KR102573443B1 - 다수의 나사 요소들을 포함한 조인트를 예비 인장하기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

두 개이상의 토크 전달 파워 렌치(10a- 10c) 및 각각의 파워 렌치의 작동을 제어하기 위해 상기 파워 렌치와 통신하는 적어도 한 개의 작동 제어 유닛(18)을 포함하고 두 개이상의 나사 고정구(11a-11c)를 포함한 조인트(13)를 상기 나사 고정구의 동기화된 조임에 의해 예비 인장하기 위한 시스템(1)에 있어서, 각각의 파워 렌치는 수동으로 지지되고 배터리 전원이 공급되며 무선 통신 모듈를 포함하는 파워 렌치이고, 상기 작동 제어 유닛(18)은 각각의 파워 렌치로부터 실제 작동 데이터를 수신하고 각각의 파워 렌치로 관련 데이터를 전달하기 위해 상기 파워 렌치의 무선 통신 모듈(16a- 16c)과 통신하기 위한 무선 통신 모듈(24)을 포함하며 각각의 파워 렌치의 조임 작동을 다른 파워 렌치 또는 파워 렌치들의 실제 조임 상태에 적응시켜서 고정구들의 동기화된 조임 및 심지어 조인트의 예비 인장을 형성한다.

Description

다수의 나사 요소들을 포함한 조인트를 예비 인장하기 위한 시스템

본 발명은 두 개이상의 나사 고정구(threaded fasteners)를 포함한 조인트를 예비인장(pre tensioning)하기 위한 시스템에 관한 것입니다. 특히 본 발명은 두 개이상의 나사 고정구들을 동시에 동기화된 상태로 고정하여 조인트내에 균일한 분포의 고정 하중을 구하기 위해 두 개이상의 파워 렌치(power wrenches)가 배열되는 시스템에 관한 것이다.

종래 기술에 의하면, 두 개이상의 나사 고정구들을 동시에 동기화된 상태로 고정하여 조인트내에 균일한 분포의 고정 하중을 구하기 위해 두 개이상의 파워 렌치가 배열되는 시스템내에서 각각의 파워 렌치를 다른 파워 렌치 또는 파워 렌치들의 작동에 대해 개별적으로 제어하여 나사 고정구들을 동기화된 상태로 조이고 그 결과 조인트내에 균일한 분포의 고정 하중을 구하기 위해 케이블을 통해 공통의 작동 제어 유닛과 연결된 두 개이상의 파워 렌치들이 이용된다. 현재 존재하는 시스템들이 양호하게 작동할지라도 종래 기술의 시스템을 개선하고자하는 지속적인 요구가 존재한다.

그러므로, 두 개이상의 나사 고정구들을 포함한 조인트를 예비 인장하기 위한 개선된 시스템이 필요하다.

본 발명의 목적은, 수동으로 지지되는 두 개이상의 파워 렌치들을 이용하여 두 개이상의 나사 고정구들을 동시에 동기화된 조임에 의해 조인트를 안전 및 유연성을 개선하며 예비인장하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 적어도 한 개의 공통 작동 제어유닛과 통신하고 수동으로 지지되는 두 개이상의 파워 렌치들을 이용하여 두 개이상의 나사 고정구들을 동시에 동기화된 조임에 의해 두 개이상의 나사 고정구들을 포함한 조인트를 예비인장하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이며, 상기 시스템은 유연성이 증가되어 서로 다른 적용예들에 대해 적응될 수 있다.

상기 목적들과 다른 목적들 중 적어도 한 개는 첨부된 청구항들에 공개된 발명들에 의해 달성된다.

발명자가 알게 된 것처럼, 케이블에 의해 공통의 제어 유닛과 두 개이상의 파워 렌치들이 연결되는 현존 시스템들은, 특히 예를 들어, 대형 용기들, 탱크 등에서 덮개의 장착부와 같이 케이블들이 작업자 또는 작업자들에게 위험하고 복잡한 작업 위치들을 발생시키는 도달하기 어려운(difficult to reach) 위치들을 포함한 적용예들에서 다소 이용하기 어색하다. 케이블이 제거되면 이러한 문제점들 중 적어도 일부가 제거되거나 감소될 수 있다.

