KR200477278Y1 - 목재 체결용 나사 - Google Patents

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KR200477278Y1
KR200477278Y1 KR2020130009830U KR20130009830U KR200477278Y1 KR 200477278 Y1 KR200477278 Y1 KR 200477278Y1 KR 2020130009830 U KR2020130009830 U KR 2020130009830U KR 20130009830 U KR20130009830 U KR 20130009830U KR 200477278 Y1 KR200477278 Y1 KR 200477278Y1
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반용국
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Abstract

본 고안은, 기준선을 따라 연장 형성되는 몸통; 상기 몸통의 일 단부 측에 위치하고, 상기 몸통에 가까워질수록 좁아지는 단면을 구비하며 상기 단면의 경계선과 상기 기준선이 접시 각도를 이루게 하는 접시부와, 상기 접시부의 자유단에 위치하는 원판부를 구비하는 헤드; 상기 접시부의 외면으로부터 돌출 형성되고, 상기 기준선에 수직한 저변과 상기 저변에 대해 둔각을 이루는 측변을 구비하는 테이퍼 칼날; 상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날의 저변과 평행한 변을 갖는 수평 칼날; 및 상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날을 감싸는 원형 칼날을 포함하고,
상기 원형 칼날은, 상기 원판부의 가장자리가 상기 몸통을 향해 원호형 단면이 되게 절곡된 형태로 형성되고, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날은, 상기 원판부의 영역 내에서 상기 원형 칼날이 한정하는 구역 내에 위치하며, 상기 수평 칼날은, 상기 원형 칼날보다 상기 원판부로부터 더 돌출되고, 상기 몸통은, 그의 자유단에 형성되고 첨단 내각이 60°초과 내지 70°이하이며 칼날 높이가 1.145㎜인 첨단 칼날을 더 포함하는, 목재 체결용 나사를 제공한다.

Description

목재 체결용 나사{SCREW FOR COUPLING WOODEN MEMBERS TOGETHER}
본 고안은 목재를 체결하기 위해 사용되는 나사에 관한 것이다.
일반적으로, 가구나 건축용 목재를 체결함에 있어서 나사를 사용하게 된다.
나사를 사용함에 있어서, 기존에는 일 체결 대상물에 나사 삽입 구멍을 형성한 후 일반 나사를 체결함으로써 타 체결 대상물과의 상호 체결이 이루어지도록 하였다. 그에 의해, 삽입 구멍을 형성하는 제1 단계와, 형성된 삽입 구멍에 나사를 박는 2 단계 공정이 요구된다. 그에 따라 공정이 복잡하여 작업 시간을 단축하여 작업의 효율성을 높이는데 한계가 있었다.
이에 대한 대안으로서, 몸체의 선단에 칼날이 형성된 드릴형 나사가 이용되고 있다. 드릴형 나사는 위의 두 단계의 작업이 아닌, 한 번의 작업으로서 목재에 나사를 박을 수 있게 한다.
그러나, 가구용 목재 등의 표면에 필름이 부착되어 있기에, 나사가 목재에 박히는 과정에서 필름을 효과적으로 제거하게 할 필요가 있다. 또한, 한 단계의 작업으로 나사가 체결되어야 하므로, 나사 침투 시의 부하를 저감할 필요가 있다.
본 고안의 일 목적은, 목재 표면의 필름을 효과적으로 제거하여 나사가 박힌 부분의 마감을 깔끔하게 하는, 목재 체결용 나사를 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 일 목적은, 목재로의 침투 시에, 몸체가 침투하는 전기 단계뿐만 아니라 헤드가 침투하는 후기 단계까지의 전체 과정에서 침투 부하를 줄일 수 있게 하는, 목재 체결용 나사를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 고안의 일 측면과 관련된 목재 체결용 나사는, 기준선을 따라 연장 형성되는 몸통, 상기 몸통의 일 단부 측에 위치하고, 상기 몸통에 가까워질수록 좁아지는 단면을 구비하며 상기 단면의 경계선과 상기 기준선이 접시 각도를 이루게 하는 접시부와, 상기 접시부의 자유단에 위치하는 원판부를 구비하는 헤드, 상기 접시부의 외면으로부터 돌출 형성되고, 상기 기준선에 수직한 저변과 상기 저변에 대해 둔각을 이루는 측변을 구비하는 테이퍼 칼날, 상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날의 저변과 평행한 변을 갖는 수평 칼날 및 상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날을 감싸는 원형 칼날을 포함하고, 상기 원형 칼날은, 상기 원판부의 가장자리가 상기 몸통을 향해 원호형 단면이 되게 절곡된 형태로 형성되고, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날은, 상기 원판부의 영역 내에서 상기 원형 칼날이 한정하는 구역 내에 위치하며, 상기 수평 칼날은, 상기 원형 칼날보다 상기 원판부로부터 더 돌출되고, 상기 몸통은, 그의 자유단에 형성되고 첨단 내각이 60°초과 내지 70°이하이며 칼날 높이가 1.145㎜인 첨단 칼날을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 접시 각도는, 27.5°내지 30°일 수 있다.
