KR101295323B1

KR101295323B1 - 체결구 정렬 장치

Info

Publication number: KR101295323B1
Application number: KR1020110066336A
Authority: KR
Inventors: 유범재; 김강건; 이성온; 김도익; 최민준
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-08-12
Also published as: KR20130005030A

Abstract

본 발명은 체결구 정렬 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 나사결합 등 상호 결합시키고자 하는 복수의 부재들의 체결구들의 중심축의 위치를 용이하게 정렬시킬 수 있는 체결구 정렬 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 체결구 정렬 장치는 회전가능한 샤프트; 상기 샤프트의 일단에 결합하여, 상기 샤프트의 중심축을 따라 이동가능한 너트; 스프링이 체결되는 스프링 고정부와, 일면에 형성되는 가이드 이동부를 갖는 복수의 정렬 바; 상기 스프링이 체결되는 스프링 고정단과, 상기 정렬 바의 가이드 이동부의 선형 이동을 가이드 하는 리니어 가이드를 가지며, 상기 정렬 바가 상기 샤프트의 반경 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 블럭; 상기 정렬 바의 스프링 고정부와 상기 가이드 블럭의 스프링 고정단 사이에 체결되는 스프링; 및 상기 가이드 블럭의 일단에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 개구를 구비하는 결합너트를 포함한다.

Description

체결구 정렬 장치 {ARRANGE DEVICE OF CONNECTING HOLES}

본 발명은 체결구 정렬 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 나사결합 등 상호 결합시키고자 하는 복수의 부재들의 체결구들의 중심축의 위치를 용이하게 정렬시킬 수 있는 체결구 정렬 장치에 관한 것이다.

서로 다른 2 이상의 부재를 나사결합하기 위해서는 부재의 체결구들의 중심축을 일치시킨 후, 볼트를 체결구로 관통시켜서 너트와 결합시켜야 한다. 그러나, 다양한 요인들에 의해 체결구 내로 볼트를 체결하기 전에 체결구들의 위치가 틀어져서, 볼트가 체결구들을 관통하기 힘든 경우가 종종 발생한다. 일단 체결구의 위치가 틀어지게 되면, 부재 전체를 이동시켜서, 다시 체결구들의 위치를 정렬해야 하므로, 많은 시간과 노동력이 필요하게 된다. 때에 따라서는 이미 체결된 볼트를 다시 해체하고 중심축을 일치시킨 후, 다시 볼트를 체결하는 번거로운 작업이 필요하게 된다.

상기와 같이 체결구들의 중심축을 일치시키는 작업을 하지 않고, 중심축이 틀어진 상태에서 나사결합을 시도하는 경우, 볼트가 기울어진 상태로 체결구를 관통하게 되며, 체결 작업동안 나사산이나 볼트 머리 부분이 파손될 수 있다. 또한, 나사결합이 완료되었다 하더라도 기울어진 상태로 부재들이 결합된 것이므로, 결합력이 저하된다.

복수의 부재를 정렬하기 위한 종래 기술로, 한국공개특허 10-2003-0004627는 복수개 부품의 각 구멍간의 수직 정렬을 레이저 빔을 이용하여 회절 패턴을 형성시킴으로서 정렬하는 방법을 개시하고 있으나, 기계적 수단을 통한 체결구들의 물리적 정렬에는 적합하지 않다.

또한, 본 출원인이 2010. 5. 14. 에 출원한 10-2010-0045285는 기계적 수단을 통한 체결구 정렬 장치에 대해 개시하고 있으나, 구조적으로 개선의 여지가 있다.

한국공개특허 10-2003-0004627 (전자빔기술센터 주식회사) 2003. 01. 15. 2면 마지막 단락, 3면 첫번째 단락, 도면 1 한국특허출원 10-2010-0045285 (한국과학기술연구원) 2010. 5. 14.

