WO2016104850A1 - 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체 - Google Patents

토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체 Download PDF

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WO2016104850A1
WO2016104850A1 PCT/KR2014/012948 KR2014012948W WO2016104850A1 WO 2016104850 A1 WO2016104850 A1 WO 2016104850A1 KR 2014012948 W KR2014012948 W KR 2014012948W WO 2016104850 A1 WO2016104850 A1 WO 2016104850A1
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bolt
nut
bolt body
torque
article
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PCT/KR2014/012948
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김동준
김현숙
김대한
김두환
안정열
진주호
박종진
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(주)피에스테크
주식회사 스틸코
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Publication date
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16B23/00—Specially shaped nuts or heads of bolts or screws for rotations by a tool
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S411/00—Expanded, threaded, driven, headed, tool-deformed, or locked-threaded fastener
    • Y10S411/924—Coupled nut and bolt
    • Y10S411/929—Thread lock
    • Y10S411/931—Superposed nuts

Definitions

  • the present invention relates to a torque share bolt and bolt assembly, and more particularly to a torque share bolt and bolt assembly that can be confirmed that the pin tail portion is broken by a constant torque to be fastened with a stable axial force.
  • the bolt is screwed into the nut or screw hole is a representative mechanical element used when fastening two members or machine parts.
  • Such bolts typically comprise a polygonal head portion for applying torque with a tool such as a spanner or socket wrench, and a threaded portion extending integrally with the head portion to be screwed into a nut or screw hole.
  • the bolt should be tightened with the specified torque required for each machine part when screwed into the nut or screw hole.
  • the specified torque is different for each part even in one part. And work with a torque wrench at the torque required by the manual.
  • the torque share bolt was developed to solve such a problem, and is disclosed in the Republic of Korea Utility Model Publication No. 0354219 (hereinafter referred to as 'priority literature') under the name of 'Hexagon head torque bolt with washer'.
  • the tightening using the torque share bolt according to the prior art is made by inserting the nut to the threaded portion of the bolt, then by holding the head of the bolt with a tool to rotate the nut with a tool in the state of fixing the bolt, the nut inside the narrow tube It is difficult to apply in the situation where the bolt assembly must be made with the position.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Utility Model Registration No. 0354219 (Jun. 23, 2004)
  • An object of the present invention is to provide a torque share bolt and a bolt assembly that can be easily fastened by a prescribed torque even in an assembly structure in which a nut is hardly tightened to solve the conventional problems as described above.
  • the torque share bolt of the present invention includes: a bolt body which penetrates articles to be fastened, and nuts for fastening the articles are respectively screwed through both ends; And a pin tail portion which is integrally extended from one end of the bolt body to be bitten by the tool and is separated from the bolt body when the prescribed torque is reached when the tool is rotated.
  • Splined projections perpendicular to the longitudinal direction are formed on the outer surface of the pin tail portion, and a notch portion is formed between the pin tail portion and the bolt body having a diameter smaller than the diameter of the pin tail portion to reach the prescribed torque.
  • the bolt body has a threaded portion formed at one end and the other end, respectively, and the two threaded portions are formed in the same direction or in the opposite direction.
  • the bolt assembly of the present invention includes a torque share bolt; And a fixing nut secured to prevent rotation of the first article at an outer side of the first article positioned at one edge of the articles to be fastened and screwed to one end of the bolt body of the torque share bolt passing through the articles. Fasten the items together.
  • the fixing nut is fitted into the nut fixing hole formed in the first article, the fitting portion made to pass through one end of the bolt body; And a locking portion extending from one end of the fitting portion and having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the fitting portion and hanging on one side of the first article, wherein one end of the bolt body penetrates.
  • the outer surface of the fitting portion is formed with a spline protrusion in the longitudinal direction and is forcibly fitted into the nut fixing hole formed in the first article to be fastened, or the outer surface of the fitting portion is inserted into the nut fixing hole without the spline protrusion and fixed to the joint.
  • the bolt assembly of the present invention further comprises a high-tension nut screwed to the other end of the bolt body at an outer side of the second article positioned opposite to the first one of the articles to be fastened to adhere to the outer surface of the second article.
  • the bolt assembly of the present invention is a pin tail of a torque share bolt using a tool in a direction in which the bolt body is fastened to the fixing nut in a state where the first nut is fastened to the other end of the bolt body to prevent rotation using a tool. Rotating the portion allows the high tension nut to be in close contact with the outer surface of the second article.
  • Both ends of the bolt body are each formed with a threaded thread for fastening the fixing nut and the high-tensile nut, respectively, the two threads are formed in the opposite direction of the thread.
  • the bolt assembly can be made easily even where the nuts are difficult to tighten when the objects are connected to each other by bolt assembly, and the construction can be easily performed because the bolt can be tightened with an appropriate torque. This can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a skeleton with a torque share bolt and bolt assembly according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a torque share bolt, a fixing nut and a high tension nut.
  • FIG. 4 is a perspective view of the fixing nut shown in FIG.