여기서, 상기 몸통은, 그 외면에 나사산이 형성되는 나사산부를 포함하고, 상기 테이퍼 칼날의 저변은, 상기 접시부의 하단 보다 상기 나사산의 1 피치 내지 1.5 피치에 해당하는 길이만큼 상기 헤드로부터 더 멀리 위치할 수 있다.
여기서, 상기 몸통은, 상기 나사산부와 상기 접시부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 상기 연결부의 나머지 부분보다 6.5% 내지 8% 큰 외경을 갖는 보강부를 포함할 수 있다.
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여기서, 상기 수평 칼날은, 상기 원판부의 두께의 25% 내지 45% 길이만큼 상기 원판부로부터 돌출될 수 있다.
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여기서, 상기 테이퍼 칼날의 저변은, 상기 수평 칼날의 저변과 평행할 수 있다.
여기서, 상기 테이퍼 칼날의 저변의 길이는, 상기 원판부의 반경의 7.5% 내지 12.5%일 수 있다.
여기서, 상기 테이퍼 칼날의 두께는 0.25 ~ 0.35 mm일 수 있다.
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본 발명의 다른 측면에 따른 목재 체결용 나사는, 기준선을 따라 연장 형성되고, 외면에 나사산이 형성되는 나사산부와, 일 단부에 형성되는 첨단 칼날을 구비하는 몸통, 상기 몸통의 타 단부 측에 위치하고 상기 몸통에 가까워질수록 좁아지는 단면을 구비하며 상기 단면의 경계선과 상기 기준선이 접시 각도를 이루게 하는 접시부와, 상기 접시부의 자유단에 위치하는 원판부를 구비하는 헤드, 상기 접시부의 외면으로부터 돌출 형성되고 상기 기준선에 수직한 저변과 상기 저변에 대해 둔각을 이루는 측변을 구비하고 상기 측변과 상기 기준선 간의 테이퍼 각도는 상기 접시 각도보다 작은 테이퍼 칼날, 상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며 상기 테이퍼 칼날의 저변과 평행한 변을 갖는 수평 칼날 및 상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날을 감싸는 원형 칼날을 포함하고, 상기 원형 칼날은 상기 원판부의 가장자리가 상기 몸통을 향해 원호형 단면이 되게 절곡된 형태로 형성되고, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날은 상기 원판부의 영역 내에서 상기 원형 칼날이 한정하는 구역 내에 위치하며, 상기 수평 칼날은 상기 원형 칼날보다 상기 원판부로부터 더 돌출되고, 상기 첨단 칼날은 첨단 내각이 60°초과 내지 70°이하이며 칼날 높이가 1.145㎜일 수 있다.
여기서, 상기 테이퍼 칼날의 저변은, 상기 접시부의 하단 보다 상기 나사산의 1 피치 내지 1.5 피치에 해당하는 길이만큼 상기 헤드로부터 더 멀리 위치할 수 있다.
여기서, 상기 몸통은, 상기 나사산부와 상기 접시부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 상기 연결부의 나머지 부분보다 6.5% 내지 8% 큰 외경을 갖는 보강부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 테이퍼 칼날의 저변의 길이는 상기 원판부의 반경의 7.5% 내지 12.5%일 수 있다.
여기서, 상기 접시 각도는 27.5°내지 30°이고, 상기 테이퍼 각도는 17.5°내지 25°일 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 고안에 관련된 목재 체결용 나사에 의하면, 목재 표면의 필름을 효과적으로 제거하여 나사가 박힌 부분의 마감을 깔끔하게 할 수 있게 된다.
