KR20160103448A - 볼트의 축력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트의 축력측정장치에 관한 것으로, 특히 볼트의 측정된 체결 축력을 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 하여 항상 일정한 체결력을 유지시켜 줄 수 있도록 한 볼트의 축력측정장치에 관한 것으로서,
이는 한 쌍의 구조물과, 상기 한 쌍의 구조물에 갖추어진 관통공에 나선부가 관통되고, 상기 관통된 나사부가 관통한 상태에서 나사부에 나선 체결되는 너트의 조임력에 의해 축력을 측정하는 축력측정장치를 포함하되,
상기 축력측정장치는 나선부가 관통한 상태에서 너트의 체결력에 의해 외경이 늘어나게 되는 누름와셔와;
상기 누름와셔의 변화되는 외경에 의해 수직으로 세워진 회동면이 외측 방향을 향하여 회동시켜 육안으로 볼트의 축력상태를 확인할 수 있도록 하는 축력확인부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

볼트의 축력 측정장치{Device for measuring axial force Bolt}

본 발명은 볼트의 축력측정장치에 관한 것으로, 특히 볼트의 측정된 체결 축력을 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 하여 항상 일정한 체결력을 유지시켜 줄 수 있도록 한 볼트의 축력측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교량 강구조물, 원전의 철골 구조물 또는 송전 철탑 구조물 등과 같은 모든 구조물의 체결을 위해 사용되는 볼트는 시공시에 가해진 체결력을 통해 구조물의 강성과 안전성 및 신뢰성을 확보하는 중요한 요소이다.

따라서, 볼트가 설계 체결력에 맞게 구조물에 시공 체결되었는지의 적합 상태를 확인 및 검사하는 것은 필수 감리공정 중의 하나이며, 안전과도 직결되어 있는 것으로서 매우 중요하다.

이러한 볼트의 체결력을 측정하는 방법으로 종래에는 마찰 접합용으로 금 매김에 의한 각도법이나, T/S(토크 세어)볼트를 사용함으로 소정의 체결력을 확인하는 방법을 사용하고 있으나, 금 매김에 의한 각도법은 작업자의 마킹에 의존하기 때문에 회전 과도에 의한 과 체결이나, 회전 과소에 의한 저 ㅊ결의 구분이 확실치 않고, T/S볼트의 체결에 의해서도 소정의 토크가 가해지면 꼬리(Pin Tail) 떨어짐으로 체결 축력을 측정하는 방법인데, 이 방법의 문제점으로 볼트의 시공 환경 즉, 온도 습도의 변화 또는 볼트 피막의 상태에 따라 시공편차가 설계축력을 벗어나는 경우가 발생하기 때문에 이 방법으로도 체결력의 측정은 어려운 실정이다.

또한, 토크렌치 측정방법이 있기는 하나, 이는 철골 구조물이 지상에서 높은 지점에 있거나 작업자가 볼트에 접근하기 어려운 경우가 많을 뿐더러, 현장에서의 전수검사(제품 하나 하나를 모두 검사하는 것)가 불가능하다.

또한, 토크렌치 측정법으로 측정되는 토크는 실제 체결부에 가해지는 체결력이 아니기 때문에 오차가 많아 구조물의 안전성 평가와 보수시점, 시공 관리가 부적절하게 이루어질 수 있다.

따라서, 신뢰성 있는 볼트 체결상태의 진단을 위해 볼트의 체결력을 직접적으로 측정할 수 있는 기술의 개발이 계속적으로 모색되어 왔으며, 최근에는 도 1 에 도시된 바와 같이 와셔(10)의 저면이 개방되는 상태로 하여 내측에 수용실(11)을 갖고 상부로 돌출되는 돌출면(12)을 갖고, 상기 수용실을 기점으로 하여 와셔의 외주면까지 연장되는 연장홈(13)을 갖추며, 상기 수용실내에 실리콘(20)이 충진된 구성을 갖추고 있다.

이때, 상기 실리콘(20)은 수용실(11)내에만 충진된 상태에 있게 된다.