본 발명의 제1 특징에 의하면, 두 개이상의 나사 고정구를 포함한 조인트를 상기 나사 고정구의 동기화된 조임에 의해 예비 인장하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 두 개이상의 토크 전달 파워 렌치 및 각각의 파워 렌치의 작동을 제어하기 위해 상기 파워 렌치와 통신하는 적어도 한 개의 작동 제어 유닛을 포함한다. 각각의 파워 렌치는 수동으로 지지되는 임펄스(impulse) 형태의 파워 렌치이다. 또한, 각각의 파워 렌치는 배터리 전원이 공급되며 무선 통신 모듈를 포함한다. 상기 적어도 한 개의 작동 제어 유닛은 각각의 파워 렌치로부터 작동 데이터를 수신하고 각각의 파워 렌치로 데이터를 전달하기 위해 상기 무선 통신 모듈과 통신하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하며 각각의 파워 렌치로부터 수신된 작동 데이터에 응답하여 적어도 한 개의 파워 렌치의 조임 작동을 제어한다. 여기서, 상기 파워 렌치들의 제어는 무선으로 수행되지만 아직까지 동기와되어 수행될 수 있다.

실시예에 의하면, 상기 적어도 한 개의 파워 렌치는 시스템의 다른 파워 렌치 또는 파워 렌치들의 스텝식 조임 작업과 동기화된 스텝식 조임 작업을 수행하도록 제어된다.

실시예에 의하면, 다수의 파워 렌치들이 다중 고정구 조인트를 예비 인장하기 위한 두 개이상의 그룹으로 배열되고, 각 그룹의 파워 렌치들은 동시적인 조임 작업을 수행하여 다른 그룹 또는 그룹들의 파워 렌치의 조임 작업과 동기화되어 일치하도록 제어된다.

실시예에 의하면, 상기 적어도 한 개의 작동 제어 유닛은 각각의 파워 렌치에 제공되거나 파워 렌치내에 제공된 별도의 작동 제어 유닛을 포함하고, 각각의 상기 별도의 작동 제어 유닛은 시스템의 상기 다른 파워 렌치 또는 파워 렌치들의 별도의 작동 제어 유닛 또는 유닛들과 무선 통신하도록 배열된다.

실시예에 의하면, 상기 적어도 한 개의 작동 제어 유닛은 시스템 내부의 모든 파워 렌치들과 통신하고 제어하는 단일 작동 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 제2 특징에 의하면, 두 개이상의 토크 전달 파워 렌치(10a- 10c)를 이용하여 두 개이상의 나사 고정구(11a-11c)의 동기화된 조임에 의해 상기 나사 고정구를 포함한 조인트(13)를 예비 인장하고 상기 파워 렌치들 중 적어도 한 개의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛이 제공된다. 상기 제어유닛은 적어도 한 개의 파워 렌치의 작동을 제어하기 위한 파워 렌치들과 통신한다. 상기 작동 제어 유닛(18)은 파워 렌치의 무선 통신 모듈과 통신하기 위한 무선 통신 모듈을 포함한다. 상기 제어 유닛은 각각의 파워 렌치로부터 작동 데이터를 수신하고 각각의 파워 렌치로 데이터를 전달하도록 적응되어 상기 제어유닛은 각각의 파워 렌치로부터 수신된 작동 데이터에 응답하여 적어도 한 개의 파워 렌치의 조임 작동을 제어한다.

실시예에 의하면, 상기 제어 유닛은, 나사 고정구의 동기화된 조임에 이용되는 적어도 한 개의 다른 파워 렌치의 스텝(step wise)식 조임 작업과 동기화된 스텝식 조임 작업을 수행하도록 상기 적어도 한 개의 파워 렌치를 제어한다.

실시예에 의하면, 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 다수의 파워 렌치들이 다중 고정구 조인트를 예비인장하기 위한 두 개이상의 그룹으로 배열되고, 상기 제어 유닛은 동시적인 조임 작업을 수행하여 다른 그룹 또는 그룹들의 파워 렌치의 조임 작업과 동기화되어 일치하도록 각 그룹의 각 그룹의 파워 렌치들을 제어한다.

실시예에 의하면, 상기 제어 유닛은 독립형 장치이다.

