KR101144138B1 - 양방향 자동체결장치 및 이를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법 - Google Patents

Abstract

커플러와 같은 체결부재에 철근과 같은 체결대상부재를 체결함에 있어서 두 개의 유압장치를 이용하여 일정한 토크를 자동으로 도입시킬 수 있고, 도입된 토크의 크기를 육안으로 직접 검증할 수 있게 함으로써 부재 연결 작업에 있어 작업자의 번거로움을 크게 줄이고, 작업 생산성을 향상시킬 수 있는, 양방향 자동체결장치 및 그 방법이 제공된다.

Description

양방향 자동체결장치 및 이를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법{BIDIRECTIONAL AUTO-CONNECTING APPARATUS AND BIDIRECTIONAL AUTO-CONNECTING METHOD FOR MEMBER CONNECTING USING THE SAME}

본 발명은 양방향 자동체결장치 및 이를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 철근 연결용 커플러(Coupler), 너트 등의 체결부재와 철근, 강봉, 파이프 등의 체결대상부재를 자동으로 체결하기 위한 양방향 자동체결장치 및 이를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법에 관한 것이다.

일반적으로, 철근은 건축이나 토목 분야의 철근 콘크리트 구조물을 시공할 때 콘크리트의 내부에 매립되어 콘크리트 구조물의 강도를 보강하기 위해 보편적으로 많이 사용하는 것으로서, 특히 대형 건축물이나 특수 구조물 그리고 교량과 같은 토목 구조물에는 대량의 철근이 배근되어 사용된다.

하지만, 이러한 철근은 일정한 길이로 규격화되어 생산되기 때문에 대형 건축물이나 특수 구조물 그리고, 교량과 같은 토목 구조물의 경우, 한정된 길이로 생산된 철근을 연결하여 사용해야 한다.

통상적으로 지금까지 사용되고 있는 철근 연결방법에는 겹이음, 용접, 나사가공, 기계적 이음 등의 방법이 사용되고 있다.

겹이음은 철근을 서로 소정의 길이로 겹쳐서 철사나 와이어로 묶어서 이음 하는 방법으로 철근을 매번 겹쳐서 이음해야 하므로 철근량의 손실이 크고 겹침부의 강도가 약해 쉽게 분리되며 시공성이 좋지 않아 공기가 늘어나는 단점이 있고, 용접 이음은 시공이 번거로우며 용접부를 가열하기 때문에 열로 인하여 용접부 주변의 철근 강도가 현저하게 약해진다.

따라서 철근의 연결부에서 양쪽 철근을 이어주기 위하여 원통형 관 형태로 형성되어 철근과 기계적인 나사체결을 이루는 커플러를 이용하였다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식을 도시한 단면도이다.

종래의 기술에 따른 철근용 커플러는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 철근과 나사체결하는 커플러(10)를 이용하여 양쪽 철근(21, 22)을 연결하는 구조를 갖는다.

도 1a의 좌측 도면은 커플러(10)가 일측 철근(21)에 결합되기 전의 상태를 나타내고, 도 1a의 중앙 도면은 커플러(10)가 양측 철근(21, 22)을 연결하여 철근(21, 22)이 서로 연결되어 있는 상태를 나타내며, 도 1a의 우측 도면은 철근(21, 22)의 연결단부면 사이에 간격이 존재하도록 커플러(10)에 의해 연결된 상태를 나타낸다.

구체적으로, 종래의 기술에 따른 커플러(10)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 그 내부에 철근(21, 22)의 외경에 대응되는 중공(11)이 형성되어 있는 원통형 부재로 이루어지며, 철근(21, 22)의 양쪽 연결단부 외면에 형성된 나사에 대응되는 암나사부가 커플러(10)의 내측면에 형성되어 있다.

따라서 두 개의 철근(21, 22)의 양쪽 연결단부 외면에는 수나사부를 형성하고, 철근(21, 22)의 양쪽 연결단부가 맞닿도록 철근과 커플러(10)를 서로 반대 방향으로 회전시켜 조임으로써 커플러(10)에 의해 양쪽 철근(21, 22)을 일체로 연결하게 된다.

이때, 나사 체결되는 커플러(10)를 이용하여 양측 철근(21, 22)을 서로 견고하게 연결하기 위해서는, 상기 커플러(10)가 일측 철근(21)의 연결단부와 타측 철근(22)의 연결단부에 걸쳐 나사 체결된 커플러(10)가 더 이상 회전하지 않을 때까지 양측 철근과 함께 강하게 조여져야 한다.

그러나 종래의 기술에 따른 커플러(10)의 경우, 철근과 커플러(10)를 언제까지 함께 조여 체결해야 철근이 서로 완전하게 연결시킬 수 있는지 알 수가 없고, 즉, 철근에 대한 커플러(10)의 조임 정도를 정량적으로 조절하고 나아가 이를 검증할 수가 없기 때문에 작업자의 능력과 성실도에 의존할 수밖에 없었다.

즉, 작업자의 의지와 숙련도에 따라 커플러(10)의 조임 정도가 결정될 수밖에 없기 때문에 철근에 대한 커플러(10)의 조임이 불충분하더라도 달리 검증을 할 수 없으므로 품질관리가 용이하지 않다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 커플러의 조임이 충분한 정도로 이루어져 있음을 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 하여, 커플러가 작업자에 의해 불충분하게 조여지는 상황이 발생하는 것을 방지하고, 또한 커플러의 조임 상태 확인 작업을 신속하고 용이하게 진행할 수 있도록 하는 Torque Shear(TS) 커플러(30)가, 도 1b에 도시된 바와 같이, 소개되어 있다.

