KR101902115B1 - 너트 및 와셔 체결용 공구 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 헤드부가 고정된 스터드 볼트의 나사축 상에 너트 및 와셔를 이용하여 비교적 두꺼운 패널을 고정시키고자 할 경우에 가장 효과적으로 사용할 수 있도록 구성한 너트 및 와셔 체결용 공구 조립체에 관한 것이다.
본 발명은, 고정 설치된 스터드 볼트의 나사축에 와셔를 개재하여 너트를 체결하기 공구 조립체로서, 복스 스패너의 선단부에 탈,부착되는 하우징과, 이 하우징의 외주면에 끼워져 조립되는 외장캡과, 이 외장캡에 탄력을 부여하기 위한 스프링과, 상기 본체로부터 스프링이 이탈하는 것을 방지하기 위한 스냅링에 의해 일체형 치구를 구성하며, 상기 하우징의 외주면은 중앙부분을 기준으로 상단부 및 단턱을 갖는 하단부로 이루어짐과 동시에 내주면의 상,하측에는 돌출턱을 갖는 사각홈 및 수용홈이 각각 형성되어 있고, 상기 외장캡을 구성하는 링형 몸체의 하단부 측으로 탄력을 갖는 걸림편이 일체형으로 분기하여 형성되어 있다.
이에 따라, 본 발명은 작업자의 손이 들어가지 않는 크기의 관통공 내로 너트 및 와셔를 동시에 끼워넣어 스터드 볼트에 체결하고자 할 경우 작업이 손쉽고 빠르게 이루어짐은 물론 중심이 정확히 일치되도록 하여 불량 발생을 크게 억제할 수 있으며, 너트에 와셔를 접착제로 부착해야 하는 등의 별도 작업을 필요로 하지 않아 인체의 유해 독성과 냄새로 인한 어려움을 해소할 수 있다.

Description

너트 및 와셔 체결용 공구 조립체 {Tool assembly for contracting nut and washer}

본 발명은 헤드부가 고정된 스터드 볼트의 나사축 상에 너트 및 와셔를 이용하여 비교적 두꺼운 패널(panel)을 고정시키고자 할 경우에 가장 효과적으로 사용할 수 있도록 구성한 너트 및 와셔 체결용 공구 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 대상물을 죄어서 고정시키기 위한 볼트 및 너트는 산업 전반에 걸쳐 높은 빈도로 사용되고 있으며, 용처에 따라 수동식이나 전동식으로 작동하는 스패너(spanner) 혹은 렌치(wrenches) 등과 같은 각종 공구를 이용하여 체결작업을 행하게 된다.

통상적인 수동식 복스 스패너를 예로 들면, 일정 길이를 갖는 수직봉의 상단에 핸들이 용접으로 고정되어 있고, 상기 수직봉의 하단에는 너트를 수용하기 위한 다각홈이 형성되어 소정 위치에 고정된 볼트를 향해 체결하거나 혹은 분해할 수 있도록 구성된다.

그러나, 이와 같은 종래의 너트 체결용 공구는, 핸들을 잡고 회전시키는 힘이 수직봉의 하단으로 직접 전달되기 때문에 작업자의 손이 닿지 않는 좁은 공간 내에서 너트를 체결할 경우 큰 힘을 전달할 수 없어 체결력이 기준치에 미달되는 등의 불량 현상이 발생됨과 동시에 작업능률을 저하시킨다는 문제가 있다.

이러한 체결용 공구와 관련하여, 국내 공개실용 제1995-0029741호, 제2013-0000525호, 공개특허 제2011-0123598호 등을 포함하여 등록특허 제1222586호, 제1633603호 공보에는 볼트에 너트를 체결하기 위한 여러 형태의 공구에 대해 개시되어 있으나, 이들은 단지 수동식이나 전동식으로 공구를 회전시켜 너트를 체결시킬 수 있는 기본적인 구조에 불과한 것이다.

예를 들어, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas) 등를 운반하기 위한 선박(船舶)의 경우, 초저온상태로 액화시킨 가스를 저장할 수 있는 화물창(貨物艙)을 갖추고 있으며, 통상 볼트/너트 등의 기본적인 체결요소를 이용하여 인슐레이션 패널(Insulation Panel)을 선체 내벽에 체결하여 구성하게 된다.

이 때, 상기 인슐레이션 패널은 유체 충격력을 흡수해야 함은 물론 내부 온도가 선체로 전달되지 않도록 방열 역할을 행하기 위하여 상당한 두께로 제작되는 것이기 때문에 인슐레이션 패널의 체결시에 길이가 긴 복스 스패너를 이용하여 작업을 행할 수 밖에 없다.

