KR20230018648A - 풀림방지 나사산 가공용 다이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트의 축 상에 나사산 가공시 다이스의 절삭날에 적용되는 간단한 구조의 기술적 원리에 의하여 볼트 축 상에 가공되는 각 나사산의 단면상의 이웃하는 플랭크면이 비대칭으로 절삭 가공됨에 따라 나사 체결 후 풀림을 방지할 수 있도록 다이스에 형성되는 각각의 절삭날의 상 절삭면과 하 절삭면은 볼트 축 상에 1피치를 기준하여 가공되는 나사산의 이웃하는 플랭크면이 서로 비대칭을 이루어 상기 체결대상물의 이웃하는 동일 각도를 이루는 플랭크면에 나사 결합시 압입되어 끼임 나사 체결됨에 따라 풀림을 방지하도록 서로 비대칭을 이루는 경사 각도로 형성되는 것을 포함하는 풀림방지 나사산 가공용 다이스를 제공한다.
그에 따라 제작이 간단하면서 원활하게 이루어질 수 있는 효과와 함께 기존의 롤링 다이스를 그대로 활용할 수 있어 우수한 호환성을 가질 수 있는 효과도 가진다.

Description

풀림방지 나사산 가공용 다이스{Dies for thread processing with anti-loosening function}

본 발명은 풀림방지 나사산 가공용 다이스(dies)에 관한 것으로, 더 상세하게는 볼트의 축 상에 나사산 가공시 다이스의 절삭날에 적용되는 간단한 구조의 기술적 원리에 의하여 볼트 축 상에 가공되는 각 나사산의 단면상의 이웃하는 플랭크면이 비대칭으로 절삭 가공됨에 따라 나사 체결 후 풀림을 방지할 수 있도록 한 풀림방지 나사산 가공용 다이스에 관한 것이다.

일반적으로 볼트 축 상에 가공되는 나사산은 외주연에 절삭날이 형성된 원통형 다이스와 평면상에 절삭날이 형성된 한 벌의 평 다이스에 의해 나사산 가공이 이루어진다.

다시 말해서, 원통형 다이스는 볼트 축과 같이 회전되면서 외주연에 형성된 절삭날에 의해 볼트 축 상에 나사산을 가공하고, 한 벌의 평 다이스는 하나의 평 다이는 고정되며 다른 하는 이동되면서 볼트 축 상에 나사산을 형성한다.

여기서, 통상적인 볼트(100)의 축(110)에 가공되는 각 나사산(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 단면상의 이웃하는 플랭크면(122)(124)이 대칭되는 동일 각도로 가공된다.

즉, 통상적인 볼트에 가공된 나사산의 각도는 60° 또는 55°로, 나사산의 이웃하는 2개의 플랭크면이 이루는 각도는 동일한 각각 30° 또는 27.5°로 가공된다.

이러한 이웃하는 플랭크면이 대칭되는 동일 각도를 가지는 종래의 통상적인 볼트는 체결 고정된 상태에서 진동이나 흔들림 또는 움직이나 충격 등이 전달될 경우, 체결 조임 상태가 헐거워지면서 스스로 빠지거나 풀리게 되는 현상이 빈번하게 발생하였고, 그로 인해 체결 대상에 따라 위험한 상황을 유발하는 원인을 제공하기도 하였다.

그에 따라 종래에도 풀림을 방지하기 위한 다양한 형태의 풀림방지 볼트와 관련된 선행기술은 다음과 같다.

먼저, 대한민국 공개실용신안공보 제20-1995-0001607호 및 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0037238호에 게시된 바와 같이 나사산의 밑면에 쐐기 돌기를 형성하여 풀림을 방지하기 위한 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0132938호에 나사산의 중간에 사다리꼴 무양의 단면을 가는 나사산이 형성되는 기술도 제안된 바 있다.

또, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0129450호에 게시된 바와 같이 볼트 또는 너트의 나사산 중 어느 한쪽의 나사산이 면접촉이 아닌 점접촉에 의해 체결되는 기술도 제안된 바 있다.

또, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0069469호에 게시된 바와 같이 볼트 나사부의 소정의 중심각에 해당하는 원주구간에서 볼트 머리 쪽으로 향하는 나사산의 경사면을 그 외 원주구간보다 더 경사지게 형성하여 볼트가 체결대상물체를 관통하여 너트 등 나사부에 견고하게 체결되도록 형성한 풀림방지 볼트와 같은 기술도 제안된 바 있다.

또, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0111929호에 게시된 바와 같이 나사산에 2단 형태의 단부가 형성되는 풀림방지 볼트와 같이 기술도 제안된 바 있다.

상기한 종래 볼트에 풀림을 방지하기 위한 수단은 대부분이 나사산에 돌기 또는 형상을 변형시켜 풀림을 방지하는 구조, 그 기술적 구성이 복잡함은 물론 그로 인해 가공 또한 어려운 단점을 가진다.

한편, 종래에도 상기한 풀림방지를 위한 볼트를 가공하기 위한 다이스와 같은 선행기술이 제안된 바 있다.

먼저, 대한민국 등록특허공보 제10-0508495호(이하 '특허문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 볼트가 너트와 체결될 때 위브(Weave) 구간에서 떨어진 살이 너트 나사산과의 틈새에 채워지게 하여 그 체결 틈새가 극소화되게 함으로서 풀림방지는 물론 통전과 방수의 효과를 함께 볼 수 있는 풀림방지용 볼트의 다이스와 그 제조방법과 같은 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1556265호(이하 '특허문헌 2'라 한다)에 게시된 바와 같이 나사 체결 후 부하 측 플랭크면 사이에 작용하는 마찰력을 견고하게 유지시켜 외부 충격이나 진동에 의한 풀림 현상을 방지할 수 있도록 나사산의 무부하 측 플랭크면은 나사산 정상에 형성된 원호부에 접하는 제1 접선부, 상기 제1 접선부로부터 기설정된 각도를 가지면서 상기 원호부에 접하는 제2 접선부를 포함하며, 상기 제1 접선부와 제2 접선부는 서로 각도를 가지는 풀림방지용 나사산 구조 및 나사산 가공공구와 같은 기술도 제안된 있다.

또, 대한민국 등록특허공보 제10-1851987호(이하 '특허문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 고정 다이스 또는 가동 다이스 중 어느 하나의 다이스의 소정 나사성형돌부의 돌출된 경사면에 전방에서 후방으로 갈수롤 홈의 깊이가 점차적으로 깊어지게 형성되는 쐐기성형홈이 구비되며, 상기 쐐기성형홈이 형성된 반대 측 다이스에 풀림방지 쐐기돌출부가 형성되는 풀림방지 볼트 제조용 다이스와 같은 기술도 제안된 바 있다.

그러나 특허문헌 1은 다이스를 이용하여 볼트를 가공하는 과정에서 여러 번의 가공 공정을 병행해야 하는 상당히 번거롭고 불편한 단점을 가진다.

특허문헌 2는 나사산의 산 부분과 골 부분에 서로 대응되는 형태의 다른 경사 각도를 가지는 각각의 접선부를 가공하기 위한 기술적 구성도 또한 상당히 번거롭고 어려운 단점을 가진다.

특허문헌 3 역시 전술한 볼트와 같이 다이스의 각 절삭날에 쐐기성형홈과 풀림방지 쐐기돌출부를 형성하는 것이므로 이 또한 가공 상에 상당이 정밀함이 요구됨은 물론 복잡한 기술적 구성을 가짐과 동시에 특히 볼트에 나사산 가공에 따른 다이스가 단시간 내에 마모로 인한 비경제적인 단점을 가진다.

대한민국 등록특허공보 제10-0508495호 대한민국 등록특허공보 제10-1556265호 대한민국 등록특허공보 제10-1851987호

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 볼트의 축 상에 나사산 가공시 다이스의 절삭날에 적용되는 간단한 구조의 기술적 원리에 의하여 볼트 축 상에 가공되는 각 나사산의 단면상의 이웃하는 플랭크면이 비대칭으로 절삭 가공됨에 따라 나사 체결 후 풀림을 방지할 수 있도록 한 풀림방지 나사산 가공용 다이스를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 구체적인 기술적 해결과제는 비대칭에 의한 더욱더 높은 체결 고정력을 가질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 구체적인 기술적 해결과제는 최초 체결대상물에 나사 결합이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 구체적인 기술적 해결과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결수단은 체결대상물의 이웃하는 플랭크면이 동일 각도를 이루는 나사산에 체결 고정된 후 풀림을 방지하도록 볼트 축 상에 나사산을 가공하는 다이스에 있어서, 상기 다이스에 형성되는 각각의 절삭날의 상 절삭면과 하 절삭면은 볼트 축 상에 1피치를 기준하여 가공되는 나사산의 이웃하는 플랭크면이 서로 비대칭을 이루어 상기 체결대상물의 이웃하는 동일 각도를 이루는 플랭크면에 나사 결합시 압입되어 끼임 나사 체결됨에 따라 풀림을 방지하도록 서로 비대칭을 이루는 경사 각도로 형성되는 것을 포함한다.