도 1b는 종래의 기술에 따른 체결몸통부와 분리부가 분리되는 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식을 도시한 사시도이다.

도 1b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 TS 커플러(30)는 그 중앙에 철근(21, 22)의 외경에 대응되는 내경을 갖는 중공(31)이 형성된 관 형태의 부재로 이루어지고, 외면은 육각 단면으로 형성되며, 상기 중공(31)에 양쪽 철근(21, 22)의 연결단부가 삽입되어 체결된다.

이러한 TS 커플러(30)의 경우, 단면이 줄어들지 않은 분리부(33)와 체결 몸통부(34)보다 작은 회전 토크 강도를 갖도록 단면적이 줄어드는 단면 감소부(32)가 형성되어 있기 때문에, 상기 단면 감소부에 의해서 TS 커플러(30)가 길이 방향으로 분리부(33)와 체결 몸통부(34)로 구분된다.

이러한 TS 커플러(30)는 체결 몸통부(34)의 나사부(34a)에 철근(21)을 나사 체결하고, 나사부가 형성되어 있지 않은 분리부(33)의 중공(31)으로는 다른 철근(22)을 삽입하여 상기 분리부(33)를 통해 체결 몸통부(34)의 나사부(34a)에 체결한 후, 철근(22)에 공구(41, 렌치)를 장착하고, 분리부(33)에 공구(42, 스패너 또는 렌치)를 끼우고, 서로 반대 방향으로 회전시켜 TS 커플러(30)에 철근(22)을 연결시키게 된다.

이때, 체결 몸통부(34)가 양측 철근(21, 22)의 연결단부에 걸쳐 위치한 상태에서 체결 몸통부(34)와 분리부(33)에 계속하여 토크를 가하게 되면, 단면 감소부(32)가 일정한 토크에 도달할 때, 전단 파괴되어 분리부(33)와 체결 몸통부(34)가 서로 분리되고, 이에 따라 체결 몸통부(34)에 도입된 토크의 크기를 육안으로 확인할 수 있게 된다.

다시 말하면, 커플러의 분리부가 체결 몸통부(34)로부터 전단 파괴되어 분리되면 커플러에 철근이 소정의 토크가 도입된 것을 작업자의 육안으로 확인할 수 있다.

그러나 종래의 기술에 따른 TS 커플러(30)는 철근마다 파이프렌치와 같은 공구(41)를 이용하여 철근(22)을 회전시켜야 하므로 다수의 철근을 작업자가 일일이 돌리는 것에 대한 문제점을 그대로 갖는다는 한계가 있었다.

즉, 일일이 철근마다 작업자가 스패너를 커플러에 끼우고, 렌치를 조이고 돌리는 작업이 반복됨으로써 작업 부하가 크게 증가되고, 이에 따라 작업 생산성이 저하될 수밖에 없다는 한계가 있다.

또한, 도 1c는 종래의 기술에 따른 퀵 렌치를 예시하는 사진이다

도 1c를 참조하면, 철근 또는 파이프를 감싸 배치된 클램프 죠(Jaw)가 렌치 몸체에 회동 가능하도록 설치되어 렌치를 보다 효과적으로 철근 등에 장착할 수 있는 퀵 렌치가 소개되어 있다.

이러한 퀵 렌치는 철근 등의 직경에 따라 렌치의 클램프 사이의 간격을 일일이 조절해야 하는 불편함을 감소시킬 수 있으나, 마찬가지로 작업자가 일일이 철근 등에 퀵 렌치(50)를 장착하고, 렌치를 스패너와 별도로 각각 회전시켜야 하므로 기존의 렌치가 갖는 문제점을 그대로 가질 수밖에 없었다.

한편, 철근 등을 회전시키는 토크를 유압실린더(61)에 의하여 도입시킬 수 있도록 한 유압렌치(60)가 도 1d에 도시된 바와 같이 소개된 바 있다.

도 1d는 종래의 기술에 따른 유압렌치의 정면도이다.

도 1d를 참조하면, 이러한 유압렌치는 휴대용으로 제작되어 작업자는 힘들이지 않고 너트 등을 볼트에 체결시킬 수 있다는 장점은 있으나, 그 구조상 유압렌치를 너트 등에 장착하는 방법에 많은 노력이 소요되며, 철근 및 커플러와 같이 대상부재를 효과적으로 체결하기에는 그 사용이 제한적이라는 문제점이 있다.

도 2는 출원인이 개발한 자동 커플러 체결 장치를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 체결부재를 커플러(90), 체결대상부재를 하부 철근 및 상부 철근(81, 82)으로 한 예를 기준으로 자동 커플러 체결장치(70)를 설명한다.

자동 커플러 체결장치(70)는 커플러(90)의 분리부(93)에 끼워져 장착되는 고정 렌치부(72); 및 하부 및 상부 철근(81, 82)에 끼워져 장착되며 연결단부가 회동 죠인트부에 의하여 유압실린더(74)의 로드 선단부에 연결되어 유압실린더(74)의 왕복이동을 토크로 변환시키는 회동 렌치부(73)를 구비함으로써, 상기 유압실린더(74)의 작동에 의하여 하부 및 상부 철근(81, 82)이 커플러(90)에 의해서 자동 체결되도록 하는 구조이다.