  • FIG 5 is a cross-sectional view showing the fixing nut shown in Figure 2 is fixed to the inner plate.
  • FIG. 6 to 9 are views showing the connection of the H-beams to the steel pipe column through the torque share bolt and bolt assembly according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing various embodiments of the fixing nut.
  • FIG. 11 is a view showing a form in which a part of the engaging portion constituting the fixing nut is inserted into the hole punched in the member.
  • FIG. 12 is a view showing a form in which the base material and the plate is coupled through the bolt assembly of the present invention.
  • FIG. 13 is a view illustrating a state in which a base material and a plate are coupled when the fixing nut constituting the bolt assembly of the present invention has a positioning pin.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a skeleton to which the torque share bolt and the bolt assembly is applied according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of FIG.
  • 1 and 2 has a shape in which the beams 20 made of H-shaped steel are connected to the outer four sides of the steel pipe column 10 made of square steel pipes, respectively.
  • Brackets 30 and 40 are respectively installed on the upper and lower sides of the beam 20 to support the beam 20, and an outer plate for extending the contact area with the steel pipe column 10 at the end of the beam 20 ( 50) is in bonded form.
  • An inner plate 60 is installed inside the steel pipe column 10.
  • the bolt bodies of the torque share bolt 80 are external to the brackets 30, 40 and the outer plate 50, and outside the steel pipe column 10. After penetrating the side of the steel pipe column 10, screw one end of the bolt body to the fixing nut 70, and each bracket 30, 40 by screwing the high tension nut 90 to the other end of the bolt body And the outer plate 50, the steel pipe column 10 and the inner plate 60 is integrally fastened.
  • FIGS. 1 and 2 illustrate the torque share bolt 80 in a state where the pin tail portion 82 to be described later in the fastening process is separated.
  • FIG. 3 is a view showing a torque share bolt, a fixing nut and a high tension nut.
  • the torque share bolt 80 penetrates the articles to be fastened, and has a bolt body 81 through which the fixing nut 70 and the high tension nut 90 are respectively screwed through both ends of the article, and the bolt body 81. It extends integrally from the other end of and includes a pin tail portion 82 made to be separated from the bolt body 81 when the prescribed torque reaches when rotating with a tool.
  • One end portion and the other end portion of the bolt body 81 are formed with threaded portions 81a and 81b for screwing the fixing nut 70 and the high tension nut 90 respectively.
  • the threads of the two threaded portions 81a and 81b may be formed in the same direction or in the opposite direction depending on the fastening method.
  • the nut 70 The 90 can be prevented from loosening. That is, even if any one nut is loosened, the other nut is tightened, so that the fastening state can be stably maintained.
  • the thread formed inside the fixing nut 70 and the high tension nut 90 is determined in accordance with the direction of the threaded portions 81a and 81b formed in the bolt body 81.
  • Spline protrusions 82a perpendicular to the longitudinal direction are formed on the outer surface of the pin tail portion 82, and the pin tail portion 82 and the bolt body are separated so that the pin tail portion 82 is separated when the prescribed torque is reached. Between the 81 is formed a notch portion 83 formed of a diameter smaller than the diameter of the pin tail portion 82 and broken when reaching the prescribed torque.
  • FIG 4 is a perspective view of the fixing nut shown in Figure 2
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing a state that the fixing nut shown in Figure 2 is fixed to the inner plate.
  • the fixing nut 70 is fitted to the nut fixing hole 60a of the inner plate 60 and the fitting portion 71 extends from the fitting portion 71 so that the fitting portion 71 is inserted into the nut fixing hole 60a. It is composed of a locking portion 72 is caught on one surface of the inner plate 60 when fitted.
  • a coupling hole 71a is formed through which the bolt body 81 of the torque share bolt 80 is screwed together, and on the outer surface thereof, for the interference fitting in the nut fixing hole 60a.
  • the spline protrusion 71b is formed.
  • the spline protrusion 71b is formed perpendicular to the longitudinal direction of the fitting portion 71.
  • the fitting portion 71 when the fitting portion 71 is strongly inserted into the nut fixing hole 60a while the inner diameter of the nut fixing hole 60a is smaller than the outer diameter of the fitting portion 71 including the spline protrusion 71b, the fitting portion ( 71 is forcibly fitted and the rotation of the fitting portion 71 is prevented due to the spline protrusion 71b even if a force acts in the circumferential direction in the process of screwing the torque share bolt 80 to the coupling hole 71a.
  • the locking portion 72 extends from one end of the fitting portion 71 and has an outer diameter larger than the outer diameter of the fitting portion 71, the inner plate 60 is inserted when the fitting portion 71 is inserted into the nut fixing hole 60a. While stuck on one side of the close contact.
  • a coupling hole 72a through which the torque share bolt 80 is screwed is connected to the coupling hole 71a of the fitting portion 71.
  • the fixing nut 70 having such a configuration is inserted into the steel pipe column 10 together with the inner plate 60 in a state of being fixed to the inner plate 60.
