KR20200107333A

KR20200107333A - 태핑 스크류

Info

Publication number: KR20200107333A
Application number: KR1020190026301A
Authority: KR
Inventors: 김선태
Original assignee: 김선태
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2020-09-16
Also published as: KR102185997B1

Abstract

본 발명은 체결 유도가 용이하며 각각 다른 체결 깊이를 요하는 체결 구조물도 일정한 토르크(TORQUE)로 체결할 수 있고 재체결시에도 스크류와 체결 구조물의 결합력이 저하되지 않는 태핑 스크류(200)을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 체결 스크류(200)는, 머리부(220)와 몸체부(242)로 구성되고, 상기 몸체부의 외주면에는 주나사산(244)과 보조나사산(246)이 구성되어 2줄 나사를 이루며, 상기 주나사산과 상기 보조나사산의 각 후측플랭크 면(244B),246B)의 각도는 동일하고 상기 보조나사산의 전측플랭크 면(246F)의 각도는 상기 주나사산의 전측플랭크 면(244F)의 각도보다 크고, 상기 보조나사산의 산정부 너비(H1)는 상기 주나사산의 산정부 너비(H2)보다 50~100% 크게 구성된다.

Description

태핑 스크류{Taping Screw}

본 발명은 플라스틱, 연질금속, 경질금속 재질에 체결 가능한 2줄 나사 형태의 태핑 스크류에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체결 유도가 용이하며 각각 다른 체결 깊이(스크류의 전장길이)를 요하는 체결 구조물도 일정한 토르크(TORQUE)로 체결할 수 있고 재체결시에도 스크류와 체결 구조물의 결합력이 저하되지 않는 태핑 스크류에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지 등과 같은 체결 구조물에 적합한 태핑 스크류는 체결 구조물의 재질이 금속에 비해 무르기 때문에 체결 구조물의 변형을 최소화하기 위해서 나사산 간격(Pitch)이 넓고 나사부 몸통부는 하단으로 갈수록 테이퍼지는 원뿔 형태를 갖는다.

또 연·경질의 금속으로 된 체결 구조물에 적합한 태핑 스크류는 합성수지로 된 체결 구조물과 비교하여 태핑 스크류의 나사산 간격이 짧다.

상기와 같이 체결 구조물의 재질에 따라 스크류의 나사산 간격을 달리하는 이유는 합성수지로 된 체결 구조물에 적용되는 나사산 간격이 넓은 태핑 스크류를 연·경질의 금속 재질로 된 체결 구조물에 사용할 경우 나사산 걸림 부족으로 체결 구조물이 파손되거나 결합 체결력이 떨어지고, 그 반대 일 경우에는 합성수지 등과 같은 체결 구조물의 변형이 커지거나 파손되는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 특허 등록번호 제10-1417350호에는 합성수지 등과 같은 사출물, 연질금속, 경질금속에 모두 사용 가능한 태핑 스크류가 개시되어 있다.

종래 태핑 스크류(100)는 도 1과 같이 머리부(120)와 나사부(140)를 포함하며, 나사부(140)는 원통 형상의 몸체부(142)와, 상기 몸체부(142)의 외주면에 주나사산(144)과 보조나사산(146)이 형성된 2줄 나사로 이루어진다.

합성수지 등과 같은 사출물 또는 연·경질의 금속 재질로 된 체결 구조물에 태핑 스크류를 체결할 때 체결 구조물의 파손을 방지하고 반복 재사용이 가능하도록 하기 위하여 주나사산(144)과 보조나사산(146)을 다르게 형성한 것이다.

상기 보조나사산(146)의 외경(D2)은 상기 주나사산(144)의 외경(D1)의 92~97%로 구성된다.

또, 주나사산(144)과 보조나사산(146)의 전측플랭크 면(나사의 체결시 체결구조물에 접촉하는 경사면)의 각도는 12±3도로 구성하고, 후측플랭크 면(전측플랭크 면의 반대편 경사면)의 각도 서로 다르게 구성된다.

