KR102055789B1 - 프로파일의 볼트 체결구조 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 프로파일의 체결그루브에 체결볼트가 볼트머리의 삽입 및 회전에 의해 안정적으로 위치고정되어 외부로 돌출됨에 따라 체결대상물의 체결고정이 신속용이하게 이루어질 수 있도록 한 프로파일의 볼트 체결구조에 관한 것이다.
개시된 내용은 프로파일에 체결볼트가 결합고정되도록 하는 프로파일의 볼트 체결구조로서, 일정한 횡단면으로 연장형성되며 적어도 일면에는 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 체결그루브가 내측으로 함입형성되는 프로파일과, 볼트몸체에 볼트머리가 일체로 형성되되, 상기 볼트머리는 상기 프로파일의 체결그루브에 대응되도록 등변사다리꼴의 횡단면을 가지고 상기 프로파일의 체결그루브로 삽입되도록 상기 체결그루브의 폭보다 작은 두께를 가지며, 상기 볼트머리가 상기 프로파일의 체결그루브 내로 삽입되어 회전될 때, 상기 볼트머리의 양 빗변측이 상기 체결그루브의 양 빗변측면에 접촉지지되면서 체결고정되고 상기 볼트몸체는 상기 프로파일의 외부로 돌출되는 체결볼트를 포함하는 프로파일의 볼트 체결구조를 일 실시예로 제시한다.

Description

프로파일의 볼트 체결구조{BOLT FASTENING STRUCTURE FOR PROFILE}

개시된 내용은 예를 들어 태양광패널을 지지하는 지지구조물 등을 형성하는 프로파일에 체결볼트가 결합고정되도록 하는 프로파일의 볼트 체결구조에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

태양광 발전은 태양전지(Solar Cell)를 이용하여 태양의 광에너지를 전기에너지로 변환시킴으로써 이루어진다. 태양광 발전은 환경오염을 일으키지 않으며 태양광을 무제한적으로 공급받을 수 있기 때문에 환경문제와 화석연료 고갈로 인한 에너지부족에 적극적으로 대처할 수 있는 해결책으로 주목받고 있다.

통상적인 태양광 발전장치는 태양전지가 집적된 형태의 태양광패널과, 태양광패널에서 생성된 전기를 제어하는 전력제어장치와, 전기를 저장하는 축전지와, 직류전기를 교류로 변환하는 인버터 등을 포함하여 구성될 수 있다.

특히 태양광 패널은 지면이나 옥상 등의 태양광패널용 지지구조물을 통해 설치될 수 있는데, 이러한 지지구조물의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2013-0097043호(2013.09.02. 공개)에는 건물의 옥상 바닥면에 수직 장착되는 복수개의 전단지지프레임과, 상기 전단지지프레임보다 길이가 길며, 상기 전단지지프레임과 이격되게 건물의 옥상 바닥면에 수직 장착되는 복수개의 후단지지프레임과, 상기 복수개의 전단지지프레임과 상기 복수개의 후단지지프레임을 각각 연결하는 복수개의 세로프레임과, 상기 복수개의 세로프레임과 각각 수직 교차하도록 상기 각 세로프레임의 상부에 서로 이격되게 장착되는 복수개의 가로프레임과, 상기 복수개의 가로프레임의 상부에 구비되며, 태양광을 집광하는 복수개의 태양광 패널과, 상기 태양광 패널을 상기 가로프레임에 클램핑시키는 클램프수단과, 상기 각 전단지지프레임 및 후단지지프레임과 상기 세로프레임이 연결되도록 결합시키는 수직결합부를 포함하는 태양광 패널의 지지구조물이 개시된다.

한편 지지구조물을 구성하는 세로프레임 또는 가로프레임은 주로 일정 단면을 가지는 프로파일로 형성되고, 이 프로파일에는 예를 들어 지지채널, 브래킷 등과 같은 다른 부속물의 체결고정을 위한 체결구가 사용된다.

이러한 프로파일용 체결구의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2015-0117388호(2015.10.20. 공개)에는 요홈을 구비하는 다수의 프로파일을 서로 연장 고정하기 위한 알루미늄 프로파일용 연결구에 있어서, 상기 프로파일의 요홈 상에 삽설하여 안착되고, 상하 관통되는 체결공을 구비하는 고정너트와, 상기 고정너트에 근접하면서 요홈에 삽설하여 프로파일의 회전을 제한하는 회전방지수단을 구비하고, 고정너트의 체결공과 일치되는 관통공을 구비하는 지지판과, 상기 지지판의 관통공 상에 삽설하면서 고정너트의 체결공에 체결되어 프로파일에 지지판이 고정되게 구비하는 고정볼트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 프로파일용 연결구가 개시된다.