  • the inner plate 60 having the fixing nut 70 fixed therein is inserted into the steel pipe column 10. Since it is difficult for a worker to enter the inside of the steel pipe column 10 or insert a tool, the fixing nut 70 is fixed to the inner plate 60 before inserting the inner plate 60 into the steel pipe column 10. do. As described above, the fixing nut 70 is fixed by inserting the fitting portion 71 into the nut fixing hole 60a of the inner plate 60. To this end, the inner diameter of the nut fixing hole 60a is formed smaller than the outer diameter of the fitting portion 71 including the spline protrusion 71b.
  • the spline protrusion 83a is forcibly fitted into the nut fixing hole 60a in a state formed vertically in the longitudinal direction of the fitting portion 71, the bolt body 81 of the torque share bolt 80 is fixed to the fixing nut 70. Rotation of the fixing nut 70 is prevented even by inserting and rotating.
  • the bolt body 81 of the torque share bolt 80 is penetrated through the through holes formed in the outer plate 50 and the steel pipe column 10 from the outside of the steel pipe column 10, and then fits into the fixing nut 70. .
  • one end of the bolt body 81 constituting the torque share bolt 80 is inserted into the fixing nut 70, and the other end of the bolt body 81 is external to the steel pipe pillar 10.
  • the high tension nut 90 is prevented from rotating by using a dedicated wrench (W) from the outside of the steel pipe column 10, and only the pin tail portion 82 is fixed by the bolt body 81. Rotate in one direction to be fastened to (70).
  • W dedicated wrench
  • the bolt body 81 rotates to move forward to the inside of the steel pipe column 10.
  • the high tension nut 90 is the outer plate (shown in FIG. 9). As it gets closer to the outer surface of 50), it finally comes into close contact.
  • the torque is continuously applied to the pin tail portion 82 in the fastening process.
  • the notch portion 83 is broken and the pin tail portion 82 is separated from the bolt body 81.
  • the pin tail portion 82 is separated, it is determined that the proper fastening is made and the fastening work is finished.
  • the thread direction of the two threaded portions 81a and 81b formed at both ends of the bolt body 81 By forming the opposite side, it is possible to perform the fastening operation as described above. If the two threaded portions 81a and 81b have the same thread direction, the direction of the thread formed on the inside of the fixing nut 70 or the high-tension nut 90 is generally used to enable the above fastening operation. It can be formed differently from the thread direction of the in-nut.
  • FIG. 10 is a view showing various embodiments of the fixing nut.
  • the fixing nut 70 may be implemented in various forms.
  • the engaging portion 72 may be implemented in various forms such as circular or hexagonal, and the fitting portion 71 may also be implemented in a form in which all or part of the spline protrusions 71b are formed and there is no spline protrusion 71b. It may be carried out as.
  • the fixing nut 70 in which the spline protrusion 71b is not formed the surface in contact with the member is joined and fixed by stud welding or the like while the fitting portion 71 is inserted into the nut fixing hole drilled into the member.
  • the pin 10c protrudes to the outside of the steel pipe column 10 through the steel pipe column 10, the pin 10c is held up to the fastening position of the outer plate 50 joined to the end of the beam 20. .
  • the outer diameter of the positioning pin 71c is formed smaller than the outer diameter of the part in which the spline protrusion 71b was formed.
  • the positioning pin 71c may be applied not only to the spline protrusion 71b formed outside the fitting portion 71 but also to the case where the spline protrusion 71b is not formed.
  • FIG. 11 is a view showing a part of the engaging portion constituting the fixing nut is inserted into the hole punched in the member.
  • the locking portion 72 constituting the fixing nut 70 may be inserted into a nut fixing hole h, which is partially drilled into the member.
  • the nut fixing hole (h) may be formed stepped to have a larger cross-sectional area of the portion into which the engaging portion 72 is inserted than the portion into which the fitting portion 71 is inserted.
  • the shape of the portion into which the engaging portion 72 is inserted may be formed in an inclined shape as in FIG. 11 (b) as well as the shape of FIG.
  • FIG. 12 is a view showing a form in which the base material and the plate is coupled through the bolt assembly of the present invention.
  • the plate member 110 is coupled to one surface of the base member 100 as shown in FIG. It may be in the form that the plate 110 is coupled to both sides of the base material 100, such as.
  • the present invention may be implemented in various coupling forms.
  • FIG. 13 is a view illustrating a state in which a base material and a plate are combined when the fixing nut constituting the bolt assembly of the present invention has a positioning pin.
  • the positioning pin 71c When the positioning pin 71c is provided at the fixing nut 70, the positioning pin 71c may be coupled to the base material 100 only as shown in FIGS. 13A and 13B. As shown in (c) of FIG. 13, the positioning pins 71c may be coupled to each other in such a manner that the positioning pins 71c are inserted into the base material 100 and the opposite plate 110.
  • the threaded portion formed in the bolt body may be in the form of a computer bolt formed over the entire bolt body.
  • a nut fastened to the other end of the bolt body a nut generally used may be used instead of a high tension nut.

