KR101574518B1 - 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용을 위하여 클램핑, 작동력 발생, 작용력 전달이 일체형 구조에서 이루어져 경량화를 통한 휴대나 취급이 용이하며, 별도의 동력 없이 최적의 기어비로 작은 인력을 이용하여 체결하는 동시에 설정 체결력 이상의 토크력에 의해 파단되는 것으로 견고한 체결상태를 육안으로 확인할 수 있는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이형철근에 체결되는 토크쉐어 커플러, 상기 토크쉐어 커플러의 토크단에 체결되는 반력부재, 상기 반력부재와 체결되어 상부 이형철근을 클램핑하는 클램프와 회전력 발생을 위한 체결핸들, 반력부재와 기어 연결되어 피니언기어가 각각 핀샤프트에 연결되는 일체형 체결장치로 구성하여; 일체형으로 장비의 별도 조립과정을 생략되어 사용성을 증대시키고, 소형화에 따른 경량화로 1인 작업자가 간단히 휴대하며 더욱 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치{Share torque coupler integrated clamping device for rebar connection}

본 발명은 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치에 관한 것으로, 특히 장비의 조립과정이 생략된 일체형 소형화로 휴대 및 취급이 용이한 동시에 작업 안전성을 확보하고, 커플러의 체결상태를 육안으로 간단히 확인할 수 있어 체결 품질을 보장하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트(Concrete)는 시멘트ㆍ골재ㆍ물 등이 적합한 비율로 혼합되어 굳어지는 구조물로서, 압축강도는 비교적 높지만 인장 강도는 압축강도에 비하여 매우 낮아 균열이 쉽게 발생하는 특성이 있으며, 이러한 콘크리트의 인장 강도를 높이기 위하여 콘크리트가 타설되는 거푸집 안에 철근을 결속시켜 설치한 다음 콘크리트를 타설하여 인장 강도를 보강하고 있다.

이와 같은, 기존의 철근 콘크리트는 압축강도와 인장 강도가 우수하여 다양한 형태의 구조물을 시공할 수 있을 뿐만 아니라 그 물리적 특성과 내구성 및 내식성 등이 뛰어나기 때문에 각종 건축물 및 토목공사에 광범위하게 사용되고 있다.

이러한, 콘크리트 구조물의 시공과정에서 콘크리트가 타설되는 거푸집을 설치하기 위해서 철근을 일정한 형태로 배열하는 배근작업이 수행되며, 철근은 일반적으로 규격화된 길이로 제조됨에 따라 배근작업시 소정길이의 철근을 상호 연결하는 작업이 필요하다.

이때, 철근의 길이 연장을 위한 방식으로는 기계적 이음, 용접 이음, 가스압접 이음, 슬리브 이음 등이 있으나 용접 이음, 가스압접 이음, 슬리브 이음은 숙련된 용접공이 필요하고, 대부분 고탄소 철근에의 부적합성, 기상조건에 따른 작업성, 현장감리의 어려움, 고소부분 철근작업의 위험성 등의 이유로 기계적 이음 방식인 커플러 이음 방법을 많이 사용한다.

종래의 기술에 따른 커플러를 이용하여 복수의 철근을 연결시키는 방식은 철근과 커플러를 어느 정도까지 체결해야 철근이 서로 완전하게 연결시킬 수 있는지 알 수가 없고, 즉 철근에 대한 커플러의 조임 정도를 정량적으로 조절하고 나아가 이를 검증할 수가 없기 때문에 작업자의 능력과 성실도에 의존할 수밖에 없었다.

즉, 작업자의 의지와 숙련도에 따라 커플러의 조임 정도가 결정될 수밖에 없기 때문에 철근에 대한 커플러의 조임이 불충분하더라도 달리 검증을 할 수 없으므로 품질관리가 용이하지 않았다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 커플러의 조임이 충분한 정도로 이루어져 있음을 육안으로 쉽게 확인할 수 있으며, 커플러가 작업자에 의해 불충분하게 조여지는 상황이 발생하는 것을 방지하고, 또한 커플러의 조임 상태 확인 작업을 신속하고 용이하게 진행할 수 있도록 하는 토크쉐어 커플러(Torque Shear Coulper)가 소개되어 있다.

이러한, 토크쉐어 커플러는 체결 몸통부가 양측 이형철근의 연결단부에 나선체결된 상태에서 체결 몸통부와 분리부에 계속하여 토크를 가하게 되면, 단면 감소부가 일정한 토크에 도달할 때 전단 파괴되어 분리부와 체결 몸통부가 서로 분리되고, 이에 따라 체결 몸통부에 도입된 토크의 크기를 육안으로 확인할 수 있게 된다.

그러나 종래의 기술에 따른 TS 커플러는 철근마다 파이프렌치와 같은 공구를 이용하여 철근을 회전시켜야 하므로 다수의 철근을 작업자가 일일이 회전하는 것에 대한 문제점을 그대로 갖는다는 한계가 있었다.

상기와 같은 한계점을 극복하고자 개발한 자동 커플러 연결 장치가 개시되었는데 살펴보면 연결부재를 커플러, 연결대상부재를 하부 철근 및 상부 철근으로 한 예를 기준으로 자동 커플러 연결장치를 설명한다.

이러한, 상기 자동 커플러 연결장치는 별도의 동력을 이용해야함으로 구조가 복잡하고 동력발생장치나 각종 연결장치 등으로 인하여 체적의 증대로 인하여 중량화되어 취급 및 이동이 어려운 문제점이 있었다.

