KR102328136B1 - 철근 커플러의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크기가 작고 가벼우며 제조비용을 절감할 수 있도록 된 철근 커플러의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 철근 커플러의 제조방법은 내부가 중공됨과 더불어 일측 단부에는 제1 삽입구가 형성되는 제1 몸체를 형성하는 제1 몸체 형성 단계와, 내부가 중공됨과 더불어 일측 단부에는 제2 삽입구가 형성되는 제2 몸체를 형성하는 제2 몸체 형성 단계, 상기 제1 및 제2 지지부재의 중앙 부분에 제1 및 제2 나사공을 각각 형성하는 나사공 형성단계, 상기 제1 몸체의 내측에 제1 고정부재와 제1 탄성부재 및 제1 지지부재를 삽입하고, 제1 삽입구 측으로 체결봉을 삽입하여 상기 제1 나사공에 체결하는 제1 몸체 체결단계, 상기 제2 몸체의 내측에 제2 고정부재와 제2 탄성부재 및 제2 지지부재를 삽입하고, 제2 삽입구 측으로 체결봉을 삽입하여 상기 제2 나사공에 체결하는 제2 몸체 체결단계, 상기 제1 몸체와 제2 몸체의 타측 단부를 상호 융착하는 하우징 형성단계 및, 상기 하우징으로부터 상기 체결봉을 제거하는 체결봉 제거단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

철근 커플러의 제조방법{Manufacturing Method of Steel Reinforcing Coupler}

본 발명은 철근을 고정하거나 연결하기 위한 철근 커플러에 관한 것으로, 특히 크기가 작고 가벼우며 제조비용을 절감할 수 있도록 된 철근 커플러의 제조방법에 관한 것이다.

건물이나 교량, 도로 등을 시공하는 건설 및 토목 공사에 있어서는 구조물의 기계적 강도, 특히 장력을 높이기 위해 다량의 철근(또는 철심)을 사용하게 된다. 이때 철근은 그 길이가 일정하게 설정되어 생산되기 때문에 필요에 따라 이들을 절단하거나 연결하여 사용하게 된다. 철근을 연결하는 방법으로서는 양 철근을 서로 용접하는 용접방법과, 양 철근을 원통형 슬리브에 삽입하고 전체적으로 가압하여 압착하는 압착 방법 및, 커플러를 채용하는 방법 등이 있다. 이 중 커플러는 작업성이 우수하고, 철근을 매우 높은 결합력으로 연결할 수 있다는 장점이 있기 때문에 많이 채용되고 있다.

철근 커플러에 대해서는 대한민국 특허등록 제10-0240099호(명칭: 철근 연결 구조), 실용신안등록 제20-0370223호(명칭: 철근이음장치), 특허등록 제10-0665544호(명칭: 철근 이음장치), 특허등록 제10-1030579호(명칭: 철근 커플러), 공개특허 제10-2014-0056009호(명칭: 링 고정 타입 철근 커플러), 공개특허 제10-2015-0145505호(명칭: 철근 원터치 커플러) 및 특허등록 제10-1714329호(명칭: 철근 이음용 커플러) 등에 개시되어 있다. 이들 커플러는 기계적으로 결합 및 해제가 가능한 몸체 내부에 철근을 고정하기 위한 고정부재가 구비되는 구조로 되어 있다.

도 1은 종래의 철근 커플러의 일 구성 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에서 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 단면 구성을 나타낸 도면이다. 도면에서, 철근 커플러는 내부가 중공된 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)를 구비한다. 제1 몸체(1)의 일측 단부에는 철근을 삽입하기 위한 제1 삽입구(1a)가 마련되고, 타측 단부에는 제1 몸체(1)를 제2 몸체(2)와 결합하기 위한 제1 결합부(1b)가 구비된다. 제1 결합부(1b)는 제2 몸체(2)의 두께에 대응하는 크기만큼 제1 몸체(1)와 단차가 지면서 외주면에 나사가 형성된다. 또한, 제2 몸체(2)의 일측 단부에는 철근을 삽입하기 위한 제2 삽입구(2a)가 마련되면서 타측 단부에는 제2 몸체(2)를 제1 몸체(1)와 체결하기 위한 제2 결합부(2b)가 구비된다. 제2 결합부(2b)는 제2 몸체(2)의 내주면에 제1 결합부(1b)의 길이에 대응하는 길이만큼 나사가 형성된 구성으로 이루어진다.

상기 철근 커플러는 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 내부에 각각 철근을 고정하기 위한 고정부재(도시되지 않음)를 삽입한 후, 제1 결합부(1b)와 제2 결합부(2b)를 나사 결합하여 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)를 체결하여 완성하게 된다. 그리고 이후에는 제1 및 제2 삽입구(1a, 2a)를 통해 철근을 각각 삽입하여 철근을 고정하게 된다. 철근 커플러는 제1 및 제2 몸체(1, 2) 내부에 구비되는 고정부재를 통해 각각 별개의 철근을 견고하게 고정하게 된다. 이에 따라 서로 분리되어 있던 철근은 철근 커플러를 통해 실질적으로 연결상태로 설정된다.