Abstract

본 발명은 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 테일부가 일정한 토크에 의해 파단되도록 이루어져 안정된 축력으로 체결되었음을 확인할 수 있도록 된 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체에 관한 것이다. 본 발명 토크 쉐어 볼트는, 체결하고자하는 물품들을 관통하며, 물품들을 체결하기 위한 너트가 양단을 통해 각각 나사 체결되도록 이루어진 볼트 몸체; 및 볼트 몸체의 일단으로부터 일체로 연장되어 공구에 물려 회전시키도록 이루어지며, 공구로 회전시킬 때 규정 토크에 도달하면 볼트 몸체로부터 분리되도록 이루어진 핀 테일부;를 포함한다.

Description

토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체
본 발명은 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 테일부가 일정한 토크에 의해 파단되도록 이루어져 안정된 축력으로 체결되었음을 확인할 수 있도록 된 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 볼트는 너트 또는 나사구멍에 나사 결합되어 두 개의 부재나 기계부품 등을 체결할 때 사용하는 대표적인 기계요소이다. 이러한 볼트는 통상적으로 스패너나 소켓렌치 등의 공구로 토크를 가할 수 있도록 다각형으로 된 헤드부와, 헤드부에 일체로 연장되어 너트 또는 나사구멍에 나사 결합되도록 나사산이 형성된 나사부로 구성된다.
볼트는 너트나 나사구멍에 나사 결합될 때 각각의 기계부품에서 요구하는 규정 토크로 체결되어야 하는데, 규정 토크는 하나의 부품에서도 각 부위별로 서로 다르게 되어 있어서 작업자가 볼트를 정상적으로 체결하고자 할 때는 작업지침서를 보고 지침서에서 요구하는 토크대로 토크렌치를 사용하여 작업해야 한다.
그러나, 작업자가 일일이 작업지침서를 보면서 토크렌치를 사용하여 볼트를 규정 토크대로 체결한다는 것은 매우 번거롭기 때문에 통상적으로는 작업자의 감각에 의존하여 볼트 체결이 이루어져 왔다. 그런데, 작업자의 감각은 여러가지 요인에 의해 변화될 수밖에 없기 때문에 볼트를 규정 토크로 정확하게 체결한다는 것은 여간 어려운 일이 아니다. 볼트 체결 불량이 문제가 되지 않는다면 상관없겠지만 기계부품 등의 성능에 영향을 주는 경우에는 문제를 야기할 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위하여 개발된 것이 토크 쉐어 볼트이며, 대한민국 등록실용신안공보 제0354219호(이하, ‘선행문헌’이라 한다)에 ‘와샤붙이 육각머리 토크볼트’라는 명칭으로 개시되어 있다.
선행문헌에 따르면, 볼트를 구성하는 나사부의 선단에 핀 테일부를 형성하고, 나사부와 핀 테일부 사이에 나사부보다 적은 직경의 노치부를 형성함으로써, 나사부에 너트를 끼우고 공구를 이용해 너트를 회전시킬 때 규정토크에 도달하면 노치부가 비틀려 파단되도록 이루어진다. 노치부의 파단을 통해 규정토크만큼 너트를 회전시켰음을 확인할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 선행문헌에 따른 토크 쉐어 볼트의 경우, 너트를 조이는 과정에서 규정토크에 도달하면 노치부가 비틀려 파단되도록 이루어지기 때문에 너트를 조이기 어려운 조립구조에서는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 선행문헌에 따른 토크 쉐어 볼트를 이용한 체결은 볼트의 나사부에 너트를 끼운 다음, 볼트의 머리부를 공구로 잡아 볼트를 고정한 상태에서 공구로 너트를 회전시켜 이루어지기 때문에, 좁은 관의 내부에 너트를 위치시킨 상태에서 볼트 조립이 이루어져야 하는 상황에서는 적용이 어렵다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록실용신안공보 제0354219호(2004.06.23.공고)
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 너트를 조이기 어려운 조립구조에 있어서도 규정 토크만큼 용이하게 체결할 수 있는 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체를 제공하는데 있다.
본 발명 토크 쉐어 볼트는, 체결하고자하는 물품들을 관통하며, 물품들을 체결하기 위한 너트가 양단을 통해 각각 나사 체결되도록 이루어진 볼트 몸체; 및 볼트 몸체의 일단으로부터 일체로 연장되어 공구에 물려 회전시키도록 이루어지며, 공구로 회전시킬 때 규정 토크에 도달하면 볼트 몸체로부터 분리되도록 이루어진 핀 테일부;를 포함한다.
핀 테일부의 외측면에는 길이방향으로 수직한 스플라인돌기가 이격 형성되며, 핀 테일부와 볼트 몸체 사이에는 핀 테일부의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 규정토크에 도달하면 파단되는 노치부가 형성된다.
볼트 몸체는 일단부와 타단부에 각각 나사산부가 형성되되, 두 나사산부는 나사산의 방향이 동일방향 또는 역방향으로 형성된다.