또한, 목재로의 침투 시에, 몸통이 침투하는 전기 단계뿐만 아니라 헤드가 침투하는 후기 단계까지의 전체 과정에서 침투 부하를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 목재 체결용 나사(100)에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 목재 체결용 나사(100)에 대한 정면도이다.
도 3은 도 2의 목재 체결용 나사(100)가 목재(WM)에 박히는 초기 단계를 보인 개념도이다.
도 4는 도 3의 목재 체결용 나사(100)가 목재(WM)에 박히는 후기 단계에서 테이퍼 칼날(150)이 필름(F)을 1차 제거하는 모습을 보인 개념도이다.
도 5는 도 4의 목재 체결용 나사(100)가 더 박혀서 수평 칼날(170)이 필름(F)을 2차 제거하는 상태를 보인 개념도이다.
도 6은 도 5의 목재 체결용 나사(100)가 더 박혀서 원형 칼날(190)이 필름(F)을 3차 제거하고 나무(W)에 박히는 모습을 보인 개념도이다.
도 7은 도 6의 목재 체결용 나사(100)가 더 박혀서 필름(F)이 제거되고 헤드(130)가 나무(W)에 완전히 박힌 모습을 보인 개념도이다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 목재 체결용 나사에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 목재 체결용 나사(100)에 대한 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 목재 체결용 나사(100)는, 몸통(110)과, 헤드(130)와, 테이퍼 칼날(150)과, 수평 칼날(170)과, 원형 칼날(190)을 포함할 수 있다.
몸통(110)은 기준선(S)을 따라 연장 형성되는 로드(rod)의 형태를 가질 수 있다. 몸통(110)은 나사산부(111)와, 연결부(115)와, 첨단 칼날(119)을 포함할 수 있다.
나사산부(111)는 몸통(110)의 외주면을 이루도록 배치된다. 나사산부(111)는 나사산(112)이 연속적으로 배치된 형태이다. 연결부(115)는 나사산부(111)와 헤드(130)를 연결하는 부분이다.
연결부(115)는 그의 나머지 부분보다 큰 직경을 가지는 보강부(116)를 가질 수 있다. 구체적으로, 보강부(116)는 연결부(115)의 나머지 부분의 외경보다 6.5% 내지 8% 큰 외경을 갖는다. 이러한 보강부(116)를 가진 나사(100)(실시예)를, 그렇지 않은 나사(비교예)와 비교 실험하였다.
구분 최소 토크 최대 토크 측정 환경
비교예 29 33 도금 후 측정
실시예 36 39 도금 후 측정
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 보강부가 없는 나사가 목재(WM)에 체결될 때 견딜 수 있는 순간 토크는 29kgf/㎠ ~ 33kgf/㎠이다. 통상적으로, 목재(WM)에 대한 체결 시 나사에 가해지는 순간 토크는 22kgf/㎠ ~ 28kgf/㎠이다. 따라서 비교예도 통상적인 상황에서는 문제가 없을 수 있다.
그러나, 사용자가 나사를 드라이빙하는 자세, 방법, 그리고 목재(WM)의 밀도 등에 따라서는 나사에 위 토크 값 이상의 토크가 가해지는 경우가 있다. 따라서 그에 대한 안전율을 고려하면, 나사가 견딜 수 있는 순간 토크는 35kgf/㎠ 이상으로 설정할 수 있다.
본 고안에 따른 보강부(116)를 채용한 나사(100)는, 36kgf/㎠ ~ 39kgf/㎠의 순간 토크에도 견디므로, 위 기준에 부합함을 알 수 있다. 위 결과로부터, 보강부(116)의 외경이 연결부(115)의 나머지 부분의 외경보다 6.5% 미만이면, 헤드(130)에 공구를 삽입하여 드라이빙 시에 집중되는 토크에 의해 연결부(115)가 부러질 가능성이 커짐을 알 수 있다. 또한, 보강부(116)의 외경이 연결부(115)의 나머지 부분의 외경보다 8% 초과이면, 위 결과로부터 필요 이상의 보강에 해당함을 알 수 있다. 또한, 나사(100)가 목재(WM)에 파고드는데 보강부(116)가 장애가 될 수 있게 된다. 따라서 보강부(116)는 나사산(112)의 외경 보다는 작게 형성될 수 있다.
