KR20160027480A - 볼트의 축력 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트,너트의 축력 감지장치에 관한 것으로, 특히 구조물을 관통한 상태에서 너트에 의해 체결 고정되는 볼트의 체결 축력을 측정 및 감지하여 설정된 이상 또는 이하의 축력이 감지될 경우 감지된 부분의 볼트와 너트의 체결력을 견고하게 체결시켜 줄 수 있도록 한 볼트,너트의 축력 감지장치 및 방법에 관한 것으로서,
이는 구조물을 볼트의 나선축이 관통한 상태에서 너트의 나선 체결력에 의해 체결 고정시켜 주는 체결장치에 있어서,
상기 너트의 외부에 씌워지는 상태로 나선축에 나선 체결되어 나선축의 축력변화를 측정 감지하여 줄 수 있도록 하는 축력감지장치가 갖추어진 것을 특징으로 한다.

Description

볼트의 축력 감지장치{Axial force sensing device of bolt}

본 발명은 볼트의 축력 감지장치에 관한 것으로, 특히 구조물을 관통한 상태에서 너트에 의해 체결 고정되는 볼트의 체결 축력을 측정 및 감지하여 설정된 이상 또는 이하의 축력이 감지될 경우 감지된 부분인 볼트의 체결력을 견고하게 체결시켜 줄 수 있도록 한 볼트의 축력 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 교량 및 원전시설, 초고층빌등 등과 같이 고강도의 구조물을 설치시에는 볼트와 너트를 이용하여 이들을 견고하게 체결 고정시켜 주게 된다.

상기와 같이 종래 구조물을 설치하는 상태를 보면 도 1 에 도시된 바와 같이 구조물(10)을 관통하는 볼트(20)의 나선축(21)에 너트(30)를 체결시켜 상기 볼트와 너트의 나선 체결력에 의해 구조물이 서로 견고하게 체결 고정되도록 하고 있었던 것이다.

그러나, 상기와 같은 볼트와 너트의 체결력은 체결 초기에는 체결력이 높아 구조물이 이격됨이 없으나, 외부적인 요인에 의해 볼트와 너트가 풀리는 현상이 발생된다.

즉, 원전시설에서는 기계적인 작동에 의한 진동이 지속적으로 발생되는 것이고, 교량에서는 지속적으로 운행되는 차량의 하중 및 진동이 전달되는 것이며, 이외에도 초고층빌딩에도 우리가 느끼지 못하는 외부적인 영향으로 인해 지속적으로 진동이 발생되어 볼트의 나선축에 나선 체결되어 있는 너트가 서서히 풀리는 현상이 발생될 경우 안전사고가 발생됨에 따라 전문적인 기술자가 수시로 체결볼트와 너트의 체결력을 육안으로 확인하여 체결력이 느슨하게 풀렸을 경우 이를 다시 체결시켜 주고 있는 실정이다.

따라서, 최근에는 진동 및 충격에도 체결력이 쉽게 풀리지 않는 풀림방지 기능을 갖춘 너트가 소개되어 사용되고 있는 실정이다.

상기와 같은 풀림방지 기능을 갖춘 너트는 일예로 본원발명의 출원인이 이미 출원하여 등록된 특허등록 제10-0902061호가 소개된바 있으며, 이외에도 많은 종류의 풀림방지너트가 소개되어 사용되고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같은 풀림방지 기능을 갖춘 너트를 사용하였다 하더라도 안전사고를 방지하기 위하여 원전시설과 교량의 경우에는 작업자가 직접 높은 곳으로 올라가 일일이 확인 및 체결시켜 주어야 하여야 하기 때문에 작업시간이 필요이상으로 올래 걸리게 됨은 물론, 안전사고의 위험이 항상 도사리고 있었던 것이다.

그리고, 작업자가 직접 작업현장에서 일일이 체결볼트와 너트의 체결력 확인인 작업자의 육안으로 확인하고 있어 볼트와 너트가 일정치 이상 풀린 상태에서만 확인이 가능하기 때문에 볼트와 너트의 체결 축력이 약해지는 것까지는 확인을 할 수 없어 안전상 수시로 확인 작업을 수행하여야 하는 등의 번거로움이 있었던 것이다.

