WO2020184818A1 - 캐스터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2020184818A1
WO2020184818A1 PCT/KR2019/017953 KR2019017953W WO2020184818A1 WO 2020184818 A1 WO2020184818 A1 WO 2020184818A1 KR 2019017953 W KR2019017953 W KR 2019017953W WO 2020184818 A1 WO2020184818 A1 WO 2020184818A1
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WO
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wheel
caster
core
bushing
buffer
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이종영
여신동
김형동
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B33/00—Castors in general ; Anti-clogging castors
    • B60B33/0028—Construction of wheels; methods of assembling on axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B33/00—Castors in general ; Anti-clogging castors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B33/00—Castors in general ; Anti-clogging castors
    • B60B33/0047—Castors in general ; Anti-clogging castors characterised by details of the rolling axle

Definitions

  • the present invention relates to a caster and a method of manufacturing the same, and more specifically, as a caster of a lightweight structure used for a small and medium-sized freight transport vehicle, the caster is double-injected by using a hard synthetic resin and a soft synthetic resin having excellent bonding strength.
  • the present invention relates to a caster and a method of manufacturing the same, which prevents separation of the core and the wheel by forming a core and a wheel coupled to the outside of the core, while simplifying the caster manufacturing process.
  • carts are used to conveniently transport various items in trains, aircraft, hospitals, airports and wharf waiting rooms, large discount marts, hotels, and the like, and are used in various places.
  • a plurality of support rods are installed on the upper part of the support member of the bogie, and a handle is installed in the front so that the operator can push the bogie, and a plurality of casters formed to surround the caster at the lower part of the support member Housing (fixing material) is installed.
  • the caster is coupled to the caster housing so as to be rotatable by a rotation shaft inserted in the center, and by this configuration, the caster in the caster housing rotates around the rotation axis when the operator pushes the handle of the truck. do.
  • Patent Document 1 In the case of casters according to the prior art disclosed in the following [Patent Document 1], most of them are made of a form in which a wheel made of urethane material is coupled to the outer circumferential surface of a disc-shaped core made of a hard polypropylene (PP) material. Due to the characteristics of the urethane material, the impact resistance is low and the wheel breaks or the outer shell of the wheel is peeled off after a certain period of time, and the low bonding strength between the polypropylene (PP) material constituting the core and the urethane material constituting the wheel is used for a long time. There was a problem that the core and the wheel were peeled off during use.
  • PP polypropylene
  • the external force applied to the caster in a direction perpendicular to the ground by the load of the article placed on the support member is transmitted to the core made of polypropylene (PP) through the wheel made of urethane. Due to the transmission structure, there is also a problem that stable rotation of the caster is not achieved due to deformation or breakage of the central portion of the core coupled to the rotating shaft.
  • PP polypropylene
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to be bonded to the core of the caster and the outside of the core by double injection by using a hard synthetic resin and a soft synthetic resin having excellent bonding strength to each other. It is to provide a caster capable of simplifying the caster manufacturing process while preventing the separation of the core and the wheel by forming each wheel, and a method of manufacturing the same.
  • another object of the present invention is to provide a caster and a manufacturing method for increasing the impact resistance by forming a buffer structure on both sides of the wheel to alleviate the impact received by the caster by the weight of the bogie.
  • another object of the present invention is to receive a load by forming a support protrusion protruding in a disk shape in an outward direction at the center of the outer peripheral surface of the core so that the hard support protrusion is embedded in the inside of a relatively soft wheel. It is to provide a caster capable of improving the balance and stability of a bogie by minimizing the deformation of the wheel in the process of rotating the caster in the state and a method of manufacturing the same.
  • the caster according to the present invention is a bushing made of a hollow pipe-shaped metal material, a core coupled to surround the outer circumferential surface of the bushing and made of a hard synthetic resin material, an elastomer coupled to surround the outer circumferential surface of the core and softer than the hard synthetic resin It includes a wheel made of (elastomer) material, wherein the wheel is characterized in that the buffer through holes are formed on both sides.
  • a plurality of buffer through-holes of the wheel are arranged in a circumferential direction around a rotation axis inserted in the bushing in a longitudinal direction.
  • the wheel has a plurality of first spiral grooves arranged in a spiral shape around the rotation axis on one side, and a plurality of second spiral grooves arranged in a spiral shape around the rotation axis on the other side.
  • the first spiral groove and the second spiral groove are formed in opposite directions to each other, and the buffer through hole is formed in a portion where the first spiral groove and the second spiral groove cross each other.
  • the wheel is characterized in that the ring-shaped grooves are formed on both side surfaces, and the buffer through-holes are formed on the grooves.
  • a disk-shaped support protrusion protruding outward along a circumferential direction is formed in the center of the outer circumferential surface of the core, and the support protrusion is embedded in the wheel along the circumferential direction, or a part of the outer end through the buffer through hole is external It is characterized by being exposed to.
