KR20100023760A - 고정 요소 - Google Patents

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KR20100023760A
KR20100023760A KR1020090077165A KR20090077165A KR20100023760A KR 20100023760 A KR20100023760 A KR 20100023760A KR 1020090077165 A KR1020090077165 A KR 1020090077165A KR 20090077165 A KR20090077165 A KR 20090077165A KR 20100023760 A KR20100023760 A KR 20100023760A
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프란츠 후버
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힐티 악티엔게젤샤프트
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Abstract

고정 요소 (11) 는 설치 공구를 위한 회전 맞물림 수단 (12), 및 태핑 나사산 (21) 을 지니고 있는 섕크 (16) 를 구비하며, 상기 섕크는 회전 맞물림 수단 (12) 으로부터 멀리 향하는 자유 단부 (18), 및 나사산 코어 지름을 가진다. 나사산 (21) 은 섕크 (16) 의 자유 단부 (18) 의 영역 (26) 에서의 나사산 시작부 (23) 를 가진 나사산 턴 (22) 을 구비하며, 상기 나사산 턴의 바깥지름은 자유 단부 (18) 에서 시작하여 최대 바깥지름 (A2) 으로 증가하고, 상기 최대 바깥지름 (A2) 에서 시작하여 회전 맞물림 수단 (12) 의 방향으로 보다 작은 바깥지름 (A1) 으로 준연속적으로 감소한다. 섕크 (16) 의 나사산 코어 지름은 회전 맞물림 수단 (12) 에서의 영역 (19) 에서 시작하여 섕크 (12) 의 자유 단부 (18) 의 방향으로 섕크 (16) 의 보다 작은 나사산 코어 지름 (K1) 으로 준연속적으로 감소한다.

Description

고정 요소{FASTENING ELEMENT}
본 발명은 고정 요소에 관한 것으로, 상기 고정 요소는 설치 공구를 위한 회전 맞물림 수단, 및 태핑 나사산을 지니고 있는 섕크를 구비하며, 상기 섕크는 회전 맞물림 수단으로부터 멀리 향하는 자유 단부, 및 나사산 코어 지름을 가진다. 나사산은 섕크의 자유 단부의 영역에서의 나사산 시작부를 가진 적어도 하나의 나사산 턴 (thread turn) 을 구비하며, 상기 나사산 턴의 바깥지름은 자유 단부에서 시작하여 최대 바깥지름으로 증가하고, 상기 최대 바깥지름에서 시작하여 회전 맞물림 수단의 방향으로 보다 작은 바깥지름으로 준연속적으로 감소한다.
이러한 유형의 고정 요소, 예컨대 콘크리트 나사, 또는 외부 나사산을 가진 내부 나사산 슬리브는 이미 부품 안에 또는 공작물 안에 제공된 보어 구멍 안으로 설치 공구를 이용해, 예컨대 접선 임팩트 렌치를 이용해 나사결합되며, 이때 상기 나사의 태핑 나사산은 고정 요소를 앵커링하기 위해 부품 안에서 대응 나사산, 또는 언더컷 (undercut) 을 보어 구멍벽 안에 파거나 또는 절삭한다.
광물성 재료, 예컨대 콘크리트 또는 벽돌로 만들어진 부품 또는 공작물은 (주로 상기 부품 또는 공작물 안으로 동종의 고정 요소가 설치된다), 부서지기 쉬 운 재료이다. 보어 구멍의 기하학적 형상은 본질적으로 드릴의 품질 또는 기하학적 형상에 좌우된다. 제공된 보어 구멍은 실제로는 최적의 원통 모양에서 벗어나는 디자인을 가지며, 일반적으로 상기 보어 구멍의 지름은 보어 구멍 바닥의 방향으로 테이퍼된다 (tapered).
보어 구멍 안으로 본 발명에 따른 고정 요소의 설치 가능성을 보장하기 위해, 상기 보어 구멍은 고정 요소의 섕크의 나사산 코어 지름보다 큰 공칭지름을 가진 드릴을 이용해 제공된다. 이때, 드릴의 공칭지름은 고정 요소의 섕크의 나사산 코어 지름과 비교하여 너무 커서는 안되는데, 왜냐하면 그렇지 않으면 전달 가능한 지지하중이 매우 작아지기 때문이다. 나사산 코어 지름이란 나사산 영역에서의 섕크의 바깥지름을 말한다.
