KR102564835B1 - 철근 융접합 개량 커플링장치 - Google Patents

철근 융접합 개량 커플링장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철근 융접합 개량 커플링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철근의 길이방향으로 맞대기 융접합(融接合)시키되 용접봉을 사용하지 않고 촉매재를 사용하여 전기저항으로 철근의 끝단부를 녹여 접합(接合)시키면서 이산화탄소 생성을 억제하여 접합 인장강도를 높일 수 있는 철근 융접합 개량 커플링장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 철근 융접합 개량 커플링장치는 개방된 하부를 통해 제1 철근이 삽입되는 제1 삽입중공부를 갖으면서 상기 제1 삽입중공부의 상부를 막고 있는 접촉판부가 형성된 커플링몸체, 상기 접촉판부 상에 놓여지는 원판 형상의 융합부재, 및 상기 융합부재를 감싸면서 상기 접촉판부에 의해 지지되되 내부에 제2 철근이 삽입되도록 상하 관통하는 제2 삽입중공부가 형성된 차폐덮개를 포함하고, 상기 제1 삽입중공부에 삽입된 상기 제1 철근의 끝단이 상기 접촉판부의 하면과 접하면서 상기 제2 삽입중공부에 삽입되는 상기 제2 철근의 끝단이 상기 융합부재와 맞닿게 접촉되며, 상기 제1 및 제2 철근 중 어느 하나에 (+)극의 전원을 인가하고 동시에 다른 하나에 (-)극의 전원을 인가하면, 촉매재인 상기 융합부재가 가열되어 방사상으로 순간 팽창하여 산소(O2)의 유입을 차단하므로, 이산화탄소(CO2)의 생성을 억제하면서 상기 제1 철근, 커플링몸체, 및 제2 철근이 융접합(融接合)되는 것을 특징으로 한다.

Description

철근 융접합 개량 커플링장치{Rebar fusion joint improved coupling apparatus}
본 발명은 철근 융접합 개량 커플링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철근의 길이방향으로 맞대기 융접합(融接合)시키되 용접봉을 사용하지 않고 촉매재를 사용하여 전기저항으로 철근의 끝단부를 녹여 접합(接合)시키면서 이산화탄소 생성을 억제하여 접합 인장강도를 높일 수 있는 철근 융접합 개량 커플링장치에 관한 것이다.
철근은 건축이나 토목 분야에서 콘크리트 구조물의 내부 뼈대로써 사용하고 있다.
철근은 일정한 길이의 규격품으로 생성되므로, 구조물의 길이에 따라 철근을 상호이음해서 사용하고 있는데 맞대기 이음과 겹침이음을 사용하며, 맞대기 이음은 NC 커플러와 용접이음이 주로 사용되고, 겹침이음은 철사로 묶어서 이음하는 방법을 사용해 왔다.
맞대기 이음방법 중 용접이음은 공사현장에서 철근을 한가닥씩 용접함에 구조적 어려움과 생산성 저하, 용접부위 부러짐 등 발생하는 문제점이 있고, NC 커플러 방식은 커플러의 개당 단가가 5000~10,000원으로 철근단가 1톤기준으로 배이상의 시공 원가가 투입되며, 시공후 콘크리트 액체가 커플러 내에서 철근의 이음부와 이음부 사이에 유입되어 굳어져 시공후 철근의 이음 효과가 불확실한 문제점이 발생할 우려가 있다.
그리고 겹침이음은 철근과 철근을 묶는 방식인데, 지진으로 인해 건물이 넘어질 때 대만지진 사례의 예를 보면 묶은 철근들이 빠져버리므로 내진효과가 전혀없는 예를 확인할 수 있었다.
또한, 볼트·너트 방식 또한 저렴한 비용으로 시공이 가능하고 시공효과가 확실하지만 시공 전에 머리부 형성(Heading)을 해야하는 번거로움뿐만 아니라 현장 시공시 개별조임 작업을 해야하는 번거로움에 의해 시공 효율이 낮은 문제점이 있다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같은 종래의 철근 커플러들의 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 다양한 구조를 갖는 철근 커플러들이 개발되고 있다.
