KR101144139B1 - 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법 - Google Patents

Abstract

TS 커플러와 같은 연결부재에 철근과 같은 연결대상부재를 연결함에 있어서 일정한 토크를 자동으로 도입시킬 수 있고, 도입된 토크의 크기를 육안으로 직접 검증할 수 있게 함으로써 부재 연결 작업에 있어 작업자의 번거로움을 크게 줄이고, TS 커플러가 작업과정에서 변형되거나 스패너가 파손되는 문제점을 해결할 수 있어 작업 생산성을 향상시킬 수 있는, 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법이 제공된다.

Description

분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법{TORQUE SHEAR COULPER FOR STRESS DISTRIBUTION AND MEMBER CONNECTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 예컨대 철근 연결용 TS 커플러를 이용하여 철근을 연결함에 있어 상기 TS 커플러의 변형(분리부 변형) 등을 방지할 수 있는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법에 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 약해질 수 있다.

따라서 철근의 연결부에서 양쪽 철근을 이어주기 위하여 원통형 관 형태로 형성되어 철근과 기계적인 나사연결을 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 나사연결하는 커플러(10)를 이용하여 양쪽 철근(21, 22)을 연결하는 구조를 가진다.

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 연결되는 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 연결된 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 연결해야 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 TS 커플러(30,Torque Shear Coulper)가, 도 1b에 도시된 바와 같이, 소개되어 있다.

도 1b는 종래의 기술에 따른 체결 몸통부와 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 연결된다.

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 감소부(32)에 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 연결하고, 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 연결한 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 분리부(33)가 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 회전하는 것에 대한 문제점을 그대로 갖는다는 한계가 있었다.

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

도 1c는 출원인이 개발한 자동 커플러 연결 장치를 나타내는 도면이다.

도 1c를 참조하면, 연결부재를 커플러(90), 연결대상부재를 하부 철근 및 상부 철근(81, 82)으로 한 예를 기준으로 자동 커플러 연결장치(70)를 설명한다.

자동 커플러 연결장치(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 연결되도록 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 연결장치(70)에 의해서 하부 및 상부 철근(81, 82)을 장착시키는 커플러(90)는 내측면에 나사 연결부(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 연결부(92)에 연결되어 하부 및 상부 철근(81, 82)이 삽입 연결되는 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 있게 된다.

하지만 이때 도 1d와 같이 상기 커플러(90)의 분리부(93)에 끼워져 장착되는 고정 렌치부(72)에 토크가 가해지는 과정에서 분리부(93)에 과도한 변형이 발생하여 분리가 되지 않거나, 분리부(93)가 성공적으로 분리 되더라도 분리부(93)가 고정 렌치부(72)에 끼여져 고정 렌치부(72)로부터 분리부(93)를 분리할 수 없는 현상이 발생하거나, 고정 렌치부(72)에 무리한 토크가 가해짐에 따라 고정 렌치부(72)가 부러지는 현상도 발생하는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 커플러와 같은 연결부재에 철근과 같은 연결대상부재를 연결함에 있어서 TS 커플러를 이용함으로서 도입된 회전 토크의 크기를 육안으로 직접 검증할 수 있게 하여 부재 연결 작업에 있어 작업자의 번거로움을 크게 줄이고, 작업 생산성을 향상시킬 수 있는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 TS 커플러를 사용함에 있어서 TS 커플러의 연결 과정에서 TS 커플러가 변형되거나 TS 커플러에 장착되는 스패너 등이 부러지는 현상을 방지할 수 있는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

내측면에 나사 연결부가 형성되지 않은 상태로 연결대상부재가 삽입되는 분리부; 상기 분리부를 통해 삽입된 연결대상부재의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 연결부에 연결되어 연결대상부재가 삽입 연결되는 체결 몸통부; 및 상기 분리부와 체결 몸통부 사이에서 형성된 단면 감소부;를 포함하는 TS 커플러에 있어서, 상기 분리부는 링 형태로 형성되도록 하고 외주면에 다수의 응력분산절편이 연속 형성되도록 하여 토크 도입에 의해 작용하는 응력이 각 응력분산절편에 의하여 원형링 형태의 분리부에 고르게 분산될 수 있도록 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 커플러의 체결 몸통부 내부에는 철근 또는 강봉의 연결단부의 맞닿는 부위의 마찰력을 감소시키기 위한 부싱(Busing)이 더 삽입되도록 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공한다.