  • the caster manufacturing method comprises the steps of manufacturing a hollow pipe-shaped bushing using a metal material, and injecting a hard synthetic resin material into the interior of the first injection mold while receiving the manufactured bushing, Injecting an elastomer material softer than the hard synthetic resin in the first injection step of forming a core in a shape surrounding the outer circumferential surface of the bushing in an annular shape, while receiving the manufactured core inside the second injection mold, Including a secondary injection step of forming a wheel in a shape surrounding the outer circumferential surface of the core in an annular shape, wherein a plurality of buffering through holes arranged in a circumferential direction around a rotation axis inserted in the longitudinal direction into the bushing are formed on both sides of the wheel It features.
  • the caster and its manufacturing method according to the present invention form a wheel that is coupled to the core of the caster and the outside of the core by double injection by using a hard synthetic resin and a soft elastomer having excellent bonding strength to each other. By doing so, there is an effect of simplifying the caster manufacturing process while preventing the separation of the core and the wheel.
  • the caster and its manufacturing method according to the present invention protect the core and the bushing inside the caster by buffering the stress applied to the caster by the weight of the bogie by the buffer through holes and grooves formed on both sides of the wheel. It maintains the position, and additionally has the effect of increasing the impact resistance and elasticity of the entire wheel by the elasticity inherent in the wheel material and the elastic restoring force by the shape of the buffer through hole.
  • the caster and its manufacturing method according to the present invention are configured to form a support protrusion protruding in a disk shape in an outward direction at the center of the outer peripheral surface of the core so that the hard support protrusion is embedded in the inside of a relatively soft wheel.
  • FIG. 1 is a view showing a caster and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional perspective view showing a deformed state of the caster shown in Figure 1, and
  • FIG 3 is a view showing a caster according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a caster according to a first embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing a deformed state of the caster shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a second embodiment of the present invention.
  • the caster according to the first embodiment of the present invention includes a bushing 101 made of a hollow pipe-shaped metal material, and a core 102 coupled to the outer circumferential surface of the bushing. And a structure of the wheel 103 coupled to the outer circumferential surface of the core 102.
  • the caster according to the first embodiment of the present invention includes a bushing 101 made of a metal material in the shape of a hollow pipe into which the rotation shaft of the caster is inserted.
  • the bushing 101 is made of a metal material having high strength and excellent corrosion resistance in order to minimize the influence of the external environment such as the weight of the bogie, external impact, and moisture on the rotating shaft of the caster.
  • the material of the bushing 101 for example, a metal such as brass, bronze, or stainless steel (ST), which is referred to as brass, may be used, and by using such a material, the weight, external impact and moisture of the bogie By minimizing the influence of the external environment such as such on the rotating shaft of the caster, it is strong against deformation and corrosion, thereby providing structural stability of the bogie.
  • a metal such as brass, bronze, or stainless steel (ST)
  • ST stainless steel
  • the caster according to the present invention has the advantage of preventing the core from being damaged by the load because the rotation shaft on which the load is concentrated is not directly coupled to the core, but is coupled through a metal bushing. .
  • FIG. 1B shows the core 102 coupled to the outside of the bushing 101 so as to surround the outer circumferential surface of the metal bushing 101 in an annular shape. Since the core 102 has a structure surrounding the bushing 101 to which the rotation shaft is coupled, it must be formed of a hard material that does not deform from external impact or stress so as to facilitate rotation of the caster.
  • a hard synthetic resin material such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), etc. may be used as the material of the core 102.
  • the core 102 is made of polypropylene (PP) material.
  • the caster according to the first embodiment includes a wheel 103 coupled to surround the outer circumferential surface of the core 102 in an annular shape, in the present invention, the wheel ( As the material of 103), an elastomer that is relatively soft and has excellent bonding strength with the hard synthetic resin is used.
  • the elastomer material used for the wheel 103 is an eco-friendly material compared to urethane, which is a conventional wheel material, and can be regenerated, and because there is no deformation such as hardening over time, it is broken or the skin is peeled even when used for a long time. It can prevent the phenomenon, and has the advantage of being able to easily adjust the hardness as needed during manufacture.
  • the elastomer material has excellent elasticity and is relatively soft, it has the advantage of improving the impact resistance and elasticity of the caster, and has excellent bonding strength with a hard synthetic resin (polypropylene in this embodiment), even when used for a long time. There is an advantage that can prevent the phenomenon of peeling off.
  • the present invention has a structure in which buffer through holes 104 are formed on both sides of the wheel 103.
  • the cushioning through-hole 104 of the wheel 103 has a structure in which a plurality of through-holes 104 are arranged in a circumferential direction around a rotation axis inserted in the bushing 101 in the longitudinal direction.
  • the stress applied to the caster is buffered in the buffer through hole 104 of the wheel 103 so that the core 102 inside the caster It has a function of protecting the and bushing 101 and maintaining the position of the rotating shaft.
