KR20220088467A - 나사 구멍 가공 방법 - Google Patents

나사 구멍 가공 방법 Download PDF

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후미히코 이노우에
마사츠구 히로세
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

판형상 부분(1)을 갖는 피가공물에 나사 구멍을 가공하는 방법은, 평판형상의 보조 부재(2)를 준비하는 단계와, 판형상 부분(1)에 나사 구멍의 외경보다 작은 내경을 갖는 제 1 하부 구멍을 형성하는 단계와, 보조 부재(2)에 나사 구멍의 외경보다 작은 내경을 갖는 제 2 하부 구멍을 형성하는 단계와, 제 1 하부 구멍 및 제 2 하부 구멍이 동심이 되도록, 판형상 부분(1)에 보조 부재(2)를 고정하는 단계와, 제 1 하부 구멍 및 제 2 하부 구멍에 탭을 삽통하는 것에 의해, 판형상 부분(1) 및 보조 부재(2)에 나사 구멍(10, 20)을 형성하는 단계를 구비한다.

Description

나사 구멍 가공 방법
본 개시는 피가공물의 판형상 부분에 나사 구멍을 가공하는 방법에 관한 것이다.
피가공물의 박판형상의 부분에 나사 구멍(암나사부)을 형성하는 경우에는, 상기 부분에 관통 구멍을 형성하고, 상기 관통 구멍의 중심과 나사 구멍의 중심이 일치한 상태에서, 용접 너트를 용접에 의해 접합하는 방법이 일반적으로 이용된다(예를 들면, 일본 특허 공개 제 2012-82890 호 공보(특허문헌 1) 참조).
혹은, 박판형상의 부분에 관통 구멍을 형성하고, 상기 관통 구멍의 주연부에 너트를 코킹하여 장착하는 방법이 이용된다(예를 들면, 일본 특허 공개 제 2004-148341 호 공보(특허문헌 2) 참조).
일본 특허 공개 제 2012-82890 호 공보 일본 특허 공개 제 2004-148341 호 공보
용접 너트를 접합하는 방법은 용접 작업이 필요하기 때문에 공정이 증가하는 것이 염려된다. 특히, 피가공물이 아연 도금 강판으로 형성되어 있는 경우에는, 용접 작업에 있어서 기공 결함이나 스패터가 발생하기 때문에, 용접 작업성이 저하한다는 문제가 있다.
한편, 너트를 코킹하여 장착하는 방법은, 장착 상태에 의해서는 규정의 토크에 의해 너트가 공회전하는 것이 염려된다. 너트의 공회전을 방지하기 위해서는, 너트를 용접하는 작업이 필요하여, 상술한 문제점이 염려된다. 또한, 손상된 용접 부분에 대해 도금 처리를 실시하는 작업이 필요하여, 공정이 증대되는 것이 염려된다.
본 개시는 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 개시의 목적은, 간이한 구성으로 피가공물의 판형상 부분에 나사 구멍을 형성할 수 있는 나사 구멍 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 어느 국면에서는, 판형상 부분을 갖는 피가공물에 나사 구멍을 가공하는 방법은, 평판형상의 보조 부재를 준비하는 단계와, 판형상 부분에 나사 구멍의 외경보다 작은 내경을 갖는 제 1 하부 구멍을 형성하는 단계와, 보조 부재에 나사 구멍의 외경보다 작은 내경을 갖는 제 2 하부 구멍을 형성하는 단계와, 제 1 하부 구멍 및 제 2 하부 구멍이 동심이 되도록, 판형상 부분에 보조 부재를 고정하는 단계와, 제 1 하부 구멍 및 제 2 하부 구멍에 탭을 삽통하는 것에 의해, 판형상 부분 및 보조 부재에 나사 구멍을 형성하는 단계를 구비한다.
본 개시에 의하면, 간이한 구성으로 피가공물의 판형상 부분에 나사 구멍을 가공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법이 적용된 피가공물의 외관도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 부분에 있어서의 개략 단면도이다.
도 3은 피가공물의 판형상 부분의 두께와, 형성 가능한 나사 구멍의 외경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 개시의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는, 도면 중의 동일 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 원칙적으로 반복하지 않는 것으로 한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법이 적용된 피가공물의 외관도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 부분에 있어서의 개략 단면도이다.
도 1을 참조하여, 피가공물(W)은 판형상 부분(1)을 갖는다. 판형상 부분(1)은 피가공물(W)의 적어도 일 부분을 구성한다. 판형상 부분(1)은 평판형상의 형상을 갖는 금속판이며, 제 1 면(1A)과, 제 1 면(1A)과 반대측의 제 2 면(1B)을 갖는다. 판형상 부분(1)은 예를 들면, 용융 아연 도금 강판에 의해 형성되어 있다. 판형상 부분(1)의 두께(H1)는 1.5㎜ 내지 3㎜ 정도이다.
피가공물(W)은 예를 들면, 전기 기기를 수용하는 하우징의 적어도 일 부분을 구성한다. 판형상 부분(1)의 제 2 면(1B)은 전기 기기의 장착면이 될 수 있다. 제 2 면(1B)에 전기 기기를 대고 나사고정하는 것에 의해, 제 2 면(1B)에 전기 기기를 고정할 수 있다.
