KR20170121419A - 회전방지용 볼트 및 그 체결구조 - Google Patents

회전방지용 볼트 및 그 체결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전방지용 볼트 및 그 체결구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 머리부, 이 머리부 하단에 형성된 나사부로 이루어진 볼트에 있어서, 상기 머리부의 상부면에서 하부면으로 관통형성된 적어도 하나 이상의 나사공을 포함한다.
따라서, 상기 볼트가 체결고정된 상태에서 나사공을 통하여 나사공과 동일한 관통방향으로 모재에 고정홈을 성형한 후, 나사공에 고정부재를 체결시키면서 고정부재의 고정부가 고정홈에 삽입되어 잦은 진동과 충격에 의하여 볼트가 회전하려할 때, 회전방향으로 볼트의 회전을 저지하여 근본적으로 볼트의 회전에 의한 나사풀림현상을 방지함으로써, 볼트가 모재로부터 풀림으로써 발생하는 기계적인 결함의 발생 또는 2차적인 안전사고의 유발가능성을 방지하게 하는 회전방지용 볼트 및 그 체결구조를 제공한다.

Description

회전방지용 볼트 및 그 체결구조{BOLT HAVING A STRUCTURE FOR PREVENTING ROTATIOIN}
본 발명은 회전방지용 볼트 및 그 체결구조에 관한 것으로, 특히, 상기 볼트가 모재에 체결고정된 상태에서 나사공을 통하여 나사공과 동일한 관통방향으로 모재에 고정홈을 천공한 후, 나사공에 고정부재를 체결시키면서 고정부재의 고정부가 고정홈에 삽입되어 잦은 진동과 충격에 의하여 볼트가 회전하려할 때, 회전방향으로 볼트의 회전을 저지하여 근본적으로 볼트의 회전에 의한 나사풀림현상을 방지함으로써, 볼트가 모재로부터 풀림으로써 발생하는 기계적인 결함의 발생 또는 2차적인 안전사고의 유발가능성을 방지하게 하는 회전방지용 볼트 및 그 체결구조에 관한 것이다.
일반적으로 볼트는 너트와 더불어두 개의 구조체를 결합시키거나, 구조체 자체에 형성된 나사산으로 이루어진 체결공에 다른 결합체를 관통하여 체결하는 체결구로써 사용이 된다. 상기한 바와 같은 볼트는 체결용으로는 싱글 너트만으로 제품을 고정하는 경우가 대부분이며 확실한 고정이 필요하다고 느끼는 곳에는 두 개의 너트를 사용하는 더블너트를 체결하여 풀림을 방지하였다.
현재 사용되어지는 회전방지용 너트로는 유(U) 너트, 나이론 너트, 테프론 너트, 스프링와셔 너트, 티로크 너트, 노드락 너트, 이알엠(ERM) 너트, 더블 너트, 오티 너트, 하드락너트, 하이파너트 등으로 여러 가지 용도와 사용방법에 따라 다양하게 적용되어 사용되어져 왔다.
한편, 너트를 필요로 하지 않는 구조체의 모재 자체에 형성된 체결공에 볼트를 체결하는 형태의 곳에는 진동, 충격 등으로 인하여 체결당시의 조임상태를 유지하지 못하고 볼트의 미끄럼 현상이 발생되어 풀림이 진행된다.
그러나, 상기 종래의 진동이 지속적으로 발생하는 철도의 주요부분, 교량의 연결부분, 바람의 흔들림이 많은 철탑, 흔들림이 많은 놀이기구 등등 인명에 가장 민감한 곳에서는 풀림 방지용 볼트의 중요성은 절대적이나, 그 풀림이 임의로 해제되어 안전사고가 종종 발생한다는 문제점이 있고, 또한, 보수나 점검을 위해 필요한 경우에는 너트를 풀고 다시 조여야 하는데 사용과 작업이 어려운 문제점이 있었다.