상기한 바와 같이, 철근은 건물이나 교량, 도로 등의 기계적 강도, 특히 장력을 높이기 위해 채용된다. 철근 커플러 자체의 기계적 강도와 철근에 대한 결합력은 철근 자체가 갖고 있는 인장력 이상의 인장강도를 갖추어야 할 것이다. 만일. 지진 등에 의한 외부 진동에 의해 철근 커플러가 파괴되거나 또는 철근 커플러로부터 철근이 이탈된다면 건물이나 교량이 붕괴되는 등의 대형 사고가 발생할 수 있다. 도 1 및 도 2에서 철근 커플러는 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)가 체결되어 형성된다. 만일, 지진이나 다른 원인에 의해 건물이나 교량에 진동이나 외력이 가해지게 되면 그에 상응하는 상당한 힘이 철근 커플러에 가해지게 되고, 그러한 외력, 특히 전단력이 철근 커플러의 결합부위, 즉 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 결합부위에 가해지게 된다. 따라서 철근 커플러를 제조하는 경우에는 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 결합력을 충분하게 제고할 필요가 있다.

도 3은 도 2에서 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 결합력을 높이기 위해서는 제1 결합부(1b)와 제2 결합부(2b) 사이의 접촉 면적을 넓히는 것이 요구된다. 그리고 이를 위해서는 필수적으로 제1 및 제2 결합부(1b, 2b)의 길이(L1)는 길어지고, 여기에 형성되는 나사의 크기, 즉 나사골로부터 나사산까지의 높이는 커지게 될 것이다. 제1 및 제2 결합부(1b, 2b)의 길이가 길어지게 되면 그 만큼 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 길이도 길어지게 되고, 결국 철근 커플러의 길이가 길어지게 된다. 또한, 제1 및 제2 결합부(1b, 2b)의 길이가 길어지게 되면 가공해야 할 나사의 수가 증가하므로 나사의 가공 시간이 증가하게 되고, 특히 나사의 크기가 커지게 되면 그 나사 가공 시간은 비약적으로 증가하게 된다. 또한, 제1 및 제2 결합부(1b, 2b)의 나사의 크기가 커지게 되면, 제1 결합부(1b)에서 나사골로부터 내주면까지의 두께(T1)와 제2 결합부(2b)에서 나사골로부터 외주면까지의 두께(T2)가 작아지게 된다. 이들 두께(T1, T2)가 작아지게 되면 제1 및 제2 결합부(1b, 2b)의 강도와 인성 등이 낮아지게 되므로 비교적 작은 전단력에 의해서도 철근 커플러가 파손되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해서는 상기 두께(T1, T2)를 크게 하고, 특히 제1 및 제2 결합부(1b, 2b)의 강도 및 인성을 증가시키기 위해 열처리가 필수적으로 요구된다, 이에 따라 종래의 철근 커플러는 크기가 크고 무거우며 제조 시간 및 제조 비용이 많이 소요되는 문제가 있게 된다.

도 4는 종래의 철근 커플러의 다른 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 4의 철근 커플러는 내부가 중공된 몸체(3)를 구비한다. 그리고 이 몸체(3)의 양단에는 제1 및 제2 캡(4a, 4b)이 각각 체결 및 결합된다. 상기 몸체(3)의 양쪽으로 내측 단부에는 제1 및 제2 캡(4a, 4b)을 통해서 삽입되는 철근을 고정하기 위한 고정부재(도시되지 않음)가 구비된다. 본 철근 커플러는 몸체(3)의 양단에 제1 및 제2 캡(4a, 4b)이 나사결합된다. 따라서 본 철근 커플러의 경우에도 도 1의 구성 예와 마찬가지로 철근 커플러의 크기가 크고 무거우며 제조 시간 및 제조 비용이 많이 소요되는 문제가 있게 된다.

한편, 도 5a 내지 도 5c는 철근 커플러에 채용되는 고정부재의 종래의 구성 예를 나타낸 분리사시도이다. 도면에서 고정부재는 다수의 고정편(6a~6c)과, 이들 고정편(6a~6c)을 결합하기 위한 결합링(7)을 구비한다. 그리고 고정편(6a~6c)에는 결합링(7)을 결합하기 위한 링홈이 마련된다. 도 5a는 고정편(6a~6c)의 내주면에 링홈(8a)이 설치되는 경우를 나타낸 것이고, 도 5b는 고정편(6a~6c)의 외주면에 링홈(8b)이 설치되는 경우를 나타낸 것이며, 도 5c는 고정편(6a~6c)의 종단면에 링홈(8c)이 설치되는 경우를 나타낸 것이다. 상기 결합링(7)은 고정부재를 철근 커플러의 몸체 내부에 삽입할 때 각 고정편(6a~6c)을 보다 안정적으로 정렬하기 위한 것이다. 만일, 고정편(6a~6c)이 몸체 내부에 비정상적으로 정렬되어 있게 되면, 이후 철근 커플러에 철근을 삽입할 때 철근이 잘 삽입되지 않거나 철근에 대한 고정부재의 가압력이 저하되어 철근이 철근 커플러로부터 이탈되는 문제가 발생하게 된다.