또한 바람직하게는 상기 분리부에는 스패너가 상방으로부터 하방으로 끼워져 장착되도록 하되, 상기 스패너는 응력분산절편이 삽입되도록 스패너의 두부 내측면(C)에 절편수용부가 다수 연속 형성되도록 하여 스패너에 토크가 제공될 때 토크가 각 응력분산절편에 의하여 원형링 형태의 분리부에 고르게 분산될 수 있도록 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공한다.

또한 바람직하게는 스패너에는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러의 체결 몸통부 상면(A)에 지지되도록 걸림지지편이 스패너의 두부 내측면(C)을 따라 부착되어 상기 걸림지지편이 체결 몸통부 상면에 지지될 수 있도록 한 분리부 응력 분산이 가능한 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공한다.

또한 바람직하게는 커플러 분리부 단면 형상과 커플러 체결 몸통부 단면형상이 다르므로 인해 스패너를 커플러 분리분에 삽입할 경우 커플러의 체결 몸통부 상면(A)에 지지되어 스패너에 토크 도입 시 순수하게 커플러 분리부에만 토크가 전달되어 분리부 전단파괴를 유도하는 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공한다.

또한 바람직하게는 커플러 분리부 단면형상과 커플러 체결 몸통부 단면형상이 동일할 경우 스패너 삽입 시 커플러 분리부와 체결 몸통부 모두에 걸쳐저 스패너에 토크 도입 시 커플러 분리부에만 토크카 도입되지 않고 체결 몸통부에도 동시에 동일한 토크가 전달되어 분리부가 분리되지 않게 되므로 이를 방지하기 위해 스패너 두부 내측면(C) 상부를 따라 부착되어지는 걸림 지지편을 두어 스패너가 커플러 분리부 상면에 지지되어 스패너에 토크 도입시 커플러 분리부에만 토크가 전달되어 분리부 전단파괴를 유도하는 커플러 및 이를 이용한 부재 연결방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, TS 커플러와 같은 연결부재에 철근과 같은 연결대상부재를 연결함에 있어서 유압을 이용하여 일정한 회전 토크를 자동으로 도입시킬 수 있게 된다.

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

또한 TS 커플러는 제공되는 토크에 의하여 변형되거나 파손되지 않도록 하여 철근 장착 및 토크 도입에 있어 품질관리가 매우 효율적으로 진행될 수 있게 된다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식을 도시한 단면도이다.
도 1b는 종래의 기술에 따른 체결 몸통부와 분리부가 분리되는 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식을 도시한 사시도이다.
도 1c는 종래의 자동 커플러 연결 장치의 조립사시도이다.
도 1d는 종래 TS 커플러와 스패너의 결합사시도이다.
도 1e는 본 발명과 종래 TS 커플러의 작용도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 TS 커플러와 스패너의 결합사시도,
도 3은 본 발명에 따른 양방향 자동연결장치의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 양방향 자동연결장치와 유압펌프 유닛의 시스템도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 TS 커플러를 양방향 자동연결장치를 이용하여 설치하는 시공사시도 및 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.

[ 본 발명에 의한 TS 커플러(500) ]

먼저, 본 발명에 의한 TS 커플러(500)는 도 2a, 도 2b 및 도 5와 같이, 내측면에 나사 연결부가 형성되지 않은 상태로 연결대상부재(320, 철근 또는 강봉)가 삽입되는 분리부(510); 상기 분리부를 통해 삽입된 연결대상부재(320)의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 연결부에 연결되어 연결대상부재(320)가 삽입 연결되는 체결 몸통부(530); 및 상기 분리부(510)와 체결 몸통부(530) 사이에서 형성된 단면 감소부(520)를 포함하는 TS 커플러이다.

