KR200480132Y1

KR200480132Y1 - 스페이스 프레임의 연결부재

Info

Publication number: KR200480132Y1
Application number: KR2020160000014U
Authority: KR
Inventors: 김종화; 장용수
Original assignee: 김종화; 장용수
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2016-04-15
Also published as: KR20160000235U

Abstract

본 고안은 건축물과 같은 구조물의 골격을 형성하는 스페이스 프레임에 관련되며, 실시예로 강관의 단부에 결합되며, 중공부가 형성된 마감캡, 나사몸체가 상기 중공부를 통과하여 돌출되어 있으며, 상기 나사몸체의 길이 방향에 따라 한 쌍의 장착홈이 형성되어 있는 체결볼트, 상기 나사몸체가 통과하는 중공홀을 구비하며, 상기 중공홀의 내면에서 돌출되어 어느 한 상기 장착홈에 결합하는 돌출부와, 나머지 상기 장착홈에 대응하여 체결홀이 형성된 슬리브 및 상기 체결홀에 체결되어 상기 장착홈에 결합되는 조임볼트를 포함하는 스페이스 프레임의 연결부재를 제시한다.

Description

스페이스 프레임의 연결부재{Connecter for Space Frame}

본 고안은 건축물과 같은 구조물의 골격을 형성하는 스페이스 프레임에 관련된다.

스페이스 프레임은 강판이나 파이프를 용접하여 골격을 구성한 프레임으로, 다른 타입의 골격체에 비하여 작은 중량을 가지면서도 비교적 강성이 우수하여 널리 사용되고 있다.

원래 스페이스 프레임은 파이프 등을 용접하여 입체물로 형성한 것을 말하지만, 현대에서는 파이프를 연결함에 있어 분리가 가능한 조립구를 널리 사용하고 있다.

대표적인 스페이스 프레임의 조립구 중 하나는 원형에 가까운 연결부재를 중심으로 강관의 단부를 연결하는 방식이 있다. 이때 조립구는 강관의 단부에 구비되는데, 구비된 볼트가 연결부재의 표면에 형성된 여러 나사홀 중 적절한 곳에 나사결합된다. 연결부재들은 복수의 강관에 의해 결합되어 있어 구조적 안정성을 얻고, 조립구를 통해 쉽게 조립과 분리가 가능하다.

이러한 조립식 스페이스 프레임을 구성함에 있어서 연결부재의 강성은 매우 중요하다. 일부의 제품에서는 연결부재를 강하게 조임에 따른 볼트의 파손이 쉽게 발생되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0109452호 (2013.10.08)

본 고안은 연결구체와 조립되는 연결부재의 강성을 증대시키고자 한다.

그 외 본 고안의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 고안은 실시예로, 복수의 나사홀이 형성된 연결구체에 강관을 연결하는 것으로, 강관의 단부에 결합되며, 중공부가 형성된 마감캡, 상기 나사홀에 결합되는 나사몸체가 상기 중공부를 통과하여 돌출되어 있으며, 상기 나사몸체의 길이 방향에 따라 한 쌍의 장착홈이 형성되어 있는 체결볼트, 상기 나사몸체가 통과하는 중공홀을 구비하며, 상기 중공홀의 내면에서 돌출되어 어느 한 상기 장착홈에 결합하는 돌출부와, 나머지 상기 장착홈에 대응하여 체결홀이 형성된 슬리브 및 상기 체결홀에 체결되어 상기 장착홈에 결합되는 조임볼트를 포함하는 스페이스 프레임의 연결부재를 제시한다.

나아가 상기 돌출부에 의해 좁아진 상기 중공홀의 단면은, 나사산이 형성된 상기 나사몸체 단부의 단면보다 크게 형성될 수 있다.

한편 나사산이 형성된 단부가 상기 돌출부를 지나 상기 슬리브를 통과한 후 상기 조임볼트에 의해 상기 나사몸체가 상기 중공홀에서 편심 이동하며 상기 돌출부가 장착홈에 들어갈 수 있다.

또한 상기 슬리브에는 상기 나사몸체의 나사산의 진입 정도를 관찰할 수 있는 관찰홀이 형성될 수 있다.

