KR20170039677A

KR20170039677A - 내부 스레드를 코팅하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170039677A
Application number: KR1020177004137A
Authority: KR
Inventors: 유진 세자; 레이몬드 올레스키
Original assignee: 나일록 엘엘씨
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-04-11
Also published as: CA2955174C; EP3169446B1; EP3169446A1; JP6629319B2; AU2015290015B2; BR112017000917A2; US20160010677A1; CN106573259A; CA2955174A1; ES2762686T3; MX2017000654A; US9829031B2; CN106573259B; KR102417228B1; AR101199A1; HUE047647T2; TWI657864B; TW201607619A; AU2015290015A1; WO2016010877A1

Abstract

패스너의 내부 스레드에 열가소성 분말을 도포하기 위한 장치는 상기 패스너의 제 1 표면과 결합하도록 조정된 단부를 가지는 진공 노즐 (36)를 포함한다. 분무관은 상기 패스너의 상기 보어에 삽입되기 위해 크기가 정해지고, 열가소성 분말과 가압 공기의 공급원과 교통한다. 부싱 (56)은 상기 분무관 (54)이 부싱에 대하여 슬라이딩할 수 있도록 상기 분무관 (54)에 부착된다. 상기 부싱은 상기 패스너의 제 2 표면과 결합하도록 조정된다. 상기 분무관과 부싱은 상기 진공 노즐과 상기 부싱이 상기 패스너의 제 1 및 제 2 표면과 결합하는 클램핑 위치와 상기 진공 노즐 (36)과 부싱 (56)이 상기 패스너의 제 1 및 제 2 표면을 결합하지 않은 해제 위치 사이에서 움직일 수 있다. 패스너 홀더는 상기 진공 노즐 (36)과 상기 부싱 (56)이 클램핑 위치에 있을 때, 상기 분무관 (54)이 상기 패스너의 상기 보어로 들어가고, 상기 진공 노즐 (36)에 의해 수집된 과량의 열가소성 분말과 함께 열가소성 분말을 상기 패스너의 내부 스레드로 분무하도록 상기 진공 노즐과 상기 부싱 사이의 상기 패스너를 고정한다. 상기 진공 노즐 (36)과 부싱 (56)이 기계 가공되어 상기 패스너의 제 1 챔퍼 및 제 2 챔퍼 중 어느 하나 또는 둘 모두가 코팅 될 수도 있다.

Description

내부 스레드를 코팅하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COATINGS INTERNAL THREADS}

본 발명은 일반적으로 패스너(fastener)에 열가소성 분말을 도포하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 내부 스레드-보유 패스너(internally threaded fastener) 상에 분말 코팅을 선택적으로 도포하기위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

수많은 제조 공정에서는 개방 단부를 갖는 내부 스레드-보유 보어(internally threaded bore)를 포함하는 패스너를 용접에 의해 부품에 부착시킨다. 이어 후속 조립 공정에서 부품(parts) 또는 기타 구성품(component)을 볼트 또는 기타 내부 스레드-보유 패스너(internally threaded fastener)를 사용하여 패스너에 부착 할 수 있다.

이러한 패스너의 예는 도 1의 (20) 에서 전반적으로 표시된 육각형 너트이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 너트는 환형 챔퍼 부분 (22a) 및 너트의 보어 벽 내에 형성된 내부 스레드 (24)를 특징으로 한다. 도 1에서 보이지 않는 너트 (20)의 대향(opposite) 측면 각각은 제 2 환형 챔퍼 부분을 포함한다. 너트에는 용접 돌출부 (26)가 있어 너트를 구성품 또는 부품에 용접하는데 사용된다.

플루오로 중합체 코팅 (도 1의 28)과 같은 열가소성 재료의 코팅은 종종 너트 또는 다른 패스너의 내부 스레드에 도포된다. 단지 예로서, 열가소성 물질은 테플론(TEFLON) 일 수 있다. 플루오로 중합체 코팅의 목적은 패스너의 스레드 (24) 상에 도포 된 프라이머, 도료 및 용접 스패터의 형성을 방지하는 것이다. 이를 통해 후속 조립 작업을 방해하는 스레드의 오염을 방지 할 수 있다. 스레드는 스레드 (24)의 시작 및 끝에 있는 상단 (22a) 및 하단 챔퍼까지 포함하여 코팅되어지기도 한다.

도 1에 도시된 너트에서 플루오로 중합체 분말을 내부 스레드 패스너에 도포할 때, 플루오로 중합체 분말이 너트의 외부 표면에 도달하는 것을 방지하는 것이 때로는 어렵다. 챔퍼가 플루오로 중합체 재료로 코팅되어야하는 경우 특히 그렇다. 패스너 외부 표면에 열가소성 물질이 있게 되면 도료나 프라이머가 붙지 않아 다른 후속 공정 문제가 발생할 수 있다. 더우기, 용접 너트의 돌출부 (26)가 플루오로 중합체 코팅으로 오염되면, 용접 실패 및 용접 장비 손상이 초래 될 수 있다는 것이 주목되어 왔다.

패스너의 내부 스레드를 코팅하기 위한 시스템 및 방법이 알려져 있다. 그 예들은 공동 소유의 DiMaio 등의 미국 특허 제 5,141,771 호와 Sessa 등의 미국 특허 제 5,362,327 호를 포함한다. 그러나, 이들 특허 각각은 분무 노즐 반대의 너트 위에 위치한 고정된 진공 노즐을 사용하는 노즐 방식을 개시한다. 고정된 진공 노즐은 과다 분무된 분말을 수집한다. 그러나, 이러한 고정식 진공 노즐 설계는 패스너의 외부 표면을 깨끗하게 유지하면서 챔퍼가 코팅 될 수 있게 하는 데에는 한계가 있다.