상기와 같은 종래의 와셔는 볼트(30)에 와셔(10)가 위치한 상태에서 너트(40)를 나선 체결시켜 주게 되는데, 도1a에 도시된 바와 같이 구조물(1)을 관통한 볼트(30)에 나선 체결되는 너트(40)의 체결상태에 따라 너트(40)의 저면이 와셔(10)의 상면으로 돌출된 돌출면(12)에 접하게 되는 것이고, 이러한 상태에서 너트(40)를 계속해서 체결시켜 주게 되면 도1b에 도시된 바와 같이 볼트(30)와 너트(40)의 체결력에 의해 너트(40)가 와셔(10)의 상면으로 돌출된 돌출면(12)을 강제로 눌러주게 되고, 상기 돌출면이 눌리게 되면 수용실(11)내에 충진되어 있는 실리콘(20)이 연장홈(13)을 따라 빠져나가게 되어 최종적으로는 와셔(10)의 외주연에 위치하고 있는 연장홈(13)에까지 실리콘이 빠져나와 외부에서 실리콘을 육안으로 확인할 수 있게 된다.

상기와 같이 와셔는 외부로 실리콘의 노출여부로 축력이 적절히 가해졌는지 여부를 결정하게 되는데, 철골 구조물 또는 송전 철탑 구조물과 같이 높은 위치에 있을 경우 와셔의 외부로 미세하게 노출되는 실리콘을 육안으로 정확히 확인할 수 없어 작업자가 높은 곳까지 올라가야 하는 등의 번거로움이 있었으며, 체결력의 세기에 따라 노출된 실리콘의 양이 미세하게 변하기 때문에 과 체결이나 저 체결을 노출된 양으로 확인하기란 어려워 체결력의 측정 오차가 발생하였던 것이다.

또한 실리콘이 충진될 수 있는 수용실을 갖춘 와셔를 제작하여야 하고, 상기 수용실내에 실리콘을 별도로 충진시켜 주어야 하는 등 제작상의 번거로움이 있어 생산단가가 높아지게 되는 등의 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 본 발명은 볼트의 체결 축력를 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 하여 항상 일정한 체결력을 유지시켜 줄 수 있도록 함과 아울러, 높은 곳에 위치하였다 하더라도 감리자가 올라가지 않고도 육안으로 쉽게 확인이 가능하도록 한 볼트 축력 측정장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 한 쌍의 구조물과, 상기 한 쌍의 구조물에 갖추어진 관통공에 나선부가 관통되고, 상기 관통된 나사부가 관통한 상태에서 나사부에 나선 체결되는 너트의 조임력에 의해 축력을 측정하는 축력측정장치를 포함하되,

상기 축력측정장치는 나선부가 관통한 상태에서 너트의 체결력에 의해 외경이 늘어나게 되는 누름와셔와;

상기 누름와셔의 변화되는 외경에 의해 수직으로 세워진 회동면이 외측 방향을 향하여 회동시켜 육안으로 볼트의 축력상태를 확인할 수 있도록 하는 축력확인부로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 누름와셔는 중앙에 관통공을 갖춘 상태에서 자체의 텐션력을 갖고 내측 방향에서 외측 방향을 향하여 상,하면이 곡률을 갖는 곡률면으로 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 누름와셔는 자체의 텐션력을 갖고 외주연을 기점으로 하여 내측 방향을 향하여 상향 경사지도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 축력확인부는 중앙에 관통공을 갖춘 축력원판과;

상기 축력원판의 외주연에 일체로 하여 절곡점을 기점으로 하여 상부로 수직 절곡되는 회동면과;

상기 회동면이 절곡점을 기점으로 하여 외측으로 분리 회동될 수 있도록 회동면에 일정한 간격으로 절결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 회동면은 축력원판의 외주연에 일정한 간격으로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 축력확인부는 중앙에 관통공을 갖춘 축력원판과;

상기 축력원판의 외주연에 하부로 융출되는 융출돌기부와;

사이 융출돌기부의 외주연에 일체로 연장된 상태에서 수평의 상태로 갖추어지는 회동면과;