즉, 작업자의 손이 들어가지 않는 크기의 인슐레이션 패널에 형성된 관통공을 통해 와셔 및 너트를 끼워넣어 선체 내벽에 고정된 스터드 볼트에 체결해야만 하므로 육안으로 보이지 않는 상태에서 작업자의 감에 의존할 수 밖에 없어 중심을 맞추기 어려움은 물론 실제로 오 조립되거나 나사산이 마모된 상태로 체결되어 불량을 초래하는 사례가 빈번히 발생하고 있는 실정이다.

이러한 현상은 일반 건축 자재의 설치나 교량 등의 축조를 위해 고정되어 있는 볼트의 나사축을 향해 와셔를 끼우고 너트를 체결하고자 할 경우에도 마찬가지로 발생할 수 있다.

공개실용 제1995-0029741호(1995.11.17 공개) - 고안의 명칭: 너트 체결용 공구. 공개실용 제2013-0000525호(22013.01.23 공개) - 고안의 명칭: 다중 볼트/너트 체결용 치공구. 공개특허 제2011-0123598호(2011.11.15 공개) - 발명의 명칭: 반구형 볼트 너트 체결용 렌치. 등록특허 제1222586호(2013.01.09 등록) - 발명의 명칭: 육각홈 볼트와 너트의 체결을 위한 조립 전동공구. 등록특허 제1633603호(2016.06.21 등록) - 발명의 명칭: 너트 체결용 유닛 공구.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 두꺼운 패널을 결속시키기 위해 작업자의 손이 들어가지 않는 패널의 관통공으로 너트 및 와셔를 동시에 끼워넣어 스터드 볼트에 체결하고자 할 경우, 복스 스패너에 장착된 별도의 치구(治具)를 이용함에 따라 종전 방식에 비해 손쉽게 작업을 행할 수 있음은 물론 중심이 정확히 일치되도록 하여 불량 발생을 억제할 수 너트 및 와셔 체결용 공구 조립체를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고정 설치된 스터드 볼트의 나사축에 와셔를 개재하여 너트를 체결하기 공구 조립체로서, 복스 스패너의 선단부에 탈,부착되는 하우징과, 이 하우징의 외주면에 끼워져 조립되는 외장캡과, 이 외장캡에 탄력을 부여하기 위한 스프링과, 상기 본체로부터 스프링이 이탈하는 것을 방지하기 위한 스냅링에 의해 일체형 치구를 구성하며, 상기 하우징의 외주면은 중앙부분을 기준으로 하여 요홈을 갖는 상단부 및 단턱을 갖는 하단부로 이루어짐과 동시에 내주면의 상,하측에는 돌출턱을 갖는 사각홈 및 수용홈이 각각 형성되어 있고, 상기 외장캡을 구성하는 링형 몸체의 하단부에는 3개의 걸림편이 각각 120°간격을 두고 분할되어 하향 형성됨과 동시에 텐션력을 가질 수 있도록 일체형으로 형성되어 있으며, 상기 3개의 걸림편의 끝단부에는 와셔가 끼워져 유지될 수 있도록 걸림편들을 신축시키기 위한 걸림턱이 각각 형성되어 있는 것이다.

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상기한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명은, 작업자의 손이 들어가지 않는 크기의 관통공 내로 너트 및 와셔를 동시에 끼워넣어 스터드 볼트에 체결하고자 할 경우 복스 스패너에 장착된 별도의 치구를 활용함에 따라 작업이 손쉽고 빠르게 이루어짐은 물론 중심이 정확히 일치되도록 하여 불량 발생을 크게 억제할 수 있다.

또한, 너트에 와셔를 접착제로 부착해야 하는 등의 별도 작업을 필요로 하지 않으며 본딩 작업시에 발생하는 인체에 유해한 독성과 냄새로 인한 어려움을 해소할 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 LNG 선박의 화물창에 적용되는 인슐레이션 패널의 장착 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 종전 방식에 따른 인슐레이션 패널의 조립상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 인슐레이션 패널의 조립상태를 나타낸 도면,
도 4는 복스 스패너에 장착되는 치구의 각 부품을 분해하여 나타낸 단면도,
도 5a, 도 5b는 도 4에 도시된 치구의 조립상태 평면도 및 A-A선 단면도,
도 6a 내지 도 6c는 치구를 이용하여 인슐레이션 패널이 장착되는 과정을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세하게 설명하지만, 이들이 갖는 특정 구조 및 기능은 하나의 구성예를 나타낸 것이므로 본 명세서에 기재된 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

우선, 본 발명의 실시예가 가장 바람직하게 적용되는 LNG 선박의 화물창에 대한 기본적인 구조를 설명하고, 또 인슐레이션 패널을 고정시키기 위한 기존 방식 및 이에 따른 문제점을 도출한 후에 본 발명의 핵심 기술을 후술한다.