그러나 전술한 바와 같은 프로파일의 경우에는 프로파일 상에 형성된 요홈에 별도의 고정너트를 삽입한 상태에서 이 고정너트에 대해 고정볼트가 체결되는 구조로 형성됨에 따라 고정너트가 요홈 내에서 자유롭게 이동되어 정확하게 위치를 설정하는 데 많은 시간이 소요되며 고정너트의 체결공에 맞게 고정볼트를 체결하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 특허공개 제10-2013-0097043호(2013.09.02. 공개) 특허문헌 2 : 대한민국 특허공개 제10-2015-0117388호(2015.10.20. 공개)

프로파일의 체결그루브에 체결볼트가 볼트머리의 삽입 및 회전에 의해 안정적으로 위치고정되어 외부로 돌출됨에 따라 체결대상물의 체결고정이 신속용이하게 이루어질 수 있도록 한 프로파일의 볼트 체결구조를 제공하고자 한다.

또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

개시된 내용은, 프로파일에 체결볼트가 결합고정되도록 하는 프로파일의 볼트 체결구조로서, 일정한 횡단면으로 연장형성되며 적어도 일면에는 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 체결그루브가 내측으로 함입형성되는 프로파일과, 볼트몸체에 볼트머리가 일체로 형성되되, 상기 볼트머리는 상기 프로파일의 체결그루브에 대응되도록 등변사다리꼴의 횡단면을 가지고 상기 프로파일의 체결그루브로 삽입되도록 상기 체결그루브의 폭보다 작은 두께를 가지는 체결볼트를 포함하고, 상기 볼트머리가 상기 프로파일의 체결그루브 내로 삽입되어 회전될 때, 상기 체결볼트는 상기 볼트머리의 양 빗변측이 상기 체결그루브의 양 빗변측면에 접촉지지되면서 상기 프로파일의 체결그루브 상에서 위치고정되는 프로파일의 볼트 체결구조를 일 실시예로 제시한다.

개시된 내용에 따른 프로파일의 볼트 체결구조는, 프로파일의 체결그루브 내로 체결볼트의 볼트머리를 삽입한 후 90도 회전시키기만 하면 볼트머리의 양 빗변측이 체결그루브의 양 빗변측면에 접촉지지되면서 체결볼트가 프로파일의 체결그루브 상에 신속용이하게 위치고정될 수 있고 프로파일의 돌출된 볼트몸체에 체결대상물을 체결너트로 신속용이하게 체결고정할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조의 사시도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조에 있어서, 체결볼트의 사시도.
도 3은 도 2에 따른 체결볼트의 경사톱니부의 상세구조도.
도 4는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조에 있어서, 프로파일의 체결그루브에 대한 체결볼트의 체결작동을 설명하는 단면도.
도 5는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조에 있어서, 프로파일의 체결그루브에 위치고정된 체결볼트에 대한 체결대상물의 체결작동을 설명하는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조의 사시도이다.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 프로파일의 볼트 체결구조는, 예를 들어 태양광패널을 지지하는 지지구조물 등에서 프레임부재로 사용되는 프로파일(10) 상에 태양광패널과 같은 지지대상물 또는 기타 보강재를 연결 고정하거나, 또는 각종 지지프레임을 형성하는 프로파일(10) 상에 체결볼트(20)를 연결고정하여 체결대상물을 체결너트로 체결고정하는 데 적용되는 것으로, 도 1에 도시되는 바와 같이, 일정한 횡단면으로 연장형성되며 적어도 일면에는 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 체결그루브(11)가 내측으로 함입형성되는 프로파일(10)과, 볼트몸체(21)에 볼트머리(23)가 일체로 형성되되, 볼트머리(23)는 프로파일(10)의 체결그루브(11)에 대응되도록 등변사다리꼴의 횡단면을 가지고 프로파일(10)의 체결그루브(11)로 삽입되도록 체결그루브(11)의 폭보다 작은 두께를 가지는 체결볼트(20)를 포함한다.

여기서, 프로파일(10)은 예를 들어 태양광패널을 지지하는 지지구조물 등에서 프레임부재로 사용되거나, 또는 각종 지지프레임을 형성하는 것으로, 일정한 횡단면으로 일정 길이로 연장형성된다.