상기 관점에서, 일반적으로 플루오로 중합체 분말이 분무 구역으로부터 빠져 나와 패스너 외부 표면상에 도달하는 것을 방지하는 방법 및 장치가 필요하다.

또한, 패스너의 상부 챔퍼 코팅, 하부 챔퍼 코팅, 또는 챔퍼 모두를 동시에 코팅하거나 하지 않는 옵션을 제공하는 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재 한다.

도 1은 용접 돌출부를 갖는 육각형 너트의 그룹의 투시도를 나타낸 것으로, 상기 너트의 내부 스레드 및 챔퍼는 본 발명의 장치 및 방법의 양태를 사용하여 코팅 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 장치의 양태에서의 진공 노즐 및 분무 노즐 조립체 및 피복될 너트의 평면도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 2의 3-3 선을 따라 취해진 도 2의 진공 노즐, 분무 노즐 조립체 및 너트의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4A-4D는 본 발명의 방법의 양태에 따라 너트의 내부 스레드를 코팅하기 위해 수행되는 단계 과정 중의 도 3의 진공 노즐 및 분사 노즐 조립체를 나타낸 것이다.
도 5A 및 5B는 도 3의 분무 노즐 조립체의 기계 가공 된 부싱의 상단부, 진공 노즐의 바닥 단부 및 너트의 확대도를 나타낸 것이다.
도 6은 도 4D의 분무전환기, 분무관, 기계 가공 된 부싱의 상단부, 진공 노즐의 바닥 단부 및 너트의 확대도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 장치의 양태를 포함하는 시스템의 양태를 도시하는 블록도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 분무 스테이션, 피더 보울(feeder bowl)과 공급 램프 지지 브래킷(supply ramp support bracket)의 전방 투시도를 나타낸 것이다.
도 9은 분무 스테이션, 피더 보울(feeder bowl)과 도 8의 공급 램프 지지 브래킷의 후방 투시도를 나타낸 것이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 분무 스테이션의 분무 블록의 확대 평면도를 나타낸 것으로, 분무 스테이션의 제어 시스템의 양태를 도시하는 블록도를 포함하여 나타낸 것이다.

본 발명의 장치의 일 양태의 분무 노즐 조립체(spray nozzle assembly) 및 진공 노즐 부분(vacuum nozzle portion)은 도 2 및 도 3의 30 으로 일반적으로 표시되어있다. 내부 스레드-보유 보어(internally threaded bore) (34)을 갖는 너트 (32)는, 일반적으로 38로 표시된 분무 노즐 조립체와 진공 노즐 (36) 과 정렬하여 위치된 것으로 도시되어 있다. 이러한 위치에 있는 너트의 배치 시스템의 양태는 이하에서 설명될 것이다. 본 발명은 너트의 관점에서 이하에 설명되지만, 각 단부에서 개방된 보어를 갖는 다른 유형의 내부 스레드-보유 패스너(internally threaded fastener)가 본 발명에 의해 처리 될 수 있음을 이해해야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 분무 노즐 조립체 (38)는 분무 튜브(spray tube)의 근단부(proximal end)에 부착 된 분말 펌프 몸체부(powder pump body) (42)를 포함하고 공기 흡입구 연결부(air inlet connection) (46)에 연결된 공기 공급 라인 또는 튜브 (도시되지 않음)를 통해 가압된 공기를 수용하는 압축 공기 제트(compressed air jet) (44)를 수용한다. 분말 흡입구 연결부(powder inlet connection) (48)는 분말공급 라인 또는 튜브 (도시하지 않음)를 통해 분말 공급기(powder feeder)에 연결된다. 그 결과, 플루오로 중합체 분말과 같은 열가소성 분말은 접합부(junction) (52)에서 압축 공기 제트(jet) (44)로부터의 공기 스트림과 혼합되고, 생성된 분말 스트림은 분무 튜브 (54)의 분무 통로 (53)에 제공된다. 상기한 본 발명의 양태가 플루오로 중합체 분말을 사용하는 것으로 이하에서 설명되지만, 대안적인 양태는 다른 열가소성 분말을 사용할 수 있음을 이해해야 한다.

기계 가공 된 부싱(machined bushing) (56)은 중앙 보어(central bore)를 구비하고 분무 튜브 (54)의 상부 또는 원단부(distal end) 상에 끼워지고, 압축 스프링 (58)은 분말 펌프 몸체 (42)와 기계 가공 된 부싱 (56) 사이에 위치하며 기계 가공 된 부싱을 도 3에 표시된 위치로 밀어 넣는다. 기계 가공 된 부싱 (56)의 중앙 보어 (57)의 크기는, 분무 튜브 (54)가 기계 가공 된 부싱을 통해 텔레스코픽 방식으로 자유롭게 움직일 수 있도록 결정 된다. 스톱 칼라(stop collar) (60)는 고정된 방식으로 분무 튜브 (54) 상에 위치되고, 기계 가공 된 부싱의 보어 (57)는 스톱 칼라가 이동할 수 있는 확대 된 직경의 상부를 특징으로 한다. 기계 가공 된 부싱의 보어는 또한 감소된 직경을 갖는 하부를 특징으로 하여, 보어의 상부와의 교차 부에 환형 (annular) 쇼울더(shoulder)가 형성된다. 기계 가공 된 부싱 보어 (57)의 환형 쇼울더는 분무 튜브 (54)의 스톱 칼라 (60)의 하부와 맞물림으로써 분무 튜브 (54)에 대한 기계 가공 된 부싱 (56)의 상향 이동은 도 3에 표시된 위치로 제한된다. 분무 튜브의 원단부는 하기에서 기술하는 바와 같이 너트의 보어 내로 삽입 될 수 있는 크기로 되어 있다.

