KR20190136004A - 고정 방법 및 고정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 재료로 이루어진 고정 요소를 기판 재료로 이루어진 기판 상에 고정하기 위한 방법 및 고정 시스템에 관한 것이다. 상기 방법에서는 블라인드 홀이 기판 내에 생성되고, 고정 요소가 블라인드 홀 내에 앵커링된다(anchored). 고정 요소의 샤프트는 고정 방향을 정의하고, 고정 방향에 대해 경사지거나 또는 단차진(stepped) 둘레면을 포함한다.

Description

고정 방법 및 고정 시스템
본 발명은 고정 요소를 기판 상에 고정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에서는 기판 내에 블라인드 홀이 생성되고, 고정 요소가 블라인드 홀 내에 앵커링된다(anchor). 또한, 본 발명은 기판 및 그 위에 고정된 고정 요소를 갖는 고정 시스템에 관한 것이다.
고정 방법 및 고정 시스템은 잘 알려져 있으며, 고정 요소의 샤프트는 고정 방향으로 향하는 단부면을 포함하는데, 즉 절두형으로 형성되어 있고, 여기서 단부면에 둘레면이 연결되어 있다. 단부면의 외부 치수는 블라인드 홀의 직경을 초과하므로, 샤프트는 블라인드 홀 내로 구동될 때 기판 재료의 일부를 변위시키고, 둘레면 상에서 기판과 용접된다. 용접은 기판에 대한 고정 요소의 지지력에 기여한다.
본 발명의 과제는 주어진 블라인드 홀 깊이에서 기판에 대한 고정 요소의 큰 지지력이 보장되는 고정 방법 및 고정 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 한편으로는, 제1 재료로 이루어진 고정 요소를 기판 재료로 이루어진 기판 상에 고정하기 위한 방법에 의해 달성되고, 상기 방법에서는 블라인드 홀 직경을 갖고 깊이 방향을 정의하는 블라인드 홀이 기판 내에 생성되고, 실질적으로 고정 방향으로 향하는 단부면 및 단부면에 직접 연결되는 둘레면을 갖고 고정 방향을 정의하는 샤프트를 포함하는 고정 요소가 제공되고, 고정 요소를 블라인드 홀 내에 앵커링하기 위해, 샤프트가 블라인드 홀 내로 구동된다. 이 경우, 단부면의 외부 치수는 블라인드 홀 직경을 초과하고, 이에 의해 샤프트가 블라인드 홀 내로 구동될 때 기판 재료의 일부를 깊이 방향으로 변위시키고, 둘레면 상에서 기판과 용접된다. 둘레면은 고정 방향에 대해 경사지거나 또는 단차진다(stepped).
상기 과제는 다른 한편으로는 기판 재료로 이루어진 기판 및 고정 요소를 포함하고, 상기 고정 요소는 실질적으로 고정 방향으로 향하는 단부면 및 단부면에 직접 연결되는 둘레면을 갖고 고정 방향을 정의하는 샤프트를 포함하는 고정 시스템에 의해 달성되고, 여기서 샤프트는 기판에 용접되고, 둘레면은 고정 방향에 대해 경사지거나 또는 단차진다.
유리한 실시예는 고정 요소가, 블라인드 홀 내에 앵커링되고 샤프트를 포함하는 앵커링 영역, 및 앵커링 후에 장착 부품과 고정 요소를 연결하기 위해 베이스 요소로부터 돌출하는 연결 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리한 실시예는 고정 방향에 대해 수직으로 배향되는 샤프트의 단면이 단부면으로부터 시작하여 고정 방향을 따라 일정하게 증가하는 외부 치수를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 단면은 원의 형태를 포함하고, 여기서 외부 치수는 원의 직경을 포함한다. 특히 바람직하게는, 둘레면은 절두 원추의 형태를 포함한다.
유리한 실시예는 둘레면이 고정 방향에 대해, 단부면으로부터 시작하여 고정 방향에 대해 반대 방향으로 복수의 상이한 경사 각도를 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리한 실시예는 둘레면의 고정 방향에 대한 경사 각도가 1° 내지 6°인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 경사 각도는 1.5° 내지 5°이고, 특히 바람직하게는 2° 내지 4°이다.
유리한 실시예는 블라인드 홀 내로 샤프트를 용이하게 삽입하기 위해, 단부면이 자체의 가장자리에 특히 둘레 방향 삽입 경사부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 삽입 경사부는 챔퍼(chamfer)를 포함한다.
유리한 실시예는 블라인드 홀 직경이 깊이 방향으로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
유리한 실시예는 블라인드 홀이 기판 내에 천공되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 블라인드 홀의 깊이(T)는 스톱 드릴에 의해 사전 결정된다. 마찬가지로, 바람직하게는 블라인드 홀의 깊이(T)는 스톱 깊이에 의해 사전 결정된다.