그러나 종래의 고정부재에 있어서는 고정편(6a~6c)과 결합링(7)의 결합이 반영구적이지 않고 임시적으로 이루어지므로 고정부재를 철근 커플러의 몸체 내부에 삽입할 때 고정부재로부터 결합링(7)이 이탈되어 고정편(6a~6c)의 정렬상태가 어긋나는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 사정을 감안해서 창출된 것으로서, 철근 커플러의 크기와 무게를 줄일 수 있는 철근 커플러의 제조방법을 제공함에 기술적 목적이 있다.

또한, 본 발명은 철근 커플러의 제조시간과 제조비용을 저감할 수 있는 철근 커플러의 제조방법을 제공함에 다른 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 철근 커플러의 제조방법은 내부가 중공됨과 더불어 양측에 철근을 각각 삽입하기 위한 제1 및 제2 삽입구가 형성되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 내측에는 상기 제1 및 제2 삽입구를 통해 삽입되는 제1 및 제2 철근을 각각 고정하기 위한 제1 및 제2 고정부재와 상기 제1 및 제2 고정부재를 상기 제1 및 제2 삽입구 측으로 각각 가압하기 위한 제1 및 제2 탄성부재 및 상기 제1 및 제2 탄성부재를 각각 지지하기 위한 제1 및 제2 지지부재를 구비하는 철근 커플러의 제조방법에 있어서, 내부가 중공됨과 더불어 일측 단부에는 제1 삽입구가 형성되는 제1 몸체를 형성하는 제1 몸체 형성 단계와, 내부가 중공됨과 더불어 일측 단부에는 제2 삽입구가 형성되는 제2 몸체를 형성하는 제2 몸체 형성 단계, 상기 제1 및 제2 지지부재의 중앙 부분에 제1 및 제2 나사공을 각각 형성하는 나사공 형성단계, 상기 제1 몸체의 내측에 제1 고정부재와 제1 탄성부재 및 제1 지지부재를 삽입하고, 제1 삽입구 측으로 체결봉을 삽입하여 상기 제1 나사공에 체결하는 제1 몸체 체결단계, 상기 제2 몸체의 내측에 제2 고정부재와 제2 탄성부재 및 제2 지지부재를 삽입하고, 제2 삽입구 측으로 체결봉을 삽입하여 상기 제2 나사공에 체결하는 제2 몸체 체결단계, 상기 제1 몸체와 제2 몸체의 타측 단부를 상호 융착하는 하우징 형성단계 및, 상기 하우징으로부터 상기 체결봉을 제거하는 체결봉 제거단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 하우징 형성단계는 마찰용접을 통해 실행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 몸체를 열처리하는 단계를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 몸체의 타측 단부에는 제1 단차부가 구비되고, 상기 제2 몸체의 타측 단부에는 상기 제1 단차부와 대향하는 형상을 갖는 제2 단차부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 단차부는 길이가 서로 동일하고, 제1 및 제2 단차부를 맞물릴 때 제1 및 제2 단차부 사이에 유격이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 단차부는 내주면에 배치되는 단차부의 길이가 다른 것에 비해 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다,

또한, 상기 제1 및 제2 몸체 형성단계에서 제1 및 제2 몸체의 외주연에 각각 길이 방향을 따라 리브를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 철근 커플러의 하우징이 일체적으로 형성되고, 하우징의 외주면에 제1 및 제2 리브가 구비된다. 이들 리브는 하우징의 표면적을 증대시킴으로써 콘크리트층과 철근 커플러의 결합력을 제고하게 된다. 또한, 하우징이 제1 몸체와 제2 몸체의 융착을 통해 일체적으로 형성되어 제1 몸체와 제2 몸체를 결합하기 위한 나사부 등의 결합 구조가 불필요하게 되므로 철근 커플러의 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있음은 물론, 그 제조시간을 대폭 단축할 수 있게 된다,