본 발명 볼트 조립체는, 토크 쉐어 볼트; 및 체결하고자하는 물품들 중 한쪽 가장자리에 위치되는 제1 물품의 바깥쪽에서 제1 물품에 회전이 방지되게 고정되며, 물품들을 관통하는 토크 쉐어 볼트의 볼트 몸체 일단에 나사 체결되는 고정너트;를 포함하여 물품들을 서로 체결한다.
고정너트는, 제1 물품에 형성된 너트 고정홀에 끼워져 고정되며, 볼트 몸체의 일단부가 관통하도록 이루어진 끼움부; 및 끼움부의 일단으로부터 연장되고 끼움부의 단면적보다 큰 단면적을 갖고 제1 물품의 일면에 걸리며, 볼트 몸체의 일단부가 관통하도록 이루어진 걸림부:를 포함한다.
끼움부의 외측면에는 길이방향으로 스플라인돌기가 형성되어 체결하고자 하는 제1 물품에 형성된 너트 고정홀에 억지 끼움되거나, 끼움부의 외측면은 스플라인돌기가 없는 상태로 너트 고정홀에 삽입되어 접합 고정된다.
본 발명 볼트 조립체는, 체결하고자하는 물품들 중 제1 물품과 반대쪽에 위치되는 제2 물품의 바깥쪽에서 볼트 몸체의 타단에 나사 체결되어 제2 물품의 바깥면에 밀착되는 고장력 너트를 더 포함한다.
본 발명 볼트 조립체는, 고장력 너트를 볼트 몸체의 타단부에 1차 나사 체결한 후 공구를 이용해 회전이 방지되게 한 상태에서 볼트 몸체가 고정 너트에 체결되는 방향으로 공구를 이용해 토크 쉐어 볼트의 핀테일부를 회전시키면, 고장력 너트가 제2 물품의 바깥면에 밀착되도록 이루어진다.
볼트 몸체의 양단부에는 고정 너트와 고장력 너트가 각각 나사 체결되는 나사산부가 각각 형성되되, 두 나사산부는 나사산의 방향이 반대로 형성된다.
본 발명 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체에 따르면, 물체를 서로 볼트 조립에 의해 연결할 때 너트를 조이기 어려운 곳에서도 간편하게 볼트 조립이 이루어질 수 있으며, 적정한 토크로 볼트를 체결할 수 있기 때문에 시공이 용이하게 체결성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체가 적용된 골조를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 토크 쉐어 볼트, 고정너트 및 고장력 너트를 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 고정너트의 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 고정너트가 내측 플레이트에 고정된 모습을 나타낸 단면도.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체를 통해 강관 기둥에 H형강 보를 연결하는 모습을 나타낸 도면.
도 10은 고정너트의 다양한 실시형태를 나타낸 도면.
도 11은 고정너트를 구성하는 걸림부 중 일부가 부재에 천공된 홀에 삽입된 형태를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명 볼트 조립체를 통해 모재와 판재가 결합된 형태를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명 볼트 조립체를 구성하는 고정너트가 위치 결정핀을 갖는 경우 모재와 판재가 결합된 모습을 나타낸 도면.
이하에서는 본 발명 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체가 적용된 골조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 골조는 사각강관으로 된 강관 기둥(10)의 외측 네 면에 H 형강으로 된 보(20)가 각각 연결된 형태를 갖는다. 보(20)의 상하측에는 브라켓(30)(40)이 각각 설치되어 보(20)를 지지해주며, 보(20)의 단부에는 강관 기둥(10)과의 접촉면적으로 확장하기 위한 외측 플레이트(50)가 접합된 형태이다. 강관 기둥(10)의 내측에는 내측 플레이트(60)가 설치된다.
내측 플레이트(60)에 고정너트(70)가 고정된 상태에서 강관 기둥(10)의 외부에서 토크 쉐어 볼트(80)의 볼트 몸체를 각 브라켓(30)(40) 및 외측 플레이트(50), 그리고 강관 기둥(10)의 측면에 관통시킨 후, 볼트 몸체의 일단을 고정너트(70)에 나사 체결하고, 볼트 몸체의 타단에 고장력 너트(90)를 나사 체결함에 의해 각 브라켓(30)(40) 및 외측 플레이트(50), 강관 기둥(10) 및 내측 플레이트(60)가 일체로 체결된다.
이러한 연결구조를 갖는 골조의 경우 강관 기둥(10)의 내측으로 작업자가 직접 들어가거나 공구를 투입하여 작업하기 어렵기 때문에 체결하고자 하는 물품에 고정되는 고정너트(70)를 이용하여 체결작업이 이루어진다. 고정너트(70)에는 토크가 가해지지 않고 강관 기둥(10)의 외부에서 토크 쉐어 볼트(80)에만 토크가 가해진다. 참고로, 도 1 및 도 2에서는 체결 과정에서 후술할 핀 테일부(82)가 분리된 상태의 토크 쉐어 볼트(80)를 보여주고 있다.
도 3은 토크 쉐어 볼트, 고정너트 및 고장력 너트를 나타낸 도면이다.