상기 주나사산(144)의 후측플랭크 면의 각도는 25±3도로 이루어지고, 상기 보조나사산(146)의 후측플랭크 면의 각도는 20±3도로 이루어진다.

상기 주나사산(144)에서 상기 보조나사산(146) 사이의 제1피치(P1)와 상기 보조나사산(144)에서 다음 주나사산(144-1) 사이의 제2피치(P2) 간격은 ±10~20% 차이를 갖도록 구성된다.

제2피치(P2)는 연·경질의 금속 체결용 태핑 스크류의 기준 피치와 유사한 간격이며, 제1피치(P1)와 제2피치(P2)는±10~20% 차이를 갖도록 구성되고, 두 피치의 합(P1+P2)은 플라스틱 등의 사출물 체결용 태핑 스크류의 기준 피치와 유사한 범위를 갖도록 구성된다.

즉, 제1피치(P1)와 제2피치(P2) 그리고 이들의 합(P1+P2)으로 된 3가지 종류의 피치가 존재하여, 각각의 체결 구조물의 재질에 맞게 체결력과 반복 사용성을 확보할 수 있도록 한다.

체결 구조물이 합성수지 등과 같은 사출물인 경우 태핑 스크류가 체결되는 체결홀은 태핑 스크류 외경의 75~85% 범위에서 가공되며, 체결 구조물이 연·경질의 금속(예를 들면, 알루미늄, 탄소강)인 경우 태핑 스크류가 체결되는 체결홀은 태핑 스크류 외경의 85~95% 범위에서 가공된다.

또, 상기 구조에 있어서 보조나사산(146)의 외경(D2)이 주나사산(144)의 외경의 92~97% 범위로 설정된다.

주나사산(144)과 보조나사산(146)의 전측플랭크 면의 각도는 12±3도로 구성되고, 후측플랭크 면의 각도는 주나사산(144)이 25±3도, 보조나사산(146)은 20±3도로 구성하여, 태핑시 체결 구조물의 변형을 감소시키고 태핑이 용이하게 이루어질 수 있도록 하였다.

상기와 같이 구성되는 종래 태핑 스크류는 플라스틱 사출물 체결용 태핑 스크류의 피치보다 짧아도 체결 구조체의 변형을 줄일 수 있고, 어느 정도 반복 재사용이 가능한 효과를 기대할 수 있다.

그러나 상기와 같이 구성되는 태핑 스크류는 체결 구조물에 체결시 스크류의 체결 유도가 불안정하고 각각 다른 체결 깊이(스크류의 전장길이)를 요하는 체결 구조물은 일정한 토르크(TORQUE)로 체결할 수 없는 구조적인 문제점이 있고, 재체결시에 스크류와 체결 구조물의 결합력이 저하되는 것을 개선하는 것에는 한계가 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1417350호.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로 체결구조물에 태핑 스크류를 체결시 체결 유도를 용이하게 할 수 있는 스크류의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다,