상기 비대칭의 상 절삭면 또는 하 절삭면은 경사면 또는 곡면 중의 어느 하나 이되, 상기 상 절삭면 또는 하 절삭면 중 어느 하나의 절삭면의 경사 각도는 0.5° 이상의 더 큰 경사 각도로 형성되는 것을 포함한다.

상기 다이스의 비대칭의 경사 각도를 이루는 절삭날의 상 절삭면 또는 하 절삭면의 상부 또는 하부에 대칭의 동일 경사 각도를 가지는 상 절삭면 및 하 절삭면이 형성되는 절삭날을 더 포함한다.

본 발명은 볼트의 축 상에 나사산 가공시 다이스의 절삭날에 적용되는 간단한 구조의 기술적 원리에 의하여 볼트 축 상에 가공되는 각 나사산의 단면상의 이웃하는 플랭크면이 비대칭으로 절삭 가공됨에 따라 나사 체결 후 풀림을 방지할 수 있도록 함으로써, 제작이 간단하면서 원활하게 이루어질 수 있는 효과와 함께 기존의 롤링 다이스를 그대로 활용할 수 있어 우수한 호환성을 가질 수 있는 효과도 가진다.

또한, 비대칭에 의한 더욱더 높은 체결 고정력을 가질 수 있도록 함으로써, 나사 결합 후 풀림을 원천적으로 방지할 수 있는 효과도 가진다.

또, 최초 체결대상물에 나사 결합이 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 체결대상물로의 나사 결합이 더욱더 편리하면서 용이하게 이루어질 수 있는 효과도 가진다.

도 1은 본 발명이 원통형 다이스에 적용된 상태의 사시도 및 정면도,
도 2는 본 발명이 한 쌍의 평 다이스에 적용된 상태의 사시도,
도 3은 본 발명에 의해 가공된 볼트를 도시한 정면도,
도 4는 종래 볼트를 도시한 정면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명이 원통형 다이스에 적용된 상태의 사시도 및 정면도이며, 도 2는 본 발명이 한 쌍의 평 다이스에 적용된 상태의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의해 가공된 볼트를 도시한 정면도이다.

도시된 바와 같이 볼트 축 상에 가공되는 나사산은 외주연에 절삭날이 형성된 원통형 다이스와 평면상에 절삭날이 형성된 한 벌의 평 다이스에 의해 나사산 가공이 이루어진다.

여기서, 통상적인 볼트(100)의 축(110)에 가공되는 각 나사산(120)은 발명의 배경이 되는 기술에도 기재한 바와 같이 단면상의 이웃하는 플랭크면(122)(124)이 이루는 각도가 대칭되게 동일한 각도로 가공된다.

즉, 통상적인 볼트에 가공된 나사산의 각도는 60° 또는 55°로, 나사산의 이웃하는 2개의 플랭크면이 이루는 각도는 동일한 각각 30° 또는 27.5°로 가공된다.

이러한 이웃하는 플랭크면이 대칭되는 동일 각도를 가지는 종래의 통상적인 볼트는 체결 고정된 상태에서 진동이나 흔들림 또는 움직이나 충격 등이 전달될 경우, 체결 조임 상태가 헐거워지면서 스스로 빠지거나 풀리게 되는 현상이 빈번하게 발생하였고, 그로 인해 체결 대상에 따라 위험한 상황을 유발하는 원인을 제공하기도 하였다.

아울러, 종래 풀림방지를 위하여 볼트의 축 상에 나사산을 가공하는 다이스는 발명의 배경이 되는 기술에 기재한 바와 같이 복잡한 기술적 구성은 물론 그로 인한 가공 상에 여러 단점을 가진다.