즉, 도 1은 교량의 연결부분인 신축이음쇠(1)를 교량에 고정시키는 고정볼트(2)를 도시한 것으로서, 이 신축이음쇠(1)에는 교량을 통과하는 차량에 의하여 지속적으로 충격이 가해지고, 이에 따라, 지속적으로 진동이 발생하게 됨에 따라서, 클리어런스 방지를 위해 와셔(3)가 삽입되어 풀림이 방지되는 구조가 제공된다 하여도 결국에는 충격과 진동에 의해 결국에는 고정볼트(2)가 미세하게 회전하게 되면서 결국에는 이 고정볼트(2)가 풀리게 된다.
상기한 바와 같이 고정볼트(2)가 풀리게 되면, 신축이음쇠(1)와 고정볼트(2)간의 풀림의 문제가 아니라 2차적인 안전사고의 문제로 발전하게 되므로, 이 고정볼트(2)의 풀림을 방지하기 위한 안정적인 구조의 제공이 필요하게 된다.
본 발명은 진동과 충격이 많거나 지속적으로 작용하는 장치 및 시설물 등에서 체결구로 사용되는 고정볼트가 이러한 충격과 진동에서도 회전이 되지 않는 고정구조를 제공하여 고정볼트가 풀림으로 인하여 발생하는 2차적인 안전사고의 문제를 근본적으로 해결하고자 하는 회전방지용 볼트를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적은, 머리부(102a)와, 이 머리부(102a) 하단에 형성된 나사부(102b)로 이루어진 볼트(102)에 있어서, 상기 머리부(102a)의 상부면에서 하부면으로 관통형성된 적어도 하나 이상의 나사공(104)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트에 의해 달성된다.
여기서, 상기 나사공(104)은 사선방향 또는 수직방향 중 적어도 어느 한 방향으로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적은, 머리부(102a)의 상부면에서 하부면까지 적어도 하나 이상의 나사공(104)이 관통형성된 볼트(102)와; 상기 볼트(102)가 관통삽입되는 모재(106)의 결합공(106a) 또는 볼트(102)가 체결되는 모재(106)의 체결공(106a)의 외주연부에서 상기 나사공(104)의 관통방향과 일직선상으로 성형된 고정홈(108)과; 상기 나사공(104)으로 체결되어 고정홈(108)에 삽입되는 고정부재(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트의 체결구조에 의해서도 달성된다.
그리고, 상기 나사공(104)은 사선방향 또는 수직방향 중 적어도 어느 한 방향으로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 고정부재(110)는, 상기 나사공(104)에 체결되는 체결부(110a)와; 상기 체결부(110a) 하단에 형성되어 고정홈(108)에 삽입되는 고정부(110b)를 포함하며, 상기 고정부재(110)는, 상기 체결부(110a)의 상부면이 '+', '-', 다각형 중 어느 하나의 홈이 형성된 무두형이거나, 체결부(110a) 상부에 체결부(110a)보다 큰 외경으로 다각형의 머리부(102a)가 형성된 유두형 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명은 볼트가 모재에 체결고정된 상태에서 볼트의 머리부에 형성된 나사공을 통하여 나사공과 동일한 관통방향으로 모재에 고정홈을 성형한 후, 나사공에 고정부재를 체결시키면서 고정부재의 고정부가 고정홈에 삽입되게 하여 잦은 진동과 충격에 의하여 볼트가 회전하려할 때, 고정홈에 삽입된 고정부가 볼트의 회전을 저지하여 볼트의 회전을 근본적으로 억제 또는 차단하여 나사의 풀림현상을 방지하는 효과를가진다.
이에 따라, 모재로부터 나사풀림현상이 발생하여 모재와 점차 이격거리를 갖게 되는 볼트가 파단되어 모재의 결합력 또는 구속력이 약화되면, 자칫, 기계적인 결함이 유발되거나 모재가 분리됨으로써, 교량용 신축이음쇠 등 위험지역에 시설되는 장비들에서 발생할 수 있는 2차적으로 안전사고의 문제가 발생할 수 있는 상황을 근본적으로 해결하여 장비의 신뢰도를 향상시키고, 안전사고를 예방할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 일반적인 볼트의 체결고정구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 회전방지용 볼트의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 회전방지용 볼트의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 4는 교량에 설치되는 신축이음쇠의 평면도.
