KR100235184B1 - 나선홈을 응용한 승하강 마스트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선홈을 응용한 승하강 마스트에 관한 것으로, 그 목적은 유압 및 공압장치에서 필수적으로 있어야 하는 부대장비 등을 간소화하고, 극한환경에서 무리없이 견디며, 높은 위치로의 탑재물 이동을 자유롭게 함과 동시에 이동이 용이하고, 소형화 및 경량화할 수 있는 나선홈을 응용한 승하강 마스트를 제공하는 것이다.

본 발명은 외경치수가 서로 다른 다수개의 링크를 외경치수가 가장 작은 링크가 안쪽에 위치하도록 순차적으로 삽입하고, 상기 각각의 링크 상단에 다수개의 홈이 형성된 앤드캡을 장착하며, 상기 각각의 링크 하단에 집합체 홀더를 장착함과 동시에 집합체 홀더내에 링크 체결장치를 구비하는 집합체를 장착하고, 상기 외경치수가 가장 작은 링크내에 링크와 동일축을 구비하는 나선축을 베어링으로 지지하며, 상기 나선축 하단에 모터에 의해 작동되는 워엄기어를 장착하여 모터의 작동에 의한 나선축의 회전으로 외경치수가 서로 다른 다수개의 링크를 순차적으로 상/하 이동시키는 나선홈을 응용한 승하강 마스트를 제공함에 있다.

Description

나선홈을 응용한 승하강 마스트

본 발명은 나선홈을 응용한 승하강 마스트에 관한 것으로, 극한환경(예 : 원자력발전소의 방사선, 화학물질을 취급하는 화학제조공정, 고온발생장소 등)에서 이용되는 이상상태 감시점검용 카메라의 승하강 장치에 관한 것이다.

종래에 사용되어지고 있는 카메라 높이 조절용 장비 및 방송용 송수신 안테나 설치 장비는 텔레스코픽 암(Telescopic Arm), 익스텐더블 안테나(Extendable Antenna)등으로 여러 가지 구동 방식을 이용하였다.

즉, 상기 구동 방식은 유압펌프를 이용한 유압구동방식, 가압기를 이용한 실린더 형태의 공압 구동 방식이 있으며, 강철띠를 사용하여 파이프의 안쪽에서 밀어 올리는 자동차용 안테나가 있다. 또한, 그외에 드럼에 강철띠를 감아 이를 풀어주어 풀린 강철띠가 외측으로 반원의 형태를 갖추게하고 이러한 형태의 띠를 대칭으로 배치하여 올려주는 구동장치가 있었다.

상기 장치들은 필수적인 부대장비들이 있어야 하므로, 이로 인하여 시스템이 복잡해지며, 스프링을 이용한 시스템에서는 무게가 많이 나가는 중량물은 올려주지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 유압 및 공압 구동방식에는 탑재물의 중량은 큰 문제가 되지 않으나, 장치의 부품중 필수적으로 사용되는 실(seal) 소재가 극한환경(방사선, 화학물질, 온도등)하에서는 사용이 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 이미 공개된 일본공개실용신안공보 평 3-46495 호와 같이 모터와 워엄기어에 의해 다단으로 상/하 작동하는 것도 있으나, 이는 워엄기어에 직결하는 중심의 나사봉이 워엄기어 양측에 두 개 설치되고, 해당되는 나사봉에 치합되도록 두 개 이상의 중공나사관을 중층함과 동시에, 이와 마찬가지로 중공나사관에 연동하는 두 개 이상의 가이드 파이프를 상기 중층한 중공나사관의 외측에 새로이 중측하여, 각 나사봉과 중공나사관의 신장에 짝하여 각 가이드 파이프도 순차적으로 신장하도록 한 것으로, 상기 가이드 파이프가 상/하 이동되기 위해서(신장되기 위해서)는 나사봉 및 이에 연결되는 다수개의 중공나사관이 순차적으로 함께 회전되는 회전체 역할을 해야만 작동되었다.