본 발명의 TS 커플러(500)의 기술적 특징은 도 2a 및 도 2b와 같이 토크 분산을 위해 상기 분리부(510)의 외주면을 따라 다수의 응력분산절편(511)이 다수 형성되도록 한 것이다.

즉, 종전 TS 커플러는 도 1d 및 도 1e와 같이 스패너(12)와 접촉하는 육각너트 형태의 분리부의 접촉면이 일정한 연장길이(L)을 가지게 됨을 알 수 있는데 이와 같이 TS 커플러에 스패너(12)를 접촉시키게 되면 제공되는 토크에 의하여 스패너(12)가 회전할 경우 분리부의 변곡부위(B1,B2, 특히 B2에 집중)에 과도한 응력이 집중되어 분리부가 변형되는 현상이 발생하였다.

즉, 종래 TS 커플러(90)는 분리부(93)는 일반 너트와는 달리 단면감소부(94)에 의하여 체결 몸통부(91)와 연결되어 최종 분리되도록 한 것이기 때문에 분리부(93)의 두께(T)가 일반 너트의 두께와 대비하여 크게 형성시키지 않게 된다. 이에 분리부(93)에 토크가 작용할 경우 분리부가 변형되는 현상이 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기 과도한 응력이 분리부에 집중되지 않도록 도 1e와 같이 분리부(510)는 예컨대 원형링 형태를 그대로 유지하도록 하고, 분리부(310) 외주면에 다수의 응력분산절편(511)이 연속 형성되도록 하게 된다.

이때 응력분산절편(511)의 형태는 도 2a 및 도 2b의 경우 사각 또는 삼각형태로 도시되어 있으나 다양한 다른 형태로 형성될 수 있을 것이다.

이에 상기 응력분산절편(511)이 삽입되도록 스패너(120,토크 도입용 이하 동일하다.)의 두부 내측면(C)에는 절편수용부가 다수 연속 형성되도록 함으로서, 상기 절편수용부에 응력분산절편(511)이 삽입되도록 하여,

스패너(120)에 토크가 제공될 때 토크에 의한 응력이 각 응력분산절편(511)에 의하여 원형링 형태의 분리부(510)에 고르게 분산될 수 있도록 하였다.

즉, 도 1e와 같이 스패너(120)과 결합된 분리부(510)의 응력분산절편(511)의 다수가 연속하여 형성되어 있어, 스패너(120)에 의한 토크가 각 응력분산절편(511)에 전달될 때 응력분산절편(511)에는 압축응력(F1) 및 전단응력(F2)이 고르게 분산됨에 따라 토크에 의한 응력에 의하여 분리가 종전과 달리 변형되는 등의 문제가 발생하지않게 된다.

또한, 도 2a 및 도 2b와 같이 상기 분리부(510)의 내측면에는 나사부를 형성(전단응력과 인장응력 발생)시키거나 나사부가 형성되지 않은 분리부(순수 전단응력만 발생)로 형성되도록 함으로서 분리부 분리여부를 용이하게 확인하여 체결력 확보 여부를 쉽게 확인할 수도 있다.

또한, 상기 스패너(120)의 단부는 도 2a 및 도 2b와 같이 상기 연결부재를 충분히 감싸 형성될 수 있도록 충분히 연장된 스패너 연장부(121)로 형성되도록 하고, 체결 몸통부(530)와 분리부(510) 사이의 단면 감소부(520)로 구성된 TS 커플러(500)에 있어 상기 체결 몸통부(530) 상면(A)에 스패너(120)의 저면이 걸리도록 함으로서 도 4와 같이 양방향 자동연결장치(100)가 연결부재인 TS 커플러(500)에 자립이 가능하도록 설치할 수 있게 된다.

이러한 양방향 자동연결장치(100)의 자립은 결국 커플러 분리부와 체결 몸통부의 단면 형상이 상이함과 동시에 스패너가 체결 몸통부(530) 상면(A)에 걸려질 수 있을 정도로 체결 몸통부(530) 상면(A)이 노출되어 있기 때문인데, 커플러 분리부와 체결 몸통부(530)의 단면 형상이 동일하거나 커플러 체결 몸통부(530)에 스패너가 걸려질 정도로 체결 몸통부(530) 상면(A)이 노출되지 않을 경우 스패너가 자립하지 못하게 되므로 이를 방지하고 스패너 자립을 위해 본 발명의 스패너(120)에는 걸림지지편(122)을 더 형성시킬 수 있다.