본 발명의 목적은 나사결합하고자 하는 복수의 결합부재의 체결구들의 중심축을 신속하면서 용이하게 정렬시킬 수 있는 체결구 정렬 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복수의 결합부재의 체결구들의 중심축을 일치시키는 과정이 완료된 후에 체결구로부터 용이하게 해체할 수 체결구 정렬 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 체결구 정렬 장치는 회전가능한 샤프트; 상기 샤프트의 일단에 결합하여, 상기 샤프트의 중심축을 따라 이동가능한 너트; 스프링이 체결되는 스프링 고정부와, 일면에 형성되는 가이드 이동부를 갖는 복수의 정렬 바; 상기 스프링이 체결되는 스프링 고정단과, 상기 정렬 바의 가이드 이동부의 선형 이동을 가이드 하는 리니어 가이드를 가지며, 상기 정렬 바가 상기 샤프트의 반경 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 블럭; 상기 정렬 바의 스프링 고정부와 상기 가이드 블럭의 스프링 고정단 사이에 체결되는 스프링; 및 상기 가이드 블럭의 일단에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 개구를 구비하는 결합너트를 포함한다.

상기 샤프트에 접촉하는 상기 너트의 내측에는 나사홈이 형성되며, 상기 샤프트의 외면에는 상기 너트의 나사홈의 상응하는 위치에 제1 나사산이 형성될 수 있다.

상기 샤프트에 접촉하는 상기 결합너트의 내측에는 나사홈이 형성되며, 상기 샤프트의 외면에는 상기 결합너트의 나사홈의 상응하는 위치에 제2 나사산이 형성되고, 상기 제1 나사산과 제2 나사산의 나선 방향은 서로 반대로 구성될 수 있다.

상기 샤프트의 외면에는, 상기 제1 나사산과 인접한 영역에 제1 나사산의 직경보다 작은 직경을 갖는 제1 공회전 영역이 형성되며, 상기 제2 나사산과 인접한 영역에 제2 나사산의 직경보다 작은 직경을 갖는 제2 공회전 영역이 형성될 수 있다.

상기 너트는 외면으로부터 상기 정렬 바를 향하는 방향으로 경사지는 경사면을 구비하며, 상기 정렬 바는 외면으로부터 상기 샤프트 내측을 향하는 경사면을 구비할 수 있다.

본 발명의 체결구 정렬 장치는 간단한 구조로 형성되어, 나사결합하고자 하는 부재들의 체결구들의 위치를 신속하면서 안정적으로 정렬시킴으로써, 나사결합에 소요되는 작업 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 체결구 정렬 장치는 부재들의 체결구들을 정렬시킨 후에 용이하게 해체할 수 있으므로, 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결구 정렬 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 체결구 정렬 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 체결구 정렬 장치의 분해 사시도이다.
도 4 및 5는 본 발명의 체결구 정렬 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 체결구 정렬 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결구 정렬 장치의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 체결구 정렬 장치의 측면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 체결구 정렬 장치의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 체결구 정렬 장치(100)는 샤프트(110), 결합너트(120), 가이드 블럭(130), 정렬 바(140), 너트(150) 및 스프링(미도시)를 포함한다.

샤프트(110)는 외부의 너트런너(미도시) 등의 체결 장치가 결합하여 회전력을 전달하면 회전가능하다. 샤프트(110)의 중심축을 따라 결합너트(120), 가이드 블럭(130), 정렬 바(140) 및 너트(150)가 순차적으로 결합하며, 너트(150)와 결합너트(120)가 결합하는 샤프트(110)의 외면에는 제1 나사산(112)과 제2 나사산(114)이 형성될 수 있다. 여기서 제1 나사산(112)과 제2 나사산(114)이 형성된 영역의 직경은 샤프트 중심의 직경에 비해 더 크게 구성될 수 있으며, 제1 나사산(112)과 제2 나사산(114)의 나선 방향은 반대로 형성될 수 있다.

결합너트(120)는 샤프트(110)가 관통하는 개구를 구비하며, 샤프트(110)와 결합하는 내측에는 나사홈이 형성되어 샤프트(110)가 회전하면 제2 나사산(114)의 방향을 따라 선형이동할 수 있다. 여기서, 결합너트(120a, 120b)는 샤프트(110)가 관통하는 개구를 구비하는 부분(도면부호 120a로 표시)과 그 외측에 결합하는 부분(도면부호 120b로 표시)으로 이루어질 수 있으며, 반력이 없는 너트런너가 결합너트(120a)를 잡은 상태에서 샤프트(110)를 회전시킬 수 있다.