유리한 실시예는 블라인드 홀이 깊이 방향으로 T < 10 mm인 깊이(T)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 깊이(T) < 8 mm, 특히 바람직하게는 깊이(T) < 6 mm이다.
유리한 실시예는 샤프트가 블라인드 홀 내로 선형으로 구동되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 바람직하게는, 볼트 세팅 장치가 사용된다.
유리한 실시예는 기판의 표면과 깊이 방향 간의 구동 각도가 적어도 80°인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 구동 각도는 적어도 85°, 특히 바람직하게는 90°이다.
유리한 실시예는 제1 재료가 금속 또는 합금을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히 바람직하게는, 제1 재료는 금속 또는 합금으로 이루어진다.
유리한 실시예는 기판 재료가 금속 또는 합금을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히 바람직하게는, 기판 재료는 금속 또는 합금으로 이루어진다.
본 발명은 실시예에 기초하여 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 고정 시스템을 단면도로 도시한다.
도 2는 고정 요소를 부분도로 도시한다.
도 3은 고정 요소를 부분도로 도시한다.
도 1에는 기판 재료로 이루어진 기판(20) 및 고정 요소(30)를 갖는 고정 시스템(10)이 도시되어 있다. 고정 요소(30)는 앵커링 영역(31) 및 앵커링 후에 베이스 요소로부터 돌출하는 연결 영역(32)을 포함한다. 앵커링 영역(31)은 고정 요소(30)를 기판(20) 내에 앵커링하는 역할을 하고, 연결 영역(32)은 도시되지 않은 장착 부품을 고정 요소(30)와 연결하는 역할을 한다. 이러한 목적을 위해, 연결 영역(32)은 예를 들어 8 mm 또는 10 mm의 나사 직경(dG)을 갖는 외부 나사(33)를 포함한다. 이에 비해, 앵커링 영역(31)은 더 작은 외부 직경을 가지므로, 고정 요소(30)는 앵커링 영역(31)과 연결 영역(32) 사이에 스톱 숄더(34)를 포함한다. 앵커링 영역(31)이 기판(20) 내에 앵커링될 때, 스톱 숄더(34)는 직접적으로 또는 경우에 따라서는 도시되지 않은 밀봉 디스크를 통해 간접적으로 기판(20)의 표면(21) 상에 위치된다.
앵커링 영역(31)은 실질적으로 고정 방향(40)으로 향하여 단부면 직경(ds)을 포함하는 단부면(60) 및 단부면(60)에 직접 연결되는 둘레면(70)을 갖고 고정 방향(40)을 정의하는 샤프트(50)를 포함한다. 고정 방향(40)에 대해 수직으로 배향되는 샤프트(50)의 단면은 원의 형태를 포함하고, 이러한 원의 직경은 단부면(60)으로부터 시작하여 고정 방향(40)에 대해 반대 방향으로 일정하게 그리고 균일하게 증가하여, 둘레면(70)은 절두 원추의 형태를 포함한다. 이러한 절두 원추형의 원추 개방 각도는 6°이므로, 둘레면(70)은 고정 방향(40)에 대해 약 3°의 각도로 경사진다. 이 경우, 샤프트(50)의 단면의 직경은 단부면 직경(ds)으로부터 최대 샤프트 직경(dmax)까지 증가한다. 단부면 직경(ds)은 예를 들어 4.3 mm, 4.9 mm 또는 5.0 mm이고, 최대 샤프트 직경(dmax)은 예를 들어 5.2 mm, 5.4 mm 또는 5.8 mm이며, 각각 샤프트 길이(L)는 예를 들어 6.7 mm 또는 7.5 mm이다.
앵커링 영역(31) 및 연결 영역(32)은 예를 들어 금속, 또는 강철과 같은 합금과 같이 용접 가능한 제1 재료로 일체형으로 제조된다. 마찬가지로, 기판 재료도 예를 들어 금속, 또는 강철과 같은 합금과 같이 용접 가능한 재료를 포함한다. 기판(20)은 특히 자체의 표면에 배치된 코팅을 포함하고, 예를 들어 바람직하게는 마찬가지로 예를 들어 금속, 또는 강철과 같은 합금과 같이 용접 가능한 재료를 포함하는 부식 방지층을 포함한다.
