KR20150077839A - 체결부재의 풀림감지센서와 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체결부재의 풀림감지센서와 시스템에 관한 것이다. 그러한 체결부재의 풀림감지센서와 시스템은 일측은 구조물에 부착되고, 타측은 체결부재에 부착되며 회로선이 배치되는 스티커와; 스티커에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 안테나와; 안테나로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩과; 그리고 전원을 공급하는 배터리를 포함한다.

Description

체결부재의 풀림감지센서와 시스템{System for sensing unlocking state of clamped members}

본 발명은 체결부재의 풀림감지센서와 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트, 너트와 같은 체결부재에 센서를 장착함으로써 체결부재의 풀림상태를 실시간 또는 원하는 시간에 파악할 수 있는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 건축물, 교량, 철도, 자동차 등에는 체결부재로서 볼트와 너트가 체결된다.

그리고, 이러한 체결부재는 충격이나, 진동 등의 외부 요인에 의하여 풀리는 경우가 발생한다. 따라서, 체결부재의 풀림을 방지하여 관리하는 것이 중요한 요소이다.

이와 같이 체결부재의 풀림을 파악하기 위한 다양한 방안들이 제안된다.

*즉, 볼트와 너트를 체결한 후, 볼트, 너트에 일자 등으로 색마크를 표시함으로써 볼트가 풀린 경우 이 색마크가 일치하지 않고 서로 어긋난 것을 시각적으로 확인함으로써 볼트와 너트의 풀림을 파악할 수 있다.

그러나, 이러한 방식은 보이지 않는 장소에 체결된 경우에는 육안으로 색마크의 어긋남을 확인하기 어렵고, 시간이 경과함에 따라 색마크에 먼지가 덮힘으로써 시각적으로 확인이 어려운 문제점이 있다.

또한, 특허공개 제 10-2012-7356호에 이러한 풀림감지센서와 시스템이 제안되는 바, 볼트와 너트가 체결된 주변에 압력 감지 센서를 사용하여 풀림 상태 정보를 감지하는 방안이 제안된다.

그러나, 이러한 문제점으로는 볼트 또는 너트 주변에 압력감지센서를 부착할 수 있는 충분한 공간이 있어야 한다.

특허공개 제10-2012-7356호(명칭:볼트와 너트간의 체결상태 풀림을 감지할 수 있는 체결풀림 감지 시스템)

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 볼트, 너트와 같은 체결부재에 센서를 장착함으로써 체결부재의 풀림상태를 실시간 또는 원하는 시간에 파악할 수 있는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 일측은 구조물에 부착되고, 타측은 체결부재에 부착되며 회로선이 배치되는 스티커와;

스티커에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 안테나와;

안테나로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩과; 그리고

전원을 공급하는 배터리를 포함하는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템을 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 체결부재의 풀림감지센서와 시스템은 RFID 태그형 센서를 구조물 및 볼트에 부착시켜서 볼트의 풀림여부를 판단할 수 있고, 외부에도 신호를 전송할 수 있어서 원격지에서도 용이하게 풀림을 실시간 또는 원하는 시간에 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풀림감지센서와 시스템이 구비된 체결부재를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 체결부재의 풀림감지센서와 시스템의 구조를 보여주는 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 체결부재의 풀림감지센서와 시스템의 내부 구조를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 풀림감지센서와 시스템의 RFID태그형 센서 구조를 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 2에 도시된 풀림감지센서와 시스템의 다른 실시예로서 RFID 안테나가 별도의 케이블에 의하여 일정 거리 떨어진 위치에 배치되는 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 체결부재의 풀림감지센서와 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 체결부재(3)의 풀림감지센서와 시스템(1)은 체결부재(3) 및 구조물(5)에 부착되는 스티커(7)와; 스티커(7)에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 RFID 안테나(9)와; 안테나(9)로부터 수신된 신호를 처리하는 RFID칩(11)과; 전원을 공급하는 배터리(15)를 포함한다.

상기한 구조를 갖는 체결부재의 풀림 감지 시스템에 있어서, 스티커(7)는 플랙시블(Flexible)한 재질로 형성되며 내측에는 RFID가 배치된다.