분무 튜브의 분무 개구 또는 출구 (도시된 양태에서 분무 튜브의 개방 상부)에는 분무 변류기(deflector) 또는 다이버터(diverter) (62)가 제공되어 분말 스트림이 대체로 방사상으로 원주 방향으로 전환되도록 한다. 분무 변류기는 스템(stem)의 상단부에 위치한 원반(disk)의 형태를 취할 수 있으며, 스템의 하단부는 분무 튜브 (54)의 상단 개구부의 중심 내에 위치한다. 스템은 분무 튜브의 상단 개구에 대해 디스크를 이격된 상태로 유지하여, 분무 튜브를 빠져 나가는 분말 스트림이 디스크에 의해 대체로 방사상으로 편향되도록 한다.

도 3의 분무 노즐 조립체 (38) 및 진공 노즐 (36)의 작동에 관해 도 4A-4D와 관련하여 설명한다. 도 4A ( 및 도 3)는 분무 노즐 조립체 (38), 진공 노즐 (36) 및 너트 (32)가 정렬되어서 너트가 제 위치에 있고 (도 3의 보어 (34)의) 내부 스레드와 챔퍼가 플루오로 중합체 분말로 코팅될 준비가 되어있다. 도 3 및 도 4A에 도시된 바와 같이, 진공 노즐 (36)의 하단부는 너트의 상부에 위치되고 너트와 이격된 관계에 있고, 분무 노즐 조립체 (38)의 기계 가공 된 부싱 (56)의 상단부는 너트의 아래에 위치되고 너트와 이격된 관계에 있으며, 두 부위 모두 아직 너트 (32) 자체에 접촉하지 않은 상태이다.

다음 단계에서, 도 4B에 도시된 바와 같이, 진공 노즐 (36)은 화살표 (64)로 표시된 바와 같이 너트 (32)의 상부로 낮추어진다. 그 결과, 진공 노즐 (36)의 내부 통로(interior passage) (66) 및 통로 개구(passage opening) (67)는 너트의 보어 (34)와 정렬된다. 도 5A를 참조하면, 진공 노즐 (36)의 하단부는 너트 (32)의 상부 챔퍼 (22a)가 코팅되거나 (도 5A) 또는 상부 챔퍼 (도 5b)에 분말이 도달하지 않도록 기계 가공 될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5B에 도시된 양태에서는, 진공 노즐 (36)의 단부는 상부 챔퍼 (22a)의 각도와 일치하는 각도로 기계 가공되었다. 도 4B, 도 5A 및 도 5B에 도시된 위치에서, 진공 노즐 (36)은 너트 (32)를 가압하여 일반적으로 밀봉 또는 근위 밀봉을 생성한다. 이는 도 4D 및 도 6와 관련하여 하기에 기술하는 분무 사이클 동안 분말이 탈출하여 너트의 외부 표면상에 도달하는 것을 방지한다.

진공 노즐 (36)이 도 4B에 도시된 위치된 후에, 도 4C에 도시된 바와 같이, 분무 노즐 조립체 (38)는 화살표 (68)로 표시된 바와 같이 위로 이동하고, 기계 가공된 부싱 (56)의 상단부는 너트 (32)의 아래쪽에 접촉한다 (도 5A 및 도 5B에 도시됨). 기계 가공 된 부싱 (56)의 기계 가공(machining)은 너트의 하부 챔퍼 (22b)가 (도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이) 코팅을 위해 노출되거나(도 5B의 분무 노즐 (36)에 대해 도시된 방식으로) 하부 챔퍼가 코팅되는 것을 방지하도록 덮여질 수 있다.

도 5B에 점선 (71)으로 도시 된 바와 같이, 패스너 보어의 길이 방향 중심선, 진공 노즐 내부 통로 및 부싱 중심 보어는 패스너가 진공 노즐과 부싱 사이에 클램핑(clamping) 될 때 정렬되는 것이 바람직하다.

분말 분무 또는 코팅 사이클은 도 4D 및 도 6에 도시되어 있다. 분말 분무 사이클 동안, 분무관(spray tube) (54) 및 분말 펌프 몸체부(powder pump body) (42)는 분무관의 상단부 및 분무 다이버터(diverter) (62)가 너트의 보어 (34)로 들어가도록 더 위쪽으로 이동된다. 분무관 및 분말 펌프 몸체가 위쪽 방향으로 이동함에 따라, 스프링 (58)은 압축되어 기계 가공 된 부싱 (56)의 상단부가 너트의 하부면에 안착되거나 접촉되도록 유지된다.