토크 쉐어 볼트(80)는, 체결하고자 하는 물품들을 관통하며 물품의 양쪽에서 양단를 통해 고정너트(70)와 고장력 너트(90)가 각각 나사 체결되도록 이루어진 볼트 몸체(81), 및 볼트 몸체(81)의 타단으로부터 일체로 연장되어 공구를 이용해 회전시킬 때 규정토크에 도달하면 볼트 몸체(81)로부터 분리되도록 이루어진 핀 테일부(82)를 포함한다.
볼트 몸체(81)의 일단부와 타단부에는 각각 고정너트(70)와 고장력 너트(90)가 나사 체결되는 나사산부(81a)(81b)가 각각 형성된다. 두 나사산부(81a)(81b)의 나사산은 체결방법에 따라서 동일한 방향으로 형성되거나 역방향으로 형성될 수 있다. 역방향으로 형성되는 경우, 토크 쉐어 볼트(80) 및 고정너트(70), 그리고 고장력 너트(90)로 강관 기둥(10)에 보(20)를 체결한 상태에서 구조물에 진동이 가해지더라도 너트(70)(90)가 풀리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 어느 하나의 너트가 풀리더라도 다른 너트는 조여지게 되므로 체결상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
고정너트(70) 및 고장력 너트(90)의 내측에 형성되는 나사산은 볼트 몸체(81)에 형성되는 나사산부(81a)(81b)의 방향에 따라 그 방향이 결정된다.
핀 테일부(82)의 외측면에는 길이방향으로 수직한 스플라인돌기(82a)가 이격 형성되며, 규정토크에 도달하면 핀 테일부(82)의 분리가 이루어지도록 핀 테일부(82)와 볼트 몸체(81) 사이에는 핀 테일부(82)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 규정토크에 도달하면 파단되는 노치부(83)가 형성된다.
도 4는 도 2에 도시된 고정너트의 사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 고정너트가 내측 플레이트에 고정된 모습을 나타낸 단면도이다.
고정너트(70)는 내측 플레이트(60)의 너트 고정홀(60a)에 억지 끼움되는 끼움부(71)와, 끼움부(71)로부터 연장되어 끼움부(71)가 너트 고정홀(60a)에 끼워질 때 내측 플레이트(60)의 일면에 걸리는 걸림부(72)로 구성된다.
끼움부(71)의 중심에는 토크 쉐어 볼트(80)의 볼트 몸체(81)가 나사 결합하면서 관통하는 결합홀(71a)이 형성되며 외측면에는 너트 고정홀(60a) 내에서의 억지 끼움을 위한 스플라인돌기(71b)가 형성된다. 스플라인돌기(71b)는 끼움부(71)의 길이방향으로 수직하게 형성된다. 따라서, 너트 고정홀(60a)의 내경을 스플라인돌기(71b)를 포함한 끼움부(71)의 외경보다 작게 형성한 상태에서 끼움부(71)를 너트 고정홀(60a)에 강하게 삽입하면 끼움부(71)가 억지 끼움되며, 토크 쉐어 볼트(80)를 결합홀(71a)에 나사 결합하는 과정에서 원주방향으로 힘이 작용하더라도 스플라인돌기(71b)로 인해 끼움부(71)의 회전이 방지된다.
걸림부(72)는 끼움부(71)의 일단으로부터 연장되고 끼움부(71)의 외경보다 큰 외경을 갖기 때문에 끼움부(71)를 너트 고정홀(60a) 내에 삽입할 때 내측 플레이트(60)의 일면에 걸리면서 밀착된다. 걸림부(72)의 중심에는 토크 쉐어 볼트(80)가 나사 결합하면서 관통하는 결합홀(72a)이 끼움부(71)의 결합홀(71a)과 연결 형성된다.
이와 같은 구성을 갖는 고정너트(70)는 내측 플레이트(60)에 고정된 상태에서 내측 플레이트(60)와 함께 강관 기둥(10) 내로 삽입된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체를 통해 강관 기둥(10)에 H형강 보(20)를 연결하는 모습을 도 6 내지 도 9를 참조로 살펴보기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 강관 기둥(10)의 내측에는 고정너트(70)가 고정된 내측 플레이트(60)가 삽입된다. 강관 기둥(10)의 내부로 작업자가 들어가거나 공구를 삽입하여 작업하기 어렵기 때문에 내측 플레이트(60)를 강관 기둥(10)에 삽입하기 전에 고정너트(70)를 미리 내측 플레이트(60)에 고정한다. 상술한 바와 같이 고정너트(70)는 끼움부(71)를 내측 플레이트(60)의 너트 고정홀(60a)에 억지 끼움함으로써 고정이 이루어진다. 이를 위해 너트 고정홀(60a)의 내경은 스플라인돌기(71b)를 포함한 끼움부(71)의 외경보다 작게 형성된다. 스플라인돌기(83a)는 끼움부(71)의 길이방향으로 수직하게 형성된 상태에서 너트 고정홀(60a)에 억지 끼움되기 때문에, 고정너트(70)에 토크 쉐어 볼트(80)의 볼트 몸체(81)를 끼우고 회전시키더라도 고정너트(70)의 회전이 방지된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 고정너트(70)가 고정된 내측 플레이트(60)를 강관 기둥(10)의 내측으로 삽입하여 내측면에 접촉시킨 상태에서 보(20)의 단부에 접합된 외측 플레이트(50)가 강관 기둥(10)의 외측면에 접촉되도록 한다. 이후, 강관 기둥(10)의 외부에서 토크 쉐어 볼트(80)의 볼트 몸체(81)를 외측 플레이트(50) 및 강관 기둥(10)에 형성된 관통홀을 통해 관통시킨 후 고정너트(70)에 끼운다.