본 발명의 다른 목적은 태핑 스크류의 몸체부의 외주면에 주나사산과, 보조나사산의 전측플랭크 면의 각도와 산정부 H 값이 차이를 갖도록 구성하여 스크류 체결시 스크류 전장 길이나 체결 구조체의 재질(연질·경질)에 관계없이 일정한 토르크(Torque) 값을 갖도록 함으로써 체결 품질 및 태핑 작업의 효율성을 개선할 수 있는 스크류의 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 태핑 스크류를 체결한 후 다시 풀었다가 재체결시에도 스크류와 체결 구조물의 결합력이 저하되지 않는 스크류 구조를 제공하는 것에 있다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 태핑 스크류는 머리부와 몸체부로 구성되고, 상기 몸체부의 외주면에는 주나사산과 보조나사산이 구성되어 2줄 나사를 이루며, 상기 주나사산과 상기 보조나사산의 후측플랭크 면의 각도는 동일하고 상기 보조나사산의 전측플랭크 면의 각도는 상기 주나사산의 전측플랭크 면의 각도보다 크게 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 보조나사산은 상기 주나나산이 형성된 몸체부의 끝단 부분에 2~4개 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 보조나사산의 산정부 너비(H1)는 상기 주나사산의 산정부 너비(H2)보다 50~100% 크게 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 보조나사산의 산정부 너비(H1)는 0.06 ~ 0.08mm이고 상기 주나사산의 산정부 너비(H2)는 0.03 ~ 0.04mm로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 주나사산과 상기 보조나사산의 후측플랭크 면의 각도는 30±2도로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 주나사산의 전측플랭크 면의 각도는 10±2도이고, 상기 보조나사산의 전측플랭크 면의 각도는 15±2도로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 몸체부는 원통형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 몸체부는 다각형으로 구성되고, 상기 주나사산과 상기 보조나사산은 다각형의 모서리부에 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태핑 스크류는 몸체부의 외주면에 주나사산과 보조나사산이 구성되어 2줄 나사를 이루며, 상기 주나사산과 상기 보조나사산의 후측플랭크 면의 각도는 동일하고 상기 보조나사산의 전측플랭크 면의 각도는 상기 주나사산의 전측플랭크 면의 각도보다 크게 구성됨으로써, 스크류 체결시 스크류 전장 길이나 연질 또는 경질의 체결 구조체에 관계없이 태핑 스크류를 일정한 토르크(Torque)로 체결할 수 있고, 이로 인하여 체결의 품질 및 태핑 작업의 효율성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 태핑 스크류를 체결한 후 수리 보수 등을 위하여 다시 풀었다가 재체결하는 경우에도 스크류와 체결 구조물의 결합력이 최초 체결시와 비교하여 크게 저하되지 않는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 태핑 스크류를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 태핑 스크류를 예시하여 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 태핑 스크류의 주나사산 및 보조나사산의 전측플랭크와 후측플랭크의 각도 변위를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 태핑 스크류의 보조나사산과 체결 구조물의 결합 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 태핑 스크류의 주나사산과 체결 구조물의 결합 상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 태핑 스크류가 체결되었을 때 그 체결 구조물의 나사 홀 변위를 모식적으로 나타내는 도면.

이하, 도 2 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 태핑 스크류의 기술 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 태핑 스크류(200)는 도 2 및 도 3과 같이 머리부(220)와 나사부(240)로 이루어진다. 상기 나사부(240)는 주나사산(244)이 형성되는 영역(A)과, 보조나사산(246)이 형성되는 영역(B)으로 나뉘어 구성되고, 주나사산(244)과 보조나사산(246)은 2줄 나사산 형태로 구성될 수 있다. 상기 영역(A)에 구성되는 주나사산(244)의 개수는 스크류의 전장 길이에 따라 달라지므로 한정되지 않으나 보조나사산(246)은 체결 구조물의 나사 홀에 체결될 때 그 나사 홀을 선두에서 파고들어 나사 홀의 변위를 일으키므로 2~4개가 적당하다.

보조나사산(246)의 개수가 필요 이상으로 많으면 체결 후 체결 구조물과의 체결력이 떨어질 수 있다.

상기 나사부(240)는 도 2에 도시된 바와 같이 원통형 몸체부(242)를 갖도록 구성하고 원통형 몸체부(242) 외면에 나사산을 형성하여도 되나, 몸체부는 원형형에 한정되지 않고 3각형, 4각형, 6각형 등 다각형 형태로 구성할 수 있다.

몸체부를 다각형으로 구성할 경우에는 상기 주나사산(244)과 상기 보조나사산(246)은 다각형의 모서리부에 구성하여 주나사산과 보조 나사산이 전체적으로 가상의 원을 이루도록 구성하여도 된다.

상기 보조나사산(246)이 형성되는 영역(B)의 끝 단부는 점차 작은 기울기를 갖도록 테이퍼지게 구성하여도 되나 본 발명에서는 그 도시를 생략한다.