위와 같은, 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 특허 등록 제 10-1446131호로 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치 를 제안하였는데, 상기 토크쉐어 커플러의 몸체단과 연결되어 설정 체결력을 초과하면 파단되는 분리되는 파단부와 연결된 토크단에 체결되는 반력부재를 형성하며, 상기 반력부재를 따라 이동하도록 체결되며 상부 이형철근을 클램핑한 상태에서 회전 이동시키면 반발력이 반력부재를 통해 토크단에 전달되어 고정되어진 몸체단의 파단부가 파단되도록 하는 가동부재를 형성하고, 상기 가동부재를 회전 이동시키기 위한 체결핸들로 구성한다.

이러한, 종래 기술에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치는 가동부재의 회전축에 체결핸들의 체결구를 끼움한 후 작업자가 핸들바를 잡고 시계바늘 회전방향으로 회전시키면 작업자의 인력은 핸들바 -> 체결구 -> 회전축 -> 피니언기어와 제1,2클램프 및 가동클램프의 순서로 전달되는데, 상기 피니언기어의 회전 이동력을 반력부재로 전달되어 토크단 -> 파단부로 전달되어 영향을 미치게 되며, 제1,2클램프 및 가동클램프는 상부 이형철근을 클램핑 한 상태로 회전하게 하면서 토크단이 파단부로부터 분리되어 상하 이형철근을 간편하게 연결하게 되는 것이다.

그러나, 종래 기술에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치는 별도의 동력이 불필요하며 휴대성이 증대된 장점은 있으나, 중량이 많이 나가며 반력부재, 가동부재, 체결핸들을 독립적으로 휴대해야 하는 불편한 문제점이 있었다.

아울러, 종래 기술에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치는 작업을 위하여 체결핸들을 작업시마다 가동부재에 설치, 해체해야 하는 번거로운 문제점이 있었다.

이로 인하여, 인력으로 작동이 가능하면서 일체화시켜 휴대성 및 취급성을 향상시키고, 경량화하여 작업자의 피로도를 저감시키며 작동 과정을 간소화하여 작업시간을 단축시킬 수 있는 개선된 일체형 커플러 체결장치가 절실히 요구되는 실정이다.

1. 등록번호 제10-1144139호 2. 등록번호 제10-1144138호 3. 공개번호 제10-2014-0075843호 4. 등록번호 제10-1419398호

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 일체형으로 장비의 별도 조립과정을 생략되어 사용성을 증대시키고, 소형화에 따른 경량화로 1인 작업자가 간단히 휴대하며 더욱 편리하게 사용할 수 있는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 일체의 구조에 의해 설치과정 및 작동방식이 간단해져 커플러를 체결하는 시간이 절약되도록 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 체결력에 의해 커플러의 토크단이 설정 체결력을 넘어서게 되면 체결 설계값에 의해 파단/분리되는 것을 육안으로 확인할수 있어 커플러의 체결완성도를 신뢰할 수 있도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 반력과 가동의 최적 기어비를 통해 작은 인력을 이용하여 작동시킴으로써 취급 관리가 편리하며 간단한 회전 작동으로 이형철근과 커플러를 완전하게 체결할 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 일체의 형태로 휴대와 취급성이 증대되어 작업자의 피로도를 경감시킬 수 있으며, 기계적인 결합 및 작동으로 인하여 관리가 편리하며 별도 고장으로 인한 수리가 불필요하도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연속 배치되어 맞닿는 이형철근의 양 끝단을 토크쉐어 커플러로 연결 체결시 설정 토크값으로 체결하기 위한 체결장치에 있어서, 상기 토크쉐어 커플러의 몸체단과 파단부로 연결되는 토크단에 체결되며 이형철근이 삽입하는 삽입공간의 양측에 스톱퍼를 형성하는 반력부재를 형성하며, 상기 반력부재에 작동력을 전달하도록 핀샤프트의 상부에는 상부 이형철근을 클램핑하는 클램프를 형성하되, 상기 클램프는 핀샤프트에 결합되는 고정클램프를 형성하고, 상기 고정클램프에 좌/우방향 이동과 회전되도록 기억자 형태의 가변클램프를 슬라이딩 결합하여 이형철근의 직경에 따라 클램프의 이격간격을 조정할 수 있도록 형성하며, 상기 고정클램프와 가변클램프의 사이에 이형철근을 접촉되게 삽입하여 체결핸들을 회전시키면, 조임볼트의 조임작동 없이 고정볼트에 의해 지지되어 지렛대 기능으로 가변클램프가 이형철근을 강력하게 조임하도록 형성하고, 상기 클램프의 하부에 결합되는 핀샤프트와 체결되어 레칫방식으로 작동하는 체결핸들을 형성하며, 상기 체결핸들의 하부로 피니언기어를 핀샤프트에 형성하여, 상기 클램프는 이형철근을 클램핑하는 동시에 피니언기어는 토크쉐어 커플러의 토크단에 체결되는 반력부재와 기어 연결시킨 다음, 체결핸들의 회전시 이동하려는 핀샤프트의 회전력과 고정되어진 클램프의 지렛대식 반발력이 피니언기어를 통해 반력부재로 전달되어 토크단을 반대로 회전시켜 파단부에서 분리되도록 클램프와 체결핸들, 피니언기어를 일체 구조이면서 경량화로 구성하는 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 일체형으로 장비의 별도 조립과정을 생략되어 사용성을 증대시키고, 소형화에 따른 경량화로 1인 작업자가 간단히 휴대하며 더욱 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 일체의 구조에 의해 설치과정 및 작동방식이 1~2단계 생략으로 간단해져 커플러를 체결하는 시간이 절약되어 시간당 효율성이 증대되고 작업속도고 빨라지는 효과가 있다.

