KR102547019B1 - 셀프 고정용 정착볼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정부재에 헛돌지 않도록 스스로 고정되는 구조를 가져 별도의 추가적인 부품없이 간단하게 사용될 수 있도록 한 셀프 고정용 정착볼트를 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 고정부재의 삽입홀에 설치되는 셀프 고정용 정착볼트에 있어서, 상기 삽입홀에 삽입된 후 일정량 회전시 고정부재에 걸침되어 정착볼트의 역방향 이탈을 방지시키는 볼트 헤드와; 상기 볼트 헤드에서 돌출되어 외주면에 회전멈춤용 캠면을 갖는 멈춤캠과; 상기 멈춤캠에서 일정 길이를 갖고 외주면에 나사산이 형성되어 있는 수나사부;를 포함하여, 셀프 고정용 정착볼트의 볼트 헤드를 삽입홀에 삽입시켜 멈춤캠이 삽입홀에 위치되도록 한 상태에서 셀프 고정용 정착볼트를 일방향으로 회전시키면, 회전멈춤용 캠면이 삽입홀의 내면에 강제적으로 밀착 끼임되어 헛돌지 않게 고정부재에 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

셀프 고정용 정착볼트{Self fixing bolt}

본 발명은 각종 부재를 체결시키는데 사용되는 정착볼트에 관한 것으로, 특히 고정부재에 헛돌지 않도록 스스로 고정되는 구조를 가져 별도의 추가적인 부품없이 사용될 수 있도록 한 셀프 고정용 정착볼트에 관한 것이다.

건축 구조물에 각종 설비나 내외장재를 설치하기 위해 볼트를 사용한다. 볼트를 체결하기 위해 볼트 헤드와 너트가 모두 노출되어야 한다. 그렇지 않고 일면이 손이 닿지 않는 면(blind면)일 경우 볼트 체결이 어렵다. 이때 사용되는 볼트로 블라이드면에 볼트머리가 형성되도록 하는 원사이드 볼트 또는 블라인드 볼트가 알려져 있다. 원사이드 볼트를 사용하지 않고 블라이드면에 볼트를 체결하기 위해서는 볼트를 관통시키거나 볼트 헤드가 수용되는 가이드 삽입홈을 형성해야 한다.

한편, 건축 구조물에서 외장재를 시공하기 위해 하지트러스를 제작하여 벽체에 설치한다. 하지트러스는 프로파일(스틸각관)을 조립하여 이루어지며, 접합앵글을 통해 프로파일간의 연결이 이루어진다. 이때 T형 볼트를 프로파일에 삽입시켜 너트와의 체결로 앵글을 고정하게 된다. 이 경우 프로파일에는 T형 볼트를 안내하는 가이드 홈을 형성시켜야 함으로 단면이 복잡해져 제작비용이 상승하는 문제가 있다. 또한, T형 볼트를 가이드 홈을 따라 프로파일에 원하는 위치까지 길게 삽입시켜야 하는 번잡한 과정을 거쳐야 한다. 따라서 프로파일의 단면을 단순하게 하고, T형 볼트를 원하는 위치까지 길게 집어넣어야 하는 불편함이 없는 연결시스템이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-2345019호(특허문헌 1)로서, '프로파일과 이단 헤드형 볼트를 통한 무용접 브라켓 장착구조'가 제안되어 있다. 이는 프로파일 내부에서 직관적인 방식으로 볼트의 회전이 구조적으로 방지되고, 사용자가 원하는 위치에 볼트를 손쉽게 장착할 수 있으며, 프로파일에서 체결위치로 볼트를 손쉽게 이동시킬 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기 배경기술은 프로파일에 가이드 홈 뿐만아니라 볼트의 회전을 방지하기 위한 삽입홈을 더 형성시켜야 함으로 그 단면이 더욱 복잡해지고 제작 공정이 추가되어 시공비용을 상승시키게 되는 문제가 있다. 또한 볼트의 회전을 방지할 수 있는데 반해 설치 위치까지 볼트를 이동시켜야 하는 조립상의 번거로움을 그대로 가지고 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-2345019호

