하기 전에 상기 장착 구멍의 내부 벽과 커넥터 요소 사이의 인터페이스를 따라 액화 물질의 유동 범위를 제한할 수 있기 때문에, 이는 금속과 같은 높은 열 전도성 물질의 커넥터 요소 또는 고정 영역과의 조합에서 특히 유용할 수 있다. 슬리브의 열가소성 물질의 축방향 분리 부분은 원위 단부로부터 근위 단부로의 연속적인 순서로 액화될 수 있다. 슬리브의 열가소성 물질의 축방향 분리 부분은 쇼울더(shoulder) 및/또는 반경 방향 칼라, 및/또는 장착 구멍 벽의 쇼울더와 같은, 커넥터 요소의 각각의 상이한 부분과 순차적으로 맞물림으로써 순차적으로 액화될 수 있다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소의 원위 단부는 축방향 단부 위치로 이동될 수 있으며, 이 축방향 단부 위치에서, 열가소성 물질의 적어도 일 부분을 액화하기 전에, 커넥터 요소의 원위 단부는 장착 구멍의 축방향 지지 면과 접한다. 이에 의해, 커넥터 요소는 전체 고정 공정을 통하여 축방향 지지 면에 대해 정지되어 유지될 수 있어, 커넥터 요소의 최종 위치가 정확하게 되어 잘 규정되게 한다. 축방향 지지 면은 장착 구멍의 내벽 상에 쇼울더에 의해, 또는, 장착 구멍이 블라인드 구멍(blind hole)인 경우, 장착 구멍의 바닥에 의해 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 고정 영역은 슬리브의 열가소성 물질이 액화될 때 침투 가능한 고체 물질을 포함할 수 있고, 상기 방법은 액화된 열가소성 물질의 적어도 일 부분을 침투 가능한 물질 내로 침투하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 침투 가능한 물질은 구조적 포옴 또는 플랜트를 기초로 한 보드 물질과 같은 섬유질 및/또는 다공성 물질, 예를 들면, 칩보드 또는 목재, 또는 다공성 세라믹 물질일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 방법은 액화된 열가소성 물질의 적어도 일 부분이 커넥터 요소의 몸체로부터 반경 방향으로 연장되는 구조물을 축방향으로 둘러싸게 하는 단계, 및 그 후 액화된 열가소성 물질이 커넥터 요소와 고정 영역 사이에 축방향 지지를 제공하도록 고화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 반경 방향으로 연장하는 구조는, 예로서, 커넥터 요소의 몸체 부분을 둘러싸고, 상기 커넥터 요소의 몸체 부분으로부터 반경 방향으로 연장하는 칼라를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 방법은 액화된 열가소성 물질의 적어도 일 부분이 커넥터 요소의 접선방향으로 변화하는 표면 구조를 둘러싸게 하는 단계, 및 그 후 액화된 열가소성 물질을 고화하여 커넥터 요소와 고정 영역 사이의 맞물림에 대한 회전 저항을 제공하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 접선 방향으로 변화하는 구조는 예를 들면, 반경 방향 칼라 상에 릿지(ridge)를 포함하고, 상기 릿지는 반경 방향 및/또는 축방향으로 연장한다.
일 실시예에 따라, 상기 수용 물체는 가구 부품, 또는 가구 부품을 형성하기 위한 블랭크(blank)일 수 있다.
일 실시예에 따라, 제 1 커넥터 인터페이스는 수형 커넥터 인터페이스와 맞물리기 위한 암형 커넥터 인터페이스일 수 있다. 이러한 암형 커넥터 인터페이스는 임의의 돌출하는 요소가 없는 수용 물체 표면을 제공하도록, 수용 물체 내로 완전히 카운터싱크(countersink) 형상이 될 수 있다. 암형 커넥터 인터페이스는 정합하는 외부 스레드를 갖는 스크류를 수용하기 위한 내부 스레드를 가질 수 있다. 이러한 스크류는 예를 들면, 가구 레그(leg) 또는 조정 가능한 가구 푸트(foot)에 부착될 수 있다. 대안적으로, 제 1 커넥터 인터페이스는 암형 커넥터 인터페이스와 맞물리기 위한 수형 커넥터 인터페이스일 수 있다. 상기 수형 커넥터 인터페이스는 예를 들면 너트의 내부 스레드와 맞물리기 위한 외부 스레드를 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 방법은 상기 슬리브의 적어도 일 부분이 액화되는 동안, 슬리브의 근위 단부를 삽입 방향으로 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 수용 물체의 고정 영역으로 임의의 공간 또는 기공 내로 액화된 열가소성 수지를 가압할 수 있어, 상기 맞물림의 강도를 증가시킨다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소는 상기 수용 물체의 외부 표면과 동일 높이가 되거나 상기 수용 물체의 외부 표면 내로 카운터싱크되는 위치로 장착 구멍 내로 삽입될 수 있다. 또한 슬리브는 대안적으로 또는 부가적으로 상기 수용 물체의 외부 표면과 동일 높이에 있고 상기 수용 물체의 외부 표면 내로 카운터싱크되는 위치로 이동될 수 있다. 이는 임의의 각각의 돌출 파트가 상기 제 1 및 제 2 커넥터 인터페이스를 경유하여 수용 물체에 부착되도록 물체와 간섭되거나 물체 아래로 압착되는 위험을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 수용 물체 내에 고정되도록 구성된 커넥터 요소를 포함하는 커넥터 요소 고정 키트에 의해 상술된 문제점의 일부 또는 모두가 해결되거나 적어도 완화되고, 상기 커넥터 요소는 삽입 축선을 따라 삽입 방향으로 수용 물체의 장착 구멍 내로 삽입하기 위한 원위 단부, 및 정합하는 제 2 커넥터 인터페이스와 맞물리기 위한 제 1 커넥터 인터페이스가 제공된 근위 단부를 갖는 상대적으로 비-열가소성 몸체를 가지며, 상기 커넥터 요소 고정 키트는 또한 열가소성 물질을 포함하는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 원위 단부 및 근위 단부를 가지며, 상기 커넥터 요소를 수용하고 둘러싸도록 구성된다. 이 같은 키트를 이용하여, 커넥터 요소는, 예를 들면 위에서 설명된 방법들 중 어느 하나를 따라, 장착 구멍 내 위치 내로 본딩될 수 있다. 이는 수용 물체의 물질을 예를 들면 박리 또는 균열에 노출하지 않고 강한 맞물림을 위해 제공한다.