이러한 고정 렌치부(72)의 연결단부는 고정 죠인트부에 의하여 반력 지지부(71)에 연결되고, 상기 반력 지지부(71)는 바디부(75)에 연결되며, 상기 바디부(75)의 내부에는 토크 공급을 위한 유압실린더(74)가 수용되고, 상기 유압실린더(74)의 왕복 이동을 가이드하는 호형 가이드 홈(76)이 형성된 구조이다.

이러한 자동 커플러 체결장치(70)에 의해서 하부 및 상부 철근(81, 82)을 장착시키는 커플러(90)는 내측면에 나사 체결부(92)가 형성되지 않은 상태로 하부 및 상부 철근(81, 82)이 삽입되는 분리부(93)를 일측에 구비하고, 타측에는 상기 분리부(93)를 통해 삽입된 하부 및 상부 철근(81, 82)의 연결 나사부(82a)가 내측면에 형성된 나사 체결부(92)에 체결되어 하부 및 상부 철근(81, 82)이 삽입 체결되는 체결 몸통부(91)를 구비하며, 상기 분리부(93)와 체결 몸통부(91) 사이에서 단면 감소부(94)를 형성한다.

따라서 하부 및 상부 철근(81, 82)의 조임 작동이 완료되면, 단면 감소부(94)를 통하여 분리부(93)가 체결 몸통부(91)로부터 전단 파괴됨으로써 외부로 하부 및 상부 철근(81, 82)의 조임 작업이 성공적으로 완료되었음을 표시하고, 이를 육안으로 확인할 수 있다.

도 2에 도시된 자동 커플러 체결장치(70)에 따르면, 커플러를 이용하여 철근의 나사 이음에 슬립이 발생하지 않도록 일정한 토크를 도입시켜 연결할 수 있도록 하되, 이러한 토크를 유압실린더를 이용하여 도입함으로써 자동으로 철근 이음작업을 실행할 수 있다.

하지만, 도 2에 도시된 자동 커플러 체결장치(70)의 경우, 하나의 유압실린더(74)를 이용하다보니 아무래도 체결력에 한계가 있고 시공성과 작업성을 보다 효과적으로 증진시킬 필요가 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 커플러와 같은 체결부재에 철근과 같은 체결대상부재를 체결함에 있어서 유압을 이용하여 일정한 회전 토크를 자동으로 도입시킬 수 있고, 도입된 회전 토크의 크기를 육안으로 직접 검증할 수 있게 함으로써 부재 연결 작업에 있어 작업자의 번거로움을 크게 줄이고, 작업 생산성을 향상시킬 수 있는, 양방향 자동체결장치 및 이를 이용한 부재의 연결방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 커플러에 의한 철근 연결뿐만 아니라 배관용 파이프 체결 등에 사용할 수 있는 양방향 자동체결장치 및 이를 이용한 부재의 연결방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 양방향 자동체결장치는, 체결부재와 체결대상부재를 서로 체결하기 위한 양방향 자동체결장치에 있어서, 내장된 클램프 유압실린더의 수평방향 유압에 의해 상기 체결대상부재에 장착되는 클램프; 상기 체결대상부재에 체결된 체결부재(330)에 장착되어 회전 토크를 가하도록 세팅된 토크 도입용 스패너; 상기 토크 도입용 스패너에 전단부가 힌지연결되며, 후단부가 상기 클램프 후방에 연결되어 토크 도입용 스패너에 회전 토크를 공급하는 스트로크(Stroke) 유압실린더; 및 상기 클램프 유압실린더와 스트로크 유압실린더에 유압을 인가하는 유압펌프 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 체결부재는 커플러를 이용하고, 상기 체결대상부재는 상기 커플러에 의해 체결되는 철근 또는 강봉을 이용하여 상기 커플러가 회전하지 않고 실제 연결되는 상기 철근 또는 강봉이 상기 클램프에 의해 고정된 상태에서 커플러에 회전 체결 되도록 하게 된다.

이에 상기 커플러는

내측면에 나사 체결부가 형성되지 않은 상태로 체결대상부재가 삽입되는 육각너트 형태의 분리부; 상기 분리부를 통해 삽입된 체결대상부재의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 체결부에 체결되어 체결대상부재가 삽입 체결되는 체결 몸통부; 및 상기 분리부와 체결 몸통부 사이에서 형성된 단면 감소부;를 포함하는 커플러가 이용된다.

또한 상기 체결부재인 커플러의 체결 몸통부 상면(A)에 토크 도입용 스패너 저면이 걸리도록 함으로서 자동체결장치가 체결부재인 커플러에 자립이 가능하도록 설치할 수 있게 된다.

이는 커플러의 분리부와 체결 몸통부의 단면형상이 서로 달라 단면 직경에 차이가 있도록 하여 토크 도입용 스패너가 체결 몸통부의 상면(A)에 걸리도록 함과 더불어 토크 도입용 스패너의 단부를 절곡하여 분리부에 효과적으로 설치될 수 있도록 하였기 때문이다.

또한 상기 커플러의 체결 몸통부 내부에는 철근 또는 강봉의 연결단부의 맞닿는 부위의 마찰력을 감소시키기 위한 부싱(Busing)이 더 삽입되도록 하게 된다.

또한 상기 체결부재는 너트를 이용하고, 상기 체결대상부재는 상기 너트에 의해 체결되는 파이프 또는 볼트를 이용함으로서 상기 체결부재가 클램프에 의하여 고정된 체결대상부재에 회전 체결되도록 하게 된다.

