와셔의 역사
너트와 볼트의 발명 이후 체결부가 풀리거나 느슨해지는 현상은 본질적인 문제였습니다. 와셔가 가장 매력적인 기계적 혁신은 아닐지라도, 중요한 역할을 하는 것만은 확실합니다. 17 세기 나무 수레 바퀴를 조이든, 공기역학적 비행기 날개를 고정하기 위해서든, 와셔는 볼트 체결부를 고정하기 위한 가장 이상적인 솔루션이었습니다.
물체를 함께 결합한다는 개념은 거의 인류의 역사만큼이나 오래되었습니다. 인간이 막대기 두 개를 합치거나 막대기와 돌을 함께 고정해 사용하기 시작하는 데 오래 걸리지 않았을 것입니다. 목적에 따라 알맞은 모양을 이용하는 것뿐만 아니라 도구로 할 수 있는 방법을 모색한 것입니다.
수천 년 동안, 다양한 유형의 원시적인 끈과 밧줄이 도구와 무기를 만드는 것은 물론 원시적인 건물이나 뗏목과 같은 다양한 구조물을 만드는 데 선호되는 방법이었을 것입니다. 신석기 시대(기원전 9,000년 경 - 기원전 5,000년 경)에는 식물과 동물의 일부를 포함한 이른바 “신석기 시대(NewStone Age)”에 이용할 수 있는 모든 재료를 최대한 활용했습니다.
이후 진화하는 과정에서 목공과 소목 일은 다양하고 정교한 접합 방식을 탄생시켰습니다. 장부 촉과 못과 같은 접착제와 단순한 파스너는 중요한 개발이었습니다.
최초의 와셔 적용처
와셔의 사용 및 개발은 나사산 강철 볼트 및 볼트 체결부와 밀접한 관련이 있습니다. 하지만 엔지니어링 선조들이 볼트나 나사 체결부에 일부 유형의 와셔를 추가하는 이점을 누리기 시작한 시기는 정확히 짐작하기 어렵습니다.
여러 의견이 있지만, 나사산의 발명은 기원전 400년경으로 거슬러 올라갑니다. 그 예로, 이 기술이 인쇄기에 사용된 것을 볼 수 있습니다. 이 발명은 이집트인이나 로마인에 의해 테이퍼 나사의 개발을 견인하고, 목공 접합 방식 및 다른 체결 적용처에서의 혁신을 위한 발판을 마련했습니다.
적합한 너트가 있는 나사산 강철 볼트는 아마도 15세기로 거슬러 올라갑니다. 17세기부터 나사 절삭 기계가 비교적 광범위하게 사용되었지만 18세기 중반 1차 산업 혁명이 일어난 후에야 추진력을 얻기 시작했습니다. 개발은 대량 생산을 위한 기계를 제조하고 사용할 기회에 따라 이루어졌습니다.
용도에 적합한 와셔
볼트 체결부와 관련된 “와셔”라는 단어의 어원 또한 긴 시간이 지나면서 모호해졌습니다. 그러나 이 용어는 1346년에 쓰인 문서에서 찾을 수 있습니다. 1611년의 또 다른 자료에서는 포병 분야에서 축 허브의 마모를 줄이는 방법을 설명하며 이 단어를 사용합니다.
오늘날 와셔의 용도는 발명에 대한 단서를 제공합니다. 동물이 마차를 끌던 시절에는 이 부분이 바퀴에 엄청난 문제를 일으켰을 것이기에, 볼트가 풀리지 않게 하고 마모와 파손을 줄이는 것이 주된 용도였습니다. 다른 최신 용도는 더 넓은 면적에 하중을 분산시키고, 스페이서 또는 잠금 장치의 역할을 하며, 진동을 줄이고 액체로부터 보호하는 것입니다.
오늘날 와셔는 매우 다양한 종류, 재질, 표면 처리, 코팅 및 크기로 제공되어 고유한 특정적용처의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 일반적으로 와셔는 세 개의 주요 제품군으로 나눌 수 있습니다.