실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 파워 렌치에 제공되거나 파워 렌치내부에 제공된 별도의 작동 제어 유닛이다. 상기 작동 제어 유닛은 적어도 한 개의 다른 별도 작동 제어 유닛과 무선통신하도록 배열된다.

제3 특징에 의하면, 상기 파워 렌치 및 적어도 한 개의 다른 파워 렌치에 의해 수행된 나사 고정구들의 동기화된 조임으로부터 발생한 작동 데이터를 무선 통신하도록 적응된 무선 통신 모듈을 가진 파워 렌치가 제공된다.

실시예에 의하면, 상기 무선 통신 모듈은, 동기화된 조임의 제어를 위해 공동의 제어 유닛으로 상기 작동 데이터를 무선 통신하도록 적응된다.

실시예에 의하면, 상기 무선 통신 모듈은, 상기 적어도 한 개의 다른 파워 렌치로 상기 작동 데이터를 무선 통신하도록 적응된다.

실시예에 의하면, 상기 적어도 한 개의 다른 파워 렌치로부터 무선 수신된 데이터에 응답하여 파워 렌치에 의해 수행되고 동기화된 조임을 제어하도록 적응된 제어 유닛을 추가로 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적과 장점들이 하기 명세서 및 청구범위에 제공된다.

본 발명이 첨부된 도면들을 참고하고 실시예들에 의해 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은, 수동으로 지지되는 두 개이상의 파워 렌치들에 의해 두 개이상의 나사 고정구들을 조이기 위한 시스템의 주요 부품들을 도시하는 도면.
도 2는 제어 유닛을 개략적으로 도시한 도면.

도 1을 참고할 때, 두 개이상의 나사 고정구(11a-11c)들을 포함한 조인트(13)를 상기 나사 고정구들을 동기화하여 조여서 예비 인장하기 위한 시스템(1)이 도시된다. 도 1에 도시된 시스템은 다수의 나사 고정구(11a-11c)들에 대해 적용(applied)되어야 하고 수동으로 지지되고 배터리 전원을 공급받는 세 개의 파워 렌치(10a-10c)들을 포함한다. 상기 나사 고정구(11a-11c)들은 조인트(13)의 일부분이고, 두 개의 요소(14,15)들은 나사 고정구(11a-11c)들에 의해 구해진 고정 하중에 의해 서로 조립되어야 한다. 선호적으로, 상기 파워 렌치(10a-10c)들은 어떠한 반작용 하중을 발생시키지 않는 토크 임펄스(torque impulse) 전달 형태이므로 작업자는 두 개의 렌치들을 한 번에 작동시킬 수 있다. 그러나 상기 파워 렌치(10a-10c)들은 토크 전달 형태일 수도 있다. 각각의 파워 렌치(10a-10c)는 분리될 수 있는 배터리 케이싱을 가질 뿐만 아니라 출력 토크, 각 위치 등과 같은 실제 작동 데이터를 표시하기 위한 도면에 미도시된 내부 표시 수단을 가진다. 이러한 특징은 종래 기술에 공지되어 있어서 본 명세서에서 추가로 설명하지 않는다.

각각의 파워 렌치(10a-10c)는 공통의 작동 제어 유닛(18)과 통신하기 위한 무선 통신 모듈(16a- 16c)을 포함한다. 작동 제어유닛과 무선 통신하기 위한 장비를 배터리 전원 공급식 파워 렌치에 제공하는 것은 공지되어 있기 때문에, 상기 특징은 추가로 설명하지 않는다.

