KR20160064636A - 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치 - Google Patents

체결형 볼트의 풀림특성 검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량 동력 전달용으로 사용되는 체결형 볼트의 풀림 메커니즘을 찾고, 풀림 현상을 재현할 수 있도록 설계함으로써, 볼트를 강건하게 설계할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 체결형 볼트의 풀림 특성을 검출하는 장치에 있어서, 비틀림으로 구동 부하를 발생시키는 비틀림 동력부; 일측이 상기 비틀림 동력부와 결합되고, 상기 일측의 반대인 타측은 고정 프레임에 고정되는 샤프트 부재; 상기 샤프트 부재의 길이 방향에 대한 수직방향으로 연장 형성되고, 측정하고자 하는 볼트가 너트 또는 결합홀에 결합되는 풀림 측정 부재; 상기 샤프트 부재의 외주연에 구비되어 상기 샤프트 부재에 가해지는 비틀림 토크를 계측하는 계측부; 및 상기 계측부로부터 상기 비틀림 토크값을 수신하여 외부로 출력하는 출력부를 포함하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치를 개시한다.

Description

체결형 볼트의 풀림특성 검출장치{DETECTING APPARATUS FOR UNLOCKING PROPERTY OF COMBINATION-TYPED BOLT}
본 발명의 일 실시예는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전기의 엔진을 조립할 때 사용되는 너트는 무수히 많으며, 너트는 엔진을 구성하는 데 있어 주요 부품 중에 하나이다.
이와 같이 볼트에 체결된 너트는 체결된 상태를 유지하고 있어야 하지만, 지속적으로 진동이 발생하는 엔진 등에 체결된 너트는 진동에 의해 풀리게 되는 문제점이 있다.
따라서, 작업자는 엔진을 정비할 때에 현재 체결된 상태의 너트가 엔진 가동 중에 풀리지 않을 정도로 체결되어 있는지를 확인하여야 한다.
만약, 엔진 가동 중에 너트가 풀리면 중대형 사고로 발전할 수 있기 때문에 사전에 너트 체결 상태를 신속 정확하게 점검하여야 한다.
종래에는 볼트에 체결된 너트를 검측하기 위한 별도의 장비가 없었다.
따라서, 작업자가 너트의 풀림상태를 검측하기 보다는 엔진 가동 전에 유압잭 또는 토크렌치로 각각의 너트를 더 조여 풀린 너트를 체결한다.
이와 같이, 너트의 풀림 상태를 검측하지 않고 완전하게 체결된 너트이든 풀린 너트이든 모든 너트를 유압잭으로 너트체결함으로써, 작업시간이 많이 소요된다.
또한, 완전히 체결된 상태의 너트를 유압으로 더 강하게 체결함에 따라 너트 및 볼트의 내구성이 약해지는 단점이 있다.
상기와 같이 볼트-너트 체결구조가 적용되는 분야는 매우 다양하지만, 해당 볼트-너트의 풀림특성에 대해서 검증하는 검사장치 또는 장비에 관한 것은 거의 전무한 상태이다.
따라서, 각 볼트-너트의 풀림특성을 검증하고 시험하는 장치 및 장비에 관한 필요성이 대두되고 있다.
등록특허공보 제10-1365127호 '풀림특성 측정장치' 공개특허공보 제10-2014-0096826호 '너트 풀림 평가 방법'
본 발명의 일 실시예는 차량 동력 전달용으로 사용되는 체결형 볼트의 풀림 메커니즘을 찾고, 풀림 현상을 재현할 수 있도록 설계함으로써, 볼트를 강건하게 설계할 수 있는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치는 체결형 볼트의 풀림 특성을 검출하는 장치에 있어서, 비틀림으로 구동 부하를 발생시키는 비틀림 동력부; 일측이 상기 비틀림 동력부와 결합되고, 상기 일측의 반대인 타측은 고정 프레임에 고정되는 샤프트 부재; 상기 샤프트 부재의 길이 방향에 대한 수직방향으로 연장 형성되고, 측정하고자 하는 볼트가 너트 또는 결합홀에 결합되는 풀림 측정 부재; 상기 샤프트 부재의 외주연에 구비되어 상기 샤프트 부재에 가해지는 비틀림 토크를 계측하는 계측부; 및 상기 계측부로부터 상기 비틀림 토크값을 수신하여 외부로 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 볼트는 너트 체결형 볼트 또는 텝홀 타입의 볼트일 수 있다.
상기 풀림 측정 부재는 상기 너트 체결형 볼트가 너트 결합되는 제1 결합홀과, 상기 텝홀 타입의 볼트가 끼워지도록 텝홀 아답터가 설치된 제2 결합홀을 포함할 수 있다.
상기 샤프트 부재의 타측은 고정 프레임에 클램프 방식으로 결합될 수 있다.
상기 풀림 측정 부재의 내부에는 트러스트 베어링이 설치될 수 있다.
상기 비틀림 동력부는 회전 동력을 발생시키는 유압 모터; 및 상기 유압 모터로부터 회전 동력을 공급받아 진동 에너지로 변환하는 기어 박스를 포함할 수 있다.
상기 비틀림 동력부와 상기 출력부는 레일형 동력 공급장치에 구비되어 이송 가능하다.
상기 비틀림 동력부의 비틀림을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비틀림 동력부의 1회 비틀림을 통하여 토크를 올리면서 슬립 토크 구간을 산출할 수 있다.
상기 계측부와 상기 제어부는 근거리 통신망으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치는 차량 동력 전달용으로 사용되는 체결형 볼트의 풀림 메커니즘을 찾고, 풀림 현상을 재현할 수 있도록 설계함으로써, 볼트를 강건하게 설계할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결볼트 풀림특성 검출장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 체결볼트 풀림특성 검출장치에 볼트가 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 체결볼트 풀림특성 검출장치의 검출 결과의 일 예를 나타내는 그래프이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결볼트 풀림특성 검출장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 체결볼트 풀림특성 검출장치에 볼트가 장착된 상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 체결볼트 풀림특성 검출장치의 검출 결과의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체결볼트 풀림특성 검출장치는, 차량 동력전달용으로 사용되는 체결형 볼트의 풀림 메커니즘을 찾고, 풀림 현상을 재현할 수 있는 장치로서, 비틀림 동력부(6, 7), 샤프트 부재(2, 4), 풀림 측정 부재(9, 10, 11, 12), 계측부(5), 출력부(8) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