즉, 상기 스패너(120)에는 커플러 분리부 상면에 지지되도록 걸림지지편(122)이 스패너(120)의 두부 내측면(C) 상부에 상기 걸림지지편(122)이 더 형성되도록 하게 된다.

나아가 도 2b와 같이 TS 커플러(500) 내부에 상부철근과 하부철근의 연결단부가 서로 맞닿는 부위에 있어 마찰력이 큰 상태에서는 클램프(110)에 물려진 상부 철근(320)이 회전하게 되면 상부철근이 회전하지 않고 커플러가 회전하면서 헛돌게 된다.

이에 상부철근과 하부철근의 연결단부가 맞닿는 부위에 예컨대 황동 등의 재질로 제작된 부싱(540)을 체결 몸통부(530) 내부에 삽입하여 마찰력이 감소하도록 하여 TS커플러가 상부 철근을 따라 타고 올라가는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

[ 본 발명에 의한 TS 커플러(500)를 이용한 부재 연결방법 ]

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, TS 커플러(500)를 이용한 부재 연결방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동연결장치(100)는 구체적으로 TS 커플러(500)와 철근들(310,320)을 연결하기 위한 자동연결장치로서, 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.

상기 클램프(110)는 연결대상부재, 예를 들면, 상부 철근(320)에 장착되며, 수평 유압에 의해 상기 상부 철근(320)을 물어 고정시키는 것으로서, 후술되는 클램프 하우징(113)과 클램프 유압실린더 하우징(116)이 일체로 수평 결합된 구조이다.

이때 상기 클램프 하우징(113)에는 관통하는 연결대상부재(320)를 압착시켜 고정시키는 한쌍의 죠(111,112)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 연결볼트(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 연결부재에 장착된 토크 도입용 스패너(120)에 회전토크를 제공하기 위한 것으로서 상기 클램프 유압실린더 하우징(116)의 후방에 연결볼트(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 TS 커플러(500)의 분리부(510)에 장착되고, 상기 연결대상부재에 장착된 클램프(110)에 스트로크 유압실린더(140)에 의하여 연결되어 있음을 알 수 있다.

즉, 토크 도입용 스패너(Spanner: 120)는 상기 연결부재, 예를 들면, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이, TS 커플러(500)에 장착되며, 스트로크 유압실린더(140)에 의하여 제공되는 유압에 의해 상기TS 커플러(500)에 회전 토크(Torque)를 제공하게 된다.

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

이에 스트로크 유압실린더(140)는 상기 토크 도입용 스패너(120)가 상기 연결부재인 TS 커플러(500)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 자동연결장치(100) 및 유압펌프 유닛(200)이 설치되어 사용되는 것을 나타내는 사시도이다.

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

즉, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 자동연결장치(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 자동연결장치(100)를 연결대상부재(310,320)와 연결부재인 TS 커플러(500)에 자립되도록 장착하고, 조작 스위치(270)를 조작하여 연결대상부재(310,320)에 연결부재인 TS 커플러(500)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 자동연결장치(100)는 커플러와 철근뿐만 아니라 여러 부재의 이음 및 연결에 사용할 수 있다.

이에 도 5 및 도 6를 기준으로 회전토크 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 연결부재는 TS 커플러(500)이고 연결대상부재(310,320)가 철근 또는 강봉인 경우이다.

즉, 먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결부재로서 TS 커플러(500) 및 상기 연결대상부재(310,320)에 양방향 자동연결장치(100)를 장착하고, 유압펌프 유닛(200)을 통해 양방향 자동연결장치(100)에 유압을 각각 공급하게 된다.