일 실시예에 따라, 슬리브는 커넥터 요소 및/또는 수용 물체의 복수의 축방향으로 분리된 지지 면과 맞물려서, 복수의 축방향으로 분리된 용융 영역에서 슬리브를 액화하도록 구성된 복수의 축방향으로 분리된 쇼울더 부분을 포함할 수 있다. 이에 의해, 커넥터 요소는 수 개의 축방향 위치에 고정될 수 있다. 상기 슬리브의 상기 쇼울더 부분은 축방향 위치에 위치될 수 있어 상기 슬리브의 쇼울더 부분이 커넥터 요소 및/또는 수용 물체의 각각의 지지 면과 동시에 맞물리는 것을 방지하여 또 다른 용융 영역의 쇼울더 부분이 액화된 후 하나의 용융 영역이 단지 맞물릴 수 있다. 상기 쇼울더 부분은 예를 들면 슬리브의 원위 단부로부터 시작하여, 연속된 순서로 액화하도록 축방향으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소는 그의 원위 단부에서 몸체로부터 삽입 축선에 대해 반경 방향으로 연장하는 원위 단부 칼라를 가질 수 있어, 상기 슬리브는 그의 원위 단부에서 상기 원위 단부 칼라의 단면보다 더 작은 내부 단면을 가지며, 상기 커넥터 요소는 상기 원위 단부 칼라가 슬리브의 원위 단부와 축방향으로 맞물리는 본딩 시작 위치로 슬리브로 삽입 가능하다. 상기 원위 단부 칼라는 슬리브용 앤빌(anvil)을 형성할 수 있어, 장착 구멍의 바닥에 위치될 수 있는, 커넥터 요소의 원위 단부에서 칼라의 용융을 유도한다. 상기 칼라는 상기 몸체를 둘러싸는 연속 또는 중단된 릿지를 형성할 수 있다. 상기 릿지는 상기 삽입 방향에 대해 수직한 평면을 따를 수 있다. 재 고화된 열가소성 물질과 함께, 상기 원위 단부 칼라는 상기 커넥터 요소와 상기 고정 영역 사이에, 그리고 특히 상기 삽입 방향에 대해 반대 방향으로 커넥터 요소를 당기는 것에 대해 높은 축방향 강도를 가지는 본드(bond)를 형성할 것이다. 일 실시예에 따라, 원위 단부 칼라는 반경 방향으로 연장할 때, 상기 삽입 방향을 향하여 경사지는 근위 면을 가질 수 있다. 이같은 형상은 슬리브와 커넥터 요소 사이의 맞물림에 마찰을 증가시킬 수 있고, 상기 장착 구멍의 내부 벽을 향하여 액화된 열가소성 수지를 가압하는데 도움이 될 수도 있다. 일 실시예에 따라, 원위 단부 칼라는 상기 슬리브의 원위 단부에 대한 마찰을 증가시키는 표면 구조가 제공되는 근위 면을 가질 수 있다. 상기 표면 구조는 또한 상기 수용 물체와 상기 커넥터 요소 사이의 맞물림에 토크 강도를 제공할 수 있다. 예를 들면, 표면 구조는 반경 방향으로 연장하는 릿지로서 구성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 원위 단부 칼라는 원위 단부 칼라의 원위 측부로의 액화된 열가소성 물질의 유동을 증가하도록 천공될 수도 있다.
일 실시예에 따라, 슬리브는 원위 단부를 제외한 적어도 모든 축방향 위치에서 반경 방향으로 느슨한 끼워 맞춤으로 커넥터 요소를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이는 슬리브가 원위 단부에서보다 다른 축방향 위치들에서 용융을 시작할 위험을 감소시킨다. 용어 "반경방향으로 느슨한 끼워 맞춤(radially loose fit)"은 마찰 끼워 맞춤이 아닌 것으로 해석되어야 한다-이는 갭의 존재를 암시하는 것은 아니다. 일 실시예에 따라, 또한 슬리브의 원위 단부가 반경방향으로 느슨한 끼워 맞춤을 가질 수 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 슬리브는 원위 단부에서 타이트한 마찰 끼워 맞춤(tight friction fit)을 갖는 커넥터 요소와 맞물리도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 액화는 슬리브를 위한 앤빌로서 기능하는 연결 요소의 원위 단부 칼라의 사용 없이 원위 단부에서 개시될 수 있다. 상기 슬리브는 커넥터 요소로 본딩되지 않는다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소는, 몸체로부터 삽입 축선에 대해 반경방향으로 연장하고 근위 단부와 원위 단부 사이의 중간 영역에 위치된, 적어도 하나의 중간 칼라를 포함할 수 있고, 상기 슬리브는 중간 칼라를 수용하기 위한 내향 원주 방향 슬롯을 포함할 수 있다. 상기 중간 칼라는, 특히 커넥터 요소를 삽입 방향으로 가압하는 것에 대해, 커넥터 요소와 수용 물체 사이의 고정된 맞물림의 축방향 강도를 증가시킬 수 있다. 이는 상기 장착 구멍이 침투 홀이거나, 상기 장착 구멍이 상기 수용 물체를 통하여 거의 완전히 연장하는 경우 특별한 값일 수 있어 단지 얇고 약한 바닥 벽을 남긴다. 이에 의해, 수용 물체의 두께가 삽입 방향으로 고정의 축방향 강도를 유지하여 얇게 유지하도록 할 수 있기 때문에, 상당한 물질 절감이 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따라, 커넥터 요소는 슬리브 내로 삽입 가능하여 중간 칼라가 원주 방향 슬롯 내에 수용되고 중간 칼라가 원주 방향 슬롯을 제한하는 근위 에지로부터 축방향으로 분리되는 본딩 시작 위치에 유지되도록 슬리브 내로 삽입 가능하다. 이에 의해, 원주 방향 슬롯의 근위 에지는 상기 액화 공정이 이미 다른 곳에서 시작될 때까지 중간 칼라와 맞물리지 않는다. 이는 축방향으로 분리된 용융 영역을 얻는 것이 용이하다.
일 실시예에 따라, 상기 슬리브는 열가소성 물질의 근위 단부 액화 칼라를 포함할 수 있다. 상기 액화 칼라는 슬리브의 외측 면을 따라 축방향으로 연장하는 릿지와 같은, 액화 칼라와 커넥터 요소 및/또는 고정 영역 사이의 마찰을 증가시키기 위한 표면 구조를 포함할 수 있다. 상기 커넥터 요소는 삽입 축선에 대해 수직한 방향으로 볼 때 상기 커넥터 요소의 근위 단부에 액화 칼라가 위치되고, 상기 액화 칼라가 상기 커넥터 요소와 겹치지 않는, 본딩 시작 위치로 슬리브 내로 삽입 가능할 수 있다. 이에 의해, 커넥터 요소가 상기 수용 물체의 장착 구멍 내에 완전히 수용되는 경우 조차, 액화 칼라는 본딩 공정의 초기 단계에서 상기 장착 구멍의 원주 방향 에지로부터 축방향으로 분리되어 유지될 수 있다. 이는 액화 칼라가 상기 수용 물체와 맞물리지 않고 슬리브의 더 많은 원위 부분가 이미 액화될 때까지 액화되는 것을 의미한다.
일 실시예에 따라, 슬리브의 외부 표면의 대부분이 매끄러울 수 있어, 액화 칼라에서와 같이, 의도된 것보다 외부 표면의 다른 영역에서 과도한 마찰 및 돌발적인 액화를 회피하도록 한다.
일 실시예에 따라, 슬리브는 삽입 축선을 따라 볼 때, 커넥터 요소보다 적어도 20% 더 길 수 있다. 이에 의해, 슬리브가 액화되고 축방향으로 수축되면서 축방향 압력이 슬리브 상에 유지될 수 있다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소는 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체를 형성하도록 슬리브에 미리-장착될 수 있다. 이러한 배열은 고정 공정을 실현하는 기계를 더 간단하게 할 수 있다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소는 연동 방식으로 본딩 시작 위치에서 슬리브와 맞물리도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은 고정 공정을 실현하는 기계를 더 간단하게 할 수 있다.
