KR930008297B1 - 개량 나선식 패스너(inprovenents to screw threaded fasteners) - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

개량 나선식 패스너(INPROVENENTS TO SCREW THREADED FASTENERS.)
제 1 도는 본 발명의 패스너의 입면도.
제 2 도는 본 발명 패스너의 수정한 상태의 입면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 절두원추체 안내부 12 : 치형밴드
14 : 원주홈 16 : 단부직경
18 : 안내부 두께 20 : 원주홈치수
22 : 치형부와 치형밴드와의 간격
24 : 치형부와 안내부와의 간격
26 : 치형부 두께(치수) 28 : 치형부
30 : 치형부 32 : 중앙원주홈
34 : 직각표시선 36 : 치형밴드
40 : 단일치형부(중앙치형밴드) 42, 44 : 치형밴드
46 : 가공면 A : 축
α : 알파각도 P : 평면
본 발명은 주로 합성수지재료로 만든 물체속에 초음파진동을 가하면서 압입시키도록 되어있는 삽입체인 개량나선식 패스너(fastener)에 관한 것이다. 이것은 물질의 국부적인 유동(flow)을 야기시키며, 안내구멍이 형성되어 있고, 이 삽입체의 한쪽 단부는 안내구멍에 결합될 안내부가 형성되어 있어서 패스너를 착설시킬때 갖다대고 제자리에 위치시켜주는 역할을 한다.
종래에는 영국특허 BP 1279452가 알려져 있으며 이러한 종류의 잘 알려진 패스너의 한 예로서 이 패스너는 축방향으로 간격을 두고 대략 실린더형으로 형성된 2개의 실린더형 밴드(띠 : band)를 가지고 있으며, 이 밴드들은 서로 떨어져있고, 원주홈에 의하여 안내부로 부터 이격되어있다. 상기 2개의 밴드에는 톱니형상의 치형부(teeth)가 나선형으로 형성되어 있으며, 이 치형부는 예를들어 널링(knurling) 방법으로 형성시킬 수 있다. 상기 한쌍의 밴드는 서로 반대방향으로 구성되며 예를들어 한쪽 밴드는 안내부쪽으로 시계방향 나선형이고, 다른쪽은 시계반대방향인데 이 치형부의 기부(基部), 즉 치간홈(齒間홈)의 기부의 최소직경은 안내부의 직경과 두 밴드 사이의 원주홈의 직경과 대략 같게 할 수 있다.
착설하는 동안에 물체의 재료는 치형부에 의하여 변위되고 유동을 일으켜 치간홈과 원주홈을 부분적으로 또는 완전히 메우게 되며 이는 인탈력(引脫力) 및 회전토르크(torque)에 대하여 축방향 및 각도방향의 지지력을 제공하여주는 역할을 한다.
또 영국특허 BP 20399660는 BP 1279452의 것과 대략 비슷한 하나의 패스너와 양단부에 안내부를 가지고 있는 이중 단부로 되는 다콘 패스너가 공개되었는데 이 패스너들은 초음파진동을 이용하거나 또는 열을 이용하는 삽입방법에 적합하도록 개량한 것인데 다시 말해서 그러한 패스너는 초음파삽입 또는 열삽입이 가능한 것이다.
이와같은 이중단부형태는 안내부가 뒤에서 끌려가기 보다는 앞서서 선도하기 위한 방향유지장치의 필요성이 없기 때문에 패스너들이 보울공급기(bowl feeder)로 부터 진동배출되어 하나의 트랙(track)을 따라 착설지점으로 이동시켜 자동착설하는데 특히 적합하다. 그러나 이중단부(二重端部)패스너들은 다만 비교적 낮은 부하(load)만을 수용한다는 것이 실험적으로 발견되었다.
본 발명의 목적은 개량된 고부하지지용(高負荷支持用)이중단부패스너를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 이중단부패스너는 그의 종축상의 중간지점에 대하여 양쪽이 대칭을 이루고 있고, 양단부에는 각각 안내부가 형성되어 있으며 그 안내부에 바로 인접하여 각각 하나의 원주홈이 형성되었고, 그 원주홈 바로 다음에는 하나의 소치형부(小齒形部)가 형성되어 있으며, 그 소치형부에 인접하여 제 2 원주홈이 형성되어 있고, 그 제 2 원주홈 바로 다음부터 상기 중간지점 까지 각각 하나의 주치형부(主齒形部)가 형성되어 있다.
