KR102367019B1 - 양단홈을 지닌 인서트 너트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명의 일면에 의하면, 중심선을 따라 암나선(34)을 형성하는 원통 구조를 기반으로 하고, 원통의 외주면에서 양단의 플랜지(32) 사이에 널링홈(36)을 구비하며, 상기 양단의 플랜지(32)에 각각 인접하도록 그루우브(30)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 양면 체결형 합성수지 사출물에 탑재하도록 양단에 그루우브를 갖춘 구조를 기반으로 하지만 제조현장에서 공정의 복잡화나 공수 증대를 유발하지 않아 품질과 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Description

양단홈을 지닌 인서트 너트의 제조방법{Method for manufacturing insert nut having both end groove}

본 발명은 인서트 너트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각종 제품에서 주요 기능품의 지지를 위한 합성수지 사출물에 설치되는 양단홈을 지닌 인서트 너트의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 자동차, 전자제품, 가구 등에 탑재되는 각종 합성수지 사출물은 주요 기능품의 하중을 지탱하기 위해 금속재 볼트와 너트를 이용하여 긴밀하게 고정된다. 현장에서 합성수지 사출물의 분해ㆍ조립ㆍ유지보수가 용이하도록 하기 위해 사출성형시 인서트 너트가 일체로 장착된다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제0679180호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2008-0086672호(선행문헌 2), 한국 등록특허공보 제1318720호(선행문헌 3) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 모재의 일측 가장자리에 경사면을 성형하는 단계; 모재의 타측 가장자리에 경사면을 성형하는 단계; 모재의 일측에 천공위치를 설정하는 단계; 모재의 일측에 나사공을 천공하는 단계; 모재의 타측에 머리부가 성형된 인서트 너트로 형성하는 단계; 및 배출하는 단계;를 포함한다.

선행문헌 2는 원자재 선재로부터 가공소재를 절단하는 단계; 가공소재에 나사홀이 될 홀을 성형하는 단조성형단계; 단조성형단계 이후 롤링공법으로 가공소재 외주면에 단턱홈과 세레이션을 성형하는 롤링성형단계; 및 롤링성형단계 이후 홀내주면에 나사를 가공하는 태핑단계;를 포함한다.

선행문헌 3은 스틸재질의 인서트 너트 단조품을 단조 성형하는 단계; 인서트 너트 단조품의 내부통공 내면에 나사 탭을 가공 성형하는 단계;를 포함하되, 널링부의 외면은 수직면에 대해 미리 정해진 각도로 기울어진 경사각을 지니며, 제1 널링부의 산과 제2 널링부의 산이 동일 연장선 상에 위치한다.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 양단에 그루우브를 갖춘 인서트 너트를 성형하기 곤란하여 양면으로 체결 가능한 합성수지 사출물에 적용하기 미흡하다는 한계성을 보이고 있다.