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 구성을 효율적으로 설명하기 위한 것이다. 따라서 도면의 일부 구성은 본 발명의 효율적인 이해를 위해 간략화되거나 과장되게 묘사될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 철근 커플러의 일 구성 예를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에서 제1 몸체(1)와 제2 몸체(2)의 단면 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에서 A 부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 4는 종래의 철근 커플러의 다른 구성 예를 나타낸 도면,
도 5는 철근 커플러에 채용되는 고정부재의 종래의 구성 예를 나타낸 분리사시도로서, 도 5a는 고정편(6a~6c)의 내주면에 링홈(8a)이 설치되는 경우를 나타낸 도면이고, 도 5b는 고정편(6a~6c)의 외주면에 링홈(8b)이 설치되는 경우를 나타낸 도면이며, 도 5c는 고정편(6a~6c)의 종단면에 링홈(8c)이 설치되는 경우를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철근 커플러의 외관 형상을 나타낸 사시도.
도 7은 도 6에 나타낸 철근 커플러의 단면도
도 8은 도 7에서 하우징(10)의 내부에 장착되는 구성들의 분리 사시도.
도 9는 도 8에서 A-A'선에 따른 단면 구성을 나타낸 단면도.
도 10은 고정부재(20a, 20b)의 외관형상을 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철근 커플러의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 12는 도 11에서 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 단부의 다른 구성 예를 나타낸 단면도,
도 13은 도 11에서 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 단부의 또 다른 구성 예를 나타낸 단면도.
도 14는 도 13의 구성을 이용하여 하우징(10)을 구성한 경우의 철근 커플러의 단면 구성을 나타낸 단면도.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 다만, 이하에서 설명하는 실시 예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것이다. 본 발명은 이하의 실시 예에 한정되지 않고 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철근 커플러의 외관 형상을 나타낸 사시도이고, 도 7은 그 단면도이다. 본 실시 예의 철근 커플러는 내부가 중공되고 일체화된 몸체를 갖는 원기둥형 또는 원통형 하우징(10)을 구비하여 구성된다. 하우징(10)의 형상은 특정한 것에 한정되지 않는다. 하우징(10)은 중앙 부분으로부터 양 단부로 갈수록 점차 외경이 감소하고, 양측 외주면에는 그 길이 방향을 따라 각각 제1 리브(13)가 형성된다. 본 예에서 제1 리브(13)는 4개가 형성되어 있으나, 그 개수는 특정되지 않는다, 제1 리브(13)는 바람직하게 6개 이상 형성될 수 있다. 또한, 하우징(10)의 중앙 부분에는 원주방향을 따라 제2 리브(14)가 형성된다. 상기 제1 및 제2 리브(13, 14)는 하우징(10)의 강도와 인성을 보강함과 더불어, 본 하우징(10)이 매립되는 예컨대 콘크리트층과 하우징(10) 사이의 접촉면적을 확대하기 위한 것이다. 제1 및/또는 제2 리브(13, 14)는 생략될 수 있고 그 형상 또한 특정한 것에 한정되지 않는다.

하우징(10)의 양측 단부에는 철근(100a, 100b)을 각각 삽입하기 위한 제1 및 제2 삽입구(11, 12)가 구비된다. 그리고 이 제1 및 제2 삽입구(11, 12)로부터 내측으로 가면서 각각 제1 및 제2 고정부재(20a, 20b)와, 제1 및 제2 탄성부재(30a, 30b) 및, 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)가 구비된다. 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 제1 및 제2 탄성부재(30a, 30b)에 의해 각각 내측 방향으로 탄력 지지되어 하우징(10)의 내부 중앙 부분에서 제2 리브(14)에 접촉 및 지지된다. 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에서 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 하우징(10)의 내부 중앙 부분에서 상호 접촉 및 지지하도록 구성될 수 있다.

제1 및 제2 고정부재(20a, 20b)는 각각 제1 및 제2 탄성부재(30a, 30b)에 의해 외측 방향으로 가압된다. 하우징(10)은 중앙 부분의 내경에 비해 제1 및 제2 삽입구(11, 12)의 내경이 작게 설정된다. 그리고 제1 및 제2 삽입구(11, 12)와 인접하는 내주면에 경사부(50)가 형성되어 외측, 즉 제1 및 제2 삽입구(11, 12) 측으로 갈수록 내경이 단조적으로 감소하게 된다. 이 경사부(50)의 길이는 바람직하게 고정부재(20a, 20b)의 길이보다 길게 설정되어 고정부재(20a, 20b)가 경사부(50)를 따라 일정 거리 이상 슬라이드 이동이 가능하도록 설정된다, 고정부재(20a, 20b)는 탄성부재(30a, 30b)에 의해 길이방향과 수평방향으로 가압되면서 경사부(50)에 의해 길이방향과 수직방향으로 가압되어 철근(100a, 100b)을 강하게 가압 및 고정하게 된다.