US 5,800,107 에는 설치 공구인 나사 너트 또는 렌치를 위한 회전 맞물림 수단으로서의 다각 머리, 및 태핑 나사산을 지니고 있는 섕크를 가진 고정 요소가 공지되어 있으며, 상기 생크는 회전 맞물림 수단으로부터 멀리 향하는 자유 단부, 및 나사산 코어 지름을 가진다. 나사산은 섕크의 자유 단부의 영역에서의 나사산 시작부를 가진 적어도 하나의 나사산 턴을 구비하며, 상기 나사산 턴의 바깥지름은 자유 단부에서 시작하여 최대 바깥지름으로 증가한다. 상기 최대 바깥지름에서 시작하여, 적어도 하나의 나사산 턴의 바깥지름은 회전 맞물림 수단의 방향으로 연속적으로 감소한다. 섕크는 자유 단부에 도입 섹션을 구비하며, 상기 도입 섹션의 바깥지름은 자유 단부에서 시작하여 섕크의 최대 코어 지름까지 증가한다. 섕크의 나사산 코어 지름은 최대 나사산 코어 지름에서 시작하여 회전 맞물림 수 단의 방향으로 마찬가지로 연속적으로 감소한다.
상기 공지의 해결책의 단점은 적어도 하나의 나사산 턴의 바깥지름과 섕크의 나사산 코어 지름이 각각의 경우에 있어 동일한 방향으로 연속적으로 감소하고, 이때 공지의 고정 요소는 일반적으로 존재하는 보어 구멍의 기하형상에 맞춰져 있지 않으며, 그러므로 보어 구멍의 기하학적 형상에 따른 고정 요소의 간단한 설치 가능성이 제공되어 있지 않다는 것이다.
US 5,282,708 에는 설치 공구인 드라이버를 위한 회전 맞물림 수단으로서의 나사 머리, 및 태핑 나사산을 지니고 있는 섕크를 가진 고정 요소가 공지되어 있으며, 상기 섕크는 회전 맞물림 수단으로부터 멀리 향하는 자유 단부, 및 섕크의 자유 단부에서의 도입 섹션까지 일정한 나사산 코어 지름을 가진다. 나사산은 생크의 자유 단부의 영역에서의 나사산 시작부를 가진 적어도 하나의 나사산 턴을 구비하며, 상기 나사산 턴의 바깥지름은 자유 단부에서 시작하여 최대 바깥지름으로 증가하고, 상기 최대 바깥지름에서 시작하여 회전 맞물림 수단의 방향으로 보다 작은 바깥지름으로 연속적으로 감소한다.
상기 공지의 해결책의 단점은 섕크가 존재하는 보어 구멍의 기하학적 형상에 맞춰져 있지 않고, 그러므로 보어 구멍의 기하형상에 따른 고정 요소의 간단한 설치 가능성이 제공되어 있지 않다는 것이다.
본 발명의 목적은, 설치된 상태에서 큰 지지하중 및 높은 설치 견고성을 가지는, 특히 광물성 부품을 위한 고정 요소를 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 바람직한 개선예는 종속항에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 섕크의 나사산 코어 지름은 회전 맞물림 수단에서의 영역에서 시작하여 섕크의 자유 단부의 방향으로 섕크의 보다 작은 나사산 코어 지름으로 준연속적으로 감소한다.
섕크의 나사산 코어 지름은 회전 맞물림 수단의 방향으로 증가하며, 이때 나사산의 바깥지름은 회전 맞물림 수단의 방향으로 감소한다. 이로써, 보어 구멍 안으로 고정 요소의 양호한 설치 가능성이 제공된다. 가장 큰 지지하중 부분은 보어 구멍 입구에 대해 간격을 둔 보다 큰 언더컷을 통해 부품 안으로 도입되며, 이는 공지의 동종의 고정 요소에 비해 보다 높은 지지력을 보장한다. 섕크는 보어 구멍 입구 가까이에서 큰 나사산 코어 지름 (상기 나사산 코어 지름은 이 영역에서 보어 구멍의 안쪽지름보다 바람직하게는 약간만 더 작다), 그러므로 상응하여 큰 재료 횡단면을 구비하기 때문에, 고정 요소가 설치된 상태에서 큰 횡방향력, 수직력, 굽힘 모멘트 및 트위스트 오프 (twist off) 모멘트가 전달될 수 있다.
이 맥락에서 '트위스트 오프 모멘트' 란 나사의 비틀림을 막는 토크를 말한 다. 안전을 이유로, 트위스트 오프 모멘트는 고정 요소의 설치시 요구되는 토크보다 훨씬 더 커야만 한다.
이 맥락에서 '준연속적으로 (quasi-continuously) 감소하는' 이란 섕크의 나사산 코어 지름 또는 나사산 턴의 바깥지름의 본질적으로 연속적인, 또는 지속적으로 진행되는 감소를 말한다. 상응하는 지름의 감소는 바람직하게는 균일한, 작은 단계들로 행해질 수 있으며, 따라서 섕크의 또는 나사산의 전체 연장부에 걸친 감소는 본질적으로 연속적으로 진행되는 것으로 여겨질 수 있다.