본 발명은 볼트의 축 상에 나사산 가공시 다이스의 절삭날에 적용되는 간단한 구조의 기술적 원리에 의하여 볼트 축 상에 가공되는 각 나사산의 단면상의 이웃하는 플랭크면이 비대칭으로 절삭 가공됨에 따라 나사 체결 후 풀림을 방지할 수 있도록 한 풀림방지 나사산 가공용 다이스를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 체결대상물의 이웃하는 플랭크면이 동일 각도를 이루는 나사산에 체결 고정된 후 풀림을 방지하도록 볼트 축 상에 나사산을 가공하는 다이스는 다음과 같은 구체적인 기술적 구성을 가진다.

다이스(1)에 형성되는 각각의 절삭날(10)의 상 절삭면(12)과 하 절삭면(14)은 볼트(100) 축 상에 1피치를 기준하여 가공되는 나사산(120)의 이웃하는 플랭크면(122)(124)이 서로 비대칭을 이루어 상기 체결대상물의 이웃하는 동일 각도를 이루는 플랭크면에 나사 결합시 압입되어 끼임 나사 체결됨에 따라 풀림을 방지하도록 서로 비대칭을 이루는 경사 각도로 형성되는 것을 포함한다.

상기에서, 비대칭의 상 절삭면(12) 또는 하 절삭면(14)은 경사면 또는 곡면(도시하지 않음) 중의 어느 하나이되, 상기 상 절삭면(12) 또는 하 절삭면(14) 중 어느 하나의 절삭면의 경사 각도는 0.5° 이상의 더 큰 경사 각도로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 경사 각도의 차이가 0.5° 이하일 경우, 경사 각도의 차이가 미미하여 본 발명에서 요구하는 풀림방지 기능이 약하여 0.5° 이상이 바람직하다.

다시 말해서, 본 발명 다이스의 절삭날인 상 절삭면과 하 절삭면은 서로 비대칭의 경사 각도로 형성됨으로써, 볼트(100)의 축(110) 상에 나사산(120)을 가공시 그 나사산(120)의 이웃하는 플랭크면(122)(124) 또한 서로 비대칭의 경사 각도를 가진다.

즉, 상기한 서로 비대칭의 경사 각도를 가지는 상 절삭면과 하 절삭면에 의해 가공되는 볼트의 축 상에 형성되는 이웃하는 플랭크면 중 어느 하나의 플랭크면 역시 더 큰 경사 각도를 갖도록 가공되어 진다.

그에 따라 나사산의 대칭되는 이웃하는 플랭크면 상에 비대칭에 의한 서로 다른 각도를 가지는 이웃하는 플랭크면이 나사 결합시 그 대칭되는 플랭크면 중 어느 한 플랭크면에 압입되어 끼임 나사 체결됨에 따라 풀림을 방지하게 된다.

즉, 비대칭의 이웃하는 플랭크면 중 어느 하나의 플랭크면이 다른 하나의 플랭크면 보다 큰 경사 각도를 가짐에 따라 서로 대칭되는 동일 각도를 가지는 이웃하는 플랭크면으로 나사 결합시 작은 각도를 가지는 플랭크면이 큰 각도를 가지는 플랭크면에 의해 밀리는 현상, 즉 텐션(tension)으로 인해 압입되어 끼임 나사 결합 됨으로써, 나사 결합 후 풀림을 방지하게 되는 것이다.

이는 비대칭의 플랭크면이 대칭의 플랭크면에 나사 결합으로 인해 발생하는 현상으로, 최소한의 간단한 구조이면서 간단한 기술적 원리에 의해 이루어지게 된다.

더욱이, 본 발명은 기존과 같이 볼트의 축 상에 롤링 다이스에 의한 나사산 가공 시 그 롤링 다이스의 간단한 가공방식에 의해 이루어질 수 있는 것이므로, 가공 역시 번거롭거나 복잡하지 않고 간단하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 기존의 롤링 다이스에 그대로 적용할 수 있는 호환성도 우수한 조건을 가진다.

그로 인해 별도의 추가적인 장비 등이 요구되지 않고 기존 장비에 그대로 적용 가능함으로써, 경제성도 우수함은 물론 가공 효율성도 뛰어날 뿐만 아니라 높은 생산성도 가진다.

