KR20210079821A - 로킹스크류 제조방법 - Google Patents

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Abstract

높은 치수 정밀도, 강도 및 인성을 갖는 로킹스크류를 단조로 제조하는 방법이 소개된다. 그 방법은 소재의 상면을 플랫하게 성형하는 단계; 소재의 상부를 헤드 형상으로 1차 성형하는 단계; 소재의 상부를 헤드 형상으로 2차 성형하면서 상면에 챔퍼를 형성하는 단계; 소재의 상면 중앙에 공구홀을 형성하는 단계; e) 최종적인 헤드 형상 및 치수를 갖도록 소재의 상부를 3차 성형하는 단계를 포함한다.

Description

로킹스크류 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A LOCKING SCREW}
본 발명은 소화용 스프링클러 헤드를 구성하는 부품들 중 하나인 로킹스크류를 제조하는 방법에 관한 것이다.
소방용 스프링클러는 화재 시 가압송수장치를 이용하여 공급된 물이 헤드를 통해 분사하도록 구성된다. 스프링클러 헤드는 개방형과 폐쇄형으로 분류될 수 있다. 개방형 헤드는 출수구가 상시 열려 있어 밸브 개방에 의해 일제히 수분사하며, 폐쇄형 헤드는 화재로 인해 온도가 상승하면 출수구를 막고 있던 감열체가 파괴 또는 용해되어 수분사한다.
폐쇄형 헤드는 감열체에 따라 퓨즈형, 유리벌브형으로 구분될 수 있다. 퓨즈형은 감열체가 저융점 합금으로 이루어져 화재 시 주위 온도가 상승하면 감열체가 용융되고 수분사가 되도록 구성된다. 유리벌브형은 유리벌브에 담긴 빨간 액체가 일정온도가 되면 팽창해서 유리벌브가 깨져 수분사가 되도록 구성된다. 감열체는 예로서 72℃에서 용융 또는 파괴된다.
스프링클러 헤드는 급수관에 연결되는 바디, 스프링클러 작동 시 수압에 의해 물이 넓게 퍼져서 분사될 수 있도록 하기 위한 디플렉터, 감열체 및 로킹스크류를 구비한다. 로킹스크류는 헤드의 출수구가 밀폐된 상태로 구성부품들이 하나의 조립체를 이룰 수 있도록 하기 위한 일종의 잠금장치 역할을 한다. 감열체가 용융되면 로킹스크류가 조립체로부터 이탈하고 출수구가 개방된다.
스프링클러 헤드가 아파트나 오피스텔 등 미관이 중시되는 공간에 설치되는 경우, 실내에 노출된 부위가 적을수록 선호도가 높다. 플러쉬형 스크링클러 헤드는 천장에서 노출되어 나오는 돌출부가 적도록 설계된 타입니다. 다만 이렇게 외부 노출이 적도록 컴팩트하게 구성된 플러쉬형 스크링클러 헤드는 구성부품들이 높은 정밀도와 강도를 갖도록 제작될 필요가 있다.
종래 플러쉬형 스프링클러 헤드의 예가 한국특허 제809627호(이하 '627 특허)에 소개되어 있다. 이 특허에서 스프링클러 헤드는 인너 로딩 플레이트(9)과 아우터 로딩 플레이트(10) 사이에 링 스프링(7)이 개재되고, 로킹스크류(13)에 토크를 가해 인너 로딩 플레이트(9)와 타이트하게 결합하면 링 스프링(7)이 벌어져 인너 로딩 플레이트(9), 아우터 로딩 프레이트(10) 및 로킹스크류(13)의 뭉치가 헤드에 고정되며, 가압된 세트스크류(5)에 의해 출수구(2a)가 폐쇄되도록 구성된다. 화재 시 열에 의해 히트콜렉터(11)와 로킹스크류(13)의 사이에 개재된 퓨즈메탈(12)이 용융되면 아우터 로딩 플레이트(10)가 퓨즈메탈(12) 높이만큼 하강 또는 헐거워지고, 이에 따라 인너 로딩 플레이트(9), 아우터 로딩 프레이트(10) 및 로킹스크류(13로킹스크류(10)의 뭉치가 헤드로부터 이탈하며 출수구(2a)에서 물 분사된다. 디플렉터(4)는 물이 사방으로 퍼져 분사되도록 한다('627 특허의 도 2 참조).