특허문헌 1의 철근 커플러는 도 1에 도시된 바와 같이, 외주면에 소정의 간격으로 마디돌기(1a, 2a)가 형성되고 길이방향으로 길게 리브돌기(1b, 2b)가 형성된 한 쌍의 철근(1, 2)을 서로 마주보도록 배치하고, 상기 철근의 마주보는 단부를 제1 및 제2커플러(10, 20)로 감싸고, 상기 제1 및 제2커플러(10, 20)의 양단을 각각 조임너트(31, 33)를 통한 나사 조임 등의 방법으로 조인 후 상기 조임너트(31, 33)의 체결공에 체결핀(35)을 삽입하여 고정하는 방법을 사용하여 왔다.
하지만, 상기와 같은 종래기술은 작업현장에서 철근들을 연결할 때 제1 및 제2커플러를 맞대고, 조임너트를 조이며, 체결핀을 삽입해야 하는 등 기능공의 수작업이 많이 요구되어 시공 시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
특허문헌 2의 철근 커플러는 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 결합케이스(100, 102)의 수용홈(140)에 결합되어 연결용소재(M)의 외면과 밀착고정하는 체결부재(200)와 체결부재(200) 일측에 구비되어 체결부재(200)에 일방향의 탄성력을 가하는 탄성부재(300)와 상기 탄성부재(300) 사이에 결합되어 지지부재(400)를 포함하여 구성된다.
종래의 철근 커플러의 작동과정을 살펴보면 결합케이스 내부에 수용홈이 형성되고 수용홈에 의해 체결부재가 슬라이딩할 수 있는 공간을 안내하게 된다.
이때 수용홈은 경사지도록 형성되어 연결용소재(M)가 삽입시 체결부재(20)가 지지부재(40)의 방향으로 이동하여 삽입공간을 확보하며, 반대로 땡기도록 하여 체결부재(20)가 결합케이스(10)의 입구부로 이동하여 철근에 밀착 고정되도록 한 것이다.
그러나, 종래의 철근 커플러 고정방식은 체결부재가 결합케이스 내부에 안정적으로 이동할 수 있도록 수용홈을 가공해야 하므로 가공시간이 많이 걸리고 까다로운 단점이 있으며, 또한 결합케이스 내부 원주를 따라 수용홈 각각에 체결부재를 결합해야 하나 상측에 위치한 체결부재의 고정이 어려운 문제점이 있었다.
게다가, 연결용소재가 체결부재에 고정된 후에도 좌,우로 유격이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명자는 도 3에 도시된 바와 같이, 발명의 명칭이 "철근 융접합 타입 커플러"(등록일자 2018.10.04.)을 출원하여 등록받은 바 있고, 더욱 개선된 철근 융접합 커플러를 제안할 필요가 있었다.
한국 특허공개번호 제10-2009-0009578호, 발명의 명칭 "철근 연결장치"(공개일자 2009.01.2.) 한국 특허등록번호 제10-1456517호, 발명의 명칭 "연결용 커플러"(등록일자 2014.10.24.) 한국 특허등록번호 제10-1906921호, 발명의 명칭 "철근 융접합 타입 커플러"(등록일자 2018.10.04.)
본 발명은 상기한 문제점 및 필요성을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명은 철근 융접합 개량 커플링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철근의 길이방향으로 맞대기 융접합(融接合)시키되 용접봉을 사용하지 않고 촉매재를 사용하여 전기저항으로 철근의 끝단부를 녹여 접합(接合)시키면서 이산화탄소 생성을 억제하여 접합 인장강도를 높이기 위한 철근 융접합 개량 커플링장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 철근 융접합 개량 커플링장치는 개방된 하부를 통해 제1 철근이 삽입되는 제1 삽입중공부를 갖으면서 상기 제1 삽입중공부의 상부를 막고 있는 접촉판부가 형성된 커플링몸체, 상기 접촉판부 상에 놓여지는 원판 형상의 융합부재, 및 상기 융합부재를 감싸면서 상기 접촉판부에 의해 지지되되 내부에 제2 철근이 삽입되도록 상하 관통하는 제2 삽입중공부가 형성된 차폐덮개를 포함하고, 상기 제1 삽입중공부에 삽입된 상기 제1 철근의 끝단이 상기 접촉판부의 하면과 접하면서 상기 제2 삽입중공부에 삽입되는 상기 제2 철근의 끝단이 상기 융합부재와 맞닿게 접촉되며, 상기 제1 및 제2 철근 중 어느 하나에 (+)극의 전원을 인가하고 동시에 다른 하나에 (-)극의 전원을 인가하면, 촉매재인 상기 융합부재가 가열되어 방사상으로 순간 팽창하여 산소(O2)의 유입을 차단하므로, 이산화탄소(CO2)의 생성을 억제하면서 상기 제1 철근, 커플링몸체, 및 제2 철근이 융접합(融接合)되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원판 형상의 융합부재로 커플링몸체 상에 용이하게 안착시켜 융접할 수 있는 이점이 있다.