한국 등록실용신안공보 제0679180호 "인서트 너트 제작용 금형 및 이를 이용한 인서트 너트 제작방법" (공개일자 : 2007.02.05.) 한국 공개특허공보 제2008-0086672호 "인서트 너트 제조방법" (공개일자 : 2008.09.26.) 한국 등록특허공보 제1318720호 "인서트 너트 및 이의 제조방법" (공개일자 : 2013.10.18.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 양면 체결형 합성수지 사출물에 탑재하도록 양단에 그루우브를 갖춘 구조를 기반으로 하지만 제조현장에서 공정의 복잡화나 공수 증대를 유발하지 않는 양단홈을 지닌 인서트 너트의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명의 일면에 의하면, 중심선을 따라 암나선을 형성하는 원통 구조를 기반으로 하고, 원통의 외주면에서 양단의 플랜지 사이에 널링홈을 구비하며, 상기 양단의 플랜지에 각각 인접하도록 그루우브를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 그루우브는 단조로 성형 가능한 U자형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 그루우브는 U자형의 중간에 돌기를 부가한 W자형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 인서트 너트를 제조하는 방법에 있어서: 다이 상에서 원소재를 축방향으로 타격하여 제1중간재를 생성하는 제1단계; 상기 제1중간재의 상단과 하단에 각각 요홈부를 갖춘 제2중간재를 생성하는 제2단계; 상기 요홈부의 깊이가 심화되고 일단에 벌징부를 갖춘 제3중간재를 생성하는 제3단계; 상기 요홈부에 천공부가 형성되고 타단에 벌징부를 갖춘 제4중간재를 생성하는 제4단계; 및 상기 제4중간재를 사이징 처리하여 플랜지와 그루우브를 갖춘 완성재를 생성하는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제2단계는 중간재의 외주면에 단턱부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제4단계 및 제5단계는 중간재의 양단을 반전시키고 상부펀치만 사용하여 가압하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 완성재의 널링홈은 제3단계부터 제5단계까지 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 양면 체결형 합성수지 사출물에 탑재하도록 양단에 그루우브를 갖춘 구조를 기반으로 하지만 제조현장에서 공정의 복잡화나 공수 증대를 유발하지 않아 품질과 생산성을 향상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인서트 너트를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 제조방법을 나타내는 공정흐름도
도 3은 도 2의 공정흐름도의 제3단계를 나타내는 모식도
도 4는 도 2의 공정흐름도의 제4단계를 나타내는 모식도
도 5는 도 2의 공정흐름도의 제5단계를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일면에 의하면, 중심선을 따라 암나선(34)을 형성하는 원통 구조를 기반으로 하는 인서트 너트의 완성재(10)가 원통의 외주면에서 양단의 플랜지(32) 사이에 널링홈(36)을 구비한다.

도 1을 참조하면, 인서트 너트의 완성재(10)를 구성하는 플랜지(32), 암나선(34), 널링홈(36) 등이 나타난다. 정면도를 기준으로 수직의 중심선을 X축 또는 축방향으로 명명하고 이에 직교하는 수평의 중심선을 Y축 또는 반경방향으로 명명한다. 플랜지(32)는 평탄한 링 형태로 각종 제품에 탑재되는 합성수지 사출물(모재)의 표면에서 노출된다. 암나선(34)은 항성수지 사출물을 체결하기 위한 볼트(도시 생략)와 맞물리도록 축방향으로 형성된다. 널링홈(36)은 환상의 톱니 형태로서 합성수지 사출물의 성형 과정에서 일체화되며, 인서트 너트의 결합강도를 높이고 임의적 회전을 구속한다.

이때, 본 발명에 따르면 상기 양단의 플랜지(32)에 각각 인접하도록 그루우브(30)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 1에서, 인서트 너트의 완성재(10)에 한 쌍의 그루우브(30)가 형성된 상태를 나타낸다. 일단의 플랜지(32) 및 타단의 플랜지(32)에 각각 인접하여 그루우브(30)가 형성되면 인서트 너트가 X축 및 Y축을 기준으로 각각 대칭적 구조를 이룬다. 이와 같은 인서트 너트를 채용한 합성수지 사출물은 볼트를 양방향으로 체결할 수 있을뿐더러 합성수지 사출물에 대한 결합강도를 높이므로 비교적 고강도의 용도에도 적합성을 갖춘다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 그루우브(30)는 단조로 성형 가능한 U자형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인서트 너트의 완성재(10)를 구성하는 플랜지(32), 널링홈(36), 라운딩 등이 단조로 형성되므로 그루우브(30)도 동일한 프로그레시브 단조 공정으로 진행되는 것이 바람직하다. 그루우브(30)의 U자형 단면은 모재에 대한 결합력 증대에 유리한 구조이고, 후술하는 것처럼 다단계의 공정을 통하여 형성되도록 조절 가능하다.

본 발명의 변형예로서, 상기 그루우브(30)는 U자형의 중간에 돌기를 부가한 W자형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

도시에는 생략하나, U자형의 그루우브(30)가 돌기에 의하여 적어도 부분적으로 W자형 단면으로 형성될 수 있다. 인서트 너트의 전체 크기가 커지거나 직경에 비하여 길이가 길어지는 경우에 용용성이 높아진다. W자형 단면의 돌기는 연속된 환형이거나 단속된 호형으로 형성된다. 어느 경우에나 특정한 다이(40)를 갖춘 단조 금형 또는 절삭 가공으로 생성되며, 완성재(10)의 인서트 사출 성형 후에 모재에 대한 결합력을 증대할 수 있다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 인서트 너트를 제조하는 방법에 관하여 제안한다. 한 쌍의 대칭적인 그루우브(30)를 갖춘 인서트 너트의 완성재(10)를 도 2와 같은 방식의 양산으로 제조함을 요체로 한다. 이를 위해 다수의 다이(40)를 기반으로 상부펀치(41), 하부펀치(42), 이젝터핀(43), 이송기(45) 등을 연계한 프로그레시브 금형을 기반으로 한다.