판형상 부분(1)의 제 1 면(1A)에는, 보조 부재(2)가 고정되어 있다. 보조 부재(2)는 직사각형의 평판형상을 갖고 있으며, 판형상 부분(1)에 비해 평면적이 작다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 보조 부재(2)는 체결 부재(3A, 3B)에 의해 판형상 부분(1)의 제 1 면(1A)에 고정되어 있다. 체결 부재(3A, 3B)에는 예를 들면, 리벳을 이용할 수 있다. 체결 부재(3A, 3B)에는, 접시머리 나사 등의 나사를 이용하여도 좋다. 또한, 체결 부재(3A, 3B)에 접시머리 나사를 이용한 경우에는, 나사의 헤드부가 제 2 면(1B)(장착면)으로부터 돌출되는 것을 억제할 수 있다.
체결 부재(3A, 3B)에 리벳을 이용하는 경우에는, 판형상 부분(1) 및 보조 부재(2)의 각각에는, 미리 관통 구멍이 형성된다.
보조 부재(2)를 판형상 부분(1)에 고정하는 방법에는, 보조 부재(2)를 판형상 부분(1)에 체결하는 방법 이외에, 보조 부재(2)를 판형상 부분(1)에 접착하는 방법, 또는 판형상 부분(1) 및 보조 부재(2)를 코킹 접합하는 방법 등을 채용할 수 있다.
판형상 부분(1) 및 보조 부재(2)에는, 나사 구멍(10, 20)이 각각 형성되어 있다. 나사 구멍(10, 20)은 도시하지 않은 수나사부와 나사결합하는 암나사부를 형성한다. 각 나사 구멍(암나사부)은 일정 피치로 반복되는 산부 및 골부를 갖고 있다. 본 명세서에서는, 나사 구멍의 골 바닥에 접하는 가상적인 원통의 직경(D1)을 "외경"이라 칭하고, 나사 구멍의 정상부에 접하는 가상적인 원통의 직경(D2)을 "내경"이라 칭한다. 나사 구멍(10)의 외경(D1)과 나사 구멍(20)의 외경(D1)은 동일하며, 나사 구멍(10)의 내경(D2)과 나사 구멍(20)의 내경(D2)은 동일하다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 나사 구멍(10)과 나사 구멍(20)은 판형상 부분(1)에 보조 부재(2)가 고정된 상태로 동심에 배치되어 있다. 나사 구멍(10) 및 나사 구멍(20)은, 후술하는 바와 같이, 판형상 부분(1)에 보조 부재(2)가 고정된 상태에서, 보조 부재(2) 및 판형상 부분(1)에 탭 가공이 실시되는 것에 의해, 일체적으로 형성할 수 있다.
보조 부재(2)는 나사 구멍(20)을 사이에 두고 배치된 제 1 부분(2A) 및 제 2 부분(2B)에 있어서, 판형상 부분(1)에 체결되어 있다. 제 1 부분(2A)과 제 2 부분(2B)은 나사 구멍(20)을 사이에 두고 대칭인 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 도 2의 예에서는, 나사 구멍(20)의 중심으로부터 등거리(L1)의 위치에 제 1 부분(2A) 및 제 2 부분(2B)이 배치되어 있다.
또한, 보조 부재(2)와 판형상 부분(1)의 체결 부분은 3개 이상이어도 좋다. 체결 부분을 3개 이상으로 하는 경우여도, 3개 이상의 나사 구멍(20)의 중심으로부터 등거리의 위치에 마련되는 것이 바람직하다.
여기에서, 피가공물(W)의 판형상 부분(1)에 나사 구멍을 형성하는 경우, 판형상 부분(1)의 두께(H1)와, 형성 가능한 나사 구멍의 외경(D1) 사이에는, 도 3에 나타내는 바와 같은 관계가 존재한다. 도 3의 종축은 판형상 부분(1)의 두께(H1)를 나타내고, 횡축은 나사 구멍의 외경(D1)을 나타낸다. 도 3은 용융 아연 도금 강판의 두께(H1)에 대해, 형성할 수 있는 나사 구멍의 외경의 상한값을 플롯한 것이다. 도 3에 나타내는 관계는 피가공물(W)의 판형상 부분(1)에 대해, 사전 실험에 의해 미리 작성해 둘 수 있다.
도 3의 예에서는, 판형상 부분(1)의 두께(H1)가 얇아짐에 따라서, 판형상 부분(1)에 형성할 수 있는 나사 구멍의 외경(D1)의 상한값이 작아진다.
한편, 피가공물(W)이 전기 기기의 하우징을 구성하는 경우에는, 전기 기기의 경량화의 관점에서, 판형상 부분(1)의 두께(H1)를 얇게 하는 것이 요구된다. 예를 들면, 판형상 부분(1)의 두께(H1)가 2㎜ 내지 3㎜ 정도인 경우, 판형상 부분(1)에 형성할 수 있는 나사 구멍의 외경(D1)의 상한값은 4㎜ 내지 5㎜ 정도가 된다. 그 때문에, 전기 기기의 장착의 강도를 확보하기 위해서, 보다 큰 외경을 갖는 수나사를 사용할 수 없다는 과제가 생긴다.
일반적으로, 박판형상의 금속판에 대해, 상한값보다 큰 외경을 갖는 나사 구멍을 형성하는 방법에는, 금속판에 용접 너트를 용접에 의해 접합하는 방법이나, 금속판에 너트를 코킹하여 장착하는 방법이 채용되어 있다.
그렇지만, 용접 너트를 이용하는 방법에서는, 용접 너트를 접합하기 위한 용접 작업이 필요하기 때문에 공정이 증가하는 것이 염려된다. 특히, 금속판이 아연 도금 강판으로 형성되어 있는 경우에는, 용접 작업에 있어서, 기공 결함이나 스패터가 발생하기 때문에, 용접 작업성이 저하한다는 문제가 있다.
