KR20010057361A - 필기구용 니들팁 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

모멘트에 취약한 부분이 없으며 내구성 및 강도가 향상되고 잉크의 공급이 원활하며 금형비의 절감이 가능하도록, 볼의 외경보다 큰 내경으로 형성되는 원통부와, 원통부의 한쪽 끝부분으로부터 연장하여 점차 지름이 작아지는 경사면으로 형성되는 원뿔부와, 원뿔부의 끝부분에 안쪽으로 돌출하여 복수의 포지돌기가 형성되고 볼이 회전가능하게 조립되는 볼포지부로 이루어지고, 원뿔부와 원통부를 스피닝가공에 의하여 일체로 형성하는 필기구용 니들팁을 제공한다.

또 소정의 판재 또는 파이프를 스피닝가공하여 원뿔부와 볼의 외경부다 큰 내경을 보유하는 원통부를 형성하는 스피닝단계와, 원뿔부의 끝부분에 볼을 회전가능하게 조립하기 위한 복수의 포지돌기를 내주면으로 돌출하도록 펀칭가공하여 형성하는 펀칭단계로 이루어지는 필기구용 니들팁 제조방법을 제공한다.

Description

필기구용 니들팁 및 그 제조방법 {Needle Type Tip for Writing Utensil and Manufacture Method of The Same}

본 발명은 볼의 회전 및 잉크의 유통이 원활하게 이루어지고 내구성이 향상되며 충분한 강도를 보유하도록 스피닝가공에 의하여 원통부와 원뿔부를 형성하고 원뿔부 끝부분에는 볼포지부를 형성하여 이루어지는 필기구용 니들팁 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 볼펜 등의 필기구는 내부에 잉크가 저장되는 잉크저장관과 상기한 잉크저장관에 조립되고 선단에 볼이 회전가능하게 조립되는 팁으로 이루어지는 필기심과, 상기한 필기심을 보호하는 외통과, 상기한 외통에 조립되고 필기심의 팁부분이 위치하는 캡으로 구성된다.

상기한 필기심의 팁 내부에는 선단에 조립된 볼에 항상 선단 끝쪽을 향하여 힘을 가하도록 스프링을 설치한다.

상기한 필기심의 팁은 콘(cone)형상으로 형성되는 콘형 팁과, 가는 파이프형상으로 형성되는 니들형 팁으로 구분된다.

상기에서 니들형 팁은 내경이 볼경에 대응되는 지름으로 형성되므로 매우 가늘게 형성된다. 따라서 굽힘 등의 외력이 작용하는 경우 쉽게 손상되어 내구성이 낮으며, 잉크의 공급이 원활하게 이루어지지 않아 점도가 높은 잉크는 사용하는 것이 용이하지 않다.

최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하여 내구성을 향상시키고 잉크공급로의 설계를 볼경에 제한받지 않고 자유롭게 행하여 점도가 높은 잉크의 경우에도 원활한 공급이 이루어질 수 있는 니들형 팁 및 그 제조방법이 많이 제안되고 있다.

이와 같은 니들형 팁의 제조방법중 일예는 일본국 특허공개공보 평2-61341호에 기재된 바와 같이, 금속제의 가는 파이프의 선단에 다단계의 회전스웨이징가공을 행하여 소경부를 형성하고, 내면에 잉크유도심의 도입로를 형성하기 위한 구멍가공 및/또는 볼포지부와 볼받이부를 형성하기 위한 구멍가공, 복수의 잉크도입홈을 형성하기 위한 구멍가공 등의 절삭가공을 행하는 것으로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 니들형 팁의 제조방법은 여러번의 절삭가공을 행하므로 볼포지부의 내면에 거스러미(burr)나 절삭칩 등이 잔류되는 경우가 발생하고, 절삭공구가 마모함에 따라 볼포지부의 내면조도가 조대하게 되어 원활한 볼의 회전 및 원활한 잉크유통이 저해되는 경우가 발생한다.

그리고 절삭가공에 의하여 볼포지부를 형성하므로 원주벽의 두께가 얇게 되고 강도가 저하된다. 따라서 장기간 사용시에는 안정적인 볼지지성이 유지될 수가 없고, 볼의 탈락을 발생시킬 우려가 높다.

또 절삭가공할 때 가공물인 파이프의 축선과 절삭공구의 축선에 어긋남이 발생하면, 원주벽의 두께가 불균일하게 되어 강도가 저하되고, 볼포지부 내경의 산포가 커져 볼의 지지성이 저하되거나 볼을 탈락시킬 우려가 높다.