특히, 몸체부를 다각형으로 구성하였을 때 장점으로는 스크류의 체결시 발생되는 체결 구조물의 미세 절삭재가 몸체부의 나사산이 형성되지 않는 공간부로 수용되도록 하여, 과도한 마모로 나사 홀이 심하게 변위되는 것을 방지할 수 있으므로 태핑 스크류의 체결력 약화를 방지하는 효과를 부수적으로 얻을 수 있다.

또, 원통형의 경우 전조 방식 즉, 2개의 원형 다이스를 회전시켜 그 사이에 소재를 끼우고 나사산을 만드는 방법으로만 가공할 수 있으나, 다각형의 몸체부는 몸체부의 모서리부에만 나사산을 가공하기 때문에 단조 가공할 수 있는 장점을 부수적으로 얻을 수 있다.

본 발명에서는 주나사산 및 보조나사산의 나사산 간의 피치(P)가 0.5mm, 나사산의 깊이(E1)는 0.31mm, 몸체부의 외경(E2)은 2.36mm, 나사산이 이루는 외경(E3)은 2.98mm로 구성된 구조를 예시하였으나, 나사산 간의 피치(P)는 본 발명의 태핑 스크류가 사용되는 체결 구조체의 재질에 따라 변경될 수 있다.

체결 구조체가 금속 재질인 경우에는 피치(P)의 치수가 작은 것이 바람직하고, 플라스틱 등의 합성수지를 이용한 사출물 재질인 경우에는 사출물의 변형이나 손상을 방지하기 위하여 피치(P)가 상대적으로 큰 것이 바람직하다.

본 발명은 합성수지 등과 같은 사출물 또는 연·경질 금속 재질의 구조물에 태핑시 체결 구조체의 손상을 방지하고 반복 체결시에도 체결력을 유지하도록 하기 위하여 주나사산(244)과 보조나사산(246)의 후측플랭크 면(244B,246B)의 각도는 동일하고 보조나사산(246)의 전측플랭크 면(246F)의 각도는 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)의 각도보다 크게 구성한다.

상기 주나사산(244)과 상기 보조나사산(246)의 각각의 후측플랭크 면(244B,246B)의 각도는 각각 30±2도로 구성된다.

또한, 상기 보조나사산(246)의 산정부 너비(H1)는 상기 주나사산(244)의 산정부 너비(H2)보다 50~100% 크게 구성된다.

본 발명에서는 상기 보조나사산(246)의 산정부 너비(H1)를 0.06 ~ 0.08mm로 하고, 상기 주나사산(244)의 산정부 너비(H2)는 0.03 ~ 0.04mm로 구성하였다.

또, 본 발명은 보조나사산(246)의 전측플랭크 면(246F)의 각도가 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)의 각도보다 크게 구성되어야 하므로 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)의 각도는 10±2도로 하고, 상기 보조나사산(246)의 전측플랭 면(246F)의 각도는 15±2도로 구성하였다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 태핑 스크류(200)는 보조나사산(246)의 산정부 너비(H1)가 주나사산(244)의 산정부 너비(H2)보다 크게 구성되고, 보조나사산(246)의 전측플랭크 면(246F)의 각도가 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)의 각도보다 크게 구성됨으로써, 태핑시 체결 구조물의 재질에 관계없이 태핑으로 인한 체결 구조물의 변형을 최소로 하면서도 태핑이 용이하게 이루어질 수 있도록 하였다.

또한, 보조나사산(246)의 전측플랭크 면(246F)의 각도와 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)의 각도를 달리함으로써, 합성수지 등과 같은 사출물이 스크류 체결시 발생한 마찰열에 의해 변형되는 것을 감소시킬 수 있고, 나사 홀의 변형이 작으므로 재체결을 반복하더라도 체결력이 최초 체결시와 비교하여 거의 동일하게 유지될 수 있다.

이어서, 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 태핑 스크류(200)의 주나사산(244) 및 보조나사산(246)의 체결 메카니즘을 설명한다.