더불어, 체결력에 의해 커플러의 토크단이 설정 체결력을 넘어서게 되면 체결 설계값에 의해 파단/분리되는 것을 육안으로 확인할 수 있어 커플러의 체결완성도를 균일하게 신뢰할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반력과 가동의 최적 기어비를 통해 작은 인력을 이용하여 작동시킴으로써 취급 관리가 편리하며 간단한 회전 작동으로 이형철근과 커플러를 완전하게 체결할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 일체의 형태로 휴대와 취급성이 증대되어 작업자의 피로도를 경감시킬 수 있으며, 기계적인 결합 및 작동으로 인하여 관리가 편리하며 별도 고장으로 인한 수리가 불필요하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치와 반력부재, 이형철근 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치의 확대사시도,
도 3은 본 발명에 따른 반력부재의 저면도,
도 4는 반력부재의 대응지지부와 커플러의 토크단 지지부의 여러 형태를 나타낸 것으로, 도면 a는 4각형 형태, 도면 b는 팔각형 형태, 도면 c는 12각형 형태, 도면 d는 기어 형태, 도면 e는 톱니형태를 나타낸 반력부재의 저면도 및 커플러의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치의 분해사시도,
도 6은 본 발명에 일체형 체결장치의 평면도,
도 7은 본 발명에 클램프의 작동도,
도 8은 본 발명에 따른 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치의 사용상태 배치도,
도 9는 반력부재와 일체형 체결장치의 체결 장착도,
도 10은 이형철근을 클램핑 한 상태에서 일체형 체결장치를 작동시키는 작동 예시도,
도 11은 본 발명에 따른 일체형 체결장치를 저면에서 투영한 작동 예시도,
도 12는 이형철근이 토크쉐어 커플러에 체결되면서 토크단이 이탈된 상태를 나타낸 체결 예시도,
도 13은 이형철근이 토크쉐어 커플러에 체결되면서 토크단이 이탈된 상태를 나타낸 체결 단면도이다.

이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치는 연속 배치되어 맞닿는 이형철근(200)의 양 끝단을 토크쉐어 커플러로 연결 체결시 설정 토크값으로 체결하기 위한 체결장치에 관한 것으로, 이형철근에 체결되는 토크쉐어 커플러(10), 상기 토크쉐어 커플러(10)의 토크단(13)에 체결되는 반력부재(20), 상기 반력부재(20)와 체결되어 상부 이형철근(201)을 클램핑하는 클램프(40)와 회전력 발생을 위한 체결핸들(50) 및 반력부재(20)와 기어 연결되어 피니언기어(60)가 각각 핀샤프트(30)에 연결되어 일체형 체결장치(100)를 구성한다.

우선, 상기 이형철근(200)을 간단히 설명하면 원자로 격납격벽 공사, 지하철 공사현장, 건설현장, 토목현장, 도로의 시공 현장에서는 콘트리트를 타설하기 전에 골조의 기능을 하도록 이형철근을 배근하여 사용하는데 이형철근의 길이의 한계로 인하여 커플러를 이용하여 서로 연속배치되는 이형철근의 냉간 전조나선을 기계적 이음방식으로 양 끝단을 연결하여 사용하고 있다.

즉, 상기 이형철근(200)을 커플러를 이용하여 체결하기 위해서는 양 끝단에 수나선단을 형성한 다음 양 끝단 사이에 커플러를 위치시킨 후 나선체결하여 체결하여 이형철근(200)을 연속적으로 연결한다.

이때, 본 발명에서 이형철근(200)은 연결되는 부분을 기준으로 상부에 위치된 이형철근은 상부 이형철근(201), 하부에 위치된 이형철근은 하부 이형철근(202)으로 설명하며, 토크쉐어 커플러(10)는 내면에 암나선이 형성되며 하부 이형철근(202)측으로 체결되는 몸체단(11)과 상부 이형철근(201)측으로 체결되는 토크단(13)이 파단부(12)로 연결 구성된다.

이러한, 상기 파단부(12)는 몸체단(11)이 고정된 상태에서 토크단(13)에 회전력을 가해 몸체단(11)이 지지력과 토크단(13)의 회전력에 의해 파단부(12)가 비틀림되면서 허용응력을 넘어서게 되면 응력파괴로 인해 파단되도록 몸체단(11)과 토크단(13)보다 설계값에 따라 제작된 작은 직경이며 얇은 두께로 구성된 것으로, 본 발명은 이형철근(200)과 토크쉐어 커플러(10)를 수작업으로 완벽하게 체결하기 위한 것이다.

한편, 상기 상기 토크쉐어 커플러(10)의 몸체단(11)과 파단부(12)로 연결되는 토크단(13)에 체결되며 이형철근(200)이 삽입하는 삽입공간(21)의 양측에 스톱퍼(25)를 형성하는 반력부재(20)를 형성한다.

이러한, 상기 반력부재(20)는 토크쉐어 커플러(10)가 체결된 상부 이형철근(201)의 측면이 삽입공간(21)으로 끼워져 토크단(13)의 상부면에 중심공간(22)이 안착되도록 구성된다.