가이드 블럭(130)은 스프링이 체결되는 스프링 고정단(134a, 134b)과, 정렬 바(140)의 가이드 이동부(146)의 선형 이동을 가이드 하는 리니어 가이드(132)를 갖는다. 이에 따라, 정렬 바(140)는 리니어 가이드(132)에 의해 부드럽게 선형 이동할 수 있으며, 샤프트(110)의 외측 반경 방향으로 벌어지거나 수축될 수 있다.

가이드 블럭(130)도 결합너트(120)와 마찬가지로 샤프트(110)가 관통하는 개구를 구비하며, 일단에서 결합 너트(120)와 접하고 있으므로, 결합 너트(120)가 선형이동하면, 결합 너트(120)의 이동 방향으로 같이 움직이게 된다.

복수의 정렬 바(140)는 샤프트(110)의 외측에 결합하며, 상기 샤프트(110)의 반경 방향으로 벌어질 수 있다. 정렬 바(140)는 스프링이 체결되는 스프링 고정부(144a, 144b)와, 정렬 바(140)의 일면에 형성되며, 상기 리니어 가이드(132)에 삽입되는 가이드 이동부(146)를 갖는다. 도 3에서 정렬 바(140)는 3개가 도시되었으나, 정렬 바(140)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 2 이상의 정렬 바가 다양한 형태로 구성될 수 있다.

정렬 바(140)가 샤프트(110)의 반경 방향으로 벌어질 때, 정렬 바(140)의 가이드 이동부(146)는 가이드 블럭(130)의 리니어 가이드(132)를 따라 이동한다. 정렬 바(140)가 가이드 블럭(130)으로부터 완전히 이탈하지 않으며, 정렬 바(140)에 가해지는 힘이 제거되었을 때, 정렬 바(140)의 위치를 원위치로 회복시키도록 조임력을 가하기 위해, 정렬 바(140)와 가이드 블럭(130) 사이에 스프링이 체결된다.

예를 들어, 하나의 스프링의 양단이 각각 제1 스프링 고정부(144a)와 제1 스프링 고정단(134a)에 고정되어, 탄성력을 전달할 수 있으며, 다른 스프링의 양단이 각각 제2 스프링 고정부(144b)와 제2 스프링 고정단(134b)에 고정될 수 있다.

너트(150)는 샤프트(110)의 일단에 결합하여, 샤프트(110)의 중심축을 따라 이동할 수 있다. 또한, 샤프트(110)의 제1 나사산(112)에 결합하기 위해 너트(150)의 내측면에는 나사홈이 형성될 수 있다. 여기서, 제1 나사산(112), 제2 나사산(114) 및 이에 대응하는 나사홈들의 피치를 크게 하면 체결구 정렬 장치(100)에 의한 정렬시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 너트(150)는 외면으로부터 상기 정렬 바(140)를 향하는 방향으로 경사지는 경사면(152)을 구비하며, 정렬 바(140)는 외면으로부터 샤프트 내측을 향하는 경사면(142)을 구비하도록 구성할 수 있다. 상기 구성을 취하는 경우, 너트(150)가 선형이동하여 정렬 바(140)와 접하게 될 때, 너트(150)의 경사면(152)과 정렬 바(140)의 경사면(142)이 접하면서 원활하게 정렬 바(140)를 벌어지게 할 수 있다.

또한, 너트(150)와 결합너트(120)가 소정 거리 이상 이동 시 샤프트(110)가 공회전 하도록, 샤프트(110)의 외면에는 제1 공회전 영역(113)과 제2 공회전 영역(115)이 형성될 수 있다. 즉, 샤프트(110)의 회전에 따라 너트(150)와 결합너트(120)의 사이 간격이 좁아지다가 각각 제1 나사산(112) 및 제2 나사산(114)과의 나사결합이 해제되면서 제1 공회전 영역(113)과 제2 공회전 영역(115)에 이르게 되면, 샤프트(110)는 공회전하게 된다. 여기서, 제1 공회전 영역(113)의 직경은 제1 나사산(112)의 직경보다 작게 구성되고, 제2 공회전 영역(115)의 직경은 제2 나사산(114)의 직경보다 작게 구성된다.