일 실시예에 따라, 커넥터 요소와의 연동시, 슬리브는 슬리브의 총 길이의 적어도 20%, 또는 적어도 30% 만큼 근위 방향으로 커넥터 요소를 넘어 연장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 슬리브는 축방향 단부로부터 슬리브 내로 연장하는 팽창 슬롯을 포함할 수 있고, 상기 팽창 슬롯은 슬리브가 반경 방향으로 탄성적으로 팽창되는 것을 허용한다. 상기 슬롯은 커넥터 요소와 연동 맞물림으로 가압될 때, 특히 섬유 유리-강화 플라스틱과 같은 단단하고 및/또는 취성이 있는 물질이 슬리브에 사용되는 때 슬리브가 파손되는 위험을 감소시킨다. 일 실시예에 따라, 상기 슬리브는 추가적인 가요성을 위해 슬리브의 주변을 중심으로 분배된 두 개 또는 그 초과의 팽창 슬롯을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 삽입 축선에 대해 수직한 단면으로 볼 때, 상기 슬리브는 삽입 축선과 중앙 축선이 일치하면서 실질적으로 원형일 수 있다. 이러한 슬리브는 원형 장착 구멍에 특히 매우 적합하다. 유사하게, 커넥터 요소는 상기 단면에서 볼 때 원형일 수 있다.
상기 커넥터 요소는 정합하는 외부 스레드를 갖는 스크류를 수용하기 위한 내부 스레드를 가질 수 있는, 암형 커넥터 인터페이스를 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 슬리브는 상기 커넥터 요소를 둘러쌀 때, 삽입 방향을 따라 볼 때 상기 커넥터 요소를 적어도 부분적으로 덮도록 반경 방향 내측으로 연장하는 근위 단부 칼라를 포함할 수 있다. 이러한 설계는 커넥터 요소로 부가적인 축방향 지지를 제공할 수 있다. 더욱이, 근위 단부 칼라는 상기 구멍에 인접한 수용 물체의 외부 표면과 동일한 색상을 가질 수 있어, 상기 커넥터 요소가 상기 수용 물체의 표면 내로 혼합될 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 전술된 방법들 중 어느 하나에 따른 공정을 수행하도록 구성된 기계에 의해 상기 문제점들 중 일 부분 또는 모두 해결되거나 적어도 완화된다. 상기 기계는 전술된 커넥터 요소 고정 키트들 중 어느 하나를 이용하여 공정을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 추가적인 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 예시적이고 비-제한적인 상세한 설명을 통해 더 잘 이해될 것이며, 여기서 동일한 도면 번호는 유사한 요소에 대해 사용될 것이다.
도 1a는 제 1 실시예에 따라 커넥터 요소의 개략적인 사시도이고,
도 1b는 도 1a의 화살표 B-B를 따라 볼 때, 도 1a의 커넥터 요소의 단면의 사시도이고,
도 2a는 제 1 실시예에 따른 슬리브의 개략적인 사시도이고,
도 2b는 도 2a의 화살표 B-B를 따라 볼 때, 도 2a의 슬리브의 단면의 사시도이고,
도 3a는 조립 공정 동안 제 1 위치에서 도 1a의 커넥터 요소 및 도 2a의 슬리브의 개략적인 사시도이고,
도 3b는 조립 공정 동안 제 2 위치에서 도 3a의 커넥터 요소 및 슬리브의 개략적인 사시도이고,
도 3c는 조립 공정 동안 제 3 최종 위치에서도 3a의 커넥터 요소 및 슬리브의 개략적인 사시도이고, 커넥터 요소 및 슬리브는 함께 마찰-본딩 가능 커넥터 어셈블리를 규정하고,
도 4a는 도 3c의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 사시도의 개략도이고,
도 4b는 도 4a의 화살표 B-B를 따라 볼 때, 도 4a의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 단면을 도시하고,
도 5a는 계속해서 단면으로 볼 때, 수용 물체의 장착 구멍 내로 삽입 동안 제 1 위치에서, 도 4b의 마찰-본딩 가능 커넥터의 사시도의 개략적인 도면이고,
도 5b는 장착 구멍 내에 본딩 시작 위치에서 도 5a의 마찰-본딩 가능 커넥터 조리체의 개략적인 사시도이고,
도 6a는 제 1 본딩 단계 동안 제 1 위치에서 도 5b의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 개략적인 단면도이고,
도 6b는 제 1 본딩 단계 동안 제 2 위치에서 도 6a의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 개략적인 단면도이고,
도 6c는 제 2 본딩 단계 동안 제 1 위치에서 도 6b의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 개략적인 단면도이고,
도 6d는 제 2 본딩 단계 동안 제 2 위치에서 도 6b의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 개략적인 단면도이고,
도 6e는 제 3 본딩 단계 동안 제 1 위치에서, 도 6d의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 개략적인 단면도이고,
도 6f는 제 3 본딩 단계 동안 제 2 위치에서 도 6e의 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체의 개략적인 단면도이고,
도 7은 제 2 실시예에 따른 커넥터 요소의 개략적인 사시도이고,
도 8은 제 3 실시예에 따른 커넥터 요소의 개략적인 사시도이고,
도 9는 제 4 실시예에 따른 커넥터 요소의 개략적인 사시도이고,
도 10은 수용 물체에 커넥터 요소를 고정하는 방법을 예시하는 흐름도이고,
도 11은 양태에 따른 기계의 개략도이다.
우드웰딩(Woodwelding)® 기술은 섬유질 또는 다공성 구조로 인서트를 단단히 고정하는데 매우 유리한 것으로 증명되고 있다. 우드웰딩® 기술의 일반적인 원리는 인서트/구조 인터페이스의 어딘가에 열가소성 소재가 배치될 것을 요구한다. 예를 들면, 초음파 진동 장치에 의해, 열가소성 물질로 기계적 진동을 인가함으로써, 마찰력이 발생되어 열가소성 물질의 열 발생 및 후속하는 용융을 유발한다. 인서트는 열가소성 물질이 적어도 부분적으로 액체 상태에 있는 동안 상기 구조의 리세스 내로 가압되고, 그 후 기계적 진동이 제거되지 마자 열가소성 물질이 재-고화되는 것이 허용된다. 상이한 우드웰딩® 기술 공정의 상세의 추가 예는 예를 들면 WO2015/181300호에 설명된다.
