KR101168090B1 - 풀림 및 낙하 방지 체결구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체결부재와 맞닿는 면에 탄성과 자성을 가지는 링체를 수용결합시켜, 특히 철골로 이루어진 체결부재의 체결 작업시 체결구가 체결부재에 자력으로 결합부착됨에 따라 체결시 체결구가 체결부재에서 분리되어 낙하하는 것을 방지함은 물론, 체결 후에는 체결구가 체결부재에서 풀리는 것을 방지하도록 내부에 자석이 수용되어 자성을 가지며 표면에 톱니형 돌기가 형성된 링 형상의 링체를 구비하고, 나사체결시 체결부재의 표면과 맞닿는 체결구의 면에는 상기 링체링체고정되는 삽입홈이 형성되어 고층의 철 구조물 체결 작업 시, 철 구조물에 부착됨으로써 체결구의 낙하를 방지하는 효과가 있다.

Description

풀림 및 낙하 방지 체결구 {Falling Prevention and Self-Locking Screw}

본 발명은 체결부재들을 서로 연결하여 결합하도록 된 체결구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체결부재와 맞닿는 면의 내부에 탄성과 자성을 가지는 링체를 수용하여, 철골로 이루어진 체결부재의 체결 작업시 체결구가 철골에 자력으로 결합부착됨에 따라 체결작업시 분리되어 낙하하여 안전사고가 발생하는 것을 방지함은 물론 링체가 체결부재에 탄성적으로 밀착되도록 됨에 따라, 체결 후에는 체결구가 체결부재에서 풀리는 것을 방지하도록 된 풀림 및 낙하 방지 체결구에 관한 것이다.

일반적으로 체결구는 원통형의 표면 또는 내면에 나사선을 따라 홈을 파 형성한 체결요소의 하나로써, 원통형의 표면에 나사홈이 형성된 것을 수나사, 내면에 홈을 형성한 것을 암나사라 하며, 일반적으로 수나사는 볼트라 하고, 암나사는 너트라 한다.
이와 같은 체결구는 자동차나 항공기, 각종 산업기계, 파이프 라인 등에 체결구로 많이 사용되고 있다. 그 중에서 고층의 구조물에 체결 부재를 서로 연결하기 위해 사용된 체결구는 시간이 지남에 따라 바람, 진동 등의 외력에 의해 수나사(볼트)와 암나사(너트)의 체결력이 저하하고, 이에 작업자가 체결구들의 풀림을 방지하기 위해 정기적으로 점검하는 작업을 하고 있다.

이에 따라 상기 점검작업을 간편하게 작업하기 위해 여러 방법의 풀림 방지용 체결구가 발명되어 상용화되어 사용되고 있다. 예를 들면, 체결 면에 홈을 형성하고, 이 홈에 대응하는 돌출부를 볼트 머리 안착 면에 형성하여 체결 작업시 홈과 돌출부가 서로 결합하여 회전되지 못하게 함으로써 풀림을 방지하는 체결구가 사용되고 있다.

