KR20050017831A - 신속 체결 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직으로 서 있는 부재의 한 점에 많은 수평 부재를 연결하여 사용하는 구조물에 있어서 기존의 체결시스템인 원 터치방식은 강도가 취약하고 볼트방식은 시간이 과도하게 소요되는 문제점을 감안하여 빠르고 안전하면서도 강한 체결시스템을 개발하고자 하였다.

이를 위하여 길이가 긴 구조재의 한 단면의 외곽을 따라 하나 이상의 피 체결체를 상기 구조재에 견고히 연결하는 구조에 있어서 상기 구조재와 상기 피 체결체들이 계획된 위치에 신속하고도 정확하며 견고히 조립될 수 있는 수단을 개발하였다. 체결되는 두 종류의 부재가 상호 만나는 각도에 영향을 받지는 않지만 통상적으로 수직으로 된 긴 구조물의 한점에 다수의 수평방향 구조물과 다수의 경사진 구조물이 체결되어 있는 구조물은 건축물을 구축하는 철골이나 건설 공사용 비계, 기타 다양한 형태의 산업 구조물에 사용되고 있는 체결방식이다.

본 발명은 상기와 같은 체결방식의 구조물이 하나의 긴 구조물인 구조재의 한 단면 외곽을 따라 다수의 피 체결체를 견고히 체결함에 있어서

다수의 피 체결체를 구조재의 한 단면 외곽을 따라 조합할 수 있도록 구조재의 외곽에 구조재의 외주와 유사한 벽을 갖고 있으면서도 중심점으로부터의 거리가 구조재의 최 외곽거리보다 커 피체결체를 다수 삽입할 수 있는 피 체결체 삽입 공간과

초기에는 구조재의 넓은 공간에 피 체결체의 작은 부위가 삽입되어지나 나중에는 구조재의 공간과 피 체결체의 몸체간의 간극이 갈수록 좁아지는 구조를 이룸으로서 간단한 방법으로 정해진 지점으로 피 체결체가 안착되도록 피 체결체를 안내하는 수단과

일정 위치에 안착된 피체결체의 일 측면은 체결부가 구조재 축방향(y 방향) 표면과 완전히 접촉하고,피 체결체의 타 측면은 피 체결체 삽입공간의 쐐기부와 정해진 경사각을 유지하면서 접촉하도록 하는 위치고정 수단과

피 체결체가 구조재의 피 체결체 삽입공간에 상기와 같이 고정된 후 마찰력이 작용하고 있는 구조재와 피 체결체의 연결면이 완전히 고정되도록 볼트로써 압입하는 볼트체결 수단을 구비함으로서 삼점접합이 이루어지는 특징을 이용하여 서로 다른 구조물을 신속하면서도 견고하게 상호 연결하는 목적을 구현하는 시스템에 관한 것이다.

Description

신속 체결 시스템{Quick Fastening System}

본 발명은 수직으로 서 있는 부재의 한 점에 많은 수평 부재를 연결하여 사용하는 구조물에 있어서 기존의 체결 기술인 원 터치방식은 강도가 취약하고 볼트방식은 시간이 과도하게 소요되는 문제점이 있었다. 이에 본 발명에서는 빠르고 안전하면서도 강한 체결시스템을 개발하고자 하였다.

길이가 긴 구조재의 한 단면의 외곽을 따라 하나 이상의 피 체결체를 상기 구조재에 견고히 연결하는 구조에 있어서 상기 구조재와 상기 피 체결체들이 계획된 위치에 신속하고도 정확하며 견고히 조립될 수 있는 수단을 개발하고자 하였다. 체결되는 두 종류의 부재가 상호 만나는 각도에 영향을 받지는 않지만 통상적으로 수직으로 된 긴 구조물의 한점에 다수의 수평방향 구조물과 다수의 경사진 구조물이 체결되어 있는 구조물은 건축물을 구축하는 철골이나 건설 공사용 비계, 기타 다양한 형태의 산업 구조물에 사용되고 있는 체결방식이다.