융합부재가 방사상으로 순간 팽창하여 주변에 공기 유입을 차단하여 철근 이음 접합면에 이산화탄소 기포가 발생되지 않아 인장강도가 향상되는 이점이 있다.
또한, 구조가 간단하고 연결하고자 하는 철근의 이음부를 융접합(融接合)하여 연결시키므로, 이음 작업이 용이하고 시공의 효율성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 기존의 철근 커플러에 비해 제조단가가 저렴하여 시공 비용을 절감할 수 있고, 철근 커플러의 경량화로 시공하는 구조물의 무게를 경량화할 수 있는 이점이 있다.
도 1 내지 2는 종래 철근 커플러를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명자가 제안했던 선행기술 도면
도 4는 선행기술과 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치를 비교한 도면
도 5는 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치를 예시적으로 도시한 분해사시도
도 6은 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치를 예시적으로 도시한 단면도
도 7은 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치가 융접합하는 과정을 보여주는 도면
도 8은 도 7의 "F" 부분을 확대한 단면도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시 예의 구성 요소가 해당 실시 예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시 예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시 예가 통합된 하나의 실시 예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 2는 종래 철근 커플러를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명자가 제안했던 선행기술 도면이며, 도 4는 선행기술과 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치를 비교한 도면이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치를 예시적으로 도시한 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치를 예시적으로 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치가 융접합하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 "F" 부분을 확대한 단면도이다.
본 발명은 철근의 길이방향으로 맞대기 융접합(融接合)시키되 용접봉을 사용하지 않고 촉매재인 융합부재(120)를 사용하여 전기저항으로 철근의 끝단부를 녹여 접합(接合)시키면서 이산화탄소 생성을 억제하여 접합 인장강도를 높일 수 있는 철근 융접합 개량 커플링장치(100)에 관한 것이다.
특히, 본 발명자가 발명한 선행기술 도 3의 "철근 융접합 타입 커플러"는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 접합 강도에 상당한 영향을 주는 CO2 기포의 생성 방지를 완전히 해소하지 못하여 상대적으로 접합 강도가 더이상 증가되지 못하고, 결합홀(22)에 결합되는 볼(30)을 고정시키는 데 생산의 어려움 등이 있었다.
따라서, 본 발명자는 도 4의 (b), 내지 도 7 등에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치(100)로 다음과 같이 해결하고자 한다.
한편, 본 발명에서 철근은 삽입되는 위치에 따라 구분하기 위하여 제1 철근(210), 제2 철근(220) 등으로 호칭할 수 있는 것으로, 보통 막대 모양으로 만들어져 주로 인장력을 맡는 건설 재료이다.
상기한 도면들을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 철근 융접합 개량 커플링장치(100)는 개방된 하부를 통해 제1 철근(210)이 삽입되는 제1 삽입중공부(111)를 갖으면서 상기 제1 삽입중공부(111)의 상부를 막고 있는 소정 두께의 접촉판부(112)가 형성된 커플링몸체(110), 상기 접촉판부(112) 상에 놓여지는 원판 형상의 융합부재(120), 및 상기 융합부재(120)를 감싸면서 상기 접촉판부(112)에 의해 지지되되 내부에 제2 철근(220)이 삽입되도록 상하 관통하는 제2 삽입중공부(131)가 형성된 차폐덮개(130)를 포함한다.
또한, 제1 삽입중공부(111)에 삽입된 제1 철근(210)의 끝단이 상기 접촉판부(112)의 하면과 접하면서 상기 제2 삽입중공부(131)에 삽입되는 제2 철근(220)의 끝단이 상기 융합부재(120)와 맞닿게 접촉된다.