이러한 스티커(7)는 일측은 구조물(5)에 부착되고, 타측은 볼트(3)의 외부면에 접착될 수 있다. 이때, 스티커(7)는 볼트(3)의 측면에 부착될 수도 있고, 혹은 볼트(3)의 상부에 연장되어 부착될 수도 있다.

그리고, 스티커(7)가 구조물(5)과 볼트(3)에 부착된 상태에서, 볼트(3)가 풀려서 회전하는 경우, 구조물(5)은 고정된 상태이므로 볼트(3) 측에 부착된 스티커(7)가 볼트(3)를 따라서 회전하게 되어 스티커(7)의 길이가 늘어나거나 비틀리게 되고 이때 일정 길이 이상 늘어나거나 비틀리는 경우 스티커(7)가 절단된다.

이때, 스티커(7)에 배치된 회로선(W)도 같이 절단됨으로써, 후술하는 바와 같이 회로선(W)을 따라 흐르는 신호의 공급이 차단되는 것을 감지하여 볼트(3)가 풀리는 것을 감지할 수 있다.

상기 RFID 안테나(9)는 외부로부터 일정 주파수의 신호를 수신하거나 외부로 신호를 송출한다. 즉, 본 발명의 RFID 태그는 수동 혹은 능동방식을 적용하므로 RFID 안테나(9)는 신호를 수신하거나 송신하게 된다.

RFID칩(11)은 안테나(9)를 통하여 수신된 신호에 반응하여 입력된 데이터를 안테나를 통하여 외부로 송출하므로써 리더기(R)가 이를 감지할 수 있다.

이때, RFID칩(11)은 다양한 대역의 주파수를 사용할 수 있다. 예를 들면, UHF방식은 900MHz 대역의 주파수를 사용하고, 리더와 RFID 태그의 데이터 송수신 거리가 5m 내지 10m 범위 이내이다.

그리고, HF방식은 13.56Mhz 대역의 주파수를 사용하고, 리더와 RFID 태그의 데이터 송수신 거리가 1cm 내지 3cm 범위 이내이다. 이러한 HF방식은 보안과 안전상의 이유로 현재 교통카드, 신용카드용에 주로 사용된다.

듀얼 태그방식(Dual Tag)은 상기 UHF방식의 태그와 HF방식의 태그를 동시에 적용하는 방식이다. 즉, 상기한 바와 같이 UHF방식과 HF방식이 용도와 성능에 있어서 차이가 있음으로, 이 2가지 방식의 태그를 병렬로 배치하여 사용하는 방식이다. 예를 들면, UHF방식은 물류용으로 사용하고, HF방식은 제품별 정보 인식용으로 사용한다.

상기 회로선(W)은 스티커(7)상에 배치되며 RFID 안테나(9)와 칩(11)을 연결하여 신호가 흐른다.

따라서, RFID칩(11)으로부터 신호가 발생되면 회로선(W)을 통하여 흐른 후 안테나(9)로 전파되거나, 안테나(9)에서 수신된 신호가 회로선(W)을 통하여 RFID칩(11)으로 전달된다.

이러한 RFID 태그에 있어서, 나사의 풀림으로 인하여 회로선(W)이 절단된 경우, 리더기(R)에 의하여 이를 감지함으로써 나사의 풀림을 확인할 수 있다.

즉, RFID 리더기(R)를 RFID 태그에 접근시키면, RFID칩(11)에서 발생된 신호가 회로선(W)을 따라 흐른 후 안테나(9)를 통하여 외부로 전파되고, RFID 리더기(R)는 이를 감지함으로써 RFID 태그가 정상인지를 판단할 수 있다.

예를 들면, RFID칩(11)의 신호가 회로선(W)을 따라 흐른 후 안테나(9)를 통하여 외부로 전파되는 것이 감지되면 회로선(W)이 절단되지 않았다는 것을 의미하고, 이는 나사가 풀리지 않았다는 것을 나타내므로 정상으로 판단한다.

반대로, RFID 태그로부터 신호가 수신되지 않는다는 것은 RFID칩(11)의 신호가 회로선을 통하여 전달되지 않는다는 것을 의미하며, 이는 나사가 풀림으로써 회로선(W)이 절단되었다는 것을 나타내므로 나사풀림으로 판단한다.

그리고, 본 발명에 적용되는 RFID 태그는 바람직하게는 능동방식이므로 신호 도달거리가 수십 미터에 달하므로 원거리에서도 나사풀림 여부를 판단할 수 있다.