- 하중을 분산시키고 마모를 방지하는 일반(평) 와셔
- 진동에 의한 볼트 풀림을 줄이기 위해 축 방향으로 유연성을 생성하는 스프링 와셔
- 볼트 또는 너트의 풀림과 느슨해짐을 방지하는 잠금 와셔
가장 효과적인 체결 방법의 출현
물론 엔지니어들은 접착제 및 다양한 너트 유형과 같이 볼트 체결부의 풀림 및 느슨해짐(slackening)을 방지하기 위해 와셔 이외의 다른 방법을 시도했습니다. 또한 잠금 와셔의 경우 코니컬 와셔(Belleville), 곡선형 디스크 스프링, 웨이브 와셔, 분할 와셔/스프링 잠금 와셔, 이붙이 잠금/톱니형와셔, 탭 와셔 및 쐐기형 풀림 방지 와셔 등 다양한 제품이 시도되었습니다
쐐기형 풀림 방지 와셔는 볼트 풀림을 방지하는 데 가장 효과적인 것으로 평가됩니다. 특허 출원은 20세기 초부터 시작되었지만, 획기적인 발전은 Nord-Lock이 1980년대에 설계를 개선하고 상용화하기 시작하면서부터 이루어졌다고 해도 과언이 아닙니다.
노드락 쐐기형 풀림 방지 와셔의 역사
1953년부터 오일 버너, 호스 릴, 마이터 톱 및기타 공구를 취급해 온 스웨덴 회사인 Nobex는 1960년에 생산 시설을 스톡홀름에서 북서쪽으로 약 600km 떨어진 마트마(Mattmar)로 이전했습니다. 1982년 쐐기형 풀림 방지 와셔에 대한 특허를 취득하고 노드락 브랜드로 제조하기 시작했습니다.
이 회사의 설립자인 Bengt와 Mary Persson의 아들이자 전 노드락의 CEO인 KurtPersson은 26년 동안 쐐기형 풀림 방지 와셔 개발에 적극적으로 참여했습니다. 그는다음과 같이 이야기합니다. “와셔 비즈니스의 운영은, 말하자면 충분한 준비도 없이 무작정힘든 일에 내던져진 상황이었습니다. 저희는 프레스, 경화 및 표면 처리 등 생산에 대해아는 바가 전혀 없었습니다.”
“기본 기능이 훌륭하다는 것은 알 수 있었습니다.” 라고 그는 계속 말합니다. “그러나 동시에, 잘못된 재질과 설계로 크게 실패한 제품도 있었습니다. 뼈아픈 교훈을 얻은 후 모든 것을 폐기하고 말 그대로 처음부터 다시 시작해야 했습니다.”
쐐기형 풀림 방지 기능의 완성
Nobex는 쐐기형 풀림 방지 와셔를 재설계하기 위해 엔지니어를 고용하고, 시간이 지남에 따라 자체 설계 및 생산 기술을 구축해 나갔습니다. Persson은 다음과 같이 말합니다.
“와셔의 쐐기형 풀림 방지 기능을 완벽하게 구현한 이후에는 부식, 열 및 산성에 내성이 있는 새로운 재질, 크기 및 표면 처리 개발과 개선에 더욱 몰두했습니다.”
그 이후로 꾸준히 지속적인 개선과 전문화에 집중해 왔습니다. Nobex는 생산 기술을 개선하고 기계를 재설계하여 대형 와셔 배치 전반에 걸친 고품질의 보장을 중요하게 생각했습니다. 또한, 심층적인 테스트는 높은 품질 수준을 일정하게 유지하는 데 필수적이었습니다.
1984년 Nobex는 다목적 스테인리스 스틸 쐐기형 풀림 방지 와셔를 제조한 최초의 공급 업체가 되었습니다. Persson은 “제품의 견고성과 내식성을 크게 개선했습니다. 와셔는 출시 전 광범위한 염수 분무 테스트를 거쳤습니다.”
그로부터 1년 후, 회사는 쐐기형 풀림 방지 와셔를 한 쌍으로 구성해 제공하기 시작했습니다. 이러한 개발을 통해 제품 품질을 보장할 뿐만 아니라 고객의 조립 과정도 간소화했습니다.