따라서, 본 발명은 복잡한 기술적 구성을 가지는 것이 아니라 간단한 구조이면 간단한 기술적 원리에 의해 볼트의 나사산의 이웃하는 플랭크면을 비대칭으로 가공함으로써, 기존의 이웃하는 대칭의 플랭크면에 나사 결합 후에는 풀림을 원천적으로 방지할 수 있는 우수한 조건을 가진다.

그리고 본 발명의 상기한 다이스(1)는 도 1 또는 도 2와 같이 나사산 가공을 위한 원통형 다이스 또는 한 벌의 평 다이스 모두에 적용 가능한 조건을 가진다.

한편, 본 발명은 풀림방지를 위한 기술적 구성에서, 체결대상물의 대칭의 경사 각도를 가지는, 즉 체결대상물의 나사산의 이웃하는 플랭크면이 대칭으로 형성됨에 따라 그 나사산에 최초 나사 결합시 원활한 나사 결합이 이루어질 수 있는 기술적 구성도 제공한다.

상기한 다이스(1)의 비대칭의 경사 각도를 이루는 절삭날(10)의 상 절삭면(12) 또는 하 절삭면(14)의 상부 또는 하부에 대칭의 동일 경사 각도를 가지는 상 절삭면(12A)과 하 절삭면(14A)이 형성되는 절삭날(10A)을 더 포함한다. 상기 대칭의 동일 경사 각도를 가지는 상 절삭면과 하 절삭면이 형성되는 절삭날은 상면 또는 밑면으로부터 대략 3피치 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

다시 말해서, 상기 대칭의 동일 경사 각도를 가지는 상 절삭면과 하 절삭면으로 가공되는 볼트의 축에 형성되는 나사산은 기존의 나사산과 같이 이웃하는 플랭크면이 동일한 경사 각도를 가지게 됨에 따라 최초 체결대상물에 나사 결합시 큰 무리 없이 원활하게 나사 결합이 이루어질 수 있다.

이는 최초 체결대상물에 비대칭의 플랭크면이 대칭의 플랭크면에 나사 결합시 서로 대칭인 플랭크면 끼리 나사 결합되는 것에 비하여 높은 체결력이 요구되는바, 최초 체결대상물의 나사 결합은 기존과 같이 원활하게 나사 결합이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

아울러, 상기 동일 각도를 가지는 절삭날을 3피치 이하로 하는 것은 체결대상물로 최초 나사 결합시에만 원활하게 나사 결합되고 그 이후에는 풀림방지를 위한 비대칭의 절삭날에 의해 가공되는 나사산에 의해 나사 결합 후에는 풀림방지가 이루어질 수 있도록 한다.

1 : 다이스
10, 10A : 절삭날 12, 12A : 상 절삭면
14, 14A : 하 절삭면
100 : 볼트
110 : 축 120 : 나사산
122, 124 : 플랭크면

Claims (3)

1. 체결대상물의 이웃하는 플랭크면이 동일 각도를 이루는 나사산에 체결 고정된 후 풀림을 방지하도록 볼트 축 상에 나사산을 가공하는 다이스에 있어서,
   상기 다이스에 형성되는 각각의 절삭날의 상 절삭면과 하 절삭면은,
   볼트 축 상에 1피치를 기준하여 가공되는 나사산의 이웃하는 플랭크면이 서로 비대칭을 이루어 상기 체결대상물의 이웃하는 동일 각도를 이루는 플랭크면에 나사 결합시 압입되어 끼임 나사 체결됨에 따라 풀림을 방지하도록 서로 비대칭을 이루는 경사 각도로 형성되는 것을 포함하는 풀림방지 나사산 가공용 다이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비대칭의 상 절삭면 또는 하 절삭면은 경사면 또는 곡면 중의 어느 하나 이되, 상기 상 절삭면 또는 하 절삭면 중 어느 하나의 절삭면의 경사 각도는 0.5° 이상의 더 큰 경사 각도로 형성되는 것을 포함하는 풀림방지 나사산 가공용 다이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 다이스의 비대칭의 경사 각도를 이루는 절삭날의 상 절삭면 또는 하 절삭면의 상부 또는 하부에 대칭의 동일 경사 각도를 가지는 상 절삭면 및 하 절삭면이 형성되는 절삭날을 더 포함하는 풀림방지 나사산 가공용 다이스.

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