본 체결볼트 풀림특성 검출장치는 상술한 구성을 통하여 볼트의 강건 설계를 구현할 수 있다.
상기 비틀림 동력부(6, 7)는 비틀림으로 구동 부하를 발생시키는 장치로서, 도 3의 (A)에서와 같이 반복 비틀림을 샤프트 부재(2, 4)에 인가한다.
이를 위하여 상기 비틀림 동력부(6, 7)는 회전 동력을 발생시키는 유압 모터(7)와, 유압 모터(7)로부터 회전 동력을 공급받아 진동 에너지로 변환하는 기어 박스(6)를 포함한다.
즉, 상기 비틀림 동력부(6, 7)는 소정의 모터 입력값으로 유압 모터(7)를 구동시킨 다음, 기어 박스(6)를 통하여 샤프트 부재(2, 4)에 토크를 인가한다.
다시 말해, 상기 유압 모터(7)의 동력이 기어 박스(6)를 통해 샤프트 부재(2, 4)에 비틀림을 전달한다.
상기 샤프트 부재(2, 4)는 일측(4)이 비틀림 동력부(6, 7)와 결합되고, 일측의 반대인 타측(4)은 고정 프레임(1)에 고정된다.
이때, 상기 샤프트 부재(2, 4)의 타측(4)은 고정 프레임(1)에 클램프 방식으로 결합될 수 있다.
상기 풀림 측정 부재(9, 10, 11, 12)는 샤프트 부재(2, 4)의 길이 방향에 대한 수직방향으로 연장 형성되고, 측정하고자 하는 볼트(9, 10)가 너트(11) 또는 결합홀(9a, 12)에 결합된다.
이때, 상기 볼트(9, 10)는 너트 체결형 볼트(9) 또는 텝홀 타입의 볼트(10)일 수 있다. 즉, 상기 풀림 측정 부재(9, 10, 11, 12)는 풀림 재현 테스트를 위하여 2종(볼트-너트(9, 11), 볼트-텝홀(10, 12))의 볼트 사양으로 선택적으로 측정 가능하도록 할 수 있다.
이러한 풀림 측정 부재(9, 10, 11, 12)는 너트 체결형 볼트(9)가 너트(11) 결합되는 제1 결합홀(9a)과, 텝홀 타입의 볼트가 끼워지도록 텝홀 아답터(3)가 설치된 제2 결합홀(12)을 포함한다. 여기서, 상기 텝홀 아답터는 텝홀 타입의 경우에 너트 체결형과 같이 챠랑용에도 많이 사용되는 M6~M30수준까지 평가가 가능하도록 장착된다.
또한, 상기 풀림 측정 부재(9, 10, 11, 12)의 내부에는 트러스트 베어링(13)이 설치될 수 있다. 본 발명에서는 볼트의 풀림에 영향을 주는 인자를 정확히 확인 할 수 있도록 일측 샤프트 부재(4)와 타측 샤프트 부재(2)사이의 면 마찰에 의한 영향성을 최소화 하고, 오직 나사부와 볼트 헤드부와 밑면의 마찰 영향만 고려되도록 트러스트 베어링(13)을 적용하여, 풀림 특성이 볼트에 의해서만 구현될 수 있도록 한다.
상기 계측부(5)는 타측 샤프트 부재(4)의 외주연에 구비되어 타측 샤프트 부재(4)에 가해지는 비틀림 토크를 계측한다.
이러한 계측부(5)는 무선 로드셀을 포함하여, 타측 샤프트 부재(4)에 가해지는 비틀림 토크를 계측하여 제어부로 전송한다.
이를 위하여, 상기 계측부(5)와 제어부는 근거리 통신망으로 연결될 수 있다. 본 발명에서는 유압 모터(7)의 동력이 기어 박스(6)를 통해 타측 샤프트 부재(4)에 비틀림을 전달하면서, 무선 로드셀을 통해 비틀림 토크를 직접 계측할 수 있으며, 이 계측값은 무선 모니터(즉, 출력부)의 신호 처리를 통해 디스플레이 및 분석이 가능하게 된다.
상기 출력부(8)는 계측부(5)로부터 비틀림 토크값을 수신하여 외부로 출력하는 장치로서, 이와 관련하여 관리자의 터치 입력이 가능하도록 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Liquid Emitting Diode), OLED(Organic LED), AMOLED(Active Matrix OLED) 중 어느 하나의 방식을 사용하여 비틀림 토크값 관련 정보를 표시한다.
상기 비틀림 동력부(6, 7)와 출력부(8)는 레일형 동력 공급장치(14)에 구비되어 이송 가능하다. 본 발명에서는 장비점검을 효율성을 높이기 위해 비틀림 동력부(6, 7)와 출력부(8)를 레일 이송형으로 구성할 수 있다.
상기 제어부는 비틀림 동력부(6, 7)의 비틀림을 제어하는 장치로서, 비틀림 동력부(6, 7)의 1회 비틀림을 통하여 토크를 올리면서 슬립 토크 구간을 산출할 수 있다. 즉, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 1회 비틀림을 통해 토크를 올리면서 풀림의 전조라고 할 수 있는 슬립 토크 구간을 추가로 확인할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 체결볼트 풀림특성 검출장치는 차량 동력(토크) 전달 과정에서 생길 수 있는 볼트의 풀림 파손에 대해 토크 값을 측정하면서 풀림 현상을 확인하도록 하고 있기 때문에, 볼트-너트의 체결 구조에 대해서만 풀림 현상을 테스트 할 수 있는 종래 기술에 비하여 보다 직관적으로 접근 가능한 장치이고, 볼트의 체결 구조에 대해서도 챠량용에 많이 사용되는 텝홀 타입에 대해 검증이 가능하여 구동계 라인(디퍼렌셜 등)에 사용되는 볼트의 풀림 내구수명 평가가 가능하다.
또한, 본 체결볼트 풀림특성 검출장치는 볼트 타입 및 크기에 따라 어느 수준에서 풀림의 전조현상이 될 수 있는 슬립 구간을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 체결볼트 풀림특성 검출장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
1: 고정 프레임 2, 4: 샤프트 부재
3: 텝홀 아답터 5: 계측부
6, 7: 비틀림 동력부 6: 기어 박스
7: 유압 모터 8: 출력부
9, 11: 볼트-너트 10, 12: 볼트-텝홀
13: 트러스트 베어링 14: 레일형 동력 공급장치