도 1a는 가구 부품(도시안됨)과 같은, 수용 물체에 고정하기 위한 커넥터 요소(10)를 예시힌다. 상기 커넥터 요소(10)는, 예시된 실시예에서, 암형 커넥터 인터페이스로서 구성되고 정합하는 외부 스레드가 제공된 스크류(도시안됨)와 맞물리기 위한 내부 스레드(16)를 포함하는, 커넥터 인터페이스(14)가 제공된 근위 단부(12)를 갖는다. 상기 커넥터 요소(10)는 수용 물체의 장착 구멍(도시안됨) 내로 삽입하기 위한 원위 단부(18)를 더 갖는다. 상기 커넥터 요소(10)는 일반적으로 원형의 원통형 몸체(20)를 가지며, 상기 커넥터 요소의 원형의 원통형 형상은 스레디드 암형 커넥터 인터페이스(14)의 원형의 원통형 형상과 동축이다. 커넥터 요소의 원위 단부(18)에서, 상기 커넥터 요소(10)는 원형의 원통형 형상의 중앙 축선(C1)에 대해, 몸체(20)로부터 반경 방향으로 연장하는 원주 방향의 원위 단부 칼라(22)를 갖는다. 상기 원위 단부 칼라(22)의 근위 면(24)은 원위 방향으로 경사지고, 복수의 반경방향 릿지(26)에 의해 규정된 표면 구조를 갖는다. 상기 근위 단부(12)와 원위 단부(18) 사이의 중간 영역에서, 상기 커넥터 요소(10)에는 상기 중앙 축선(C1)에 대해, 몸체(20)로부터 반경방향으로 연장하는 원주 방향의 중간 칼라(28)가 제공된다. 근위 단부(12)에서, 상기 커넥터 요소(10)는 상기 원위 방향을 향하여 경사지는 원주 방향 쇼울더(30)를 규정하도록 테이퍼진다.
도 1b는 도 1a의 화살표 B-B에 의해 표시된 바와 같이, 상기 커넥터 요소(10)를 단면으로 예시한다. 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 중간 칼라(28)는 원위 방향으로 경사지는 근위 면(32), 및 상기 중앙 축선(C1)에 대해 실질적으로 수직한 평면에 놓이는 원위 면(34)을 갖는다. 상기 커넥터 요소(10)는 전형적으로 5 mm와 40 mm 사이일 수 있는, 총 길이(LC)를 갖는다. 상기 커넥터 요소(10)는 또한 상기 커넥터 요소(10)의 길이를 따라 변하는 직경을 가지며, 원위 단부 칼라에서 이의 최고값 DC에 도달한다.
도 2a는 열가소성 물질로 제조된 슬리브(36)를 예시한다. 상기 슬리브(36)는 아래에 더 자세하게 설명되는 방식으로 매끄럽고, 일반적으로 원형의 원통형 외측 면(37) 및 커넥터 요소(10)를 수용하고 둘러싸도록 구성된 원형의 원통형 내부 개구(38)를 갖는다. 상기 슬리브(36)의 내부 및 외부의 원형의 원통형 형상(37 및 38)은 슬리브의 중앙 축선(C2)과 동축이다. 원위 단부(40)에서, 슬리브(36)에는 슬리브(36)의 원위 단부로부터 근위 단부(44)를 향하여 연장하는 한 쌍의 팽창 슬롯(42a-b)이 제공된다. 슬리브(36)의 내부 원위 에지는 원위 액화 쇼울더(41)를 규정한다. 근위 단부(44)에서, 상기 슬리브(36)는 상기 중앙 축선(C2)에 대해, 상기 슬리브(36)로부터 반경 방향으로 연장하는 림(46)을 포함한다. 근위 단부 액화 칼라(47)는 상기 중앙 축선(C2)의 방향을 따라 연장하고 상기 외부 면(37)의 주변을 중심으로 분포되는, 복수의 마찰 릿지(48)에 의해 규정된다. 상기 마찰 릿지(48)의 원위 단부는 원위 방향으로 향하는 근위 액화 쇼울더(49)를 규정한다.
도 2b는 도 2a의 화살표 B-B에 의해 표시된 바와 같이, 슬리브(36)를 단면으로 예시한다. 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 근위 단부(4)에는 원위 방향으로 향하는 근위 단부 내부 쇼울더(52)를 규정하는, 내향 연장 림(50)이 제공된다. 근위 단부(44)와 원위 단부(40) 사이의 중간 영역에서, 상기 슬리브(36)에는 상기 커넥터 요소(10)(도 1a)의 중간 칼라(28)를 수용하기 위한 내향 원주 방향 슬롯(54)이 제공된다. 슬롯(54)의 원위 에지(56)는 원위 방향으로 경사지고, 이에 반해 중간 액화 쇼울더(58)를 규정하는, 슬롯(54)의 근위 에지가 중앙 축선(C2)에 대해 수직한 평면에 대해 실질적으로 평행하다. 상기 슬리브는 예를 들면 전형적으로 7 mm 내지 60 mm일 수 있는 총 길이(LS)를 갖는다.
도 1a-b의 커넥터 요소(10)와 함께, 슬리브(36)는 커넥터 요소 고정 키트를 규정한다. 도 3a 내지 도 3c는 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)(도 3c)를 형성하도록 커넥터 고정 키트(60)의 조립체를 예시한다. 도 3a에 예시된 바와 같이, 커넥터 요소(10)의 근위 단부(12)는 커넥터 요소(10) 및 슬리브(36)의 중앙 축선(C1 및 C2)(도 1a 및 도 1b)와 일치하는, 화살표(64)에 예시된, 조립 방향을 따라 슬리브(36)의 원위 단부(40) 내로 가압된다. 삽입 동안, 팽창 슬롯(42a-b)은 도 3b에서 화살표에 의해 예시된 바와 같이, 슬리브(36)의 원위 단부(40)가 탄성적으로 팽창하도록 하여, 커넥터 요소(10)의 중간 칼라(28)가 슬리브(36)의 원주 방향 슬롯(54) 내로 가압되는 것을 허용한다. 일단 도 3c의 위치에서, 슬리브(36)의 원위 단부(40)가 탄성적으로 수축하여, 슬리브(36) 및 커넥터 요소(10)를 연동 맞물림된다. 도 4a는 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)를 사시도로 예시하고, 도 4b는 도 4a의 화살표 B-B에 의해 표시된 바와 같이, 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체를 단면으로 예시한다. 도 4b에 예시된 바와 같이, 원위 액화 쇼울더(41)는 원위 단부 칼라(22)와 맞물리는 반면, 상기 중간 액화 쇼울더(58)는 상기 중간 칼라(28)로부터 축방향으로 분리된다. 상기 중간 칼라(28)의 원위 면(34)(도 1b)과 상기 슬롯(54)의 원위 에지(56)(도 2b) 사이의 맞물림은 슬리브(36)와 커넥터 요소(10)를 연동 맞물림으로 유지한다. 갭이 예시되지 않지만, 슬리브(36)는 전체 축방향 길이를 따라 반경방향으로 느슨한 끼워 맞춤으로 상기 커넥터 요소(10)를 둘러싼다. 도 4b로부터 명백한 바와 같이, 상기 슬리브(36)는 상기 커넥터 요소(10)보다 더 길고 근위 방향으로 상기 커넥터 요소(10)를 넘어 연장한다.