첨부된 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 LNG 선박에 설치되는 화물창은 선체 내벽(10)에 고정 설치되는 인슐레이션 패널(20)과, 이 인슐레이션 패널(20)의 상측에 설치되는 1,2차 방벽(30A,30B) 및 이들 사이에 배치되는 스페이서(40)를 포함하여 구성된다.

상기 인슐레이션 패널(20)은 폴리 우레탄폼 등의 단열재로 제작되어 외부로부터 액화천연가스로 유입되는 열을 차단하여 기화를 억제한다. 이 인슐레이션 패널(20)은 단열부재(21)를 사이에 두고 그 상,하부면에는 각각 합판(22a,22b)이 씌워져 있으며, 이들은 인슐레이션 패널(20)을 제작하는 과정에서 접착제를 이용하여 일체형으로 부착할 수 있다.

상기 인슐레이션 패널(20)에는 두께 방향을 따라 소정 간격을 두고 복수의 관통공(23)이 형성되어 있고, 통상의 선체 내벽(10)에 장착된 스터드 볼트(11) 측으로 너트(13)를 체결하여 고정시킬 수 있다.

즉, 상기 스터드 볼트(11)의 헤드부(12)는 정해진 설계 칫수에 맞춰 선체 내벽(10)에 용접 처리되어 있으며, 인슐레이션 패널(20)을 배설하는 과정에서 관통공(23)에 끼워져 유지된다. 따라서 작업자는 전동식 공구를 이용하여 인슐레이션 패널(20)의 관통공(23)을 통해 너트(13) 및 와셔(14)를 체결함으로써 인슐레이션 패널(20)의 설치가 가능해진다.

또한, 상기 관통공(23)은 체결요소를 제외한 공간에 단열재(24)가 충진된다. 이 단열재(24)는 합판(22a,22b) 사이에 형성되는 단열부재(21)와 같거나 혹은 또다른 공지의 재료로 제작될 수 있다.

상기 선체 내벽(10)과 하측 합판(22b) 사이에는 복수의 매스틱(15)이 배치되어 합판(22b)을 고정시킬 수 있다. 이 매스틱(15)은 에폭시 매스틱(epoxy mastic)을 활용하는 것이 바람직하며, 합판(22b)의 아래면에 일정 간격으로 도포한다.

또, 상측 합판(22a)에는 스페이서(40)를 개재하여 1,2차 방벽(30A,30B)이 순서대로 적층되며, 이들 1,2차 방벽(30A,30B)의 경우 스테인리스강, 알루미늄 합금 등의 금속재로 제작할 수 있다.

상기 1차 방벽(30A)과 2차 방벽(30B)의 설치를 위해서는 제1 및 제2 앵커플러그(50A,50B)가 사용된다. 즉 제1 앵커플러그(50A)는 인슐레이션 패널(20)의 상부로부터 관통공(23)으로 끼워진 상태에서 제1 앵커플러그(50A) 상에 1차 방벽(30A)이 용접된다.

스페이서(140)는 1차 방벽(30A)과 2차 방벽(30B)이 서로 접하지 않도록 이들을 분리시키는 기능을 행하며 목재 또는 합성수지 등으로 제작될 수 있다. 제2 앵커플러그(50B)는 스페이서(40)를 관통하여 제1 앵커플러그(50A)와 접할 수 있는 동시에 용접에 의해 고정된다.

상기 제2 앵커플러그(50B) 상에 2차 방벽(30B)이 고정된다. 2차 방벽(30B)은 1차 방벽(30A)과 마찬가지의 소재로 제작될 수 있다. 1,2 방벽(30A,30B)을 설치하기 위한 구조는 전술한 제1 및 제2 앵커플러그(50A,50B)의 구성에만 한정되지 않는 것임은 물론이다.

2차 방벽(30B)은 초저온의 액화천연가스와 직접 접촉하기 때문에 온도 변화에 의한 열팽창 및 열수축이 많이 일어날 수 있다. 따라서 2차 방벽(30B)은 열응력을 해소하기 위한 방안으로 일자 또는 십자 형태의 주름(31)을 포함할 수 있다.