본 발명은 길이가 긴 구조재의 한 단면의 외곽을 따라 하나 이상의 피 체결체를 상기 구조재에 견고히 연결하는 구조에 있어서 상기 구조재와 상기 피 체결체들이 계획된 위치에 신속하고도 정확하며 견고히 조립될 수 있는 수단에 관한 것이다. [도 1]에는 수직으로 된 긴 구조물(y방향으로 10번으로 나타나 있음)의 한점(C)에 다수의 수평방향 구조물(x방향 구조물로 20번으로 나타나 있음)과 다수의 경사진 구조물(20i로 나타나 있음)이 체결되어 있는 모습으로 이러한 체결 양상은 건축물을 구축하는 철골이나 건설 공사용 비계, 기타 다양한 형태의 산업 구조물에 사용되고 있는 체결방식이다. [도 2]에서는 [도 1]의 긴 구조물의 체결위치 C점에 대하여 긴 구조물의 단면을 나타내는 상태를 보여주고 있는 바 긴 구조물의 외곽 원주를 따라 수평방향 및 경사방향으로 피 체결체들이 고정되어 있음을 알 수 있으며, 본 발명은 이렇게 구조물의 한 단면 외곽을 따라 다수의 다른 구조물을 빠르고 정확한 위치에 견고히 체결할 수 있는 수단을 제시함에 그 목적이 있다.

본 발명은 하나의 긴 구조물인 구조재(10)의 한 단면 외곽을 따라 다수의 피 체결체(20)를 견고히 체결함에 있어서

다수의 피 체결체를 구조재의 한 단면 외곽을 따라 조합할 수 있도록 구조재의 외곽에 구조재의 외주와 유사한 벽을 갖고 있으면서도 중심점으로부터의 거리가 구조재의 최 외곽거리보다 커 피체결체를 다수 삽입할 수 있는 피 체결체 삽입 공간과

초기에는 구조재의 넓은 공간에 피 체결체의 작은 부위가 삽입되어지나 나중에는 구조재의 공간과 피 체결체의 몸체간의 간극이 갈수록 좁아지는 구조를 이룸으로서 간단한 방법으로 정해진 지점으로 피 체결체가 안착되도록 피 체결체를 안내하는 수단과

일정 위치에 안착된 피체결체의 일 측면은 체결부가 구조재 축방향(y 방향) 표면과 완전히 접촉하고,피 체결체의 타 측면은 피 체결체 삽입공간의 쐐기부와 정해진 경사각을 유지하면서 접촉하도록 하는 위치고정 수단과

피 체결체가 구조재의 피 체결체 삽입공간에 상기와 같이 고정된 후 마찰력이 작용하고 있는 구조재와 피 체결체의 연결면이 완전히 고정되도록 볼트로써 압입하는 볼트체결 수단을 구비함으로서 삼점접합이 이루어지는 특징을 이용하여 서로 다른 구조물을 신속하면서도 견고하게 상호 연결하는 목적을 구현하는 시스템에 관한 것이다.

다수의 피 체결체를 구조재의 한 단면 외곽을 따라 조합할 수 있도록 구조재의 외곽에 구조재의 외주와 유사한 벽을 갖고 있으면서도 중심점으로부터의 거리가 구조재의 최 외곽거리보다 커 피체결체를 다수 삽입할 수 있는 피 체결체 삽입 공간은 다음과 같이 실시할 수 있다. 본 발명에 의한 구조재(10)와 피 체결체(20)의 단면은 삼각, 사각, 육각 및 원등 임의의 모양을 할 수 있으나 일반적으로 건축 및 기계 구조재로 많이 사용되는 원을 일례로 들어 설명하고자 한다. [도 3]의 하부에 나타난 바와 같이 구조재(10)의 단면이 원형의 경우 이 구조재의 단면과 중심이 일치하면서 내경이 구조재(10)의 외경보다 큰 외륜(40)을 배치하고, 구조재(10)와 외륜(40)을 간극유지단자(45)로서 연결하여 피 체결체(20)를 통하여 전달되는 외부 하중이 외륜(40)에 전해 질 때 상기 하중이 외륜(40)에 연결된 간극유지단자(45)를 통하여 구조재(10)로 힘이 전달되어 결국은 구조재(10)가 피 체결체의 하중을 지지하도록 한다. 상기 간극유지단자(45)는 상기 구조재(10)의 외주 표면과 상기 외륜(40)의 내주를 상호 용접하거나 통상의 고강도 접합을 통하여 상기 피체결체(20)에 가해지는 하중이나 진동을 지지할 수 있는 구조이면 된다. 상기 간극유지단자(45)는 통상적으로 2개 이상을 사용하고, 상기 외륜(40)은 통상적으로 상기 구조재(10)의 직경과 유사한 길이정도로 제작하여 사용하면 편리하지만 이는 강도해석에 따라야 하는 재래식 기술분야이므로 본 발명에서는 더 이상 기술하지 않는다. 상기 피 체결체 삽입공간은 상기 구조재(10)의 외부와 상기 외륜(40)의 내주 사이의 공간으로서 구조재 외주부분은 구조재의 축방향향과 평행한 직선 형상을 하고, 상기외륜(40)의 내주부분은 상부 단면이 가장 크고 구조재(10)의 축방향을 따라 단면 직경이 작아지는 암 쐐기부(41)와 상기 암쐐기부의 하부 끝에서 상기 구조재의 축방향과 평행한 암 직선부(42) 및 로 구성된다. 저강도 구조물에서는 상기 암쐐기부를 직선형으로 사용할 수도 있으며, 이는 본 발명의 특수한 실시 예이다.