고정 요소(30)를 기판(20) 상에 고정하기 위해, 우선 깊이 방향(90)으로 균일한 블라인드 홀 직경(dL) 및 깊이(T)를 갖고 깊이 방향(90)을 정의하는 블라인드 홀(80)이 기판(20) 내에 천공된다. 이 경우, 블라인드 홀 직경(dL) 및 깊이(T)는 바람직하게는 스텝 드릴에 의해 사전 결정된다. 깊이(T)는 예를 들어 6 mm이고, 블라인드 홀 직경(dL)은 바람직하게는 단부면 직경(ds)보다 적어도 0.1 mm 더 작고, 특히 바람직하게는 단부면 직경(ds)보다 적어도 0.2 mm 더 작고, 예를 들어 단부면 직경(ds)보다 0.2 mm, 0.25 mm 또는 0.3 mm 더 작다. 바람직하게는, 블라인드 홀 직경(dL)은 단부면 직경(ds)의 0.98배 미만이고, 특히 바람직하게는 단부면 직경(ds)의 0.96배 미만이다. 그 후, 샤프트(50)는 예를 들어 볼트 세팅 장치를 사용하여 블라인드 홀(80) 내로 선형으로 구동된다. 기판(20)의 표면(21)과 깊이 방향(90) 간의 구동 각도는 90°이므로, 고정 방향(40)은 깊이 방향(90)과 일치한다.
블라인드 홀 직경(dL)이 단부면 직경(ds)보다 작음으로써, 샤프트(50)는 블라인드 홀(80) 내로 구동될 때 기판 재료의 일부를 깊이 방향(90)으로 변위시킨다. 여기서 생성된 열은 보어 홀(80)에서 샤프트(50)를 둘레면(70) 상에서 기판(20)과 용접되게 한다. 고정 방향(40)에 대한 둘레면(70)의 경사를 통해, 블라인드 홀(80)에서의 샤프트(50)의 이러한 용접 및/또는 고정이 개선되고, 기판(20)에 대한 고정 요소(30)의 지지력이 향상된다.
기판에 대한 고정 요소의 지지력의 상당한 증가는 고정 방향에 대한 둘레면의 경사 각도가 1°보다 클 때 관찰될 수 있고, 여기서 경사 각도가 6°보다 크면 용접 비용을 희생시키면서 기판 재료의 변위를 위한 에너지 소모는 상당히 증가된다. 예를 들어 일반적인 구동 에너지가 80 줄인 경우, 이에 따라 고정 방향에 대한 둘레면의 경사 각도는 유리하게는 1° 내지 6°이다. 바람직하게는, 경사 각도는 1.5° 내지 5°, 특히 바람직하게는 2° 내지 4°이다.
샤프트(50)를 블라인드 홀(80) 내로 용이하게 삽입하기 위해, 단부면(60)은 그 가장자리에 둘레 방향 챔퍼로 형성된 삽입 경사부(61)를 포함한다. 이를 위해, 삽입 경사부(61)의 최소 직경(dmin)은 유리하게는 블라인드 홀 직경(dL)보다 더 작다. 삽입 경사부(61)의 원추 개방 각도는 바람직하게는 60° 내지 150°이고, 특히 바람직하게는 75° 내지 135°, 예를 들어 90° 또는 120°이다.
도 2에는 고정 요소(230)가 부분도로 도시되어 있다. 고정 요소(230)는 고정 방향(240)을 정의하는 샤프트(250)를 갖는 앵커링 영역(231)을 포함한다. 샤프트(250)는 실질적으로 고정 방향(240)으로 향하는 단부면(260) 및 단부면(260)에 직접 연결되는 둘레면(270)을 포함한다. 둘레면(270)은 복수의, 특히 정확히 2개의 절두 원추의 형태를 포함하므로, 둘레면(270)은 고정 방향(240)에 대해, 단부면(260)으로부터 시작하여 고정 방향(240)에 대해 반대 방향으로 복수의 상이한 경사 각도를 포함한다. 이러한 절두 원추형의 원추 개방 각도는 고정 방향(240)에 대해 반대 방향으로 증가하여, 샤프트(250)는 고정 방향(240)에 대해 반대 방향으로 점점 더 확장된다. 그 외에는, 고정 요소(230)는 도 1에 도시된 고정 요소(30)와 실질적으로 일치한다.
도 3에는 고정 요소(330)가 부분도로 도시되어 있다. 고정 요소(330)는 고정 방향(340)을 정의하는 샤프트(350)를 갖는 앵커링 영역(331)을 포함한다. 샤프트(350)는 실질적으로 고정 방향(340)으로 향하는 단부면(360) 및 단부면(360)에 직접 연결되는 둘레면(370)을 포함한다. 둘레면(370)은 고정 방향(340)에 대해, 단부면(360)으로부터 시작하여 고정 방향(340)에 대해 반대 방향으로 점진적으로 증가하는 경사 각도를 포함하므로, 샤프트(350)는 고정 방향(340)에 대해 반대 방향으로 트럼펫 형상으로 확장된다. 그 외에, 고정 요소(330)는 도 1에 도시된 고정 요소(30)와 실질적으로 일치한다.