따라서 일본국 특허공개공보 평10-193864호에서는 스테인레스강의 파이프로 이루어지고, 직선 원통형상의 대경부와, 선단근방의 원주벽에 볼받이용의 복수의 돌기를 소성변형에 의해 형성하고 이 돌기 전면에서 볼을 회전가능하게 포지하며 직선 원통형상인 소경부와, 상기한 대경부와 소경부를 연결하며 소성변형에 의하여 일체로 형성되는 테이퍼부로 이루어지는 볼펜팁을 제공한다.

즉 스테인레스강(예를 들면 오오스테나이트계 스테인레스강)의 파이프에 선단으로부터 차례로 소경부와 테이퍼부 및 대경부를 소성가공에 의해 일체로 연결하여 형성하도록 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 볼펜팁은 일본국 특허공개공보 평2-61341호에 비하여 소경부와 테이퍼부 및 대경부가 대략 균일한 두께로 형성되므로, 극단적으로 두께가 얇은 부분이 존재하지 않으며, 강도적으로 약한 부분이 존재하지 않는다.

그러나 일본국 특허공개공보 평10-193864호에 기재된 볼펜팁은 대략 외경이 2㎜ 정도이고 길이가 긴 파이프를 소정의 길이로 절단하고, 이를 소성변형하여 소경부와 테이퍼부를 형성하므로, 파이프의 취급에 어려움이 많으며, 파손 또는 손상을 입을 우려가 많다.

또 소경부와 테이퍼부가 소정의 각도를 갖고 연결되므로, 다른 부분에 비하여 모멘트가 작용할 때에 취약하게 되어, 이 부분에서 굽힘이 발생할 우려가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스피닝(spinning)가공을 이용하여 원통부 및 원뿔부를 형성하고 원뿔부의 끝부분에 볼포지부를 형성하므로, 모멘트에 취약한 부분이 없으며, 내구성 및 강도가 향상되고, 잉크의 공급이 원활하며, 금형비의 절감이 가능한 필기구용 니들팁 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 필기구용 팁의 일실시예를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 A-A 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 필기구용 니들팁의 일실시예를 적용한 필기심을 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 필기구용 니들팁의 일실시예를 적용한 볼펜을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 제조방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.

도 6은 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 제조방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 공정도.

도 7은 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 제조방법의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 공정도.

본 발명이 제안하는 필기구용 니들팁은 볼의 외경보다 큰 내경으로 형성되는 원통부와, 상기한 원통부의 한쪽 끝부분으로부터 연장하여 점차 지름이 작아지는경사면으로 형성되는 원뿔부와, 상기한 원뿔부의 끝부분에 안쪽으로 돌출하여 복수의 포지돌기가 형성되고 볼이 회전가능하게 조립되는 볼포지부로 이루어지고, 상기한 원뿔부와 원통부를 스피닝가공에 의하여 일체로 형성한다.

또 본 발명이 제안하는 필기구용 니들팁 제조방법은 소정의 판재 또는 파이프를 스피닝가공하여 원뿔부와 볼의 외경부다 큰 내경을 보유하는 원통부를 형성하는 스피닝단계와, 상기한 원뿔부의 끝부분에 볼을 회전가능하게 조립하기 위한 복수의 포지돌기를 내주면으로 돌출하도록 펀칭가공하여 형성하는 펀칭단계로 이루어진다.

다음으로 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 필기구용 니들팁의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 볼(12)의 외경보다 큰 내경으로 형성되는 원통부(4)와, 상기한 원통부(4)의 한쪽 끝부분으로부터 연장하여 점차 지름이 작아지는 경사면으로 형성되는 원뿔부(6)와, 상기한 원뿔부(6)의 끝부분에 안쪽으로 돌출하여 복수의 포지돌기(9)가 형성되고 볼(12)이 회전가능하게 조립되는 볼포지부(8)로 이루어진다.

상기한 원뿔부(6)와 원통부(4)는 스피닝(spinning)가공에 의하여 일체로 형성한다.

상기한 볼포지부(8)의 포지돌기(9)는 펀칭(punching)가공에 의하여 내주면으로 돌출하도록 형성한다.

상기한 포지돌기(9)는 3개 또는 4개를 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 볼(12)은 원뿔부(6)의 끝부분에 형성한 볼포지부(8)에 삽입한 다음, 볼포지부(8)의 선단 끝부분을 코오킹(caulking)가공하는 것에 의하여 상기한 포지돌기(9)와의 사이에서 회전가능하게 조립된다.

상기한 원통부(4)의 끝부분은 조립이 용이하도록 안쪽으로 굽힘가공하는 것도 가능하다.

또 본 발명에 따른 필기구용 니들팁의 제조방법의 일실시예는 도 5∼도 7에 나타낸 바와 같이, 소정의 판재(31) 또는 파이프(32)를 스피닝가공하여 원뿔부(6)와 볼(12)의 외경부다 큰 내경을 보유하는 원통부(4)를 형성하는 스피닝단계(S1)와, 상기한 원뿔부(6)의 끝부분에 볼(12)을 회전가능하게 조립하기 위한 복수의 포지돌기(9)를 내주면으로 돌출하도록 펀칭가공하여 형성하는 펀칭단계(S2)로 이루어진다.