도 5a 및 도 5b는 수용 물체(66)의 원형의 원통형 장착 구멍(64) 내로 상기 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)의 삽입을 예시한다. 상기 장착 구멍(64)은 수용 물체(66)의 고정 영역(63) 내에 배열되고, 상기 고정 영역(63)은 목재-칩 보드와 같은, 액화된 열가소성 수지에 의해 투과 가능한 물질로 이루어진다. 상기 장착 구멍(64)은 수용 물체(66)의 표면에 인접한 확대된 직경 부분(65)을 가지며, 상기 확대된 직경 부분(65)은 장착 구멍(64) 내의 카운터싱크된 앤빌 쇼울더(67)를 규정한다. 이중-직영 장착 구멍(64)은 이중-직경 드릴 비트에 의해 형성될 수 있다. 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)는 삽입 축선(A)을 따라 삽입되고, 상기 삽입 축선은 화살표(68)에 의해 예시된 삽입 방향으로 중앙 축선(C1 및 C2)(도 1a, 및 도 2a)과 일치한다. 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)는 장착 구멍(64) 내로 반경 방향으로 느슨한 끼워 맞춤으로, 즉 가압 끼워 맞춤 없이 삽입되고, 상기 삽입은 상기 커넥터 요소(10)가 장착 구멍(64)의 바닥 면(70)과의 맞닿음으로써 마무리된다. 도 5b는 수용 물체(66)에 본딩될 준비가 된 위치에 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)를 예시한다.
도 6a는 도 5b의 상황의 확대도이고 도 6a 내지 도 6f는 수용 물체(66)에 커넥터 요소(10)를 고정하기 위한 본딩 공정을 예시한다. 도 6a의 위치에서, 슬리브(36)의 근위 액화 쇼울더(49)는 장착 구멍(64)(도 5a)의 앤빌 쇼울더(67)로부터 축방향으로 분리된다. 본딩 동안, 초음파 진동 에너지는 슬리브(36)의 근위 단부(44)와 맞물리는, 소노트로드(도시안됨)에 의해 슬리브로 전달된다. 소노트로드는 화살표(72)의 방향으로 축방향 압력을 인가하고, 슬리브(36)와 커넥터 요소(10) 및 수용 물체(66) 중 어느 하나 또는 둘 다와의 사이에 인터페이스에서 마찰 열을 발생시키도록 슬리브(36)를 진동한다. 도 6a, 도 6c, 및 도 6e의 각각에서, 커넥터 요소(10) 또는 수용 물체(66) 상의 슬리브(36)에 의해 가해진 축방향 힘의 맞물림의 주요 수준이 라인(F)에 의해 표시된다.
제 1 본딩 단계에서, 도 6a에 예시된 바와 같이, 소노트로드는 화살표(72)의 방향으로 압력을 인가하여, 커넥터 요소(10)의 원위 단부 칼라(22)에 대고 상기 슬리브(36)의 원위 액화 쇼울더(41)를 가압한다. 상기 원위 액화 쇼울더(41)와 원위 단부 칼라(22) 사이의 맞물림은 원위 액화 개시 인터페이스(74)를 규정한다. 원위 액화 개시 인터페이스(74)에서 소노트로드의 초음파 진동에 의해 발생된 마찰 열은 슬리브의 원위 단부의 열가소성 물질을 액화하여 도 6b에 예시된 상황을 보여준다. 소노트로드가 진동을 계속하여 삽입 방향을 따라 슬리브(36)를 가압할 때, 슬리브(36)의 액화 플라스틱(76)은 커넥터 요소(10)의 원위 단부에 인접한 고정 영역(63)의 투과 가능한 물질 내로 가압된다. 원위 단부 칼라(22)는 커넥터 요소(10)와 장착 구멍(64)의 내부 벽 사이의 액화된 열가소성-충전 갭의 비교적 액밀 바닥을 규정하고, 이에 의해 액화 열가소성 수지(76)를 고정 영역(62) 내로 반경 방향으로 안내된다. 액화된 열가소성 수지는 또한 원위 단부 칼라(22)의 표면 구조와 맞물리고, 이 구조는 도 6b의 바닥에 확대된 상세 사시도로 예시되어 추후 열가소성 수지가 후속적으로 냉각되고 고화되면, 강한 형상-끼워 맞춤 맞물림을 형성한다. 슬리브(36)의 근위 및 중간 부분은 고체로 남아있고, 고정 영역(63) 내로의 피스톤 가압 액화된 열가소성 수지(76)로서 작용한다. 슬리브(36)가 삽입 방향을 따라 이동할 때, 상기 슬리브(36)의 중간 액화 쇼울더(58)는 중간 칼라(28)의 근위 면(32)과 맞물려서, 도 6c에 표시된 중간 액화 개시 인터페이스(78)를 형성한다.
제 2 본딩 단계에서, 소노트로드는 상기 커넥터 요소(10)의 중간 칼라(28)에 대고 중간 액화 쇼울더(58)를 가압한다. 중간 액화 개시 인터페이스(78)에서 소노트로드의 초음파 진동에 의해 발생된 마찰 열은 슬리브(36)의 중간 부분의 열가소성 수지를 액화하여, 도 6d에 예시된 상황을 보여준다. 소노트로드가 계속 진동하고, 슬리브(36)를 삽입 방향을 따라 가압하면, 슬리브(36)의 액화된 열가소성 수지(76)는 커넥터 요소(10)의 중간 칼라(28)에 인접한 고정 영역(63)의 침투 가능한 물질 내로 계속 가압된다. 슬리브(36)가 삽입 방향을 따라 이동할 때, 슬리브(36)의 근위 액화 쇼울더(49)는 장착 구멍의 앤빌 쇼울더(67)와 맞물려서, 도 6e에 표시된 바와 같이 근위 액화 초기 인터페이스(80)를 형성한다.
제 3 본딩 단계에서, 소노트로드는 수용 물체(66)의 앤빌 쇼울더(67)에 대고 근위 액화 쇼울더(49)를 가압한다. 근위 액화 개시 인터페이스(80)에서 소노트로드의 초음파 진동에 의해 발생된 마찰 열은 슬리브(36)의 근위 부분의 열가소성 물질을 액화하고, 상기 소노트로드가 삽입 방향을 따라 상기 슬리브(36)를 계속해서 진동시키고 가압할 때, 슬리브(36)의 액화된 열가소성 수지(76)는 커넥터 요소(10)의 근위 단부에 인접한 고정 영역(63)의 침투 가능한 물질 내로 계속해서 가압된다. 도 6f의 위치가 예를 들면 소노트로드의 전원을 끊거나 슬리브(36)로부터 소노트르드를 맞물림 해제함으로써 압력 및 진동 중단에 도달하고 열가소성 수지(76)가 재-고화하도록 한다. 슬리브(36)의 상부는 고정 공정 전체에 손상되지 않게 남아 있고, 도 6f의 최종 위치에서 삽입 방향(68)(도 5a)의 반대 방향으로 커넥터 요소(10)를 넘어 연장된다. 예시된 예에서, 커넥터 요소(10)는 장착 구멍(64)(도 5a)의 축방향 깊이(LH)(도 6a)보다 짧은 축방향 길이(LC)(도 1b)를 가져서, 최종 위치에 있을 때 상기 장착 구멍(64)(도 5a) 내로 약간 카운터싱크될 것이다. 이에 의해, 수용 물체(66)의 표면이 소노트로드에 대해 단부 정지부로서 작용할 수 있기 때문에, 소노트로드와 커넥터 요소(10) 사이의 돌발적인 접촉이 회피될 수 있다. 본딩 동안, 슬리브(36)의 근위 단부 내부 쇼울더(52)(도 2b)는 도 6f에 예시된 예에서와 같이, 타이트하게 매립된 쇼울더(30)에 상기 커넥터 요소(10)의 원주 방향 쇼울더(30)(도 1a)와 마찰 맞물림에 의해 맞물리고; 대안적으로, 고정 공정은 근위 단부 내부 쇼울더(52)가 커넥터 요소(10)의 원주 방향 쇼울더(30)에 도달하기 전에 정지될 수 있다. 도 6f의 최종 위치에서, 슬리브(36)는 수용 물체(66)의 표면 위로 돌출한다. 고정 공정의 약간의 진동에서, 제 3 본딩 단계는 대신에 슬리브(36)의 근위 단부(44)(도 6a)가 수용 물체(66)의 표면과 동일 높이인 위치에 도달할 때까지 계속될 수 있다. 다른 변화에서, 제 3 본딩 단계는 슬리브(36)의 원위 단부(44)가 수용 물체(66) 내로 카운터싱크되는 위치에 도달할 때까지 계속된다.