도 5는 교량에 신축이음쇠를 설치고정하는 상태의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 상기 신축이음쇠에 체결되는 볼트의 구조를 도시한 도 5의 A - A선 단면도에서 B부분을 확대하여 부분절결시킨 도면.
본 발명의 구성을 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 회전방지용 볼트는, 볼트(102)의 머리부(102a)에서 하향으로 사선방향 또는 수직방향으로 나사공(104)이 관통형성된 것이다.
도 2와 도 3은 각각 본 발명에 따른 볼트(102)의 평면과 정면을 실시예별로 도시한 도면이다.
상기 나사공(104)은 도 2와 같이 사선방향으로 형성될 수 있으며, 도 3과 같이 수직방향으로 형성될 수도 있는 것이며, 경우에 따라서는, 하나 이상의 나사공(104)을 모두 사선방향으로 형성하거나, 하나 이상의 나사공(104)을 모두 수직방향으로 형성할 수도 있으며, 하나 이상의 나사공(104)이 사선방향과 수직방향으로 각각 형성될 수도 있는 것으로, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 다양하게 채택변경할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 회전방지용 볼트는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 회전방지용 볼트의 체결구조로 적용될 수 있다.
즉, 상기 볼트(102)는 상술한 바와 같이 사선형 또는 수직형 나사공(104)이 형성되거나, 또는 사선형과 수직형이 볼트(102)의 머리부(102a)에 모두 형성된 것일 수도 있다.
이하에는, 상기 볼트(102)에 사선형 나사공(104)이 형성된 구조를 채택하여 본 발명에 따른 회전방지용 볼트의 체결구조를 설명하기로 한다.
도 4는 교량용 신축이음쇠(120)를 도시한 것으로, 교량에 시공되는 콘크리트 블럭들이 계절의 변화에 따른 온도차에 의하여 신축함에 따라 이들 콘크리트 블럭을 일정거리로 이격설치하고, 이들 콘크리트 블럭사이에 신축이음쇠(120)를 설치한 후, 핑거조인트(122)가 서로 엇갈리게 맞물리게 하여 빈공간을 최소화함으로써, 차량 통과 시 충격과 소음 등의 발생을 최소화하면서, 교량의 신축에 의한 빈공간의 변화를 최소화한 것이다.
상기한 신축이음쇠(120)는 콘크리트 블럭의 양단에 견고하게 결합된 상태로 설치하여야 하는바, 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 신축이음쇠(120)는 볼트(102)에 의해 콘크리트 블럭 또는 콘크리트 블럭과 신축이음쇠(120) 사이의 연결부재(124)에 고정결합된다.
그러나, 상기한 종래의 설명에서도 기술한 바와 같이 지속적으로 차량이 통과하면서 발생시키는 충격과 소음 및 진동에 의하여 아무리 견고하게 볼트(102)가 체결고정된다 하더라도 크고 작은 충격과 진동에 의하여 시간과 기간이 경과함에 따라 볼트(102)는 체결된 상태에서 미세하게 회전하게 되며, 이렇게 미세한 회전이 오랜 기간 지속되면, 결국에는, 점차 그 회전량이 많아지면서 볼트(102)가 풀어지는 현상이 발생한다.