도 8은 상기 철근 커플러에 있어서, 하우징(10)의 내부에 장착되는 구성들의 분리사시도를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8에서 A-A'선에 따른 단면 구성을 나타낸 단면도, 도 10은 고정부재(20a, 20b)의 외관형상을 나타낸 사시도이다. 도면에서, 고정부재(20a, 20b)는 각각 다수의 고정편(21)과 결합링(22)을 구비하여 구성된다. 고정편(21)은 예컨대 철 등의 금속으로 구성된다. 고정편(21)은 철근(100a, 200b)의 외주면에 압착될 수 있도록 원호 형상을 갖추면서 일단부로부터 타단부로 가면서 그 폭과 두께가 작아지도록 형성된다. 이에 따라 고정편(21)이 결합되는 고정부재(20a, 20b)는 도 10에 나타낸 바와 같이 일측으로부터 타측으로 가면서 외경이 점차 축소되는 전체적으로 대략 내부가 중공된 원뿔대 형상으로 이루어지게 된다. 고정편(21)의 선단부, 즉 철근(100a, 100b)이 삽입되는 입구측에는 철근(100a, 100b)을 고정부재(20a, 20b) 내측으로 안내하기 위한 경사진 안내부(211)가 형성되고, 고정편(21)의 내주면에는 철근(100a, 100b)의 외주면, 특히 이형철근의 경우 철근의 마디와 견고하게 결합되어 고정부재(20a, 20b)로부터 철근(100a, 100b)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 널링(knurling)부(212)가 구비된다. 본 실시 예에서 널링부(212)는 예컨대 단면이 톱날 형상으로 구성된다, 또한, 이때 각 톱날은 앞날각(α)이 예컨대 90도 이상으로 형성되어 철근(100a, 100b)이 고정부재(20a, 20b)의 내측으로는 용이하게 진입될 수 있는 반면에 고정부재(20a, 20b)의 외측으로는 이탈이 방지되는 구조를 갖는다. 여기서 널링부(212)의 구조나 형상은 특정한 것에 한정되지 않고, 철근(100a, 100b)을 견고하게 가압하여 고정할 수 있는 일체의 구조를 바람직하게 채용할 수 있다.

또한, 고정편(21)의 내주면에는 결합링(22)을 삽입하기 위한 링홈(213)이 형성되고, 이 링홈(213)의 대략 중앙 부분에는 결합링(22)의 돌기(221)를 끼워서 고정하기 위한 결합공(214)이 구비된다. 이 결합공(214)은 중간 부분에 단턱(214a)이 형성된다. 결합공(214)은 단턱(214a)에 의해 돌기(221)가 삽입되는 전단부에 비해 후단부의 내경이 넓게 형성된다.

결합링(22)은 예컨대 수지나 합성수지로 구성된다. 결합링(22)은 바람직하게 신축성이 있는 재질로 구성된다. 결합링(22)의 외주면에는 동일한 간격을 두고 다수의 돌기(221)가 형성된다. 돌기(221)는 고정편(21)의 결합공(214)에 대응하는 위치에 설치된다. 돌기(221)의 단부, 즉 머리 부분은 다수의 돌기편(221a)으로 분할된다. 돌기(221)는 고정편(21)의 결합공(214)에 압입된다. 돌기(221)가 결합공(214)에 완전하게 삽입되면 돌기(221)가 단턱(214a)을 넘어선 후 돌기편(221a)들이 서로 이격된다. 즉, 돌기(221)는 그 머리부분의 외경이 확장되게 된다. 이에 따라 돌기(221)는 결합공(214) 내부의 단턱(214a)에 걸려서 이탈이 제한된다.

제1 및 제2 탄성부재(30a, 30b)는 고정부재(20a, 20b)와 지지부재(40a, 40b)를 상호 탄력적으로 지지하기 위한 것이다. 탄성부재(30a, 30b)는 예컨대 철 등의 금속재질로 구성되는 코일 스프링 또는 압축 스프링으로 구성된다. 탄성부재(30a, 30b)는 일측의 외경과 타측의 외경이 다르게 설정될 수 있다, 바람직하게 탄성부재(30a, 30b)의 일측은 고정부재(20a, 20b)를 안정적으로 지지할 수 있도록 하우징(10)의 내경에 최대한 근접하는 외경을 갖도록 설정된다, 또한. 탄성부재(30a, 30b)의 타측은 지지부재(40a, 40b)와 결합될 수 있는 적절한 크기와 형태를 갖추게 될 것이다.

제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 예컨대 철 등의 금속재질로 구성된다. 지지부재(40a, 40b)는 일측에 탄성부재(30a, 30b)를 안착하기 위한 안착홈(401)이 마련되고, 타측에는 외경이 작게 설정되는 단차부(402)가 형성된다. 단차부(402)는 도 7에서 이해될 수 있는 바와 같이 제2 리브(14)를 위한 공간을 마련하기 위한 것이다. 또한, 지지부재(40a, 40b)는 중앙 부분에 예컨대 직결나사 등의 체결봉을 결합하기 위한 나사공(403)이 형성된다. 이 나사공(403)은 본 철근 커플러의 조립을 위한 것으로서, 이에 대해서는 이후에 보다 구체적으로 설명될 것이다.