  • the wheel 103 has an effect of increasing the elasticity of the wheel 103 or the caster by the elasticity inherent in the elastomer, which is a wheel material, and the elastic restoring force by the shape of the buffer through hole 104.
  • the wheel 103 may further include ring-shaped grooves 103a on both sides thereof, and the buffer through-hole 104 may be formed on the grooves 103a. Accordingly, the stress applied to the caster may be buffered by the recessed portion 103a as well as the buffer through-holes 104 formed on both sides of the wheel 103.
  • a disk-shaped support protrusion 105 protruding outward along the circumferential direction is formed in the center of the outer peripheral surface of the core 102.
  • the support protrusion 105 is configured to be embedded in the soft elastomer wheel 103 along the circumferential direction during injection molding by double injection or the like, as described later.
  • the caster according to the present invention has a hardened support protrusion 105 inside the wheel 103 even when a wheel made of a relatively soft elastomer material is deformed by the load of the bogie or an external impact. Since it performs the same function as a rib, there is an advantage in that the caster can be rotated stably by limiting the deformation of the wheel 103.
  • the support protrusion 105 is configured such that a portion of the outer end portion of the wheel 103 in which the buffer through hole 104 is formed is exposed to the outside through the buffer through hole 104 along the circumferential direction.
  • the caster according to the present invention has the support protrusion exposed to the outside as shown in FIG. 2 when the cushioning through hole 104 formed in the wheel 103 is deformed by the load of the bogie or an external impact.
  • the outer end of the buffer 105 prevents the buffer through hole 104 from being completely deformed by performing a function like a stopper that limits the deformation range of the wheel 103 (specifically, the buffer through hole). This ensures that the caster can rotate stably.
  • the caster manufacturing method of the present invention first includes the step of manufacturing a hollow pipe-shaped bushing 101 using a metal material as shown in FIG. 1A.
  • the bushing 101 has a structure in which a hollow is formed in the center portion in the longitudinal direction in order to fit the rotation shaft of the caster.
  • a polypropylene (PP) material is injected into the bushing 101.
  • PP polypropylene
  • a plurality of buffer through holes 104 arranged in a circumferential direction around a rotational shaft inserted in the longitudinal direction into the bushing 101 are formed on both sides of the wheel.
  • first injection step and the second injection step may be performed as separate processes, but may be performed as a continuous process.
  • the present invention caster manufacturing method simplifies the manufacturing process of a caster including a metal bushing, a hard synthetic resin core, and an elastomer wheel through an insert injection or double injection method, and maximizes mutual coupling capability. Through this, the wheel and the core are not separated and the elastic force of the wheel is stably maintained.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the caster shown in FIG. 1.
  • the wheel 103 is characterized in that the ring-shaped grooves 103a are formed on both sides of the wheel 103, and the buffer through-hole 104 is formed on the grooves 103a.
  • the concave portion 103a has a function of protecting the core 102 and the bushing 101 inside the caster by buffering the stress applied to the caster together with the buffer through hole 104 and maintaining the position of the rotation shaft.
  • the core 102 has a structure in which a disk-shaped support protrusion 105 protruding outward in a circumferential direction is formed in the center of the outer circumferential surface, and the support protrusion 105 is the wheel along the circumferential direction as described above. It is embedded in or is characterized in that a part of the outer end is exposed to the outside through the buffer through hole 104.
  • the wheel 103 and the buffer through hole 104 on the wheel may be deformed in the direction of the arrow by an external force applied to the wheel 103.
  • the size of the deformation is limited to be deformed only up to the dotted line shown in FIG. 2 by the support protrusion 105 formed on the core 102, thereby providing stability of the balance of the balance.
  • FIG 3 is a view showing a caster according to a second embodiment of the present invention.
  • the caster according to the second embodiment of the present invention has the structure of the bushing 201, the core 202, and the support protrusion 205 formed on the core 202, and the wheel 203 in the same manner as the first embodiment of the present invention.
  • the shape of the buffer through hole is different.
  • the caster wheel 203 has a plurality of first spiral grooves 211 arranged in a spiral shape around the rotation axis on one side, and the other side A plurality of second spiral grooves 212 are formed in a spiral shape around the rotation axis.
  • first spiral groove 211 and the second spiral groove 212 are formed in opposite directions in a spiral direction
  • the buffer through hole includes a first spiral groove 211 and a second spiral groove 212 It is characterized in that it is formed at a portion intersecting each other.
  • the buffer through-hole may be formed on the concave portion of the wheel 203 in the same manner as in the first embodiment.
  • the impact resistance through the cushion role may be increased by the spiral grooves 211 and 212 where one side and the other side intersect each other, the groove portion and the buffer through hole. .
  • spiral grooves 211 and 212 have a function of preventing torsional deformation due to an external impact due to an external impact as the spiral grooves 211 and 212 are formed opposite to each other, and the elastic force inherent to the wheel material and the shape of the spiral grooves 211 and 212 There is an effect of increasing the elastic force of the entire wheel by the elastic restoring force by.