도 8에 도시된 바와 같이, 토크 쉐어 볼트(80)를 구성하는 볼트 몸체(81)의 일단을 고정너트(70)에 끼우고, 강관 기둥(10)의 외부에서 볼트 몸체(81)의 타단에 고장력 너트(90)를 끼운 후, 강관 기둥(10)의 외부에서 전용렌치(W)를 이용해 고장력 너트(90)는 회전이 방지되게 잡고 핀 테일부(82)만 볼트 몸체(81)가 고정너트(70)에 체결될 수 있도록 일방향으로 회전시킨다. 핀 테일부(82)를 회전시킴에 의해 볼트 몸체(81)가 회전하면서 강관 기둥(10)의 내측으로 전진하게 되고, 이 과정에서 고장력 너트(90)는 도 9에 도시된 바와 같이 외측 플레이트(50)의 바깥면에 점점 가까워지면서 최종적으로 밀착된다. 체결과정에서 핀 테일부(82)에는 계속해서 토크가 가해지며, 규정토크에 도달하면 노치부(83)가 파단되어 핀 테일부(82)가 볼트 몸체(81)로부터 분리된다. 핀 테일부(82)가 분리되면 적정한 체결이 이루어진 것으로 판단되어 체결작업이 종료된다.
고정너트(70)와 고장력 너트(90)의 내측에 형성되는 나사산의 방향이 통상적인 너트의 나사산 방향인 경우 볼트 몸체(81)의 양단부에 형성되는 두 나사산부(81a)(81b)의 나사산 방향으로 반대로 형성함으로써, 상기와 같은 체결작업을 수행할 수 있다. 만일, 두 나사산부(81a)(81b)의 나사산 방향을 동일하게 형성하는 경우, 상기와 같은 체결작업이 가능하도록 고정너트(70) 또는 고장력 너트(90)의 내측에 형성되는 나사산의 방향을 통상적인 너트의 나사산 방향과 달리 형성할 수 있다.
도 10은 고정너트의 다양한 실시형태를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 것처럼 고정너트(70)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 걸림부(72)는 원형 또는 육각형 등 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 끼움부(71)도 전체 또는 일부에만 스플라인 돌기(71b)가 형성되는 형태로 실시될 수 있고 스플라인 돌기(71b)가 없는 형태로 실시될 수도 있다. 스플라인 돌기(71b)가 형성되지 않는 고정너트(70)의 경우 끼움부(71)가 부재에 천공된 너트 고정홀에 삽입된 상태에서 부재에 접촉된 면을 스터드 용접 등을 통해 접합 고정하게 된다.
도 10의 (b),(c),(e),(f)에서 보는 바와 같이 끼움부(71)의 일부에만 스플라인 돌기(71b)가 형성되는 경우, 스플라인 돌기(71b)가 형성되지 않은 단부는 시공시 체결위치를 잡아주는 위치 결정핀(71c)의 역할을 한다. 즉, 내측 플레이트(60)에 고정너트(70)를 고정할 때 위치 결정핀(71c) 부분이 내측 플레이트(60)의 반대쪽으로 돌출되는 형태로 구성함으로써, 고정너트(70)가 고정된 내측 플레이트(60)를 강관 기둥(10)의 내부로 삽입하는 과정에서 위치 결정핀(71c)이 강관 기둥(10)에 형성된 볼트 관통홀에 끼워지므로 내측 플레이트(60)의 체결 위치를 올바르게 잡을 수 있다. 만일, 위치 결정핀(71c)이 강관 기둥(10)를 관통하여 강관 기둥(10)의 외측까지 돌출되는 경우에는 보(20)의 단부에 접합된 외측 플레이트(50)의 체결 위치까지 잡아주게 된다. 한편, 위치 결정핀(71c)의 외경은 스플라인 돌기(71b)가 형성된 부분의 외경보다 작게 형성된다.
한편, 위치 결정핀(71c)은 끼움부(71)의 외측에 스플라인 돌기(71b)가 형성된 것뿐만 아니라 스플라인 돌기(71b)가 형성되지 않는 경우에도 적용될 수 있다.