따라서, 본 발명은 구조물에 볼트를 나선 체결시 상기 볼트에 갖추어진 나선축의 체결 축력을 측정 감지할 수 있도록 하여, 상기 측정치를 기점으로 하여 설정치 이상 또는 이하가 될 경우 이를 전산 시트템에 의해 모니터 또는 음성으로 메인시스템에서 자동으로 확인할 수 있도록 하여 볼트와 너트의 풀림이 발생하기 이전에 미리 축력의 변화가 발생 된 볼트를 다시 조여 견고하게 체결시켜 줄 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 구조물에 형성된 나선공에 볼트의 나선축이 직접 나선 체결되어 구조물을 체결 고정시켜 주는 체결수단에 있어서,

상기 볼트의 머리부 외부에 씌워져 하단부가 볼트의 머리부 하단면 외주연에 결합 고정된 상태에서 나선축의 축력 변화를 측정 감지하여 줄 수 있도록 하는 축력감지장치가 갖추어진 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 축력감지장치는 볼트의 머리부가 씌워지는 상태로 머리부의 하단부에 갖추어진 돌출턱에 의한 공간부에 걸리는 상태로 씌움 결합되는 결합부와;

상기 결합부의 외주연에 나선체결시켜 결합부가 머리부로부터 임의로 빠지지 않도록 하는 조임너트와;

상기 조임너트의 외주연에 씌워지는 지지관체와;

상기 결합부의 외주연에 나선 체결되는 상태에서 하단면이 지지관체에 접지되어 나사부의 축력을 감지하는 축력감지부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 결합부는 볼트의 머리부가 씌워지도록 길이 방향으로 적어도 2개 이상의 절취면을 갖춘 씌움관체와,

상기 씌움관체의 하단면 내측에 머리부 하단면에 갖추어진 돌출턱에 의해 형성된 공간부내에 위치하여 머리부 저면 외주연에 걸릴 수 있도록 하는 걸림돌기와;

상기 씌움관체의 상면에 연장되는 나선관체로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 교량이나 원전시설 및 초고층빌딩과 같은 곳의 구조물을 볼트만을 이용하여 체결 고정시 상기 볼트의 나선축과 나선 체결이 이루어지는 너트의 외주연에 씌워지는 상태로 나선축에 나선체결되도록 하여 나선축의 축력을 측정 감지하고 있다가 설정된 축력 이하, 또는 이상의 범위에 도달하게 되면, 이를 소리 또는 화면에 숫자로 표시하여 관리자가 수많은 축력감지장치중 어느쪽의 축력감지장치에 감지되고 있는 볼트의 체결력에 대한 축력이 변화되었는지 쉽게 파악하여 이를 필요한 축력치가 되도록 조여줄 수 있도록 하여 볼트의 풀림을 사전에 예방하여 안전사고의 위험을 미연에 차단 관리할 수 있도록 함과 아울러, 이로인해 작업자가 안전하면서도 편리하게 관리 작업할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

도 1 은 종래 구조물에 볼트와 너트가 체결 고정된 상태를 보인 단면도.
도 2 는 본 발명이 적용된 구성을 나타낸 예시도.
도 3 은 본 발명의 구성을 보인 분해사시도.
도 4 는 도2의 "A부" 확대도.
도 5 는 본 발명의 작동상태를 보인 에시도로서,
도5a는 축력이 가해지기 이전의 상태도.
도5b는 축력이 가해진 상태도.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명 실시예의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 3 은 본 발명의 구성을 나타낸 분해사시도로서, 본 발명은 구조물(10)에 형성된 나선공(12)에 볼트(20)의 나선축(21)이 직접 나선 체결시켜 주게 되면, 상기 볼트(20)에 갖추어진 나선축(21)이 나선공(12)에 나선 체결이 이루어지게 되는 것이며, 이때 머리부(22)의 하단면은 구조물(10)의 상면에 긴밀히 밀착된 상태에 있게 되는 것이다.

또한, 상기 구조물(10)의 표면에 접지하게 되는 볼트(20)의 머리부(21)에 씌움 결합되도록 하여 나선축의 축력을 측정 감지하는 축력감지장치(100)를 갖추게 된다.

상기와 같은 축력감지장치(600)는 볼트의 머리부(22) 씌워지는 상태로 결합되는 결합부(610)를 갖추게 된다.

상기 결합부(610)는 볼트의 머리부(22)가 씌워질 수 있도록 저면을 기점으로 하여 내측으로 요입되는 씌움관체(611)와, 상기 쒸움관체의 상면으로는 나선관체(612)를 갖추되, 상기 씌움관체의 하단부 내측으로 머리부(22)의 하단면에 갖추어진 원형으로 갖추어진 돌출턱(23)에 의한 공간부(24)에 위치하는 상태로 머리부에 걸릴 수 있도록 하는 걸림돌기(613)를 갖추고, 상기 씌움관체(611)에는 걸림돌기(613)까지 연장되는 절취면(614)을 갖추어 씌움관체를 머리부(22)에 씌워줄때, 절취면(614)에 의해 씌움관체가 외측으로 벌어지는 상태로 하여 걸림돌기(613)가 돌출턱(23)에 의해 공간부(24)내에 끼워질 수 있도록 한다.