  • the disk-shaped support protrusion 205 formed on the core 202 is buried in the inside of the soft elastomer wheel 203, and the rigid rib ( rib).
  • the support protrusion 205 is partially exposed to the outside through the buffer through hole along the circumferential direction in the portion where the buffer through hole is formed, so that the buffer through hole and the spiral grooves 211 and 212 are formed in the wheel 203. ) Is to be limited from being completely deformed, and by minimizing the deformation of the wheel 203 in the process of rotating the caster under load, there is an effect of giving balance and stability to the bogie.
  • the technology according to the present invention can be applied to wheels such as a cart, baby stroller, or personal mobility used to transport goods in trains, aircraft, hospitals, airports, docks, shops, hotels, and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 캐스터는 중공 파이프 형상의 금속 재질로 이루어진 부싱, 상기 부싱의 외주면을 감싸도록 결합되고 경질의 합성수지 재질로 이루어진 코어, 상기 코어의 외주면을 감싸도록 결합되고 상기 경질의 합성수지 보다 연질인 엘라스토머(elastomer) 재질로 이루어진 바퀴를 포함하되, 상기 바퀴는 양측면에 완충 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

캐스터 및 그 제조 방법
본 발명은 캐스터 및 그 제조 방법에 대한 것으로, 더욱 구체적으로는 중소형 화물운반용 대차에 사용되는 경량구조의 캐스터로서, 서로 결합력이 우수한 경질의 합성수지와 연질의 합성수지를 이용하여 이중 사출에 의해 상기 캐스터의 코어와 코어 외측에 결합되는 바퀴를 각각 형성함으로써 코어와 바퀴의 박리 현상을 방지함과 동시에 캐스터 제조공정을 단순화한 캐스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대차(Cart)는 열차, 항공기, 병원, 공항 및 부두 대합실, 대형 할인마트, 호텔 등에서 각종 물품들을 편리하게 운반할 수 있도록 한 것으로, 다양한 장소에서 다양하게 이용되고 있다.
대부분의 대차는 판 형상의 받침부재에 물건을 올려 이송할 수 있는 구조를 가지며, 상기 받침부재의 하부에 위치하는 캐스터의 회전에 의해 대차의 이동이 가능한 구조를 가지는데, 상기 대차에 대한 구체적인 구성은 하기 [특허문헌1] 등에 상세히 개시되어 있다.
즉, 상기 대차의 받침부재의 상부에는 다수의 지지봉이 설치되어 있고, 그 앞으로는 작업자가 대차를 밀고 다닐 수 있도록 손잡이가 설치되어 있는 형태이며, 상기 받침부재의 하부에는 캐스터를 감싸도록 형성된 다수의 캐스터 하우징(고정부재)이 설치된다.
또한, 상기 캐스터는 중앙에 삽입되는 회전축에 의해 회전 가능하도록 상기 캐스터 하우징에 결합되는데, 이와 같은 구성에 의하여 대차는 작업자가 대차의 손잡이를 밀 때 캐스터 하우징 내의 캐스터가 회전축을 중심으로 회전함으로써 이동하게 된다.
이때, 받침부재의 하부에 위치하는 캐스터에는 물건의 하중이 많이 실리게 되기 때문에, 작업자의 안전과 대차 위에 올려진 이송 물품의 손상 방지를 위하여 캐스터의 내구성이나 신뢰성은 매우 중요한 의미를 가진다.
그러나, 하기 [특허문헌 1] 등에 개시된 종래 기술에 따른 캐스터의 경우 대부분 경질의 폴리프로필렌(polypropylene : PP) 재질로 이루어진 원반형 코어의 외주면에 우레탄 소재의 바퀴가 결합된 형태로 이루어지는데, 경도가 높은 우레탄 소재의 특성상 내충격성이 낮아 일정시간이 지나면 바퀴가 깨어지거나 바퀴의 외피가 탈피되는 문제점과, 코어를 구성하는 폴리프로필렌(polypropylene : PP) 재질과 바퀴를 구성하는 우레탄 재질의 낮은 결합력으로 인하여 장시간 사용시 코어와 바퀴가 박리되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래 기술에 따른 캐스터의 경우 받침부재에 올려진 물품의 하중에 의하여 지면에 수직한 방향으로 캐스터에 가해지는 외력이 우레탄 재질의 바퀴를 통하여 그대로 폴리프로필렌(polypropylene : PP) 재질의 코어에 전달되는 구조이기 때문에, 회전축에 결합되는 코어의 중앙부가 변형되거나 파손됨으로써 캐스터의 안정적인 회전이 이루어지지 않게 되는 문제점도 있었다.