통상 스프링클러는 한번 설치되면 매우 오랜기간 설치 상태 그대로 있게 된다. 이렇게 오랜시간이 흐르더라도 스프링클러는 화재 발생 시 그 작동이 확실히 보장되어야 하며, 부품들 간의 조립이 헐거워지거나 부품들의 치수 정밀도나 강도가 열악함으로 인한 누수 등의 하자가 발생하지 않아야 한다.
로킹스크류는 스르링클러 헤드 조립체의 잠금장치 역할을 하는 부품으로 매우 오랜기간 인너 로딩 플레이트와 타이트한 체결 상태를 그대로 유지할 수 있어야 한다. 때문에 로킹스크류는 치수 정밀도, 표면 품질, 강도 등이 중요하다. 한편 로킹스크류는 실내에 노출되는 부품이기에 작고 얇게 설계된다. 이러한 상반된 요구를 충족하기 위해 로킹스크류는 국내에서는 주로 기계가공에 의해 제작되고 해외에서 일부 단조로 제작된다. 주조에 의해서는 이러한 요구를 충족시킬 수 없으며, 분말야금에 의해서는 가격 경쟁력이 낮고 깨지는 문제가 있다.
단조로 제작되는 로킹스크류는 가격이 높을 뿐만 아니라 요구되는 치수 정밀도를 맞추기 어렵다. 때문에 단조품 로킹스크류는 일본에 의존하고 있는 실정이며, 단조 후 일부 후공정 기계가공을 추가하여 완성품 생산을 하고 있다. 국내에서 단조로 로킹스크류를 제작하려고 시도는 했으나 요구되는 치수 정밀도와 가격을 맞추기 어려워 현재까지도 기계가공 공법으로 생산하고 있는 실정이다. 당연히 후 기계가공은 생산비용의 상승을 야기하고 국내 제품의 가격 경쟁력을 떨어 뜨린다.
'627 특허에서 로킹스크류는 종방향으로 이를 관통하는 홀이 형성되어 있다. 이 홀은 로킹스크류에 토크를 가하기 위한 육각렌치 등의 툴이 삽입되는 부위인데, 단조로 홈(육각홈 등)을 가공하기 어려워 기계가공을 통해 관통홀을 뚫게 된 것이다. 이 관통홀은 앞서 언급하였듯이 후 기계가공으로 인한 제조비용의 상승을 야기할 뿐만 아니라, 로킹스크류의 강도 저하를 야기한다.
한국특허 제572712호(이하 '712 특허)에 스프링클러 헤드의 또 다른 예가 소개되어 있다. '712 특허의 로킹스크류에도 종방향 관통홀이 형성되어 있으며, 이 관통홀에 강도를 보강을 위한 플러그(98,'712 특허의 도 3 참조)가 끼워진다. 추가된 플러그는 제품 가격의 상승을 야기한다.
본 발명은 위와 같은 종래기술에 대한 인식에 기초한 것으로 단조에 의한 새롭고 개선된 로킹스크류 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 단조에 의해 로킹스크류를 효율적, 비용 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 후 기계가공 없이 단조만에 의해서도 요구되는 치수 정밀도를 갖는 로킹스크류를 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.
위 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로킹스크류 제조방법은 a) 소재의 상면을 플랫하게 성형하고 하면 모서리를 둥글게 성형하는 단계; b) 소재의 상부를 헤드 형상으로 1차 성형하고 하단부에 나사형성구간을 형성하는 단계; c) 소재의 상부를 헤드 형상으로 2차 성형하고 상면에 챔퍼를 형성하는 단계 - 소재의 상면과 측면이 서로 직각을 이루도록 성형됨; d) 소재의 상면 중앙에 공구홀을 형성하는 단계; 및 e) 최종적인 헤드 형상, 치수 및 직각도를 갖도록 소재의 상부를 3차 성형하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 단조에 의해 높은 치수 정밀도, 강도 및 인성을 갖는 로킹스크류를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 연속적인 단조 공정에 의해 로킹스크류를 효율적, 비용 경제적으로 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 기계가공 없이 단조만에 의해서도 요구되는 치수 정밀도를 갖는 로킹스크류를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크링클러 헤드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로킹스크류의 종단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 로킹스크류의 헤드 탑면을 보인 도면이다.