또한, 제1 및 제2 철근(210, 220) 중 어느 하나에 (+)극의 전원을 인가하고 동시에 다른 하나에 (-)극의 전원을 인가하면, 촉매재인 상기 융합부재(120)가 가열되어 방사상으로 순간 팽창하여 산소(O2)의 유입을 차단하므로, 이산화탄소(CO2)의 생성을 억제하면서 상기 제1 철근, 접촉판부(112) 및 제2 철근이 융접합(融接合)되는 것을 특징으로 한다.
또한, 커플링몸체(110)는 상부 가장자리에서 상측으로 돌기되어 상기 차폐덮개(130)의 하부를 감싸는 에지(edge)부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 커플링몸체(110)는 제1 철근(210)의 리브(rib)를 안내하는 제1 안내홈부(113)가 길이방향을 따라 상기 제1 삽입중공부(111) 양측으로 형성될 수 있다.
또한, 융합부재(120)는 알루미늄(Al) 100중량부당 망간(Mn) 0.8 ~ 1.6 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 융합부재(120)는 직경이 4mm이상 ~ 12mm이하이고, 두께가 1mm이상 ~ 5mm이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 차폐덮개(130)는 하부에 제2 삽입중공부(131)와 연통되는 연통요철부(135)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 차폐덮개(130)는 제2 철근(220)의 리브(rib)를 안내하는 제2 안내홈부(133)가 길이방향을 따라 상기 제2 삽입중공부(131) 양측으로 형성될 수 있다.
즉, 커플링몸체(100)는 상부 가장자리에서 상측으로 돌기되어 상기 차폐덮개(130)의 하부를 감싸는 에지부(115)가 형성되고, 상기 차폐덮개(130)는 하부에 상기 제2 삽입중공부(131)와 연통되는 연통요철부(135)가 형성되어, 상기 접촉판부(112) 상에 상기 연통요철부(135)가 안착되도록 상기 에지부(115)가 유도하면서 상기 연통요철부(135) 사이로 통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 철근 융접합 개량 커플링장치(100)의 구성 및 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 제안하는 커플링장치(100)는 크게 커플링몸체(110), 융합부재(120), 및 차폐덮개(130)를 포함한다.
커플링몸체(110)는 도 5 및 도 6 등에 도시된 바와 같이, 하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 원통형상으로 이루어지고, 개방된 하부를 통해 제1 철근(210)이 삽입되는 제1 삽입중공부(111)가 형성되고, 상부가 평평한 소정 두께의 접촉판부(112)가 형성된다.
그리고, 커플링몸체(110)는 접촉판부(112) 상부 가장자리 테두리에서 상측으로 돌출되어 차폐덮개(130) 하부를 감싸도록 에지(edge)부(115)가 형성된다.
즉, 커플링몸체(110)는 개방된 하부를 통해 제1 철근(210)이 삽입되는 제1 삽입중공부(111)를 갖으면서 제1 삽입중공부(111)의 상부를 막고 있는 소정 두께의 접촉판부(112)가 형성된다.
특히, 선행기술에는 도 3에 도시된 바와 같이, 결합홀(22)이 있었으나, 본 발명이 제안하는 커플링몸체(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 접촉판부(112)으로 막아 직접 제1 삽입중공부(111)에서 융합부재(120)로 공기가 유입되지 않도록 차단한다.
이와 같이, 선행기술은 결합홀(22)과 연통되어 하부에서 볼(30)에 공기가 유입될 수 있으나, 본 발명이 제안하는 접촉판부(112)는 제1 삽입중공부(111) 상부를 차단하여 하부에서 융합부재(120)로 공기의 접근을 방지한다.
또한, 커플링몸체(110)는 도 7 등에 도시된 바와 같이, 제1 철근(210)의 리브(rib)를 안내하는 제1 안내홈부(113)가 길이방향을 따라 제1 삽입중공부(111) 양측으로 형성될 수 있다.
즉, 일반적으로 철근은 도 7에 도시된 바와 같이, 길이방향 양측으로 돌기된 리브(rib)가 형성되어 있므로, 원기둥 형상의 제1 삽입중공부(111) 만으로 원활하게 출입되기 불편한 문제점이 있었다.
따라서, 커플링몸체(110)는 제1 철근(210)이 제1 삽입중공부(111)에 삽입될 때 돌출된 제1 철근(210)의 리브(rib)로 인하여 출입이 자유롭지 않는 불편을 해소하면서 리브(rib)의 길이방향을 따라 용이하게 인입되도록 제1 안내홈부(113)가 가이드할 수 있다.
