KR100498866B1 - 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고정장치는 볼트부재, 회전될 너트와, 볼트부재에 토크를 가하고 동시에 회전될 너트에 토크를 가할 수 있게 작동하는 토크동력공구를 가짐으로서 고정구의 긴장과 너트의 회전중에 볼트부재의 자유동체가 토오션 또는 측부부하에 의하여 회전되거나 비틀림이 일어나지 않도록 하고, 볼트부재는 롯드와 축선을 갖는 와샤를 포함하며, 롯드는 양단에 배치된 두 부분을 가지고, 그 일측 부분은 나선부이며 회전될 너트에 연결토록 일측 단부에 배치됨에 대하여 롯드의 타측 단부에 배치된 그 타측 부분은 타측 단부에서 물체에 연결될 수 있게 되어 있고, 와샤는 상기 축선에 수직으로 연장되고 회전마찰이 일어나는 대향된 두 지지면을 가지며, 지지면은 회전될 너트의 지지면에 협동할 수 있게 된 상측 지지면과 두 부분 중 하나의 지지면과 협동할 수 있게 된 하측 지지면을 포함하고, 토크동력공구는 롯드의 일측 부분과 와샤에 일측방향으로 토크를 가하도록 볼트부재에 연결가능한 제1구동요소와 반대방향으로 동일한 힘을 가하도록 회전될 너트에 연결가능한 제2구동요소를 가짐으로서 토크동력공구의 작동 중 와샤의 회전마찰이 롯드의 일측 부분의 회전마찰에 부가되어 회전될 너트가 회전하는 반면에 볼트부재는 고정상태를 유지한다.

Description

고정장치{FASTENING DEVICE}

본 발명은 볼트나 너트 등을 고정하기 위한 고정장치에 관한 것이다.

볼트 및 너트와 같은 고정구는 알려져 있다.

너트가 토크에 의하여 조여질 때에 볼트는 너트와 함께 이동하려는 경향을 보이는 반면에, 토크동력공구에 의하여 인접한 고정물체에 가하여지는 반작용력은 조여지는 고정구에 측방향부하를 가한다.

볼트와 너트사이의 나선마찰은 이것이 견고하게 연결되지 않은 볼트가 토크가 가하여지는 너트와 함께 견인되도록 하는 경향을 갖는다.

환언컨데, 볼트나선에서 회전될 너트에 의하여 생성되는 회전마찰은 연결될 부재의 반대측의 볼트에 연결되어 회전하는 대향측 너트가 면마찰을 받음에도 불구하고 이러한 대향측 너트의 회전마찰보다 몇 배가 크다.

회전될 너트의 하측에 와샤가 있는 경우에도 너트가 회전되는 동안에 이와 함께 견인되는 경향을 보일 것이다.

볼트가 연결될 부재의 저면부에 형성된 단부폐쇄공에 나선결합될 때에도 역시 함께 회전하는 경향을 보인다.

이와 같은 이유로 저면의 너트가 함께 회전하는 것을 방지하는 백업렌치를 사용하거나 또는 블라인드 스터드(blind stud)가 나선형의 단부폐쇄공내에서 회전하는 것을 방지하기 위하여 블라인드 스터드의 상부에 형성된 육각공에 삽입되는 알렌 키(Allen keys)를 사용한다.

이러한 과정은 고정력이 볼트나선의 결함에 의한 최대토크조건에 좌우되어서 달라질 수 있으므로 항상 성공적인 것은 아니다.

그러나, 경우에 따라서 또는 다른 볼트단부가 견고하게 연결되어 있는 경우 볼트의 동체에는 볼트의 축선으로부터 원격한 거리에 배치된 고정물체에 대한 반작용력에 의하여 생성되는 측부부하와는 별개로 회전력이 생성된다.

볼트의 길이가 긴 경우에 이는 볼트를 풀 때에 토크의 손실을 가져올 수 있다.

이와 같이 볼트가 너트와 함께 회전하거나 볼트의 회전력이 생성되거나 측부부하가 가하여지는 것은 바람직하지 않다.

따라서 회전될 너트의 회전마찰과 측부부하에도 불구하고 볼트가 고정상태를 유지하고 자유볼트동체가 회전하거나 측부부하를 받지 않도록 하는 방법을 찾는 것이 필요하다.

측부부하는 오프셋트 반작용(offset reaction)에 의하여 생성되므로 반작용력은 작용력과 동축상을 이루는 것이 필요하다.

이는 너트회전마찰에 대한 볼트회전마찰을 증가시키게 되며 그 결과 볼트부재와 이에 결합된 부분이 고정물체로서 이용될 수 있다.