상기한 스피닝단계(S1)는 스피닝머신(spinning machine) 등을 이용하여 스피닝가공을 행하도록 이루어진다.

상기한 스피닝단계(S1)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 팁의 내면형상에 대응하는 형상으로 형성된 형틀(34)을 스피닝머신의 스핀들축(42)에 고정하고, 상기한 형틀(34)의 끝부분에 소정의 판재(31)를 고정한 다음, 스핀들축(42)을 회전시켜 형틀(34) 및 판재(31)를 회전시키면서 훑기주걱(44)을 이용하여 판재(31)를 순차적으로 형틀(34)에 밀착시키는 것으로 이루어진다.

상기와 같이 훑기주걱(44)을 이용하여 판재(31)를 형틀(34)에 밀착시키면, 판재(31)는 소성 변형되어 내면이 형틀(34)의 외면형상에 대응하는 형상으로 형성된다.

즉 상기한 형틀(34)의 외면을 볼(12)의 외경보다 큰 원통형상과 원뿔형상으로 형성하고, 형틀(34)에 판재(31)를 밀착시키는 것에 의하여 원통부(4)와 원뿔부(6)를 형성한다.

상기와 같이 원통부(4)와 원뿔부(6)가 형성된 팁재료를 원뿔부(6)의 끝면에 대한 모따기를 행하고, 복수의 포지돌기(9)를 펀칭가공에 의하여 형성한다.

상기와 같이 포지돌기(9)를 형성하는 것에 의하여 이루어지는 볼포지부(8)에 볼(12)을 삽입한 다음, 모따기한 볼포지부(8) 끝면을 코오킹(caulking)가공하는 것에 의하여 볼(12)을 볼포지부(8)로부터 이탈되지 않도록 회전가능하게 조립한다.

그리고 상기한 스피닝단계(S1)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 팁의 내면형상에 대응하는 형상으로 형성된 형틀(34)을 스피닝머신의 스핀들축(42)에 고정하고, 상기한 형틀(34)에 소정의 파이프(32)를 고정한 다음, 스핀들축(42)을 회전시켜 형틀(34) 및 파이프(32)를 회전시키면서 훑기주걱(44)을 이용하여 파이프(32)를 순차적으로 형틀(34)에 밀착시키는 것으로 이루어진다.

상기와 같이 훑기주걱(44)을 이용하여 파이프(32)를 형틀(34)에 밀착시키면, 파이프(32)는 소성 변형되어 내면이 형틀(34)의 외면형상에 대응하는 형상으로 형성된다.

상기에서 파이프(32)는 형성하고자 하는 원통부(4)의 내경에 대응하는 내경을 보유한다.

또 상기한 원뿔부(6)는 대략 5∼60°정도의 범위에서 원뿔각을 갖도록 형성하는 것이 가공성과 잉크흐름성의 면에서 바람직하고, 대략 10∼40°정도의 범위에서 원뿔각을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 원통부(4)의 내경은 볼(12)의 외경에 비하여 대략 1.2∼5.5배정도 범위에서 설정하여 형성하는 것이 바람직하다.

예를 들면 외경이 0.3㎜인 볼(12)을 사용하는 경우에는 상기한 원뿔부(6)의 원뿔각을 20°로 형성하고, 상기한 원통부(4)의 내경을 0.87㎜정도로 형성하는 것이 바람직하다.

상기에서 원뿔부(6)의 길이는 대략 2.4㎜정도로 형성되고, 원통부(4)의 길이는 필요에 따라 대략 3∼8㎜정도의 범위에서 설정하여 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 도 3에는 상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 필기구용 니들팁을 적용한 필기심(10)을 나타낸다.

상기한 필기심(10)은 원통부(4)와 원뿔부(6)로 이루어진 팁(2)과, 상기한 팁(2)의 원뿔부(6) 선단부분에 형성한 볼포지부(8)에 회전가능하게 조립되는 볼(12)과, 상기한 팁(2)의 원통부(4)가 삽입되어 지지되는 팁홀더(14)와, 상기한 팁(2) 및 팁홀더(14)의 내부에 삽입되고 상기한 볼(12)에 선단 바깥쪽으로 힘을 가하는 스프링(16)과, 상기한 팁홀더(14)가 삽입되고 내부에는 잉크가 저장되는 잉크저장관(18)을 포함한다.

또 도 4에는 상기와 같이 구성되는 필기심(10)을 적용한 볼펜(20)을 나타낸다.

