KR200428960Y1 - 셀프-클린칭 타입 파스너 - Google Patents

Abstract

본 고안은 셀프-클린칭 타입 파스너(self-clinching type fastener)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 냉간 압조용 탄소강 선재(carbon steel wire rods for cold heading and cold forging)를 이용하여 제조되는 나사부 형성 셀프-클린칭 타입 파스너에 관한 것으로서, 본 고안에 따르면 냉간압조용강선 소재로 이루어지며, 양단부가 각각 바닥면과 헤드면의 외부로 개방된 보어를 갖는 배럴과, 상기한 배럴의 외주연 일단부에 형성되는 헤드로 구성되는 셀프-클린칭 타입 파스너와 그 제조방법이 제공되며, 본 고안에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너는 기계적 특성 및 가공성이 우수하면서도 상대적으로 저렴하고 중금속 Pb나 Cr을 포함하지 않는 친환경적 소재인 냉간압조용강선으로 제조되며 탭핑 가공 시 절삭 칩이 보어 내부에 잔류하지 않아 절삭 칩에 의한 전기전자 부품의 고장 우려가 없고 세정(洗淨)이 용이하며 도금 피복성도 우수하고, 적절한 자중을 보유하여 베이스 플레이트에 천공된 구멍에 자동화 설비를 이용하여 투입 시 자중(自重)에 의한 정위치 자동 삽입이 용이하며, 탭핑 가공 시간 단축 및 그에 따른 공구 수명 연장을 도모할 수가 있다.

셀프-클린칭(self-clinching), 파스너(fastener), 배럴, 보어, 헤드

Description

셀프-클린칭 타입 파스너{(Self-clinching Type Fastener}

도 1은 종래의 일반적인 셀프-클린칭 타입 파스너의 결합구조를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 셀프-클린칭 타입 파스너의 제조 과정을 나타내는 순차 개략 설명도이다.

도 3은 종래의 다른 셀프-클린칭 타입 파스너의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4는 도 3의 셀프-클린칭 타입 파스너의 제조 과정을 나타내는 순차 개략 설명도이다.

도 5a 및 도 5b는 각각 본 고안의 바람직한 일구체예에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도 6은 본 고안의 바람직한 다른 일구체예에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너의 평면도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 고안에 따른 프로토타입(prototype)의 셀프-클린칭 타입 파스너에 대한 단면도이다.

도 8은 본 고안의 셀프-클린칭 타입 파스너의 제조과정을 나타내는 순차 개략 설명도이다.

도 9는 본 고안의 셀프-클린칭 타입 파스너의 내부 나사산을 형성하는 탭핑 과정을 설명하는 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1, 1', 1a, 1b, 1b', 1c: 본 고안의 셀프-클린칭 타입 파스너(Self-clinching type fastener)

2: 헤드 2a: 톱니 형상부

3: 클린칭 홈(clinching groove) 4: 배럴(barrel)

5: 경사부 6: 제1 보어(bore)

6a: 제1 보어 확개부(擴開部) 7: 제2 보어

7a: 제2 보어 확개부 7b: 나사부

8: 제1 면(바닥면) 8a: 내향 경사부

9: 제2 면(헤드면) 9a: 내향 경사부

10: 냉간압조용강선 10a: 롤러 축

10b: 가이드 롤러 11: 절단 봉상체

11a: 조면(粗面) 12: 다짐 처리 봉상체

12a: 다짐 면 13: 제1 중간 가공체

14: 제2 중간 가공체

21, 22, 25, 28, 28a: 그립 다이(grip die)

21a, 21b, 23, 24, 27: 펀치 26, 28a: 압압(壓壓) 다이

29: 천공(穿孔) 펀치 29a: 선단부

29b: 기저부 30: 그립 다이

40: 탭퍼(tapper) 41: 나사 형성용 선단부

42: 몸체부 50: 베이스 플레이트

60: 인쇄회로기판 70: 볼트

본 고안은 셀프-클린칭 타입 파스너(self-clinching type fastener)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 냉간 압조용 탄소강 선재(carbon steel wire rods for cold heading and cold forging)를 이용하여 제조되는 나사부 형성 셀프-클린칭 타입 파스너에 관한 것이다.