바람직하게는 섕크의 나사산 코어 지름은 선형으로 (linear) 감소하며, 이는 부품 안으로 고정 요소의 바람직한 스크루 인 거동 (screw-in behavior) 을 보장한다.
바람직하게는, 섕크는 종방향 연장부를 구비하며, 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 섕크 섹션 (shank section) 은 섕크의 상기 종방향 연장부의 50% 를 초과하여 연장되고, 이로써 고정 요소는 실제로 일반적으로 존재하는 보어 구멍 안으로의 설치를 위한 바람직한 디자인을 가진다.
바람직하게는, 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 섕크 섹션은 회전 맞물림 수단에서의 영역에서 시작하여, 적어도 하나의 나사산 턴이 그의 최대 바깥지름을 구비하는 섕크의 영역까지 연장된다. 그러므로, 섕크는 회전 맞물림 수단으로부터 바로, 또는 이것으로부터 간격을 두고 섕크의 도입 섹션까지 연속적으로 테이퍼되며, 상기 도입 섹션은 자유 단부쪽으로 테이퍼된다. 섕크가 도입 섹션을 구비하지 않으면, 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 섕크 섹션은 바람직하게는 섕크의 자유 단부까지 연장된다.
바람직하게는, 회전 맞물림 수단 영역에서의 섕크의 나사산 코어 지름은 보다 작은 나사산 코어 지름의 1.01 내지 1.5 배, 바람직하게는 1.05 내지 1.2 배이며, 이는 부품 안으로 고정 요소의 바람직한 스크루 인 거동을 보장한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 나사산 턴의 바깥지름은 선형으로 감소하며, 이는 부품 안으로 고정 요소의 바람직한 스크루 인 거동을 보장한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 나사산 턴의 최대 바깥지름은 상기 적어도 하나의 나사산 턴의 보다 작은 바깥지름의 1.01 내지 1.5 배, 바람직하게는 1.05 내지 1.2 배이며, 이는 부품 안으로 고정 요소의 바람직한 스크루 인 거동을 보장한다.
바람직하게는, 나사산에는 적어도 하나의 그 밖의 나사산 턴이 제공되며, 상기 나사산 턴은 일정한 바깥지름을 가진다. 상기 적어도 하나의 그 밖의 나사산 턴은 연속적으로 감소하는 바깥지름을 가진 전술한 나사산 턴들의 사이에 제공되는 것이 바람직하며, 또한 바람직하게는 전술한 나사산 턴들과 동일한 기울기를 가진다. 상기 적어도 하나의 그 밖의 나사산 턴의 일정한 바깥지름으로 인해, 상기 나사산 턴은 설치 과정시 고정 요소를 위한 안내를 수행한다. 상기 일정한 바깥지름이 본질적으로 보어 구멍 (상기 보어 구멍 안으로 고정 요소가 설치된다) 의 공칭지름에 일치하면, 고정 요소의 특히 바람직한 안내가 보장된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 의하여, 설치된 상태에서 큰 지지하중 및 높은 설치 견고성을 가지는, 특히 광물성 부품을 위한 고정 요소를 제공할 수 있다.
도면에 도시되어 있는 고정 요소 (11) 는 도시되어 있지 않은 설치 공구를 위한 회전 맞물림 수단 (12) 으로서의 육각 머리, 및 태핑 나사산 (21) 을 지니고 있는 섕크 (shank, 16) 를 구비한다. 섕크 (16) 는 종축선 (17) 을 따라 연장되고, 회전 맞물림 수단 (12) 으로부터 멀리 향하는 자유 단부 (18), 및 나사산 코어 지름 (diameter of the core of the thread) 을 가진다.
섕크 (16) 의 나사산 코어 지름은 회전 맞물림 수단 (12) 에서의 영역 (19) 에서 시작하여 섕크 (16) 의 자유 단부 (18) 의 방향으로 섕크 (16) 의 보다 작은 나사산 코어 지름 (K2) 으로 연속적으로 또한 선형으로 감소한다. 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 섕크 섹션은 섕크 (16) 의 종방향 연장부의 50 % 를 초과하여 연장된다. 이 예에서, 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 섕크 섹션은 섕크 (16) 의 자유 단부 (18) 에서의 도입 섹션 (27) 까지 연장된다. 도입 섹션 (27) 은 자유 단부 (18) 의 방향으로 테이퍼되며, 도시되어 있지 않은 보어 구멍 안으로 고정 요소 (11) 를 간단히 도입할 수 있게 한다. 회전 맞물림 수단 (12) 의 영역 (19) 에서의 섕크 (16) 의 나사산 코어 지름 (K1) 은 섕크 (16) 의 자유 단부 (18) 의 영역 (26) 에서의 보다 작은 나사산 코어 지름 (K2) 의 1.01 내지 1.5 배, 바람직하게는 1.05 내지 1.2 배이다.
