KR101548490B1 - 체결부재의 풀림감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체결부재의 풀림감지장치에 관한 것이다. 그러한 체결부재의 풀림감지장치는 일측은 구조물에 부착되고, 타측은 체결부재에 부착되며 신호선이 배치되는 스티커와; 스티커에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 안테나와; 안테나로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩과; 통신칩 및 신호선과 연동하여 전류를 인가하고 복귀하는 전류값을 감지하여 신호선의 절단여부를 판단하는 프로세서와; 그리고 전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다.

Description

체결부재의 풀림감지장치{Apparatus for sensing unlocking of clamped members}

본 발명은 체결부재의 풀림감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트, 너트와 같은 체결부재에 센서를 장착함으로써 풀림상태를 실시간 또는 원하는 시간에 파악할 수 있는 체결부재의 풀림감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축물, 교량, 철도, 자동차 등에는 체결부재로서 볼트와 너트가 체결된다.

그리고, 이러한 체결부재는 충격이나, 진동 등의 외부 요인에 의하여 풀리는 경우가 발생한다. 따라서, 체결부재의 풀림을 방지하여 관리하는 것이 중요한 요소이다.

이와 같이 체결부재의 풀림을 파악하기 위한 다양한 방안들이 제안된다.

즉, 볼트와 너트를 체결한 후, 볼트, 너트에 일자 등으로 색마크를 표시함으로써 볼트가 풀린 경우 이 색마크가 일치하지 않고 서로 어긋난 것을 확인함으로써 풀림을 파악할 수 있다.

그러나, 이러한 방식은 보이지 않는 장소에 체결된 경우에는 육안으로 색마크의 어긋남을 확인하기 어렵고, 시간이 경과함에 따라 색마크에 먼지가 덮힘으로써 시각적으로 확인이 어려운 문제점이 있다.

또한, 특허공개 제 10-2012-7356호에 이러한 풀림감지장치가 제안되는 바, 볼트와 너트가 체결된 주변에 압력 감지 센서를 사용하여 풀림 상태 정보를 감지하는 방안이 제안된다.

그러나, 이러한 문제점으로는 볼트 또는 너트 주변에 압력감지센서를 부착할 수 있는 충분한 공간이 있어야 한다.

특허공개 제10-2012-7356호(명칭:볼트와 너트간의 체결상태 풀림을 감지할 수 있는 체결풀림 감지장치)

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 볼트, 너트와 같은 체결부재에 센서를 장착함으로써 풀림상태를 실시간 또는 원하는 시간에 파악할 수 있는 체결부재의 풀림감지장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 일측은 구조물에 부착되고, 타측은 체결부재에 부착되며 신호선이 배치되는 스티커와;

스티커에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 안테나와;

안테나로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩과;

통신칩 및 신호선과 연동하여 전류를 인가하고 복귀하는 전류값을 감지하여 신호선의 절단여부를 판단하는 프로세서와; 그리고

전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 체결부재의 풀림감지장치를 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 체결부재의 풀림감지장치는 스티커 형태의 센서를 구조물 및 볼트에 부착시킨 상태에서 전류를 인가시켜서 복귀여부에 따라 볼트의 풀림여부를 판단할 수 있고, 외부에도 신호를 전송할 수 있어서 원격지에서도 용이하게 풀림을 실시간 또는 원하는 시간에 감지할 수 있다.

또한, 프로세스에 웨이크업 모드를 탑재함으로써 연속적으로 전류의 복귀여부를 감지할 수도 있지만, 필요할 때만 일시적으로 프로세스를 구동시킴으로써 배터리의 사용량을 줄여서 오랜 시간 풀림을 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풀림감지장치가 구비된 체결부재를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 체결부재의 풀림감지장치의 구조를 보여주는 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 체결부재의 풀림감지장치의 내부 구조를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 풀림감지장치의 센서 구조를 보여주는 개략도이다.

이하, 본 발명에 따른 체결부재의 풀림감지장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 체결부재(3)의 풀림감지장치(1)는 체결부재(3) 및 구조물(5)에 부착될 수 있으며 신호선(W)이 배치되는 스티커(7)와; 스티커(7)에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 안테나(9)와; 안테나(9)로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩(11)과; 통신칩(11) 및 신호선(W)과 연동하여 전압을 전송하고 복귀하는 전압값을 리딩하여 처리하는 프로세스(13)와; 전원을 공급하는 전원 공급부(15)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 체결부재(3)의 풀림 감지장치(1)에 있어서, 상기 스티커(7)는 플랙시블(Flexible)한 재질로 형성되며 상면에는 신호선(W)이 배치되는 구조를 갖는다.