또한 본 발명은 상기 양방향 자동체결장치를 이용하여 a) 상기 체결부재 및 상기 체결대상부재에 클램프 및 토크 도입용 스패너를 각각 장착하는 단계; b) 상기 유압펌프 유닛을 통해 클램프 유압실린더 및 스트로크 유압실린더에 유압을 각각 공급하는 단계; c) 상기 클램프 유압실린더에 의해 상기 클램프가 상기 체결대상부재를 고정시키는 단계; 및 d) 상기 스트로크 유압실린더에 의해 상기 토크 도입용 스패너가 상기 체결부재에 회전 토크를 도입하는 단계;를 포함하는 양방향 자동체결장치 를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 커플러와 같은 체결부재에 철근과 같은 체결대상부재를 체결함에 있어서 유압을 이용하여 일정한 회전 토크를 자동으로 도입시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 회전 토크는 2개의 유압실린더에 의하여 도입될 수 있도록 하여 철근 장착 및 토크 도입에 있어 작업자의 작업이 획기적으로 간단해진다.

본 발명에 따르면, 회전 토크 도입에 의해 전단파괴를 유도하는 단면감소부를 갖는 커플러(TS 커플러)를 사용함으로써, 분리부에 의하여 일정한 토크가 도입될 경우 체결몸통부로부터 분리될 수 있도록 하여 토크 도입에 대한 검증을 육안으로 확인할 수 있도록 하여 다수의 철근 등의 부재 이음 작업에 있어 품질관리가 매우 용이해진다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식을 도시한 단면도이다.
도 1b는 종래의 기술에 따른 체결몸통부와 분리부가 분리되는 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식을 도시한 사시도이다.
도 1c는 종래의 기술에 따른 퀵 렌치를 예시도이다
도 1d는 종래의 기술에 따른 유압렌치의 정면도이다.
도 2는 종래의 자동 커플러 체결 장치의 조립사시도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치의 사시도,
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치의 조립사시도,
도 3c 및 도 3d는 본 발명의 토크 도입용 스패너와 체결부재의 구성 사시도들,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치 및 유압펌프 유닛이 설치된 시스템도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 체결부재가 커플러이고 체결대상부재가 철근인 경우의 체결사시도 및 양방향 자동 체결 순서도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 체결부재가 너트이고 체결대상부재가 파이프인 경우의 체결사시도 및 양방향 자동 체결 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도 3 내지 도 6를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치 및 그 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

여기서, 양방향이란 체결부재 및 체결대상부재 모두에 선택적으로 회전 토크를 도입할 수 있다는 것을 의미한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치(100)의 사시도 및 조립사시도, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치에서 토크 도입용 스패너 및 체결부재의 구성 사시도이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치(100)는 체결부재(330)와 체결대상부재(310,320)를 체결하기 위한 자동체결장치로서, 클램프(Clamp: 110), 토크 도입용 스패너(Spanner: 120), 클램프 유압실린더(130), 스트로크(Stroke) 유압실린더(140)를 포함하며, 상기 클램프 유압실린더(130) 및 스트로크 유압실린더(140)에 유압을 공급하는 유압펌프 유닛(200)을 포함할 수 있다.

클램프(110)는 도 3b 및 도 4와 같이 체결대상부재, 예를 들면, 상부 철근(320)에 장착되며, 수평 유압에 의해 상기 상부 철근(320)을 물어 고정시키는 것으로서, 후술되는 클램프 하우징(110)과 클램프 유압실린더 하우징(116)이 일체로 수평 결합된 구조이다.

이때 상기 클램프 하우징(113)에는 관통하는 체결대상부재(320)를 압착시켜 고정시키는 한쌍의 죠(112,113)가 내측공간(S)에 길이방향으로 이격 형성된다.

즉, 상기 클램프 하우징(113)의 내측공간(S)에 서로 맞물리면서 상부 철근(320)를 고정할 수 있도록 배치된 양 죠(Jaw,111,112)가 클램프 하우징(113)을 관통하는 체결볼트(114)에 의하여 장착되어 있음을 알 수 있으며,

상기 양 죠(Jaw,111,112)가 서로 맞물리도록 클램프 유압실린더(130)에 의해 일측 죠(112)에는 수평 유압이 전달되게 된다.

이에 상기 클램프 유압실린더(130)는 클램프 하우징(113)의 배면(B)에 장착된 클램프 유압실린더지지구(115)를 관통하여 일측 죠(112)에 유압을 전달하도록 배치되고, 상기 클램프 유압실린더(130)는 클램프 유압실린더 하우징(116) 내부에 수용되어 외부에서는 보이지 않게 된다.

이에 상기 양 죠(Jaw,111,112)가 장착된 클램프 하우징(113)과 클램프 유압실린더 하우징(116)은 일체로 형성되며 휴대를 위해 손잡이부(117)가 클램프 유압실린더 하우징(116) 상면에 고정되어 있다.

상기 스트로크 유압실린더(140)는 체결부재에 장착된 토크 도입용 스패너(120)에 회전토크를 제공하기 위한 것으로서 상기 클램프 유압실린더 하우징(116)의 후방에 체결볼트(140)에 의하여 그 후단부가 고정되도록 설치되며,

상기 스트로크 유압실린더(140)의 전단부에는 핀연결구(118)에 의하여 토크 도입용 스패너(Spanner: 120)가 힌지연결되어 스트로크 유압실린더(140)의 작동에 의하여 토크 도입용 스패너(Spanner: 120)가 핀연결구(118)를 기준으로 회전(회동)할 수 있도록 하게 된다.