도 4 내지 도 8은 도 2에 도시된 로킹스크류의 제조과정을 순차적으로 보인 도면들이다.
이하 본 발명의 여러 특징적인 측면을 이해할 수 있도록 실시예들을 들어 보다 상세히 살펴보기로 한다. 첨부된 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징에 대한 명확한 이해와 설명을 위해 과장되게 그리고 개략적으로 도시될 수 있다.
본 문서에서, 별도 한정이 없는 한, 제2 요소가 제1 요소 '상'에 배치되거나 두 요소가 서로 '연결'된다고 하는 것은, 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재된 것을 허용하는 의미로 이해될 필요가 있다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표현은 설명의 편의를 위한 것이라는 점도 이해될 필요가 있다.
도 1을 참조하면 스프링클러는 서로 결합된 바디(50)와 프레임(40)를 구비한다.
바디(50)는 프레임(40)과의 결합을 위한 암나사(52)와 급수관(미도시)에 연결하기 위한 수나사(53)를 구비한다. 바디(50)의 출수구(51)는 실링캡(31)에 의해 밀폐되며, 실링캡(31)은 세트스크류(32)에 의해 상방향 가압된다.
프레임(40)은 헤드의 마감용 링(미도시)에 결합하기 위한 하부 수나사(42)와 바디(50)와의 결합을 위한 상부 수나사(43)을 구비한다. 프레임(40)의 하단부 내주면에는 링 스프링(23)이 걸림 고정될 수 있도록 링 스프링(23)에 대응하는 깊이와 형상을 갖는 둘레홈(41)이 마련된다.
프레임(40)과 바디(50) 사이에는 디플렉터(30)가 배치된다. 디플렉터(30)는 세트스크류(32)와 실링캡(31)에 의해 상방향 가압된다. 이 가압력이 없다면 디플렉터(30)는 수압에 의해 낙하한다. 디플렉터(30)의 상단에는 가장자리를 따라 바깥쪽으로 플랜지가 연장되고, 프레임(40)의 하단부 내주면에는 플랜지가 걸려 낙하된 디플렉터(30)가 프레임(40)에 매달릴 수 있도록 하기 위한 단턱이 마련된다.
프레임(40)의 하단에는 아우터 로딩 플레이트(21), 인너 로딩 플레이트(22) 및 로킹스크류(10)가 조립된다.
인너 로딩 플레이트(22)의 아래에 아우터 로딩 플레이트(21)가 포개어지고, 인너 로딩 플레이트(22)와 아우터 로딩 플레이트(21)의 사이에 링 스프링(23)이 개재된다. 로킹스크류(10)는 인너 로딩 플레이트(22)와 결합된다. 로킹스크류(10)에 토크를 가하면, 아우터 로딩 플레이트(21)와 인너 로딩 플레이트(22)가 서로 밀착되고 이에 따라 링 스프링(23)이 벌어진다. 벌어진 링 스프링(23)은 프레임(40)의 둘레홈(41)에 밀착되고, 링 스프링(23)에 의해 아우터 로딩 플레이트(21), 인너 로딩 플레이트(22) 및 로킹스크류(10)의 세트가 프레임(40)에 고정된다.
로킹스크류(10)와 아우터 로딩 플레이트(21) 사이에는 퓨즈 메탈(25)과 화재로 인한 열을 퓨즈 메탈(25)로 원활히 전달하기 위한 히트 콜렉터(26a,20b,26c: 26)가 배치된다. 로킹스크류(10)에 토크를 가하면, 로킹스크류(10)와 아우터 로딩 플레이트(21) 사이에서 퓨즈 메탈(25)과 히트 콜렉터(26)가 밀착 고정된다.