상기한 교량에 설치된 신축이음쇠(120)의 경우, 상기한 볼트(102)가 점차 풀어져 어느 정도 높이까지 승강하게 되면, 결국, 신축이음쇠(120)와 볼트(102)간의 충격이 점점 더 커지고, 이에 따라, 볼트(102)의 피로도가 정점에 이르고 결국에는 중간이 파단되며, 이때, 콘크리트 블럭 또는 연결부재(124)에 결합고정되어야 할 신축이음쇠(120)가 차량 통과시 발생하는 충격에 의하여 임의의 방향으로 비산하여 주변을 통과하는 차량을 파손시키거나 인명을 손상시키는 문제로 작용하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 교량에 설치되는 신축이음쇠(120) 뿐만 아니라 잦은 진동과 충격으로 말미암아 기간이 경과하면 볼트(102)가 풀어지는 장비 또는 설비 등에 설치되어 어떠한 충격과 진동에서도 볼트(102)가 자체적으로 회전하는 것을 근본적으로 방지하여 안전사고 및 기계적인 결함이 발생하는 것을 사전에 예방하고자 하는 것이다.
도 4와 도 5의 구조에 의하여 체결고정된 본 발명에 따른 풀림방지용 볼트(102)의 구조체를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6은 도 5의 A - A선 단면도에서 B 부분을 확대하여 도시하면서, 본 발명의 구성이 보다 명확하게 표현 또는 도시될 수 있도록 부분절결하여 도시한 도면으로서, 모재(106)(또는, 도면에서는 신축이음쇠(120)에는 볼트(102)가 관통되는 결합공(106a)이 형성될 수도 있고, 볼트(102)가 직접 체결되는 체결공(106a)이 형성될 수도 있다.
본 발명에서는 모재(106)에 결합공(106a)이 형성된 구조를 채택하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 볼트(102)가 모재(106)의 결합공(106a)에 삽입되어 그 하부의 연결부재(124) 또는 콘크리트 블럭 등에 완전히 체결고정되면, 작업자는 상기 볼트(102)의 나사공(104)으로 드릴을 삽입하여 모재(106)에 고정홈(108)을 성형한다.
이때, 상기 모재(106)에는 도 6에 도시된 바와 같이 볼트(102)의 머리부(102a)가 은폐 및 안착되도록 홈부(106b)가 형성될 수도 있으며, 이러한 홈부(106b)가 형성되지 않은 상태일 수도 있는 것으로, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다.
그리고, 상기 드릴로 성형된 고정홈(108)은 도 6에 도시된 바와 같이 나사공(104)이 관통형성된 방향과 일직선상으로 성형된다.
즉, 도 2와 같이 사선형으로 나사공(104)이 형성될 경우, 도 6과 같이 고정홈(108)도 사선형으로 형성되며, 도 3과 같이 수직방향으로 나사공(104)이 형성될 경우 고정홈(108)도 수직방향으로 형성되어야 후술하게 될 고정부재(110)가 나사공(104)에 체결됨에 따라 고정부재(110)에 형성된 고정부(110b)가 용이하게 고정홈(108)에 삽입될 수 있게 되는 것이다.
상기한 바와 같이 고정홈(108)이 형성되면, 도 6에 도시된 바와 같이 고정부재(110)를 나사공(104)에 체결하여 고정부재(110)의 하단에 형성된 고정부(110b)가 고정홈(108)에 삽입되게 한다.
이때, 상기 고정홈(108)은 나사공(104)의 나사산 내경보다 그 내경이 상대적으로 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기한 고정부재(110)는, 도 6에 도시된 바와 같이 나사공(104)에 체결되는 체결부(110a)가 마련되고, 이 체결부(110a)의 하단에는 고정홈(108)에 삽입되도록 일정길이의 고정부(110b)가 형성된 구조이다.
여기서, 상기 고정부(110b)의 외경에도 나사구조를 채택할 수도 있으며, 고정부(110b)의 외경의 크기가 고정홈(108)에 용이하게 삽입되도록 고정홈(108)의 내경보다 상대적으로 내경을 작게 성형할 수도 있다.
상기한 구조적인 변형은 작업성 및 체결력을 고려하여 다양하게 채택변경할 수 있다.