본 발명에 따른 제1단계는 다이(40) 상에서 원소재(12)를 축방향으로 타격하여 제1중간재를 생성하는 과정으로 진행한다.

도 2의 (A)에서, 환봉 형태의 원소재(12)가 절단되고 첫 번째 다이(40)에 로딩되면 타격을 거쳐 제1중간재가 생성된다. 제1중간재는 원소재(12)의 상단과 하단을 평탄화한 구조이다. 후속 공정을 위해 제1중간재의 하단은 절두된 원추형으로 축경되도록 구배를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제2단계는 상기 제1중간재의 상단과 하단에 각각 요홈부(14)를 갖춘 제2중간재를 생성하는 과정을 거친다.

도 2의 (B)에서, 상단의 요홈부(14)가 형성된 후에 하단의 요홈부(14)가 형성되면서 제2중간재가 나타난다. 축경을 거친 하단의 요홈부(14)가 상단의 요홈부(14)보다 깊게 형성된다. 상단의 요홈부(14)는 사다리꼴의 단면으로 형성되는 반면 하단의 요홈부(14)는 장방형 단면으로 형성된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제2단계는 중간재의 외주면에 단턱부(16)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 2에서, 제1중간재의 절두된 원추형은 제2중간재에서 단턱부(16)로 생성된다. 제2중간재의 상단은 직경의 유의적인 변화가 없는 반면 하단은 제1중간재의 하단에 비하여 더욱 축경된다. 하단의 요홈부(14)는 단턱부(16)와 대략 동일한 높이로 유지된다. 단턱부(16)는 후술하는 널링홈(36)의 형성을 위한 재료 거동을 조력하여 공정의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 제3단계는 상기 요홈부(14)의 깊이가 심화되고 일단에 벌징부(20)를 갖춘 제3중간재를 생성하는 과정을 거친다.

도 2의 (C)에서, 요홈부(14)가 변동되면서 일측 벌징부(20)가 형성된 제3중간재가 나타난다. 부호 14′로 나타내듯이 특히 상단의 요홈부(14)의 깊이가 깊어지는 동시에 중간재의 전체 길이도 증가된다.

도 3을 참조하면, 해당 공정의 다이(40)에 로딩된 제2중간재가 상부펀치(41)와 하부펀치(42)에 의해 가압되고 상단에 벌징부(20)가 형성된 제3중간재가 생성된다. 벌징부(20)는 나팔 형태로 반경방향으로 확경된 단면 구조이다. 제3중간재의 하단은 유의적인 치수 변화가 없다.

본 발명에 따른 제4단계는 상기 요홈부(14)에 천공부(25)가 형성되고 타단에 벌징부(20)를 갖춘 제4중간재를 생성하는 과정을 거친다.

도 2의 (D) 및 도 4를 참조하면, 해당 공정의 다이(40)에 로딩된 제3중간재에 천공부(25)와 양측 벌징부(20)가 형성된 제4중간재가 나타난다. 상단의 요홈부(14)를 펀치로 가압하여 하단의 요홈부(14)와 관통시키면 피어싱으로 천공부(25)가 형성된다. 천공부(25) 생성시 발생된 스크랩(칩)은 이젝터핀(43) 등을 사용하여 배출시킨다. 벌징부(20)는 완성재(10)의 플랜지(32)로 생성되는 부분으로서 양단에서 동일한 나팔 형태의 확경된 단면을 형성한다. 상단의 벌징부(20)에서 하방향으로 하단의 벌징부(20)에 상방향으로 평탄한 요홈부가 형성된다.