일반적으로 내부에 나사부를 갖는 셀프-클린칭 타입 파스너는 볼트 및 너트의 결합 구조를 통하여 전기전자기기의 인쇄회로기판 등과 같은 전기전자적 부품을 케이싱 또는 베이스 플레이트에 이격하여 고정시킴으로써, 외부 충격이 케이싱 또는 베이스 플레이트를 통하여 전기전자적 부품에 직접 전달되는 것을 방지함과 아울러, 전기전자적 부품으로부터 발생되는 열이 효율적으로 방출될 수 있도록 한 너트의 일종으로서, 스탠드-오프(stand-off), 팝 너트(pop nut), 펨 너트(PEM nut), 또는 너트 인서트(nut insert) 등으로 불려지기도 한다.

도 1은 종래의 전형적인 셀프-클린칭 타입 파스너(100)의 결합구조를 도시한 단면도로서, 상기한 종래의 전형적인 셀프-클린칭 타입 파스너(100)의 구조는 헤드(2)와, 클린칭 홈(clinching groove)(3)과, 나사부(7b)가 형성된 보어(7)를 갖는 배럴(4)로 구성되며, 상기한 클린칭 홈(3)은 케이싱 또는 베이스 플레이트(50)에 관통 설치(즉, 셀프-클린칭)되어 헤드(2) 외면이 케이싱 또는 베이스 플레이트(50)의 저면과 동일 평면을 이루고, 인쇄회로기판과 같은 전기전자부품(60)은 나사부(71)를 갖는 볼트(70)에 의해 나사부(7b)를 갖는 보어(7)에 체결되며, 상기한 볼트(70)와 전기전자부품(60) 사이에는 통상적으로 와셔(도면부호 미부여)가 개재된다.

상기한 종래의 전형적인 셀프-클린칭 타입 파스너(100)의 소재로서는, 통상적으로 열간압연선재를 원형 또는 육각 단면으로 냉간인발(cold-drawn: CD)하면서 일정 치수로 절단한 후 연마 및 교정 처리한 KS SUM24L(C 0.15중량% 이하; Mn 0.85∼1.15중량% 이하; P 0.04∼0.09중량% 이하; S 0.26∼0.35중량% 이하; Pb 0.10∼0.35중량% 이하; 잔부는 Fe) 쾌삭강(free cutting carbon steels)이 주로 사용된다.

도 2는 도 1의 종래의 셀프-클린칭 타입 파스너(100)의 제조 과정을 나타내는 순차 개략 설명도로서, 일반적으로는 약 2.5m 길이의 육각형 봉재(10')의 일단을 바이트(45)로 절삭하여 원형으로 가공(원형 봉재의 경우에는 원 직경보다 작은 직경으로 절삭 가공)하여 배럴(4)을 형성한 후, 탭퍼(tapper)(40)를 이용하여 단부 중앙을 탭핑 가공하여 내부 나사부를 갖는 보어(7)를 형성한 다음, 바이트(45)로 육각 헤드(2) 부분이 남도록 절단(원형 봉재의 경우에는 헤드(2)가 형성되도록 육 각으로 절삭)하는 것에 의하여, 내부 나사부(7b)를 갖는 보어(7)가 일단에 형성된 배럴(4)과 육각 헤드(2)를 형성시키는 것으로 제조된다.