이상의 실험으로부터, 본 고안에서 보강부(116)를 채용함에 의해 기존에 비해 20% 정도 향상된 순간 토크 값을 가질 수 있음을 알 수 있다.
첨단 칼날(119)은 몸통(110)의 자유단에 형성되는 칼날이다. 첨단 칼날(119)의 첨단 내각(γ)은 50°~ 60°일 수 있다. 이에 대해서는, 첨단 내각(γ)의 각도별 실험 결과를 정리한 표 2을 참조할 수 있다. 표 2에서, 체결 속도는 나사에 대한 초기 드라이빙시 헛돔 회전수가 가장 적은 상태에서의 나사 체결을 위해 요구되는 속도로서 낮은 값일수록 우수한 것이다. 또한, 칼날의 크기는 칼날의 높이로서, 그에 의해서는 칩(chip)의 생성 및 배출이 결정된다.
첨단
내각		 칼날
크기(mm)		 체결 속도
(rev/s)		 적합성 검토
30°~ 40° 0.664 2.56 헛돔 발생하며 체결 속도 느려짐, 칩 배출 불량
40°~ 50° 0.803 1.99 헛돔 다소 발생하며 체결 속도 느려짐,
칩 배출 다소 불량
50°~ 60° 1.119 1.17 헛돔 없이 신속 체결, 칩 배출 용이
60°~ 70° 1.145 1.77 체결 속도 느려짐, 칩 배출 우수
70°~ 80° 0.994 2.69 체결 속도 느려짐, 칩 배출 우수
표 2에서와 같이, 첨단 내각(γ)은 50°~ 60°일 때는, 나사(100)의 첨단 칼날(119)의 크기가 두 번째로 크고 체결 속도는 가장 우수한 것을 알 수 있다. 현상적으로도, 이 경우에 나사(100)가 헛돌지 않고 목재(WM)에 침투하게 하며 칩의 배출도 용이하다. 나아가, 본 고안의 경우에 후술할 테이퍼 칼날(150)에 의한 필름(F, 도 3)에 대한 절삭도 효율적이다. 이는 위 각도에 따른 첨단 칼날(119)이 필름(F)을 뚫고 진입할 때 필름(F)을 들뜨게 하는 정도가 낮기 때문이다.
그에 반해, 예를 들어, 첨단 내각이 40°~ 50°인 경우에는, 칼날의 크기도 0.803으로 작고, 체결 속도도 1.99로서 큰 값임을 알 수 있다. 또한 현상적으로, 헛돔이 다소 발생하고 칩 배출도 다소 불량함을 알 수 있다. 또한, 첨단 내각이 60°~ 70°인 경우에는, 칼날의 크기가 1.145로 가장 크나, 체결 속도는 1.77로서 본 고안의 나사보다는 큰 값임을 알 수 있다. 또한 현상적으로, 칩 배출은 우수하나 체결 속도는 느려짐을 알 수 있다
헤드(130)는 몸통(110)의 일 단부 측에 위치한다. 헤드(130)는 접시부(131)와, 원판부(135)를 포함할 수 있다.
접시부(131)는 대체로 몸통(110)에 가까워질수록 단면적이 좁아지는 형태를 가진다. 다시 말해, 도면상 상단의 단면적이 크고 하단의 단면적이 작은 절두 원추형의 형상을 가질 수 있다. 접시부(131)에는 후술할 원판부(135)와 함께 공구가 삽입되는 삽입홈이 형성된다. 접시부(131)의 경계선(132)은 기준선(S)과 예각을 이루고, 그 각은 접시 각도(α)라 칭해질 수 있다. 접시 각도(α)는 27.5°내지 30°를 이룬다. 접시 각도(α)가 27.5°미만이면 테이퍼 칼날(150)이 원판부(135)로 갈수록 과하게 넓어지고, 30°초과이면 테이퍼 칼날(150)이 원판부(135)로 갈수록 과하게 좁아질 수 있다. 위 접시 각도(α) 내에서, 테이퍼 칼날(150)은 접시부(131)의 경계선(132)을 따라 일정한 폭을 갖도록 연장될 수 있다.