만약 아무런 회전토르크부하(troque load)나 또는 각도 방향의 나선 해탈력(解脫力)이 길이 방향으로 작용하지 않는 설계조건에 있어서는 상기 양쪽 2개의 주치형부들은 패스너의 전체길이의 대부분에 걸쳐 연장된 한개의 단일치형밴드로 형성될 수도 있다.
일반적으로 치형은 패스너의 단부로 부터 시계방향 나선형으로 형성된 우회전형이며 예를들어 패스너 구멍속에 암나선산과 결합된 나선에 가해지는 힘은 삽입체를 상기 합성수지제로 속으로 더욱더 깊이 압입시키는 작용을 하고 이러한 경향은 일반적으로 용인될 수 있으나 실제상으로는 패스터가 결합될 맹공(盲孔 blind bore)이 형성되어 있는 물체에 의하여 방지된다.
다른 설계조건에 있어서는 상기 2개의 주치형밴드들은 한개의 중앙 주원주홈(主元周홈)에 의하여 분리시킬수도 있으며, 이때 2개의 치형밴드들은 서로 반대방향으로 치형을 형성시킨다.
상기 안내부들은 패스터단부에 절두원추체의 작은 단부를 형성하고, 원추체의 종축에 대하여 15도의 천각(淺角 shallow angle)을 이루는 것이 바람직하다.
상기 작은밴드(minor bank)들은 바람직하게도 원추체의 경사각이 45도의 급경사 절두원추체로 되어있고 주밴드(maior bank)(s)에 인접된 작은밴드의 직경이 큰쪽의 단부는 주밴드의 직경과 같을수도 있다. 바람직한 것으로는 치형부도 또한 널링(knurling) 작업으로 형성되고, 제작시에 널링휠(knurling wheel)을 주밴드와 인접된 작은밴드를 가로질러 동일한 방향으로 종주(縱走)시켜 작은 밴드상에 뾰족한 톱니들을 형성시켜 주밴드상에 형성된 스프라인톱니들과 나선형으로 정렬되어 있고 이렇게 하므로써 이 톱니들이 특히 원주홈들을 충분히 충전하고 특수설계로 부터 이론적인 가능성에 대하여 특별히 훌륭한 성능을 보장하는데 그 목적이 있다.
상기 패스너단부에 인접된 홈(groove)들은 안내부들의 작은 직경보다 더 작은 직경으로 할 수 있으며, 다른 2개 또는 3개의 홈은 안내부의 직경이 작은쪽과 동일한 직경으로 할수도 있다. 치수(dimension)의 적절한 배열(order)은 안내부, 작은밴드와 양쪽에 인접된 홈의 축방향 길이에 대하여 대략 서로 유사하며, 이러한 4개의 치수의 총계는 2개의 주밴드가 형성되어 있을 경우 주밴드의 치수와 유사하고, 단 하나의 주밴드만이 있을때는 그 주밴드 길이의 1/2과 같다.
첨부도면에 의하여 상세히 설명하며 제 1 도에 도시된 패스너는 전체길이를 통하여 원형단면으로 형성되어 있다. 이 패스너는 축(A)에 대하여 직각을 이루는 평면(P)선을 중심으로 대칭을 이루고, 양단부는 낮은 절두원추체로 되는 안내부(10)를 형성하고 있고, 알파각(α)는 15도이다.
안내부(10)는 원주홈(14)(20)에 의하여 인접된 치형밴드(12)(36)로 부터 이격되어 있고 원주홈(14)(20)은 절두원추체안내부(10)의 작은 단부의 직경(16)보다 더 작은 직경을 가지고 있고, 축방향지수(10)(12)(14)(18)(20)(22)(36)들은 모두 서로 대략 유사하며 치형부와 안내부의 간격(24)는 주치형부(28)(30)의 축방향 치형부두께(26)와 대략 같으며 2개의 치형부(28)(30)은 중앙 원주홈(32)에 의하여 이격되어있다.