그러나 상기한 쾌삭강은 기계적 특성이 양호하며 특히 우수한 절삭 가공성을 갖고 있고 이로 인하여 절삭 공구의 수명이 연장되는 등의 장점을 갖고는 있으나, 도금막 부착성이 열등하며, 절삭 가공 공정 중에 약 40중량% 정도가 절삭되어 버리므로 쾌삭성 향상을 위하여 첨가되는 Pb 성분의 폐기로 인한 심각한 환경오염의 문제가 있을 뿐만 아니라, 그로부터 제조되는 셀프-클린칭 파스너(100)에 있어서는 보어(7)가 양단이 개방된 천공 형태가 아니라 일단이 폐공된 형태이므로 절삭 칩이 보어(7) 내부에 잔류할 우려가 있고, 후속 공정에서의 도금 처리 시 도금액의 유통이 원활치 못하여 도금 불량의 우려가 있으며, 쾌삭강의 단가가 상대적으로 높으므로 경제성이 열등하다는 문제점이 있다.

도 3은 종래의 다른 셀프-클린칭 타입 파스너(101)의 구조를 나타내는 단면도로서, 그 구조는 칼라 드로잉(collar drawing) 또는 컬링(curling)에 의한 칼라(4a)와, 딥 드로잉(deep drawing)에 의한 배럴(4)과, 배럴 하단 외주연의 헤드(2)와, 아이언 코이닝(iron coining)을 위한 상기한 헤드(2)에 인접한 상방에 형성되는 두께가 증대된 기저부(4b)와, 상기한 칼라(4a) 내부의 탭핑에 의한 나사부(7b')와, 중앙 전체의 제1 보어(7')와 상기한 칼라(4a) 외주연부에 형성되는 제2 보어(7a')로 이루어져 있다.

상기한 셀프-클린칭 타입 파스너(101)는 칼라 드로잉 및 딥 드로잉 가공에 의하여 제조되거나, 또는 딥 드로잉 및 컬링 가공에 의하여 제조되므로, 상기한 종 래의 셀프-클린칭 타입 파스너(101)의 소재로서는, 딥 드로잉 가공용 냉간압연강판(SPCE(SPCEN)) 또는 딥 드로잉 가공용 아연도금강판(Galvanized steel sheet or Zinc coated steel sheet)(SECD(SECDN))이 일반적으로 사용되며, 특히 딥 드로잉용 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron: EGI)이 주로 사용된다. 상기한 딥 도로잉용 전기아연도금강판은 핫코일(Hot-coil)을 상온에서 40% 이상의 압하율로 냉간압연하여 높은 가공성을 부여한 냉간압연강판의 표면에 전기 아연 도금막을 피복시켜 내식성을 향상시킨 강판으로서, 별도의 열처리 없이 상온에서 아연 도금한 것이므로 그 물리적 특성은 딥 드로잉용 냉간압연강판과 동등하다.

딥 드로잉용 냉간압연강판(SPCE: C 0.08중량%; Mn 0.40중량%; P 0.03중량%; S 0.03중량%; 잔부는 Fe)은 충분한 강도 확보를 위하여 P를 다량 첨가하고 C 함량을 0.01중량% 이하의 극저탄소강으로 함으로써 심한 가공에 견딜 수 있도록 한 강판으로서, 통상적으로 두께 0.8㎜의 경우 인장강도는 약 32Kg/㎟ 정도 또는 그 이상, 항복강도는 약 18Kg/㎟ 정도 또는 그 이상, 연신율은 최소 36% 이상, 일반적으로는 약 45% 정도이다.

도 4는 딥 드로잉용 전기아연도금 강판재를 칼라 드로잉 가공한 다음, 딥 드로잉 가공하여 도 3의 셀프-클린칭 타입 파스너(101)를 제조하는 과정을 예시적으로 나타내는 순차 개략 설명도로서, 전기아연도금강판을 원형으로 프레스 절단한 후 중앙에 홀을 천공하고, 칼라 드로잉에 의해 칼라(4a)를 형성한 후, 점진적이고도 단계적인 과정의 딥 드로잉에 의해 배럴(4)과 그 하단 외주연부에 헤드(2)(또는 플랜지)를 형성시킨 후, 헤드(2)에 인접한 상방에 두께가 증대된 기저부(도 3에서 의 도면부호 4b 참조)를 형성시키고 있다.