이러한 스티커(7)는 일측은 구조물(5)에 부착되고, 타측은 볼트(3)의 외부면에 접착될 수 있다. 이때, 스티커(7)는 볼트(3)의 측면에 부착될 수도 있고, 혹은 볼트(3)의 상부에 연장되어 부착될 수도 있다.

그리고, 스티커(7)가 구조물(5)과 볼트에 부착된 상태에서, 볼트가 풀려서 회전하는 경우, 구조물(5)은 고정된 상태이므로 볼트 측에 부착된 스티커(7)가 볼트를 따라서 회전하게 되어 스티커(7)의 길이가 늘어나거나 비틀리게 되고 이때 일정 길이 이상 늘어나거나 비틀리는 경우 스티커(7)가 절단된다.

이때, 스티커(7)에 배치된 신호선(W)도 같이 절단됨으로써, 후술하는 바와 같이 신호선(W)을 따라 흐르는 전류의 공급이 차단되는 것을 감지하여 볼트가 풀리는 것을 감지할 수 있다.

상기 신호선(W)은 스티커(7)상에 배치되며 프로세스(13)의 입출력 포트에 연결되는 루프(Loop)형상을 이루어서 전류가 흐른다.

즉, 신호선(W)은 프로세스(13)의 출력포트(19)에 연결되어 전류가 인가되는 인입선(W1)과, 프로세스(13)의 입력포트(21)에 연결되어 인입선(W1)을 흐른 전류가 프로세스(13)로 공급될 수 있는 출력선(W2)을 포함한다.

따라서, 프로세스(13)로부터 전압이 발생하게 되면, 전류가 루프 형상의 신호선(W)을 따라 흐른 후 프로세스(13)로 복귀하게 된다.

이러한 프로세스(13)는 전류발생기 등에 의하여 발생된 전류가 출력되는 출력포트(19)와; 상기 신호선(W)을 따라 흐른 전류가 복귀하는 입력포트(21)와; 입력포트(21) 및 출력포트(19)에 연결되어 입력되는 전류를 감지하여 신호선(W)의 절단여부를 판단하는 연산부(23)를 포함한다.

상기 연산부(23)는 전류센서(S)에 의하여 출력포트(19) 및 입력포트(21)에 전기적으로 연결됨으로써 출력포트(19)를 통하여 출력된 전류가 입력포트(21)로 복귀하는지 여부를 감지한다.

예를 들면, 프로세스(13)에 구비된 전류센서(S)는 전류가 흐르는지 여부를 감지하여 프로세스(13)에 신호를 전송하고, 프로세스(13)는 전류가 복귀되면 이는 신호선(W)이 절단되지 않고 그대로 유지된 상태, 즉 볼트가 풀리지 않는 상태로 판단한다.

반대로, 전류가 검출되지 않으면, 프로세스(13)는 신호선(W)이 절단된 상태로 판단하고, 신호선(W)이 절단되었다는 것은 볼트가 풀렸다는 것을 의미하므로 풀림상태로 판단한다. 이때, 전류센서는 비절연형, 전자유동 절연형, 전류자기효과에 의한 절연형 등 다양한 방식의 센서를 포함한다.

그리고, 프로세스(13)가 풀림 혹은 풀리지 않음을 판단한 후, 통신칩(11) 및 안테나(9)를 통하여 외부로 전송할 수 있다.

상기 통신칩(11)은 다양한 방식의 칩이 적용가능하지만, 바람직하게는 RFID칩, zigbee 칩등을 포함한다.

이러한 통신칩(11)은 프로세스(13)와 다양한 인터페이스 방식으로 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들면, I2C 인터페이스 혹은 기타 serial 통신방식 등이 가능하다.

이와 같이 통신칩(11)은 프로세스(13)로부터 수신된 신호를 안테나(9)를 통하여 외부로 송신할 수 있다. 따라서, 원격지에서도 단말기(C)를 통하여 이 신호를 수신함으로써 볼트의 풀림상태를 실시간으로 파악할 수 있다.

한편, 상기 프로세스(13)는 지속적으로 신호선(W)의 전류를 감시할 수도 있지만 필요할 때만 신호선(W)의 상태를 감지할 수도 있다.

즉, 프로세스(13)에는 wake-up부가 탑재되고, 외부 단말기(C)로부터 신호를 송신하면, 이 신호는 안테나(9)를 통하여 통신칩(11)에 수신된다. 그리고, 통신칩(11)은 신호를 프로세스(13)에 전송함으로써 프로세스(13)의 wake-up부를 작동시킨다. 이때, wake-up부는 다양한 방식을 포함할 수 있다. 예를 들면, 슬립모드(Sleep mode)에서는 클락발생기만 작동하고, 외부의 신호가 수신되면 리시버(Receiver)가 활성화되어 모니터링함으로써 전원을 공급하는 회로구조이다.