제 1 도의 패스너는 암나선구멍을 가지고 있어서 나선의 고정장치를 제공하며, 이 구멍과 나선산은 삽입체의 전체길이를 통하여 연장되어 있으며, 상기 치형부(28)는 나선형으로 톱니모양으로 형성되어 있기 때문에 톱니들의 길이방향에 직각을 이루는 선(34-34)을 연하는 단면에서는 대칭형을 이루는 나선산을 갖는 톱니형상을 하고 있다. 이 치형부(28)는 치형밴드(12)와 유사한 톱니와 정렬되어 있고 패스너를 편리하게 제조함에 있어서 상기 삽입체(insert)를 필요한 형상으로 형성한 다음 널링휠이 사용되고 이 널링휠은 치형부(28)와 치형밴드(12)의 표면을 동시에 접촉하여 한쌍의 치형부를 형성시킨다. 이와같이 두밴드 상에서 톱니들의 정렬은 다음에 더 상세히 설명하는 바와같이 착설시에 중요한 역할을 하며 치형밴드(12)는 절두원추체이므로 그 위에 형성된 치형부는 치형밴드의 치형부(28)와는 달리 연속된 나선형톱니가 아니고 패스너로 부터 외부로 방사(放射)하는 개별 피라미드 톱니의 특성을 갖는다.
상기 패스너 치형부(28)의 반대쪽 치형부(30)와 그에 인접된 치형밴드(36)의 경우에 있어서도 상기 방법과 치수가 정확히 적용되지만 다만 치형부(30)의 톱니형상은 반대의 나선각으로 나선형을 이루고 있다. 그러나 상술한 치형부(28)와 치형밴드(12)의 경우와 같이 상기 치형밴드(36)의 톱니도 역시 치형부(30)의 톱니들과 정렬되어 있다. 역시 치형부(30)의 톱니와 치형밴드(36)의 톱니들은 양쪽이 단일 널링작업으로 함께 형성되기 때문에 톱니들이 서로 정렬된다.
제 2 도에 도시한 패스너는 제 1 도의 것과 다른점은 단지 나선형을 이루는 단일중앙치형부(40) 하나만이 형성되어 있고, 이 치형톱니들은 치형밴드(42)(44)들과 정렬되어 있으며, 이 치형톱니들은 널링휠의 일회작업으로 형성된다.
물체속에 착설할때는 패스너를 예를들어 열가소성 가공물체 내부에 미리 준비된 맹공(盲孔 : blind hole)속으로 삽입되게 되어있으며 일반적인 가공물체의 예를 제 2 도에 도시하였다. 이 도면에서 절두원추체 삽입안내부의 최대직경은 가공물체에 미리 형성된 구멍속에 꼭 들어맞게 되어있으며, 첨부도면에서 절두원추체 치형밴드(44)는 구멍가장자리에 놓이므로써 패스너를 지지하게 되며, 그의 축이 구멍의 축과 정렬되어 동축을 이루도록 되어있으며, 그다음 패스너는 초음파 진동을 가하면서 가공물체속으로 압입하면 가공물체의 열가소성물질의 유동(流動)을 일으키게 된다. 상기 치형밴드(44)상에 효과적으로 형성된 개별 박차(拍車)모양의 톱니들은 절두원추체형상의 덕택으로 즉각 프라스틱 몸체속에 홈을 형성하기 시작하고, 인접된 단일 치형부(40)가 가공몸체의 가공면(46)과 접촉하자마자 단일치형부(40)의 톱니들은 자동적으로 가공물체의 홈들과 정렬된다. 톱니의 나선각은 삽입체의 회전을 야기하고, 착설장치에 의하여 삽입체의 회전을 허용하므로써 삽입체가 스스로 효과적으로 가공물체속으로 파고들어가며, 가공물체의 홈들로 부터 밀려나온 물질은 패스너의 각부분의 치간공가 및 톱니공간속으로 유입되고, 계속 원주홈속으로 유입된다. 진동 또는 열과 같은 유동력(fluidising force)이 제거된 후에 경화되거나 또는 재경화된 물질은 패스너를 파지하여 포위하므로써 인발력(pull-out force) 또는 나사이완력(screw-out torque)에 대하여 저항력을 부여한다.