또한, 커플링몸체(110)는 상부 가장자리에서 상측으로 돌기되어 차폐덮개(130)의 하부를 감싸는 에지(edge)부(115)가 형성될 수 있다.
여기서, 에지(edge)부(115)는 도 5 등에 도시된 바와 같이, 접촉판부(112)의 모서리를 따라 소정 높이 돌기되어 상기 접촉판부(112) 상에 차폐덮개(130) 하부가 안착되도록 유도할 수 있다.
융합부재(120)는 알루미늄 재질로 이루어지고, 커플링몸체(110) 표면에서 놓여져 전원이 인가된 후 용융되어 제1 철근(210) 및 제2 철근(220)을 접합시 촉매 역할을 하도록 한다.
또한, 융합부재(120)는 도 5 내지 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상부면과 하부면이 평평한 원판 형상이다.
또한, 융합부재(120)의 크기는 직경이 4mm이상 ~ 12mm이하이고, 두께가 1mm이상 ~ 5mm이하이다.
여기서, 본 발명에서 융합부재(120)는 직경과 두께를 제한하여 불필요한 크기로 확장될 필요가 없이 작업이 용이하고 동일 성능을 유지하면서 가격이 저렴하게 유지할 수 있기 때문이다.
특히, 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이, 결합홀(22)에 결합되는 구 형상의 볼(30)은 제1 철근(210)과 제2 철근(220)이 융접합을 통해 접합될 때, 도 4의 (a)와 같이 다량의 이산화탄소(CO2) 기포가 생성되었다.
이러한 원인은 선행기술의 결합홀(22)을 통하여 하부에서 삽입공간(21)에 있던 공기 중의 산소(O2)가 유입되어 철근이 녹아 발생되는 탄소(C)와 결합하여 이산화탄소(CO2)를 발생시키므로, 도 4의 (a)와 같은 이산화탄소(CO2) 기포가 발생되고, 이로 인하여 접합 강도 등이 약해지기 때문이다.
따라서, 본 발명에서 제안하는 융합부재(120)는 결합홀(22)을 통하여 산소 유입을 차단하고자 결합홀(22)이 없는 접촉판부(112) 상에 놓여지므로, 하부로부터 공기 유입을 방지한다.
또한, 융합부재(120)는 접촉판부(112)와 제2 철근(220) 사이에 개입되어 위치의 중심화로 전기저항식 융접합시 아크가 안정적이고, 철에 비해 용융점이 770℃로 낮아서 아크가 쉽게 낮은 전류로 작동이 가능하며, 참고로 융접합 시간은 철근 D19mm 기준으로 1800A 0.75초에 작업이 완성된다.
또한, 융합부재(120)는 알루미늄(Al) 100중량부당 망간(Mn) 0.8 ~ 1.6 중량부를 포함한다.
여기서, 융합부재(120)는 CO2 기포의 생성방지와 이로 인한 강도증대, 그리고 안전한 융접합 촉진을 이루고자 Mn이 함유된 Al 합금의 소형원판 타입 촉매로 개발되었다.
또한, 본 발명이 제안하는 융합부재(120)는 종래 구 형상의 볼(30)을 결합홀(22)에 고정시키는 생산 단계의 어려움도 없애고, 철근(210, 220)의 단면적 대비 알루니늄(Al) 체적의 양을 구해서 융접합시 도 4의 (b)와 같이 기포 생성을 방지시켰으며, 재질을 알루미늄(Al) 100중량부당 망간(Mn) 0.8 ~ 1.6 중량부를 포함하여 투입 인장강도(20 ~ 30kg/mm2이상)도 증가시킬 수 있었다.
차폐덮개(130)는 융합부재(120)를 감싸면서 접촉판부(112)에 의해 지지되되 내부에 제2 철근(220)이 삽입되도록 상하 관통하는 제2 삽입중공부(131)가 형성된다.
즉, 차폐덮개(130)는 도 5 내지 도 7 등에 도시된 바와 같이, 세라믹 재질의 원통형상으로 이루어지고, 제1 철근(210)과 제2 철근(220)을 접합시 발생하는 쇳물이 비산하지 않도록 보호하는 역할을 한다.
이와 같은 차폐덮개(130)는 커플링몸체(110)의 에지(edge)부(115) 내부에 위치된다.