너트를 코킹하여 장착하는 방법에서는, 장착 상태에 따라서는 규정된 토크에 의해 너트가 공회전하는 일이 있다. 너트의 공회전을 방지하기 위해서는, 너트를 용접하는 작업이 필요하다. 또한, 손상된 용접 부분에 대해서 도금 처리를 실시하는 작업이 필요하여, 공정이 증대되는 것이 염려된다. 또한, 금속판에 너트를 코킹하여 장착하는 방법에서는, 너트측과 반대측의 단부가 금속판의 표면으로부터 돌출되어 버리기 때문에, 상기 표면에 대한 전기 기기의 장착에 지장이 생기는 경우가 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 판형상 부분(1)에 있어서의 나사 구멍(10)의 형성 부분에 대해 평판형상의 보조 부재(2)를 부분적으로 고정하는 것에 의해, 소망하는 외경의 나사 구멍을 형성하는 것이 가능한 두께를 실현한다.
이하, 도 4 내지 도 6을 이용하여, 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법에 대해 설명한다.
도 4를 참조하여, 최초에 피가공물(W) 및 보조 부재(2)가 준비된다. 피가공물(W)의 판형상 부분(1)에는, 나사 구멍(10)이 형성되는 위치에 하부 구멍(12)이 형성된다. 판형상 부분(1)에는 또한, 보조 부재(2)를 체결하기 위한 관통 구멍(14A, 14B)이 형성된다. 하부 구멍(12)의 내경은 나사 구멍(10)의 내경 이하이다.
보조 부재(2)에는, 나사 구멍(20)이 형성되는 위치에 하부 구멍(22)이 형성된다. 보조 부재(2)에는 또한, 판형상 부분(1)에 체결하기 위한 관통 구멍(24A, 24B)이 형성된다. 하부 구멍(22)의 내경은 나사 구멍(20)의 내경(즉, 나사 구멍(10)의 내경) 이하이다.
여기에서, 보조 부재(2)의 두께(H2)는 나사 구멍(10)의 외경 및 판형상 부분(1)의 두께(H1)에 근거하여 결정된다. 구체적으로는, 도 3에 나타내는 관계를 참조하는 것에 의해, 소망하는 외경(D1)의 나사 구멍을 형성하기 위해 필요한 판형상 부분(1)의 두께(H*)를 결정한다. 예를 들면, 외경이 10㎜의 나사 구멍(10)을 형성하는 경우에는, 필요한 판형상 부분(1)의 두께(H*)는 4.5㎜ 정도가 된다. 거기에서, 실제 판형상 부분(1)의 두께(H1)와 보조 부재(2)의 두께(H2)의 합계(H1＋H2)가, 필요한 판형상 부분(1)의 두께(H*) 이상이 되도록, 보조 부재(2)의 두께(H2)를 설정한다. 즉, 보조 부재(2)의 두께(H2)는, 필요한 판형상 부분(1)의 두께(H*)에 대한 실제 판형상 부분(1)의 두께(H1)의 차분(=H*-H1) 이상이 된다. 예를 들면, 판형상 부분(1)의 두께(H1)=2.3㎜인 경우, 외경(D1)=10㎜의 나사 구멍(10)을 형성하기 위해서는, 보조 부재(2)의 두께(H2)는 H2≥2.2㎜를 만족하도록 설정된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 판형상 부분(1)의 관통 구멍(14A, 14B)과, 보조 부재(2)의 관통 구멍(24A, 24B)은 하부 구멍(10) 및 하부 구멍(20)을 동심에 배치하도록 판형상 부분(1)의 제 1 면(1A) 상에 보조 부재(2)를 탑재했을 때에, 서로 중첩되도록 형성된다.
다음에, 도 5를 참조하여, 보조 부재(2)가 판형상 부분(1)에 고정된다. 도 5의 예에서는, 체결 부재(3A, 3B)를 이용하여, 보조 부재(2)를 판형상 부분(1)에 체결한다. 체결 부재(3A, 3B)에 리벳을 이용하는 경우에는, 관통 구멍(14A) 및 관통 구멍(24A)에 제 1 리벳을 삽통하고, 또한, 관통 구멍(14B) 및 관통 구멍(24B)에 제 2 리벳을 삽통하고, 제 1 및 제 2 리벳의 각각을 코킹하는 것에 의해, 보조 부재(2)를 판형상 부분(1)에 체결할 수 있다.
또한, 도시는 생략하지만, 체결 부재(3A, 3B)에 나사를 이용하는 경우에는, 관통 구멍의 형성을 생략할 수 있다. 던, 체결 부재(3A, 3B)에 접시머리 나사를 이용하는 경우에는, 판형상 부분(1)의 제 2 면(1B)에 접시머리 나사의 헤드부가 들어가도록 한 카운터 보어를 형성할 필요가 있다.
다음에, 도 6을 참조하여, 하부 구멍(12) 및 하부 구멍(22)에 대해 탭(50)이 삽통되고, 하부 구멍(12, 22)의 내측에 탭 가공이 실시된다. 탭(50) 및 탭 가공에는 기존에 알려진 것을 이용할 수 있다. 이에 의해, 판형상 부분(1) 및 보조 부재(2)에는, 도 2에 도시하는 바와 같은 나사 구멍(10) 및 나사 구멍(20)이 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 나사 구멍 가공 방법에 의하면, 용접 작업을 이용하는 일이 없이, 피가공물의 판형상 부분에 대해 나사 구멍을 형성할 수 있다. 이에 의하면, 용접 처리가 곤란한 재료에 의해 형성된 판형상 부분에 대해서도 용이하게 나사 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 코킹 너트의 장착이 불필요해지기 때문에, 너트가 공회전하는 사태를 회피할 수 있다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 하는 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니며, 청구의 범위에 의해 나타나며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 판형상 부분
2: 보조 부재
3A, 3B: 체결 부재
10, 20: 나사 구멍
12, 22: 하부 구멍
14A, 14B, 24A, 24B: 관통 구멍
50: 탭
W: 피가공물