원판부(135)는 접시부(131)를 기준으로 연결부(115)의 반대측에 형성된다. 원판부(135)는 원판 형태로서, 접시부(131) 보다 큰 단면적을 가진다. 앞서 설명한 바대로, 원판부(135)는 공구가 삽입되는 삽입홈이 형성된다.
테이퍼 칼날(150)은 접시부(131)의 외면에서 돌출 형성되는 칼날이다. 테이퍼 칼날(150)의 두께는 0.25 ~ 0.35 mm일 수 있다. 테이퍼 칼날(150)의 두께가 0.25 mm 미만이면 목재(WM, 도 3)로 침투 중에 파손될 가능성이 크고, 0.35 mm 초과이면 필름(F)과 접촉하는 날 부분 또한 뭉툭하여 필름(F)에 대한 절삭이 원활하지 못할 수 있다. 테이퍼 칼날(150)은 서로 대칭되는 한 쌍으로 예시되나, 그와 다른 개수로 구비될 수도 있다.
테이퍼 칼날(150)은, 저변(151)과 측변(153)에 의해 그 경계가 결정된다.
저변(151)은 기준선(S)과 수직하게 배치된다. 그에 의해, 저변(151)은 절삭해야 할 필름(F, 도 3)에 대해 평행하게 배치된다. 저변(151)의 길이는 원판부(135)의 반경의 7.5% 내지 12.5%일 수 있다. 저변(151)이 길이가 원판부(135)의 반경의 7.5% 미만이면 저변(151)의 길이가 충분하지 않아 필름(F) 절삭이 원활하지 못하고, 12.5% 초과이면 저변(151)의 자유단 쪽에 걸리는 토크가 커져서 목재(WD)에 대한 침투 부하가 과도하게 커질 수 있다. 저변(151)의 위치는 접시부(131)의 하단 보다 일정 거리 하측에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 일정 거리는 나사산(112)의 1 피치 내지 1.5 피치에 해당하는 길이일 수 있다. 저변(151)이 나사산(112)의 1피치에 해당하는 길이만큼 접시부(131)의 하측에 위치하면, 나사(100)가 1 회전함에 의해 저변(151)이 필름(F)을 1 회전하면서 절삭한 후에 접시부(131)가 목재(WM)로 침투하게 된다. 그러나, 저변(151)이 1.5 피치에 해당하는 길이를 초과하여 접시부(131)의 하측에 위치하면, 저변(151)의 길이는 그만큼 짧아질 수밖에 없다. 나아가, 짧은 저변(151)으로 인해, 저변(151)과 측변(153)의 만나는 부분은 라운드처리된 것과 같이 성형되므로, 저변(151) 중 필름(F)과 평행한 부분[필름(F)을 절삭하는 부분]은 더욱 줄어들게 된다. 이는 저변(151)에 의한 필름(F) 절삭 기능의 과도한 저하의 문제를 초래하게 된다.
측변(153)은 저변(151)에 대해 둔각을 이루도록 배치된다. 이때, 측변(153)과 기준선(S)이 이루는 각도는 테이퍼 각도(β)라 칭해질 수 있다. 테이퍼 각도(β)는 접시 각도(α) 보다 2.5°내지 12.5° 작은 것일 수 있다. 이 경우, 접시 각도(α)가 27.5°내지 30°이면, 테이퍼 각도(β)는 17.5°내지 25°일 수 있다. 테이퍼 각도(β)가 접시 각도(α) 보다 2.5°미만으로 작으면 테이퍼 칼날(150)의 저변(151)의 길이가 작아서, 저번(151)에 의한 필름(F) 절삭 기능이 원활하지 못할 수 있다. 테이퍼 각도(β)가 접시 각도(α) 보다 12.5°초과하여 작으면 테이퍼 칼날(150)의 저변(151)의 길이가 과하게 늘어서 필름(F) 제거 기능은 좋으나 저번(151)의 자유단에서 과도한 토크를 유발하게 된다.