이에 토크 도입용 스패너(Spanner: 120)는 체결대상부재(320)에 체결된 체결부재(330)에 장착되고, 상기 체결대상부재에 장착된 클램프(110)에 스트로크 유압실린더(140)에 의하여 연결되어 있음을 알 수 있다.

즉, 토크 도입용 스패너(Spanner: 120)는 상기 체결부재(330), 예를 들면, 도 5a 또는 도 6a에 도시된 바와 같이, 커플러(330)에 장착되며, 스트로크 유압실린더(140)에 의하여 제공되는 유압에 의해 상기 커플러(330)에 회전 토크(Torque)를 제공하게 된다.

또한 도 3c와 같이 상기 토크 도입용 스패너(120)의 단부는, 상기 체결부재를 충분히 감싸 형성될 수 있도록 절곡되어 연장(점선기준)되도록 하여 스패너 연장부(121)으로 형성시키고, 체결 몸통부(334)와 분리부(333) 사이의 단면 감소부(332)로 구성된 커플러(330)에 있어 상기 체결 몸통부(334) 상면(A)에 토크 도입용 스패너(120)의 저면이 걸리도록 함으로서 도 4와 같이 자동체결장치가 체결부재인 커플러(330)에 자립이 가능하도록 설치할 수 있게 된다. 이는 본 발명의 양방향 자동체결장치(100)의 작업성에 매우 중요한 영향을 끼치게 된다.

또한, 도 3c 및 도 3d와 같이 상기 분리부(333)의 내측면에는 나사부를 형성시키거나 나사부가 형성되지 않은 분리부로 형성되도록 함으로서 분리부의 체결력을 더 확보 할 수도 있다.

이러한 양방향 자동연결장치(100)의 자립은 결국 스패너가 체결 몸통부(334) 상면(A)에 걸려질 수 있을 정도로 체결 몸통부(334) 상면(A)이 노출되어 있기 때문인데, 시공과정에서 양방향 자동연결장치(100)의 자립이 불안정일 수 있다는 점을 고려하여 본 발명의 스패너(120)에는 걸림지지편(122)을 더 형성시킬 수 있다.

즉, 상기 상기 토크 도입용 스패너(120)에는 커플러의 분리부 상면(A)에 지지되도록 걸림지지편(122)이 토크 도입용 스패너(120)의 두부 상면에 더 부착되도록 하게 된다.

상기 토크 도입용 스패너(120)의 형상은 상기 체결부재인 커플러(330)의 형상 및 크기에 대응하여 교체 가능하다. 예컨대 도 3a 및 도 3b의 경우 6각 형상으로 되어 있으나 다양한 다각형상으로 형성될 수 있다.

앞서 살펴본 클램프 유압실린더(130)는 상기 클램프(110)가 상기 체결대상부재인 상부 철근(320)을 고정시키도록 상기 죠(111,112)에 유압을 제공하고,

이에 스트로크 유압실린더(140)는 상기 토크 도입용 스패너(120)가 상기 체결부재인 커플러(330)를 고정시키도록 상기 토크 도입용 스패너(120)에 유압을 제공하게 되는데 이러한 유압 제공을 위한 것이 유압펍프 유닛(200)이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치(100) 및 유압펌프 유닛(400)이 설치되어 사용되는 것을 나타내는 사시도이다.

상기 유압펌프 유닛(200)은 도 4와 같이 자동체결장치와 하나의 시스템으로 형성되고, 자동체결장치에 유압을 송부하는 복합적인 작용을 구현하기 위한 것이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치(100)는 유압펌프 유닛(200)에 연결되며, 이때, 상기 유압펌프 유닛(200)은 시퀀스 밸브(Sequence Valve: 210), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve: 220), 제1 내지 제3 유압 배관(230, 240, 250), 압력 게이지(260), 조작 스위치(270) 및 유압펌프를 포함할 수 있다.

시퀀스 밸브(210)는 상기 클램프 유압실린더(130)로 설정 압력을 인가하고, 솔레노이드 밸브(220)는 상기 스트로크 유압실린더(140)에 설정 압력을 인가한다.

구체적으로, 상기 시퀀스 밸브(210)가 1차적으로 상기 클램프 유압실린더(130)로 설정 압력, 예를 들면, 200바를 인가하여 상기 클램프 유압실린더(130)가 설정 압력인 200바에 도달하면, 상기 클램프 유압실린더(130)의 유압은 그대로 유지되고, 2차적으로 상기 스트로크 유압실린더(140)로 유압이 분배된다.

상기 제1 유압 배관(230)은 상기 클램프 유압실린더(130)로 유압을 인가하도록 연결되고,

상기 제2 유압 배관(240)은 상기 클램프 유압실린더(130)로부터 유압이 리턴(Return)되도록 연결되며,

또한, 제3 유압 배관(250)은 상기 스트로크 유압실린더(140)로 유압을 인가하도록 연결된다.

상기 압력 게이지(260)는 상기 시퀀스 밸브(210) 및 상기 솔레노이드 밸브(220)를 통해 상기 클램프 유압실린더(130) 및 상기 스트로크 유압실린더(150)로 인가되는 유압을 표시한다.

상기 조작 스위치(270)는 상기 시퀀스 밸브(210) 및 상기 솔레노이드 밸브(220)의 개폐를 조작한다.