또한, 차폐덮개(130)는 하부에 제2 삽입중공부(131)와 연통되는 연통요철부(135)가 형성되는 데, 내부에 제2 철근(220)이 삽입되도록 제2 삽입중공부(131)가 형성되고, 제2 삽입중공부(131)와 연통되는 연통요철부(135)가 하부에 형성된다.
본 발명은 제1 삽입중공부(111)에 삽입된 제1 철근(210)의 끝단이 접촉판부(112)의 하면과 접하면서 제2 삽입중공부(131)에 삽입되는 제2 철근(220)의 끝단이 융합부재(120)와 맞닿게 접촉되는데, 제1 및 제2 철근(210, 220) 중 어느 하나에 (+)극의 전원을 인가하고 동시에 다른 하나에 (-)극의 전원을 인가하면, 촉매재인 융합부재(120)가 가열되어 방사상으로 순간 팽창하여 산소(O2)의 유입을 차단하므로, 이산화탄소(CO2)의 생성을 억제하면서 제1 철근(210), 커플링몸체(110) 및 제2 철근(220)이 융접합(融接合)될 수 있다.
특히, 차폐덮개(130)의 하면에 제2 삽입중공부(131)와 연통되는 연통요철부(135)는 융합부재(120)가 가열되어 순간 팽창하여 방사상으로 토출되는 통로를 형성하고, 융합부재(120) 주위 방사상으로 순간적 진공 상태로 산소(O2)의 유입을 차단할 수 있다.
이때, 접촉판부(112)과 제2 철근(220) 사이의 방사상 틈새로 순간 팽창하여 탄소가 산소와 접하기 전에 0.1 ~ 1초의 순간에 융접합할 수 있게 한다.
한편, 접촉판부(112)와 제2 철근(220)의 융접합시 발생하는 아크, 쇳물 등이 연통요철부(135)를 통해 배출되도록 하여 작업자에 비산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차폐덮개(130)는 제2 철근(220)의 리브(rib)를 안내하는 제2 안내홈부(133)가 길이방향을 따라 상기 제2 삽입중공부(131) 양측으로 형성될 수 있다.
즉, 차폐덮개(130)는 제2 철근(220)이 제2 삽입중공부(131)에 삽입될 때 돌출된 제2 철근(220)의 리브(rib)로 인하여 출입이 자유롭지 않는 불편을 해소하면서 리브(rib)의 길이방향을 따라 용이하게 인입되도록 제2 안내홈부(133)가 가이드할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치에 의하면, 구조가 간단하고 연결하고자 하는 철근의 이음부를 용접에 의해 융접합(融接合)하여 연결시킴으로써, 간단한 방법에 의해 이음 작업이 용이하므로 시공의 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 철근 융접합 개량 커플링장치의 구조가 단순하여 기존의 철근 커플러에 비해 제조단가가 저렴하여 시공 비용을 절감할 수 있으며, 철근 커플러의 경량화로 시공하는 구조물의 무게를 경량화할 수 있는 효과가 있다.
도 7을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 따른 철근 융접합 개량 커플링장치(100)에서 제1 철근(210)과 철근(220)을 융접합하는 과정을 설명하면, 도 7의 (a)에서 도시된 바와 같이, 공사현장의 콘크리트 기둥에 설치된 제1 철근(210)의 상부에 커플링몸체(110)의 제1 삽입중공부(111)을 통해 삽입시킨다.
이때, 도 7의 (b)에서 도시된 바와 같이 제1 철근(210)의 상부 끝단은 커플링몸체(110)의 접촉판부(112)와 맞닿게 된다.
그리고, 도 7의 (c)에서 도시된 바와 같이, 이음을 위한 제2 철근(220)을 차폐덮개(130)의 제2 삽입중공부(131)를 통해 삽입시켜 접촉판부(112) 상에 놓여진 융합부재(120) 상부와 맞닿게 한다.
이후, 도 7의 (d)에서 도시된 바와 같이 커플링몸체(110)의 제1 삽입중공부(111)를 통해 삽입된 제1 철근(210) 또는 차폐덮개(130)의 제2 삽입중공부(131)를 통해 삽입된 제2 철근(220)에 '+' 단자와, '-' 단자를 각각 연결하고, 전류를 흐르게 하면 아크가 발생하면서 제1 철근(210), 접촉판부(112) 및 제2 철근(220)이 융접합된다.