이뿐만 아니라, 체결 후 풀림 방지 기능을 개선하고자 볼트와 너트 내부에 스프링을 부가로 구성하여 스프링의 압축력을 이용해 볼트 및 너트 안착 면과 체결 면의 마찰력을 증대시켜 풀림을 방지하는 체결구도 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 체결구들은 고층의 구조물 체결 부재를 체결할 때에는 작업자가 승강기나 지지장치에 의지해서 작업을 해야 한다. 이때, 작업자의 한 팔은 지지장치를 잡고, 한 팔은 일정 토크로 체결구를 체결하게 되고, 이러한 불안정한 작업 자세로 인한 작업자의 추락 위험이 있는가 하면, 볼트 및 너트 등의 낙하로 인하여 지상 작업자의 부상 위험이 발생하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 체결부재와 맞닿는 면의 내부에 탄성과 자성을 가지는 링체를 수용하여, 철골로 이루어진 체결부재의 체결 작업시 체결구가 철골에 자력으로 결합부착됨에 따라 체결작업시 분리되어 낙하하여 안전사고가 발생하는 것을 방지함은 물론, 링체가 체결부재에 탄성적으로 밀착되도록 됨에 따라 체결 후에는 체결구가 체결부재에서 풀리는 것을 방지하도록 된 풀림 및 낙하 방지 체결구를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풀림 및 낙하 방지 체결구는, 탄성재질로 이루어지며 내부에 자석이 수용되어 자성을 가지고 표면에 톱니형 돌기가 형성된 링 형상의 링체가 삽입고정되는 삽입홈이 체결부재와 나사체결시 체결부재의 표면과 맞닿는 면에 형성되며, 상기 삽입홈의 내측단부에는 수용된 상기 링체가 외부로 이탈되는 것을 방지하도록 된 걸림턱이 구비되어, 체결부재와 나사결합될 때, 자체적인 탄성력에 의해 체결부재측으로 상기 톱니형 돌기를 압박하여 체결부재의 내측으로 상기 톱니형 돌기가 파고들어가 확고히 고정되도록 된 것을 특징으로 한다.
상기한 링체의 내주면은 표면에 대하여 수직상으로 형성되고, 단면은 일측 표면에서 타측 표면으로 갈수록 그 폭이 좁아져 외주면이 경사지게 형성되며, 상기 삽입홈은 상기 링체와 외주면과 상응하여 맞춤결합되도록 바닥면이 경사면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 삽입홈의 경사면에는 내측으로 더욱 파여진 고정홈이 형성되고, 상기 링체의 경사진 외주면에는 상기 고정홈에 맞춤삽입되는 고정돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 링체는 일 측에 틈새가 형성된 "C" 형상으로 이루어져 상기 삽입홈에 삽입될 때에는 그 체적을 줄여 상기 걸림턱의 내측으로 삽입하고, 삽입홈에 삽입된 후에는 그 체적이 증대되어 외측상단부가 상기 걸림턱의 내측면에 걸리어 외부로 이탈되지 않게 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 톱니형 돌기는 체결부재의 재질보다 높은 경도인 것으로 이루어져 체결시 톱니형 돌기가 체결부재의 내측으로 파고들도록 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기한 톱니형 돌기의 단면은 좌측에서 우측으로 갈수록 상방향으로 형성되어 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 톱니형 돌기의 단면은 우측단부에서 하측방향으로 수직되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 링체는 내부에 자석이 수용되어 자성을 가지도록 된 것을 특징으로 한다.

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상기와 같이 이루어진 본 발명의 풀림 및 낙하 방지 체결구는 체결부재와 접하는 면에 탄성과 자성을 가지는 링체가 수용되어 자력을 가짐으로써, 특히 고층의 철 구조물 체결 작업 시, 철 구조물에 자력결합하여 부착됨으로써 체결구의 낙하를 방지하면서 체결작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 체결부재와 나사결합될 때, 자체적인 탄성력에 의해 체결부재측으로 상기 톱니형 돌기를 압박하여 체결부재의 내측으로 상기 톱니형 돌기가 파고들어가 확고히 고정됨에 따라 풀림 방향으로 회전하지 않아 풀림을 방지하게 된다.
또한, 상기 링체는 삽입홈의 고정홈과 고정돌기가 맞물려 끼워 맞춤 결합하기 때문에 체결구의 내부에서 링체가 헛돌지 않아 안정되게 체결작업을 수행할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구에서 수나사에 링체가 장착된 것을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구에서 수나사와 링체가 분리된 것을 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b, 도 3c는 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구를 구성하는 링체를 도시한 도면이다.
도 4a, 도 4b는 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구를 구성하는 링체장착 방법을 설명하기 위한 체결구의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구의 사용상태를 보인 것으로 나사결합되는 체결부재에 링체가 확고히 압박하여 고정되는 상태를 보인 단면 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구의 다른 실시 예를 설명하기 위한 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 수나사(10)와 암나사(30)에 링체(20)가 삽입고정된 것으로 구성된다.

도 2는 풀림 및 낙하 방지 체결구에서 수나사(10)와 링체(20)를 분리한 것을 도시한 도면이다. 여기서, 수나사(10)는 볼트머리(11) 부분에서 체결부재와 체결시 접촉되는 면에 삽입홈(14)이 형성되고, 형성된 삽입홈(14) 내부에는 링체(20)의 외주면에 형성된 고정돌기(22)와 대응하여 삽입고정되는 고정홈(12)이 형성된다.