초기에는 구조재의 넓은 공간에 피 체결체의 작은 부위가 삽입되어지나 나중에는 구조재의 공간과 피 체결체의 몸체간의 간극이 갈수록 좁아지는 구조를 이룸으로서 간단한 방법으로 정해진 지점으로 피 체결체가 안착되도록 피 체결체를 안내하는 수단은 상기 피 체결체 삽입 공간의 암 쐐기부(41)에 삽입되는 상기 피 체결체(20)의 끝에 연결되어 있는 연결봉(25)의 일단을 상기 피 체결체 삽입공간보다 작게 제작함으로서 큰 피 체결체 삽입공간에 작은 연결봉 끝이 쉽게 들어 갈 수 있도록 함으로서 실시할 수 있다. 피 체결체(20)의 끝에 통상의 용접과 같은 접합기술을 통하여 접합한 연결봉(25)은 상기 피 체결체의 안내를 위하여 연결봉(25)의 축방향을 따라 단면이 서서히 변화하는 구조로서 [도 4]의 실시예와 같이 송곳의 끝과 같이 단면이 가장 작은 단부에서 서서히 단면이 증가하는 안내부(26)와 단면의 증가가 없이 동일단면이 이어지는 누름부(27)와 다시 단면이 서서히 증가하는 수쐐기부(28)로 구성된다. 피 체결체의 연결봉(25)은 피 체결체(20)의 끝에 수쐐기부의 상부를 피 체결체와 단단히 결합시킴으로서 실시할 수 있으며, 연결봉(25)의 축방향과 피체결체(20)의 축방향은 임의의 각으로 구성하여 사용할 수 있다. 여기서 피 체결체(20)가 구조재(10)와 조합된 뒤 연결봉(25)의 축방향은 구조재의 축방향과 평행하게 되므로 결국에는 피 체결체의 단부에 있는 연결봉(25)과 피 체결체(20)의 축방향 각도는 피 체결체와 구조재의 연결 각도와 일치한다. 연결봉(25)이 외륜(40)과 만나는 부분은 상기와 같이 안내하는 기능을 갖고 있어 단면이 단계별로 변화 하지만 구조재와 만나는 부분은 구조재와의 견고한 접합을 위하여 단면의 변화가 없이 구조재의 외주와 동일한 단면을 하게 되므로 본 실시예에서와 같이 파이프 구조재일 경우 반드시 직선구조를 하여야 하며 [도 4]의 상부 좌측에 29로서 지시된 연결봉(25)의 직선부(29)가 잘 나타나 있다.

일정 위치에 안착된 피체결체의 일 측면은 체결부가 구조재 축방향(y 방향) 표면과 완전히 접촉하고, 피 체결체의 타 측면은 피 체결체 삽입공간의 쐐기부와 정해진 경사각을 유지하면서 접촉하도록 하는 위치고정 수단은 다음과 같이 실시할 수 있다. 구조재(10)의 피 체결체 삽입공간(E)에 삽입된 연결봉(25)을 구조재의 축방향으로 압입하면 구조재의 암 쐐기부(41)을 피 체결체(20)의 수 쐐기부(28)가 눌러 상호간의 마찰력에 의하여 피 체결체가 더 이상 구조재의 축방향으로 움직이 지 못하게되여 구조재와 피 체결체의 위치를 고정하게 된다.