프로파일(10)은 금속판이 채널형(ㄷ) 또는 앵글형(ㄴ)의 횡단면 또는 사각형(□)을 포함한 다각형의 횡단면을 갖도록 예를 들어 롤포밍과 같은 소성가공에 의해 절곡형성된다.

후자의 경우에 절곡된 금속판의 서로 접하는 가장자리가 용접되어 제조될 수도 있고, 실시예에 따라서는 절곡된 금속판의 서로 중첩되는 가장자리가 시밍(seaming)가공에 의해 마감처리되도록 가장자리가 서로 중첩되게 절첩형성된다.

프로파일(10)을 형성하는 금속판은 강성이 우수한 강판으로 형성되는 것이 바람직하지만, 실시예에 따라서는 고강도 알루미늄 합금판을 비롯한 다른 금속판으로도 형성가능하다. 또한 프로파일(10)은 동일한 횡단면으로 일정 길이만큼 제조되며, 필요한 길이로 절단되어 사용된다.

프로파일(10)의 적어도 일면에는 체결그루브(11)가 함입형성된다. 체결그루브(11)는 체결대상물의 체결고정을 위한 체결볼트(20)의 볼트머리(23)가 삽입되어 위치고정되는 부분으로, 프로파일(10)의 적어도 일면에 프로파일(10)의 전체 길이에 걸쳐 함입형성된다.

체결그루브(11)는 전체 길이에 걸쳐 등변사다리꼴의 동일 횡단면을 갖는다. 또한 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 체결그루브(11)의 양 빗변측면에는 길이방향을 따라 톱니부(13)가 형성된다.

체결그루브(11)의 횡단면 형상과 톱니부(13)는 추후에 설명될 체결볼트(20)의 볼트머리(23)의 삽입 및 90도 회전에 의한 체결볼트(20)의 위치고정과 지지대상물의 체결을 위한 체결고정을 위한 것으로, 체결그루브(11)의 전체 길이에 걸쳐 양 빗변측면에 동일한 산 높이와 피치로 형성된다.

전술한 프로파일(10)의 체결그루브(11)에는 체결볼트(20)가 체결그루브(11)를 통해 결합되어 외측으로 돌출된다. 도 2에는 이러한 체결볼트의 사시도가 도시된다.

체결볼트(20)는 프로파일(10)에 직접 결합되어 외측으로 돌출됨에 따라 체결대상물의 체결을 가능하게 하는 것으로, 도 2에 도시되는 바와 같이 나사산이 형성된 볼트몸체(21)와, 볼트몸체(21)의 일단에 일체로 형성되고 프로파일(10)의 체결그루브(11)에 대응되도록 등변사다리꼴의 횡단면을 가지며 프로파일(10)의 체결그루브(11)로 삽입되도록 체결그루브(11)의 폭보다 작은 두께를 가지는 볼트머리(23)를 포함한다.

또한 체결볼트(20)는 프로파일(10)의 체결그루브(11) 내에 삽입되어 90도 회전됨에 있어서, 볼트머리(23)가 체결그루브(11) 내의 일지점에 위치고정됨과 동시에 체결그루브(11)로부터 임의로 빠져나오지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

이를 위해 체결그루브(11)에 삽입되는 체결볼트(20)의 볼트머리(23)는 도 2에 상세히 도시되는 바와 같이 프로파일(10)의 체결그루브(11)에 대응되도록 등변사다리꼴의 횡단면을 가지되, 양 빗변측에는 체결그루브(11) 내에서 볼트머리(23)가 90도 회전될 때 체결그루브(11)의 톱니부(13)에 걸려지는 경사톱니부(25)가 형성된다.

도 3에는 이러한 체결볼트의 경사톱니부의 상세구조가 도시된다.

경사톱니부(25)는 도 3에 도시되는 바와 같이 체결그루브(11) 내에서 볼트머리(23)가 90도로 회전됨에 있어서, 체결그루브(11) 내에서 볼트머리(23)가 용이하게 90도로 회전되어 위치고정되도록 회전방향의 반대방향으로 갈수록 톱니의 상단높이가 점차 증가되도록 형성된다.

이러한 경사톱니부(23)는 도 3에 도시되는 바와 같이 동일 높이로 형성되는 톱니들의 상단이 가상의 경사면을 따라 경사지게 절취(절삭)되어 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 체결그루브(11)의 톱니부(13)와 볼트머리(23)의 경사톱니부(25)의 조합구성에 따라, 체결그루브(11) 내에서 볼트머리(23)의 90도 회전이 완료되는 시점에 경사톱니부(25) 중 최상위의 산을 가지는 톱니부분이 체결그루브(11)의 톱니부(13)의 상단에 걸려지면서 체결그루브(11)에 대한 체결볼트(20)의 위치고정이 가능해진다.