이와 같이 하나의 모터에 의해 다단으로 신장되는 회전체를 연속하여 회전시켜야 하므로, 모터에 이상이 발생되고, 이로 인해 경제적 부담이 가중되며, 작업이 지연되는 문제점이 있었다. 또한, 회전체가 일체형이 아닌 다단으로 구성되어 있어 작동시 매우 불안정하여 한 문제점이 있었으며, 다수개의 중공나사관이 스크류식 결합으로 되어 있어, 중공나사관 내외부에 스크류를 각각 형성해야 하므로 구조가 복잡하고, 제작비용 및 기간이 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 러시아 특허공보 1720999 호와 같이 내부벽에 나사산이 형성된 슬리브와 상기 슬리브의 나사산에 하부 일측이 나사결합되는 부시와, 상기 부시의 외부면에 형성된 나사산에 하부 일측이 나사결합되는 홀더와, 상기 홀더 일측에 나사결합되는 메인부시와 상기 메인 부쉬내에 나사결합되는 이동부로 구성되어 있어 홀더의 수동작동시, 서로간에 체결된 나사결합에 의해 홀더, 부시, 슬리브등이 회전운동하며 상/하 작동되도록 한 것도 있으나, 이는 상기 일본공개실용신안공보 내측에 설치된 회전체 즉, 나사봉과 중공나사관의 체결구조와 유사한 것으로, 신장시키기 위해서는 수동작업에 의해 홀더와 부시등을 연속하여 회전해야 하므로 매우 번거롭고 극한 환경하에서의 작업을 불가능하게 되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 유압 및 공압장치에서 필수적으로 있어야 하는 부대장비 등을 간소화하고, 극한환경에서 무리없이 견디며, 높은 위치로의 탑재물 이동을 자유롭게 함과 동시에 이동이 용이하고 소형화 및 경량화할 수 있는 나선홈을 응용한 승하강 마스트를 제공하는 것이다.

본 발명은 외경치수가 서로 다른 다수개의 링크를 외경치수가 가장 작은 링크가 안쪽에 위치하도록 순차적으로 삽입하고, 상기 각각의 링크 상단에 다수개의 체결홈이 형성된 앤드캡을 장착하며, 상기 각각의 링크 하단에 이동핀과 체결장치를 구비하는 집합체를 집합체홀더에 의해 장착하고, 상기 링크 이동핀이 삽입되도록 링크와 동일중심축을 구비하는 나선축을 베어링 지지하며, 상기 나선축 하단부와 연결되도록 모터에 의해 작동되는 워엄기어를 장착하여 모터에 의한 나선축의 회전시, 집합체의 체결장치 및 앤드캡의 체결홈에 의해 각 링크가 순차적으로 체결되고, 각각의 링크 이동핀이 나선축내로 삽입·이동되어 다수개의 링크가 상/하 이동되는 나선홈을 응용한 승하강 마스트를 제공함에 있다.

제1도는 본 발명에 따른 나선홈을 응용한 승하강 마스트(MAST)의 전체 구성도.

제2도는 본 발명의 승하강 마스트 내부 구성도.

제3도는 본 발명의 링크 상부 조립도.

제4도는 본 발명의 링크 하부 조립도.

제5도는 본 발명의 스크류 구성도.

제6도는 본 발명에 따른 앤드캡 구성도.

제7도는 본 발명에 따른 집합체 홀더의 구성도.

제8도는 본 발명의 집합체.

제9a도는 링크 집합체가 나선축의 상단부에 위치한 예시도.

제9b도는 나선축 상단 경사부에 의한 래크기어, 피니언기어, 원형래크기어의 작동상태도.

제10도는 본 발명의 체결장치가 나선축 경사부에서 작동되는 상태를 보인 예시도.