피 체결체가 구조재의 피 체결체 삽입공간에 상기와 같이 고정된 후 마찰력이 작용하고 있는 구조재와 피 체결체의 연결면이 완전히 고정되도록 볼트로써 압입하는 볼트체결 수단을 구비함으로서 삼점접합이 이루어지도록 하는 것은 다음과 같이 실시할 수 있다. 통상의 기술은 상기한 쐐기부의 마찰력에 의하여 구조재를 결합시키는 것이 많으나 본 발명에서는 이 정도의 마찰력으로 구조재와 피 체결체를 고정하는데 그치지 않고, 외륜(40)을 따라 임의의 위치에 나 있는 나사부의 고정 볼트(61)를 구조재의 중심방향으로 조임으로서 피 체결체의 연결봉(25) 상부에서는 쐐기 작용에 의한 큰 마찰력과 연결봉 하부에서는 볼트의 조임력에 의하여 피 체결체(20)가 구조재(10)에 완전히 체결되도록 할 수 있다. 이때 고정볼트(61)에 의한 구조재와 피 체결체의 결합 상태는 [도 6]과 같이 구조재의 외주일 일정점 A,B에서 연결봉(25)과 구조재(10)가 구조재의 축 방향으로 접촉이 이루어지게 되며 이 상태에서 구조재의 중심을 향하여 고정볼트(61)가 연결봉의 C점에서 압입하게 된다. 이 경우 고정볼트(61)의 수나사부는 외륜(40)의 암나사산에 연결봉의 C점에 인가하는 힘에 대항하는 반력을 주어 고정볼트(61)가 연결봉의 C점을 강하게 밀어 붙이게 된다. 이로서 구조재와 피 체결체는 상기 A, B, C 삼점에서 점촉하는 삼점접합을 이룸으로서 구조적으로 가장 강인한 체결상태를 이루게 된다.

이상과 같이 본 발명을 통하여 임의의 구조재에 피 체결체를 빠르고 안전하게 체결할 수 있는 기본적인 수단을 강구할 수 있다. 다음에 설명한 보조적인 방법을 이용할 경우 더욱 편리하고 안전한 체결수단을 얻을 수 있다. 통상의 구조물은 체결위치를 고정할 경우 체결할 수 있는 위치에 제한을 받게 된다. 이에 본 발명은 체결위치에 제한을 받지 않는 임의의 위치에서도 구조재와 피 체결체를 결합할 수 있는 수단을 제시한다. 구조재의 축방향을 따라가면서 외륜의 위치를 조절할 수 있는 수단은 [도 7]과 같이 외륜의 내부에 수직회전륜(70)을 두고, 수직회전륜의 적절한 곳에 수직회전 조임볼트(71A, 71B, 71C)를 두어 이를 구조재(10)의 외주에 압입함으로서 구조재(10)의 임의의 축방향 위치에 외륜을 고정할 수 있다. 이때 수직회전륜(70)이 장착된 외륜(40)을 구조재의 외주를 따라 회전시킬 경우 고정볼트(61)의 방향이 회전되게 되는 바 이 회전각에 따라 피 체결체와 구조재의 각도가 조절된다.

[도 8]은 피 체결체의 체각을 조절할 수 있는 또 다른 실시예로서 외륜(40)의 축방향 중간을 절단하여 회전이 가능한 체결각 변환륜(80)과 체결각 조임볼트(81)를 둠으로서 고정된 외륜(40)의 고정볼트(61)가 정해진 각도로서만 피 체결체(20)를 고정하지만, 임의의 각으로 피 체결체(20)를 고정하면서 체결각 변환륜(80)을 거기에 상응하는 방향으로 회전시켜 체결각 조임볼트(81)를 조일 경우 상기와 같은 체결효과를 유지하게 된다.

[도 9]는 외륜(40)의 다양한 실시예로서 상기 설명한 실시예는 원형 단면의 구조재에 원형 외륜의 일 실시예를 설명하였으나 본 도면에서는 외륜의 다양한 실시예로서 피 체결체를 특정방향으로만 체결하고자 하는 구조물에 에서는 외륜의 방향을 하나의 완전한 원주나 다각형을 분할 하여 사용하는 형태로 실시하거나 외륜을 원으로 하지않고 다각형 형태로 만들어 실시할 수 있다. 본 도에서는는 다양한 단면의 구조재와 외륜의 실시예만을 보이고 있으므로 간극유지단자(45)나 고정볼트(41)등은 나타나 있지 않지만 통상의 기계적인 지식을 가지고 있는 경우에는 쉽게 실시가 가능하므로 본 도를 상세히 나타내지 않지만 특허의 범위에 포함되고 있음은 주지의 사실이다.

[도 10]은 연결봉의 특수한 일 실시예로서 수 쐐기부가 직선화 한 상태를 보여주고 있다. [도 11]은 피 체결체에 접합된 연결봉의 다양한 실시예를 보여주고 있다. 연결봉(25)은 두 개의 환봉을 사용하여 안내부(16), 누름부(27), 수쐐기부(28)를 가공하여 실시할 수 있는 데 두 개의 가공된 환봉을 연결하는 부재를 이용하여 실시한 경우에서부터 이러한 연결자의 사용없이 일체화한 형태를 보여주고 있다.