본 고안의 실시예에 따르면, 연결부재의 강성 저하 요소를 줄여, 안전한 스페이스 프레임의 구성이 가능하며, 기대 수명을 증대시킬 수 있다. 또한 작업의 안정성을 크게 향상시킨다.

그 외 본 고안의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 고안을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 스페이스 프레임의 연결부재의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예를 분리하여 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 슬리브의 단면을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 사용상태를 나타낸 단면도.
도 5는 도 4의 AA 선에 따른 단면도.
도 6은 도 1에 도시된 실시예의 다른 사용상태를 나타낸 단면도.
도 7은 도 6의 BB 선에 따른 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 스페이스 프레임의 연결부재의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

첨부된 도면은 본 고안의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 고안의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 고안의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 고안을 한정하지 아니한다.

도 1과 도 2에는 본 고안의 실시예에 따른 연결부재가 도시되어 있다.

본 고안의 실시예에 따른 연결부재(100)는 강관(P)과 연결되는 마감캡(10), 마감캡(10)에 결합되는 체결볼트(20), 체결볼트(20)의 나사몸체에 결합되는 슬리브(30)를 포함한다.

도 1에는 조립된 연결부재(100)가 도시되어 있다. 연결부재(100)의 작동을 살펴보면 슬리브(30)가 회전됨에 따라 체결볼트(20)가 슬리브(30)와 함께 회전된다. 한편 체결볼트(20)는 그 길이 방향(도 1에서 상하 방향)으로 전진과 후퇴가 가능하다. 따라서 연결구체(도시 생략)와 체결볼트(20)를 나사 결합함에 있어 슬리브(30)의 회전 방향에 따라 체결볼트(20)는 회전하면서 전진할 수 있다. 또는 슬리브(30)를 역방향으로 회전시킴에 따라 체결볼트(20)는 역회전하면서 후퇴하여, 연결구체와의 나사 결합을 풀 수 있다.

도 2를 참고하여, 세부 구성을 살펴본다.

마감캡(10)은 강관의 단부에 결합된다. 마감캡(10)과 강관의 단부는 용접 등에 의해 고정될 수 있다. 또는 도시하지 아니하였으나 나사 체결 등 다양한 방법으로 강관에 마감캡을 고정할 수 있다.

마감캡(10)에는 중공부(11)가 형성되어 있다. 중공부(11)는 강관의 길이 방향에 따라 마감캡(10)의 중앙에 난 홀로, 이 중공부(11) 내에 체결볼트(20)가 장착된다. 체결볼트(20)의 헤드(21)는 마감캡(10) 내측에 걸리고, 나사몸체(22)가 마감캡(10)의 외부로 돌출된다.

체결볼트(20)의 나사몸체(22)의 단부에는 나사산(221)이 형성되어 있고, 헤드(21)와 나사산(221) 사이의 외주면에는, 한 쌍의 장착홈(222)이 형성되어 있다. 장착홈(222)은 나사몸체(22)의 길이 방향에 따라 길게 형성된다.

도면에서 장착홈(222)은 서로 대향되게 배치되어 있는데, 실시예에 따라 장착홈들은 대향하지 아니할 수도 있다.

도 2와 도 3을 참고하면, 슬리브(30)의 외주면은 스패너 등에 결합될 수 있도록 각지게 형성되고, 안에는 나사몸체(22)가 통과하는 중공홀(31)이 형성되어 있다. 중공홀(31)의 내면에는 장착홈(222)에 결합되는 돌출부(32)가 돌출되어 있다. 이 돌출부(32)는 후에 장착홈(222)의 측면에 접하게 되어 슬리브(30)와 체결볼트(20)가 일체로 회전되도록 하는 구성요소이다.

슬리브(30)는 충분한 힘을 받을 수 있도록 강성 재질로 제작되는데, 이 경우 돌출부(32)를 형성하는 것이 쉽지 않다. 도 3에서 돌출부(32)를 형성할 자리에 얕은 절개홈(321)을 형성하여 해당 자리의 두께를 줄이고, 절개홈(321)의 바닥을 프레스하여 중공홀(31)의 내부를 향하여 돌출된 돌출부(32)를 성형한 것이다.