상기 회동면이 수직으로 회동이 가능할 수 있도록 융출돌기부와 회동면에 일정한 간격으로 하여 절결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 구조물을 관통한 볼트의 나선부에 너트를 나선 체결시 구조물과 너트 사이에 축력측정장치인 축력확인부와 누름와셔가 위치하도록 하여 볼트와 너트를 나선 체결시켜 체결 압력에 의해 너트가 누름와셔를 눌러주어 상기 누름압력에 의해 누름와셔의 외경이 확장되도록 하고, 상기 확장되는 외경에 따라 축력확인부에 갖추어진 회동면이 외측을 향하여 회동할 수 있도록 하여 상기 회동면의 회동 각도에 의해 볼트의 체결 축력을 육안으로도 쉽게 확인할 수 있도록 하므로서, 작업자가 높은 곳까지 올라가지 않은 상태에서도 확인이 가능하게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 종래 볼트의 축력측정장치가 결합된 상태를 나타낸 구성도.
도 2 는 종래의 축력측정장치의 구성을 나타내기 위한 사시도로서,
도2a는 상면에서 보인 사시도.
도2는 저면에서 보인 사시도.
도 3 은 종래 축력측정장치의 작동상태를 보인 부분확대도로서,
도3a는 너트가 체결되기 이전의 상태도.
도3b는 너트가 체결된 상태도.
도 4 는 본 발명의 축력측정장치가 적용된 상태를 나타낸 구성도.
도 5 는 본 발명인 축력측정장치의 구성을 나타내기 위한 부분절개 분해사시도.
도 6 은 본 발명의 작동상태를 나타낸 부분확대도로서,
도6a는 너트가 체결되기 이전의 상태도.
도6b는 너트가 체결된 상태도.
도 7 은 본 발명중 축력확인부의 다른 실시예를 나타내기 위한 부분절개 사시도.
도 8 은 본 발명중 다른 출력확인부의 작동상태를 나타낸 단면도로서,
도8a는 너트가 체결되기 이전의 상태도.
도8b는 너트가 체결된 상태도.
도 9 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분확대도.

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

도 3 은 본 발명이 적용된 상태를 보인 예시도이고, 도 4 는 본 발명의 구성을 나타내기 위한 부분절개 분해사시도이며, 도 5 는 본 발명의 사용상태를 보인 예시도이다.

도3에 도시된 바와 같이 구조물(1)을 볼트(100)의 나선부(110)가 관통하도록 한 상태에서 상기 구조물(1)을 관통한 나선부(110)에 축력측정장치(200)가 관통하도록 한 다음, 너트(300)를 나선부(110)에 나선 체결시켜 주게 되는 것이다.

도 4 는 와셔부를 나타내기 위한 부분절개 사시도이다. 상기 축력측정장치(200)는 나선축(110)이 관통한 상태에서 너트(300)의 조임력에 의해 외주연의 외경이 변형되는 누름와셔(210)와, 상기 누름와셔(210)의 외주연 변위에 따라 펼침각도가 변화되는 축력확인부(220)로 이루어진다.

상기 누름와셔(210)는 중앙에 나선부(110)가 관통할 수 있도록 관통공(211)을 갖는 누름와셔(210)를 갖추되, 상기 누름와셔(210)는 자체의 텐션력을 갖고 내측에서 외측을 향하여 곡선지는 곡률면(212)으로 구성된다.

상기 곡률면(212)은 외부에서 인위적인 힘이 가해지지 않은 상태에서는 자체의 텐션력에 의해 곡률면(212)이 형상을 유지하고 있으며, 외부에서 인위적인 힘이 가해질 경우 즉, 나선부(110)를 관통한 상태에서 하면이 구조물(1)에 밀착된 상태에서 누름와셔(210)의 상면으로부터 나선부(110)와 나선 체결이 이루어져 너트(300)의 저면으로부터 소정의 압력이 가해질 경우 상기 너트로부터 가해지는 압력에 따라 자체의 텐션력을 갖고 있는 곡률면(212)의 곡률이 펼쳐지는 상태로 변하면서 누름와셔(210)의 외경이 넓어지는 상태가 되는 것이다.

또한, 상기 축력확인부(220)는 나선부(110)가 관통할 수 있도록 중앙에 관통공(221)을 갖춘 축력원판(222)을 갖추고, 상기 축력원판의 외주연에 일체로 하여 절곡점(223)을 기점으로 하여 상부로 수직 절곡되는 회동면(224)을 갖추게 되는데, 상기 회동면(224)은 일정한 간격으로 절결홈(225)을 형성시켜 누름와셔(210)의 외주연 부분이 절곡점(223)을 지나칠 경우 절곡점을 지나치는 위치에 따라 상기 절결홈(225)을 기점으로 하여 수직으로 세워져 있는 회동면(224)이 외측을 향하여 펼쳐질 수 있도록 한다.