Claims (10)

  1. 체결형 볼트의 풀림 특성을 검출하는 장치에 있어서,
    비틀림으로 구동 부하를 발생시키는 비틀림 동력부;
    일측이 상기 비틀림 동력부와 결합되고, 상기 일측의 반대인 타측은 고정 프레임에 고정되는 샤프트 부재;
    상기 샤프트 부재의 길이 방향에 대한 수직방향으로 연장 형성되고, 측정하고자 하는 볼트가 너트 또는 결합홀에 결합되는 풀림 측정 부재;
    상기 샤프트 부재의 외주연에 구비되어 상기 샤프트 부재에 가해지는 비틀림 토크를 계측하는 계측부; 및
    상기 계측부로부터 상기 비틀림 토크값을 수신하여 외부로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼트는 너트 체결형 볼트 또는 텝홀 타입의 볼트인 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 풀림 측정 부재는 상기 너트 체결형 볼트가 너트 결합되는 제1 결합홀과, 상기 텝홀 타입의 볼트가 끼워지도록 텝홀 아답터가 설치된 제2 결합홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트 부재의 타측은 고정 프레임에 클램프 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 풀림 측정 부재의 내부에는 트러스트 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비틀림 동력부는 회전 동력을 발생시키는 유압 모터; 및 상기 유압 모터로부터 회전 동력을 공급받아 진동 에너지로 변환하는 기어 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비틀림 동력부와 상기 출력부는 레일형 동력 공급장치에 구비되어 이송 가능한 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 비틀림 동력부의 비틀림을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비틀림 동력부의 1회 비틀림을 통하여 토크를 올리면서 슬립 토크 구간을 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 계측부와 상기 제어부는 근거리 통신망으로 연결되는 것을 특징으로 하는 체결형 볼트의 풀림특성 검출장치.
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