본 발명은 고정부재에 헛돌지 않도록 스스로 고정되는 구조를 가져 별도의 추가적인 부품없이 간단하게 사용될 수 있도록 한 셀프 고정용 정착볼트를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 고정부재의 삽입홀에 설치되는 셀프 고정용 정착볼트에 있어서, 상기 삽입홀에 삽입된 후 일정량 회전시 고정부재에 걸침되어 정착볼트의 역방향 이탈을 방지시키는 볼트 헤드와; 상기 볼트 헤드에서 돌출되어 외주면에 회전멈춤용 캠면을 갖는 멈춤캠과; 상기 멈춤캠에서 일정 길이를 갖고 외주면에 나사산이 형성되어 있는 수나사부;를 포함하여, 셀프 고정용 정착볼트의 볼트 헤드를 삽입홀에 삽입시켜 멈춤캠이 삽입홀에 위치되도록 한 상태에서 셀프 고정용 정착볼트를 일방향으로 회전시키면, 회전멈춤용 캠면이 삽입홀의 내면에 강제적으로 밀착 끼임되어 헛돌지 않게 고정부재에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전멈춤용 캠면에는 정착볼트의 중심에서부터 삽입홀 단변길이의 1/2에 해당하는 임계곡률반지름이 포함되고, 그 임계곡률반지름에서 시작하여 임계곡률반지름이 선형적으로 증가되는 안전멈춤각을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 볼트 헤드는 삽입홀의 장변 길이보다 짧은 길이와, 삽입홀의 단변 길이보다 짧은 폭을 갖고, 수나사부의 직경은 삽입홀의 단변 길이보다 크게 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전멈춤용 캠면은 정착볼트의 중심축에 대해 대칭적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전멈춤용 캠면에는 삽입홀 내면과의 끼임력을 증대시키기 위한 치형부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전멈춤용 캠면에는 삽입홀 내면과의 끼임력을 증대시키기 위해 고무 또는 실리콘으로 제작된 마찰링이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수나사부의 선단에는 셀프 고정용 정착볼트의 강제적인 회전 조작을 위한 회전조작홈이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 셀프 고정용 정착볼트는 고정부재의 삽입홀에 볼트헤드를 삽입한 후, 일방향으로 회전시켜 삽입홀의 내면에 멈춤캠의 회전멈춤용 캠면을 통해 끼임력을 발휘하여 스스로 고정된 후 헛돌 수 없는 구조를 갖도록 함으로써 설치가 매우 용이하게 이루어진다. 또한 고정부재에는 삽입홀만 형성하면 됨으로 고정부재의 단면 구조가 단순해지고, 추가적인 조립부품이 필요없게 되어 설치비용을 절감할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 실시 예에 따른 셀프 고정용 정착볼트가 고정부재에 설치된 사시도.
도 2a는 도 1에 적용된 셀프 고정용 정착볼트의 사시도.
도 2b는 도 2a의 평면도.
도 3a는 본 실시 예에 따른 셀프 고정용 정착볼트가 설치되는 과정을 도시한 평면도.
도 3b는 도 3a의 일부확대도.
도 4는 본 실시 예에 따른 셀프 고정용 정착볼트를 통해 접합앵글을 고정부재에 연결시킨 사시도.
도 5는 도 4의 분해사시도.
도 6a는 본 실시 예에 따른 셀프 고정용 정착볼트의 변형된 사시도.
도 6b는 도 6a의 A-A선 단면도.
도 7은 본 실시 예에 따른 셀프 고정용 정착볼트의 회전멈춤용 캠면에 마찰링이 추가적으로 설치된 상태도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시 예에 따른 셀프 고정용 정착볼트(16)는 도 1과 같이 고정부재(100)에 형성된 삽입홀(102)에 스스로 고정 설치되는 구조를 갖는다. 여기서 삽입홀(102)은 긴 장공으로서 도 3과 같이 단변길이(D2)보다 긴 장변길이(D1)를 갖는다. 삽입홀(102)은 고정부재(100)에 일정 간격으로 형성될 수 있다. 장변길이(D1)는 고정부재(100)의 길이방향으로 형성되거나, 고정부재(100)의 길이방향에 대한 직각방향으로 형성될 수도 있다.

여기서 고정부재(100)는 플레이트형, 앵글형, 채널형, 각형강관형 등의 단일부재로 구성되거나, 이들을 조립하여 격자형태로 구성될 수 있다. 고정부재(100)는 석재, 메탈패널 등 외장재를 설치할 수 있는 용도로 건축물의 구조체 외부에 시공될 수 있다. 고정부재(100)가 사각 단면을 가질 때 삽입홀(102)은 어느 한 면 또는 2면 이상으로 최대 4면에 모두 형성될 수도 있다.

