KR20140008618A - 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼트와 너트 사이에 압전필름을 설치함으로써, 설치를 용이하게 할 뿐만 아니라, 원거리에서 볼트와 너트의 풀린 위치를 정확하게 실시간으로 알 수 있게 하는 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 볼트 풀림 감지 장치에 있어서, 체결 대상물의 일측에 구비되는 볼트와, 상기 볼트에 대응되도록 체결 대상물의 타측에 구비되는 너트와, 상기 볼트와 체결 대상물, 또는 너트와 체결 대상물의 사이에 위치하는 압전필름과, 상기 압전필름과 전기적으로 연결되는 풀림상태 감지모듈을 포함하여 이루어지되, 상기 압전필름의 양측면에는 보호부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치{detecting apparatus for loosen bolt with piezoelectric film}

본 발명은 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼트와 너트 사이에 압전필름을 설치함으로써, 설치를 용이하게 할 뿐만 아니라, 원거리에서 볼트와 너트의 풀린 위치를 정확하게 실시간으로 알 수 있게 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것이다.

볼트와 너트는 나사산 사이의 마찰력에 의해 체결력을 유지하는 체결요소로서 오래전부터 널리 사용되어 왔으며, 통상 2개 이상으로 분리되는 물체를 단일체로서 체결 조립하는 용도로서 자동차부품조립, 전자부품조립, 가구조립, 건설현장 등의 다양한 분야에 폭넓게 사용되고 있다.

그러나 볼트와 단지 1개의 너트 사이의 마찰력에 의해 체결하는 구조의 경우 충격과 진동에 의해 쉽게 풀어지는 단점이 있었다. 따라서, 이러한 풀림을 방지하기 위한 다양한 발명이 이루어져 왔다.

일반적으로 이러한 종래 볼트 및 너트의 결합구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 볼트 및 너트 체결구조는 체결대상인 피체결물 (1), (2)에 끼워지는 볼트(3)와, 볼트(3)에 나사 체결되는 너트(4)로 이루어지고, 볼트(3) 및 너트(4)의 체결력을 향상시키고, 외부의 충격 및 진동으로 풀림을 방지하기 위하여 와셔(5)가 볼트(3) 및 너트(4)의 내측에 삽입 밀착된다.

이와 같은 볼트 및 너트의 체결구조로써 체결대상인 피체결물(1),(2)을 체결하기 위해서는, 먼저 피체결물(1),(2)에 형성된 끼움공을 통하여 볼트(3)를 관통시킨 다음, 볼트(3)의 나사부에 너트(4)를 체결시키면, 볼트(3)에 너트(4)가 나사 체결된다. 이에 따라 피체결물(1),(2)을 고정시키게 되고, 이때, 볼트(3)와 너트(4)에 와셔(5)를 삽입시키게 됨으로써 외부의 충격 및 진동으로부터 어느 정도 풀림을 방지하게 된다.

그러나 이와 같은 볼트 및 너트의 결합구조는 외부의 충격 및 진동이 지속적으로 발생하는 경우 볼트로부터 너트의 체결력이 쉽게 해제됨으로써 피체결물에 대한 체결력이 약화되거나 상실되는 문제점이 발생되는데, 특히, 다리와 같은 구조물 위로 차량 등의 통행으로 말미암아 일정한 진동이 지속적으로 발생함으로써 체결력이 약화되는 문제점이 있다.

그래서, 여러 가지 물체를 결합시키기 위해 사용되는 볼트와 너트의 풀림을 용이하게 인지하기 위하여, 다양한 기술이 개발되었는데, 그 일 예로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 한국등록특허 제10-1062991호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 너트 풀림 감지장치에 있어서, 다양한 구조물에 설치되어 구조물을 결합시키기 위해 볼트(11)와 체결되는 너트(10)와 상기 너트(10)에 감겨지되, 너트(10)의 풀림 시 단선되도록 구비되는 미세 도전선(20)과 상기 미세 도전선으로 전원을 공급하는 전원부(30) 및 상기 미세 도전선(20)의 단선 여부에 따라 상기 전원부(30)를 통해 공급되는 전원을 감지하는 감지수단(40)을 포함하며, 상기 미세 도전선(20)은 구조물에 다수개의 상기 너트(10)가 설치되면 각각의 너트(10)에 연결되도록 구성하고, 상기 미세 도전선(20)은 상기 너트(10)에 감김 시 금속 접착제를 이용하여 접착시키는 것을 특징으로 한다.