전술된 커넥터 요소(10)는 매끄러운 외부 표면이 제공되는 몸체(20)(도 1a)를 갖는다. 도 7은 몸체(120)가 널링된 표면 부분(120a)을 갖는 것을 제외하고, 모든 양태에 있어서 도 1a 및 도 1b의 커넥터 요소에 일치하는, 제 2 실시예에 따라 커넥터 요소(110)를 예시한다. 삽입 축선(A)에 평행한 섹션(i)에서 볼 수 있는 바와 같이, 널링된 표면 부분(120a)은 축선 방향으로 변화하는 표면 구조를 규정하여, 장착 구멍 내에 재-고화된 열가소성 수지에 매립되면, 고정된 커넥터 요소(110)에 높은 축방향 강도를 제공한다. 유사하게, 삽입 축선(A)에 수직한 섹션(ii)에서 볼 수 있는 바와 같이, 널링된 부분은 삽입 축선(A)에 대해, 접선 방향으로 변화하는 표면 구조를 규정하여, 재-고화된 열가소성 수지가 장착 구멍 내로 매립되면, 고정된 커넥터 요소(110)에 높은 비틀림 강도를 제공한다.
도 8은 커넥터 요소(210)의 몸체(220)로부터 돌출하는 비틀림 지지 릿지(220a)가 축방향(A)을 따라 연장하는 것을 제외하고, 모든 양태에서 도 1a 및 도 1b의 커넥터 요소와 동일한 제 3 실시예에 따른 커넥터 요소(210)를 예시한다. 하나 또는 수 개의 이러한 릿지(220a)는 상승된 비틀림 강도를 요구하는 적용을 위해 의도되는 커넥터 요소 상에 제공될 수 있다.
도 9는 원위 단부 칼라(322)가 원위 단부 칼라(322)의 원위 측으로 액화된 열가소성 물질의 유동을 증가시키도록 천공되는 것을 제외하고, 모든 양태에서 도 1a 및 도 1b의 커넥터 요소와 동일한, 제 4 실시예에 따라 커넥터 요소(310)를 예시한다. 이러한 배열은 액화 열가소성 수지에 의해 도달 가능한, 고정 영역(63)(도 5a)의 용적을 증가시켜, 전체 고정 강도를 증가시킨다.
도 10은 전술 한 방법을 설명하는 흐름도이다. 단계(400)(도 5a 및 도 5b)에서, 커넥터 요소(10)의 원위 단부는 장착 구멍(64) 내로 삽입된다. 단계(402)(도 5a 및 도 5b)에서, 슬리브(36)는 장착 구멍(64) 내로 삽입되고, 상기 슬리브(36)는 커넥터 요소(10)를 둘러싼다. 앞에서 상세하게 예시된 바와 같이, 단계(400 및 402)는 커넥터 요소(10) 및 슬리브(36)를 미리-조립함으로써 동시에 수행될 수 있으며; 대안적으로 커넥터 요소(10)와 슬리브는 슬리브(36)가 커넥터 요소(10)를 둘러싸는 위치로 임의의 연속하는 순서로 삽입될 수 있다. 최종적으로, 단계(404)(도 6a 내지 도 6f)에서, 에너지는 슬리브(36)의 열가소성 물질의 적어도 일 부분을 액화하도록 전달된다. 앞에서 예시된 바와 같이, 액화는 복수의 축방향으로 분리된 액화 개시 인터페이스(74, 78, 및 80)에서 연속된 순서로 계단 방식으로 개시될 수 있다. 부가적인 액화 개시 인터페이스는 예를 들면 커넥터 요소(10)와 슬리브(36)의 길이를 따라 분배되는 중간 칼라(28) 및 원주 방향 슬롯(54)의 부가 쌍들을 제공함으로써, 커넥터 요소(10)와 슬리브(36)의 축방향 길이를 따라 제공될 수 있다.
상술된 공정을 수행하기 위해 구성된 기계는 도 11에 개략적으로 도시된다. 상기 기계(500)는 커넥터 요소(10) 및 슬리브(36)를 제공하도록 구성되는 피딩 유닛(502) 및 상기 피딩 유닛(502)으로부터 커넥터 요소(10) 및 슬리브(36)를 수용하도록 그리고 수용 물체(66)의 장착 구멍(64)(도 5a)에 커넥터 요소(10) 및 슬리브(36)(도 1a, 및 도 2a)를 배치하도록 구성된 위치 설정 장치(504)를 포함할 수 있다. 상기 기계(500)는 또한 슬리브(36)에 에너지를 전달하기 위해, 히터 또는 소노트로드와 같은 에너지 전달 장치(506)를 포함할 수 있다. 상기 기계(500)는 또한 기계(500)를 통하여 이동하는 수용 물체(66)의 피드 상에 자동화되고 반복된 고정 작동을 위해 별개 구성요소로서 또는 마찰-본딩 가능 커넥터 조립체(62)로서 복수의 슬리브(36) 및 커넥터 요소(10)를 포함하는 매거진(508)이 구비될 수 있다.