도 2와 같이 셀프 고정용 정착볼트(16)는 삽입홀(102)에 삽입된 후 일정량 회전시 고정부재(100)에 걸침되어 정착볼트(16)의 역방향 이탈을 방지시키는 볼트 헤드(161)와, 볼트 헤드(161)에 돌출되어 정착볼트(16)를 삽입홀(102)에 삽입시킨 상태에서 일정량 회전시 삽입홀(102)의 내면측 장변에 강제적으로 밀착 끼임되어 정착볼트(16)의 회전을 멈춤시키는 회전멈춤용 캠면(162a)을 외주면에 갖는 멈춤캠(162)과, 멈춤캠(162)에서 일정 길이만큼 돌출되어 외주면에 나사산이 형성되어 있는 수나사부(163)를 포함한다.

회전멈춤용 캠면(162a)에는 정착볼트(16)의 중심(O)에서부터 단변길이(D2)의 1/2에 해당하는 임계곡률반지름(R)이 포함되며, 그 임계곡률반지름(R)에서 시작하여 임계곡률반지름(R)이 선형적으로 증가되는 안전멈춤각(θ)을 갖는다.

여기서, 상기 회전멈춤용 캠면(162a)은 정착볼트(16)의 중심축(Z)에 대해 대칭적으로 형성됨이 바람직하다.

도 2와 같이 볼트 헤드(161)는 삽입홀(102)의 장변 길이(D1)보다 짧은 길이(d1)와, 삽입홀(102)의 단변 길이(D2)보다 짧은 폭(d2)을 갖는다. 따라서 셀프 고정용 정착볼트(16)는 볼트 헤드(161)가 삽입홀(102)을 통과할 수 있도록 도 3a의 (가)와 같은 방향으로 고정부재(100)에 삽입되어진 후, 도 3a의 (나) 및 도 3b와 같이 일방향으로 일정량 회전시킴으로써 멈춤캠(162)측 회전멈춤용 캠면(162a)이 삽입홀(102)의 장변 길이(D1)가 있는 내면에 강제적으로 끼임되고, 동시에 볼트 헤드(161)가 고정부재(100)에 걸려 삽입홀(102)에서 빠져나올 수 없는 상태가 되어 셀프 상태로 고정되어 고정부재(100)에 정착되는 것이다.

이때 회전멈춤용 캠면(162a)의 끼임력(마찰력)은 임계곡률반지름(R)을 넘어가면서 발생된다. 여기서 '끼임력'은 회전멈춤용 캠면(162a)과 삽입홀(102)의 장변 길이(D1)측 내면과의 '마찰력'을 의미한다. 이후 셀프 고정용 정착볼트(16)를 더 회전시키더라도 임계곡률반지름(R)이 선형적으로 증가되는 안전멈춤각(θ)을 갖는 구간에 의해 회전을 억지시키기 때문에 셀프 고정용 정착볼트(16)의 헛도는 현상은 발생되지 않는다.

이와 같이 구성된 셀프 고정용 정착볼트(16)를 이용하여 고정부재(100)에 접합앵글(20)을 연결하는 방법을 설명한다.

먼저, 도 4 및 도 5에서 접합앵글(20)을 정착시킬 위치를 고정부재(100)에서 확인 한 후, 도 1과 같이 셀프 고정용 정착볼트(16)를 고정부재(100)의 삽입홀(102)에 끼워넣은 후 일방으로 회전시켜 멈춤캠(162)측 회전멈춤용 캠면(162a)이 삽입홀(102)의 내면에 강제적으로 끼임되도록 하여 셀프 상태로 고정부재(100)에 고정시켜 놓는다. 이 상태에서 접합앵글(20)의 일단을 셀프 고정용 정착볼트(16)에 끼운 후 너트(22)를 수나사부(163)에 나사 체결하여 접합앵글(20)의 설치를 완료하게 된다. 여기서, 너트(22)의 조임력으로 셀프 고정용 정착볼트(16)의 정착력이 더욱 확보되고 접합앵글(20)의 고정력이 증대되어 접합부에 내진 성능을 갖게 된다.

또한 고정부재(100)는 복잡한 단면을 구성하는 것이 아니라 삽입홀(102)을 형성시키는 과정만이 필요할 뿐이므로 제작비용을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한 셀프 고정용 정착볼트(16)를 외부에서 해당 위치에 고정부재(100)에 쉽게 설치할 수 있어 종래와 같이 프로파일에 길게 집어넣어야 하는 불편함도 없어진다.

한편, 도 6a 및 도 6b와 같이 회전멈춤용 캠면(162a)에는 삽입홀(102) 내면과의 끼임력을 증대시키기 위한 치형부(162b)가 형성될 수 있다. 예시된 치형부(162b)는 삼각 치형으로 구성하였으나 톱니형으로 구성할 수 있다.