[문헌 1] 한국등록특허 제 10-0937348호 (2010.01.11. 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 결합력이 우수한 경질의 합성수지와 연질의 합성수지를 이용하여 이중 사출에 의해 상기 캐스터의 코어와 코어 외측에 결합되는 바퀴를 각각 형성함으로써 코어와 바퀴의 박리 현상을 방지함과 동시에 캐스터 제조공정을 단순화할 수 있는 캐스터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 바퀴의 양측면에 완충 구조를 형성하여 대차의 무게에 의하여 상기 캐스터가 받는 충격을 완화시킴으로 내충격력을 증가시키는 캐스터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 코어의 외주면의 중심부에 외측방향으로 원반형상으로 돌출된 지지돌기를 형성하여 상기 경질의 지지돌기가 상대적으로 연질인 바퀴의 내부에 매립되도록 구성함으로써 하중을 받는 상태의 캐스터가 회전하는 과정에서 바퀴의 변형을 최소화하여 대차의 균형 및 안정성을 향상시킬 수 있는 캐스터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의한 캐스터는 중공 파이프 형상의 금속 재질로 이루어진 부싱, 상기 부싱의 외주면을 감싸도록 결합되고 경질의 합성수지 재질로 이루어진 코어, 상기 코어의 외주면을 감싸도록 결합되고 상기 경질의 합성수지 보다 연질인 엘라스토머(elastomer) 재질로 이루어진 바퀴를 포함하되, 상기 바퀴는 양측면에 완충 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바퀴의 완충 관통공은 상기 부싱에 길이 방향으로 삽입되는 회전축을 중심으로 복수 개가 원주방향으로 배열된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바퀴는 일측면에 상기 회전축을 중심으로 나선 형상으로 배열된 복수의 제1나선형 홈이 형성되고, 타측면에 상기 회전축을 중심으로 나선 형상으로 배열된 복수의 제2나선형 홈이 형성되되, 상기 제1나선형 홈과 제2 나선형 홈은 나선 방향이 서로 반대방향으로 형성되고, 상기 완충 관통공은 제1나선형 홈과 제2나선형 홈이 서로 교차하는 부분에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바퀴는 양측면에 링 형상의 요홈부가 형성되고, 상기 완충 관통공은 요홈부 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코어의 외주면 중심부에는 원주 방향을 따라 외측으로 돌출된 원반 형상의 지지돌기가 형성되되, 상기 지지돌기는 원주 방향을 따라 상기 바퀴에 매립되거나 상기 완충 관통공을 통해 외측 단부의 일부가 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 캐스터 제조 방법은 금속 소재를 이용하여 중공 파이프 형상의 부싱을 제조하는 단계, 제1사출금형의 내부에 상기 제조된 부싱을 수용한 상태에서 경질의 합성수지 소재를 주입하여, 상기 부싱의 외주면을 환형으로 감싸는 형태의 코어를 형성하는 1차 사출 단계, 제2사출금형의 내부에 상기 제조된 코어를 수용한 상태에서 상기 경질의 합성수지 보다 연질인 엘라스토머(elastomer) 소재를 주입하여, 상기 코어의 외주면을 환형으로 감싸는 형태의 바퀴를 형성하는 2차 사출 단계를 포함하되, 상기 바퀴의 양측면에는 상기 부싱에 길이 방향으로 삽입되는 회전축을 중심으로 원주방향으로 배열되는 복수의 완충 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐스터 및 그 제조 방법은 서로 결합력이 우수한 경질의 합성수지와 연질의 엘라스토머(elastomer)를 이용하여 이중 사출에 의해 상기 캐스터의 코어와 코어 외측에 결합되는 바퀴를 각각 형성함으로써 코어와 바퀴의 박리 현상을 방지함과 동시에 캐스터 제조공정을 단순화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 캐스터 및 그 제조 방법은 대차의 무게에 의하여 상기 캐스터에 가해지는 응력을 상기 바퀴의 양측면에 형성되는 완충 관통공과 요홈에 의해 완충시켜 캐스터 내부의 코어와 부싱을 보호하고 회전축의 위치를 유지하며, 추가적으로 바퀴 소재 고유의 탄성력과 완충 관통공의 형상에 의한 탄성 복원력에 의하여 바퀴 전체의 내충격성과 탄성력이 높아지도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 캐스터 및 그 제조 방법은 상기 코어의 외주면의 중심부에 외측방향으로 원반형상으로 돌출된 지지돌기를 형성하여 상기 경질의 지지돌기가 상대적으로 연질인 바퀴의 내부에 매립되도록 구성함으로써 하중을 받는 상태의 캐스터가 회전하는 과정에서 바퀴의 변형을 최소화하여 대차의 균형 및 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스터 및 그 제조 방법에 대하여 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시한 캐스터의 변형 상태를 나타내는 단면 사시도, 및
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스터를 나타낸 도면이다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스터 및 그 제조 방법에 대하여 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 캐스터의 변형 상태를 나타내는 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스터를 나타낸 도면이다.
도 1 의 (a)~(c)에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스터는 중공 파이프 형상의 금속 재질로 이루어진 부싱(101), 상기 부싱의 외주면에 결합 형성된 코어(102) 및 상기 코어(102)의 외주면에 결합 형성된 바퀴(103)의 구조를 포함한다.