수평 칼날(170)은 원판부(135)의 저면에 돌출 형성되는 칼날이다. 수평 칼날(170)은 테이퍼 칼날(150)에 연결될 수 있다. 이때, 수평 칼날(170)은 테이퍼 칼날(150)이 이루는 평면과 동일한 평면에 위치할 수 있다. 수평 칼날(170)의 저변(171)은 테이퍼 칼날(150)의 저변(151)과 같이 기준선(S)에 수직할 수 있다. 그에 의해, 수평 칼날(170)의 저변(171) 역시 필름(F)에 대해 평행하게 배치될 수 있다. 수평 칼날(170)이 원판부(135)로부터 돌출한 길이[수평 칼날(170)의 기준선(S) 방향을 따른 높이(폭)]는 원판부(135)의 두께의 25% 내지 45% 길이만큼일 수 있다. 수평 칼날(170)이 원판부(135)의 두께의 25% 미만으로 돌출하면 원판부(135)[및 원형 칼날(190)]이 필름(F)가 접촉하기 전에 필름(F)을 절삭하는 능력이 부족하게 되고, 45% 초과 돌출하면 수평 칼날(170)의 자유단 측[필름(F)과 접촉하는 날 부분]의 휨 변형 가능성이 커지게 된다.
원형 칼날(190)은 원판부(135)의 저면에 돌출 형성된다. 원형 칼날(190)은 그 형상이 원을 이루게 된다. 원형 칼날(190)의 형태는, 원판부(135)의 가장자리가 몸통(110)를 향해 절곡된 형태를 가질 수 있다. 그에 의해, 원형 칼날(190)의 일 단부 측의 단면은 원호형일 수 있다. 원형 칼날(190)은 그가 한정하는 구역 내부에 수평 칼날(170)과 테이퍼 칼날(150)이 위치하게 형성된다. 그러나, 원판부(135)로부터의 돌출 길이에서, 원형 칼날(190)의 돌출 길이는 수평 칼날(170)의 돌출 길이 보다 작을 수 있다. 이는 수평 칼날(190)의 필름(F)에 대한 절삭 후에, 원형 칼날(190)이 최종적으로 필름(F)을 절삭하여 내부에 모으게 하기 위함이다.
이러한 구성에 따른 목재 체결용 나사(100)를 목재에 박는 상황에 대해 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3은 도 2의 목재 체결용 나사(100)가 목재(WM)에 박히는 초기 단계를 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 나사(100)의 몸통(110) 중 첨단 칼날(119)이 있는 단부가 목재(WM)에 대해 정렬된다.
헤드(130)의 공구 삽입홈에 삽입된 공구를 회전시킴에 따라, 첨단 칼날(119)은 필름(F)을 뚫고 들어가서 나무(W)를 파고들게 된다.
이때, 첨단 칼날(119)의 첨단 내각(γ)은 50°~ 60°이므로, 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 낮은 체결 속도로 헛돔 없이 체결이 가능하다. 또한, 첨단 칼날(119)의 크기는 칩을 원활히 배출하기에 알맞다. 이러한 과정에서 몸통(110)의 침투 부하가 낮고, 또한 필름(F)이 들뜨는 정도가 낮다.
다음으로, 도 4 내지 도 6를 참조하여, 테이퍼 칼날(150)과 수평 칼날(170) 및 원형 칼날(190)이 필름(F)을 1차 내지 3차에 걸쳐서 절삭하는 상황에 대해 설명한다.
먼저, 도 4는 도 3의 목재 체결용 나사(100)가 목재(WM)에 박히는 후기 단계에서 테이퍼 칼날(150)이 필름(F)을 1차 제거하는 모습을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 나사(100)의 몸통(110) 중에서 나사산부(111)는 이미 나무(W) 속에 박힌 상태이다. 또한, 연결부(115)의 대부분도 그러하다.
테이퍼 칼날(150)의 저변(151)은 필름(F)과 평행하게 만난 상태이다. 이때, 나사(100)가 회전함에 의해, 저변(151)은 원형 궤적을 그리며 회전하게 된다. 그에 의해, 저변(151)의 회전 궤적 내에 위치한 필름(F)의 일 부분이, 저변(151)에 의해 연삭되는 것처럼 면 채로 갈려서 절삭되게 된다.
테이퍼 칼날(150)의 저변(151)에 의한 필름(F)의 절삭은, 순서상 필름(F)에 대한 1차 절삭(제거)이라 칭해질 수 있다. 이러한 1차 절삭 과정에서는 저변(151)이 필름(F)과 평행하기에, 필름(F)의 가장자리[몸통(110)과 접하는 부분]가 들뜨지 않으면서 절삭될 수 있다.