도 2를 참고할 때, 제어 유닛(18)이 개략적으로 도시된다. 상기 제어 유닛(18)은 실제 조임(tightening) 작업에 적합한 작동 데이터로 프로그램된 제어 유닛 및 각각의 파워 렌치를 위한 출력제어 데이터가 다른 파워 렌치들로부터 수신된 실제 작동데이터에 적응되는 비교회로(comparing circuit)를 포함한다. 상기 제어 유닛 및 비교회로는 예를 들어, 프로세서에 의해 수행될 때 제어 회로 및 비교 회로가 상기 작업을 수행하게 만드는 컴퓨터 프로그램이 저장된 메모리(22)와 연결된 프로세서(20)를 이용하여 형성될 수 있다. 실시예에 의하면, 조임 시퀀스 동안 각각의 렌치의 실제 상태를 식별하여 실제 상태에 응답하여 다른 파워 렌치 또는 렌치들의 조임 작업을 제어하고 나사 고정구(11a- 11c)의 동기화 조임에 의해 미리 정해진 조임 시퀀스를 완성하도록 상기 제어유닛(18)이 배열된다. 상기 제어유닛(18)은, 각각의 파워 렌치(10a-10c)에 대해 및/또는 파워 렌치로부터 무선으로 데이터를 전송하고 수신하도록 적응된 무선 통신 모듈(24)을 가진다. 상기 동기화된 조임 작용에 의해 조인트(13)내에 균일한 분포의 고정 하중이 구해지고 이것은 필수적으로 밀봉요소들의 불균일한 세팅이 회피되어야 하는 가스켓 등의 형태를 가진 변형가능한 밀봉요소들을 가진 조인트들에서 특히 중요하다.

본 발명의 선택적 실시예에서, 작동 제어 유닛은 파워 렌치들에 위치하거나 파워 렌치내에 위치한 별도의 제어 유닛(18)들에 의해 형성될 수 있고 즉, 다른 파워 렌치들의 현재 상태에 관한 작동 데이터 및 식별이 각각의 별도의 제어 유닛(18)에 의해 분산된 상태로 수신되고 비교된다. 상기 배열은 훨씬 더 유연한 시스템을 형성한다.

각각의 파워 렌치들에 의해 수행되는 조임 작업이 다른 파워 렌치들의 작업에 의해 유지되어 조인트(13)내에 균일한 분포의 고정 하중을 형성하는 한, 나사 고정구(11a- 11c)들의 동기화된 조임은 매우 양호하게 연속적으로 수행되거나 단계적으로 수행될 수 있다.

선택적으로, 복수의 고정구를 가진 조인트를 예비인장하기 위해 다수의 파워 렌치들이 이용되면 상기 파워 렌치들은 그룹(group)으로 배열되고, 한 그룹의 파워 렌치들의 동시적인 조임 작업을 다른 그룹 또는 그룹들에 속하는 파워 렌치들의 동시적인 조임작업에 대하여 제어하여 동기화된 조임작업이 수행될 수 있다. 이 경우, 동기화된 조임 작업은 조인트내에서 균일한 분포의 고정 하중을 구하는 것을 목표로 한다.

조인트의 다수의 나사 고정구들을 동기화하여 조이기 위한 시스템에 대해 적어도 한 개의 제어 유닛과 통신하기 위한 무선 통신 모듈을 가진 두 개이상의 배터리 전원식 파워 렌치들을 제공하면, 시스템의 적응성(adaptability) 및 작동과 관련된 케이블 관련 문제없이 유연한 조인트 예비 인장 시스템이 구성될 수 있다.

10a- 10c........토크 전달 파워 렌치,
18........작동 제어 유닛,
11a-11c........나사 고정구,
13.......조인트,
16a- 16c.......무선 통신 모듈
24.....무선 통신 모듈.

Claims (16)