그러나 상기한 딥 드로잉용 냉간압연강판 또는 전기아연도금강판을 이용하여 제조되는 종래의 셀프-클린칭 타입 파스너(101)는 판재로 제작되는 관계로 전술한 종래의 셀프-클린칭 타입 파스너(100) 중량의 1/5에 불과하여 현저한 경량화를 이루고는 있으나 PDP 등과 같은 전기전자 제품의 베이스 플레이트(백킹 플레이트)에 천공된 다수의 구멍에 자동화 설비를 이용하여 제조된 셀프-클린칭 타입 파스너(101)를 투입 시 오히려 지나친 경량화로 인하여 자중(自重)에 의한 정위치 자동 삽입이 곤란하다는 심각한 문제가 있어 업계로부터 기피되고 있을 뿐만 아니라, 그 제조 공정이 복잡하고 까다로우며, 칼라 드로잉에 의하여 형성되는 칼라(4a)의 미세한 각도 편차 또는 불량은 후속하는 탭핑 공정에서의 심각한 불량으로 직결될 우려가 크고, 탭핑 공정에서의 나사부(도 3에서의 도면부호 7b' 참조)의 형성으로 칼라(4)의 두께가 얇아지게 되어 결과적으로 강도 저하를 초래하게 되어 볼트(미도시)에 의해 칼라(4a) 내부의 나사부에 나사 결합되는 전기전자적 부품의 정위치 이탈로 인한 제품 불량의 우려가 있으며, 기저부(도 3에서의 도면부호 4b 참조) 형성이 용이하지 않고, 인산염 처리되지 않고 크롬산염 처리된 경우에는 환경오염의 문제가 있으며, 더욱이 비록 톤당 가격은 상대적으로 낮다 하더라도 셀프-클린칭 타입 파스너(101) 제조를 위한 다수의 작은 원형 플레이트로 프레스 절단하여야 하므로 쓸모없이 폐기하여야 하는 부분이 많아 전혀 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.

따라서 본 고안의 첫 번째 목적은 기계적 특성 및 가공성이 우수하면서도 상대적으로 저렴하고 중금속 Pb나 Cr을 포함하지 않는 환경친화적인 소재로 제조되며 탭핑 가공 시의 절삭 칩이 보어 내부에 잔류하지 않아 절삭 칩에 의한 전기전자 부품의 고장 우려가 없고 세정(洗淨)이 용이하며 도금 피복성이 우수한 셀프-클린칭 타입 파스너를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 두 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 더하여 적절한 자중을 보유하여 PDP 등과 같은 전기전자 제품의 베이스 플레이트(백킹 플레이트)에 천공된 구멍에 자동화 설비를 이용하여 투입 시 자중(自重)에 의한 정위치 자동 삽입이 용이한 셀프-클린칭 타입 파스너를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 세 번째 목적은 상기한 첫 번째 및 두 번째 목적에 더하여 탭핑 가공 시간 단축 및 그에 따른 공구 수명 연장을 도모할 수가 있는 셀프-클린칭 타입 파스너를 제공하기 위한 것이다.

상기한 본 고안의 첫 번째 및 두 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 바람직한 일 양태(樣態)에 따르면, 냉간압조용강선(carbon steel wire rods for cold heading and cold forging) 소재로 이루어지며, 양단부가 바닥면과 헤드면의 외부로 개방된 보어(bore)를 갖는 배럴(barrel)과, 상기한 배럴의 외주연 일단부에 형성되는 헤드(head)로 구성되는 셀프-클린칭 타입 파스너(self-clinching type fastener)가 제공된다.

상기한 본 고안의 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 양태에 있어 상기한 보어가 헤드면에 인접한 제1 보어와 바닥면에 인접한 제2 보어를 가지며 상기한 제1 보어의 직경이 상기한 제2 보어의 직경 보다 크게 형성되어 있는 셀프-클린칭 타입 파스너가 제공된다.