도 2에는 실시예에 따른 로킹스크류(10)가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면 로킹스크류(10)는 헤드(11)와 바디(12)로 구성된다.
헤드(11)는 바디(12)보다 직경이 크고 두께는 1mm 정도의 얇은 원반 형태이다. 헤드(11)는 탑면(11a)과 측면 및 저면을 가지며, 탑면(11a)과 측면 사이의 모서리에는 성형과정에 자연 발생하는 곡면(11b)이 마련된다.
바디(12)는 헤드(11)로부터 연장되며 그 둘레면에는 인너 로딩 플레이트(22)와의 나사결합을 위한 수나사(12a)가 형성된다. 바디(12)의 선단면 모서리에는 둥근 챔퍼(17)가 형성되며, 선단면 중앙에는 오목하게 패인 리쎄스(16)가 형성된다. 다른 예에 의하면 로킹스크류(10)의 바디(12) 선단면에 리쎄스(16)가 마련되지 않을 수 있다. 도면부호 12b는 바디(12)에서 수나사(12a)가 시작되는 위치를 지시한다.
로킹스크류(10)의 헤드 탑면(11a) 중앙에는 육각홀(14)이 길이방향으로 형성된다. 육각홀(14)은 인너 로딩 플레이트(22)와 나사결합할 때 렌치와 같은 공구를 삽입하고 로킹스크류(10)를 회전시키기 위한 위한 홀로서, 그 형상이나 모양은 다양하게 변경될 수 있다. 육각홀(14)은 바디(12)를 관통하지 않으며, 바디(12) 길이의 1/3 정도의 깊이로 형성된다. 탑면(11a)의 육각홀(14) 주위에는 모따기된 형태의 둥근 경사면을 갖는 챔퍼(13)가 마련된다.
도 3에는 실시예에 따른 로킹스크류의 헤드 탑면(11a)이 도시되어 있다.
도 3을 참조하면 헤드 탑면(11a) 상에 곡면(11b)과 챔퍼(13) 또는 육각홀(14) 사이에는 원주방향으로 디보스(15)가 형성된다. 디보스(15)는 헤드(11)의 단조 성형과정에 금형, 예로서 탑면(11a)을 타격하는 펀치에 마련된 돌기에 의해 형성된다. 디보스(15)는 단조 성형 시 헤드(11)에 주름이나 변형이 발생되는 것을 방지한다. 디보스(15)는 중심보다는 바깥쪽 가장자리에 가깝게 위치하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
도 3의 예에서 디보스(15)는 동심원을 그리는 연속적인 라인으로 형성되어 있다. 다른 예로서 디보스는 원주방향으로 불연속적으로 형성될 수 있으며, 동일한 반경 상에 원주방향으로 일렬로 형성되지 않을 수도 있다. 또한 디보스는 연속적인 라인이 아닌 딤플, 도트나 짧은 라인 등 여러 형태의 요소로 형성될 수 있다. 높은 치수 정밀도의 보장을 위해 헤드(11)를 최종 성형하는 과정에 펀치의 타격에 의해 소재가 방사방향으로 밀려 들어 주름이나 변형이 발생된다. 디보스(15)는 이러한 변형을 효과적으로 방지한다.
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 로킹스크류(10)의 제조공정을 순차적으로 보인 도면들이다. 로킹스크류(10)는 5단계의 순차적인 단조공정을 거쳐 제조된다. 각 단계마다 해당 단계에 필요한 단조 금형이 사용된다. 직관적인 이해를 돕기 위해 도 4 내지 도 8에서 펀치(101,102,103,104,105) 외에 나머지 상부 금형 부품들은 도시되지 않았으며, 하부 금형(210,220,230,240,250)도 개념적인 이해를 위해 개략적으로 도시되어 있다.