그러나, 한국등록특허 제10-1062991호에 기재된 기술은 미세 도전선(20)의 의 단선을 감지함으로써, 풀림 여부를 용이하게 알 수 있는 장점은 있으나, 각각의 볼트(11)와 너트(10)가 결합되는 부분에 미세 도전선(20)을 감고, 접착제로 접착하여야 하므로, 설치가 용이하지 않으며, 다수의 볼트(11)와 너트(10)를 하나의 미세 도전선(20)으로 연결함으로써, 단락이 발생할 경우, 풀림이 발생한 정확한 부분을 단시간에 알 수 없는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 체결 대상물을 고정할 때, 볼트와 너트의 사이에 압전 소자를 사용하는 압전필름을 설치하고, 상기 압전필름에서 발생되는 전압을 감지하는 풀림상태 감지모듈을 구비함으로써, 견고하게 고정된 상태에서 볼트와 너트가 풀리게 되면, 압전필름을 가압하는 가압력에 변화가 발생하게 되어, 이를 압전필름에 연결된 풀림상태 감지모듈에서 감지하도록 하여, 실시간으로 풀림 여부를 알 수 있을 뿐만 아니라, 볼트와 너트 사이에 압전필름만 설치하면 되므로, 그 설치 또한 용이하게 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 각각의 압전필름마다 풀림상태 감지모듈을 연결하고, 풀림상태 감지모듈에서 감지된 신호를 신호송수신모듈을 통하여 무선으로 중앙제어장치로 전송함으로써, 원거리에서 관리자가 중앙제어장치에 구비된 디스플레이부를 통하여 실시간으로 풀림 여부를 알 수 있을 뿐만 아니라, 풀림이 발생한 볼트의 정확한 위치를 알 수 있게 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 볼트와 너트 사이에 설치되는 압전필름의 양측에 표면 마찰계수가 낮게 형성되는 보호부재를 구비함으로써, 압전필름을 설치한 상태에서 볼트와 너트를 조이더라도, 볼트와 너트의 조임 마찰력에 의해 압전필름이 파손되는 것을 방지하여, 보다 용이하게 설치할 수 있는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