나사산 (21) 은 섕크 (16) 의 자유 단부 (18) 의 영역 (26) 에서의 나사산 시작부 (23) 를 가진 나사산 턴 (thread turn, 22), 및 상기 나사산 턴들 (22) 의 사이에 배치된 그 밖의 나사산 턴 (32) 을 구비한다. 나사산 시작부 (23) 에서의 나사산 턴 (22) 의 바깥지름은 자유 단부 (18) 에서 시작하여 나사산 턴 (22) 의 최대 바깥지름 (A2) 으로 증가한다. 나사산 턴 (22) 의 바깥지름은 최대 바깥지름 (A2) 에서 시작하여 회전 맞물림 수단 (12) 의 방향으로 보다 작은 바깥지름 (A1) 으로 연속적으로 또한 선형으로 감소한다. 나사산 턴 (22) 의 최대 바깥지름 (A2) 은 나사산 턴 (22) 의 보다 작은 바깥지름 (A1) 의 1.01 내지 1.5 배, 바람직하게는 1.05 내지 1.2 배이다. 그 밖의 나사산 턴 (32) 의 바깥지름 (A3) 은 그의 나사산 시작부 및 나사산 종료부를 제외하고 전체 연장부에 걸쳐 본질적으로 일정하며, 이로써 보어 구멍 안으로의 설치시 고정 요소 (11) 의 안내가 수행된다.
도 1 은 본 발명에 따른 고정 요소의 측면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A1 : 작은 바깥지름 A2 : 최대 바깥지름
A3 : 일정한 바깥지름 K1 : 나사산 코어 지름
K2 : 작은 나사산 코어 지름 11 : 고정 요소
12 : 맞물림 수단 16 : 섕크
17 : 종축선 18 : 자유 단부
21 : 나사산 23 : 나사산 시작부
27 : 도입 섹션

Claims (8)

  1. 고정 요소로서, 상기 고정 요소는 설치 공구를 위한 회전 맞물림 수단 (12) 및, 태핑 나사산 (21) 을 지니고 있는 섕크 (16) 를 구비하며, 상기 섕크는 회전 맞물림 수단 (12) 으로부터 멀리 향하는 자유 단부 (18), 및 나사산 코어 지름을 가지고, 이때 나사산 (21) 은 섕크 (16) 의 자유 단부 (18) 의 영역 (26) 에서의 나사산 시작부 (23) 를 가진 적어도 하나의 나사산 턴 (22) 을 구비하며, 상기 나사산 턴의 바깥지름은 자유 단부 (18) 에서 시작하여 최대 바깥지름 (A2) 으로 증가하고, 상기 최대 바깥지름 (A2) 에서 시작하여 회전 맞물림 수단 (12) 의 방향으로 보다 작은 바깥지름 (A1) 으로 준연속적으로 감소하는 고정 요소에 있어서, 섕크 (16) 의 나사산 코어 지름은 회전 맞물림 수단 (12) 에서의 영역 (19) 에서 시작하여 섕크 (12) 의 자유 단부 (18) 의 방향으로 섕크 (16) 의 보다 작은 나사산 코어 지름 (K1) 으로 준연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 섕크 (16) 의 나사산 코어 지름은 선형으로 감소하는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 섕크 (16) 는 종방향 연장부를 구비하며, 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 섕크 섹션은 섕크 (16) 의 상기 종방향 연장부의 50 % 를 초과하여 연장되는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  4. 제 3 항에 있어서, 연속적으로 감소하는 나사산 코어 지름을 가진 상기 섕크 섹션은 회전 맞물림 수단 (12) 에서의 영역 (19) 에서 시작하여, 적어도 하나의 나사산 턴 (22) 이 그의 최대 바깥지름 (A2) 을 가지는 섕크 (12) 의 영역까지 연장되는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 맞물림 수단 (12) 의 영역 (19) 에서의 섕크 (16) 의 나사산 코어 지름 (K1) 은 보다 작은 나사산 코어 지름 (K2) 의 1.01 내지 1.5 배, 바람직하게는 1.05 내지 1.2 배인 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 나사산 턴 (22) 의 바깥지름은 선형으로 감소하는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 나사산 턴 (22) 의 최대 바깥지름 (A2) 은 상기 적어도 하나의 나사산 턴 (22) 의 보다 작은 바깥지름 (A1) 의 1.01 내지 1.5 배, 바람직하게는 1.05 내지 1.2 배인 것을 특징으로 하는 고정 요소.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 나사산 (21) 에는 적어도 하 나의 그 밖의 나사산 턴 (32) 이 제공되며, 이 나사산 턴은 일정한 바깥지름 (A3) 을 가지는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
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