분무 조립체가 너트의 내부 스레드를 코팅 할 준비가 된 위치에 있을 때, 분말 펌프 몸체부 (42)의 공기 흡입구 연결부 (46)에 부착된 압축 공기 제트(compressed air jet)가 켜진다. 동시에, 흡인된 분말 스트림이 분말 흡입구 연결부 (48)를 통해 분말 공급 시스템으로부터 전달되고, 이전에 켜져 있던 진공 노즐 (36)에 연결된 진공 공급원이 켜진 채로 유지된다. 실제로, 진공 노즐 (36)에 연결된 진공 공급원은, 상기 장치 또는 시스템의 사용 중에 연속적으로 작동되거나, 상기 사이클의 본 단계 동안만 켜지도록 순서화 될 수 있다. 도 4D의 화살표 (72)로 도시된 바와 같이, 분무 노즐은 연속적으로 움직이며, 너트의 상부로 상향 이동하고, 동시에 분말을 분무하면서 하향으로 방향을 바꾼다. 결과적으로, 분무관의 상단부 및 분무 다이버터(spray diverter)는 너트의 두께 전체(도 6의 73에 표시됨)에 걸쳐 보어 내에서 상하로 이동되는 동안, 분말 스트림이 분무관을 원주 방향으로 빠져 나가 보어의 스레드에 분무된다. 하기에서 기술하는 바와 같이, 너트 (32)는 코팅 사이클 이전에 가열되어 분말이 내부 스레드 및 노출된 챔퍼 (노출된 챔퍼가 있는 경우)와 접촉 할 때 코팅을 형성한다. 예를 들어, 분말 분무 스트림 (74a)은 도 6의 54a 및 62a 로 표시된 위치에 있는 분무관 및 분무 다이버터에 해당하고, 분말 분무 스트림 (74b)은 도 6의 54b 및 62b로 표시된 위치에 있는 분무관 및 분무 다이버터에 해당한다.

도 6의 76에서 나타낸 바와 같이, 분무 사이클이 실행됨에 따라, 과량의 분말이 진공 노즐 (36)을 통한 공정으로부터 흡인된다.

분무 노즐이 너트의 바닥에 있고 코팅 사이클이 완료될 때, 분말 스트림과 에어 제트가 꺼지고 분무관 조립체가 너트와 접촉하지 않으며 너트 아래의 위치(도 4A 및 4B에 도시됨)로 복귀된다. 또한, 너트가 코팅 위치로부터 벗어나도록 진공 노즐이 도 3 및 도 4A에 표시된 위치로 올라간다. 진공 노즐과 교통된 진공 공급원은 계속 작동하거나 (위에서 설명한대로 순서화된 경우) 꺼지거나 한다.

진공 노즐과 기계 가공된 부싱이 너트와 접촉 할 때까지 분말 분무가 시작되지 않기 때문에, 너트의 상단 표면과 하단 표면은 분말 분무 사이클이 발생하기 전에 "클램프(clamped)"된다. 이로 인해, 진공 노즐 (36)의 하단부 및 기계 가공 된 부싱 (56)의 상단부의 기계 가공에 따라, 상부 챔퍼나 하부 챔퍼 중의 하나를 코팅하거나, 혹은 상부 챔퍼와 하부 챔퍼 모두를 코팅하지 않거나, 양 챔퍼 모두를 동시에 코팅하도록 제어할 수 있다.

도 3과 상기 언급된 진공 노즐 (36) 및 분무 노즐 조립체 (38)는, 도 7 블록도의 80으로 표시된 분무 스테이션(spray station) 내에 장착된다. 또한 도 7에서, 상기 언급한 바와 같이 코팅 사이클로부터 과량의 분말을 수집하기 위해 진공 노즐 (36)에 연결된 진공 공급원(vacuum source) (82)이 도시되어 있다. 진공 공급원는, 단순히 하나의 예로서, 빌딩의 중앙 진공 또는 흡착 시스템이나 분무 스테이션용 전용 진공 펌프일 수 있다. 분말 피더(powder feeder) (86)는 분말 펌프 몸체부 (42)의 분말 흡입구 연결부 (48)에 연결되어 있는 반면에, 가압된 공기 공급원 (84)은 분말 펌프 몸체부 (42)의 공기 흡입구 연결부 (46) (도 3)에 연결되어 있다. 하기에서 상술하는 바와 같이, 분무 스테이션 (80)은 도 4A-4D와 관련하여 상기 기술한 코팅 및 클램핑 사이클 중에 너트 또는 다른 패스너를 수용 및 위치시키고 진공 노즐 및 분무 조립체를 이동시킨다.

도 7에 도시된 바와 같이, 진동식 피더 보울(feeder bowl) (88)은 코팅될 너트 (또는 다른 패스너)를 공급한다. 너트는 피더 보울을 떠나 일렬로 (in a single file or raw) 공급 램프(supply ramp) (90) 아래로 내려가 분무 스테이션 (80)으로 보내진다. 너트가 램프 (90) 아래로 이동함에 따라, 코일 가열기 (91) 및 전기 공급원 (93)에 의해 가열된다. 너트의 내부 스레드 (및 가능한 하나 또는 다수의 챔퍼)가 코팅 된 후, 너트는 출구 램프 (92)를 통해 분무 스테이션 (80)을 나온다. 단지 하나의 예로서, 램프(90, 92)는 수평에 대해 약 30 도의 각도를 형성 할 수 있다.

일반적으로 도면 부호 (80)로 표시된 분무 스테이션의 전방 및 후방 투시도가 도 8 과 도 9에 제공되어 있다. 또한, 진동식 공급기 보울 (도 7의 88) 및 공급 램프 (도 7의 90)의 상단부를 지지하는 브래킷(bracket)이 도 8 및 도 9의 94에 도시되어 있다. 브래킷 (94)을 분무 스테이션에 고정시키는 아암(arm)은 도 8 및 도 9의 96에 표시되어 있다. 진동 보울 및 공급 램프는 도 8 및 도 9에서 명료성을 위해 생략되었다.