너트의 회전마찰이 볼트의 나선결합과 연결될 부품 또는 와샤와의 면결합으로 나누어지므로 볼트의 회전마찰도 나누어지는 것이 필요하다.

블라인드공에 나선결합되거나 대향측 너트에 연결된 볼트는 이 부분에서 하나의 나선결합마찰과 볼트가 회전될 너트와 연결되는 다른 부분에서 나선결합마찰을 갖는다.

통상적으로 너트의 지지면마찰은 볼트의 저면단부의 나선결합마찰을 능가하므로 볼트는 너트의 회전에 따라서 회전하는 경향을 보인다.

만약 회전력이 너트에 가하여지고 크기는 동일하나 방향이 반대인 회전력이 볼트에 가하여지는 경우 이들은 회전되지 아니한다.

따라서, 볼트회전마찰을 증가시키거나 너트회전마찰을 감소시킴으로서 크기가 동일하나 방향이 반대인 두 힘이 볼트와 너트에 가하여지는 경우 너트만이 회전하는 것이 필요하다.

이러한 과정은 볼트 롯드의 회전마찰이 와샤의 회전마찰에 가하여질 수 있도록 함으로서 성취되었다.

그럼에도 불구하고, 회전력이 너트에만 가하여지는 경우 볼트와 와샤가 함께 회전할 수 있고 측부부하가 볼트에 가하여진다.

이는 너트만이 회전되도록 하는 토크동력공구처럼 작용력과 함께 이와 동일하나 방향이 반대인 반작용력을 갖는 공구를 부가적으로 필요로 한다.

토크동력공구의 회전력이 일측방향으로 너트에 가하여지고 크기가 동일하나 방향이 반대인 토크동력공구의 힘이 볼트 롯드와 와샤에 가하여지도록 고정구에 토크동력공구를 적용함으로서 너트만이 회전한다.

예를 들어 미국특허 제5,318,397호에 기술된 고정구와 같은 고정구가 공지된 바 있다.

그러나, 이는 내부슬리브가 이것이 와샤에 연결되는 부위에서 방사상 두께가 비교적 두껍게 되어야만 한다고 하는 결점을 갖는 바, 그 이유는 내부슬리브에 가하여지는 고정력이 이 내부슬리브에 의하여 와샤에 전달되기 때문이다.

따라서, 이러한 연결은 전체적인 반대방향 회전력이 외부슬리브에 가하여지는 일부의 예를 보일 수 있다.

아울러 상기 특허에서 보인 고정구는 그 제조에 많은 비용이 든다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 결점이 없는 고정장치를 제공하는데 있다.

이들 목적과 이후 명백하게 되는 다른 목적들을 감안하여, 본 발명은 고정장치를 제공하는 바, 이 고정장치는 볼트부재, 회전될 너트와, 볼트부재에 토크를 가하고 동시에 회전될 너트에 토크를 가할 수 있게 작동하는 토크동력공구를 가짐으로서 고정구의 긴장과 너트의 회전중에 볼트부재의 자유동체가 토오션 또는 측부부하에 의하여 회전되거나 비틀림이 일어나지 않도록 하고, 볼트부재는 롯드와 축선을 갖는 와샤를 포함하며, 롯드는 양단에 배치된 두 부분을 가지고, 그 일측 부분은 나선부이며 회전될 너트에 연결토록 일측 단부에 배치되는 한편 롯드의 타측 단부에 배치된 그 타측 부분은 타측 단부에서 물체에 연결될 수 있게 되어 있고, 와샤는 상기 축선에 수직으로 연장되고 회전마찰이 일어나는 대향된 두 지지면을 가지며, 지지면은 회전될 너트의 지지면에 협동할 수 있게 된 상측 지지면과 두 부분 중 하나의 지지면과 협동할 수 있게 된 하측 지지면을 포함하고, 토크동력공구는 롯드의 일측 부분과 와샤에 일측방향으로 토크를 가하도록 볼트부재에 연결가능한 제1구동요소(first drive element)와 반대방향으로 동일한 힘을 가하도록 회전될 너트에 연결가능한 제2구동요소(second drive element)를 가짐으로서 토크동력공구의 작동 중 와샤의 회전마찰이 롯드의 일측 부분의 회전마찰에 부가되어 회전될 너트가 회전하는 반면에 볼트부재는 고정상태를 유지한다.

상기 언급된 바와 같이 고정장치가 본 발명에 따라서 구성되고 볼트부재와 너트 그리고 토크동력공구를 포함할 때 이는 너트의 회전에 따라 볼트나 와샤가 회전되지 않도록 한다.