도 1의 (a)와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스터는 캐스터의 회전축이 삽입되는 중공 파이프 형상의 금속 재질로 이루어진 부싱(101)을 포함한다. 본 발명에서 상기 부싱(101)은 대차의 무게, 외부 충격 및 수분과 같은 외부 환경이 캐스터의 회전축에 주는 영향을 최소화 하기 위해, 강도가 높고 내부식성이 우수한 금속 재질을 사용한다.
따라서, 상기 부싱(101) 재질로 예를 들면, 신주(Brass)라고 일컬어지는 황동, 청동 또는 스테인리스 스틸(ST) 등의 금속이 사용될 수 있으며, 이러한 재질을 사용함으로써 대차의 무게, 외부 충격 및 수분과 같은 외부 환경이 캐스터의 회전축에 주는 영향을 최소화함으로써 변형과 부식에 강하도록 하여, 대차의 구조적 안정성을 제공하는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 캐스터는 하중이 집중되는 회전축이 코어에 직접 결합되는 것이 아니라, 금속 재질의 부싱을 통하여 결합되도록 구성되기 때문에 하중에 의하여 코어가 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점을 가진다.
도 1의 (b)는 상기 금속 재질의 부싱(101)의 외주면을 환형으로 감싸도록 부싱(101)의 외측에 결합형성된 코어(102)를 나타낸다. 상기 코어(102)는 회전축이 결합되는 상기 부싱(101)을 감싸는 구조이므로, 캐스터의 회전이 용이하도록 외부 충격이나 응력에 변형이 없는 경질 재질로 형성되어야 한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 코어(102)의 재질로 예를 들면, 폴리프로필렌(polypropylene : PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC) 등과 같은 경질의 합성수지 재질을 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 코어(102)를 폴리프로필렌(PP) 재질로 구성하였다.
또한, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 캐스터는 상기 코어(102)의 외주면을 환형으로 감싸도록 결합되는 바퀴(103)를 포함하는데, 본 발명에서 상기 바퀴(103)의 소재로 상기 경질의 합성수지와의 결합력이 우수하고 상대적으로 연질인 엘라스토머(elastomer)를 사용한다.
상기 바퀴(103)에 사용되는 엘라스토머(elastomer) 소재는 기존의 바퀴 재질인 우레탄에 비해 친환경 소재이며 재생이 가능하고, 시간이 지나도 딱딱해지는 등의 변형이 없기 때문에 장시간 사용시에도 깨지거나 외피가 박피되는 현상을 방지할 수 있으며, 제조시 필요에 따라 경도를 용이하게 조절할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 상기 엘라스토머 재질은 탄성력이 우수하고 상대적으로 연질이기 때문에 캐스터의 내충격성과 탄성력을 향상시키는 장점이 있으며, 경질의 합성수지(본 실시예의 경우 폴리프로필렌)와의 결합력이 우수하기 때문에 장시간 사용시에도 코어와 바퀴가 박리되는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 바퀴(103)의 양측면에 완충 관통공(104)이 형성된 구조를 가진다. 상기 바퀴(103)의 완충 관통공(104)은 상기 부싱(101)에 길이 방향으로 삽입되는 회전축을 중심으로 복수 개가 원주방향으로 배열되는 구조를 가진다.
본 발명에서는 상기 바퀴(103)에 양측면에 이러한 완충 관통공(104)을 형성함으로써, 상기 캐스터에 가해지는 응력을 바퀴(103)의 완충 관통공(104)에서 완충시켜 캐스터 내부의 코어(102)와 부싱(101)을 보호하고 회전축의 위치를 유지하는 기능을 가진다.
또한, 상기 바퀴(103)는 바퀴 소재인 엘라스토머 고유의 탄성력과 완충 관통공(104)의 형상에 의한 탄성 복원력에 의하여 바퀴(103) 또는 캐스터 전체의 탄성력이 높아지도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 바퀴(103)는 양측면에 링 형상의 요홈부(103a)가 더 형성될 수 있으며, 상기 완충 관통공(104)은 요홈부(103a) 상에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 캐스터에 가해지는 응력은 상기 바퀴(103)의 양측면에 형성되는 완충 관통공(104) 뿐만 아니라 상기 요홈부(103a)에 의해 완충될 수 있다.