견고한 생산 및 제품군 확대를 위한 노력
2001년, Nobex는 쐐기형 풀림 방지 와셔의 전 세계 마케팅에 중점을 둔 노드락 그룹이 되었습니다. 노드락은 2003년에 염수 및 염화물이 풍부한 적용처를 위한 254 SMO®와셔와 고온 및 부식성 환경을 위한 니켈 도금된 합금을 포함한 특수 합금 쐐기형 풀림 방지 와셔를 출시했습니다.
2007년 마트마에 새로운 경화 및 표면 처리 라인을 설치하여 Delta Protekt®의 코팅을도입하였습니다. 무전해 코팅법의 변경으로 경도가 높아지고, 고급 볼트의 성능이 향상되었습니다.
완벽한 추적성을 보장하기 위해 2011년에 레이저 마킹이 추가되었으며, 2012년에 출시된 노드락 X-시리즈 와셔의 주요 개발로 이어졌습니다. 이 제품군은 오리지널 쐐기형 풀림 방지 기술과 혁신적인 스프링 효과를 결합합니다. 그 결과, 짧은 클램프 길이, 다중 클램핑된 부품, 개스킷, 연질 금속, 플라스틱 합성물, 코팅 및 열사이클링과 같이 진동 또는 느슨해짐으로 인한 자연적인 볼트 풀림 위험을 크게 줄일수 있습니다.
현재 마트마 공장은 수백 종의 다양한 와셔를 제조하며 고객 사양에 맞는 맞춤형 제품을 생산합니다. 생산 시설 확장, 핵심 제품 및 공정의 지속적인 개선, 그리고 새로운 와셔 및 콤비 제품 등을 통해 다양한 제품군 확장에 중점을 두고 있습니다.
2021년, 노드락 그룹은 전 세계적으로 증가하는 고객 수요 속에서 장기적인 생산 능력 을보장하기 위해 마트마에 증설된 현대화 되고 확장된 생산 시설의 출범을 축하했습니다.
와셔의 미래 가능성
일반적으로 센서 지원 스마트 기술을 활용하여 볼트 연결부의 원격 체결력 모니터링을 수행할 흥미로운 기회가 열려 있습니다. 슈퍼볼트 LST 또는 슈퍼볼트 LSF와 같은 많은 제품이 이미 존재하고 있으며, 철도 및 해상 풍력과 같은 산업에서 가장 중요한 연결 상태를 모니터링하는 데 사용되고 있습니다.
하지만 노드락 그룹의 스마트 제품 및 서비스 부문 비즈니스개발자인 Pierre Kellner는 볼트 업계 내 대부분의 기존 스마트 제품이 체결력을 측정하기 위해 볼트 또는 스터드의 연신율을 모니터링하고 있다고 말합니다. 일부 스마트 와셔가 존재하지만 기존 와셔보다 훨씬 더 많은 공간이 필요하기 때문에 선호되지 않습니다.
“쐐기형 풀림 방지 기능은 시간이 지남에 따른 체결력의 손실이 없도록 설계되었지만, 노드락 와셔는 체결력을 측정하지 않습니다”라고 Pierre는 말합니다.
그는 다음과 같이 덧붙입니다. “우리는 매우 얇은 와셔에 압전기 결정 효과를 실험적으로 사용하는 것을 보았지만, 상업적인 규모면에서는 인더스트리 4.0에서 더 즉각적인 기회가 실현되고 있습니다. 자동화 검사를 조사하고, 폐기물을 줄이며, 공정 전반에 걸쳐 통합된 데이터를 사용하여 속도를 개선함으로써 와셔 생산의 효율성과 품질을 개선할 수 있습니다.”
Nord-Lock 쐐기형 풀림 방지 와셔
쐐기형 풀림 방지 와셔는 마찰력 대신 인장력으로 볼트 체결부를 고정합니다. 동일한 와셔의 한 면은 캠(Cams), 다른 한 면은 방사형 톱니(Serrations)로 두 개의 와셔가 한 쌍으로 구성됩니다. 쐐기형 풀림 방지 효과는 회전으로 인한 볼트의 풀림을 방지합니다.