앞에서 설명된 고정 영역(63)에 대해 특히 적합한 침투 가능한 물질의 예는 목재, 합판, 마분지, 판지, 콘크리트 벽돌 물질, 다공성 유리, 금속, 세라믹 또는 폴리머 물질의 발포체 또는 소결된 세라믹, 유리 또는 금속 물질과 같은 고체 물질이고, 이러한 물질들은 열경화성 물질이 통과하는 공간을 포함하고 상기 공간은 원래 공기 또는 다른 변화가능하거나 압축가능한 물질로 채워진다. 추가 예는 적절한 거칠기, 적절한 기계 가공된 표면 구조 또는 적합한 표면 코팅(예를 들어, 입자로 이루어짐)을 포함하는 표면을 갖는 상기한 특성 또는 물질을 갖는 복합 물질이다. 침투 가능 물질이 열가소성 특성을 갖는다면, 기계적으로 안정한 상을 추가로 포함하거나 고정 단계에서 액화되는 열가소성 물질보다 상당히 높은 용융 온도를 가짐으로써 고정 단계 동안 기계적 강도를 유지하는 것이 바람직하다. 침투 가능 물질은 적어도 주변 온도에서 고체인 것이 바람직하며, 본 개시물의 내용에서 "고체"는 이 물질이 단단하고 실질적으로 탄성적으로 가요적이지 않고(엘라스토머 특성이 없음) 소성 변형 가능하지 않고, 또는 탄성 압축성이 없거나 단지 매우 작은 탄성 압축성을 갖고 있는 것을 의미한다. 침투 가능 물질은 액화된 물질이 유동하거나 고정을 위해 가압될 수 있는 (실제 또는 잠재적인) 공간을 더 포함한다. 예를 들면, 침투 가능물질은 섬유질 또는 다공성이거나 침투 가능한 표면 구조를 포함하여, 침투 가능한 표면 구조는 예를 들면, 적절한 기계 가공 또는 코팅(침투를 위한 실제 공간)에 의해 제조된다. 대안적으로, 침투 가능 물질은 액화된 열가소성 물질의 정수압 하에서 이러한 공간을 개발시킬 수 있으며, 이는 침투될 수 없거나 주변 조건하에서 매우 작은 정도로만 침투할 수 있음을 의미한다. 이 속성(침입을 위한 잠재적인 공간을 가짐)은 예를 들어, 기계적 저항면에서 비균질성을 암시한다. 이러한 성질을 갖는 물질의 예는 기공이 기공 밖으로 빠져나갈 수 있는 물질로 채워지는 다공성 물질, 연질 물질과 단단한 물질 또는 이종 물질(목재와 같은)의 복합체이며, 이 복합체에서 구성 요소들 사이의 계면 접착력은 침투 액화 물질에 의해 가해지는 힘보다 작다. 따라서, 일반적으로, 침투 가능 물질은 구조(기공, 공동 등과 같은 "빈" 공간) 또는 물질 조성(변위 가능한 물질 또는 분리 가능한 물질)의 관점에서 비균질성을 포함한다. 그러나, 완성도를 위해, 본 발명은 침투 가능 물질의 적용에 한정되지 않는다는 것이 지적되고; 상기 규정에 따라 침투할 수 없는 물질 물체를 수용하는데 있어서 커넥터 요소를 고정 시키는데 사용될 수도 있다. 장착 구멍(64)에는 언더컷이 선택적으로 제공될 수 있다. 언더컷은 예를 들면, 슬리브를 수용 대상물의 물질 내로 가압하여 균열을 일으키거나, 또는 예를 들어, 벌집 보드의 벌집을 압축함으로써, 프로세스 중 생성될 수도 있다.
커넥터 요소(10)는 상대적으로 비-열가소성 물질로 제조된다. 커넥터 요소에 대한 예시적인 적합한 물질은 금속, 예를 들어 강철, 알루미늄, Zamak 5와 같은 아연 합금 또는 무쇠(pot metal)이다. 그러나 상대적으로 비-열가소성이라는 용어는 고정 과정의 맥락에서 해석되어야 하고; 공정을 이용하여 커넥터 요소(10)를 고정하기 위해, 커넥터 요소(10)의 몸체(20)는 고정 공정 동안 견고하게 유지될 필요가 있다. 그러므로, "상대적으로 비-열가소성(relatively non-thermoplastic)"이라는 용어는 슬리브(36)의 융점보다 실질적으로 높은 융점을 갖는 임의의 열가소성 물질을 포함하는 것으로 해석되어야 하는데, 그 이유는 그러한 물질이 본 발명과 관련하여 열가소성 특성을 갖지 않을 것이기 때문이다.
전술된 슬리브(36)에 적합한 열가소성 물질은 고체로부터 액체로 변환하거나 임계 온도 범위 이상에서, 예를 들어 용융에 의해 유동 가능하고, 예를 들어 결정화에 의해 임계 온도 범위 아래로 다시 냉각될 때 고체 물질로 재변형되는, 중합체 상(특히 C, P, S 또는 Si 사슬계)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 고상의 점도는 액상의 적어도 수천 배의 크기(three orders of magnitude)와 같은 몇 배의 크기(several orders of the magnitude)만큼 더 높을 수 있다. 열가소성 물질은 일반적으로 공유 결합으로 가교 결합되지 않거나 융점 온도 범위 이상으로 가열될 때 가교 결합이 가역적으로 개방되는 방식으로 가교 결합되는 중합체 성분을 포함할 수 있다. 중합체 물질은 충전제, 예를 들면, 열가소성 특성을 갖지 않거나 기본 중합체의 용융 온도 범위보다 상당히 높은 용융 온도 범위를 포함하는 열가소성 특성을 갖는 물질의 섬유 또는 입자를 더 포함할 수 있다. 열가소성 물질의 예는 열가소성 중합체, 공-중합체 또는 충전 중합체이며, 여기서 기본 중합체 또는 공-중합체는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드(특히, 폴리아미드 12, 폴리아미드 11, 폴리아미드 6, 또는 폴리아미드 66), 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트-우레탄, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르 카보네이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트(ASA), 스티렌-아크릴로니트릴, 폴리 염화 비닐, 폴리스티렌, 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리 에테르이미드(PEI), 폴리 설폰(PSU), 폴리(p-페닐렌 설파이드)(PPS), 액정 폴리머(LCP) 등이다.
본 발명에 따른 방법에 적합한 기계적 진동 또는 오실리에이션(oscillation)은 전형적으로 2 내지 200 ㎑; 보다 일반적으로 10 내지 100 kHz; 더욱 전형적으로는 15 내지 40kHz의 주파수를 가질 수 있다. 예로서, 활성 표면의 평방 밀리미터 당 0.2 내지 20 W의 전형적인 진동 력을 제공할 수 있다. 진동 공구(예를 들면, 소노트로드)는 슬리브와의 인터페이스가 삽입 축선(A) (도 5a)의 방향으로 약 30 내지 60 ㎛와 같은 1 내지 100 ㎛의 진폭을 가지고 주로 진동한다.
본 발명은 몇몇 실시 예를 참조하여 주로 설명되었다. 그러나, 당업자라면 쉽게 알 수 있듯이, 위에서 개시된 것 이외의 다른 실시예는 첨부된 특허 청구 범위에 의해 규정된 본 발명의 범위 내에서 동일하게 가능하다. 예를 들어, 장착 구멍(64)(도 5a)은 블라인드 구멍으로 도시되어 있다. 그러나, 대안적으로, 예를 들어, 목재 합판으로 만든 가구 부품을 통하여 항상 연장하는 통공으로서 구성될 수 있다. 침투 구멍(64)의 내부 면은, 예를 들어 장착 구멍(64)의 바닥(70)을 통해 보다 작은 직경의 침투 구멍(64a)을 형성함으로써 단부-정지 쇼울더가 제공될 수 있다. 따라서, 커넥터 요소(10)의 내부 스레드(14)(도 1a)는 보드의 어느 한 측면으로부터 접근될 수 있다. 더욱이, 상기 슬리브(36)(도 2a)는 커넥터 요소(10)를 수용하기 위한 축방향 침투 구멍(38)을 갖는 것으로 예시되었다. 그러나, 이는 필요하지 않고, 슬리브가 단지 일 단부에서 개방되는 것으로 충분할 수 있다. 예를 들면, 슬리브(36)는 근위 단부에서 축방향 단부 벽에 의해 폐쇄될 수 있다. 이러한 슬리브는 예를 들면 재 구성가능한 가구 시스템의 선택적 구성요소를 설치하기 위해, 예를 들면, 스레드를 노출하도록 축방향 단부 벽을 제거함으로써, 나중에 접근될 수 있는, 숨겨진 커넥터 요소를 고정하기 위해 이용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 모든 구성요소는 삽입 축선(A)(도 5a) 및 중앙 축선(C1 및 C2)(도 1a 및 도 2a)를 중심으로 실질적인 원형의 원통형 또는 회전-대칭 기하학적 형상을 갖도록 예시되어 있다. 그러나, 이러한 기하학적 형상이 원형 장착 구멍(64)에 대해 바람직할 수 있지만, 원형 장착 구멍은 예를 들면 드릴링에 의해 형성하기가 더 쉬울 수 있고, 원형 기하학적 형상은 필요하지 않다. 더욱이, 커넥터 요소, 슬리브, 및 장착 구멍은 동일한 일반적인 형상, 또는 정합 형상을 가지는 것이 필요하지 않다. 전술된 바와 같이, 제 1 및 제 2 커넥터 인터페이스는 스크류 인터페이스로서 설명된다. 그러나, 이는 필요하지 않다. 본 발명은 또한 베이어닛 인터페이스, 클릭 연결부, 자석, 클립, 등과 같은 다른 타입의 커넥터 인터페이스를 고정하기에 적합하다. 수용 물체 내에 고정될 커넥터 요소는 암형 커넥터 인터페이스가 제공될 필요가 없고; 대안적으로 상기 커넥터 요소는 스레디드 핀과 같은, 수형 커넥터 인터페이스일 수 있다.