볼트 풀림 감지 장치에 있어서, 체결 대상물의 일측에 구비되는 볼트와, 상기 볼트에 대응되도록 체결 대상물의 타측에 구비되는 너트와, 상기 볼트와 체결 대상물, 또는 너트와 체결 대상물의 사이에 위치하는 압전필름과, 상기 압전필름과 전기적으로 연결되는 풀림상태 감지모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 압전필름의 양측면에는 보호부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 각각의 압전필름과 연결된 풀림상태 감지모듈은 다수 개가 하나의 신호송수신 모듈과 연결되어, 상기 신호송수신모듈을 통하여 중앙제어장치로 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 중앙제어장치는 신호송수신모듈의 신호를 수신하는 수신모듈과, 수신된 신호를 각 볼트 별로 저장하는 저장부와, 각 볼트의 상태를 출력하는 디스플레이부와, 수신모듈, 저장부, 디스플레이부를 제어하는 제어모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 저장부에는 각 볼트에 구비된 압전필름에서 감지한 초기 압력정보와 압력의 허용범위가 저장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어모듈에서는 현재의 압력을 초기 압력정보와 비교하여 변동이 발생한 경우, 디스플레이부를 통하여 해당 볼트에 대한 주의를 출력하고, 현재의 압력을 초기 압력정보와 비교하여 허용범위를 벗어날 경우, 디스플레이부를 통하여 해당 볼트에 대한 경고를 출력하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 풀림상태 감지모듈에서는 각 압전필름의 고유번호를 포함하여 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 체결 대상물을 고정할 때, 볼트와 너트의 사이에 압전 소자를 사용하는 압전필름을 설치하고, 상기 압전필름에서 발생되는 전압을 감지하는 풀림상태 감지모듈을 구비함으로써, 견고하게 고정된 상태에서 볼트와 너트가 풀리게 되면, 압전필름을 가압하는 가압력에 변화가 발생하게 되어, 이를 압전필름에 연결된 풀림상태 감지모듈에서 감지하도록 하여, 실시간으로 풀림 여부를 알 수 있을 뿐만 아니라, 볼트와 너트 사이에 압전필름만 설치하면 되므로, 그 설치 또한 용이하게 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 각각의 압전필름마다 풀림상태 감지모듈을 연결하고, 풀림상태 감지모듈에서 감지된 신호를 신호송수신모듈을 통하여 무선으로 중앙제어장치로 전송함으로써, 원거리에서 관리자가 중앙제어장치에 구비된 디스플레이부를 통하여 실시간으로 풀림 여부를 알 수 있을 뿐만 아니라, 풀림이 발생한 볼트의 정확한 위치를 알 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 볼트와 너트 사이에 설치되는 압전필름의 양측에 표면 마찰계수가 낮게 형성되는 보호부재를 구비함으로써, 압전필름을 설치한 상태에서 볼트와 너트를 조이더라도, 볼트와 너트의 조임 마찰력에 의해 압전필름이 파손되는 것을 방지하여, 보다 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 볼트와 너트를 사용하여 결합하는 단면도이다.
도 2는 종래의 볼트 풀림 감지 장치의 블럭도이다.
도 3은 종래의 볼트 풀림 감지 장치의 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치의 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치의 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치의 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치의 개념도이다.

본 발명은 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것으로 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 그 구성은 다양한 체결 대상물(500)을 결합 고정하기 위하여, 체결 대상물(500)의 일측에 구비되는 볼트(100)와 상기 볼트(100)에 대응되도록 체결 대상물(500)의 타측에 구비되는 너트(200)와 상기 볼트(100)와 너트(200) 사이에 설치되는 압전필름(300)과 상기 압전필름(300)과 전기적으로 연결되는 풀림상태 감지모듈(320)로 이루어진다.

여기서, 상기 압전필름(300)은 볼트(100)와 너트(200) 사이, 즉, 볼트(100)와 체결 대상물(500)의 사이, 또는 너트(200)와 체결 대상물(500)의 사이에 위치하도록 설치된다.

그리고, 상기 풀림상태 감지모듈(320)은 하나의 압전필름(300)마다 각각 하나씩 개별로 연결되어, 압전필름(300)에 가해지는 압력에 따라 출력되는 전압을 측정하여 현재 압전필름(300)에 가해지는 압력을 감지하게 된다.

이때, 상기 각각의 압전필름(300)과 전기적으로 연결된 풀림상태 감지모듈(320)은 신호송수신모듈(330)과 유선으로 연결되어, 풀림상태 감지모듈(320)에서 감지한 압력값을 신호송수신모듈(330)로 전송하고, 상기 신호송수신모듈(330)은 수신된 압력값을 중앙제어장치(400)로 무선통신 방식으로 전송하여, 원거리에서 관리자가 중앙제어장치(400)를 통하여 실시간으로 볼트(100)와 너트(200)의 풀림 상태를 확인할 수 있게 된다.

여기서, 상기 신호송수신모듈(330)은 다수의 풀림상태 감지모듈(320)과 유선으로 연결되어, 각각의 풀림상태 감지모듈(320)에서 수신되는 신호를 중앙제어장치(400)로 송신하게 된다.

그리고, 상기 중앙제어장치(400)는 상기 신호송수신모듈(330)에서 전송하는 신호를 수신하는 수신모듈(410)과 수신된 신호를 각 볼트(100) 별로 저장하는 저장부(430)와 각 볼트(100)의 풀림 상태를 시각적으로 출력하는 디스플레이부(440)와 상기 수신모듈(410), 저장부(430), 디스플레이부(440)를 제어하는 제어모듈(420)로 이루어진다.