이때, 상기 씌움관체의 외주연에는 나선을 형성시켜 주어 걸림돌기(613)가 공간부(24)내에 위치하는 상태로 머리부의 하단부에 걸렸을 때, 씌움관체(611) 외주연에 조임너트(620)를 나선 체결시켜 절취면(614)에 의해 씌움관체가 외측으로 벌어지지 않도록 함은 물론, 나선관체(612) 내주연에 무두볼트(50)를 체결시켜 상기 무드볼트(50)가 볼트(20)의 머리부(22)에 긴밀히 밀착될 수 있도록 한다.

또한, 상기 조임너트(620)의 외주연에는 지지관체(630)를 갖추어주고, 상기 결합부에 갖추어진 나선관체(612)와 나선 체결됨과 아울러, 하단면이 지지관체(630)의 상면에 접지되어 나선축(21)의 축력을 감지하게 되는 축력감지부재(640)를 갖춘다.

상기 축력감지부재(640)는 나선관체(612)에 나선 체결되는 체결관체(641)와, 브라켓(642) 및 지지관체(643)로 구성되며, 상기 브라켓의 저면 일측에 감지센서(650)를 갖추고 있게 된다.

그리고, 회로기판(660)이 내장된 상태에서 축력감지부재(640)를 덮어주는 케이스(670)을 갖추게 된다.

이때, 상기 축력감지부재(640)와 케이스(670)은 전자에 설명한 본 발명의 실시예와 동일한 구성 및 작용을 하게 되는 것이다.

상기와 같은 구성으로 하는 본 발명은 구조물(10)에 갖추어진 나선공(12)에 볼트(20)의 나선축(21)이 나선체결 되도록 하면, 상기 나선축의 나선 체결로 인해 구조물이 견고하게 체결 고정이 이루어지게 된다.

상기와 같이 볼트의 나선 체결이 완료되면 본원발명인 축력감지장치(100)를 상기 볼트(20)의 머리부(22)에 씌워지는 상태로 결합 되도록 한다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 우선, 결합부(610)의 씌움관체(611) 하단부분이 머리부(22)의 상면에 위치하도록 한 상태에서 상기 씌움관체(611)가 머리 씌워지도록 하는데, 이때, 상기 씌움관체(611)의 내주연과 머리부(22)의 외경이 동일한 치수를 갖고 있는 상태에서, 상기 씌움관체(611)의 하단부 내주연에 걸림돌기(613)가 돌출되도록 갖추어져 있어 상기 걸림돌기의 선단부분이 머리부(22) 외주연에 긴밀하게 걸쳐짐에 따라 상기 걸림돌기(613)의 길이만큼 절취면(614)을 기점으로 하여 씌움관체(611)가 외측으로 벌어진 상태에서 머리부(22)에 씌워지게 되는 것이며, 걸림돌기(613)가 머리부(22)의 하단부에 갖추어진 돌출턱(23)에 의한 공간부(24)측에 위치하게 되면, 외측을 향해 강제로 벌어진 씌움관체(611)가 원상태로 복귀함으로 인해 걸림돌기(613)가 공간부(24)내에 위치하는 상태로 하여 머리부(22)의 하단 외주연에 걸린 상태에 있게된다.

이러한 상태에서 조임너트(620)를 씌움관체(611) 외주연과 나선 체결시켜 씌움관체(611)가 절취면(614)을 기점으로 하여 임의로 벌어지지 않도록 한다.

그리고, 상기 조임너트(620)의 외주연에 지지관체(630)가 씌워지도록 한 다음 축력감지부재(640)의 체결관체(641)를 나선관체(612)에 나선 체결시켜 준다.

이때, 상기 체결관체의 하단부 외측으로 갖추어진 지지관체(643)의 하단면은 체결관체의 나선 체결에 의해 지지관체(630)의 상면에 면 접지되는 되는 상태가 되고, 체결관체의 하단면은 씌움관체(611)의 상면으로부터 소정의 간격으로 떨어진 상태가 된다.

이때, 감지센서(650)가 장착된 브라켓(642)은 수평의 상태를 유지하고 있어 감지센서에는 아무런 축력값이 감지되지 않는 상태에 있게 된다.