이때, 상기 회동면(224)은 축력원판(222)의 외주연 전체에 일정한 간격을 갖고 형성되는 것을 원칙으로 하나, 필요에 따라 2개 이상 예를 들어 축력원판의 대응위치에 형성할 수도 있고, 균등한 간격으로 하여 3개 이상으로 형성시켜 줄 수도 있는 것이고, 상기 축력원판(222)의 절곡점(223)은 누름와셔(210)의 외경보다 다소 큰 외경을 갖도록 하여 누름와셔(210)에 아무런 압력이 가해지지 않은 상태에서는 누름와셔(210)의 외경이 상기 절곡점(223) 내측에 위치할 수 있도록 하여 회동면(224)이 수직으로 세워진 상태에서 있도록 한다.

또한, 상기 회동면(224)은 먼거리에서도 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 색상 예를들어 야간에도 쉽게 확인할 수 있는 형광색 또는 빨강 및 주황색 등을 사용하는것이 바람직할 것이며, 색상은 이에 준하지 않고 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 어떠한 색상을 사용하여도 무방할 것이다.

상기와 같은 구성으로 하는 본 발명은 구조물(1)에 갖추어진 관통공에 볼트(100)의 나선부(110)를 관통시켜 머리부(120)가 구조물(1) 일측면에 접하도록 한 상태에서 구조물을 관통한 나선부(110)에 본 발명인 축력측정장치(200)가 조립되도록 한 다음 너트(300)를 나선 체결시켜 주게 되는 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 도 5a 에 도시된 바와 같이 축력확인부(220)의 중앙에 갖추어진 관통공(221)에 나선부(110)가 관통할 수 있도록 하여 축력원판(222)이 구조물(1)에 면접지도록 하고, 이어서 누름와셔(210)의 관통공(211)에 나선부(110)가 관통하도록 하므로서, 누름와셔(210)가 축력확인부(220)의 축력원판(221) 상면에 얹혀진 상태가 된다.

이러한 상태에서 상기 누름와셔(210)의 상면에 평와셔(230)가 얹혀지도록 한 상태에서 나선부(110)에 너트(300)를 나선 체결시켜 주게 되면 상기 너트(300)의 저면이 평와셔(230)의 상면에 접하는 상태가 된다.

상기와 같은 상태에서 나선부(110)에 나선체결이 이루어지는 너트(300)를 계속해서 체결시켜 주게 되면, 나선부와 너트의 나선 체결력에 의해 평와셔(230)를 눌러주게 되고, 상기 평와셔(230)는 이의 하면에 위치하고 있는 누름와셔(210)를 눌러주게 되는데, 상기 누름와셔(210)가 내측에서 외측 방향을 향하여 소정의 곡률을 갖는 곡률면(212)이 너트(300)에 의한 평와셔(230)의 누름력에 의하여 펼쳐지게 되는 것이다.

즉, 너트(300)의 체결에 의한 평와셔의 누름력이 발생하지 않을 경우에는 도 5a에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 갖고 있는 곡률면(212) 외주연이 축력확인부(220)의 절곡점(223) 내측에 위치하고 있는 상태에 있다가 평와셔(230)의 누름력이 발생될 경우에는 상기 누름력에 따라 곡률면(223)이 펼쳐져 상기 곡률면의 외주연 부분이 도5b,c에 도시된 바와 같이 절곡점(223)을 지나치게 되면, 누름와셔(210)의 외주연 부분이 수직으로 세워져 있는 회동면(224)이 절곡점(223)을 기점으로 하여 외측 방향을 향하여 펼쳐져 최종적으로는 상기 회동면(224)이 수평의 상태가 되는 것이다.

상기와 같은 상태가 될 경우 너트(300)의 체결이 완료되는 것으로서, 볼트와 너트의 필요한 체결력을 정확히 맞춘 상태에서 체결을 수행할 수 있게 되는 것이고, 또한 먼거리에서도 상기와 같이 수평으로 펼쳐져 있는 회동면(224)을 육안으로 확인하여 정확한 체결이 수행되고 있음을 확인할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 다른 실시예로서는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 회동면(224a)이 축력원판(222a)과 동일한 수평의 상태가 되도록 하고, 상기 회동면과 추력원판 사이에 하부로 융출되는 융출돌기부(226a)를 갖추어, 누름와셔(210)에 의해 눌리는 축력원판의 하향 위치에 따라 융출돌기부(226a)를 기점으로 하여 회동면(224a)이 수직으로 세워질 수 있도록 할 수도 있는 것이다.