이와 같이, LNG 선박에 설치되는 화물창 구조는 이중의 방벽 구조로서, 1,2차 방벽(30A,30B)이 비슷한 온도 환경에서 유지되기 때문에 액화천연가스가 접하는 2차 방벽(30B)에서 액화천연가스가 누설되는 비상 상황에서도 1차 방벽(30A)에 열 충격을 주지 않고 누출된 액화천연가스를 저장할 수 있다.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 마찬가지로 선체 내벽(10)에 인슐레이션 패널(20)을 장착하고자 할 경우에는, 일반적인 전동식 복스 스패너(B1)를 이용하여 선체 내벽(10)에 장착된 스터드 볼트(11)를 향해 너트(13) 및 와셔(14)를 체결하여 고정시키는 방식을 취하고 있다.

즉, 상기 인슐레이션 패널(20)은 유체 충격력의 흡수 및 방열 역할을 위하여 통상 400㎜ 내,외의 두께로 제작되기 때문에 길이가 긴 복스 스패너(B1)를 이용하여 작업을 행할 수 밖에 없다.

이 때, 인슐레이션 패널(20)에 형성된 관통공(23)을 선체 내벽(10)에 용접으로 고정된 스터드 볼트(11)에 끼워맞춘 상태에서 너트(13) 및 와셔(14)를 이용하여 체결하게 되는데, 통상 인슐레이션 패널(20)에 형성되는 관통공(23)은 실제 설계상 직경이 50㎜∼55㎜에 불과하다.

따라서, 작업자의 손이 들어가지 않는 크기이기 때문에 복스 스패너(B1) 측으로 너트(13)를 끼우고 관통공(23)에 와셔(14)를 집어넣은 상태에서 스터드 볼트(11)에 체결하기 때문에 작업자의 감에 의존할 수 밖에 없어 중심을 맞추기 어려움은 물론 무리한 체결력을 가하게 되면 나사산의 손상으로 인해 조립 불량을 일으키게 된다.

더구나, 상기 너트(13)에 와셔(14)의 중심을 맞추기 위해 접착제로 부착하여 공급하는 경우도 있으나 작업 자체가 번거로울 뿐만 아니라 이송이나 운반시에 탈락 분리되어 버리는 문제가 발생되고 있으며, 또 본딩 작업시에 유해 독성과 냄새에 노출되어 건강에도 심각한 지장을 초래하고 있는 실정이다.

한편, 첨부된 도 3 내지 도 6c는 본 발명에 따른 공구 조립체를 설명하기 위한 것으로서, 앞서 설명한 구성과 같은 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.

각각의 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 하우징(60) 및 이 하우징(60)의 외주면 조립되는 외장캡(70)과, 이 외장캡(70)에 탄력을 부여하기 위한 스프링(80)과, 이 스프링(80)이 이탈하는 것을 방지하기 위한 스냅링(90)에 의해 일체형 치구(100)를 구성하게 된다.

상기 하우징(60)은 복스 스패너(B2)의 선단부에 탈,부착되는 부분으로서, 그 외주면은 중앙부분을 기준으로 상단부(61a) 및 단턱(61c)을 갖는 하단부(61b)를 포함하여 요홈(61d)으로 이루어지고, 내주면의 상,하측에는 돌출턱(62c)을 갖는 사각홈(62a) 및 육각 형태의 수용홈(62b)을 각각 구비한다.

또한, 상기 외장캡(70)은 하우징(60)의 단턱(61c) 상에서 유지되는 링형 몸체(71)를 기준으로 그 하단부로 향해 연이어지는 3개의 걸림편(72)이 각각 120°간격으로 분기하여 구성되며, 이들 각각의 걸림편(72)의 선단에는 미세 크기의 걸림턱(73)이 형성되어 있다.

상기 걸림편(72)의 경우, 링형 몸체(71)와 일체형으로 형성되어 로봇의 핑거(finger)와 같은 형태로 이루어져 소정 탄력을 가진다. 이에 따라 하우징(60)의 수용홈(62b)을 통해 너트(13)를 유지하게 됨은 물론 외장캡(70)의 걸림턱(73)에 의해 와셔(14)가 끼워질 수 있다.

또, 상기 스프링(80)은 하우징(60)의 외주면 상단부 측에서 끼워짐과 동시에 하우징(60)의 요홈(61d) 내로 장착되는 스냅링(90)에 의해 유지된다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 있어서는 하우징(60)으로 너트(13)를 수용한 후 외장캡(70)에 와셔(14)를 끼운 상태에서 통상의 전동식 복스 스패너(B2)를 이용하여 신속하게 선체 내벽(10)에 고정된 스터드 볼트(11)에 체결함으로써 인슐레이션 패널(20)을 고정시킬 수 있다.