도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 분무 스테이션 (80)은 기계 가공 된 패스너 채널(fastener channel) (104)을 특징으로 하는 분무 블록(spray block) (102)을 특징으로 한다. 분무 블록은, 분무 스테이션의 골격에 장착되어, 패스너 채널 (104)의 하부 표면이 수평에 대해 약 30도 각도를 이룬다. 물론, 다른 각도들이 사용될 수 있다. 분무 블록 (102) 및 기계 가공 된 패스너 채널 (104)의 평면도는 도 10에 제공 된다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 패스너 채널의 크기는, 도 10의 32a-32d 에서 가상으로 표시된 가열된 너트가 일렬로 유지되어 통과할 수 있도록 정해질 수 있다. 결과적으로, 그리고 아래에서보다 상세히 설명하는 바와 같이, 패스너 채널은 코팅 공정을 위한 패스너 홀더(fastener holder)로서 작용한다. 물론 대안적인 양태에서 다른 종류의 홀딩 배치물 및 장치가 패스너 홀더로서 사용될 수 있다.

도 8 및 도 9 에 도시 된 바와 같이, 분무 스테이션은 분무 스테이션의 구성 요소가 그 위에 장착되는 지지 판 (support plate) (106)을 가지는 것을 특징으로 한다. 지지 판 (106)은, 공급 램프 (도 7의 90)의 하단부를 수용하고 너트가 이를 통해 분무 블록 (102)으로 이동하는 창(window) (108)을 가지는 것을특징으로 한다.

도 8 및 도 9의 110으로 표시된 바와 같이, 공압식 상부 슬라이더 장치(pneumatic upper slider mechanism)는 화살표 (114)로 표시된 바와 같이 상하로 움직이는 상부 슬라이더 판(upper slider plate) (112)을 특징으로 한다. 단지 예로서, 상기 슬라이더 장치는 인디애나주, SMC 코포레이션 (SMC Corporation of America of Noblesville, Indiana)으로부터 입수 가능한 MXS 시리즈 슬라이더 일 수 있다.

진공 노즐 홀더 (116)는, 슬라이더 판(slider plate) (112)에 장착되고, 슬라이딩 방식으로 진공 노즐 (36)을 수용 할 수 있는 크기의 통로를 가지는 것을 특징으로 한다. 진공 노즐의 개방된 상단부는, 진공 라인(line) 또는 튜빙(tubing)을 통해 진공 공급원 (도 7의 82)에 연결된다. 진공 노즐 (36)에는 상부 칼라(upper collar) (122a) 및 하부 칼라(lower collar) (122b)가 각각 제공된다. 압축 코일 스프링(compression coil spring) (124)은, 진공 노즐 홀더 (116)의 하부와 하부 칼라 (122b) 사이에 배치되어, 진공 노즐이 도 8 및 도 9에 도시된 위치로 가압된다. 상부 칼라 (122a)는, 진공 노즐 홀더 (116)에 대한 분무 노즐 (36)의 하향 이동을 제한한다.

L 형 브래킷 (126) (도 8)은 또한 슬라이더 판(slider plate) (112)에 고정되고 분무 블록 (102)의 기계 가공된 패스너 채널 (104)의 출구에 위치된 패스너 정지부(stop) 또는 게이트(gate) (128)를 지지한다. 슬라이더 판 (112)과의 부착으로 인해, 패스너 게이트 (128)는 도 8 및 도 9에 도시된 릴리스 위치(release position), 도 10에 도시되고, 도 8의 128a에 가상 선으로 표시된 상승 위치 또는 정지 위치 사이에서 이동 될 수 있다. 그 결과, 분무 블록의 패스너 게이트 (128) 및 패스너 채널 (104)은 코팅 공정 동안 패스너를 다루기 위한 탈진 장치(escapement mechanism)를 형성한다.

공압식 하부 슬라이더 장치는, 일반적으로 도 8의 130에서 표시되어 있으며, 화살표 (134)로 표시된 바와 같이 위 아래로 움직이는 하부 슬라이더 판 (lower slider plate) (132)을 특징으로 한다. 분무 노즐 조립체 홀더 (136)는 슬라이더 판 (132)에 고정된다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 분말 펌프 몸체 (42)는 분무 노즐 조립체 홀더 (136)에 장착된다.

작동 시, 진공 노즐 (36) 및 분사 노즐 조립체 (38)가 도 4A에 도시된 위치에 있을 때, 패스너 게이트 (128)는 도 10 및 도 8의 가상선 (128a)에 도시된 상승 위치에 있다. 너트는, 진동 보울 (도 7의 88)에서 공급 램프 (90)를 따라 아래로 이동하여, 코일 (91)에 의해 가열되고, 도 10의 32a-32b에 도시된 위치인 분무 블록 (102)의 기계 가공된 패스너 채널 (104) 내로 이동한다. 도 10에 도시 된 바와 같이, 너트 (32a)는 상승된 패스너 게이트 (128)와 맞닿아 게이트가 정지부(stop)로서 기능한다.

도 10의 너트 (32b)는 도 4A-4D에 도시된 코팅 위치에 있다. 즉, 도 4A-4D의 너트 (32)는 도 10의 너트 (32b)의 위치에 있다.

진공 노즐 (36)은 상부 슬라이드 판(upper slide plate) (112) (도 8 및 도 9)와 진공 노즐 홀더 (116)를 하강시킴으로써 도 4B에 도시된 위치로 이동된다. 코일 압축 스프링(coil compression spring) (124) 은 진공 노즐 (126)의 하단부가 너트의 상부면을 부드럽게 아래로 밀고 너트의 보어와 정렬된 진공 노즐의 통로와 너트의 상부면을 클램프한다. 상부 슬라이더 판 (112) 및 진공 노즐 (116)이 낮아진 동안, 패스너 게이트 (128)는 여전히 도 10 과 도 8의 128a 가상선에 도시된 상승 위치에 있다.