이때, 상기 회동면(224a)의 외면에는 육안으로 쉽게 확인 가능할 수 있도록 형광색과 같은 다양한 색상이 도포 되도록 하는 것이 바람직 할 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 도 8a 에 도시된 바와 같이 축력확인부(220a)의 관통공(221a)에 볼트의 나사부(110)가 관통하도록 하면, 상기 축력확인부(220a)에 갖추어진 융출돌기부(226a)가 구조물(1)에 접촉된 상태에 있으므로서, 축력원판(222a)와 회동면(224a)은 융출돌기(226a)의 높이만큼 떠있는 상태에 있게 된다.

이러한 상태에서 누름와셔(210)에 얹혀진 상태에서 나사부(110)에 나선 체결되어 있는 너트(300)를 나선 체결시켜 주면 이들의 나선 체결에 의해 누름와셔(210)가 축력원판(222a)을 눌러주게 되므로서, 도 8b 에 도시된 바와 같이 상기 축력원판(222a)의 하향 위치에 따라 구조물(1)에 접촉되어 있는 융출돌기부(226a)가 회동하게 되고, 상기 융출돌기부의 회동 각도에 따라 외측에 수평의 상태로 갖추어져 있는 회동면(224a)이 수직으로 세워지도록 하므로서, 감리자는 수직으로 세워진 회동면(224a)을 보고 볼트의 체결력을 확인할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 다른 실시예로서는 도 9 에 도시된 바와 같이 누름와셔(210)가 평면을 이루고 자체의 텐션력을 갖춘 상태에서 외주연을 기점으로 하여 내측을 향하여 상향 경사지도록 할 수도 있는 것이다.

1:구조물 100:볼트
110:나사부 200:축력측정장치
210:누름와셔 211:관통공
212:곡률면 220:축력확인부
221:관통공 222:축력원판
223:절곡점 224:회동면
225:절결홈

Claims (7)

1. 한 쌍의 구조물과, 상기 한 쌍의 구조물에 갖추어진 관통공에 나선부가 관통되고, 상기 관통된 나사부가 관통한 상태에서 나사부에 나선 체결되는 너트의 조임력에 의해 축력을 측정하는 축력측정장치를 포함하되,
   상기 축력측정장치는 나선부가 관통한 상태에서 너트의 체결력에 의해 외경이 늘어나게 되는 누름와셔와;
   상기 누름와셔의 변화되는 외경에 의해 수직으로 세워진 회동면이 외측 방향을 향하여 회동시켜 육안으로 볼트의 축력상태를 확인할 수 있도록 하는 축력확인부로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 누름와셔는 중앙에 관통공을 갖춘 상태에서 자체의 텐션력을 갖고 내측 방향에서 외측 방향을 향하여 상,하면이 곡률을 갖는 곡률면으로 형성된 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 누름와셔는 자체의 텐션력을 갖고 외주연을 기점으로 하여 내측 방향을 향하여 상향 경사지도록 한 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 축력확인부는 중앙에 관통공을 갖춘 축력원판과;
   상기 축력원판의 외주연에 일체로 하여 절곡점을 기점으로 하여 상부로 수직 절곡되는 회동면과;
   상기 회동면이 절곡점을 기점으로 하여 외측으로 분리 회동될 수 있도록 회동면에 일정한 간격으로 절결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 회동면은 축력원판의 외주연에 일정한 간격으로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 회동면은 축력원판의 외주연에 균등한 간격으로 하여 적어도 2개 이상이 갖추어진 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.
7. 제 1 항에 있어서
   상기 축력확인부는 중앙에 관통공을 갖춘 축력원판과;
   상기 축력원판의 외주연에 하부로 융출되는 융출돌기부와;
   사이 융출돌기부의 외주연에 일체로 연장된 상태에서 수평의 상태로 갖추어지는 회동면과;
   상기 회동면이 수직으로 회동이 가능할 수 있도록 융출돌기부와 회동면에 일정한 간격으로 하여 절결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 볼트의 축력측정장치.

Images