Claims (5)

  1. 판형상 부분을 갖는 피가공물에 나사 구멍을 가공하는 방법에 있어서,
    평판형상의 보조 부재를 준비하는 단계와,
    상기 판형상 부분에, 상기 나사 구멍의 외경보다 작은 내경을 갖는 제 1 하부 구멍을 형성하는 단계와,
    상기 보조 부재에, 상기 나사 구멍의 외경보다 작은 내경을 갖는 제 2 하부 구멍을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 하부 구멍 및 상기 제 2 하부 구멍이 동심이 되도록, 상기 판형상 부분에 상기 보조 부재를 고정하는 단계와,
    상기 제 1 하부 구멍 및 상기 제 2 하부 구멍에 탭을 삽통하는 것에 의해, 상기 판형상 부분 및 상기 보조 부재에 상기 나사 구멍을 형성하는 단계를 구비하는
    나사 구멍 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 준비하는 단계는,
    상기 나사 구멍의 외경에 따라서, 상기 판형상 부분 및 상기 보조 부재의 합계 두께를 결정하는 단계와,
    상기 합계 두께와 상기 판형상 부분의 두께의 차분의 두께를 갖는 상기 보조 부재를 준비하는 단계를 포함하는
    나사 구멍 가공 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정하는 단계는, 상기 보조 부재를, 상기 제 1 및 제 2 하부 구멍을 사이에 두고 배치된 제 1 부분 및 제 2 부분에 있어서, 상기 판형상 부분에 체결하는 단계를 포함하는
    나사 구멍 가공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 체결하는 단계는, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을, 상기 제 2 하부 구멍을 사이에 두고 대칭인 위치에 배치하는 단계를 더 포함하는
    나사 구멍 가공 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 체결하는 단계는 리벳을 이용하여 상기 보조 부재를 상기 판형상 부분에 체결하는 단계를 포함하는
    나사 구멍 가공 방법.
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