이때, 상기 신호송수신모듈(320)과 수신모듈(410)은 무선으로 신호를 주고 받게 되어, 설치가 용이할 뿐만 아니라, 원거리에서 사용자가 볼트(100)와 너트(200)의 풀림 상태를 확인할 수 있게 된다.

한편, 상기 풀림상태 감지모듈(320)에는 전기적으로 연결된 압전필름(300)의 고유번호가 저장되어 있어, 압전필름(300)에서 감지되는 신호를 전송할 때, 압전필름(300)의 고유번호를 함께 전송하도록 함으로써, 중앙제어장치(400)에서 수신되는 신호의 값이 어떠한 볼트(100)와 너트(200)의 값인지, 알 수 있고, 그에 따라 해당 볼트(100)의 압력값을 저장하도록 한다.

여기서, 상기 중앙제어장치(400)에 구비된 저장부(430)에는 각 압전필름(300)에서 초기에 감지한 압력값의 정보와 압력값의 허용범위가 저장되게 된다.

이때, 압력값의 허용범위는 볼트(100)와 너트(200)가 풀리더라도 체결 대상물(500)에 이상이 발생하지 않을 정도의 풀림 정도에 해당하는 것으로, 볼트(100)와 너트(200)가 설치되는 부품의 부위에 따라 각각 다르게 설정된다.

그리고, 상기 중앙제어장치(400)의 제어모듈(420)에서는 수신모듈(410)을 통하여 수신되는 현재의 압력값을 저장부(430)에 저장된 초기 압력값과 비교하여, 변동이 발생하지 않은 경우에는 중앙제어장치(400)의 디스플레이부(440)를 통하여 정상 상태로 출력하게 된다.

반면에, 수신모듈(410)을 통하여 수신되는 현재의 압력값을 저장부(430)에 저장된 초기 압력값과 비교하여 변동이 발생할 경우, 압력값이 저장부(430)에 저장된 허용범위 이내인 경우에는 중앙제어장치(400)의 디스플레이부(440)를 통하여 해당 볼트(100) 및 너트(200)에 대한 주의를 출력하고, 수신된 압력값이 저장부(430)에 저장된 허용범위를 벗어난 경우에는 디스플레이부(440)를 통하여 해당 볼트(100) 및 너트(200)에 대한 경고를 출력하게 된다.

그래서, 관리자가 실시간으로 감시중에 특정 볼트(100)와 너트(200)에 대하여 주의 메시지가 디스플레이부(440)에 출력되게 되면, 현재 상황에 따라, 수리가 가능한 상황일 경우에는 즉시 수리를 진행하도록 하고, 다른 긴급한 상황이 발생할 경우에는 긴급한 상황을 해결 후, 수리를 진행하도록 하며, 특정 볼트(100)와 너트(200)에 대하여 경고 메시지가 디스플레이부(440)에 출력되게 되면, 즉시 수리하도록 조치를 취하여, 볼트(100) 및 너트(200)의 풀림에 의해 추가적인 사고를 미연에 방지할 수 있게 한다.

한편, 상기 중앙제어장치(400)에는 별도로 스피커(미도시)를 구비하여, 주의 및 경고 상황이 발생시에 디스플레이부(440)를 통한 시각적인 알림 뿐만아니라, 관리자에게 청각적으로도 알려줌으로써, 보다 신속하게 대처할 수 있게 한다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 예로 도 6에 도시된 바와 같이, 체결 대상물(500)을 고정하기 위하여, 체결 대상물(500)의 일측 면에 구비되는 볼트(100)와 체결 대상물(500)의 타측에 구비되는 너트(200)와 볼트(100)와 너트(200)의 풀림 상태를 측정하기 위한 압전필름(300)과 상기 압전필름(300)과 전기적으로 연결되는 풀림상태 감지모듈(320)로 이루어진다.