이때, 삽입홈(14)의 일측에는 원주방향을 따라 걸림턱(16)이 형성되어 삽입된 링체(20)의 이탈을 방지하게 되도록 구성된다.

도 3a와 도 3b, 도3c는 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구를 구성하는 링체의 사시도와 내부 단면도 및 정면도이다.

상기에서 링체(20)는 링 형상으로 이루어진 것으로, 내부에 자석(M)이 링체(20)의 단면형상과 동일 하거나 삼각형 모양으로 형성되고, 링체(20)의 체결부재와 접촉되는 표면(24)에는 톱니형 돌기(21)가 형성되며, 링체(20)의 일측에는 틈새(23)가 형성되어 "C"모양이 형성되고, 삽입홈(14)에 체결시 이 틈새(23)가 압축됨으로써 체적을 작게 만들면서 상기 걸림턱(16) 안쪽으로 삽입되고, 삽입 후에는 자체 복귀력에 의해 링체(20)의 외측상단면이 걸림턱(16)의 내측 하부로 밀착되어 이탈이 방지되게 삽입고정된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지 체결구의 작용은 다음과 같다.

도 3a, 도 3b, 도 4를 참조하면 수나사(10)의 볼트머리(11)에 형성된 삽입홈(14)과 이 삽입홈(14)의 형상과 대응되는 "C" 형상의 링체(20)가 압축되어 삽입되고, 삽입 후 복귀력에 의해 걸림턱(16) 하부로 밀착됨으로써, 이탈이 방지된다. 이때, 링체(20)의 고정돌기(22)는 고정홈(12)에 삽입되어 수나사(10)의 내부에서 링체(20)가 헛돌지 않게 된다.

상기한 상태의 다른 실시 예로서, 도3a, 도3b에서 링체(20)의 고정돌기(22)와 볼트머리(11)의 고정홈(12)을 생략하여, 링체(20)의 고정돌기(22)가 체결 대상물에 밀착되어 링체의 틈새(23)가 맞닿으면 링체(20)와 삽입홈(14)의 마찰력이 증대되어 링체(20)의 회전을 방지하게 된다. 그리고, 삽입홈(14)의 일측에는 원주 방향을 따라 테두리에 걸림턱(17)이 형성되어 삽입된 링체(20)의 이탈을 방지하게 된다.

또한, 링체(20) 내부에 자석(M)이 구비되어 철 구조물을 체결할 경우, 링체(20)의 자력으로 수나사(또는 암나사)가 철 구조물에 자력으로 부착됨으로써, 철 구조물에서 분리되지 않아 체결작업시에 낙하하는 것을 방지하게 된다. 즉, 링체(20)가 부착된 수나사(10)는 체결 부재(40)의 일 측면에 결합 시 링체(20) 내의 자석(M)의 자력에 의해 체결부재(40)에 부착되어 암나사(30)를 체결하지 않아도 낙하하지 않게 된다.

그리고, 도 5를 참조하면, 낙하 및 풀림 방지 체결구의 수나사(10), 링체(20), 암나사(30)를 이용하여 체결부재(40)를 체결한다.

상기한 상태에서 체결이 이루어지면, 체결부재(40)보다 높은 경도의 재료로 제작된 톱니형 돌기(21)가 체결 작업 시 체결부재(40)의 안착 면에 체결홈(41)을 형성하면서 삽입되고, 이 체결 홈(41)에 링체(20)의 톱니형 돌기(21)가 삽입됨으로써, 수나사(10)는 역회전이 불가능하여 풀림 방지 역할을 하게 된다.

이처럼 풀림 및 낙하 방지 체결구를 이용하여 체결부재(40)를 체결한 후에는 체결구의 풀림이 방지됨에 따라 진동 등으로 체결구의 풀림을 주기적으로 점검하여 재차 조임 작업등을 해야 하는 등의 유지보수를 생략할 수 있게 한다.