이제, 도 5는 도 4의 목재 체결용 나사(100)가 더 박혀서 수평 칼날(170)이 필름(F)을 2차 제거하는 상태를 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 나사(100)가 추가로 회전하여 테이퍼 칼날(150)의 측변(153)은 저변(151)에 이이서 연속적으로 필름(F)을 추가 절삭하게 된다. 이때, 측변(153)은 필름(F)과 평행하지는 않지만, 저변(151)이 들뜨지 않게 붙들어 놓은 필름(F)을 관성에 따라 들뜨지 않게 절삭하게 된다.
이렇게 테이퍼 칼날(150)은 필름(F)을 절삭함과 동시에, 나무(W) 또한 파내게 된다. 그에 의해, 헤드(130)가 목재(WM)에 침투할 때의 부하가 저감될 수 있다.
이후에, 본 도면에 예시된 순간과 같이, 수평 칼날(170)이 필름(F)과 접촉하는 상태가 된다. 그에 의해, 수평 칼날(170)은 2차로 필름(F)을 절삭할 수 있게 된다. 1차 절삭과 마찬가지로, 수평 칼날(170)의 저변(171)에 의한 절삭도 연삭과 같이 필름(F)의 일부 영역을 면 채로 갈아내게 된다.
이렇게 수평 칼날(170)은 필름(F)을 절삭함과 동시에, 나무(W) 또한 파내게 된다. 수평 칼날(170)은 테이퍼 칼날(150) 보다 반경 방향으로 밖에 위치하여, 테이퍼 칼날(150)이 파내지 못한 영역을 파내게 된다. 이로써, 테이퍼 칼날(150)과 수평 칼날(170)이 파낸 영역은 거의 원판부(135)가 들어갈 영역에 대응하게 된다. 그에 의해, 헤드(130)가 목재(WM)에 침투할 때의 부하가 저감될 수 있다.
다음으로, 도 6은 도 5의 목재 체결용 나사(100)가 더 박혀서 원형 칼날(190)이 필름(F)을 3차 제거하고 나무(W)에 박히는 모습을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 필름(F)에 대한 테이퍼 칼날(150)에 의한 1차 절삭 및 수평 칼날(170)에 의한 2차 절삭 후에, 나사(100)가 좀 더 박힘에 따라 원형 칼날(190)이 3차 절삭을 하게 된다.
원형 칼날(190)은 앞서의 테이퍼 칼날(150)의 저변(151)과 수평 칼날(170)의 저변(171)과 같이 필름(F)에 수평한 날은 없다. 오히려, 필름(F)에 대하 수직한 날로서, 필름(F)을 찍어 눌러서 일 부분을 다른 부분으로부터 분리하게 된다. 그에 의해, 분리된 필름(F)의 일 부분이 원형 칼날(190)에 의해 감싸지는 공간 내부에 위치하게 한다. 그에 의해, 원판부(135)의 경계 부분에서 필름(F)이 깔끔하게 끊어지게 한다.
도 7은 도 6의 목재 체결용 나사(100)가 더 박혀서 필름(F)이 제거되고 헤드(130)가 나무(W)에 완전히 박힌 모습을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 나사(100)는 추가로 목재(WM)에 박혀서 원판부(135)의 상면이 필름(F)의 높이 이하에 위치하게 된다. 이러한 최종 체결 상태에서, 원판부(135) 주변의 필름(F)이 울거나 찢기기 않고 깔끔하게 정리된 것을 확인할 수 있다.