도 4를 참조하면 제1 단계에서 단조를 위해 준비된 소재(w)를 제1 하부 금형(210) 상에 로딩하고 제1 펀치(101)로 타격하여 소재(w)의 상면을 플랫하게 성형하고 아울러 소재(w)의 하면에 모서리의 챔퍼(17)와 리쎄스(16)를 형성한다. 제1 단계에서 소재(w)는 필요한 사이즈와 형상으로 성형된다. 디자인 설계에 따라서는 리쎄스(16)가 없는 로킹스크류(10)가 있을 수 있고, 이 경우 리쎄스(16) 성형은 생략된다.
제1 하부 금형(210)은 소재(w)가 로딩되는 다이(213), 다이(213)를 지지하는 다이 서포터(212) 및 다이 서포터(212)를 지지하는 다이 블록(211)을 구비한다. 소재(w)는 제1 단계 단조 성형을 위해 다이(213)의 로딩부 안쪽에 안착되며, 다이 핀(201)에 의해 지지된다. 다이 핀(201)은 소재(w) 하면에 리쎄스16)를 형성하기 위한 돌기를 갖는다.
도 5를 참조하면 제2 단계에서 소재(w)를 제2 하부 금형(220) 상에 로딩하고, 로킹스크류 헤드(11)의 기초 형상을 갖도록 소재(w) 상단부를 성형(1차 헤드 성형)함과 아울러 소재(w) 하단부에 나사형성구간(12a')을 형성한다. 나사형성구간(12a')는 수나사(12a)가 가공될 부위로 상단부보다 직경이 작으며, 따라서 나사형성구간(12a')과 상단부 간에 단차(12b)가 형성된다.
제2 단계의 상부 금형은 제2 펀치(102)와 펀치핀(103)을 구비한다. 제2 펀치(102)는 로킹스크류 헤드(11)의 탑면(11a)에 대응하는 플랫면을 가지며, 펀치핀(103)은 다음 공정에서의 소재 헤드부(11')의 성형을 위해 헤드부(11')에 대응하는 대응 경사면을 갖는다.
제2 하부 금형(220)은 소재(w)가 로딩되는 다이(223), 다이(223)를 지지하는 다이 홀더(226), 다이(223)와 다이 홀더(226)를 지지하는 다이 서포터(222) 및 다이 서포터(222)를 지지하는 다이 블록(221)을 구비한다. 소재(w)는 헤드부(11')의 형성을 위해 그 상단부가 다이(223) 위로 노출되게 다이(213)에 로딩되며, 소재(w)의 하면은 리쎄스(16)에 대응하는 돌기를 갖는 다이 핀(202)에 의해 지지된다. 다이(223)와 다이 서포터(222) 사이에는 다이(223)의 지지 및 교체 사용을 위한 백업 플레이트(224)가 개재된다.
도 6을 참조하면 제3 단계에서 소재(w)를 제3 하부 금형(230) 상에 로딩하고, 로킹스크류 헤드(11)의 형상을 갖도록 소재(w)를 성형(2차 헤드 성형)함과 아울러 소재(w) 상면에 챔퍼(13)를 형성한다. 제3 단계에서 소재(w)는 상면과 측면이 서로 직각을 이루도록 성형된다.
제3 단계의 상부 금형은 챔퍼(13)에 대응하는 형상의 돌부(103a)를 갖는 제3 펀치(103)를 구비한다.
제3 하부 금형(230)은 소재(w)가 로딩되는 다이(233), 다이(233)를 지지하는 다이 홀더(236), 다이(233)와 다이 홀더(236)를 지지하는 다이 서포터(232) 및 다이 서포터(232)를 지지하는 다이 블록(231)을 구비한다. 소재(w)는 로킹스크류 헤드(11) 형상의 부여를 위해 헤드부(11')가 다이(233) 위에 노출되게 다이(233)에 로딩되며, 소재(w)의 하면은 리쎄스(16)에 대응하는 돌기를 갖는 다이 핀(203)에 의해 지지된다. 다이(233)와 다이 서포터(232) 사이에는 백업 플레이트(234)가 개재된다.