그리고, 상기 중심공간(22)의 내면 하부에는 토크단(13)의 지지부(14)에 걸림되어 자유회전 방지 및 반발력이 전달 기능을 하도록 반력공간(23)을 형성하는데, 상기 반력기어(24)의 반력공간(23)은 토크단(13)의 지지부(14)에 대응 걸림되도록 4각 형태, 6각 형태, 8각 형태, 12각 형태, 기어 형태, 톱니 형태 중 어느 하나로 형성하는 대응지지부(23a)를 내면을 따라 형성할 수 있다.

아울러, 상기 반력기어(24)의 기어(24a)는 상부 이형철근(201)이 삽입되는 삽입공간(21)을 제외한 나머지 원주면에 구성한다.

즉, 상기 반력공간(23)은 내면에 대응지지부(23a)가 중심을 향해 돌출 형성되어 토크단(13)의 지지부(14)에 걸림되도록 구성한 것으로, 대응지지부(23a)의 형상은 지지부(14)의 형상에 따라 걸림되도록 변경되는 것으로 일 예로 4각 형태, 6각 형태, 8각 형태, 12각 형태, 기어 형태, 톱니 형태로 형성할 수도 있으나, 본 발명에서는 토크단(13)을 육각형 형태로 형성하여 육각형의 각 면이 지지부(14)를 이루는 것이며, 대응지지부(23a)는 일 예로 4~5개로 형성하여 반력부재(20)가 토크단(13)과 결합될 때 대응지지부(23a)와 지지부(14)가 면 접촉으로 회전되지 않도록 구성한 것이다.

더불어, 상기 삽입공간(21)의 크기는 이형철근(200)의 직경에 따라 다르게 구성될 수 있으며, 중심공간(22)은 삽입공간(21)으로 유입된 이형철근(200)이 반력부재(20)의 중심에 위치되는 동시에 이형철근(200)의 직경보단 크고 토크쉐어 커플러(10)의 직경보단 작게 천정단(22a)이 형성되어 토크단(13)의 상부면에 안착되도록 구성된다.

이때, 상기 스톱퍼(25)는 체결을 통한 토크단(13)이 파단부(12)에서 분리될 때 작용력에 의한 지속적으로 회전할 때 가이드판(61)이 걸림되어 이탈되는 것을 방지하며, 삽입공간(21)의 형성으로 인하여 반력부재(20)의 중심이 일측으로 편심되는 것을 방지하는 중심추의 기능을 수행하도록 구성한다.

즉, 상기 삽입공간(21)과 중심공간(22)은 동일선상에 형성되고 삽입공간(21)과 반력공간(23)은 직교를 이루며 중심공간(22)과 동일선상에 형성된다.

한편, 상기 반력부재(20)에 작동력을 전달하도록 핀샤프트(30)의 상부에는 상부 이형철근(201)을 클램핑하는 클램프(40)를 형성한다.

이러한, 상기 클램프(40)는 핀샤프트(30)에 너트(N)의 체결로 인해 고정되는 고정클램프(41)를 형성하는데, 상기 고정클램프(41)는 이형철근(200)을 클램핑하는 고정클램프단(41a)의 후방으로 고정클램프몸체(41b)가 연장되어 핀샤프트(30)에 결합되게 구성한다.

그리고, 상기 고정클램프(41)에는 일정거리로 좌/우방향 이동과 회전되도록 기억자 형태의 가변클램프(42)를 슬라이딩 결합하여 이형철근(200)의 직경에 따라 클램프(40)의 이격간격을 조정할 수 있도록 구성한다.

여기서, 상기 가변클램프(42)는 기억자 형태로 이형철근(200)을 클램핑하는 가변클램프단(42a)으로 형성되는 것으로, 고정클램프(41)와 직교를 이루며 만나는 가변클램프단(42a)의 체결단(42b)은 고정클램프(41)의 고정클램프몸체(41b)가 삽입될 수 있도록 분할되어 체결공간(42c)을 형성하고, 상기 체결공간(42c)에 고정클램프몸체(41b)를 삽입시킨 후 이탈 방지 및 조임볼트(43)가 체결되는 마감구(42d)를 볼트를 이용하여 결합 구성한다.

아울러, 상기 가변클램프(42)의 일측면에는 고정클램프(41)의 일측면에 접촉하는 조임볼트(43)를 형성하는데, 상기 조임볼트(43)는 가변클램프(42)에 체결되는 마감구(42d)의 중앙에 나선방식으로 체결되어 나선체결 방식으로 가압 체결력을 발생/해제시키도록 구성한다.

더불어, 상기 조임볼트(43)가 형성된 가변클램프(42)의 반대면에는 나선체결 방식으로 고정클램프(41)의 타측면에 접촉하는 고정볼트(44)를 형성한다.

이렇게, 상기 고정클램프(41)와 가변클램프(42)를 이용하여 이형철근(200)을 클램핑시 간격조절 및 가변클램프(42)의 조임력을 조절할 수 있도록 고정볼트(44)는 위치를 고정시켜 놓은 상태에서 조임볼트(43)를 회전시켜 이형철근(200)의 직경에 따라 가변클램프(42)를 고정클램프(41)를 기준으로 좌/우방향을 따라 이격거리를 조정하도록 구성한다.