이와 같이 돌출부(32)가 형성될 부위의 두께를 줄인 후 프레스 가공하여 돌출부(32)를 성형함으로써, 적은 힘으로도 돌출부(32)를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 정밀한 사이즈의 돌출부(32)를 얻을 수 있게 된다.

돌출부(32)는 나사몸체(22)의 길이 방향으로 길게 형성된다. 따라서 돌출부(32)와 장착홈(222)의 접촉 면적이 증대되어 슬리브(30)의 회전력을 온전히 체결볼트(20)에 전달할 수 있으며, 접촉면의 응력 집중에 따른 접촉 부위의 파손을 줄일 수 있다.

만일 슬리브의 두께가 충분히 얇은 경우라면, 전술한 절개홈의 형성은 생략될 수 있다.

한편 돌출부(32)와 대향하는 중공홀의 반대편에는 조임볼트(40)가 결합되는 체결홀(33)이 형성되어 있다. 도면에서 장착홈들이 서로 대향되는 위치에 형성됨으로써, 돌출부(32)와 체결홀(33) 또한 서로 대향되는 위치에 형성되어 있다.

만일 나사몸체의 장착홈들이 서로 대향하지 않는 위치에 형성되는 경우, 돌출부와 체결홀의 위치 또한 장착홈들의 배치에 대응하여 달라진다.

생략 가능한 추가 구성으로, 슬리브(30)에는 나사몸체(22)의 나사산(221)의 진입 정도를 관찰할 수 있는 관찰홀(34)이 형성될 수 있다. 도 3에서 관찰홀(34)은 슬리브(30)의 일측에 형성되어 장홀로 형성되어 있다. 도 6을 참고하면, 작업자는 관찰홀(34)을 통하여 체결볼트(20)가 연결구체의 나사홀에 완전히 삽입되기 전에는 체결볼트(20)의 나사산(221)을 볼 수 있다. 따라서 작업자가 체결볼트와 연결구체의 결합 정도를 살펴 연결구체와 연결부재의 불완전한 결합을 방지할 수 있다.

조임볼트(40)는 체결홀(33)에 나사 결합하는 것으로, 무두 볼트가 될 수 있다. 체결홀(33)을 통해 중공홀(31) 내로 진입한 조임볼트(40)의 선단부는 장착홈(222)에 이르게 된다. 이 조임볼트(40) 또한 장착홈(222)의 측면에 접촉하여, 슬리브(30)의 회전력을 체결볼트(20)에 전달하게 된다.

도 4와 도 5는 연결부재(100)를 조립하는 과정 중 일부를 나타내고 있다.

중공홀(31)의 내부에 돌출부(32)가 돌출되어 있음에 따라, 돌출부(32)가 형성된 부분의 중공홀(31) 단면은, 원래의 원형 단면에 비하여 줄어들게 된다(L1<L2).

한편 나사몸체(22)는 원래의 직경이 그대로 유지되는, 나사산(221)이 형성된 부분이 돌출부(32)가 형성되어 좁아진 중공홀(31)의 단면을 통과하여야 한다. 따라서 돌출부(32)에 의해 좁아진 중공홀(31)의 단면은, 나사산(221)이 형성된 상기 나사몸체(22) 단부의 단면보다 크게 형성되어 있다(D<L1). 이로써 나사산(221)이 형성된 단부를 포함하여 나사몸체(22)가 중공홀(31)을 돌출부(32)의 간섭 없이 통과할 수 있게 된다.

도 6과 도 7에는 조립이 완료된 연결부재와 관련된다.

슬리브(30)가 장착홈(222)이 형성된 위치로 이동한 후에 조임볼트(40)를 체결홀(33)에 결합한다. 조임볼트(40)는 슬리브(30)의 중공홀(31)의 내부로 돌출되게 전진하면서, 선단부가 장착홈(222)의 바닥 가까이에 이르게 된다.