상기한 볼펜(20)은 필기심(10)과, 상기한 필기심(10)이 내부에 삽입되는 외통(22)과, 상기한 외통(22)에 조립되고 상기한 필기심(10)의 팁(2)이 위치하는 캡(24)을 포함한다.

상기에서는 일반형의 볼펜(20)에 본 발명에 따른 필기구용 니들팁을 적용한 예를 나타내었지만, 이외에도 녹크식 볼펜에 적용하는 것도 가능하고, 볼펜 이외의 다른 종류의 필기구에 적용하는 것도 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 필기구용 니들팁(2)을 적용한 필기심(10) 및 볼펜(20)에 있어서는 볼(12)의 외경보다 큰 내경으로 원통부(4)를 형성하므로, 잉크저장관(18)의 잉크가 원통부(4) 및 원뿔부(6)를 통하여 볼포지부(8)에 조립된 볼(12)로 원활하게 공급된다.

상기에서는 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법에 의하면, 원통부와 원뿔부가 유연하게 연결되고 종래 니들팁에 형성되는 소경부와 테이퍼부의 연결지점이 존재하지 않으므로, 필기를 하기 위하여 선단부에 모멘트를 작용시킬 때에 하중이 집중되는 부분이 존재하지 않아, 굽힘 등이 발생하지 않고, 내구성이 향상된다.

또 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법에 의하면, 형틀 하나만준비하면 원통부 및 원뿔부를 형성하는 것이 가능하므로 종래 프레스가공의 경우에 2벌의 금형이 필요한 것에 비하여 금형비의 절감이 이루어지고, 제조원가가 절감된다.

그리고 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법에 의하면, 스피닝머신 1대로 다공정을 행하는 것이 가능하므로 다품종 소량생산도 가능하다.

또 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법에 의하면, 소정의 판재나 파이프 등의 재료를 고속으로 회전시키면서 스피닝가공을 행하여 형상을 형성하므로, 제품의 표면이 미려하고 연결부분이 유연한 곡면으로 이루어져 마무리가공을 별도로 할 필요가 없다.

그리고 본 발명에 따른 필기구용 니들팁 및 그 제조방법에 의하면, 스피닝머신을 수치제어방식으로 구성하는 것이 가능하므로 가공정밀도와 재현성의 산포가 안정된 제품을 생산하는 것이 가능하고, 반복생산에 용이하게 대응할 수 있다.

Claims (6)

1. 볼의 외경보다 큰 내경으로 형성되는 원통부와, 상기한 원통부의 한쪽 끝부분으로부터 연장하여 점차 지름이 작아지는 경사면으로 형성되는 원뿔부와, 상기한 원뿔부의 끝부분에 안쪽으로 돌출하여 복수의 포지돌기가 형성되고 볼이 회전가능하게 조립되는 볼포지부로 이루어지는 필기구용 니들팁.
2. 제1항에 있어서, 상기한 원뿔부와 원통부는 스피닝가공에 의하여 일체로 형성하고,

   상기한 볼포지부의 포지돌기는 펀칭가공에 의하여 내주면으로 돌출하도록 형성하는 필기구용 니들팁.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 원뿔부는 5∼60°의 범위에서 원뿔각을 갖도록 형성하는 필기구용 니들팁.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 원통부의 내경은 볼의 외경에 비하여 1.2∼5.5배의 범위에서 설정하여 형성하는 필기구용 니들팁.
5. 소정의 판재 또는 파이프를 스피닝가공하여 원뿔부와 볼의 외경부다 큰 내경을 보유하는 원통부를 형성하는 스피닝단계와,

   상기한 원뿔부의 끝부분에 볼을 회전가능하게 조립하기 위한 복수의 포지돌기를 내주면으로 돌출하도록 펀칭가공하여 형성하는 펀칭단계로 이루어지는 필기구용 니들팁 제조방법.
6. 원통부와 상기한 원통부의 한쪽 끝부분으로부터 연장하여 점차 지름이 작아지는 경사면으로 형성되는 원뿔부와 상기한 원뿔부의 끝부분에 안쪽으로 돌출하여 복수의 포지돌기가 형성되는 볼포지부로 이루어진 팁과, 상기한 팁의 볼포지부에 회전가능하게 조립되는 볼과, 상기한 팁의 원통부가 삽입되어 지지되는 팁홀더와, 상기한 팁 및 팁홀더의 내부에 삽입되고 상기한 볼에 선단 바깥쪽으로 힘을 가하는 스프링과, 상기한 팁홀더가 삽입되고 내부에는 잉크가 저장되는 잉크저장관을 포함하는 필기심과,

   상기한 필기심이 내부에 삽입되는 외통과,

   상기한 외통에 조립되고 상기한 필기심의 팁이 위치하는 캡을 포함하는 볼펜.