이때, 상기 가변클램프(42)의 조임볼트(43)를 조임시 고정클램프(41)의 제1측면(41c)에 접촉 가압하고, 고정볼트(44)를 조임하면 고정클램프(41)의 제2측면(41d)에 접촉하면서 가압하도록 구성한다.

즉, 상기 조임볼트(43)의 조임을 풀게되면 가변클램프(42)는 고정클램프(41)의 고정클램프몸체(41b)에서 약간의 좌/우방향 이동과 회전을 할 수 있으며, 고정클램프(41)와 가동클램프(40)는 디귿자 배치로 이루고, 고정클램프(41)와 가동클램프(40)의 내측면에는 상부 이형철근(201)을 클램핑 한 상태에서 회전 이동시 미끄럼이 발생하지 않도록 고정돌기(41e) 및 가동돌기(42e)가 형성된다.

그리고, 상기 고정클램프(41)와 가변클램프(42)의 사이에 이형철근(200)을 접촉되게 삽입하여 체결핸들(50)을 회전시키면, 조임볼트(43)의 조임작동 없이 고정볼트(44)에 의해 지지되어 지렛대 기능 및 회전력에 의해 가변클램프(42)가 이형철근(200)의 표면에 밀착되면서 회전력이 가해지면 이형철근(200)을 강력하게 조임하도록 구성한 것이다.

아울러, 상기 클램프(40)의 하부로 핀샤프트(30)와 체결되어 레칫방식으로 작동하는 체결핸들(50)을 형성하며, 클램프(40)와 체결핸들(50)의 사이에는 핀샤프트(30)에 끼워져 마모를 방지하는 트러스트칼라(31)를 설치 구성한다.

이러한, 상기 체결핸들(50)은 핀샤프트(30)에 끼움되어 피니언기어(60)에 결합되는 체결구(51)와 연결되는 걸림구(52)의 방향 전환으로 렛치렌치 작동 방식으로 걸림과 해제되도록 형성되며, 상기 체결구(51)와 연결되며 파지 가능한 긴 핸들바(53)로 구성한다.

여기서, 상기 걸림구(52)는 피니언기어(60)의 작동을 위해 회전시키는 방향으로 체결구(51)를 걸림시켜 피니언기어(60)에 핸들바(53)의 작용력이 전달되며, 상기 걸림구(52)를 반대편으로 선회시키면 체결구(51)와 걸림이 해제되도록 구성하는 것이다.

이때, 상기 체결핸들(50)의 체결구(51)는 핀샤프트(30)에 끼움되며 피니언기어(60)에 회전 이동력을 전달하며, 핸들바(53)에 별도의 파이프와 같은 연장핸들을 결합하여 보다 작은 인력으로 체결력을 향상시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 체결핸들(50)의 하부로 피니언기어(60)를 핀샤프트(30)에 끼워 체결핸들(50)의 체결구(51)의 하부로 걸림되게 체결시킨 상태로 회전하게 설치한다.

즉, 상기 체결구(51)와 피니언기어(60)의 중앙을 통해 핀샤프트(30)는 관통하여 슬리브 방식으로 회전하며, 상기 체결구(51)의 하부에 형성되는 걸림단(51a)의 내부로 피니언기어(60)의 상부에 형성되는 육각형태의 걸림체결단(60a)이 삽입되어 걸림됨으로써 체결핸들(51)의 회전작용력이 피니언기어(60)로 전달되도록 구성한다.

이러한, 상기 피니언기어(60)의 상하면에는 다수개의 타공홀(62)이 형성된 가이드판(61)을 각각 설치하여 피니언기어(60)가 반력부재(20)와 기어 연결시 가이드판(61)이 반력부재(20)의 상하면에 지지되어 이탈을 방지하며, 타공홀(62)을 통해 이물질이 쉽게 배출되도록 구성한다.

즉, 상기 일체형 체결장치(100)의 상기 클램프(40)는 이형철근(200)을 클램핑하는 동시에 피니언기어(60)는 토크쉐어 커플러(10)의 토크단(13)에 체결되는 반력부재(20)와 기어 연결시킨 다음, 체결핸들(50)의 회전시 이동하려는 핀샤프트(30)의 이동력과 클램프(40)의 지렛대식 반발력이 피니언기어(60)를 통해 반력부재(20)로 전달되어 토크단(13)을 반대로 회전시켜 체결과 동시에 파단부(12)에서 분리되도록 클램프(40)와 체결핸들(50), 피니언기어(60)를 일체 구조이면서 경량화로 구성하는 것이다.

그리고, 본 발명에서 반력부재(20)와 피니언기어(60)의 큰 특징은 반력부재(20)의 직경 크기를 피니언기어(60)의 직경 크기보다 크게 형성하는데, 그 비율을 약 2 : 1 정도가 되도록 하여 피니언기어(60)를 작동시킬 때 작은 힘으로도 큰 회전력과 반반력이 발생되도록 구성한다.

아울러, 본 발명에서는 제작 과정시 다양한 설계 및 제작 시험을 통한 결과를 바탕으로 반력부재(20)와 피니언기어(60)의 기어비를 약 2 : 1의 비율로 구성함으로써 반력부재(20)와 피니언기어(60)의 기어 비율이 1 : 1 이거나 1 : 2일 때보다 작은 작용력으로 작동시키더라도 피니언기어(60)의 원활한 작동력을 발휘하여 반력부재(20)에 보다 큰 토크력을 발생시킬 수 있도록 구성한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 일체형 체결장치(100)를 사용하기 위해서는 이형철근(200)의 하부 이형철근(202)의 수나사선단에 토크쉐어 커플러(10)의 토크단(13)이 상부에 위치되도록 배치시킨 상태에서 절반 정도 체결한 후 토크쉐어 커플러(10)의 토크단(13)측으로 상부 이형철근(201)의 수나선단을 토크쉐어 커플러(10)에 체결한다.