그리고, 체결부재(40)와 나사결합될 때, 자체적인 탄성력에 의해 체결부재(40)측으로 상기 톱니형 돌기(21)를 압박하여 체결부재(40)의 내측으로 상기 톱니형 돌기(21)가 파고들어가 확고히 고정됨에 따라 풀림 방향으로 회전하지 않아 풀림을 방지하게 된다.
즉, 상기 체결부재(40)에 나사결합되는 중에 체결부재(40)의 체결면이 상기 링체(20)를 가압하여 링체(20)가 삽입홈(14)의 내측으로 가압이송되고, 최후에는 링체(20)가 삽입홈(14)의 바닥면에 밀착되는 상태에서 지지됨과 아울러 링체(20)의 자체 탄성력에 의해 체결부재(40)측으로 탄성력이 발생되어, 결과적으로 톱니형 돌기(21)가 체결부재(40)의 내부를 파고들어 꽂히듯 고정된다.
따라서, 체결부재와 링체가 확고히 결합하여 풀어지는 것이 방지된다.

도 6은 본 발명에 따른 풀림 및 낙하 방지용 체결구의 다른 실시 예를 설명하기 위한 사시도이다.

도 6에서와 같이 수나사(10)의 볼트 머리(11)를 상기한 일 실시 예와는 다르게 지름을 크게 하고 볼트 머리(11)의 테두리 부분에 돌기(13)를 형성하고 있다.

상기한 상태에서 체결부재(40)에 체결구를 체결할 경우, 링체(20)의 톱니형 돌기(21)보다 돌기(13)가 먼저 체결부재(40)의 일측면에 먼저 닿게 되고, 이 후 더 큰 토크로 체결력을 가하면 체결부재(40)의 체결면에 밀착되는 돌기(13)의 가압력이 증대됨으로써, 돌기(13)의 외부에서 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

10 : 볼트 11 : 볼트머리
12 : 고정 홈 13 : 돌기
14 : 삽입 홈 15 : 나사산
16 : 걸림턱 20 : 와셔
21 : 톱니형 돌기 22 : 고정 돌기
23 : 틈새 24 : 와셔외부
M : 자석 30 : 너트
40 : 체결부재 41 : 체결홈

Claims (8)

1. 탄성재질로 이루어지며 표면에 톱니형 돌기가 형성된 링 형상의 링체가 삽입고정되는 삽입홈이 체결부재와 나사체결시 체결부재의 표면과 맞닿는 면에 형성되며,
   상기 삽입홈의 내측단부에는 수용된 상기 링체가 외부로 이탈되는 것을 방지하도록 된 걸림턱이 구비되어
   체결부재와 나사결합될 때, 자체적인 탄성력에 의해 체결부재측으로 상기 톱니형 돌기를 압박하여 체결부재의 내측으로 상기 톱니형 돌기가 파고들어가 확고히 고정되도록 된 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
2. 제 1항에 있어서,
   상기한 링체의 내주면은 표면에 대하여 수직상으로 형성되고, 단면은 일측 표면에서 타측 표면으로 갈수록 그 폭이 좁아져 외주면이 경사지게 형성되며, 상기 삽입홈은 상기 링체와 외주면과 상응하여 맞춤결합되도록 바닥면이 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
3. 제 2항에 있어서,
   상기한 삽입홈의 경사면에는 내측으로 더욱 파여진 고정홈이 형성되고, 상기 링체의 경사진 외주면에는 상기 고정홈에 맞춤삽입되는 고정돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
4. 제 1항에 있어서,
   상기한 링체는 일 측에 틈새가 형성된 "C" 형상으로 이루어져 상기 삽입홈에 삽입될 때에는 그 체적을 줄여 상기 걸림턱의 내측으로 삽입하고, 삽입홈에 삽입된 후에는 그 체적이 증대되어 외측상단부가 상기 걸림턱의 내측면에 걸리어 외부로 이탈되지 않게 고정되는 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
5. 제 1항에 있어서,
   상기한 톱니형 돌기는 체결부재의 재질보다 높은 경도인 것으로 이루어져 체결시 톱니형 돌기가 체결부재의 내측으로 파고들도록 체결되는 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
6. 제 1항에 있어서,
   상기한 톱니형 돌기의 단면은 좌측에서 우측으로 갈수록 상방향으로 형성되어 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
7. 제 6항에 있어서,
   상기한 톱니형 돌기의 단면은 우측단부에서 하측방향으로 수직되게 형성된 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.
8. 제 1항에 있어서,
   상기한 링체는 내부에 자석이 수용되어 자성을 가지도록 된 것을 특징으로 하는 풀림 및 낙하 방지 체결구.

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