다음으로, 하부 슬라이더 판(bottom slider plate) (132)이 상승되어 분무 노즐 조립체 (38)가 도 4C에 도시된 위치로 이동된다. 도 8 - 10에 도시 된 바와 같이, 분무 블록의 패스너 채널 (104)의 바닥에는 기계 가공 된 부싱 (56) (도 4c 및 4d)이 너트의 바닥면과 접촉하여 통과하는 개구 (140)가 제공된다. 하부 슬라이더 판 (132)은 상승을 계속하고 나서 낙하하여, 상기 기술한 코팅 사이클 동안 분무 튜브 (54) (도 3 및 도 6)가 패스너 채널 (104)의 개구 (140)와 너트의 두께를 통과한다.

코팅 사이클이 완료되면, 상부 슬라이드 판 (112)은 더 아래쪽으로 이동하고, 패스너 게이트 (128)는 도 8 및 도 9에 도시된 위치로 하강된다. 그 결과, 도 10의 너트 (32a)는 분무 블록 (102)에서 벗어나 출구 램프(exit ramp) (92) (도 7) 로 내려가 수집된다. 너트 (32b)는 진공 노즐 및 기계 가공 된 부싱에 의해 제 위치에서 클램프 상태로 고정된다.

다음으로, 상부 및 하부 슬라이더 판 (112, 132)은 각각 상승 및 하강되어, 진공 노즐 (36) 및 분무 노즐 조립체 (38)가 도 4A에 도시된 위치로 복귀하고, 패스너 게이트 (128)는 도 10 및 도 8의 128a 가상선에 도시된 상승 위치로 복귀한다. 그 결과, 너트 (32b)는 너트 (32a)에 의해 이전에 점유된 위치로 이동하고, 너트 (32c)는 너트 (32b) 등에 의해 이전에 점유된 위치로 이동한다. 상기 과정이 반복된다.

도 8 - 10에 도시 된 바와 같이, 분무 블록 (102)에는 구멍(aperture) (142 및 144)이 제공 될 수 있으며, 센서 (152 및 154)로부터 도 10의 150 가상선 상에 표시된 광섬유 빔이 구멍 (142 및 144)을 관통하여 너트가 너트 (32a)에 의해 점유된 위치에 존재할 때를 검출한다. 상기 센서는 상부 및 하부 슬라이더 장치 (110 및 130)를 제어하는 시스템 제어기(system controller) (156) (도 10)와 교통한다. 결과적으로, 진공 노즐, 패스너 게이트 및 분무 노즐 조립체의 이동 순서는 분무 블록의 패스너 채널 (104)을 통한 너트의 이동과 조화 될 수 있다. 예를 들어, 패스너 채널 (104)을 가로 지르는 광 빔 (150)이 끊어지지 않는 경우, 제어기 (156)는 도 10의 32a위치의 너트가 분무 블록으로부터 벗어나 이동하고 진공 노즐 및 패스너 게이트가 상승되어 스프레이 노즐 조립체가 하강 준비가 완료되도록 한다. 광 빔 (150)이 끊어지는 경우, 너트가 도 10의 32a 의 위치로 이동하고, 그리하여 너트가 너트 (32b)의 위치로 이동하여 진공 노즐이 하향하고 분무 노즐 조립체는 코팅 사이클을 위해 상승될 수 있다는 것을 상기 시스템은 알 수 있다. 분무 노즐 조립체로의 분말 공급 및 가압 공기의 흐름을 활성화 시키고, 분무 노즐 조립체의 기계 가공 된 부싱 (56) 및 진공 노즐의 위치에 기초하여 진공 노즐용 진공 공급원을 활성화시키는데 상기와 유사한 센서가 사용될 수 있다.

시스템의 제어 및 다른 양태에 관한 부가적인 세부 사항은 본 출원에 참고로 인용된 DiMaio 등의 공동 소유 된 미국 특허 제 5,141,771 호에 기재되어 있다.

본 발명의 바람직한 양태가 도시되고 기술되었지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 가운데 변경 및 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명 할 것이며, 본 발명의 보호 범위는 다음의 청구 범위에 의해 규정된다.