볼트부재, 너트 및 토크동력공구를 포함하는 본 발명의 고정장치에 있어서, 토크동력공구는 이를 사용시 토오션에 의하여 볼트의 자유동체가 비틀리지 않도록 한다. 볼트부재와 토크동력공구를 포함하는 본 발명에 따른 고정장치에 의하여 토크에 의한 통상적인 측부부하는 제거된다.

볼트와 너트를 포함하는 고정구가 공구에 의하여 긴장될 때 너트의 마찰에 대한 볼트의 마찰이 변화한다.

또한 볼트의 변화된 마찰은 너트의 마찰이 나선의 결함 또는 기타 다른 결함에 의하여 일시적으로 커진다하여도 너트의 마찰에 관련하여 항시 동일하게 유지된다.

본 발명의 고정장치에 의하여 너트와 볼트사이의 회전마찰은 보다 근접하게 되고 상업적으로 입수가능한 표준형의 부품을 사용할 수 있도록 한다.

직경이 작고 값이 싼 부품은 취약하다.

본 발명의 특징은 첨부된 청구범위에서 한정된다. 그러나, 본 발명은 부가적인 목적 및 잇점과 함께 그 구성과 작동방법이 첨부도면에 의거한 다음의 설명으로 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 고정장치는 도 1a에 표시된 바와 같이 볼트(2)를 포함하는 볼트부재(1)를 갖는다.

볼트(2)는 두 부분(4)(5)으로 되어 있는 롯드(3)를 갖는다.

나선부분(4)은 롯드(3)의 일측 단부에 배치되고 역시 나선이 형성된 부분(5)은 롯드의 타측 부분에 배치된다.

볼트부재(1)는 또한 볼트(2)의 축선 A₁에 수직이고 회전마찰을 받는 두 지지면을 갖는 와샤(6)를 갖는다.

와샤(6)는 상측 지지면(7)과 하측 지지면(8)을 갖는다.

또한 고정장치는 너트(9)를 갖는다.

이 너트(9)는 내부나선에 의하여 롯드(3)의 나선부분(4)에 연결되고 와샤(6)의 상측 지지면(7)과 협동하는 하측 지지면을 갖는다.

너트(9)와 볼트부재(1)는 상대측에 대하여 상측 및 하측 부분(10)(11)을 긴장시키는데 사용된다.

와샤(6)의 하측 지지면(8)은 상측 부분(10)과 협동한다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 나선부분(4)의 상측에는 결합수단(12)이 형성되어 있다.

이는 토크동력공구의 제1구동요소에 연결되는 다각형의 외면(13)일 수 있다.

와샤(6)는 역시 토크동력공구의 제1구동요소에 연결하기 위한 다각형 외면(14)을 갖는다.

끝으로 너트(9)는 토크동력공구의 제2구동요소에 연결하기 위한 다각형 외면(15)을 갖는다.

도2는 볼트부재(1) 및 너트(9)와 협동하는 토크동력공구(20)를 보이고 있다.

토크동력공구(20)는 제1구동요소(21)를 갖는다.

먼저 제1구동요소(21)는 볼트(2)의 롯드(3)에 구성되어 있는 나선부분(4)에 연결된다.

이를 위하여 제1구동요소(21)는 예를 들어 스플라인등과 같은 다각구성부에 의하여 공구의 하우징(23)에 회전되지 않게 결합되고 예를 들어 스플라인등과 같은 다각구성부의 결합으로 소켓트(24)를 회전되지 않게 지지하는 하측부를 갖는 축(22)을 포함한다.

소켓트(24)는 나선부분(4)상에서 결합수단(12)의 다각형 외면(13)에 결합되는 다각형 내측 개방부를 갖는다.

또한 제1구동요소(21)는 예를 들어 스플라인등과 같은 다각구성부에 의하여 축(22)에 회전되지 않게 연결되고 와샤(6)의 다각형 외면에 결합되는 다각형 내측 개방부를 갖는 하측단부를 갖는 외측 소켓트(25)를 포함한다.

따라서, 제1구동요소(21)는 롯드(3)의 나선부분(4)과 와샤(6)에 일측방향으로 토크를 가하도록 볼트(2)와 와샤(6)를 포함하는 결합수단(12)에 연결된다.

또한 토크동력공구(20)는 폴-래치트결합을 통한 도시하지 않은 구동장치(공압 또는 수압장치)에 의하여 회전가능하고, 예를 들어 스플라인등과 같은 외측 다각구성부가 구비된 래치트(27)와, 상측단부에서 스플라인결합에 의하여 래치트(27)와 회전되지 않게 연결되고 너트(9)의 다각형 외면(15)에 결합되는 다각형 내측 개방부가 형성된 하측단부를 갖는 소켓트(28)를 포함하는 제2구동요소(26)를 갖는다.