한편, 도 1의 (b)에 상세히 도시된 바와 같이, 코어(102)의 외주면 중심부에는 원주 방향을 따라 외측으로 돌출된 원반 형상의 지지돌기(105)가 형성된다. 상기 지지돌기(105)는 후술하는 바와 같이 이중사출 등에 의한 사출성형시 원주 방향을 따라 연질의 엘라스토머(elastomer) 바퀴(103)의 내부에 매립되도록 구성된다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 캐스터는 상대적으로 연질인 엘라스토머 재질의 바퀴가 대차의 하중이나 외부 충격에 의해 변형되는 경우에도 상기 매립된 지지돌기(105)가 바퀴(103) 내부에서 경질의 리브(rib)와 같은 기능을 수행하기 때문에 바퀴(103)의 변형을 제한함으로써 캐스터의 안정적인 회전이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 상기 지지돌기(105)는 바퀴(103)의 완충 관통공(104)이 형성된 부분에서는 원주 방향을 따라 외측 단부의 일부가 상기 완충 관통공(104)을 통해 외부로 노출되도록 구성된다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 캐스터는 대차의 하중이나 외부 충격에 의해 상기 바퀴(103)에 형성된 완충 관통공(104)이 변형되는 경우 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 외부로 노출된 지지돌기(105)의 외측 단부가 바퀴(103)(구체적으로는, 완충 관통공)의 변형 범위를 제한하는 스토퍼(stopper)와 같은 기능을 수행함으로써 상기 완충 관통공(104)이 완전히 변형되는 것을 방지하여 캐스터의 안정적인 회전이 이루어질 수 있도록 한다.
도 1의 (a)~(c)에서는 추가적으로, 본 발명의 캐스터 제조 방법에 대하여 단계별로 도시하고 있다.
본 발명의 캐스터 제조 방법은 먼저 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 금속 소재를 이용하여 중공 파이프 형상의 부싱(101)을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 부싱(101)은 캐스터의 회전축을 끼우기 위하여 중앙부에 길이 방향으로 중공이 형성되는 구조를 가진다.
다음으로, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 사출 금형 내부에 상기 제조된 부싱(101)을 수용한 상태에서 폴리프로필렌(polypropylene : PP) 소재를 주입하여 상기 부싱(101)의 외주면을 환형으로 감싸는 형태의 코어(102)를 형성하는 1차 사출 단계를 포함하는데, 상기 1차 사출 단계는 일예로서 이중 사출 또는 인서트 사출 방법 중 어느 하나 또는 이들을 복합적으로 사용하여 구현될 수 있다.
또한, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 사출 금형 내부에 상기 제조된 코어(102)를 수용한 상태에서 엘라스토머(elastomer) 소재를 주입하여, 상기 코어(102)의 외주면을 감싸는 형태의 바퀴(103)를 형성하는 2차 사출 단계를 포함하는데, 상기의 2차 사출 단계도 이중 사출 또는 인서트 사출 방법 중 어느 하나 또는 이들을 복합적으로 사용하여 구현될 수 있다.
이 경우, 상기 바퀴의 양측면에는 전술한 바와 같이 상기 부싱(101)에 길이 방향으로 삽입되는 회전축을 중심으로 원주방향으로 배열되는 복수의 완충 관통공(104)이 형성된다.
또한, 상기 1차 사출 단계와 2차 사출 단계는 분리된 공정으로 이루어질 수도 있으나, 연속 공정으로 이루어질 수도 있다.
본 발명 캐스터 제조 방법은 인서트 사출 또는 이중 사출 방법을 통해 금속 재질의 부싱, 경질 합성수지 재질의 코어, 및 엘라스토머(elastomer) 재질의 바퀴를 포함하는 캐스터의 제조 공정을 단순화 시키고, 상호 결합능력을 극대화하도록 하며, 이를 통해 바퀴와 코어가 분리되지 않고 안정적으로 바퀴의 탄성력이 유지되도록 한다.
도 2는 도 1에 도시한 캐스터의 단면 사시도를 나타낸다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 상기 바퀴(103)는 양측면에 링 형상의 요홈부(103a)가 형성되고, 상기 완충 관통공(104)은 요홈부(103a) 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 요홈부(103a)은 상기의 완충 관통공(104)와 함께 캐스터에 가해지는 응력을 완충시켜 캐스터 내부의 코어(102)와 부싱(101)을 보호하고 회전축의 위치를 유지하는 기능을 가진다.
또한, 상기 코어(102)의 외주면 중심부에는 원주 방향을 따라 외측으로 돌출된 원반 형상의 지지돌기(105)가 형성된 구조를 가지며, 상기 지지돌기(105)는 앞서 설명한 바와 같이 원주 방향을 따라 상기 바퀴에 매립되거나 상기 완충 관통공(104)을 통해 외측 단부의 일부가 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 바퀴(103)에 가해지는 외력에 의해 바퀴(103)와 바퀴 상의 완충 관통공(104)은 화살표 방향으로 변형 가능하다. 그러나 상기 변형의 크기는 상기 코어(102)에 형성된 지지돌기(105)에 의해 도 2에 도시된 점선 까지만 변형되도록 제한됨으로써, 대차의 균형의 안정성을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스터를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스터는 본 발명의 제1 실시예와 동일하게 부싱(201), 코어(202) 및 코어(202)에 형성된 지지돌기(205), 및 바퀴(203)의 구조를 포함하지만, 제2 실시예에서는 상기 완충 관통공의 형상을 달리한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스터 바퀴(203)는 일측면에 상기 회전축을 중심으로 나선 형상으로 배열된 복수의 제1나선형 홈(211)이 형성되고, 타측면에 상기 회전축을 중심으로 나선 형상으로 배열된 복수의 제2나선형 홈(212)이 형성된다.