본 발명에 따른 제5단계는 상기 제4중간재를 사이징 처리하여 플랜지(32)와 그루우브(30)를 갖춘 완성재(10)를 생성하는 과정으로 진행한다.

도 2의 (E) 및 도 5를 참조하면, 해당 공정의 제4중간재를 사이징 처리한 완성재(10)가 나타난다. 사이징 공정은 완성재(10)의 전체적인 길이, 직경, 플랜지(32), 그루우브(30) 등을 소요하는 치수로 생성한다. 물론 천공부(25)에 대한 태핑으로 암나선(34)을 형성하는 공정을 부가할 수도 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제4단계 및 제5단계는 중간재의 양단을 반전시키고 상부펀치(41)만 사용하여 가압하는 것을 특징으로 한다.

도 4 및 도 5에서, 중간재가 이송기(45)에 의하여 핸들링되고 상부펀치(41)가 사용되는 상태를 나타낸다. 이송기(45)는 그리퍼, 작동실린더 등으로 구성되고 다축운동을 구현하여 중간재를 승강, 이동, 반전시킨다. 제3중간재 및 제4중간재는 각각 180˚ 반전을 거친 후에 해당 공정의 다이(40)에 로딩되고 하단이 오픈된 상태로 상부펀치(41)에 의하여 타겨된다. 이는 금형의 단순화와 더불어 공수 절감에 기여할뿐더러 중간재 양단의 벌징부(20)와 그루우브(30)를 대칭적으로 형성하기 위한 재료의 거동을 조력하여 공정의 신뢰성을 높인다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 완성재(10)의 널링홈(36)은 제3단계부터 제5단계까지 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 3 내지 도 5에서, 중간재의 널링홈(36)이 순차적으로 형성되는 상태를 나타낸다. 도 3에서 요홈부(14)의 심화와 벌징부(20)를 형성하면서 초기의 널링홈(36)이 생성되고, 도 4에서 양단의 벌징부(20)를 형성하면서 널링홈(36)의 치수가 보다 정밀화되고, 도 5에서 사이징 공정에서 그루우브(30), 플랜지(32)와 더불어 널링홈(36)의 치수가 적격화된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 인서트 너트 12: 원소재
14: 요홈부 16: 단턱부
20: 벌징부 25: 천공부
30: 그루우브 32: 플랜지
34: 암나선 36: 널링홈
40: 다이 41: 상부펀지
42: 하부펀치 43: 이젝터핀
45: 이송기

Claims (7)

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2. 삭제
3. 삭제
4. 축방향 중심선을 따라 내부면에 암나선(34)을 형성하는 원통 구조를 기반으로 하고, 원통의 외주면에서 양단의 플랜지(32) 사이에 널링홈(36)을 구비하고, 상기 양단의 플랜지(32)에 각각 인접하도록 그루우브(30)를 형성하며, 상기 그루우브(30)는 단조로 성형 가능한 U자형 단면을 기반으로 중간에 연속된 환형 또는 단속된 호형의 돌기를 부가한 W자형 단면으로 형성되는 인서트 너트를 제조하는 방법에 있어서:
   다이(40) 상에서 원소재(12)를 축방향으로 타격하여 제1중간재를 생성하는 제1단계;
   상기 제1중간재의 상단과 하단에 각각 요홈부(14)를 갖춘 제2중간재를 생성하는 제2단계;
   상기 요홈부(14)의 깊이가 심화되고 일단에 벌징부(20)를 갖춘 제3중간재를 생성하는 제3단계;
   상기 요홈부(14)에 천공부(25)가 형성되고 타단에 벌징부(20)를 갖춘 제4중간재를 생성하는 제4단계; 및
   상기 제4중간재를 사이징 처리하여 플랜지(32)와 그루우브(30)를 갖춘 완성재(10)를 생성하는 제5단계;를 포함하되,
   상기 제2단계는 중간재의 외주면에 단턱부(16)를 형성하고,
   상기 제4단계 및 제5단계는 중간재의 양단을 반전시키고 상부펀치(41)만 사용하여 가압하며,
   상기 완성재(10)의 널링홈(36)은 제3단계부터 제5단계까지 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 양단홈을 지닌 인서트 너트의 제조방법.
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