도 11은 고정너트를 구성하는 걸림부 중 일부가 부재에 천공된 홀에 삽입된 형태를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 고정너트(70)를 구성하는 걸림부(72)는 일부가 부재에 천공된 너트 고정홀(h)에 삽입될 수도 있다. 이 때, 너트 고정홀(h)은 끼움부(71)가 삽입되는 부분보다 걸림부(72)가 삽입되는 부분의 단면적이 큰 형태로 단차지게 형성될 수도 있다. 아울러, 걸림부(72)가 삽입되는 부분의 형태도 도 11의 (a)의 형태뿐만 아니라 도 11의 (b)에서와 같이 경사진 형태로 형성될 수도 있다.
도 12는 본 발명 볼트 조립체를 통해 모재와 판재가 결합된 형태를 나타낸 도면이다.
본 발명 볼트 조립체에 의해 모재(100)와 판재(110)가 결합되는 형태를 보면 도 12의 (a)와 같이 모재(100)의 일면에 판재(110)가 결합되는 형태 또는 도 12의 (b)와 같이 모재(100)의 양면에 판재(110)가 결합되는 형태일 수도 있다. 이외에도 다양한 결합 형태로 실시될 수 있다.
도 13은 본 발명 볼트 조립체를 구성하는 고정너트가 위치 결정핀을 갖는 경우 모재와 판재가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
고정너트(70)에 위치 결정핀(71c)이 구비되는 경우, 도 13의 (a)와 (b)와 같이 위치 결정핀(71c)이 모재(100)에만 삽입되는 형태로 결합될 수도 있고, 도 13의 (c)와 같이 위치 결정핀(71c)이 모재(100)와 반대편 판재(110)까지 삽입되는 형태로 결합될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 토크 쉐어 볼트 및 볼트 조립체를 바람직한 실시예를 기초로 상세히 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자에 의해 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 예컨대, 볼트 몸체에 형성되는 나사산부는 볼트 몸체 전체에 걸쳐서 형성되는 전산볼트 형태일 수도 있다. 또한, 볼트 몸체의 타단에 체결되는 너트로는 고장력 너트 대신 일반적으로 사용되는 너트도 사용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 체결하고자하는 물품들을 관통하며, 물품들을 체결하기 위한 너트가 양단을 통해 각각 나사 체결되도록 이루어진 볼트 몸체; 및
    상기 볼트 몸체의 일단으로부터 일체로 연장되어 공구에 물려 회전시키도록 이루어지며, 공구로 회전시킬 때 규정 토크에 도달하면 볼트 몸체로부터 분리되도록 이루어진 핀 테일부;를 포함하는 토크 쉐어 볼트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀 테일부의 외측면에는 길이방향으로 수직한 스플라인돌기가 이격 형성되며, 핀 테일부와 볼트 몸체 사이에는 핀 테일부의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 규정토크에 도달하면 파단되는 노치부가 형성된 것을 특징으로 하는 토크 쉐어 볼트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼트 몸체는 일단부와 타단부에 각각 나사산부가 형성되되, 두 나사산부는 나사산의 방향이 동일방향 또는 역방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 쉐어 볼트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 토크 쉐어 볼트; 및
    체결하고자하는 물품들 중 한쪽 가장자리에 위치되는 제1 물품의 바깥쪽에서 제1 물품에 회전이 방지되게 고정되며, 물품들을 관통하는 토크 쉐어 볼트의 볼트 몸체 일단에 나사 체결되는 고정너트;를 포함하여, 물품들을 서로 체결하는 볼트 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정너트는,
    상기 제1 물품에 형성된 너트 고정홀에 끼워져 고정되며, 볼트 몸체의 일단부가 관통하도록 이루어진 끼움부; 및
    상기 끼움부의 일단으로부터 연장되고 끼움부의 단면적보다 큰 단면적을 갖고 제1 물품의 일면에 걸리며, 볼트 몸체의 일단부가 관통하도록 이루어진 걸림부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 끼움부의 외측면에는 길이방향으로 스플라인돌기가 형성되어 체결하고자 하는 제1 물품에 형성된 너트 고정홀에 억지 끼움되거나, 상기 끼움부의 외측면은 스플라인돌기가 없는 상태로 너트 고정홀에 삽입되어 접합 고정되는 것을 특징으로 하는 볼트 조립체.
  7. 제5항에 있어서,
    체결하고자하는 물품들 중 제1 물품과 반대쪽에 위치되는 제2 물품의 바깥쪽에서 볼트 몸체의 타단에 나사 체결되어 제2 물품의 바깥면에 밀착되는 고장력 너트를 더 포함하는 볼트 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고장력 너트를 상기 볼트 몸체의 타단부에 1차 나사 체결한 후 공구를 이용해 회전이 방지되게 한 상태에서 볼트 몸체가 고정 너트에 체결되는 방향으로 공구를 이용해 토크 쉐어 볼트의 핀테일부를 회전시키면, 상기 고장력 너트가 제2 물품의 바깥면에 밀착되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 볼트 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 볼트 몸체의 양단부에는 고정 너트와 고장력 너트가 각각 나사 체결되는 나사산부가 각각 형성되되, 두 나사산부는 나사산의 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 볼트 조립체.
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