상기한 본 고안의 첫 번째 내지 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 다른 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 양태들에 있어 바닥면에 인접한 보어의 내주면에 나사부가 형성되어 있는 셀프-클린칭 타입 파스너가 제공된다.

상기한 본 고안의 첫 번째 내지 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 또 다른 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 양태들에 있어 상기한 헤드에 인접한 배럴의 외주면에 클린칭 홈(clinching groove)이 형성되어 있는 셀프-클린칭 타입 파스너가 제공된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 5a 및 도 5b에 대한 설명에 앞서, 편의상 본 고안에 있어서의 프로토타입(prototype)이라 할 수 있는 셀프-클린칭 타입 파스너(1b)에 대한 단면도 및 평면도인 도 7a 및 도 7b에 대하여 먼저 언급하면, 그 기본 구조는 냉간압조용강선 소재로 이루어지며, 양단부가 바닥면(8)과 헤드면(9)의 외부로 개방된 보어(6, 7)를 갖는 배럴(4)과, 상기한 배럴(4)의 외주연 일단부에 형성되는 헤드(2)로 구성된다.

상기한 보어(6, 7)는 그 양단부가 바닥면(8)과 헤드면(9)에 개방되어 있는 형태라면, 바닥면(8)과 헤드면(9)에 개방된 보어(6, 7)의 직경이 동일한 것이라 하 더라도 본 고안의 영역에 포함된다.

또한, 도시된 예에서와 같이 상기한 바닥면(8)에 인접한 보어(7)의 내주면에 나사부(도 5a에서의 도면부호 7b 참조)가 형성되어 있지 않더라도, 그리고 헤드(2)에 인접한 배럴(4)의 외주면에 클린칭 홈(도 5a에서의 도면부호 3 참조)이 형성되어 있지 않더라도, 강제 끼워 맞춤식 고정 등과 같은 협지 고정이 가능하므로 마찬가지로 셀프-클린칭 타입 파스너(1b)로서의 기능을 충분히 수행할 수 있으며, 따라서 이 또한 본 고안의 영역 내이다.

도시된 예에서는, 헤드면(9)의 중앙에 제1 보어(6)의 일단이 개구(開口)되어 있고 바닥면(8)의 중앙에 제2 보어(7)의 일단이 개구되어 있으며, 상기한 제1 보어(6)의 직경이 제2 보어(7)의 직경 보다 크게 형성되어 있다.

또한, 상기한 헤드면(9)과 제1 보어(6) 사이에는 내향 경사부(9a)에 의한 제1 보어 확개부(6a)가 형성될 수 있고, 상기한 바닥면(8)과 제2 보어(7) 사이에는 내향 경사부(8a)에 의한 제2 보어 확개부(7a)가 형성될 수 있으며, 이들은 볼트(미도시) 등의 체결 시 가이드 기능을 담당하게 된다. 또한, 배럴(4)의 바닥면(8)의 외주연부는 그 확대도에 나타낸 바와 같이 경사부(5)를 형성시킴으로써 PDP 등과 같은 전기전자 제품의 베이스 플레이트(백킹 플레이트)(미도시)에 천공된 구멍(미도시)에 자동화 설비(미도시)를 이용하여 투입 시 자중(自重)에 의한 정위치 자동 삽입이 용이하게 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

이어서, 본 고안의 셀프-클린칭 타입 파스너(1, 1a, 1b)를 이루는 냉간압조용강선 소재에 대하여 설명하면, 이들은 KS D 7033에 규정된 알루미늄 킬드강(Al- killed steel)인 SWRCH A 타입이며, 이 중에서도 바람직한 것은 SWRCH 6A, SWRCH 8A, SWRCH 10A, SWRCH 12A 등이고, 더욱 바람직한 것은 SWRCH 6A, SWRCH 8A, SWRCH 10A이며, 가장 바람직할 수 있는 것은 SWRCH 10A이다.