이에 작업자는 양방향 자동체결장치(100)를 체결대상부재(310,320)와 체결부재(330)에 자립되도록 장착하고, 조작 스위치(270)를 조작하여 체결대상부재(310,320)에 체결부재(330)가 자동으로 서로 연결되도록 하게 된다.

여기서, 하부 철근 고정용 지그(400)는 예를 들면, 철판으로 제조되며, 하부 철근(310)이 콘크리트에 매립되어 있는 형태를 실험을 위해서 나타내기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동체결장치(100)는 커플러와 철근뿐만 아니라 여러 부재의 이음 및 체결에 사용할 수 있다.

이에 도 5a, 도 5b와 도 6a 및 도 6b를 기준으로 체결부재와 체결대상부재에 따른 서로의 연결방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 체결부재(330)가 커플러이고 체결대상부재(310,320)가 철근 또는 강봉인 경우의 양방향 자동 체결 방법을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 체결부재(330) 및 상기 체결대상부재(310,320)에 양방향 자동체결장치(100)를 장착하고, 유압펌프 유닛(200)을 통해 양방향 자동체결장치(100)에 유압을 각각 공급하게 된다..

구체적으로, 상기 체결부재(330)는 TS 커플러로서, 도 3c와 같이, 내측면에 나사 체결부가 형성되지 않은 상태로 철근 또는 강봉이 삽입되는 육각너트 형태의 분리부(333); 상기 분리부와 하부를 통해 삽입된 체결대상부재(310,320)의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 체결부에 체결되어 체결대상부재(310,320)가 삽입 체결되는 체결 몸통부(334); 및 상기 분리부(333)와 체결 몸통부(334) 사이에서 형성된 단면 감소부(332)인 TS 커플러가 이용되고 있음을 알 수 있다.

이에 먼저 상기 TS 커플러를 체결대상부재(310)에 먼저 회전 체결시키고,

다음으로는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 클램프의 양 죠(111,112)에 상기 체결대상부재(320, 상부 철근)이 압착되어 물려지도록 함으로서 고정시키고, 상기 스트로크 유압실린더(140)에 의해 상기 토크 도입용 스패너(120)가 상기 체결부재(330, 커플러의 분리부)에 장착되도록 하게 된다.

즉, 클램프 유압실린더(130)에 제공되는 유압에 의하여 클램프(110)가 체결대상부재인 상부 철근(320)을 물려지도록 하고, 체결부재인 커플러의 분리부에 물려져 있는 토크 도입용 스패너(120)와 힌지연결된 스트로크 유압실린더(140)에 유압이 인가되어 회전 토크가 제공되도록 하여,

상기 토크 도입용 스패너(120)는 상기 분리부에 물려져 있어 회전하지 않고 고정된 상태에서 스트로크 유압실린더(140)가 신장되면서 스트로크 유압실린더(140)와 체결볼트(114)에 의하여 연결된 클램프(110)가 시계방향으로 회전되도록 하는 것이다.

이에 결국, 클램프(110)에 물려진 상부 철근(320)이 회전되면서 커플러의 분리부에 제공된 회전 토크가 일정 수준 이상이 되면 체결부재(330)인 커플러의 분리부(333)가 체결 몸통부(334)로부터 분리되게 된다.

이는 결국 체결부재로서 TS 커플러를 사용하여 토크 도입용 스패너(120)는 회전되지 않게 되고, 체결대상부재가 체결부재에 회전 체결되도록 하는 것이라 할 수 있다.

또한, 도 5a와 같이 체결부재(330)인 커플러 내부에 상부철근과 하부철근의 연결단부가 서로 맞닿는 부위에 있어 마찰력이 큰 상태에서 클램프(110)에 물려진 상부 철근(320)이 회전하게 되면 상부철근이 회전하지 않고 커플러가 회전하면서 헛돌게 된다. 이에 도 3d와 같이 상부철근과 하부철근의 연결단부가 맞닿는 부위에 예컨대 황동 등의 재질로 제작된 부싱(331)을 삽입하여 마찰력이 감소하도록 하여 커플러가 상부 철근을 따라 타고 올라가는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

나아가 상기 커플러의 체결 몸통부(334) 상면(A)에 토크 도입용 스패너(120) 저면이 걸리도록 함으로서 자동체결장치가 체결부재인 커플러에 자립이 가능하도록 장착시킬 수 있어 양방향 자동체결장치을 작업성과 시공성을 크게 증진시킬 수 있게 된다.

한편, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 체결부재(330)가 너트이고 체결대상부재(320)가 파이프 또는 볼트인 경우의 양방향 자동 체결 방법을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 체결대상부재(320, 볼트) 및 상기 체결부재(330)에 역시 양방향 자동체결장치(100)를 장착하고, 유압펌프 유닛(200)을 통해 양방향 자동체결장치(100)에 유압을 각각 공급된다.

역시 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 클램프 유압실린더(130)에 의해 상기 클램프(110)의 양 죠(111,112)가 상기 체결대상부재(320,볼트)를 고정시키고, 상기 스트로크 유압실린더(140)에 의해 상기 토크 도입용 스패너(120)가 상기 체결부재(330,너트)에 회전 토크를 도입하도록 하게 된다.

따라서 상기 체결부재(330)로서 너트를 상기 체결대상부재(320)인 볼트에 체결하는 경우에는, 토크 도입용 스패너(120)에 장착된 너트의 회전을 구속하지 않기 때문에체결부재인 너트가 상기 체결대상부재인 볼트에 회전 체결되게 된다.