또한, 상기 제1나선형 홈(211)과 제2 나선형 홈(212)은 나선 방향이 서로 반대방향으로 형성되고, 상기 완충 관통공은 제1나선형 홈(211)과 제2나선형 홈(212)이 서로 교차하는 부분에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 완충 관통공은 제1 실시예와 동일하게 상기 바퀴(203)의 요홈부 상에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예의 캐스터의 바퀴(203)는 일측면과 타측면이 서로 교차하는 나선형 홈(211,212)과 요홈부 및 완충 관통공에 의해 쿠션 역할을 통한 내충격력이 증가될 수 있다.
추가적으로, 상기 나선형 홈(211,212)은 나선 방향이 서로 반대로 형성됨으로써 외부 충격에 의하여 바퀴가 어느 한 방향으로 치우쳐서 비틀림 변형되는 것을 방지하는 기능을 가지며, 바퀴 소재 고유의 탄성력과 나선형 홈(211,212)의 형상에 의한 탄성 복원력에 의하여 바퀴 전체의 탄성력이 높아지도록 하는 효과가 있다.
또한, 제1 실시예와 동일하게, 상기 코어(202)에 형성된 원반형상의 지지돌기(205)는 연질의 엘라스토머(elastomer) 바퀴(203)의 내부에 매립되어 바퀴(203) 내부에서 경질의 리브(rib)와 같은 기능을 수행한다.
그리고, 상기 지지돌기(205)는 완충 관통공이 형성된 부분에서는 원주 방향을 따라 외측 단부 중 일부가 상기 완충 관통공을 통해 외부로 일부 노출됨으로써, 상기 바퀴(203)에 형성된 완충 관통공과 나선형 홈(211,212)이 완전히 변형되는 것을 제한하도록 하고, 하중을 받는 상태의 캐스터가 회전하는 과정에서 바퀴(203)의 변형을 최소화 하여, 대차에 균형 및 안정성을 주는 효과가 있다.
본 발명에 따른 기술은 열차, 항공기, 병원, 공항, 부두, 상점, 호텔 등에서 물품을 운반하는데 사용되는 대차, 유아용 유모차 또는 개인용 이동수단(personal mobility) 등의 바퀴에 적용이 가능하다.

Claims (6)

  1. 중공 파이프 형상의 금속 재질로 이루어진 부싱;
    상기 부싱의 외주면을 감싸도록 결합되고, 경질의 합성수지 재질로 이루어진 코어;
    상기 코어의 외주면을 감싸도록 결합되고, 상기 경질의 합성수지 보다 연질인 엘라스토머(elastomer) 재질로 이루어진 바퀴를 포함하되,
    상기 바퀴는 양측면에 완충 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 캐스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바퀴의 완충 관통공은 상기 부싱에 길이 방향으로 삽입되는 회전축을 중심으로 복수 개가 원주방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 캐스터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바퀴는 일측면에 상기 회전축을 중심으로 나선 형상으로 배열된 복수의 제1나선형 홈이 형성되고, 타측면에 상기 회전축을 중심으로 나선 형상으로 배열된 복수의 제2나선형 홈이 형성되되,
    상기 제1나선형 홈과 제2 나선형 홈은 나선 방향이 서로 반대방향으로 형성되고,
    상기 완충 관통공은 제1나선형 홈과 제2나선형 홈이 서로 교차하는 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 캐스터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 바퀴는 양측면에 링 형상의 요홈부가 형성되고, 상기 완충 관통공은 요홈부 상에 형성된 것을 특징으로 하는 캐스터.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 코어의 외주면 중심부에는 원주 방향을 따라 외측으로 돌출된 원반 형상의 지지돌기가 형성되되,
    상기 지지돌기는 원주 방향을 따라 상기 바퀴에 매립되거나 상기 완충 관통공을 통해 외측 단부의 일부가 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 캐스터.
  6. 금속 소재를 이용하여 중공 파이프 형상의 부싱을 제조하는 단계;
    제1사출금형의 내부에 상기 제조된 부싱을 수용한 상태에서 경질의 합성수지 소재를 주입하여, 상기 부싱의 외주면을 환형으로 감싸는 형태의 코어를 형성하는 1차 사출 단계;
    제2사출금형의 내부에 상기 제조된 코어를 수용한 상태에서 상기 경질의 합성수지 보다 연질인 엘라스토머(elastomer) 소재를 주입하여, 상기 코어의 외주면을 환형으로 감싸는 형태의 바퀴를 형성하는 2차 사출 단계를 포함하되,
    상기 바퀴의 양측면에는 상기 부싱에 길이 방향으로 삽입되는 회전축을 중심으로 원주방향으로 배열되는 복수의 완충 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 캐스터 제조 방법.
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