제11도는 본 발명에 따른 구성을 보인 작동 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 앤드캡 2 : 집합체 홀더

3 : 집합체 4 : 나선축

5 : 워엄기어 6 : 모터

7 : 커플링 8 : 베어링

11 : 체결홈 31 : 스프링

32 : 사각래크기어 33 : 피니언기어

34 : 원형래크기어 35 : 이동핀

41 : 나선부 42 : 결합부

411 : 나선홈 412 : 상단 경사부

413 : 하단 경사부 414 : 나사산

제1도은 본 발명에 따른 나선홈을 응용한 승하강 마스트(MAST)의 전체 구성도를, 제2도는 본 발명의 승하강 마스트 내부 구성도를 도시한 것으로, 외경치수가 서로 다른 다수개의 링크(100)를 외경치수가 작은 것부터 안쪽에 위치하도록 배치하여 구성하고, 외경치수가 가장 작은 링크 안쪽에 나선축(4)을 배치하여 베어링(8)으로 지지하며, 나선축(4) 하부 끝단부에 위엄기어(5)를 조립하여 모터(6)의 구동력으로 커플링(7)을 통해 워엄기어(5)를 회전시켜 주도록 되어 있다.

상기 링크(100)는 외경치수가 작은 링크가 외경치수가 큰 링크 내로 삽입되어 있다. 즉, 외경치수가 가장 작은 제1링크(101)는 외경치수가 제1링크(101)보다 약간 더 큰 제2링크(102)내로 삽입되어 있으며, 상기 제2링크(102)는 외경치수가 약간 더 큰 제3링크(103)내로 삽입됨과 동시에 제3링크(103)는 제4링크(104)내로 제4링크(104)는 제5링크(105)내로, 제5링크(105)는 … …, 순차적으로 삽입장착되어 있다.

제3도는 본 발명의 링크 상부 조립도를, 제4도는 본 발명의 링크 하부 조립도를, 제6도는 본 발명에 따른 앤드캡 구성도를, 제7도는 본 발명에 따른 집합체홀더의 구성도를, 제8도는 본 발명에 따른 집합체를 도시한 것으로, 링크(100)의 상부 끝단에 앤드캡(1)을 볼트로 고정하고, 하부 끝단에는 집합체 홀더(2)를 볼트로 고정하며, 상기 집합체 홀더(2)에 집합체(3)를 조립하도록 되어 있다.

상기 집합체(3)내에는 스프링(31)에 의해 작동되는 사각래크기어(32)와, 상기 사각래크 기어(32)에 의해 작동되는 피니언(33)과, 상기 피니언(33)에 의해 사각래크기어(32)의 작동력을 전달받고 사각래크기어(32)의 작동방향과 반대방향으로 작동되는 원형래크기어(34)가 장착되어 있으며, 하부에 나선축(4)의 나선홈(411)을 따라 이동되는 이동핀(35)이 장착되어 있다.

상기 앤드캡(1)은 볼트에 의해 각각의 링크(100) 상부 끝단에 장착되는 것으로, 내부에 원형래크기어(34)가 삽입되는 체결홈(11)이 형성되어 있다.

상기 집합체 홀더(2)는 링크(100)의 하부 끝단에 볼트에 의해 장착되는 것으로, 내부에 집합체(3)가 조립되어 있다.

제5도는 본 발명의 나선축 구성도를 도시한 것으로, 나선홈(411)이 형성된 나선부(41)와 상기 나선부(41)와 동일중심선을 구비하고 나선부(41)하단에 일체형으로 형성된 결합부(42)로 구성되어 있다.

상기 나선부(41)의 상/하 끝단부에는 경사부(412,413)가 형성되어 있어 링크의 상하 이동시, 집합체(3)에 장착되어 스프링(31)의 탄력에 의해 작동되는 사각래크기어(32)가 원활하게 나선축(4)으로 진입할 수 있도록 되어 있으며, 나선부(41)의 나선홈(411)을 따라 집합체(3)에 부착된 이동핀(35)이 이동한다.