즉, 클램프 유압실린더(130)에 제공되는 유압에 의하여 클램프(110)가 체결대상부재인 볼트(320)를 물려지도록 하고, 체결부재인 너트에 물려져 있는 토크 도입용 스패너(120)와 힌지연결된 스트로크 유압실린더(140)에 유압이 인가되어 회전 토크가 제공되도록 하여,

상기 클램프(110)는 상기 체결대상부재인 볼트에 물려져 있어 회전하지 않고 고정된 상태에서 스트로크 유압실린더(140)가 신장되면서 스트로크 유압실린더(140)에 물려진 체결부재인 너트가 시계방향으로 회전되도록 하는 것이다.

이는 결국 체결부재로서 너트를 사용하여 클램프(110)는 회전되지 않게 되고, 체결부재(너트)가 체결대상부재(볼트)에 회전 체결되도록 하는 것이라 할 수 있다.

결국 본 발명은 체결부재와 체결대상부재에 따라 클램프에 의하여 체결대상부재가 회전하도록 하거나 토크 도입용 스패너에 의하여 체결부재가 회전하도록 함으로서 체결부재와 체결대상부재를 서로 체결시키게 됨을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 자동체결장치
110: 클램프(Clamp)
111,112: 죠(JAW) 113: 클램프 하우징
114: 체결볼트 115: 클램프 유압실린더지지구
116: 클램프 유압실린더 하우
120: 토크 도입용 스패너(Spanner)
121: 스패너 연장부
122: 걸림지지편
130: 클램프 유압실린더 140: 스트로크 유압실린더
200: 유압펌프 유닛
210: 시퀀스 밸브(Sequence Valve) 220: 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)
230: 제1 유압 배관 240: 제2 유압 배관
250: 제3 유압 배관 260: 압력 게이지
270: 조작 스위치
310,320: 체결대상부재(철근 또는 강봉, 파이프 또는 볼트)
330: 체결부재(커플러, 너트)
331: 부싱 332: TS 커플러의 단면감소부
333: TS 커플러의 분리부 334: TS 커플러의 체결 몸통부
400: 하부 철근 고정용 지그(Jig)

Claims (15)