제 1 도에 도시한 패스너의 경우에 있어서도 착설작업 동안 대략 유사한 과정으로 진행되고 다른점은 제 1 도의 경우 제 2 치형부(30)가 가공물질 속으로 들어갈때 정반대의 나선형으로 톱니홈들을 형성시켜 결과적으로 나선형 치형부(28)의 진행에 의하여 이미 형성된 톱니홈들에 대하여 직각방향으로 새로운 홈들을 절삭형성시킨다. 따라서 한정된 유동성을 갖는 물질에 의하여 저항을 받는 이 구조는 특별히 선호될 것이라고 믿어지며, 이 구조는 본 실시예에 있어서 중앙원주홈(32)의 충전(filling)을 촉진시켜주며, 착설된 패스너에 대하여 향상된 인발저항(pull-out resistance)을 제공한다. 그러나 원주홈(32)의 거의 완전히 충전되면 치형부(30)의 톱니에 의한 배출은 그 치형부분의 치간홈에 대한 최소한의 부분충전과 그 다음 원주홈에 대한 최소한의 부분충전을 보장한다. 이 경우 서로 반대로 각도를 이루는 나선톱니에 의하여 양쪽 방향에 대한 회전지향을 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 도면에 표시하고 상술한 바와같이 종축의 중심점을 중심으로 대칭을 이루고 양단부에 각각 안내부(10)가 형성되어있고, 그 안내부(10) 다음에는 각각 원주홈(14)과 안내부와 치형부 사이에 원주홈치수(20)가 형성되며, 그 원주홈과 간격(14)(20) 다음에는 작은 치형밴드(12)(36)가 형성되고, 다시 작은 치형부에 인접하여 제 2 의 동일한 치형부와 치형밴드와의 간격(22)이 형성되며, 상기 간격(22) 다음에는 주치형부(28)(30)가 형성되어 중심점으로 연장되어 있는것을 특징으로 하는 이중단부형 개량나선식 패스너.
  2. 청구범위 제 1 항에 있어서, 중심평면(p)에 대하여 대칭으로 위치하고 하나의 중앙 원주홈(32)에 의하여 이격되어 있는 한쌍의 주치형부(28)(30)가 형성된 것을 특징으로 하는 개량나선식 패스너.
  3. 제 1 항에 있어서, 주치형부(42)(44) 대칭사이에 단일치형밴드(40)가 형성되는것을 특징으로 하는 개량나선식 패스너.
  4. 청구범위 제 1 항에 있어서 주치형부(28)(30)는 나선각이 서로 반대방향으로 톱니가 형성되는 것을 특징으로 하는 패스너.
  5. 청구범위 제 1 항에 있어서 주치형부는 나선형으로 톱니가 형성되는 것을 특징으로 하는 패스너.
  6. 청구범위 제 1 항에 있어서, 각 소치형밴드(12)(36) 및 (42)(44)는 인접된 패스너단부쪽으로 절두원추체상의 직경이 작은쪽이 위치하고, 주치형부(28)(30) 및 단일치형부(40)쪽으로는 직경이 큰쪽이 위치하는 것을 특징으로 하는 개량나선식 패스너.
  7. 청구범위 제 1 항에 있어서, 각 안내부(10)는 패스너의 최단외측에는 절두원추체의 직경(16)이 작은쪽이 위치하고, 내측으로 소치형밴드(12)(13)쪽에는 직경이 큰쪽이 위치하는 것을 특징으로 하는 개량나선식 패스너.
  8. 청구범위 제 7 항에 있어서 각 안내부(10)는 절두원추체의 작은 직경쪽이 인접된 원주홈(14)(20)의 직경보다 크며, 그 원주홈(14)(20)의 직경은 절두원추형 소치형밴드(12)(36)의 작은 직경과 사실상 동일한 것을 특징으로 하는 개량나선식 패스너.
  9. 청구범위 제 2 항에 있어서, 중심점 평면(p)에서 중앙원주홈(32)의 직경은 실제상 주치형부(28)(30)와 소치형밴드(12)(36) 사이의 치형부와 치형밴드와의 원주홈 간격(22)의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 개량나선식 패스너.
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