Claims

a) 진공 통로 개구부(vacuum passage opening)를 가지는 말단부(end)를 가지며, 상기 말단부가 상기 패스너의 제 1 표면과 맞물리도록 조정되어 있으며, 진공 통로(vacuum passage)가 흡입원과 교통하도록 조정된 진공 노즐(vacuum nozzle);
b) 분무 통로(spray passage)와 분무 통로 개구부(spray passage opening)를 특징으로 하는 원단부(distal end)를 가지며, 상기 분무관의 원단부가 상기 패스너의 보어 내에 삽입 될 수 있는 크기로 되어 있고, 상기 분무 통로는 하나 또는 다수의 열가소성 분말 및 압축 공기의 공급원과 교통하도록 조정된 분무관(spray tube);
c) 분무관이 부싱에 대해서 슬라이딩 할 수 있도록 분무관 상에 장착되고, 상기 부싱은 상기 패스너의 상기 제 2 표면과 맞물리도록 조정된 부싱(bushing);
d) 상기 분무관과 부싱은 진공 노즐의 말단부와 부싱이 패스너의 제 1 및 제 2 표면과 맞물리는 클램핑 위치(clamping position)와 진공 노즐과 부싱이 패스너의 제 1 및 제 2 표면과 맞물리지 않는 해제 위치(release position) 간에 이동 가능하며;
e) 상기 진공 노즐과 상기 부싱사이에 상기 패스너를 고정하도록 조정되어, 상기 진공 노즐과 상기 부싱이 클램핑 위치에 있을 때, 상기 진공 노즐의 통로는 상기 패스너의 보어와 교통하고, 상기 분무관은 상기 패스너의 보어에 들어갈 수 있고, 상기 패스너의 내부 스레드에 진공 노즐에 의해 수집된 과량의 열가소성 분말로 열가소성 분말을 분무할 수 있도록 조정된 패스너 홀더(fastener holder);
를 포함하며, 상기 패스너(fastener)는 내부 스레드(thread), 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하는 보어(bore)를 가지는, 패스너의 내부 스레드(thread)에 열가소성 분말을 도포하기 위한 장치(apparatus).
제 1 항에 있어서, 상기 패스너의 제 1 표면은 제 1 챔퍼(chamfer)를 포함하고, 상기 진공 노즐의 말단부의 형상과 크기는 상기 진공 노즐이 클램핑 위치에 있을 때 상기 제 1 챔퍼를 둘러싸지만 덮지 않도록 형상화되고 크기가 정해져 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 상기 제 1 챔퍼에 열가소성 분말이 분무되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패스너의 제 2 표면은 제 2 챔퍼를 포함하고, 상기 부싱의 형상과 크기는 상기 부싱이 클램핑 위치에 있을 때 상기 제 2 챔퍼를 둘러싸지만 덮지 않도록 형상화되고 크기가 정해져 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 상기 제 2 챔퍼에 열가소성 분말이 분무되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패스너의 제 1 표면은 제 1 챔퍼를 포함하고, 상기 진공 노즐의 말단부의 형상과 크기는 상기 진공 노즐이 클램핑 위치에 있을 때 상기 제 1 챔퍼를 덮도록 형상화되고 크기가 정해져 상기 분무관이 상기 패스너의 상기 보어로 들어갈 때 상기 제 1 챔퍼에 열가소성 분말이 분무되지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패스너의 제 2 표면은 제 2 챔퍼를 포함하고, 상기 부싱의 형상과 크기는 상기 부싱이 클램핑 위치에 있을 때 상기 제 2 챔퍼를 덮도록 형상화되고 크기가 정해져 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 상기 제 2 챔퍼에 열가소성 분말이 분무되지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패스너 보어의 길이 방향 중심선, 상기 진공 노즐의 내부 통로 및 상기 부싱의 중앙 보어는 상기 진공 노즐과 상기 부싱이 클램핑 위치에 있을 때 정렬되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 하나 또는 다수의 열가소성 분말과 가압 공기의 공급원과 교통하도록 조정된 분말 펌프 몸체부(powder pump body)를 추가적으로 포함하며, 상기 분말 펌프 몸체부는 상기 분무관의 근단부(proximal end)에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 분말 펌프 몸체부와 상기 부싱 사이에 위치 된 압축 코일 스프링(compression coil spring)을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분무 통로(spray passage)는 상기 분무관의 상부 개구부(top opening)와 상기 상부 개구부와 이격된 관계로 위치된 유동 전환기(flow diverter)를 포함하여, 분말이 일반적으로 방사 및 원주 방향으로 분무되도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패스너 홀더(fastener holder)는 내부에 형성된 채널을 갖는 분무 블록(spray block)을 포함하며, 상기 채널은 단일 파일(single file)로 패스너를 수용할 수 있는 크기이고, 상기 부싱 및 분무관이 통과하는 개구부를 갖는 바닥부(bottom)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 채널은 출구 개구부(exit opening)를 포함하고, 상기 출구 개구부 위에 위치된 게이트(gate)를 추가적으로 포함하며, 상기 게이트는 상기 진공 노즐과 함께 이동하도록 상기 진공 노즐에 부착된 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 채널의 바닥부(bottom)는 수평과 각도를 형성하여 패스너가 그 내부로 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 장치.
a) 각 패스너가 내부 스레드를 가진 보어를 포함하는, 패스너의 공급원(source);
b) 진공원(vacuum source)과 교통하도록 조정된 진공 노즐;
c) 하나 또는 다수의 열가소성 분말 및 가압된 공기의 공급원과 교통하도록 조정되며, 상기 분무관은 상기 패스너의 보어에 들어가도록 크기가 정해진 분무관(spray tube);
d) 상기 분무관 상에 슬라이딩 가능하게 장착 된 부싱(bushing);
e) 상기 패스너 공급원으로부터 패스너를 수용하도록 조정되고, 상기 패스너를 상기 진공 노즐과 상기 부싱 사이에 고정하도록 조정되어 있는, 패스너 홀더(fastener holder);