상기 나선축(4)의 나선부(41) 길이는 하나의 링크 행정길이 보다 약 5cm 정도 더 길게 형성되어 있어 하나의 링크가 나선축(4)의 나선부(41)를 이탈하기 전에 또다른 링크가 나선축(4)의 나선부(41)내로 진입하게 된다.

제9a도는 링크 집합체가 나선축의 상단부에 위치한 예시도를, 제9b도는 나선축 상단 경사부에 의한 래크기어, 피니언기어, 원형래크기어의 작동상태도를, 제10도는 본 발명의 체결장치가 나선축 경사부에서 작동되는 상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 집합체(3)내에 장착되어 스프링(31)의 탄력에 의해 작동되는 사각래크 기어(32)가 나선축(4)의 나사산(414)과 접축하며 상부로 이동하여 나선축(4)을 벗어나기 시작할 때 즉, 제9b도 및 제10도과 같이 제1링크(101) 나선축(4)의 나사산(414)과 접촉하며 이동되는 사각래크 기어(32)가 나선축(4) 상단 경사부(412)로 진입하면 사각 래크기어(32)는 스프링(31)의 탄력에 의해 나선축(4) 상단부의 경사부(412)를 따라 미끄러져 튀어나와 직선운동을 하게 되고, 상기 사각래크기어(32)에 의해 일측이 치합된 피니언기어(33)가 회전하며, 상기 피니언기어(33)는 원형래크기어(34)를 사각래크기어(32)의 직선운동 방향과 반대의 방향으로 작동시킨다.

상기 사각래크 기어(32)와 반대방향으로 이동된 원형래크기어(34)는 제2링크(102)의 상단부에 고정된 앤드캡(1)의 구멍내로 삽입되어 제1링크(101)와 제2링크(102)를 고정·결합시킨다.

상기와 같은 작동으로 제2링크(102)와 제3링크(103), 제3링크(103)와 제4링크(104), 제4링크(104)와 제5링크(105), 제5링크(105)와 … 순으로 고정·결합되어 모터(6)에 의해 상승된다.

제11도는 본 발명에 따른 구성을 보인 작동 상태도를 도시한 것으로, 탑재물을 임의의 높이까지 이동시킬 경우, 외경치수가 가장 작은 링크 즉, 제1링크(101) 안쪽에 나선축(4)을 배치하여 베어링(8)으로 지지하고, 상기 나선축(4) 하부 끝단에 위엄기어(5)를 장착하며, 상기 워엄기어(5)를 모터(6)로 구동하여 나선축(4)을 회전시킨다. 상기와 같이 모터(6)에 의해 나선축(4)이 회전하면 제1링크(101)의 집합체(3)에 고정된 이동핀(35)이 회전하는 나선축(4)의 나선부 나선홈(411)을 따라 상부로 이동하여 제1링크(101)를 상부로 이동시킨다.

이때, 각각의 링크 하단에 조립되어 있는 집합체들의 위치는 제1링크(101)의 집합체(3)만 나선축(4)의 하단부에 진입되어 있는 초기상태가 되고, 다른 나머지 링크들의 집합체는 나선축(4)에서 벗어나 있는 상태가 된다.

상기와 같이 제1링크(101)가 나선축(4)의 상부로 이동됨에 따라 제1링크(101)의 집합체(3)내에 장착된 사각래크기어(32) 역시, 나선축(4)의 나사산(414)과 접촉하며 이동하여 나선축(4)의 상부 즉, 상단 경사부(412)로 이동한다.

이와 같이 제1링크(101)의 집합체(3)내에 장착된 사가래크기어(32)가 나선축(4)의 상단 경사부(412)에 도달하면 스프링(31)의 탄력에 의해 사각래크기어(32)는 직선운동을 하고, 사각래크기어(32)에 치합된 피니언기어(33)는 사각래크기어(32)의 운동량을 전달받아 회전운동을 하며, 상기 피니언기어(33)의 회전운동에 의해 피니언기어(33)와 일측이 치합된 원형래크기어(34)는 사각래크기어(32)와 반대방향으로 직선운동하여 제2링크(102)의 앤드캡(1)에 형성된 체결홈(11)내로 삽입된다.