상기한 알루미늄 킬드 냉간압조용강선 소재의 화학조성은 C: 0.05∼0.23중량%, 바람직하게는 0.08∼0.13중량%, Si: 0.10중량% 이하, Mn: 1.00중량% 이하, 바람직하게는 0.30∼0.60중량% 이하, P: 0.03중량% 이하, S: 0.035중량% 이하, Al: 0.02중량% 이상인 것으로서, 인장강도가 28∼45Kg/㎟, 바람직하게는 30∼42Kg/㎟이고, 항복강도가 18∼35Kg/㎟, 바람직하게는 18∼26Kg/㎟이며, 연신율이 18∼35%, 바람직하게는 18∼26%인 것이다. 알루미늄 킬드 냉간압조용강선은 CHQ 강선(Cold Heading Quality Wire)이라 칭하여 지며, 냉간압조용 소재로서 양호한 가공성과 표면품질을 갖고 있다.

환원하여 본 고안의 바람직한 일구체예에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너(1)의 평면도 및 단면도를 각각 나타내는 도 5a 및 도 5b에 대하여 설명하기로 하며, 그 기본 구성은 도 7a 및 도 7b에 도시한 프로토타입과 동일하므로 상위한 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

도시된 예의 셀프-클린칭 타입 파스너(1)는 바닥면(8)에 인접한 제2 보어(7)의 내주면에 나사부(7b)가 형성되어 있으며(물론, 헤드면(9)에 인접한 제1 보어(6)의 내부면에는 상기한 바와 같은 나사부는 형성되지 않음), 헤드(2)에 인접한 배럴(4)의 외주면에 클린칭 홈(3)이 형성되어 있고, 헤드(2)의 전체적인 평면 형상이 원형이 아니라 육각형으로 형성되어 있는 점을 제외하고는, 전술한 프로토타입의 셀프-클린칭 타입 파스너(1b)의 기본 구성과 본질적으로 동일하므로 이에 대한 더 이상의 부연 설명은 생략하기로 한다.

또한, 도 6은 본 고안의 바람직한 다른 일구체예에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너(1a)의 평면도로서, 도시된 예에서는 헤드(2)의 전체적인 평면 형상이 육각형이 아니라 베이스 플레이트(미도시)에 대한 용이한 셀프 클린칭을 위하여 외주연에 톱니 형상부(2a)를 형성시킨 원형이라는 점을 제외하고는, 전술한 도 5a 및 도 5b에 나타낸 셀프-클린칭 타입 파스너(1)와 본질적으로 동일한 구성이므로 이에 대한 부연 설명도 생략하기로 한다.

이어서, 본 고안의 셀프-클린칭 타입 파스너(1, 1', 1a, 1b, 1c)의 제조과정을 나타내는 순차 개략 설명도인 도 8에 대하여 설명하기로 한다.

(A) 봉상체 형성 단계:

롤러 축(10a) 주위에 롤 형태로 권취된 냉간압조용강선(10)을 가이드 롤러(10b)로 안내하면서 셀프-클린칭 타입 파스너 제조에 적합한 소정의 치수로 절단하여 상면과 하면에 조면(粗面)(11a)을 갖는 봉상체(11)를 형성한다.

(B) 다짐면 형성 단계:

선택적 단계로서, 상기한 봉상체(11)를 상하 또는 좌우로 개폐되는 그립 다이(grip die)(21)와 전후로 운동하는 펀치(heading tool)(21a, 21b)를 이용한 업 셋 단조(Upset Forging)에 의하여 상기한 봉상체(11)의 조면(11a)을 다짐면(12a)으로 형성한다(도시된 예에서는 도시의 편의상 펀치(21a, 21b)가 상하 운동하는 것으로 도시하였으나 실제로는 좌우 내지 전후 운동하는 것이 일반적임).