이때, 도 7의 (e)에서 도시된 바와 같이, 원판 형상의 융합부재(120)는 촉매가 되어 제1 철근(210), 접촉판부(112) 및 제2 철근(220)이 접합되도록 하는데, 융합부재(120)가 가열되어 순간 팽창하여 방사상으로 토출되는 공간을 형성하고, 도 8에 도시된 바와 같이, 융합부재(120) 주위 방사상으로 순간적 진공 상태로 산소(O2)의 유입을 차단할 수 있다.
특히, 도 8에 도시된 바와 같이, 융합부재(120)가 가열되어 방사상으로 순간 팽창·폭발하여 산소(O2)의 유입을 차단하므로, 이산화탄소(CO2)의 생성을 억제하여 접합 인장강도(적어도 20kg/mm2 이상)를 극대화할 수 있다.
즉, 내진성능을 지니는 철근 융접합 개량 커플링장치로 시공시에 발생되는 용탕중의 C와 공기중의 O2를 완전분리시켜 CO2 기포 생성을 제로화시키는데 필요한 핵심기술이다.
이때, 접촉판부(112)과 제2 철근(220) 사이의 방사상 틈새로 순간 팽창하여 탄소(C)가 산소(O2)와 접하기 전에 0.1 ~ 1초의 순간에 융접합할 수 있게 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 본 발명이 제안하는 커플링장치
110 : 커플링몸체
111 : 제1 삽입중공부
112 : 접촉판부
113 : 제1 안내홈부
115 : 에지(edge)부
120 : 융합부재
130 : 차폐덮개
131 : 제2 삽입중공부
133 : 제2 안내홈부
135 : 연통요철부
210, 220 : 철근

Claims (6)

  1. 개방된 하부를 통해 제1 철근이 삽입되는 제1 삽입중공부를 갖으면서 상기 제1 삽입중공부의 상부를 막고 있는 접촉판부가 형성된 커플링몸체;
    상기 접촉판부 상에 놓여지는 원판 형상의 융합부재; 및
    상기 융합부재를 감싸면서 상기 접촉판부에 의해 지지되되 내부에 제2 철근이 삽입되도록 상하 관통하는 제2 삽입중공부가 형성된 차폐덮개를 포함하고,
    상기 제1 삽입중공부에 삽입된 상기 제1 철근의 끝단이 상기 접촉판부의 하면과 접하면서 상기 제2 삽입중공부에 삽입되는 상기 제2 철근의 끝단이 상기 융합부재와 맞닿게 접촉되며,
    상기 융합부재는 알루미늄(Al) 100중량부당 망간(Mn) 0.8 ~ 1.6 중량부를 포함하고,
    상기 커플링몸체는 상부 가장자리에서 상측으로 돌기되어 상기 차폐덮개의 하부를 감싸는 에지(edge)부가 형성되고, 상기 차폐덮개는 하부에 상기 제2 삽입중공부와 연통되는 연통요철부가 형성되어, 상기 접촉판부 상에 상기 연통요철부가 안착되도록 상기 에지부가 유도하면서 상기 연통요철부 사이로 통로가 형성되며,
    상기 제1 및 제2 철근 중 어느 하나에 (+)극의 전원을 인가하고 동시에 다른 하나에 (-)극의 전원을 인가하면, 촉매재인 상기 융합부재가 가열되어 방사상으로 순간 팽창하여 산소(O2)의 유입을 차단하므로, 이산화탄소(CO2)의 생성을 억제하면서 상기 제1 철근, 커플링몸체, 및 제2 철근이 융접합(融接合)되는 것을 특징으로 하는 철근 융접합 개량 커플링장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링몸체는 상기 제1 철근의 리브(rib)를 안내하는 제1 안내홈부가 길이방향을 따라 상기 제1 삽입중공부 양측으로 형성되고,
    상기 차폐덮개는 상기 제2 철근의 리브(rib)를 안내하는 제2 안내홈부가 길이방향을 따라 상기 제2 삽입중공부 양측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철근 융접합 개량 커플링장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 융합부재는 직경이 4mm이상 ~ 12mm이하이고, 두께가 1mm이상 ~ 5mm이하인 것을 특징으로 하는 철근 융접합 개량 커플링장치.
  6. 삭제
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