따라서, 프로세스(13)는 wake-up 기능을 작동시킴으로써 신호선(W)에 전류를 인가하여 복귀되는 신호여부를 감지함으로써 신호선(W)의 절단유무를 판단할 수 있다.

이러한 wake-up 모드는 프로세스(13)가 지속적으로 전류를 인가하는 것이 아니라, 일시적으로만 인가하게 되므로 배터리의 사용량을 줄임으로써 오랜 시간동안 사용할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로써 안테나(9)와 통신칩(11)과, 프로세스(13)와, 배터리가 스티커(7)와 별도로 배치될 수도 있다.

즉, 스티커(7)에 상기 구성요소들을 배치할 수 없는 경우, 스티커(7)에는 신호선(W)만 배치하고, 안테나(9)와, 통신칩(11)과, 프로세스(13)와, 배터리는 스티커(7) 이외의 구역에 배치하고 신호선(W)과 전기적으로 연결만 하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 체결부재의 풀림감지 장치의 작동과정에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 스티커(7) 형태의 센서를 구조물(5) 및 볼트에 부착한다. 즉, 스티커(7)의 일측은 구조물(5)의 표면에 부착하고 타측은 볼트의 표면에 부착한다. 이때, 스티커(7)가 직선상태를 유지하도록 약간의 텐션을 주어 부착한다.

이와 같이 스티커(7)가 구조물(5) 및 볼트에 부착된 상태에서, 배터리(15)로부터 전원이 공급되면 마이크로 프로세스(13)는 출력포트(19)를 통하여 전류를 신호선(W)에 인가한다.

이때, 신호선(W)은 루프 형태를 이루고 있음으로, 전류가 인가되면 전류는 신호선(W)을 따라 흐른 후 프로세스(13)의 입력포트(21)를 통하여 복귀한다.

그리고, 프로세스(13)는 전류의 복귀여부를 감지하고 신호를 발생시켜서 통신칩(11) 및 안테나(9)를 통하여 외부로 신호를 전송한다.

만약, 볼트가 풀리는 경우에는, 볼트에 부착된 스티커(7)도 따라서 회전하게 되며, 이때 스티커(7)의 반대측은 구조물(5)에 고정된 상태이다.

따라서, 볼트가 풀림에 따라 스티커(7)에 작용하는 하중도 점점 증가하게 되고, 허용 인장강도 이상의 하중이 작용하게 되면 스티커(7)는 절단된다.

이와 같이 스티커(7)가 절단되면(17), 신호선(W)도 같이 절단되고, 이때 신호선(W)을 따라 흐르는 전류가 프로세스(13)에 복귀되지 못한다.

따라서, 프로세스(13)는 전류가 복귀되지 못하는 것을 감지하여 신호를 발생시키고, 통신칩(11) 및 안테나(9)를 통하여 외부로 신호를 전송할 수 있다.

결국, 외부 원격지에 있는 작업자는 단말기(C)를 통하여 신호를 접수함으로써 볼트의 풀림상태를 실시간으로 파악할 수 있다.

1: 체결부재의 풀림감지장치
3: 체결부재
5: 구조물
7: 스티커
13: 프로세스

Claims (4)

1. 일측은 구조물에 부착되고, 타측은 체결부재에 부착되며 신호선이 배치되는 스티커와;
   스티커에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 안테나와;
   안테나로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩과;
   통신칩 및 신호선과 연동하여 전류를 인가하고 복귀하는 전류값을 감지하여 신호선의 절단여부를 판단하는 프로세서와; 그리고
   전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며,
   상기 프로세서는 전류가 출력되는 출력포트와; 상기 신호선을 따라 흐른 전류가 복귀하는 입력포트와; 입력포트 및 출력포트에 연결되어 전류센서에 의하여 전류를 감지하여 신호선의 절단여부를 판단하는 연산부를 포함하는 체결부재의 풀림감지장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스티커 및 신호선은 플렉시블한 재질로 형성됨으로써 일정 강도 이상의 외력이 작용하는 경우 절단될 수 있는 것을 특징으로 하는 체결부재의 풀림감지장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 프로세서는 웨이크업(wake-up)부가 탑재됨으로써, 웨이크업 신호가 수신되는 경우에만 전류를 인가하여 신호선의 절단여부를 판단하는 체결부재의 풀림감지장치.

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