도 7을 참조하면 제4 단계에서 소재(w)를 제4 하부 금형(240) 상에 로딩하고, 소재(w)의 헤드부(11')에 육각홀(14)을 성형한다. 제4 단계에서, 바람직하게는 육각홀(14)만 단독으로 성형되고 소재(w)에 헤드(11) 형상을 부여하기 위한 성형은 실질적으로는 수행되지 않는다. 헤드(11) 성형과 육각홀(14) 성형을 분리 수행함을 통해 단조 성형과정 중에 헤드(11)가 손상을 입거나 성형 중 소재(w) 수축으로 인해 펀치(104)가 육각홀(14)에 끼이는 문제 등을 방지할 수 있다.
제4 단계의 상부 금형은 육각홀(14)에 대응하는 형상을 갖는 제4 펀치(104)를 구비한다.
제4 하부 금형(240)은 소재(w)가 로딩되는 다이(243), 다이(243)를 지지하는 다이 서포터(242) 및 다이 서포터(242)를 지지하는 다이 블록(241)을 구비한다. 소재(w)는 육각홀(14)의 성형을 위해 헤드(11)가 다이(243) 위에 노출되게 다이(243)에 로딩되며, 소재(w)의 하면은 리쎄스(16)에 대응하는 돌기를 갖는 다이 핀(204)에 의해 지지된다. 바람직하게는, 제4 단계에서 소재(w)의 헤드(11)는 다이(243)로부터 이격되서 다이(243)와 접촉되지 않도록 한다. 이에 의해 펀치(104)가 육각홀(14)에 끼이는 문제가 효과적으로 방지될 수 있다.
도 8을 참조하면 제5 단계에서 소재(w)를 제5 하부 금형(250) 상에 로딩하고, 육각홀(14)을 포함해서 헤드부(11')를 보다 정밀한 형상 및 치수로 성형(3차 헤드 성형, 당연하게도 1차 내지 3차 헤드 성형은 오로지 헤드만 성형한다는 의미는 아니다. 1차 내지 3차 헤드 성형과정을 통해 최종 치수 및 형상의 로킹스크류가 제작된다)한다. 제5 단계는 소재(w)에 최종적인 헤드(11) 형상을 부여하는 단계로, 헤드(11)의 동심도, 직각도 및 평형도가 유지되도록 하고 단조품(즉 로킹스크류)의 좌우 쏠림 현상을 방지하고 치수 정밀도를 만족할 수 있도록 정밀하게 관리될 필요가 있다.
제5 단계의 상부 금형은 헤드(11)와 육각홀(14)에 대응하는 형상을 갖는 제5 펀치(105)를 구비한다.
제5 하부 금형(250)은 소재(w)가 로딩되는 다이(253), 다이(253)를 지지하는 다이 홀더(256), 다이(253)와 다이 홀더(256)를 지지하는 다이 서포터(252) 및 다이 서포터(252)를 지지하는 다이 블록(251)을 구비한다. 소재(w)의 하면은 리쎄스(16)에 대응하는 돌기를 갖는 다이 핀(205)에 의해 지지된다. 다이(253)와 다이 서포터(252) 사이에는 백업 플레이트(254)가 개재된다.
한편, 제5 하부 금형(250)의 다이(253) 위에는 보조 다이(255)가 조립된다. 보조 다이(255)는 다이(253)에 로딩된 소재(w)의 헤드(11)가 밀폐된 상태, 즉 소재(w)의 헤드(11) 저면은 다이(253)와 접촉하고 헤드(11)의 측면은 보조 다이(255)와 접촉된 상태에서 성형될 수 있도록 한다. 이에 의해 헤드(11)의 치수 공차가 목표범위 이내로 관리될 수 있다.
제5 단계의 상부 금형은 헤드(11)의 탑면(11a)에 대응하는 형상을 갖는 제5 펀치(105)를 구비한다. 제5 펀치(105)는 챔퍼(13)나 육각홀(14)에 대응하는 돌부를 포함할 수 있다.