(C) 헤드 형성 단계:

저면의 펀치 관통공(22b)에 인접한 부분에 경사부(22a)를 갖는 그립 다이(22)에 다짐면(12a)이 형성된 봉상체(12)의 상단부가 노출되게 협지하고, 상방으로부터 헤드 형성용 펀치(23)를, 하방으로부터는 펀치(24)를 이용하여 냉간압조(cold heading)하여 원형의 헤드(2)를 형성한다.

여기서 상기한 헤드 형성용 펀치(23)의 저면은 상기한 봉상체(12)의 직경보다 커서 상기한 봉상체(12)에 헤드(2)를 형성시키며, 헤드 형성용 펀치(23)와 펀치(24)의 타발(打發) 단부 형상에 의하여, 헤드(2)가 형성된 봉상체(13)의 헤드면(9) 중앙에는 경사부(도면부호 미부여)를 개재한 덴트(dent) 형상의 제1 보어 확개부(6a)가, 그리고 봉상체(13)의 바닥면(8) 중앙에는 내향 경사부(8a)를 개재한 덴트 형상의 제2 보어 확개부(7a)가 형성된다.

(D) 보어 형성 단계:

그립 다이(25)의 상면에 헤드(2)가 지지되도록 봉상체(13)를 협지시키고 그 상방에 압압 다이(26)를 위치시킨 다음, 펀치(27)로 냉간단조(구체적으로는, 업 셋 단조(Upset Forging))에 의하여 배럴(4) 중앙에 연장된 길이를 갖는 보어(7c)를 형성시킨 헤드 부착 봉상체(14)를 제조한다.

(E) 관통(천공) 보어 형성 단계:

그립 다이(28)의 상면에 헤드(2)가 지지되도록 봉상체(14)를 협시시키고 그 상방에 압압 다이(28a)를 위치시킨 다음, 천공 펀치(29)로 냉간단조(구체적으로는, 업 셋 단조(Upset Forging))에 의하여 배럴(4) 중앙에 그 양단이 천공된 관통 보어를 형성시킨다.

여기서 선택적으로는, 상광하협의 직경을 갖는 천공 펀치(29)를 사용하는 것에 의하여 헤드면(도면부호 미부여)에 개구되어 있는 넓은 직경의 제1 보어(6)와 바닥면(도면부호 미부여)에 개구된 작은 직경의 제2 보어(7)가 상호 연통되어 천공된 형태로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 제조되는 본 고안에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너(1b')는 도 7a 및 도 7b에 도시한 셀프-클린칭 타입 파스너(1b)에 비하여 헤드(2)의 전체적인 평면 형상이 육각형이 아니라 원형인 점을 제외하고는 본질적으로 동일하다.

(F) 헤드 가공 단계:

선택적 단계로서, 상기한 셀프-클린칭 타입 파스너(1b')는 그 원형 헤드(2)의 평면 형상이 육각이 되도록 프레스 절단 또는 절삭하여 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같은 본 고안에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너(1b)를 제조하거나, 또는 그 원형 헤드(2)의 외주연부를 절삭하여 톱니 형상부(2a)를 갖게 함으로써 도 6에 도시한 바와 같은 본 고안에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너(1a)를 제조한다.

(G) 클린칭 홈 형성 단계:

선택적 단계로서, 상기한 헤드 가공 단계(F)의 전, 후, 또는 그와 동시에, 셀프-클린칭 타입 파스너(1b', 1b, 1c)의 헤드(2)에 인접한 배럴(4)의 외주면에 클린칭 홈(3)을 단일 바이트에 의한 회전 절삭 또는 더블 선상 블레이드의 상호 교호적 왕복 운동에 의한 부분적 회전 절삭 등에 의하여 형성함으로써 본 고안에 따른 셀프-클린칭 타입 파스너(1, 1a)를 형성한다.

(H) 탭핑 단계:

선택적 단계로서, 상기한 클린칭 홈 형성 단계 (G)의 전, 후, 또는 그와 동시에, 탭퍼(40)를 이용하여 바닥면에 인접한 보어(7)(제2 보어)의 내주면에 나사부(7b)를 형성시킨다.