이때, 상기 압전필름(300)은 상기 볼트(100)와 체결 대상물(500)의 사이, 또는 상기 너트(200)와 체결 대상물(500)의 사이에 설치되어, 볼트(100)와 너트(200)의 풀림 상태에 따라 전압을 출력하게 되고, 상기 압전필름(300)에서 출력되는 전압은 풀림상태 감지모듈(320)에서 감지하여, 신호송수신모듈(330)을 통하여 중앙제어장치(400)로 전송하게 된다.

여기서, 상기 압전필름(300)의 양측면에는 보호부재(310)가 더 구비되어, 볼트(100)와 너트(200)를 조이거나, 외력에 의하여 볼트(100)와 너트(200)가 풀리게 될 때, 볼트(100)나 너트(200) 또는 체결 대상물(500)과 압전필름(300) 사이에 발생하는 마찰력에 의하여 압전필름(300)이 비틀리거나 찢어지는 등, 손상되는 것을 방지하게 된다.

즉, 상기 보호부재(310)는 시트 또는 판형상으로 형성되고, 양측 표면은 낮은 마찰계수를 가지도록 형성함으로써, 볼트(100)와 너트(200)를 조일 때, 볼트(100)나 너트(200) 또는 체결 대상물(500)과 압전필름(300) 사이에 작용하는 마찰력을 줄여주게 되어, 볼트(100)나 너트(200)가 회전하더라도 압전필름(300)은 회전하지 않게 하여, 압전필름(300)이 비틀리거나 찢어지게 되어, 손상되는 것을 방지하게 되어, 볼트(100)와 너트(200)의 풀림 상태를 보다 정확하게 알 수 있게 한다.

그리고, 나머지 구성들은 전술한 실시 예의 구성과 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼트와 너트 사이에 압전필름을 설치함으로써, 설치를 용이하게 할 뿐만 아니라, 원거리에서 볼트와 너트의 풀린 위치를 정확하게 실시간으로 알 수 있게 하는 볼트 풀림 감지 장치에 관한 것이다.

100 : 볼트 200 : 너트
300 : 압전필름 310 : 보호부재
320 : 풀림상태 감지모듈 330 : 신호송수신모듈
400 : 중앙제어장치 410 : 수신모듈
420 : 제어모듈 430 : 저장부
440 : 디스플레이부 500 : 체결 대상물

Claims (7)

1. 볼트 풀림 감지 장치에 있어서,
   체결 대상물의 일측에 구비되는 볼트와,
   상기 볼트에 대응되도록 체결 대상물의 타측에 구비되는 너트와,
   상기 볼트와 체결 대상물, 또는 너트와 체결 대상물의 사이에 위치하는 압전필름과,
   상기 압전필름과 전기적으로 연결되는 풀림상태 감지모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 압전필름의 양측면에는 보호부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 압전필름과 연결된 풀림상태 감지모듈은 다수 개가 하나의 신호송수신모듈과 연결되어, 상기 신호송수신모듈을 통하여 중앙제어장치로 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 중앙제어장치는 신호송수신모듈의 신호를 수신하는 수신모듈과,
   수신된 신호를 각 볼트 별로 저장하는 저장부와,
   각 볼트의 상태를 출력하는 디스플레이부와,
   수신모듈, 저장부, 디스플레이부를 제어하는 제어모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 저장부에는 각 볼트에 구비된 압전필름에서 감지한 초기 압력값과 압력값의 허용범위가 저장되는 것을 특징으로 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어모듈에서는 현재의 압력을 초기 압력값과 비교하여 변동이 발생한 경우, 디스플레이부를 통하여 해당 볼트에 대한 주의를 출력하고,
   현재의 압력을 초기 압력값와 비교하여 허용범위를 벗어날 경우, 디스플레이부를 통하여 해당 볼트에 대한 경고를 출력하는 것을 특징으로 하는 압전필름을 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 풀림상태 감지모듈에서는 각 압전필름의 고유번호를 포함하여 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 볼트 풀림 감지 장치.
   

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