먼저. 도 4와 같이 체결 구조물(250)의 나사 홀에 본 발명의 태핑 스크류(200)를 나회시켜 체결하면 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)의 각도보다 큰 보조나사산(246)의 전측플랭크 면(246F)이 선두에서 체결 구조물(250)을 파고들어가므로 체결 상대물인 체결 구조물을 전측플랭크 면(246F) 각도만큼 밀어낸 상태에서 보조나사산(246)의 전측플랭크 면(246F)과 후측프랭크 면(246B)이 체결 구조체의 나사 홀 면과 모두 밀착된 상태로 체결된다.

반면에 후속 체결되는 주나사산(244)은 도 5와 같이 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)은 체결 구조물(250)의 나사 홀과의 접촉이 최소화되므로 체결 구조물(250)과의 사이에 공간(C)이 형성되고, 주나사산(244)의 후측플랭크 면(244B)은 체결 구조체의 나사 홀 면과 밀착된 상태로 체결된다.

상기 체결에 의하여 체결 구조물(250)의 나사 홀에는 도 6과 같이 나사산의 체결 압력에 의하여 변위가 발생한다.

즉, 주나사산(244)의 전측플랭크 면(244F)은 체결 구조물(250)과의 접촉을 최소로 한 상태에서 주나사산(244)의 후측플랭크 면(244B)과 보조나사산(246)의 후측플랭크 면(246B)만 체결 구조물(250)의 나사 홀과의 접촉이 이루어지므로 체결시 토르크를 작게 하여 체결할 수 있고, 체결 후에도 종래 일반적인 태핑 스크류와 비교하여 체결력이 저하되지 않는 장점이 있다.

이상 설명한 본 발명의 태핑 스크류는 체결 구조물의 재질에 관계없이 체결을 2회 이상 반복하더라도 체결력이 저하되지 않고, 작은 토르크 값으로 체결이 가능하므로 태핑 작업의 효율성 및 품질을 개선할 수 있다.

상기 상세한 설명 및 도면은 예시적인 것으로, 도면 및 상세한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적 및 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명의 태핑 스크류는 연·경질의 체결 구조체를 서로 결합하는데 이용된다.

100, 200: 태핑 스크류
120,220: 머리부
140,240: 나사부
142,242: 몸체부
144,244: 주나사산
146,246: 보조나사산
244F: 주나사산의 전측플랭크 면
244B: 주나사산의 후측플랭크 면
246F: 보조나사산의 전측플랭크 면
246B: 보조나사산의 후측플랭크 면
250: 체결 구조물

Claims

머리부와 몸체부로 구성되고, 상기 몸체부의 외주면에는 주나사산과 보조나사산이 구성되어 2줄 나사를 이루며, 상기 주나사산과 상기 보조나사산의 후측플랭크 면의 각도는 동일하고 상기 보조나사산의 전측플랭크 면의 각도는 상기 주나사산의 전측플랭크 면의 각도보다 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 1항에 있어서,
상기 보조나사산의 산정부 너비(H1)는 상기 주나사산의 산정부 너비(H2)보다 50~100% 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 2항에 있어서,
상기 보조나사산의 산정부 너비(H1)는 0.06 ~ 0.08mm이고 상기 주나사산의 산정부 너비(H2)는 0.03 ~ 0.04mm로 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 1항에 있어서,
상기 주나사산과 상기 보조나사산의 후측플랭크 면의 각도는 30±2도로 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 1항에 있어서,
상기 주나사산의 전측플랭크 면의 각도는 10±2도이고, 상기 보조나사산의 전측플랭 면의 각도는 15±2도로 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 1항에 있어서,
상기 몸체부는 원통형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 1항에 있어서,
상기 몸체부는 다각형으로 구성되고, 상기 주나사산과 상기 보조나사산은 다각형의 모서리부에 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.
제 1항에 있어서,
상기 보조나사산은 상기 주나나산이 형성된 몸체부의 끝단 부분에 2~4개 구성되는 것을 특징으로 하는 태핑 스크류.