제2구동요소(26)는 동일한 토크를 반대방향으로 가하기 위하여 너트(9)에 연결된다.

이와 같이, 토크동력공구(20)의 제1구동요소(21)가 롯드(3)의 나선부분(4)과 와샤(6)에 토크를 가하는 동안에, 토크동력공구(20)의 제2구동요소(26)는 동일한 힘을 반대방향으로 너트(9)에 가한다.

공구의 작동중에 와샤(6)의 회전마찰이 롯드(3)의 나선부분(4)의 회전마찰에 부가되어 회전될 너트(9)가 회전하는 반면에 볼트부재(1)는 고정상태에 놓여있게 된다.

도 3a와 도 3b의 실시형태에 따른 고정조립체에 있어서, 제1실시형태와 동일한 부분에 대하여서는 동일한 부호로 표시하였다.

이 실시형태에 있어서, 상업적으로 입수가능한 볼트를 교환할 필요가 없다.

볼트(2)는 내측슬리브(16)을 가지며, 이것의 외측나선은 너트(9)가 연결되는 롯드(3)의 나선부분(4)을 형성한다.

내측 슬리브(16)에는 롯드(3)의 나선과 결합하는 내부나선을 갖는다.

또한 내측 슬리브(16)는 다각형 외면(13)으로 된 결합수단(12)을 갖는다.

도 3a와 도 3b의 볼트부재(1) 및 너트(9)와 협동하는 토크동력공구(20)가 도 4에 도시되어 있다.

이는 도 2의 토크동력공구와 동일하다.

그러나, 도 4에서 보인 실시형태에서, 다각형 내측 개방부를 갖는 소켓트(24)는 롯드(3)에 배열되지 않고 볼트(2)의 롯드(3)에 결합하는 내측 슬리브(16)에 배열된 결합수단(12)의 다각형 면에 결합한다.

이러한 구성에 있어서, 제1구동요소(21)는 토크를 롯드(3)의 나선부분(4)과 와샤(6)에 부여하는 반면에 제2구동요소(26)는 동일한 토크를 반대방향으로 너트(9)에 가한다.

도 5a와 도 5b에서 보인 고정장치는 제1구동요소(31)를 갖는다.

제1구동요소(31)는 공구의 하우징에 회전되지 않게 연결된 핀(32)에 회전되지 않게 연결된 우측단부와 결합수단(12)의 다각형 외면(13)에 결합되는 다각형 내측 개방부가 구비된 좌측단부를 갖는 제1레바(33)와, 핀(32)에 회전되지 않게 연결된 제1단부와 와샤(6)의 다각형 외면(14)에 결합되는 다각형 내측 개방부가 구비된 제2단부를 갖는 타측 레바(34)를 포함한다.

토크동력공구는 또한 구동판(37)사이에 배치되고 폴-래치트 결합구조를 통하여 구동장치로부터 회전가능한 래치트(36)를 포함하는 제2구동요소(35)를 갖는다.

래치트(36)는 너트(9)의 다각형 외면에 결합되는 다각형 내측 개방부를 갖는다.

여기에서 또한 제1구동요소(31)는 롯드(3)의 나선부분(4)과 와샤(6)에 동일방향으로 토크를 가하는 반면에, 제2구동요소(35)는 동일한 토크를 반대방향으로 너트(9)에 가한다.

도 6a와 도 6b에서 보인 실시형태는 실질적으로 도 5a와 도 5b의 실시형태와 같다.

도 6a와 도 6b에서 보인 실시형태가 도 5a와 도 5b의 실시형태와 다른 점은 래치트가 도 3a와 도 3b의 너트(9)의 다각형 외면에 그 다각형 내측 개방부가 결합되며, 너트(9)의 내부나선이 결합수단(12)이 구비된 내측슬리브(16)의 외부나선과 결합되고, 내측슬리브(16)의 내부나선이 롯드(3)의 나선부분(4)에 결합된다.

여기에서 또한 제1구동요소(31)는 롯드(3)의 나선부분(4)과 와샤(6)에 동일방향으로 토크를 가하는 반면에, 제2구동요소(35)는 동일한 토크를 반대방향으로 너트(9)에 가한다.

본 발명이 고정장치에 실시되는 것으로 설명되고 도시되어 있으나, 본 발명은 이로써 제한되는 것은 아니며 본 발명의 범위와 기술사상내에서 다양한 수정과 구조적인 변경이 가능할 것이다.