이에 먼저 본 발명의 TS 커플러(500)를 연결대상부재(310)에 먼저 회전 연결시키고,

다음으로는 상기 클램프의 양 죠(111,112)에 상기 연결대상부재(320, 상부 철근)이 압착되어 물려지도록 함으로서 고정시키고, 상기 스트로크 유압실린더(140)에 의해 상기 토크 도입용 스패너(120)가 상기 연결부재인 TS 커플러(500)의 분리부(510)에 장착되도록 하게 된다.

즉, 클램프 유압실린더(130)에 제공되는 유압에 의하여 클램프(110)가 연결대상부재인 상부 철근(320)을 물려지도록 하고, 연결부재인 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 연결볼트(140)에 의하여 연결된 클램프(110)가 시계방향으로 회전되도록 하는 것이다.

이에 결국, 클램프(110)에 물려진 상부 철근(320)이 회전되면서 TS 커플러의 분리부에 제공된 회전 토크가 일정 수준 이상이 되면 연결부재인 TS 커플러의 분리부(510)가 체결 몸통부(530)로부터 분리되게 된다.

이는 결국 연결부재로서 TS 커플러를 사용하여 토크 도입용 스패너(120)는 회전되지 않게 되고, 연결대상부재가 연결부재에 회전 연결되도록 하는 것이라 할 수 있다.

또한, 도 2b와 같이 TS 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 3c와 같이 상부철근과 하부철근의 연결단부가 맞닿는 부위에 예컨대 황동 등의 재질로 제작된 부싱(540)을 삽입하여 마찰력이 감소하도록 하여 커플러가 상부 철근을 따라 타고 올라가는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

나아가 상기 TS 커플러(500)의 체결 몸통부(530) 상면(A)에 토크 도입용 스패너(120) 저면이 걸리도록 함(걸림지지편 이용할 경우 더욱 안정적임)으로서 자동연결장치가 연결부재인 커플러에 자립이 가능하도록 장착시킬 수 있어 양방향 자동연결장치을 작업성과 시공성을 크게 증진시킬 수 있게 된다.

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: 양방향 자동연결장치
110: 클램프(Clamp)
111,112: 죠(JAW) 113: 클램프 하우징
114: 연결볼트 115: 클램프 유압실린더지지구
116: 클램프 유압실린더 하우징
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: 연결대상부재(철근 또는 강봉, 파이프 또는 볼트)
500: TS 커플러
510: TS 커플러의 분리부 511: 응력분산 절편
520: TS 커플러의 단면감소부
530: TS 커플러의 체결 몸통부 540:부싱
400: 하부 철근 고정용 지그(Jig)

Claims (15)