즉, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이 하우징(60) 상단의 사각홈(62a) 내로 복스 스패너(B2)를 장착하고 하우징(60) 하단의 수용홈(62b) 내에는 너트(13)를 끼워넣은 상태에서 외장캡(70)의 걸림편(72) 측으로 와셔(14)를 밀어 넣음에 따라 3개의 걸림편(72)이 각각 가상선 상태로 벌어지면서 와셔(14)를 장착시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 하우징(60) 상에 너트(13)를 포함한 와셔(14)를 동시에 수용한 상태에서 종전과 마찬가지로 인슐레이션 패널(20)의 관통공(23)을 선체 내벽(10)에 고정 설치된 스터드 볼트(11)의 나사축에 끼워맞춘 후 인슐레이션 패널(20)의 관통공(23)으로 복스 스패너(B2)를 끼워 회전시킴으로써 너트(13) 및 와셔(14)를 스터드 볼트(11)의 중심에 맞춰 손쉽게 체결할 수 있다.

이 과정에서, 상기 외장캡(70)의 걸림편(72)은 합판(22b)의 저항력에 의해 탄력있게 밀려나면서 와셔(14)로부터 해제됨에 따라 복스 스패너를 빼내어 작업을 종료할 수 있는 것이다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 작업자의 손이 들어가지 않는 크기의 관통공 내로 너트 및 와셔를 동시에 끼워넣어 스터드 볼트에 체결하고자 할 경우 복스 스패너에 장착된 별도의 치구를 활용함에 따라 작업이 손쉽고 빠르게 이루어짐은 물론 중심이 정확히 일치되도록 하여 불량 발생을 크게 억제할 수 있다.

또한, 상기 치구와 너트 간에 약간의 공차를 갖고 있기 때문에 나사 조립시에 쉽게 체결되는 장점이 있으며, 너트에 와셔를 접착제로 부착해야 하는 등의 별도 작업을 필요로 하지 않아 본딩 작업시에 발생되는 유해 독성과 냄새로 인한 어려움을 해소할 수 있는 것이다.

이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것이다.

예컨대, 본 발명의 핵심 기술은 전술한 LNG 선박의 인슐레이션 패널에는 물론 일반 건축 자재의 설치나 교량 등의 축조시에 볼트의 나사축으로 와셔 및 너트를 체결코자 할 경우에도 충분히 응용할 수 있다.

10: 선체 내벽 11: 스터드 볼트(Stud Bolt)
12: 헤드부 13: 너트
14: 와셔 15: 매스틱(mastic)
20: 인슐레이션 패널 21: 단열부재
22a,22b: 합판 23: 관통공
24: 단열재 30A: 1차 방벽
30B: 2차 방벽 31: 주름
40: 스페이서(spacer) 50A: 제1 앵커플러그
50B: 제2 앵커플러그 60: 하우징(housing)
61a: 상단부 61b: 하단부
61c: 단턱 61d: 요홈
62a: 사각홈 62b: 수용홈
62c: 돌출턱 70: 외장캡
71: 링형 몸체 72: 걸림편
73: 걸림턱 80: 스프링
90: 스냅링(Snap Ring) 100: 치구(治具)

Claims (2)

1. 고정 설치된 스터드 볼트의 나사축에 와셔를 개재하여 너트를 체결하기 공구 조립체로서,
   복스 스패너의 선단부에 탈,부착되는 하우징(60)과, 이 하우징의 외주면에 끼워져 조립되는 외장캡(70)과, 이 외장캡에 탄력을 부여하기 위한 스프링(80)과, 상기 하우징으로부터 스프링이 이탈하는 것을 방지하기 위한 스냅링(90)에 의해 일체형 치구(100)를 구성하며,
   상기 하우징(60)의 외주면은 중앙부분을 기준으로 하여 요홈(61d)을 갖는 상단부(61a) 및 단턱(61c)을 갖는 하단부(61b)로 이루어짐과 동시에 내주면의 상,하측에는 돌출턱(62c)을 갖는 사각홈(62a) 및 수용홈(62b)이 각각 형성되어 있고,
   상기 외장캡(70)을 구성하는 링형 몸체(71)의 하단부에는 3개의 걸림편(72)이 각각 120°간격을 두고 분할되어 하향 형성됨과 동시에 텐션력을 가질 수 있도록 일체형으로 형성되어 있으며,
   상기 3개의 걸림편(72)의 끝단부에는 와셔가 끼워져 유지될 수 있도록 걸림편(72)들을 신축시키기 위한 걸림턱(73)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 너트 및 와셔 체결용 공구 조립체.
2. 삭제

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