1. 두 개이상의 토크 전달 파워 렌치(10a- 10c) 및 각각의 파워 렌치의 작동을 제어하기 위해 상기 파워 렌치와 통신하는 적어도 한 개의 작동 제어 유닛(18)을 포함하고 두 개이상의 나사 고정구(11a-11c)를 포함한 조인트(13)를 상기 나사 고정구의 동기화된 조임에 의해 예비 인장하기 위한 시스템(1)에 있어서,
   각각의 파워 렌치는 수동으로 지지되는 파워 렌치이고,
   각각의 파워 렌치는 배터리 전원이 공급되며 무선 통신 모듈(16a- 16c)를 포함하며,
   상기 적어도 한 개의 작동 제어 유닛(18)은 각각의 파워 렌치로부터 작동 데이터를 수신하고 각각의 파워 렌치로 데이터를 전달하기 위해 상기 무선 통신 모듈과 통신하기 위한 무선 통신 모듈(24)을 포함하며, 상기 작동 제어 유닛(18)은, 적어도 한 개의 파워 렌치의 작동 데이터를 다른 파워 렌치로부터 수신된 작동 데이터와 비교하는 것에 의해, 상기 다른 파워 렌치로부터 수신된 작동 데이터에 응답하여 상기 적어도 한 개의 파워 렌치의 조임 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 파워 렌치는 시스템의 다른 파워 렌치 또는 파워 렌치들의 스텝식 조임 작업과 동기화된 스텝식 조임 작업을 수행하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다수의 파워 렌치들이 다중 고정구 조인트를 예비인장하기 위한 두 개이상의 그룹으로 배열되고, 각 그룹의 파워 렌치들은 동시적인 조임 작업을 수행하여 다른 그룹 또는 그룹들의 파워 렌치의 조임 작업과 동기화되어 일치하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 시스템.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 작동 제어 유닛은 각각의 파워 렌치에 제공되거나 파워 렌치내에 제공된 별도의 작동 제어 유닛을 포함하고, 각각의 상기 별도의 작동 제어 유닛은 시스템의 상기 다른 파워 렌치 또는 파워 렌치들의 별도의 작동 제어 유닛 또는 유닛들과 무선 통신하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 작동 제어 유닛은 시스템내부의 모든 파워 렌치들과 통신하고 제어하는 단일 작동 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 파워 렌치는 수동으로 지지되는 임펄스 형태 파워 렌치인 것을 특징으로 하는 시스템.
   
7. 두 개이상의 토크 전달 파워 렌치(10a- 10c)를 이용하여 두 개이상의 나사 고정구(11a-11c)의 동기화된 조임에 의해 상기 나사 고정구를 포함한 조인트(13)를 예비 인장하고 상기 파워 렌치들 중 적어도 한 개의 작동을 제어하기 위해 상기 파워 렌치와 통신하는 제어 유닛(18)에 있어서,
   상기 제어 유닛(18)은 파워 렌치의 무선 통신 모듈과 통신하고 각각의 파워 렌치로부터 작동 데이터를 수신하고 각각의 파워 렌치로 데이터를 전달하도록 적응되기 위한 무선 통신 모듈(24)을 포함하고, 상기 제어 유닛(18)은, 적어도 한 개의 파워 렌치의 작동 데이터를 다른 파워 렌치로부터 수신된 작동 데이터와 비교하는 것에 의해, 상기 다른 파워 렌치로부터 수신된 작동 데이터에 응답하여 상기 적어도 한 개의 파워 렌치의 조임 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 나사 고정구의 동기화된 조임에 이용되는 적어도 한 개의 다른 파워 렌치의 스텝(step wise)식 조임 작업과 동기화된 스텝식 조임 작업을 수행하도록 상기 적어도 한 개의 파워 렌치를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 다수의 파워 렌치들이 다중 고정구 조인트를 예비인장하기 위한 두 개이상의 그룹으로 배열되고, 상기 제어 유닛은 동시적인 조임 작업을 수행하여 다른 그룹 또는 그룹들의 파워 렌치의 조임 작업과 동기화되어 일치하도록 각 그룹의 각 그룹의 파워 렌치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
   
10. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 독립형 장치인 것을 특징으로 하는 제어 유닛.
    
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 제어 유닛을 포함한 파워 렌치(10a-10c)로서,
    상기 제어 유닛은 적어도 한 개의 다른 파워 렌치의 적어도 한 개의 다른 제어 유닛과 무선통신하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 파워 렌치.
    
12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 제어 유닛을 포함하는 파워 렌치(10a- 10c)로서,
    상기 파워 렌치 및 적어도 한 개의 다른 파워 렌치에 의해 수행된 나사 고정구들의 동기화된 조임으로부터 발생한 작동 데이터를 무선 통신하도록 적응된 무선 통신 모듈을 특징으로 하는 파워 렌치.
    
13. 삭제
14. 제12항에 있어서, 상기 파워 렌치의 무선 통신 모듈은, 상기 적어도 한 개의 다른 파워 렌치로 상기 작동 데이터를 무선 통신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 파워 렌치.
    
15. 삭제
16. 제11항에 있어서, 각각의 파워 렌치는 수동으로 지지되는 임펄스 형태 파워 렌치인 것을 특징으로 하는 파워 렌치.