조임볼트(40)의 단부가 장착홈(222)의 바닥을 밀어냄에 따라 나사몸체(22)는 중공홀(31) 내에서 편심되게 이동하면서 돌출부(32)가 장착홈(222)의 안으로 들어가게 된다. 이때, 조임볼트(40)가 끝까지 전진하지는 아니함으로써, 조임볼트(40)의 선단부가 장착홈(222)의 바닥면과 이격되어 공간(S)이 형성되고, 돌출부(32)와 다른 장착홈(222)의 바닥면 사이에도 공간(S)이 형성되어 있다. 이로써 도 1에 도시된 바와 같이, 슬리브(30)의 간섭 없이 체결볼트(20)가 그 길이 방향으로 자유롭게 전후 이동이 가능하게 된다.

슬리브(30)의 회전 시에는 체결볼트(20)의 장착홈(222)의 측면과 돌출부(32) 및 조임볼트(40)가 접촉하면서, 체결볼트(20)가 슬리브(30)와 일체로 회전하게 된다.

본 고안의 실시예에 따르면 체결볼트(20)에 가해지는 추가 가공은 한 쌍의 장착홈(222) 형성이 전부이다. 장착홈(222)은 절삭 가공으로 형성할 수 있는데, 모재인 체결볼트에 가해지는 손상이 적다.

만일 슬리브의 중공홀에 길이 홈을 형성하고, 이에 대응하여 나사몸체에 돌기를 형성한다면, 나사몸체의 돌기는 용접 또는 단조 가공에 의해 형성하여야 한다. 이때 연결부재가 충분히 크지 않은 경우에 용접은 비드의 처리 등으로 인해 적합하지 않으며, 단조 가공은 나사몸체의 단면 형상을 크게 변형시키는 것이므로 나사몸체의 강성을 크게 낮아지게 하는 단점이 있다.

이러한 점을 고려하면 본 고안에 따른 연결부재(100)는 체결볼트(20)의 손상을 최소화하므로 체결볼트(20)의 강성 저하를 방지할 수 있다. 따라서 연결부재의 수명을 증대시키며 스페이스 프레임을 설치하는 과정 중 볼트 등의 부재가 파손되는 문제가 해소된다.

100 : 연결부재
10 : 마감캡 11 : 중공부
20 : 체결볼트 21 : 헤드 22 : 나사몸체 221 : 나사산 222 : 장착홈
30 : 슬리브
31 : 중공홀 32 : 돌출부 321 : 절개홈 33 : 체결홀 34 : 관찰홀
40 : 조임볼트 S : 공간 P : 강관

Claims

복수의 나사홀이 형성된 연결구체에 강관을 연결하는 것으로,
강관의 단부에 결합되며, 중공부가 형성된 마감캡,
상기 나사홀에 결합되는 나사몸체가 상기 중공부를 통과하여 돌출되어 있으며, 상기 나사몸체의 길이 방향에 따라 한 쌍의 장착홈이 형성되어 있는 체결볼트,
상기 나사몸체가 통과하는 중공홀을 구비하며, 상기 중공홀의 내면에서 상기 중공홀의 길이 방향을 따라 돌출되어 어느 한 상기 장착홈에 결합하는 돌출부와, 나머지 상기 장착홈에 대응하여 체결홀이 형성된 슬리브 및
상기 체결홀에 체결되어 상기 장착홈에 결합되는 조임볼트
를 포함하고,
상기 체결볼트의 상기 장착홈은 볼트의 표면을 절삭하여 형성되는 절삭홈으로 이루어지고,
상기 슬리브의 돌출부는 상기 슬리브의 표면을 절삭하여 형성되는 얕은 절개홈과, 상기 절개홈을 프레싱하여 형성되는 돌출돌기를 포함하여 이루어지며,
상기 돌출부에 의해 좁아진 상기 중공홀의 단면은, 나사산이 형성된 상기 나사몸체 단부의 단면보다 크게 형성되어 있고,
나사산이 형성된 단부가 상기 돌출부를 지나 상기 슬리브를 통과한 후 상기 조임볼트에 의해 상기 나사몸체가 상기 중공홀에서 편심 이동하며 상기 돌출부가 장착홈에 들어감으로써 상기 슬리브의 회전 시에 상기 돌출부가 상기 장착홈의 내면과 면접하면서 상기 체결볼트가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는
스페이스 프레임의 연결부재.
제1항에서,
상기 슬리브에는 상기 나사몸체의 나사산의 진입 정도를 관찰할 수 있는 관찰홀이 형성되어 있는 스페이스 프레임의 연결부재.