1. 내측면에 나사 연결부가 형성되지 않은 상태로 연결대상부재가 삽입되는 분리부(510); 상기 분리부를 통해 삽입된 연결대상부재(310,320)의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 연결부에 연결되어 연결대상부재가 삽입 연결되는 체결 몸통부(530); 및 상기 분리부(510)와 체결 몸통부(530) 사이에서 형성된 단면 감소부(520);를 포함하는 TS 커플러에 있어서,
   상기 분리부(510)는 링 형태로 형성되도록 하고 외주면에 다수의 응력분산절편(511)이 다수 연속 형성되도록 하여 토크에 의해 작용하는 응력이 각 응력분산절편(511)에 의하여 원형링 형태의 분리부(510)에 고르게 분산될 수 있도록 하며,
   상기 분리부(510)에는 스패너가 상방으로부터 하방으로 끼워져 장착되도록 하되, 상기 스패너는 응력분산절편(511)이 삽입되도록 스패너의 두부 내측면(C)에 절편수용부가 다수 연속 형성되도록 하여 스패너에 토크가 제공될 때 토크에 의해 작용하는 응력이 각 응력분산절편(511)에 의하여 원형링 형태의 분리부(510)에 고르게 분산될 수 있도록 하되,
   상기 TS 커플러의 분리부 상면(A)에 지지되도록 걸림지지편(122)이 스패너의 두부 상면에 부착되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러.
2. 제1항에 있어서, 상기 TS 커플러의 체결 몸통부(530) 내부에는 철근 또는 강봉의 연결단부의 맞닿는 부위의 마찰력을 감소시키기 위한 부싱(540,Busing)이 더 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 스패너(120)의 단부는 상기 TS 커플러를 충분히 감싸 형성될 수 있도록 연장 형성된 스패너 연장부(121)로 형성시키는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러.
5. 제 1항에 있어서, 상기 분리부(510)의 내측면에는 나사부를 형성시키거나 나사부가 형성되지 않은 분리부로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러.
6. 삭제
7. 내장된 클램프 유압실린더(130)의 수평방향 유압에 의해 연결대상부재(320, 철근)에 장착된 클램프(110); 상기 연결대상부재(320, 철근)에 연결된 응력분산이 가능한 TS 커플러(500)에 장착되어 회전 토크를 가하는 토크 도입용 스패너(120); 상기 토크 도입용 스패너(120)에 전단부가 힌지 연결되며, 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 자동연결장치(100)를 이용한 부재 연결방법에 있어서,
   a) 상기 TS 커플러(500) 및 상기 연결대상부재(320, 철근)에 클램프(110) 및 토크 도입용 스패너(120)를 각각 장착하는 단계;
   b) 상기 유압펌프 유닛(200)을 통해 클램프 유압실린더(130) 및 스트로크 유압실린더(140)에 유압을 각각 공급하는 단계;
   c) 상기 클램프 유압실린더(130)에 의해 상기 클램프(110)가 상기 연결대상부재(320, 철근)를 고정시키는 단계; 및
   d) 상기 스트로크 유압실린더(140)에 의해 상기 토크 도입용 스패너(120)가 상기 TS 커플러(500)에 회전 토크를 도입하는 단계;를 포함하며,
   상기 TS 커플러(500)는 내측면에 나사 연결부가 형성되지 않은 상태로 연결대상부재가 삽입되는 분리부(510); 상기 분리부를 통해 삽입된 연결대상부재(철근)의 연결 나사부가 내측면에 형성된 나사 연결부에 연결되어 연결대상부재(철근)가 삽입 연결되는 체결 몸통부(530); 및 상기 분리부(510)와 체결 몸통부(530) 사이에서 형성된 단면 감소부(520);를 포함하는 TS 커플러로서 상기 분리부(510)는 링 형태로 형성되도록 하고 외주면에 다수의 응력분산절편(511)이 다수 연속하여 형성되며,
   상기 TS 커플러(500)의 체결 몸통부(530) 상면(A)에 상기 토크 도입용 스패너(120) 저면이 걸리도록 함으로서 양방향 자동연결장치가 TS 커플러(500)에 자립이 가능하도록 장착시킬 수 있도록 하되,
   상기 토크 도입용 스패너(120)에는 커플러의 분리부 상면(A)에 지지되도록 걸림지지편(122)이 토크 도입용 스패너(120)의 두부 상면에 부착되도록 하고,
   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 분리부 응력 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 양방향 자동연결장치(100)는
   내장된 클램프 유압실린더(130)의 수평방향 유압에 의해 상기 연결대상부재(320)에 장착되는 클램프(110);
   상기 연결대상부재에 연결된 TS 커플러(500)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 포함하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 7항에 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 분리부 응력 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법.
13. 제 7항에 있어서,
    상기 TS 커플러(500)는 체결 몸통부(530) 내부에는 철근 또는 강봉의 연결단부의 맞닿는 부위의 마찰력을 감소시키기 위한 부싱(540,Busing)이 더 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법.
14. 제 7항에 있어서, 상기 분리부(510)에는 토크 도입용 스패너(120)가 상방으로부터 하방으로 끼워져 장착되도록 하되, 상기 토크 도입용 스패너(120)는 응력분산절편(511)이 삽입되도록 토크 도입용 스패너(120)의 두부 내측면(C)에 절편수용부가 다수 연속 형성되도록 하여 토크 도입용 스패너(120)에 토크가 제공될 때 토크가 각 응력분산절편(511)에 의하여 원형링 형태의 분리부(510)에 고르게 분산될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법.
15. 제 7항에 있어서, 상기 분리부(510)의 내측면에는 나사부를 형성시키거나 나사부가 형성되지 않은 분리부로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리부 응력 분산이 가능한 커플러를 이용한 부재 연결방법.

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