이후, 상기 반력부재(20)의 삽입공간(21)을 통해 상부 이형철근(201)의 일 측면을 삽입시키면서 상부 이형철근(201)을 중심공간(22)의 중앙에 위치시키면서 반력공간(23)의 대응지지면(22a)이 토크단(13)의 지지부(14)에 맞물리도록 설치한다.

다음으로, 상기 피니언기어(60)를 반력부재(20)를 형성하는 반력기어(24)의 기어(24a)에 기어 체결하는 동시에 고정클램프(41)와 가동클램프(40)가 이루는 디귿자 공간으로 삽입되도록 설치한다.

여기서, 상기 조임볼트(43)를 완전히 푼 상태에서 상부 이형철근(201)을 고정클램프(41)와 가동클램프(40)가 이루는 디귿자 공간으로 삽입시 가변클램프(42)가 고정클램프몸체(41b)를 따라 좌/우방향이나 회전되면서 간격이 조정되어 상부 이형철근(201)이 쉽게 삽입될 수 있는 특징이 있다.

그리고, 상기 피니언기어(60)가 반력기어(24)의 기어(24a)와 기어 연결된 상태에서 설치를 위한 지지력을 해제하더라도 가이드판(61)이 반력기어(24)의 상/하면에 지지되어 피니언기어(60)가 이탈되지 않고 기어 체결된 상태를 유지하여 설치의 편리성 및 안정성을 확보하는 특징이 있다.

또한, 상기 가이드판(61)에 형성되는 타공홀(62)을 통해 피니언기어(60)측으로 이물질이 유입되더라도 쉽게 배출되도록 구성하는 것이다.

그 다음으로, 상기 조임볼트(43)를 회전시켜 고정클램프(41)의 제1측면(41c)에 접촉하면서 가압하도록 조임하여 간단하게 고정클램프(41)와 가변클램프(42)의 고정돌기(41e) 및 가동돌기(42e)가 상부 이형철근(201)의 외면을 견고하게 클램핑하게 되어 강한 회전력이 작동하더라도 상부 이형철근(201)을 통해 회전 토크력이 반력부재(20)로 전달되는 특징이 있다.

이후, 상기 체결핸들(50)의 핸들바(53)를 잡고 시계바늘 회전방향으로 회전시키면 작업자의 인력은 핸들바(53) -> 체결구(51) -> 핀샤프트(30) -> 피니언기어(60)와 클램프(40)의 순서로 회전 작용력이 전달되는데, 상기 피니언기어(60)의 회전 이동력이 반력부재(20)로 전달되어 토크단(13) -> 파단부(12)로 반발력이 전달되어 영향을 미치게 되며, 이때 핸들바(53)의 회전에 의해 반력부재(20)를 따라 회전하는 피니언기어(60)의 이동력이 핀샤프트(30)로 전달되어 함께 이동함으로써 고정클램프(41) 및 가동클램프(40)는 이동하는 핀샤프트(30)을 따라 이동하면서 상부 이형철근(201)을 클램핑한 상태로 회전시키게 된다.

즉, 상기 체결핸들(50)을 회전시켜 피니언기어(60)가 반력부재(20)를 따라 회전 이동시키면 클램프(40)의 클램핑 작용으로 상부 이형철근(201)은 지속적으로 회전하면서 토크쉐어 커플러(10)와 나선체결로 하부 이형철근(202)의 끝단과 맞닿게 된다.

이렇게, 상기 상부 이형철근(201)과 하부 이형철근(202)의 연속 배치된 끝단이 맞닿게 되면 피니언기어(60)의 회전 이동력은 반력부재(20)로 전달되는데, 이때 피니언기어(60)는 시계바늘 회전방향으로 회전력에 의해 반력부재(20)는 회전하지 않으려고 지지하는 지지반발력이 반시계방향으로 전달받는다.

이러한, 상기 피니언기어(60)의 회전으로 인한 반력부재(20)의 비 회전 지지반발력은 토크단(13)으로 전달되어 파단부(12)에 비틀림 응력이 집중된 후 파단허용 응력 한계점을 넘어서게 되면 파단부(12)가 비틀림 전단파괴된다.

이때, 상기 스톱퍼(25)는 체결을 통한 토크단(13)이 파단부(12)에서 갑자기 분리될 때 작업자가 작용력을 해제하지 못하여 지속적인 회전이 유지될 때 가이드판(61)이 스톱퍼(25)에 걸림되어 이탈되는 것을 방지하는 특징이 있다.

이와 같이, 상기 파단부(12)의 비틀림 절단 현상으로 인하여 피니언기어(60)와 반력부재(20)에는 더 이상 토크쉐어 커플러(10)를 회전시키지 않아도 상/하부 이형철근(201)(202)과 토크쉐어 커플러(10)는 체결 안전 허용값으로 체결됨을 육안 검사를 통해 확인할 수 있는 특징이 있다.