상기 철근 커플러는 제1 및 제2 철근(100a, 100b)을 서로 연결하거나 제1 또는 제2 철근(100a, 100b)을 고정하기 위해 사용된다. 철근 커플러에는 제1 및 제2 삽입구(11, 12)를 통해 철근(100a, 100b)이 삽입되어 고정된다. 우선, 철근(100a, 100b)이 삽입되지 않은 상태에서, 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 탄성부재(30a, 30b)에 의해 상호 내측 방향으로 가압되므로 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 하우징(10)의 중앙 부분에서 제2 리브(14)에 밀착되어 배치되게 된다, 그리고 제1 및 제2 고정부재(20a, 20b)는 제1 및 제2 탄성부재(30a, 30b)에 의해 각각 외측 방향으로 가압되어 각각 제1 및 제2 삽입구(11, 12)에 근접한 위치에 배치되게 된다.

삽입구(11, 12)을 통해 철근(100a, 100b)을 삽입하게 되면, 철근(100a, 100b)은 도 7 및 도 9에서 고정편(21)의 안내부(211)를 따라 고정부재(20a, 20b)의 내측으로 진입하게 된다. 철근(100a, 100b)이 고정부재(20a, 20b)에 진입할 때, 고정부재(20a, 20b)에 대한 철근(100a, 100b)의 가압력이 탄성부재(30a, 30b)에 의한 가압력 보다 크다면 고정부재(20a, 20b)는 하우징(10)의 경사부(50)를 따라 내측으로 슬라이드 이동하게 된다. 고정부재(20a, 20b)의 이동량은 철근(100a, 100b)의 직경과 관련이 있다, 본 철근 커플러는 다양한 직경의 철근을 연결 또는 고정하는데 사용될 수 있다, 철근(100a, 100b)의 직경이 클수록 고정부재(20a, 20b)가 하우징(10)의 내측으로 보다 이동하면서 고정부재(20a, 20b)의 내경이 확대될 것이다. 또한, 고정부재(20a, 20b)의 내경이 확대되면 각 고정편(21)들을 결합하고 있는 결합링(22)은 신장되거나 파괴될 것이다. 상기한 바와 같이, 결합링(22)은 고정부재(20a, 20b)를 단지 안정적으로 조립하기 위한 것이다.

고정부재(20a, 20b)는 탄성부재(30a, 30b)에 의해 삽입구(11, 12) 측으로 가압된다. 상기한 바와 같이 고정부재(20a, 20b)는 하우징(10)의 경사부(50)에 내접하게 배치된다. 따라서 고정부재(20a, 20b)가 삽입구(11, 12)측으로 가압되면 고정부재(20a, 20b)의 내경이 축소되면서 고정부재(20a, 20b)가 철근(100a, 100b)의 외주면을 강하게 압박하게 된다. 고정부재(20a, 20b)를 구성하는 고정편(21)의 내주면에는 널링부(12)가 구비된다, 고정부재(20a, 20b)가 철근(100a, 100b)을 압박하게 되면 널링부(12)가 철근(100a, 100b)의 외주면, 특히 이형철근의 마디 부분과 강하게 밀착 결합되어 철근 커플러로부터 철근(100a, 100b)이 이탈되는 것이 방지된다,

철근 커플러는 예컨대 콘크리트층에 매립되어 설치된다. 상기 실시 예의 철근 커플러는 외주면에 제1 및 제2 리브(13, 14)가 구비된다. 이들 리브(13, 14)는 하우징(10)의 표면적을 증대시킴으로써 콘크리트층과 철근 커플러의 결합력을 제고하게 된다.

이어, 본 발명에 따른 철근 커플러의 제조방법을 설명한다. 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철근 커플러의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 철근 커플러를 제조하는 경우에는 우선 통상적인 방법을 이용하여 각 내부 구성, 즉 고정부재(20a, 20b)를 구성하기 위한 고정편(21)들과 결합링(22), 탄성부재(30a, 30b) 및 지지부재(40a, 40b)를 생성함과 더불어, 하우징(10)을 형성하기 위한 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)를 생성한다. 이때, 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 일측 단부에는 각각 제1 및 제2 삽입구(11, 12)가 형성되고, 그 외주면에는 제1 리브(13)가 형성된다. 또한, 상기 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)는 그 강도 및 인성을 보다 보강하기 위해 열처리될 수 있다.

이어, 결합링(22)을 이용하여 고정편(21)들을 결합함으로써 도 10과 같이 고정부재(20a, 20b)를 구성하고, 도 11b에 나타낸 바와 같이 제1 몸체(10a)의 내측에 순차적으로 제1 고정부재(20a)와 제1 탄성부재(30a) 및 제1 지지부재(40a)를 삽입한다. 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나, 제2 몸체(10b)의 내측에도 순차적으로 제2 고정부재(20b)와 제2 탄성부재(30b) 및 제2 지지부재(40b)를 삽입한다.