이러한 상태에서 상기 체결관체를 나선관체(612)에 계속해서 나선 체결시켜 주게 되면, 상기 체결관체의 하단부 외측에 수직의 상태로 갖추어져 있는 지지관체(643)의 하단면이 지지관체(630)의 상면에 면접지되어 있는 상태에 있으므로서 도5a에 도시된 바와 같이 수평의 상태를 유지하고 있던 브라켓(642)이 체결관체(641) 체결 압력에 의해 도5b에 도시된 바와 같이 내측부분이 하향 경사지는 상태가 되는데, 상기 브라켓(642)의 변형되는 축력값을 감지센서(650)가 감지하게 되는 것이다.

그리고, 회로기판(660)이 갖추어져 있는 케이스(670)를 체결관체(641)의 외주연에 씌워주면 되는 것이다.

상기에서와 같이 체결관체(641)가 나선관체(612)에 나선 체결되면서 브라켓(642)의 변형률을 감지센서(650)가 체크하여 체크된 수치를 그대로 중계기 및 메인박스에 입력되거나, 체크된 변형률을 "0"으로 맞추어준 상태에서 체크를 시작하게 되는 것이다.

상기와 같은 상태에서 사용을 하다가 구조물(10)에 외부로부터의 충격 및 진동이 가해질 경우 구조물(10)의 나선공(12)에 나선 체결되어 있는 나선축(21)이 풀리는 현상이 발생하게 되는데, 본 발명에서는 나선축이 풀리기 이전에 브라켓(642)의 변형 축력을 감지하게 되는 것이다.

즉, 구조물(10)에 나선 체결되어 있는 나선축(21)은 머리부(22)측으로 잡아 당겨주는 힘에 의한 축력이 항상 가해진 상태에 있게 된다.

상기와 같이 초기의 체결 축력을 "0"으로 설정한 상태일 경우 감지센서는 상기 "0"의 축력을 감지하고 있다가 외부로부터 인위적인 힘, 예를들어 충격 및 진동이 지속적으로 가해질 경우에는 나선축(21)이 미세하게 풀리는 현상이 발생되거나, 나선축(21)이 늘어나는 변형이 발생할 경우 변형된 허용공간만큼 강제로 눌려있던 브라켓(642)이 원상태로 복귀하려는 힘이 발생되는 것이고, 상기와 같이 브라켓의 변형을 감지센서(650)가 체크하여 중계기와 메인박스로 송신시켜 메인화면에 수치로 표시하여 주므로서, 관리자가 수시로 육안으로 확인을 하게 되는 것이며, 설정치 이상, 또는 이하의 수치가 측정될 경우 싸이렌 등과 같은 소리의 수단으로 이상이 발생됨을 알려주어 관리자가 수많은 볼트중 어느 위치에 있는 볼트의 축력이 변화됨은 손쉽게 확인하여 이를 다시 정상의 상태가 되도록 조임 체결시켜 주면 되는 것이다.

10:구조물 11:관통공
20:볼트 21:나선축
22:머리부 30:너트
100:축력감지장치 610:결합부
611:씌움관체 612:나선관체
613:걸림돌기 614:절취면
620:조임너트 630:지지관체
640:축력감지부재 641:체결관체
642:브라켓 643:지지관체
650:감지센서

Claims (3)

1. 구조물에 형성된 나선공에 볼트의 나선축이 직접 나선 체결되어 구조물을 체결 고정시켜 주는 체결수단에 있어서,
   상기 볼트의 머리부 외부에 씌워져 하단부가 볼트의 머리부 하단면 외주연에 결합 고정된 상태에서 나선축의 축력 변화를 측정 감지하여 줄 수 있도록 하는 축력감지장치가 갖추어진 것을 특징으로 하는 볼트의 체결 축력감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 축력감지장치는 볼트의 머리부가 씌워지는 상태로 머리부의 하단부에 갖추어진 돌출턱에 의한 공간부에 걸리는 상태로 씌움 결합되는 결합부와;
   상기 결합부의 외주연에 나선체결시켜 결합부가 머리부로부터 임의로 빠지지 않도록 하는 조임너트와;
   상기 조임너트의 외주연에 씌워지는 지지관체와;
   상기 결합부의 외주연에 나선 체결되는 상태에서 하단면이 지지관체에 접지되어 나사부의 축력을 감지하는 축력감지부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼트의 체결 축력감지장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 결합부는 볼트의 머리부가 씌워지도록 길이 방향으로 적어도 2개 이상의 절취면을 갖춘 씌움관체와,
   상기 씌움관체의 하단면 내측에 머리부 하단면에 갖추어진 돌출턱에 의해 형성된 공간부내에 위치하여 머리부 저면 외주연에 걸릴 수 있도록 하는 걸림돌기와;
   상기 씌움관체의 상면에 연장되는 나선관체로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼트의 체결 축력감지장치.
   

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