또한, 도 7과 같이 회전멈춤용 캠면(162a)에는 삽입홀(102) 내면과의 끼임력을 증대시키기 위해 고무 또는 실리콘으로 제작된 마찰링(165)이 설치될 수 있다. 이 마찰링(165)은 셀프 고정용 정착볼트(16)의 설치시 고정부재(100)의 삽입홀(102) 내면에 수축 반발하면서 강제 끼임되어 셀프 고정용 정착볼트(16)의 셀프 고정력을 높일 수 있다.

또한, 도 2a와 같이 수나사부(163)의 선단에는 셀프 고정용 정착볼트(16)의 강제적인 회전 조작을 위한 회전조작홈(163a)이 더 형성될 수 있다. 따라서 도시안된 드라이버 공구를 회전조작홈(163a)에 꽂아 회전조작시켜 셀프 고정용 정착볼트(16)의 강제적인 고정력을 더욱 높일 수 있다.

한편, 도 2b 및 도 2c와 같이 볼트 헤드(161)는 삽입홀(102)의 장변 길이(D1)보다 짧은 길이(d1)와, 삽입홀(102)의 단변 길이(D2)보다 짧은 폭(d2)을 갖고, 수나사부(163)의 직경(d)은 삽입홀(102)의 단변 길이(D2)보다 작거나 크게 구성할 수 있다. 이때 수나사부(163)의 직경(d)을 삽입홀(102)의 단변 길이(D2)보다 크게 구성하는 경우, 셀프 고정용 정착볼트(16)는 볼트 헤드(161)가 삽입홀(102)에 삽입되었을 때 수나사부(163)가 삽입홀(102)의 폭(d2)을 통과하지 못하고 걸리게 되어 고정부재(100)의 내부로 쉽게 빠지게 되는 것을 방지할 수 있는 이점을 갖는다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

100: 고정부재
102: 삽입홀
16: 정착볼트
161: 볼트 헤드
162: 멈춤캠
162a: 회전멈춤용 캠면
162b: 치형부
163: 수나사부
163a: 회전조작홈
165: 마찰링

Claims (7)

1. 고정부재(100)의 삽입홀(102)에 설치되는 셀프 고정용 정착볼트(16)에 있어서,
   상기 삽입홀(102)에 삽입된 후 일정량 회전시 고정부재(100)에 걸침되어 정착볼트(16)의 역방향 이탈을 방지시키는 볼트 헤드(161)와;
   상기 볼트 헤드(161)에서 돌출되어 외주면에 회전멈춤용 캠면(162a)을 갖는 멈춤캠(162)과;
   상기 멈춤캠(162)에서 일정 길이를 갖고 외주면에 나사산이 형성되어 있는 수나사부(163);를 포함하여,
   셀프 고정용 정착볼트(16)의 볼트 헤드(161)를 삽입홀(102)에 삽입시켜 멈춤캠(162)이 삽입홀(102)에 위치되도록 한 상태에서 셀프 고정용 정착볼트(16)를 일방향으로 회전시키면, 회전멈춤용 캠면(162a)이 삽입홀(102)의 내면에 강제적으로 밀착 끼임되어 헛돌지 않게 고정부재(100)에 고정되며,
   볼트 헤드(161)는 삽입홀(102)의 장변 길이(D1)보다 짧은 길이(d1)와, 삽입홀(102)의 단변 길이(D2)보다 짧은 폭(d2)을 갖고, 수나사부(163)의 직경(d)은 삽입홀(102)의 단변 길이(D2)보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 셀프 고정용 정착볼트.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전멈춤용 캠면(162a)에는 정착볼트(16)의 중심(O)에서부터 삽입홀(102) 단변길이(D2)의 1/2에 해당하는 임계곡률반지름(R)이 포함되고, 그 임계곡률반지름(R)에서 시작하여 임계곡률반지름(R)이 선형적으로 증가되는 안전멈춤각(θ)을 갖는 것을 특징으로 하는 셀프 고정용 정착볼트.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 회전멈춤용 캠면(162a)은 정착볼트(16)의 중심축(Z)에 대해 대칭적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀프 고정용 정착볼트.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 회전멈춤용 캠면(162a)에는 삽입홀(102) 내면과의 끼임력을 증대시키기 위한 치형부(162b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀프 고정용 정착볼트.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 회전멈춤용 캠면(162a)에는 삽입홀(102) 내면과의 끼임력을 증대시키기 위해 고무 또는 실리콘으로 제작된 마찰링(165)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀프 고정용 정착볼트.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 수나사부(163)의 선단에는 셀프 고정용 정착볼트(16)의 강제적인 회전 조작을 위한 회전조작홈(163a)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 셀프 고정용 정착볼트.

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