다음, 도 11c 및 도 11d에 나타낸 바와 같이, 제1 몸체(10a)의 삽입구(11)측으로 와셔(300)를 통해 체결봉(200)을 삽입하여 제1 지지부재(40a)의 나사공(403)에 체결한다. 이때, 체결봉(200)을 나사공(403)에 체결함에 따라 제1 지지부재(40a)는 제1 탄성부재(30a)를 압축하면서 제1 몸체(10a)의 내측으로 진입하게 된다, 또한, 이러한 과정을 제2 몸체(10b)에 대해서도 동일하게 실시한다,

이어, 도 11e에 나타낸 바와 같이 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)를 그 단부가 상호 접촉되도록 배치한다. 이때, 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 각각 삽입구(11, 12) 방향으로 압축되므로 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)는 서로 이격되게 배치된다. 그리고 이 상태에서 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)를 일체적으로 융착시킨다. 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)의 융착 방법으로서는 예컨대 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)를 상호 가압하면서 제1 몸체(10a)에 대해 제2 몸체(10b)를 고속으로 회전시키거나 제2 몸체(10b)에 대해 제1 몸체(10a)를 고속으로 회전시키는 마찰용접이 바람직하게 채용될 수 있다, 제1 몸체(10a) 또는 제2 몸체(10b)를 고속으로 회전시키게 되면, 서로 밀착되어 있는 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 단부의 선단면에서 마찰에 의해 다량의 열이 발생하게 되고, 이 열에 의해 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 선단부가 점진적으로 융착된다, 또한, 이러한 융착 과정에서 용융된 금속 물질이 그 경계면에 응축됨으로써 도 11f에 나타낸 바와 같이 철근 커플러의 중앙 부분에 제2 리브(14)가 자연스럽게 생성되게 된다,

그리고 상기한 작업이 모두 종료되면 철근 커플러로부터 체결봉(200)과 와셔(300)를 제거함으로써 철근 커플러에 대한 조립 및 제조를 완료하게 된다.

상기 실시 예에 있어서는 철근 커플러의 하우징(10)이 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)의 융착을 통해 일체적으로 형성된다. 따라서, 종래와 달리 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)를 결합하기 위한 나사부 등의 결합 구조가 불필요하게 되므로 철근 커플러의 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있음은 물론, 그 제조시간을 대폭 단축할 수 있게 된다,

또한, 철근 커플러의 외주면에 제1 및 제2 리브(13, 14)가 구비되어 철근 커플러의 강도 및 인성이 제고되므로 철근 커플러를 구성하는 하우징의 두께를 더욱 줄일 수 있게 되고, 하우징에 대한 열처리 작업을 생략하는 등의 부가적인 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시 예에서 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 상호 융착되는 단부의 형상은 특정한 것에 한정되지 않고 필요에 따라 적절하게 변형시켜 실시할 수 있다,

도 12는 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 단부의 다른 구성 예를 나타낸 단면도이다, 또한, 도 12에서 상술한 상술한 실시 예와 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호가 부가되어 있다.

도 12a에서 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 타측 단부, 즉 상호 대향하는 단부에는 상호 대응되는 형상을 갖는 단차부(101, 102)가 각각 형성된다. 본 예에서는 예컨대 제1 몸체(10a)는 단부 내측면에 단차부(101)가 형성되고, 제2 몸체(10b)는 단부 외측면에 단차부(102)가 형성된다, 물론, 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)에 형성되는 단차부(101. 102)는 서로 교대하여 형성될 수 있다, 바람직하게 단차부(101, 102)를 형성할 때에는 도 12b에 나타낸 바와 같이 단차부(101, 102)의 길이는 서로 동일하면서, 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)를 사로 맞물리는 경우 상측 단차부(101)와 하측 단차부(102) 사이에 일정한 유격(d1)을 갖도록 형성된다,

상술한 실시 예에서 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b) 사이의 융착 속도 및 융착 정도는 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b) 사이의 상대 회전 속도에 의해 설정될 것이다. 그러나 본 실시 예에서는 상기 유격(d1)의 크기 조정을 통해 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b) 사이의 접촉 면적을 조정함으로써 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b) 사이의 융착 속도 및 융착 정도를 조절할 수 있다,

또한, 도 13은 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 단부의 또 다른 구성 예를 나타낸 단면도로서, 이는 도 12b에 대응하는 것이다, 또한, 도 14는 도 13의 구성을 이용하여 하우징(10)을 구성한 경우의 철근 커플러의 단면 구성을 나타낸 단면도이다. 도 12의 구성 예에서는 제1 몸체(10a)의 단차부(101)와 제2 몸체(10b)의 단차부(102)의 길이가 동일하게 설정된다. 이에 대해 본 구성 예에서는 하우징(10)의 내주면에 대응하는 단차부(102)의 길이가 다른 것에 비해 작게 설정된다. 이때 단차부(102)의 축소되는 길이(d2)는 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)의 융착량 및 융착 시간에 따라 적절하게 설정될 것이다. 이와 같이 하게 되면 제1 및 제2 몸체(10a, 10b)를 융착하여 하우징을 형성할 때 도 14에 나타낸 바와 같이 하우징(10)의 외주면에만 제2 리브(14a)가 형성되게 된다. 또한, 이 경우 제1 및 제2 지지부재(40a, 40b)의 단차부(402)는 생략될 수 있을 것이다.