f) 상기 진공 노즐과 상기 부싱은 상기 진공 노즐이 상기 패스너 홀더에 위치된 상기 패스너의 제 1 표면과 맞물리며, 상기 부싱은 상기 패스너 홀더 내의 상기 패스너의 제 2 표면과 맞물리는 클램핑 구성(clamping configuration)과 상기 진공 노즐 및 부싱이 상기 패스너 홀더 내의 패스너와 맞물리지 않는 해제 구성(release configuration)간에 이동 가능한 것;
g) 상기 진공 노즐은 상기 패스너의 보어와 교통하고, 상기 분무관은 상기 패스너의 보어로 들어가고, 상기 패스너의 내부 스레드에 상기 진공 노즐에 의해 수집된 과량의 열가소성 분말을 분무하며, 상기 진공 노즐 및 부싱이 클램핑 구성인 것;
을 포함하며, 상기 패스너는 내부 스레드(thread), 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하는 보어(bore)를 가지는, 패스너(fastener)의 내부 스레드(thread)에 열가소성 분말을 도포하기 위한 시스템(system).
제 13 항에 있어서, 패스너의 공급원과 패스너 홀더 사이에 위치된 히터를 추가적으로 포함하고, 상기 패스너가 상기 패스너 홀더에 도달하기 전에 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 패스너의 제 1 표면은 제 1 챔퍼를 포함하고, 상기 진공 노즐의 말단부의 형상과 크기는 상기 진공 노즐이 클램핑 위치에 있을 때 제 1 챔퍼를 둘러싸지만 덮지 않도록 형상화되고 크기가 정해져, 상기 제 1 챔퍼에 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 열가소성 분말이 분무되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 패스너의 제 2 표면은 제 2 챔퍼를 포함하고, 상기 부싱의 형상과 크기는 부싱이 클램핑 위치에 있을 때 제 2 챔퍼를 둘러싸지만 덮지 않도록 형상화되고 크기가 정해져, 상기 제 2 챔퍼에 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 열가소성 분말이 분무되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 패스너의 제 1 표면은 제 1 챔퍼를 포함하고, 상기 진공 노즐의 말단부의 형상과 크기는 상기 진공 노즐이 클램핑 위치에 있을 때 제 1 챔퍼를 덮도록 형상화되고 크기가 정해져, 상기 제 1 챔퍼에 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 열가소성 분말이 분무되지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 패스너의 제 2 표면은 제 2 챔퍼를 포함하고, 상기 부싱은 부싱이 클램핑 위치에 있을 때 제 2 챔퍼를 덮도록 형상화되고 크기가 정해져, 상기 제 2 챔퍼에 상기 분무관이 상기 패스너의 보어에 들어갈 때 열가소성 분말이 분무되지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 패스너 보어의 길이 방향 중심선, 상기 진공 노즐의 내부 통로(interior passage) 및 상기 부싱의 중앙 보어(central bore)는 상기 진공 노즐 및 상기 부싱이 클램핑 구성에 있을 때 정렬되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 하나 또는 다수의 열가소성 분말 및 가압 공기의 공급원과 교통하도록 조정된 분말 펌프 몸체부를 추가적으로 포함하며, 상기 분말 펌프 몸체부는 상기 분무관에 부착되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 분말 펌프 몸체부와 상기 부싱 사이에 위치된 압축 코일 스프링을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 패스너 홀더는 내부에 형성된 채널을 갖는 분무 블록을 포함하며, 상기 채널은 단일 파일로 패스너를 수용 할 수 있는 크기이며, 상기 부싱 및 분무관이 통과하는 개구부를 갖는 바닥부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 채널은 출구 개구부(exit opening)를 포함하고, 상기 출구 개구부 위에 위치된 게이트(gate)를 추가적으로 포함하며, 상기 게이트는 상기 진공 노즐과 함께 이동하도록 상기 진공 노즐에 부착되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 23 항에 있어서, 상기 채널의 바닥부는 수평과 각도를 형성하여 상기 패스너가 그 내부로 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 시스템.
a) 진공 노즐을 제공하는 단계;
b) 부싱 및 분무 개구부를 가지는 분무관을 제공하는 단계;
c) 상기 패스너를 상기 진공 노즐과 상기 부싱 사이에 클램핑하는 단계;
d) 보어 내에 상기 분무관의 분무 개구부를 위치시키는 단계;
e) 상기 분무 개구부가 상기 보어 내에서 이동하고, 상기 패스너의 내부 스레드가 열가소성 분말로 코팅되도록 상기 분무관을 이동시키는 단계;
f) 상기 보어로부터 상기 분무관의 분무 개구부를 제거하는 단계; 및
g) 상기 패스너를 상기 진공 노즐과 상기 부싱 사이로부터 클램핑을 푸는 단계;
를 포함하는, 상기 패스너는 내부 스레드를 포함하는 보어를 가지는, 패스너의 내부 스레드에 열가소성 분말을 도포하기 위한 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 패스너를 상기 진공 노즐과 상기 부싱 사이에 클램핑하기 전에 상기 패스너를 가열하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 패스너는 제 1 챔퍼를 갖는 제 1 표면을 포함하고, 상기 단계 c)는 상기 제1 챔퍼가 열가소성 분말로 분무되도록 상기 제 1 챔퍼를 상기 진공 노즐로 감싸지만 덮지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 패스너는 제 2 챔퍼를 갖는 제 2 표면을 포함하고, 상기 단계 c)는 상기 제 2 챔퍼가 열가소성 분말로 분무되도록 상기 제 2 챔퍼를 상기 부싱으로 감싸지만 덮지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 패스너는 제 1 챔퍼를 갖는 제 1 표면을 포함하고, 상기 단계 c)는 상기 제 1 챔퍼가 열가소성 분말로 분무되지 않도록 상기 제 1 챔퍼를 상기 진공 노즐로 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 패스너는 제 2 챔퍼를 갖는 제 2 표면을 포함하고, 상기 단계 c)는 상기 제 2 챔퍼가 열가소성 분말로 분무되지 않도록 상기 제 2 챔퍼를 상기 부싱으로 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.