100: 목재 체결용 나사 110: 몸통
111: 나사산부 115: 연결부
116: 보강부 119: 첨단 칼날
130: 헤드 131: 접시부
135: 원판부 150: 테이퍼 칼날
151: 저변 153: 측변
170: 수평 칼날 190: 원형 칼날

Claims (20)

  1. 기준선을 따라 연장 형성되는 몸통;
    상기 몸통의 일 단부 측에 위치하고, 상기 몸통에 가까워질수록 좁아지는 단면을 구비하며 상기 단면의 경계선과 상기 기준선이 접시 각도를 이루게 하는 접시부와, 상기 접시부의 자유단에 위치하는 원판부를 구비하는 헤드;
    상기 접시부의 외면으로부터 돌출 형성되고, 상기 기준선에 수직한 저변과 상기 저변에 대해 둔각을 이루는 측변을 구비하는 테이퍼 칼날;
    상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날의 저변과 평행한 변을 갖는 수평 칼날; 및
    상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날을 감싸는 원형 칼날을 포함하고,
    상기 원형 칼날은, 상기 원판부의 가장자리가 상기 몸통을 향해 원호형 단면이 되게 절곡된 형태로 형성되고, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날은, 상기 원판부의 영역 내에서 상기 원형 칼날이 한정하는 구역 내에 위치하며, 상기 수평 칼날은, 상기 원형 칼날보다 상기 원판부로부터 더 돌출되고, 상기 몸통은, 그의 자유단에 형성되고 첨단 내각이 60°초과 내지 70°이하이며 칼날 높이가 1.145㎜인 첨단 칼날을 더 포함하는, 목재 체결용 나사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접시 각도는, 27.5°내지 30°인, 목재 체결용 나사.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸통은, 그 외면에 나사산이 형성되는 나사산부를 포함하고,
    상기 테이퍼 칼날의 저변은, 상기 접시부의 하단 보다 상기 나사산의 1 피치 내지 1.5 피치에 해당하는 길이만큼 상기 헤드로부터 더 멀리 위치하는, 목재 체결용 나사.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 몸통은, 상기 나사산부와 상기 접시부를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 연결부의 나머지 부분보다 6.5% 내지 8% 큰 외경을 갖는 보강부를 포함하는, 목재 체결용 나사.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수평 칼날은, 상기 원판부의 두께의 25% 내지 45% 길이만큼 상기 원판부로부터 돌출된, 목재 체결용 나사.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에서,
    상기 테이퍼 칼날의 저변의 길이는, 상기 원판부의 반경의 7.5% 내지 12.5%인, 목재 체결용 나사.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 테이퍼 칼날의 두께는 0.25 ~ 0.35 mm인, 목재 체결용 나사.
  15. 삭제
  16. 기준선을 따라 연장 형성되고, 외면에 나사산이 형성되는 나사산부와, 일 단부에 형성되는 첨단 칼날을 구비하는 몸통;
    상기 몸통의 타 단부 측에 위치하고, 상기 몸통에 가까워질수록 좁아지는 단면을 구비하며 상기 단면의 경계선과 상기 기준선이 접시 각도를 이루게 하는 접시부와, 상기 접시부의 자유단에 위치하는 원판부를 구비하는 헤드;
    상기 접시부의 외면으로부터 돌출 형성되고, 상기 기준선에 수직한 저변과, 상기 저변에 대해 둔각을 이루는 측변을 구비하고, 상기 측변과 상기 기준선 간의 테이퍼 각도는 상기 접시 각도보다 작은 테이퍼 칼날;
    상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날의 저변과 평행한 변을 갖는 수평 칼날; 및
    상기 원판부의 저면에 돌출 형성되며, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날을 감싸는 원형 칼날을 포함하고,
    상기 원형 칼날은 상기 원판부의 가장자리가 상기 몸통을 향해 원호형 단면이 되게 절곡된 형태로 형성되고, 상기 테이퍼 칼날과 상기 수평 칼날은 상기 원판부의 영역 내에서 상기 원형 칼날이 한정하는 구역 내에 위치하며, 상기 수평 칼날은 상기 원형 칼날보다 상기 원판부로부터 더 돌출되고, 상기 첨단 칼날은 첨단 내각이 60°초과 내지 70°이하이며 칼날 높이가 1.145㎜인, 목재 체결용 나사.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 테이퍼 칼날의 저변은, 상기 접시부의 하단 보다 상기 나사산의 1 피치 내지 1.5 피치에 해당하는 길이만큼 상기 헤드로부터 더 멀리 위치하는, 목재 체결용 나사.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 몸통은, 상기 나사산부와 상기 접시부를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 연결부의 나머지 부분보다 6.5% 내지 8% 큰 외경을 갖는 보강부를 포함하는, 목재 체결용 나사.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 테이퍼 칼날의 저변의 길이는 상기 원판부의 반경의 7.5% 내지 12.5%인, 목재 체결용 나사.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 접시 각도는 27.5°내지 30°이고,
    상기 테이퍼 각도는 17.5°내지 25°인, 목재 체결용 나사.
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