그리고, RFID 태그에 미리 회로선(W)을 가로 지르는 방향으로 절취선(L)을 형성함으로써 나사가 풀리는 경우 RFID 태그가 일정한 방향으로 절단될 수 있도록 할 수도 있다.

한편, 나사가 지하 등 깊은 곳에 설치되는 경우 신호가 간섭등으로 인하여 외부로 전파되기 어려울 수 있음으로, 이러한 경우 RFID 안테나(9)를 신호 전달이 원활한 장소에 설치할 수도 있다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, RFID 안테나(9)와 회로선(W)을 별도의 케이블(C)을 이용하여 연결하는 방식이다. 이와 같이 별도의 케이블(C)에 의하여 RFID 안테나(9)를 연결함으로써 RFID칩(11)과 RFID 안테나(9)의 사이 거리를 늘릴 수 있다.

이와 같은 방식으로 신호의 전달 환경이 열악한 장소에서도 원활하게 RFID 신호를 송수신함으로써 나사의 풀림여부를 감지할 수 있다.

상기에서는 나사풀림 감지시스템으로서 RFID 방식에 의하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 RFID 방식 이외의 블루투스(Bluthtooth) 와이파이(wifi), 지그비(zigbee) 등을 포함할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 체결부재의 풀림감지센서와 시스템의 작동과정에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스티커(7) 형태의 센서를 구조물(5) 및 볼트(3)에 부착한다. 즉, 스티커(7)의 일측은 구조물(5)의 표면에 부착하고 타측은 볼트(3)의 표면에 부착한다. 이때, 스티커(7)가 직선상태를 유지하도록 약간의 텐션을 주어 부착한다.

이와 같이 스티커(7)가 구조물(5) 및 볼트(3)에 부착된 상태에서, 배터리(15)로부터 전원이 공급되면 RFID칩(11)으로부터 일정 주파수 대역의 신호가 발생된다.

그리고, 이 신호는 회로선(W)을 통하여 인가된 후, RFID 안테나(9)를 통하여 외부로 전송된다.

만약, 볼트(3)가 풀리는 경우에는, 볼트(3)에 부착된 스티커(7)도 따라서 회전하게 되며, 이때 스티커(7)의 반대측은 구조물(5)에 고정된 상태이다.

따라서, 볼트(3)가 풀림에 따라 스티커(7)에 작용하는 하중도 점점 증가하게 되고, 허용 인장강도 이상의 하중이 작용하게 되면 스티커(7)는 절단된다.

이와 같이 스티커(7)가 절단되면(17), 회로선(W)도 같이 절단되고, 이때 회로선(W)을 따라 흐르는 신호가 RFID 리더기(R)에 전달되지 못한다.

따라서, RFID리더기(R)는 신호가 수신되지 못하는 경우 이를 나사가 풀린 상태로 판단할 수 있다. 그리고, RFID 리더기(R)는 네트워크 통신망을 통하여 외부의 단말기(C)에 정보를 전달할 수 있다.

결국, 외부 원격지에 있는 작업자는 단말기(C)를 통하여 신호를 접수함으로써 볼트(3)의 풀림상태를 실시간으로 파악할 수 있다.

1: 체결부재의 풀림감지센서와 시스템
3: 체결부재
5: 구조물
7: 스티커
9: RFID 안테나
11: RFID 칩
15: 배터리
R: RFID 리더기

Claims (4)

1. 일측은 구조물에 부착되고, 타측은 체결부재에 부착되며 회로선이 배치되는 스티커와;
   스티커에 배치되어 외부 신호를 송수신하는 RFID 안테나와;
   안테나로부터 수신된 신호를 처리하는 통신칩과; 그리고
   전원을 공급하는 배터리를 포함하는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스티커 및 회로선은 플렉시블한 재질로 형성됨으로써 일정 강도 이상의 외력이 작용하는 경우 절단될 수 있는 것을 특징으로 하는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 RFID 안테나는 회로선과 케이블에 의하여 연결됨으로써 일정 거리 떨어진 위치에 배치될 수 있는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 통신칩은 RFID, 블루투스(Bluthtooth) 와이파이(wifi), 지그비(zigbee)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 체결부재의 풀림감지센서와 시스템.
   
   
   
   
   
   

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