제5 펀치(105)는 헤드(11)의 탑면(11a)에 디보스(15)를 성형하기 위한 엠보(미도시)를 갖거나 소재의 밀림 방지구조를 갖는다. 제5 단계의 성형을 통해 요구되는 정확한 치수와 형상을 갖는 헤드(11)가 얻을 수 있어야 한다. 하지만 다이(253) 및 보조 다이(255)에 의해 밀폐된 상태에서 제5 펀치(105)의 타격을 받은 소재(w)의 헤드(11)에는 주름이나 변형이 발생하게 된다. 이 주름이나 변형은 성형 중 소재가 챔퍼(13)나 육각홀(14) 측으로 밀려 들어가는 현상에 의해 발생된다. 탑면(11a)에 디보스(15)를 형성함에 의해 방지될 수 있다.
또한 위와 같은 주름이나 변형은 챔퍼(13)를 활용한 소재밀림 방지구조를 적용함에 의해서도 방지될 수 있다. 제5 펀치(105)는 챔퍼(13)에 대응하는 돌부를 가질 수 있으며, 성형과정에 이 돌부는 챔퍼(13)에 밀착된다. 돌부가 챔퍼(13)에 밀착된 상태에서 성형함을 통해 소재의 밀림으로 인한 변형이 방지될 수 있다.
위와 같이 제1 내지 제5 단계의 성형을 거쳐 제조된 로킹스크류(10)의 나사형성구간(12a')에 수나사(12a)가 가공된다. 실시예에 의하면 단조공정만에 의해서도 형상 및 치수 정밀도를 갖는 로킹스크류(10)를 제조할 수 있다.
위에서 설명된 제1 단계에서 제5 단계까지의 단조성형은 어떤 경우, 특허의 회피를 위해 6단계 또는 7단계 공정으로 단순히 연장될 수 있다. 예로서 위에서 설명된 어느 한 단계의 성형을 2개의 단계로 분리 수행할 수 있다. 이러한 점에서 위에서 설명된 각 단계는 반드시 동시 수행되지 않을 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들이 설명되었다. 이들 실시예들에서 설명된 특징 요소들은 선택적으로 조합될 수 있고, 이러한 조합에 의해 새로운 실시예들이 구성될 수 있다. 이렇게 새로이 구성된 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속한다. 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있다.
10: 로킹 스크류 11: 헤드
11a: 탑면 11b: 경사면
12: 바디 13: 챔퍼
14: 육각홀 101,102,103,104,105: 펀치
213,223,233,243,253: 다이

Claims (5)

  1. a) 소재의 상면을 플랫하게 성형하고 하면 모서리를 둥글게 성형하는 단계;
    b) 소재의 상부를 헤드 형상으로 1차 성형하고 하단부에 나사형성구간을 형성하는 단계;
    c) 소재의 상부를 헤드 형상으로 2차 성형하고 상면에 챔퍼를 형성하는 단계 - 소재의 상면과 측면이 서로 직각을 이루도록 성형됨;
    d) 소재의 상면 중앙에 공구홀을 형성하는 단계; 및
    e) 최종적인 헤드 형상, 치수 및 직각도를 갖도록 소재의 상부를 3차 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로킹스크류 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, e)단계에서, 소재의 헤드 측면과 저면이 다이와 접촉된 상태에서 펀치에 의해 소재의 상면이 타격되며, 성형과정 중 소재 상면에 원주방향으로 디보스가 형성되는 것을 특징으로 하는 로킹스크류 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, e)단계에서, 소재의 헤드 측면과 저면이 다이와 접촉된 상태에서 펀치에 의해 소재의 상면이 타격되며, 펀치는 챔퍼에 대응하는 형상의 돌기를 가지며 성형 중 이 돌기는 챔퍼에 밀착되는 것을 특징으로 하는 로킹스크류 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, d)단계에서, 소재의 헤드가 다이로부터 이격되어 다이와 접촉되지 않은 상태에서 펀치로 공구홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 로킹스크류 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, d)단계에서, 소재의 상부에 대해서는 헤드 형상을 부여하기 위한 성형은 실질적으로 수행되지 않으며 공구홀의 성형이 단독 수행되는 것을 특징으로 하는 로킹스크류 제조방법.
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KR101989078B1 (ko) * 2019-03-25 2019-06-13 김찬식 렌치볼트 제조방법

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