체결되는 두 종류의 부재가 상호 만나는 각도에 영향을 받지는 않지만 통상적으로 수직으로 된 긴 구조물의 한점에 다수의 수평방향 구조물과 다수의 경사진 구조물이 체결되어 있는 구조물은 건축물을 구축하는 철골이나 건설 공사용 비계, 기타 다양한 형태의 산업 구조물에 사용되고 있는 체결방식에 있어 길이가 긴 구조재의 한 단면의 외곽을 따라 하나 이상의 피 체결체를 상기 구조재에 견고히 연결하는 구조를 간단한 핀 체결방식을 도입하고, 곧바로 볼트 체결이 가능하게 함으로서 다수의 같은 체결구조를 같는 대형 구조물의 조립시간과 안전도를 크게 향상시켰다.

[도 1]은 종래의 하나의 수직 구조물에 임의의 경사를 한 다수의 피 체결체가 연결된 구조물의 일 실시예

[도 2]는 하나의 수직 구조물의 외주를 따라 다수의 피 체결체가 체결된 것의 일 실시예

[도 3]은 본 발명에 의한 구조재의 일정위치에 설치한 외륜의 일 실시예

[도 4]는 본 발명에 의한 피 체결체와 연결봉의 일 실시예

[도 5]는 본 발명에 의하여 구조재와 피 체결체가 체결된 상태의 일 실시예

[도 6]은 본 발명에 의한 구조재와 피 체결체의 삼점접합의 일 실시예

[도 7]은 본 발명에 의한 수직회전륜의 일 실시예

[도 8]은 본 발명에 의한 체결각조절륜의 일 실시예

[도 9]는 본 발명에 의한 외륜의 다양한 실시예

[도 10]은 본 발명에 의한 연결봉의 일 실시예

[도 11]은 본 발명에 의한 연결봉의 다양한 실시예

Claims (3)

1. 하나의 긴 구조물인 구조재의 한 단면 외곽을 따라 다수의 피 체결체를 견고히 체결함에 있어서

   다수의 피 체결체를 구조재의 한 단면 외곽을 따라 조합할 수 있도록 구조재의 외곽에 구조재의 외주와 유사한 벽을 갖고 있으면서도 중심점으로부터의 거리가 구조재의 최 외곽거리보다 커 피체결체를 다수 삽입할 수 있는 피 체결체 삽입 공간과

   초기에는 구조재의 넓은 공간에 피 체결체의 작은 부위가 삽입되어지나 나중에는 구조재의 공간과 피 체결체의 몸체간의 간극이 갈수록 좁아지는 구조를 이룸으로서 간단한 방법으로 정해진 지점으로 피 체결체가 안착되도록 피 체결체를 안내하는 수단과

   일정 위치에 안착된 피체결체의 일 측면은 체결부가 구조재 축방향(y 방향) 표면과 완전히 접촉하고,피 체결체의 타 측면은 피 체결체 삽입공간의 쐐기부와 정해진 경사각을 유지하면서 접촉하도록 하는 위치고정 수단과

   상기 피 체결체 삽입 공간의 위치를 조정하는 수단과

   피 체결체가 구조재의 피 체결체 삽입공간에 상기와 같이 고정된 후 마찰력이 작용하고 있는 구조재와 피 체결체의 연결면이 완전히 고정되도록 볼트로써 압입하는 볼트체결 수단과

   상기 구조재와 피 체결체의 접합 각도에 따라 상기 볼트 체결수단의 위치가 변화하는 수단을 구비함으로서 삼점접합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 신속 구조물 결합 장치
2. 상기 1항에 있어서 피 체결체 삽입 공간은 다수의 피 체결체를 구조재의 한 단면 외곽을 따라 조합할 수 있도록 구조재의 외곽에 구조재의 외주와 유사한 벽을 갖고 있으면서도 중심점으로부터의 거리가 구조재의 최 외곽거리보다 커 피체결체를 다수 삽입할 수 있는 것을 특징으로 하는 구조물
3. 상기 1항에 있어서 볼트 체결 수단은 피 체결체가 구조재의 피 체결체 삽입공간에 상기와 같이 고정된 후 마찰력이 작용하고 있는 구조재와 피 체결체의 연결면이 완전히 고정되도록 볼트로써 압입하는 것을 특징으로하는 구조물