달리 분석함이 없이 이상의 내용으로 본 발명의 요지가 명백하게 되며 본 발명의 일반적이거나 특수한 관점의 요체를 구성하는 특징을 생략함이 없이 종래기술의 관점으로부터 통상적인 지식을 이용하여 다양한 분야에 적용할 수 있을 것이다.

본 발명의 고정장치는 너트를 회전시킬 때 볼트나 와샤가 회전되지 않도록 한다.

또 본 발명의 모든 실시형태에서, 토오션에 의한 볼트의 비틀림은 반작용력이 볼트부재에 가하여질 때 볼트부재가 고정상태로 유지되게 하는 제1구동요소를 이용하고 공구의 반대방향의 동일한 작용력이 너트에 가하여질 때 너트만이 회전될 수 있도록 하는 제2구동요소를 이용함으로서 방지될 수 있다.

도 1a는 본 발명 고정장치의 볼트와 너트를 보인 단면도.

도 1b는 도 1a에서 보인 고정장치의 볼트와 너트의 평면도.

도 2는 도 1a 및 도 1b의 볼트와 너트에 사용되는 토크동력공구를 보인 단면도.

도 3a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 볼트와 너트의 단면도.

도 3b는 도 3a에서 보인 본 발명 고정장치의 볼트와 너트의 평면도.

도 4는 도 3a 및 도3b의 볼트와 너트에 사용되는 토크동력공구를 보인 단면도.

도 5a와 도 5b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 볼트와 너트에 사용되는 토크동력공구의 측면도와 단면도.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 볼트와 너트에 사용되는 토크동력공구의 측면도와 단면도.

Claims (12)

1. 볼트부재와, 여기에 나착되는 너트와, 상기 볼트부재의 축부를 토숀 또는 측면하중으로 비틀림을 주지 않고 상기 볼트부재와 너트에 동시에 토크를 부여하는 토크식 동력공구를 구비한 고정장치에 있어서, 볼트부재는 조여져서 합체되는 대상물에 매설되는 롯드와, 상, 하부에 두개의 지지면을 가진 와샤로 되어 있으며, 상기 롯드는 한쪽에 상기 너트가 나착 될 수 있는 나사부를 가지며, 상기 와샤의 상부 지지면은 상기 너트의 하부 지지면과 접촉하고 있으며, 상기 와샤의 하부 지지면은 상기 대상물의 상부와 접촉하고 있으며, 상기 토크식 동력공구는 롯드와 와샤의 다각형 외면에 결합되어서 롯드의 한쪽 단부와 와샤에 한방향의 토크를 부여하는 스플라인과 같은 다각구성부로 된 제 1 구동요소와, 상기 너트에 결합되어서 너트에 반대방향으로 동등한 힘을 부여하는 다각형내측개방부가 형성된 하측단부를 갖는 소켓트로 된 제 2 구동요소를 구비하고 있으며, 상기 토크식 동력공구의 작동중에 와샤의 회전마찰이 롯드의 회전마찰에 가세되어서 너트는 회전하지만 볼트부재는 정지상태를 유지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 롯드의 나사부에는 너트와 나사결합되는 슬리브가 나착되어 있는 것을 특징으로 하는 고정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 제1구동요소가 토크동력공구의 제2구동요소와 동축상임을 특징으로 하는 고정장치.
4. 제 3 항에 있어서, 제2구동요소가 제1구동요소의 외측에서 회전함을 특징으로 하는 고정장치.
5. 제 3 항에 있어서, 제2구동요소가 제1구동요소의 내측에서 회전함을 특징으로 하는 고정장치.
6. 제 1 항에 있어서, 제1구동요소가 제2구동요소의 외측 및 내측에서 동축상으로 볼트부재에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.
7. 제 4 항에 있어서, 제1구동요소가 롯드의 일측 나선부분과 와샤에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.
8. 제 5 항에 있어서, 제1구동요소가 롯드의 일측 나선부분과 와샤에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.
9. 제 4 항에 있어서, 제2구동요소의 내측에 배치된 제1구동요소가 롯드의 일측 나선부분에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.
10. 제 5 항에 있어서, 제2구동요소의 외측에 배치된 제1구동요소가 와샤에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.
11. 제 4 항에 있어서, 제2구동요소의 내측에 배치된 제1구동요소가 와샤에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.
12. 제 5 항에 있어서, 제2구동요소의 외측에 배치된 제1구동요소가 상기 롯드의 일측 나선부분에 연결됨을 특징으로 하는 고정장치.