그리고, 상기 고정부재(110)의 체결부(110a) 상단에는 도 6과 같이 육각키 등 회전수단이 삽입될 수 있는 다각형의 홈, '+', '-'형의 홈 중 어느 하나가 형성된 무두형 구조일 수도 있으며, 체결부(110a)보다 큰 외경으로 다각형의 머리부(102a)가 형성된 유두형 구조일 수도 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 수직형 나사공(104)이 형성될 경우 여기에 체결되는 고정부재(110)가 반드시 무두형일 필요는 없으며, 도 2에 도시된 사선형 나사공(104)에는 고정부재(110)의 머리부(102a)가 안착될 수 있는 홈부(106b)를 성형하면, 체결과정과 체결력에도 아무런 영향을 주지 않게 되므로, 다양하게 채택변경할 수 있다는 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 회전방지용 볼트 및 회전방지용 볼트의 체결구조에 의하여 도 6과 같이 볼트(102)가 체결고정된 후, 볼트(102)가 체결고정된 모재(106)에(도면에 의하면 교량용 신축이음쇠(120)에) 충격과 진동이 가해져 그 힘이 볼트(102)에 전달되면, 볼트(102)가 미세하게 회전하려 하며, 이때, 볼트(102)가 풀리는 방향으로 그 힘이 작용하는바, 여기서, 상기 볼트(102)가 회전하려 하는 힘이 작용하는 방향과 직교되는 방향에는 볼트(102)의 머리부(102a)에 체결된 고정부재(110)가 모재(106)에 형성된 고정홈(108)에 삽입고정된 상태이므로, 볼트(102)의 풀림현상을 억제 또는 차단할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 모재(106)에 체결고정된 볼트(102)의 회전이 방지됨으로써, 풀림현상이 방지되고, 이에 따라, 볼트(102)가 풀림으로써 발생하는 기계적인 결함의 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, 특히, 교량용 신축이음쇠(120)에 적용될 경우, 볼트(102)가 풀림으로 인하여 발생하는 볼트(102)의 파단 및 신축이음쇠(120)가 차량과의 충격에 의하여 비산함으로써, 교량을 통과하는 또 다른 차와 이 신축이음쇠(120)가 충돌하고, 이에 따라, 재산상의 피해는 물론 인명의 피해로 이어지는 2차적인 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.
102 : 볼트 104 : 나사공
106 : 모재 108 : 고정홈
110 : 고정부재 112 :
120 : 신축이음쇠 122 : 핑거조인트
124 : 연결부재

Claims (6)

  1. 머리부(102a)와, 이 머리부(102a) 하단에 형성된 나사부(102b)로 이루어진 볼트(102)에 있어서,
    상기 머리부(102a)의 상부면에서 하부면으로 관통형성된 적어도 하나 이상의 나사공(104)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나사공(104)은 사선방향 또는 수직방향 중 적어도 어느 한 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트.
  3. 머리부(102a)의 상부면에서 하부면까지 적어도 하나 이상의 나사공(104)이 관통형성된 볼트(102)와;
    상기 볼트(102)가 관통삽입되는 모재(106)의 결합공(106a) 또는 볼트(102)가 체결되는 모재(106)의 체결공(106a)의 외주연부에서 상기 나사공(104)의 관통방향과 일직선상으로 성형된 고정홈(108)과;
    상기 나사공(104)으로 체결되어 고정홈(108)에 삽입되는 고정부재(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트의 체결구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나사공(104)은 사선방향 또는 수직방향 중 적어도 어느 한 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트의 체결구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고정부재(110)는,
    상기 나사공(104)에 체결되는 체결부(110a)와;
    상기 체결부(110a) 하단에 형성되어 고정홈(108)에 삽입되는 고정부(110b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트의 체결구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정부재(110)는,
    상기 체결부(110a)의 상부면이 '+', '-', 다각형 중 어느 하나의 홈이 형성된 무두형이거나, 체결부(110a) 상부에 체결부(110a)보다 큰 외경으로 다각형의 머리부(102a)가 형성된 유두형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회전방지용 볼트의 체결구조.
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