상기와 같이, 샤프트(110)에 제1 공회전 영역(113)과 제2 공회전 영역(115)을 구비하면, 체결구 정렬 장치(100)에 의한 정렬 완료시, 샤프트(110)가 공회전 하므로, 정렬 완료시점을 안전하게 정할 수 있다.

도 4 및 5는 본 발명의 체결구 정렬 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4 및 5를 참조하면, 정렬되지 않은 제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 체결구들(212, 222)을 관통하여 본 발명의 정렬 장치(100)를 삽입시킨다. 스프링의 조임력에 의해 정렬 바들(140)은 수축하여 샤프트(110)에 밀착한 상태에 있다.

이어서, 너트런너가 결합너트(120)를 잡고 샤프트(110)를 회전시킨다. 샤프트(110)에는 제1 나사산(112)과 제2 나사산(114)이 형성되어 있으며, 제1 나사산(112)과 제2 나사산(114)의 나선 방향은 반대이므로, 도 4에 도시한 바와 같이 샤프트(110)의 회전에 따라 결합너트(120)와 너트(150)는 서로 가까워지는 방향으로 이동하게 된다.

이에 따라, 가이드 블럭(130)과 너트(150)는 정렬 바(140)가 벌어지는 방향으로 힘을 가하게 되고, 정렬 바(140)가 벌어지는 힘에 의해 제1 부재(210) 및 제2 부재(220)가 이동하면서 체결구들(212, 222)의 위치가 정렬되게 된다.

체결구들(212, 222)이 정렬된 후에 결합너트(120)와 너트(150)가 서로 멀어지는 방향으로 다시 샤프트(110)를 회전시키면, 탄성링(160)에 의한 조임력에 의해 정렬 바들(140)이 샤프트 반경 방향으로 수축하게 되며, 부피가 작아진 상태에서 본 발명의 정렬 장치(100)를 용이하게 체결구들(212, 222)부터 분리할 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 정렬 장치
110: 샤프트
112: 제1 나사산
113: 제1 공회전 영역
114: 제2 나사산
115: 제2 공회전 영역
120: 결합너트
130: 가이드 블럭
132: 리니어 가이드
134a, 134b: 스프링 고정단
140: 정렬 바
142: 경사면
144a, 144b: 스프링 고정부
146: 가이드 이동부
150: 너트
152: 경사면
210: 제1 부재
220: 제2 부재
212, 222: 체결구

Claims

회전가능한 샤프트;
상기 샤프트의 일단에 결합하여, 상기 샤프트의 중심축을 따라 이동가능한 너트;
스프링이 체결되는 스프링 고정부와, 일면에 형성되는 가이드 이동부를 갖는 복수의 정렬 바;
상기 스프링이 체결되는 스프링 고정단과, 상기 정렬 바의 가이드 이동부의 선형 이동을 가이드 하는 리니어 가이드를 가지며, 상기 정렬 바가 상기 샤프트의 반경 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 블럭;
상기 정렬 바의 스프링 고정부와 상기 가이드 블럭의 스프링 고정단 사이에 체결되는 스프링; 및
상기 가이드 블럭의 일단에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 개구를 구비하는 결합너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결구 정렬 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트에 접촉하는 상기 너트의 내측에는 나사홈이 형성되며, 상기 샤프트의 외면에는 상기 너트의 나사홈의 상응하는 위치에 제1 나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 체결구 정렬 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 샤프트에 접촉하는 상기 결합너트의 내측에는 나사홈이 형성되며, 상기 샤프트의 외면에는 상기 결합너트의 나사홈의 상응하는 위치에 제2 나사산이 형성되고, 상기 제1 나사산과 제2 나사산의 나선 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 체결구 정렬 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 샤프트의 외면에는, 상기 제1 나사산과 인접한 영역에 제1 나사산의 직경보다 작은 직경을 갖는 제1 공회전 영역이 형성되며, 상기 제2 나사산과 인접한 영역에 제2 나사산의 직경보다 작은 직경을 갖는 제2 공회전 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 체결구 정렬 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 너트는 외면으로부터 상기 정렬 바를 향하는 방향으로 경사지는 경사면을 구비하며, 상기 정렬 바는 외면으로부터 상기 샤프트 내측을 향하는 경사면을 구비한 것을 특징으로 하는 체결구 정렬 장치.