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플라스틱 부품과 강성 물체의 체결 구조

전문가 제언: ○ 플라스틱 몸체에 다른 부품을 결합하는 데 가장 보편적으로 사용하는 방법은 나사 체결 방식이다. 이를 위해 플라스틱 부품에는 체결용 보스를 일체 성형하고, 결합하려는 상대 부품에는 이에 상응하는 구멍을 형성시킨 후, 구멍(hole)과 보스(boss)의 중심을 일치시켜서 나사를 체결하게 된다. 여기에 사용되는 나사는 체결 시, 보스의 중심에 형성되어 있는 체결 구멍의 내벽면을 깎으며 결합된다.

○ 보스를 지탱해주는 보강 리브(rib)를 결합하려는 상대부품에 끼워서 결합함으로써 두 부품의 결합면에 강력한 마찰력을 유도하고 보강 리브가 압축 스프링의 기능까지 수행케 함으로써 체결 강도를 더욱 증대시키는 등 기존 리브의 기능을 확장시킨다는 개념은 플라스틱 소재가 안고 있는 취약점을 장점으로 전환하는 획기적 방법이 될 것이다.

○ 종래의 문제점들은 체결과정에서 보스에 받는 응력은 시간이 지나면서 발생하는 플라스틱의 노화 또는 제품 사용 중에 수반되는 반복 하중이나 진동 등의 외력에 의해 보스에 파손(crack)과 같은 손상을 유발하게 되고, 이로 인해 체결력이 저하되는 것이다. 이를 해결하기 위하여 기계적 강도의 향상 방안으로 유한요소해석(finite element analysis)에 의하여 보스의 외주면에 방사형 구조의 보강 리브 및 나선형 구조의 원형 보강 리브를 설치한다.

○ 나사를 완전히 체결하면 구멍의 상단이 보스의 상단과 일치되고 나사를 체결하면 보스의 외주면의 리브가 밀리면서 구멍의 내주면을 꽉 물어주게 된다. 이러한 결합 구조에 의해 플라스틱에 비해 강성이 높은 소재로 되어 있는 상대 부품이 보스의 상부를 완전히 감싸면서 끼워짐으로써 보스의 파손을 예방하고 체결 강도를 증가시키는 효과가 있다.

저자: PERINI CARLO (IT); PETTINARI PIERLUIGI (IT)
자료유형: 특허정보