또한, 상술한 실시 예에서 제2 리브(14a)는 필요에 따라 제거하여 생략할 수 있다.

또한, 상술한 실시 예에서 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)를 융착하는 방법으로서 마찰용접을 예로 들어 설명하였다. 그러나 제1 몸체(10a)와 제2 몸체(10b)의 융착에는 마찰용접 이외에 전기저항 용접 등 다른 적절한 용접 방법을 바람직하게 채용할 수 있다.

또한, 상술한 실시 예에 있어서는 도 8에서 고정부재(20a, 20b)를 구성할 때 고정편(21)의 내주면에 링홈(213)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 고정부재(20a, 20b)를 형성하기 위한 링홈은 고정편(21)의 외주면에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 결합링(22)은 고정부재(20a, 20b)의 외주면에 결합되고, 돌기(221)는 결합링(22)의 내주면에 형성되게 될 것이다.

10: 하우징, 11, 12: 제1 및 제2 삽입구,
13: 제1 리브, 14: 제2 리브,
20a, 20b: 제1 및 제2 고정부재, 21: 고정편,
22: 결합링, 30a, 30b: 제1 및 제2 탄성부재,
40a, 40b: 제1 및 제2 지지부재, 50: 경사부,
211: 안내부, 212: 널링부,
401: 안착홈, 404: 나사공,
100a, 100b: 제1 및 제2 철근.

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10. 내부가 중공됨과 더불어 양측에 철근을 각각 삽입하기 위한 제1 및 제2 삽입구가 형성되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 내측에는 상기 제1 및 제2 삽입구를 통해 삽입되는 제1 및 제2 철근을 각각 고정하기 위한 제1 및 제2 고정부재와 상기 제1 및 제2 고정부재를 상기 제1 및 제2 삽입구 측으로 각각 가압하기 위한 제1 및 제2 탄성부재 및 상기 제1 및 제2 탄성부재를 각각 지지하기 위한 제1 및 제2 지지부재를 구비하는 철근 커플러의 제조방법에 있어서,
    내부가 중공됨과 더불어 일측 단부에는 제1 삽입구가 형성되는 제1 몸체를 형성하는 제1 몸체 형성 단계와,
    내부가 중공됨과 더불어 일측 단부에는 제2 삽입구가 형성되는 제2 몸체를 형성하는 제2 몸체 형성 단계,
    상기 제1 및 제2 지지부재의 중앙 부분에 제1 및 제2 나사공을 각각 형성하는 나사공 형성단계,
    상기 제1 몸체의 내측에 제1 고정부재와 제1 탄성부재 및 제1 지지부재를 삽입하고, 제1 삽입구 측으로 체결봉을 삽입하여 상기 제1 나사공에 체결하는 제1 몸체 체결단계,
    상기 제2 몸체의 내측에 제2 고정부재와 제2 탄성부재 및 제2 지지부재를 삽입하고, 제2 삽입구 측으로 체결봉을 삽입하여 상기 제2 나사공에 체결하는 제2 몸체 체결단계,
    상기 제1 몸체와 제2 몸체의 타측 단부를 상호 융착하는 하우징 형성단계 및,
    상기 하우징으로부터 상기 체결봉을 제거하는 체결봉 제거단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철근 커플러 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징 형성단계는 마찰용접을 통해 실행하는 것을 특징으로 하는 철근 커플러 제조방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 몸체를 열처리하는 단계를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철근 커플러 제조방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 몸체의 타측 단부에는 제1 단차부가 구비되고, 상기 제2 몸체의 타측 단부에는 상기 제1 단차부와 대향하는 형상을 갖는 제2 단차부가 구비되는 것을 특징으로 하는 철근 커플러의 제조방법,
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단차부는 길이가 서로 동일하고, 제1 및 제2 단차부를 맞물릴 때 제1 및 제2 단차부 사이에 유격이 형성되는 것을 특징으로 하는 철근 커플러 제조방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단차부는 내주면에 배치되는 단차부의 길이가 다른 것에 비해 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 철근 커플러 제조방법.
16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 몸체 형성단계에서 제1 및 제2 몸체의 외주연에 각각 길이 방향을 따라 리브를 형성하는 것을 특징으로 하는 철근 커플러 제조방법.
    
    

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