여기서, 보어가 직경이 서로 다른 제1 보어(6)와 이보다 직경이 약간 작은 제2 보어(7)로 형성되는 경우에 있어서의 셀프-클린칭 타입 파스너(1')의 제2 보어(7) 내주면에 나사부(도면부호 미부여)를 형성하는 탭핑 과정을 설명하는 단면도를 참조하여 설명하면, 그립 다이(30)에 배럴(4) 부분을 클램핑(헤드 부분의 손상 방지를 위하여 헤드 쪽을 클램핑 할 수는 없음)한 다음, 나사 형성용 선단부(41)와 몸체부(42)를 갖는 탭퍼(40)를 헤드 쪽의 넓은 직경을 갖는 제1 보어(6)로부터 그보다 작은 직경을 갖는 제2 보어(7) 쪽으로 도입하여 탭핑하게 되면, 제1 보어(6)의 내경이 탭퍼(40)의 외경보다 크므로 공차 C 만큼 이격하게 위치하므로 제1 보어(6)의 내주면에 대한 탭핑 없이 바로 제2 보어(7)의 내주면 만에 대한 탭핑 작업이 수행되게 되므로, 탭핑에 의한 절삭 칩의 발생이 최소화될 뿐만 아니라 탭핑 작업량 및 탭핑 작업 시간 단축에 따른 공정 효율성 제고로 인한 비용 절감은 물론, 탭퍼의 수명 연장을 도모할 수가 있다.

이상 본 고안의 셀프-클린칭 타입 파스너의 제조방법에 대하여 설명하였으나 상기한 사항에 부연하면, 통상적인 탈유 단계, 세정 단계, 도금 단계, 포장 단계, 치수 및 표면 상태 등에 대한 검수 단계 등을 더욱 경유할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 셀프-클린칭 타입 파스너는 기계적 특성 및 가공성이 우수하면서도 상대적으로 저렴하고 중금속 Pb나 Cr을 포함하지 않는 친환경적 소재인 냉간압조용 강선으로 제조되며 탭핑 가공 시 절삭 칩이 보어 내부에 잔류하지 않아 절삭 칩에 의한 전기전자 부품의 고장 우려가 없고 세정(洗淨)이 용이하며 도금 피복성도 우수하고, 적절한 자중을 보유하여 PDP 등과 같은 전기전자 제품의 베이스 플레이트(백킹 플레이트)에 천공된 구멍에 자동화 설비를 이용하여 투입 시 자중(自重)에 의한 정위치 자동 삽입이 용이하며, 탭핑 가공 시간 단축 및 그에 따른 공구 수명 연장을 도모할 수가 있다.

Claims (6)

1. 냉간압조용강선(carbon steel wire rods for cold heading and cold forging) 소재로 이루어지며;

   양단부가 각각 바닥면과 헤드면의 외부로 개방된 보어(bore)를 갖는 배럴(barrel)과;

   상기한 배럴의 외주연 일단부에 형성되는 헤드(head)로 구성되는

   셀프-클린칭 타입 파스너(self-clinching type fastener).
2. 제1항에 있어서, 상기한 보어가 헤드면에 인접한 제1 보어와 바닥면에 인접한 제2 보어를 가지며, 상기한 제1 보어의 직경이 상기한 제2 보어의 직경 보다 크게 형성되어 있는 셀프-클린칭 타입 파스너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 바닥면에 인접한 보어의 내주면에 나사부가 형성되어 있는 셀프-클린칭 타입 파스너.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 헤드에 인접한 배럴의 외주면에 클린칭 홈(clinching groove)이 형성되어 있는 셀프-클린칭 타입 파스너.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 헤드가 원형, 그 외주연에 톱니 형상부 가 형성된 원형, 또는 육각형인 셀프-클린칭 타입 파스너.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉간압조용강선이 KS D 7033에 규정된 알루미늄 킬드강(Al-killed steel)인 SWRCH A 타입인 셀프-클린칭 타입 파스너.

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