도 4에는 프로파일의 체결그루브에 대한 체결볼트의 체결작동이 단면도로 도시되고, 프로파일의 체결그루브에 위치고정된 체결볼트에 대한 체결대상물의 체결작동이 단면도로 도시된다. 이하, 첨부도면을 참조하여 개시된 내용에 따른 프로파일의 볼트 체결구조의 작동을 설명하면 다음과 같다:

우선 도 4에 도시되는 바와 같이 프로파일(10)의 체결그루브(11) 내로 볼트머리(23)를 삽입하고 체결볼트(20)를 90도 회전시키게 되면, 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 체결그루브(11) 내에 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 볼트머리(23)가 대응되게 위치됨에 따라 체결볼트(20)가 반대방향으로의 90도 회전없이는 프로파일(10)의 체결그루브(11)로부터 임의로 빠져나올 수 없게 된다.

또한 체결그루브(11) 내에서 볼트머리(23)의 90도 회전이 완료되는 시점에 경사톱니부(25) 중 최상위의 산을 가지는 톱니부분이 체결그루브(11)의 톱니부(13)의 상단에 걸려지면서 체결그루브(11)에 대한 체결볼트(20)의 위치고정이 가능해진다.

체결그루브(11)로부터 외부로 돌출된 체결볼트(20)의 볼트몸체(21)에 체결대상물(3)을 끼우고 볼트몸체(21)의 단부에 체결너트(5)를 끼워 조이게 되면, 도 5에 도시되는 바와 같이 체결볼트(20)가 외측으로 이동되면서 체결그루브(10)의 톱니부(13)와 체결볼트(20)의 경사톱니부(25)가 완벽하게 상호 밀착되고, 이로 인해 프로파일(10) 상의 일정 위치에 체결대상물(3)이 체결볼트(20)와 체결너트(5)에 의해 유동없이 안정적으로 체결고정될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

3 : 체결대상물
5 : 체결너트
10 : 프로파일
11 : 체결그루브
13 : 톱니부
20 : 체결볼트
21 : 볼트몸체
23 : 볼트머리
25 : 경사톱니부

Claims (4)

1. 프로파일에 체결볼트가 결합고정되도록 하는 프로파일의 볼트 체결구조에 있어서,
   일정한 횡단면으로 연장형성되며 적어도 일면에는 등변사다리꼴의 횡단면을 가지는 체결그루브가 내측으로 함입형성되는 프로파일; 및
   볼트몸체에 볼트머리가 일체로 형성되되, 상기 볼트머리는 상기 프로파일의 체결그루브에 대응되도록 등변사다리꼴의 횡단면을 가지고 상기 프로파일의 체결그루브로 삽입되도록 상기 체결그루브의 폭보다 작은 두께를 가지는 체결볼트를 포함하고,
   상기 볼트머리가 상기 프로파일의 체결그루브 내로 삽입되어 회전될 때, 상기 체결볼트는 상기 볼트머리의 양 빗변측이 상기 체결그루브의 양 빗변측면에 접촉지지되면서 상기 프로파일의 체결그루브 상에서 위치고정되며,
   상기 프로파일의 체결그루브의 양 빗변측면에는 길이방향을 따라 톱니부가 형성되고 상기 볼트머리의 양 빗변측에는 상기 체결그루브 내에서 상기 볼트머리가 용이하게 회전되어 위치고정되도록 회전방향의 반대방향으로 갈수록 톱니의 상단높이가 점차 증가되는 경사톱니부가 형성되며,
   상기 경사톱니부는 동일 높이로 형성되는 톱니들의 상단이 가상의 경사면을 따라 경사지게 절취되어 형성되고,
   상기 체결그루브 내에서 상기 볼트머리의 90도 회전이 완료되는 시점에 상기 경사톱니부 중 최상위의 산을 가지는 톱니부분이 상기 체결그루브의 톱니부의 상단에 걸려지며,
   상기 프로파일의 외부로 돌출되는 체결볼트에 체결대상물이 체결너트에 의해 체결될 때 상기 체결볼트가 외측으로 이동되면서 상기 체결그루브의 톱니부와 상기 체결볼트의 경사톱니부가 상호 밀착되는 것을 특징으로 하는 프로파일의 볼트 체결구조.
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