즉, 상기 파단부(12)의 두께가 두꺼우면 토크쉐어 커플러(10)의 조임력을 크게 작용시켜야 하며 두께가 얇을 경우에는 토크쉐어 커플러(10)의 조임력을 작게 작용시키는 것으로 파단부(12)의 두께는 설계에 따라 파단 허용값을 설정할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 본 출원인이 출원하여 등록한 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치와 본 발명의 일체형 체결장치(100)를 간단히 표로 비교하면 다음과 같다.

기존의 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치와 본 발명의 일체형 체결장치(100)의 제원 및 특징 비교표이다.

	기존의 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 수작업 체결장치	본 발명의 일체형 체결장치
크기 (가로) (높이) (세로)	가동부재의 크기는 가로 : 약 10~15cm. 세로 : 약 18~20cm. 높이 : 약 15cm. 체결핸들을 장착시 가로크기는 변동 없으며, 세로의 크기는 약 48~50cm이고, 높이는 약 16cm 임.	체결핸들을 장착한 기준으로 가로 : 10~12cm. 세로 : 42~35cm. 높이 : 12cm임.
중량	가동부재의 중량은 약 8~9kg이며, 체결핸들을 장착시 총 중량은 약 10kg 정도 임.	체결핸들을 장착한 기준으로 총 중량은 5~6kg정도 임.
작업 과정	1. 토크쉐어 커플러에 상/하 이형철근 체결. 2. 토크쉐어 커플러의 토크단에 반력부재 설치. 3. 가동부재의 피니언기어를 체결하는 동시에 클램프로 상부 이형철근 클램핑. 4.가동부재의 회전축에 체결핸들 장착 5. 체결핸들 회전 작동. 6. 토크쉐어 커플러의 토크단 파단.	1. 토크쉐어 커플러에 상/하 이형철근 체결. 2. 토크쉐어 커플러의 토크단에 반력부재 설치. 3. 피니언기어를 체결하는 동시에 클램프로 상부 이형철근 클램핑. 4. 체결핸들 회전 작동. 5. 토크쉐어 커플러의 토크단 파단.
작업 소요 시간	작업성의 1~6과정 종료까지 약 40~35초 정도 소요.	작업성의 1~5과정 종료까지 약 15~20초 정도 소요.
휴대성	반력부재, 가동부재, 체결핸들을 각각 휴대해야 하고, 가동부재의 중량이 무거워 별도의 휴대끈을 이용하여 휴대해야함.	반력부재, 일체형 체결장치만 손으로 파지하여 간단히 휴대가능함.

이로써, 기존의 수작업 체결장치는 전체적으로 크기가 크고 구조가 복잡하여 중량이 무거운 반면, 본 발명의 일체형 체결장치(100)는 클램프(40), 체결핸들(50), 피니언기어(60)를 간단하면서 핀샤프트(30)에 일체의 형태로 제작하여 체적이 현저히 작아지고 더욱더 경량화시켜 1인 작업자의 취급성을 향상시키는 동시에 동일 작업시간당 피로도를 현저히 경감시킬 수 있는 향상되는 특징이 있다.

그리고, 기존의 수작업 체결장치는 회전축에서 회전을 위하여 베어링을 이용함으로써 중량이 증대되는 문제점이 있는 반면, 본 발명의 일체형 체결장치(100)는 핀샤프트(30)와 체결핸들(50), 피니언기어(60)의 회전이 베어링을 사용하지 않는 슬리브 회전 방식을 채택하여 경량화되는 특징이 있다.

아울러, 상기 반력부재(20)를 어떠한 방향을 통해 상부 이형철근(201) 및 토크쉐어 커플러(10)에 체결할 수 있어 방향성의 제약이 없고 끼움을 통한 간단히 설치 및 작동할 수 있어 체결을 위한 작업시간이 짧고 인력을 이용하지만 체결핸들(50)을 이용하여 과도한 인력이 필요하지 않아 작업자에게 작업 부담감이 느껴지지 않는 특징이 있다.

또한, 기존의 수작업 체결장치는 한 번의 작업 수행을 위하여 6 과정을 거쳐 완료하는 반면, 본 발명의 일체형 체결장치(100)는 체결핸들(50)의 장착과정을 일체화방식으로 제거하여 작업과정을 간편화시켰으며, 이로 인해 작업시간이 단축되어 다수의 토크쉐어 커플러(10)를 체결할 경우 종료시점에서는 공사기간을 크게 단축할 수 있는 특징이 있다.

더불어, 상기 반력부재(20)와 피니언기어(60)가 기어 연결로 체결되어 피니언기어(60)를 회전 이동시키기 위한 회전방향을 임의적으로 선택할 수 있으면 체결 위치에 따라 이동량을 조절할 수 있는 특징이 있다.