1. 체결부재(330)와 체결대상부재(310,320)를 서로 체결하기 위한 양방향 자동체결장치에 있어서,
   내장된 클램프 유압실린더(130)의 수평방향 유압에 의해 상기 체결대상부재(320)에 장착되는 클램프(110); 상기 체결대상부재에 체결된 체결부재(330)에 장착되어 회전 토크를 가하도록 세팅된 토크 도입용 스패너(120); 상기 토크 도입용 스패너(120)에 전단부가 힌지연결되며, 후단부가 상기 클램프(110) 후방에 연결되어 토크 도입용 스패너(120)에 회전 토크를 제공하는 스트로크(Stroke) 유압실린더(140); 및 상기 클램프 유압실린더(130)와 스트로크 유압실린더(140)에 유압을 인가하는 유압펌프 유닛(200);을 포함하며,
   상기 유압펌프 유닛(200)은 상기 클램프 유압실린더로 설정 압력을 인가하는 시퀀스 밸브(210,Sequence Valve); 상기 스트로크 유압실린더에 설정 압력을 인가하는 솔레노이드 밸브(220,Solenoid Valve); 상기 클램프 유압실린더 및 상기 스트로크 유압실린더로 인가되는 유압을 표시하는 압력 게이지(260); 및 상기 시퀀스 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 조작하는 조작 스위치(270)를 포함하되, 상기 시퀀스 밸브가 1차적으로 상기 클램프 유압실린더로 설정 압력을 인가하여 상기 클램프 유압실린더가 설정 압력에 도달하면, 상기 클램프 유압실린더의 유압은 그대로 유지되고, 2차적으로 상기 스트로크 유압실린더로 유압이 분배되는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 체결부재는 내측면에 나사 체결부가 형성되지 않은 상태로 체결대상부재가 삽입되는 분리부(333);상기 분리부를 통해 삽입된 체결대상부재(320)의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 체결부에 체결되어 체결대상부재(320)가 삽입 체결되는 체결 몸통부(334); 및 상기 분리부(333)와 체결 몸통부(334) 사이에서 형성된 단면 감소부(332);를 포함하는 커플러가 이용되고,
   상기 체결대상부재는 상기 커플러에 의해 체결되는 철근 또는 강봉을 이용함으로서,상기 클램프에 의하여 고정된 체결대상부재가 토크 도입용 스패너에 장착된 체결부재에 회전 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 커플러의 체결 몸통부(334) 상면(A)에 상기 토크 도입용 스패너(120) 저면이 걸리도록 함으로서 자동체결장치가 체결부재인 커플러(330)에 자립이 가능하도록 장착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 토크 도입용 스패너(120)는
   상기 체결부재 상방으로부터 하강시켜 체결부재 외주면에 끼워지도록 장착되며 단부는 상기 체결부재인 커플러(330)를 감싸 형성될 수 있도록 절곡되어 연장되는 스패너 연장부(121)로 형성시키는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 토크 도입용 스패너(120)에는 커플러의 분리부 상면(A)에 지지되도록 걸림지지편(122)이 토크 도입용 스패너(120)의 두부 상면에 더 부착 되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
6. 제2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 커플러의 체결 몸통부(334) 내부에는 철근 또는 강봉의 연결단부의 맞닿는 부위의 마찰력을 감소시키기 위한 부싱(331,Busing)이 더 삽입되는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재는 너트를 이용하고,
   상기 체결대상부재는 상기 너트에 의해 체결되는 파이프 또는 볼트를 이용함으로서,
   상기 토크 도입용 스패너에 장착된 체결부재가 클램프에 의하여 고정된 체결대상부재에 회전 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 클램프(110)는
   관통하는 체결대상부재를 압착시켜 고정시키는 한쌍의 죠(112,113)가 내측공간(S)에 길이방향으로 이격 형성된 클램프 하우징(113);
   일측 죠에 연결되어 수평방향 유압을 죠에 가하도록 세팅된 클램프 유압실린더(130)를 수용하는 클램프 유압실린더 하우징(116); 및
   상기 클램프 하우징(113)과 클램프 유압실린더 하우징(116) 사이에 형성되는 클램프 유압실린더(130)의 수평방향 유압을 가이드 하는 클램프 유압실린더지지구(115);를 포함하며, 상기 클램프 하우징(113), 클램프 유압실린더지지구(115) 및 클램프 유압실린더 하우징(116)는 일체로 조립 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 상기 유압펌프 유닛(200)은
    상기 시퀀스 밸브(Sequence Valve)에는 상기 클램프 유압실린더로 유압을 인가하도록 연결된 제1 유압 배관(230);
    클램프 유압실린더로부터 유압이 리턴(Return)되도록 연결된 제2 유압 배관(240); 및
    상기 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)에는 상기 스트로크 유압실린더로 유압을 인가하도록 연결된 제3 유압 배관(250);을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치.
11. 내장된 클램프 유압실린더(130)의 수평방향 유압에 의해 체결대상부재(320)에 장착된 클램프(110); 상기 체결대상부재에 체결된 체결부재(330)에 장착되어 회전 토크를 가하는 토크 도입용 스패너(120); 상기 토크 도입용 스패너(120)에 전단부가 힌지연결되며, 후단부가 상기 클램프(110) 후방에 연결되어 토크 도입용 스패너(120)에 회전 토크를 공급하는 스트로크(Stroke) 유압실린더(140); 및 상기 클램프 유압실린더(130)와 스트로크 유압실린더(140)에 유압을 인가하는 유압펌프 유닛(200);을 포함하는 것을 양방향 자동체결장치를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법에 있어서,
    a) 상기 체결부재 및 상기 체결대상부재에 클램프 및 토크 도입용 스패너를 각각 장착하는 단계;
    b) 상기 유압펌프 유닛을 통해 클램프 유압실린더 및 스트로크 유압실린더에 유압을 각각 공급하는 단계;
    c) 상기 클램프 유압실린더에 의해 상기 클램프가 상기 체결대상부재를 고정시키는 단계; 및
    d) 상기 스트로크 유압실린더에 의해 상기 토크 도입용 스패너가 상기 체결부재에 회전 토크를 도입하는 단계;를 포함하며,
    상기 유압펌프 유닛(200)은 상기 클램프 유압실린더로 설정 압력을 인가하는 시퀀스 밸브(210,Sequence Valve); 상기 스트로크 유압실린더에 설정 압력을 인가하는 솔레노이드 밸브(220,Solenoid Valve); 상기 클램프 유압실린더 및 상기 스트로크 유압실린더로 인가되는 유압을 표시하는 압력 게이지(260); 및 상기 시퀀스 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 조작하는 조작 스위치(270)를 포함하되, 상기 시퀀스 밸브가 1차적으로 상기 클램프 유압실린더로 설정 압력을 인가하여 상기 클램프 유압실린더가 설정 압력에 도달하면, 상기 클램프 유압실린더의 유압은 그대로 유지되고, 2차적으로 상기 스트로크 유압실린더로 유압이 분배되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치 를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 체결부재는 내측면에 나사 체결부가 형성되지 않은 상태로 체결대상부재가 삽입되는 분리부(333); 상기 분리부를 통해 삽입된 체결대상부재(320)의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 체결부에 체결되어 체결대상부재(320)가 삽입 체결되는 체결 몸통부(334); 및 상기 분리부(333)와 체결 몸통부(334) 사이에서 형성된 단면 감소부(332);를 포함하는 커플러를 이용하고,
    상기 체결대상부재는 상기 철근용 커플러에 의해 체결되는 철근 또는 강봉을 이용함으로서,
    상기 클램프에 의하여 고정된 체결대상부재가 토크 도입용 스패너에 장착된 체결부재에 회전 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 커플러의 체결 몸통부(334) 상면(A)에 토크 도입용 스패너(120) 저면이 걸리도록 함으로서 자동체결장치가 체결부재인 커플러에 자립이 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법.
14. 제 12항에 있어서, 상기 토크 도입용 스패너(120)에는 커플러의 분리부 상면(A)에 지지되도록 걸림지지편(122)이 토크 도입용 스패너(120)의 두부 상면에 더 부착되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법.
15. 제 11항에 있어서,
    상기 체결부재는 너트를 이용하고,
    상기 체결대상부재는 상기 너트에 의해 체결되는 파이프 또는 볼트를 이용함으로서
    상기 토크 도입용 스패너에 장착된 체결부재가 클램프에 의하여 고정된 체결대상부재에 회전 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 자동체결장치 를 이용한 부재의 양방향 자동 체결방법.

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