도시되지 않은 실시예에서, 샤프트는 고정 방향에 대해 반대 방향으로 계단 형상으로 확장되어, 둘레면은 고정 방향에 대해 단차진다.
본 발명은 고정 요소를 기판 상에 고정하기 위한 방법에 기초하여 설명되었다. 여기서, 설명된 실시예들의 특징들은 단일 고정 시스템 또는 단일 방법 내에서 또한 임의로 서로 조합될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 다른 목적에도 또한 적합하다는 점에 주목해야 한다.

Claims (15)

  1. 제1 재료로 이루어진 고정 요소를 기판 재료로 이루어진 기판 상에 고정하기 위한 고정 방법으로서,
    - 블라인드 홀 직경을 갖고 깊이 방향을 정의하는 블라인드 홀을 상기 기판 내에 생성하는 단계,
    - 실질적으로 고정 방향으로 향하는 단부면 및 상기 단부면에 직접 연결되는 둘레면을 갖고 상기 고정 방향을 정의하는 샤프트를 포함하는 고정 요소를 제공하는 단계,
    - 상기 고정 요소를 상기 블라인드 홀 내에 앵커링하기(anchor) 위해, 상기 샤프트를 상기 블라인드 홀 내로 구동하는 단계
    를 포함하는 상기 방법에 있어서,
    상기 단부면의 외부 치수는 상기 블라인드 홀 직경을 초과하고, 이에 의해 상기 샤프트는 상기 블라인드 홀 내로 구동될 때 상기 기판 재료의 일부를 상기 깊이 방향으로 변위시키고, 상기 둘레면 상에서 상기 기판과 용접되며,
    상기 둘레면은 상기 고정 방향에 대해 경사지거나 또는 단차진(stepped), 고정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 요소는, 상기 블라인드 홀 내에 앵커링되고 상기 샤프트를 포함하는 앵커링 영역, 및 상기 앵커링 후에 장착 부품과 상기 고정 요소를 연결하기 위해 베이스 요소로부터 돌출하는 연결 영역을 포함하는 것인, 고정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정 방향에 대해 수직으로 배향되는 상기 샤프트의 단면은 상기 단부면으로부터 시작하여 상기 고정 방향을 따라 일정하게 증가하는 외부 치수를 포함하는 것인, 고정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단면은 원의 형태를 포함하고, 상기 외부 치수는 상기 원의 직경을 포함하는 것인, 고정 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레면은 절두 원추의 형태를 포함하는 것인, 고정 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레면은 상기 고정 방향에 대해, 상기 단부면으로부터 시작하여 상기 고정 방향에 대해 반대 방향으로 복수의 상이한 경사 각도를 포함하는 것인, 고정 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트는 특히 볼트 세팅 장치에 의해 상기 블라인드 홀 내로 선형으로 구동되는 것인, 고정 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 재료 및/또는 상기 기판 재료는 금속 또는 합금을 포함하고, 특히 금속 또는 합금으로 이루어지는 것인, 고정 방법.
  9. 기판 재료로 이루어진 기판 및 고정 요소를 포함하고, 상기 고정 요소는 실질적으로 고정 방향으로 향하는 단부면 및 상기 단부면에 직접 연결되는 둘레면을 갖고 상기 고정 방향을 정의하는 샤프트를 포함하는, 고정 시스템으로서,
    상기 샤프트는 상기 기판에 용접되고, 상기 둘레면은 상기 고정 방향에 대해 경사지거나 또는 단차진, 고정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 요소는, 상기 블라인드 홀 내에 앵커링되고 상기 샤프트를 포함하는 앵커링 영역, 및 장착 부품과 상기 고정 요소를 연결하기 위해 베이스 요소로부터 돌출하는 연결 영역을 포함하는 것인, 고정 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 고정 방향에 대해 수직으로 배향되는 상기 샤프트의 단면은 상기 단부면으로부터 시작하여 상기 고정 방향을 따라 일정하게 증가하는 외부 치수를 포함하는 것인, 고정 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단면은 원의 형태를 포함하고, 상기 외부 치수는 상기 원의 직경을 포함하는 것인, 고정 시스템.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레면은 절두 원추의 형태를 포함하는 것인, 고정 시스템.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레면은 상기 고정 방향에 대해, 상기 단부면으로부터 시작하여 상기 고정 방향에 대해 반대 방향으로 복수의 상이한 경사 각도를 포함하는 것인, 고정 시스템.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 재료 및/또는 상기 기판 재료는 금속 또는 합금을 포함하고, 특히 금속 또는 합금으로 이루어지는 것인, 고정 시스템.
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