아울러, 상기 반력부재(20)와 피니언기어(60)의 기어비를 약 2 : 1로 구성 및 사용상 최적비율을 이루어 체결핸들(50)을 통해 작은 작용력을 인가하더라도 피니언기어(60)가 반력부재(20)를 따라 큰 힘이 작용되지 않는 상태에서 회전 이동할 수 있어 반력부재(20)에 큰 토크력과 반발 지지력을 유도 발생시킬 수 있는 특징이 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10 : 토크쉐어 커플러 11 : 몸체단
12 : 파단부 13 : 토크단
14 : 지지부 20 : 반력부재
21 : 삽입공간 22 : 중심공간
22a : 천정단 23 : 반력공간
23a : 대응지지부 24 : 반력기어
24a : 기어 25 : 스톱퍼
30 : 핀샤프트 31 : 트러스트칼라
40 : 클램프 41 : 고정클램프
41a : 고정클램프단 41b : 고정클램프몸체
41c : 제1측면 41d : 제2측면
41e : 고정돌기 42 : 가변클램프
42a : 가변클램프단 42b : 체결단
42c : 삽입공간 42d : 마감구
42e : 가동돌기 43 : 조임볼트
44 : 고정볼트 50 : 체결핸들
51 : 체결구 51a : 걸림단
52 : 걸림구 53 : 핸들바
60 : 피니언기어 60a : 걸림체결단
61 : 가이드판 62 : 타공홀
100 : 일체형 체결장치 200 : 이형철근
201 : 상부 이형철근 202 : 하부이형철근

Claims (8)

1. 연속 배치되어 맞닿는 이형철근의 양 끝단을 토크쉐어 커플러로 연결 체결시 설정 토크값으로 체결하기 위한 체결장치에 있어서,
   상기 토크쉐어 커플러(10)의 몸체단(11)과 파단부(12)로 연결되는 토크단(13)에 체결되며 이형철근(200)이 삽입하는 삽입공간(21)의 양측에 스톱퍼(25)를 형성하는 반력부재(20)를 형성하며,
   상기 반력부재(20)에 작동력을 전달하도록 핀샤프트(30)의 상부에는 상부 이형철근(201)을 클램핑하는 클램프(40)를 형성하되,
   상기 클램프(40)는 핀샤프트(30)에 결합되는 고정클램프(41)를 형성하고, 상기 고정클램프(41)에 좌/우방향 이동과 회전되도록 기억자 형태의 가변클램프(42)를 슬라이딩 결합하여 이형철근(200)의 직경에 따라 클램프(40)의 이격간격을 조정할 수 있도록 형성하며, 상기 고정클램프(41)와 가변클램프(42)의 사이에 이형철근(200)을 접촉되게 삽입하여 체결핸들(50)을 회전시키면, 조임볼트(43)의 조임작동 없이 고정볼트(44)에 의해 지지되어 지렛대 기능으로 가변클램프(42)가 이형철근(200)을 강력하게 조임하도록 형성하고,
   상기 클램프(40)의 하부로 핀샤프트(30)와 끼움되어 레칫방식으로 작동하는 체결핸들(50)을 형성하며,
   상기 체결핸들(50)의 하부에 결합되는 피니언기어(60)를 핀샤프트(30)에 형성하여,
   상기 클램프(40)는 이형철근(200)을 클램핑하는 동시에 피니언기어(60)는 토크쉐어 커플러(10)의 토크단(13)에 체결되는 반력부재(20)와 기어 연결시킨 다음, 체결핸들(50)의 회전시 이동하려는 핀샤프트(30)의 이동력과 클램프(40)의 지렛대식 반발력이 피니언기어(60)를 통해 반력부재(20)로 전달되어 토크단(13)을 반대로 회전시켜 체결과 동시에 파단부(12)에서 분리되도록 클램프(40)와 체결핸들(50), 피니언기어(60)를 일체 구조이면서 경량화로 구성하는 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 반력부재(20)는 토크쉐어 커플러(10)가 체결된 상부 이형철근(201)이 삽입공간(21)으로 끼워져 토크단(13)의 상부면에 중심공간(22)이 안착되며,
   상기 중심공간(22)의 내면 하부에는 토크단(13)의 지지부(14)에 걸림되어 자유회전 방지 및 반발력의 전달 기능을 하도록 반력공간(23)을 형성하는 반력기어(24)의 원주면을 따라 기어(24a)가 형성된 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 반력기어(24)의 반력공간(23)은 토크단(13)의 지지부(14)에 대응 걸림되도록 4각 형태, 6각 형태, 8각 형태, 12각 형태, 기어 형태, 톱니 형태 중 어느 하나로 형성하는 대응지지부(23a)가 내면을 따라 형성되며,
   상기 반력기어(24)의 기어(24a)는 상부 이형철근(201)이 삽입되는 삽입공간(21)을 제외한 나머지 원주면에 구성하는 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 가변클램프(42)의 일측면에는 고정클램프(41)의 일측면에 접촉하는 조임볼트(43)를 형성하고,
   상기 조임볼트(43)가 형성된 가변클램프(42)의 반대면에는 고정클램프(41)의 타측면에 접촉하는 고정볼트(44)를 형성하여, 고정클램프(41)와 가변클램프(42)로 이형철근(200)을 클램핑시 간격조절 및 가변클램프(42)의 조임을 조절할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 체결핸들(50)은 핀샤프트(30)에 끼움되어 피니언기어(60)에 결합되는 체결구(51)와 연결되는 걸림구(52)의 방향 전환으로 렛치 작동 방식으로 걸림과 해제되도록 형성되며, 상기 체결구(51)와 연결되며 파지 가능한 긴 핸들바(53)로 구성하는 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 피니언기어(60)의 상하면에는 다수개의 타공홀(62)이 형성된 가이드판(61)을 각각 설치하여 피니언기어(60)가 반력부재(20)와 기어 연결시 가이드판(61)이 반력부재(20)의 상하면에 지지되어 이탈을 방지하며, 타공홀(62)을 통해 이물질이 쉽게 배출되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 부재 연결을 위한 토크쉐어 커플러용 일체형 체결장치.

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