Claims (31)

  1. 수용 물체(66) 내에 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)를 고정하는 방법으로서,
    상기 수용 물체(66)는 비-열가소성 물질 또는 슬리브(36)의 융점보다 높은 융점을 갖는 열가소성 물질로 제조된 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)를 수용하기 위한 장착 구멍(64)이 제공된 고정 영역(63)을 가지며, 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)는 원위 단부(18) 및 근위 단부(12)를 가지며, 상기 근위 단부(12)는 정합하는 제 2 커넥터 인터페이스와 맞물리기 위한 제 1 커넥터 인터페이스(14)가 제공되고, 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)의 원위 단부(18)를 삽입 축선(A)을 따라 삽입 방향(68)으로 상기 장착 구멍(64) 내로 삽입하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    열가소성 물질을 포함하는 상기 슬리브(36)를 상기 장착 구멍(64) 내로 삽입하는 단계로서, 상기 슬리브(36)는 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)를 둘러싸고 커넥터 요소에 본딩되지 않는, 단계; 및
    상기 커넥터 요소가 상기 장착 구멍의 축방향 지지 면과 접하고 상기 슬리브(36)가 장착 구멍 내로 축방향으로 가압되고 상기 커넥터 요소와 축방향으로 접하는 동안 상기 슬리브(36)의 열가소성 물질의 적어도 일 부분(76)을 액화하도록 에너지를 전달하는 단계로서, 상기 커넥터 요소는 상기 축방향 지지 면에 대해 정지되어 유지되고 상기 열가소성 물질의 액화는 상기 슬리브(36)와 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310) 사이의 액화 개시 인터페이스(74, 78)에서 개시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬리브(36) 및 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)는 미리-조립되고 상기 장착 구멍(64) 내로 동시에 삽입되는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지는 기계적 에너지 전달, 또는 기계적 진동에 의해 전달되는, 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액화 개시 인터페이스(74)는 상기 슬리브(36)의 원위 단부(40)에 위치되는, 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지는 상기 슬리브(36)의 상기 열가소성 물질의 복수의 축방향 분리 부분(41, 58, 49)을 순차적으로 액화하기 위해 전달되는, 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 영역(63)은 상기 슬리브(36)의 열가소성 물질이 액화될 때 침투 가능한 고체 물질을 포함하고,
    상기 방법은 상기 액화된 열가소성 물질(76)의 적어도 일 부분을 상기 침투 가능 물질 내로 침투하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액화된 열가소성 물질(76)의 적어도 일 부분이 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)의 몸체(120)로부터 반경 방향으로 연장되는 구조물(28, 22)을 축방향으로 둘러싸게 하는 단계; 및
    그 후 상기 액화된 열가소성 물질(76)이 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)와 상기 고정 영역(63) 사이의 축방향 지지를 제공하도록 고화되는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액화된 열가소성 물질(76)의 적어도 일 부분이 상기 커넥터 요소(10; 310)의 접선 방향으로 변화하는 표면 구조(26, 120a; 220a; 322)를 둘러싸게 하는 단계; 및
    그 후 상기 액화된 열가소성 물질(76)을 고화하여 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)와 상기 고정 영역(63) 사이의 맞물림에 회전 저항을 제공하도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수용 물체(66)는 가구 부품, 또는 가구 부품을 형성하기 위한 블랭크인, 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 커넥터 인터페이스(14)는 수형 커넥터 인터페이스와 맞물리기 위한 암형 커넥터 인터페이스인, 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬리브(36)의 상기 적어도 일 부분(76)이 액화되는 동안 상기 슬리브(36)의 근위 단부(44)를 삽입 방향(68)으로 이동하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)가 상기 수용 물체(66)의 외부 표면과 동일 높이가 되거나 상기 수용 물체(66)의 외부 표면 내로 카운터싱크되는 위치로 상기 장착 구멍(64) 내로 삽입되는, 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬리브(36)는 상기 슬리브(36)의 근위 단부(44)가 상기 수용 물체(66)의 외부 표면과 동일 높이가 되거나 상기 수용 물체(66)의 외부 표면 내로 카운터싱크되는 위치로 이동되는, 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310)는 상기 수용 물체(66)의 외부 표면과 동일 높이가 되거나 상기 수용 물체(66)의 외부 표면 내로 카운터싱크되는 위치로 상기 장착 구멍(64) 내로 삽입되고, 상기 슬리브(36)는 상기 슬리브(36)의 근위 단부(44)가 상기 수용 물체(66)의 상기 외부 표면과 동일 높이가 되거나 상기 수용 물체(66)의 상기 외부 표면 내로 카운터싱크되는 위치로 이동되는, 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 공정을 수행하기 위해 구성된 기계로서, 상기 기계는:
    커넥터 요소(10; 110; 210; 310) 및 슬리브(36)를 제공하도록 구성된 피딩 유닛(502),
    상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310) 및 상기 슬리브(36)를 상기 피딩 유닛(502)으로부터 수용하고 상기 커넥터 요소(10; 110; 210; 310) 및 상기 슬리브(36)를 수용 물체(66)의 장착 구멍(64)에 배치하도록 구성된 위치 설정 장치(504), 및
    상기 슬리브(36)로 에너지를 전달하기 위한 에너지 전달 장치(506)를 포함하는,
    기계.
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KR1020197023022A 2017-01-19 2018-01-19 커넥터 요소를 고정하는 방법, 그 방법을 수행하는 기계, 및 커넥터 요소 고정 키트 KR102666157B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012513552A (ja) * 2008-12-23 2012-06-14 ウッドウェルディング・アクチェンゲゼルシャフト コネクタを固定する方法およびコネクタ
JP2015523245A (ja) * 2012-06-14 2015-08-13 ウッドウェルディング・アクチェンゲゼルシャフト 材料を補強および／または裏打ちするための方法および装置

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