상기 사각래크기어(32)와 원형래크기어(34)는 피니언기어(33)를 사이에 두고 서로 평형하게 장착되어 있으며, 서로 반대방향으로 작동된다.

이와 같이 제1링크(101)의 원형래크기어(34)가 제2링크(102) 상단부에 장착된 앤드캡(1)의 체결홈(11)내로 삽입되므로 제1링크(101)과 제2링크(102)는 결합된다.

나선축(4)의 나선홈(411)을 따라 이동하는 제1링크(101)의 이동핀(35)이 나선축(4)의 나선홈(411)을 따라 상승하여 나선부(41) 상단에 도달하면 제1링크(101)의 원형래크기어(34)에 의해 제1링크(101)와 고정되게 결합된 제2링크(102)의 이동핀(35)이 나선축(4)의 나선홈(411)내로 삽입되어 나선홈(411)을 따라 상승하게 된다.

즉, 상기 나선축(4)의 나선부(41) 길이는 하나의 링크 행정길이 보다 약 5cm 정도 더 길게 형성되어 있어 제1링크(101)의 이동핀(35)이 나선축(4)의 나선홈(411)을 벗어나기 전에 제1링크(101)와 고정되게 결합된 제2링크(102)가 상승하여 제2링크(102)의 이동핀(35)이 나선축(4)의 하단 나선홈(411)내로 삽입된다.

즉, 원형래크기어(34)는 집합체(3)에 장착된 연결핀 상부에 위치하도록 집합체(3)에 장착되어 있어 제1링크(101)의 이동핀(35)이 나선홈(411)을 벗어나기 전에 제1링크(101)와 제2링크(102)를 고정·결합하므로, 나선홈(411)을 따라 이동되는 제1링크(101)의 이동핀(35)의 상승에 의하여 제2링크(102)의 이동핀(35)이 나선축(4)의 하부 나선홈(411)내로 삽입된다.

결국, 나선축(4)의 나선홈(411) 부분에 두 개의 집합체가 같이 진입된 상태로 링크가 상승하게 된다.

상기와 같이 두 개의 링크(101,102)가 나선축(4)에 삽입된 다음, 모터(6)의 구동력으로 커플링(7)을 통해 워엄기어(5)를 계속하여 회전하면 제1링크(101)의 집합체(3)는 나선홈(411)에서 완전히 벗어나게 되고, 제2링크(102)의 집합체(3)가 나선홈(4)을 따라 상승한다.

이와 같은 원리에 의해 제3, 제4, 제5… 링크가 상승하여 탑재물을 임의의 높이까지 이동시킨다.

내려오는 작동순서는 올라가는 링크 순서의 반대 순서로 된다.

즉, 모터(6)를 역회전시키면 외경치수가 가장 큰 링크의 이동핀이 나선축(4)의 나선홈(411)내로 삽입되어 아래로 진행되고, 상기 외경치수가 가장 큰 링크와 결합된 링크의 이동핀이 나선홈(411)내로 삽입되며, 상기 링크의 이동핀 상부에 위치한 사각래크기어가 나선축(4)의 상단 경사부(412)에 의하여 스프링을 압축하며 직선운동함과 동시에 피니언 기어를 회전시켜 외경치수가 가장 큰 링크의 앤드캡 체결홈내로 삽입된 원형기어를 앤드캡 체결홈내에서 이탈시킨다.

즉, 각 링크의 하단에 고정된 집합체가 나선축 상단의 경사부에 도달하면 집합체에 장착된 이동핀이 먼저 나선홈에 진입하여 아래로 진행이 되고, 사각래크기어가 경사부에 의해 스프링을 압축시키며 링크와 링크를 고정시킬때와 반대방향으로 직선이동하여 피니언기어를 회전시켜 앤드캡의 체결홈내로 삽입된 원형기어를 원위치 시킨다.

상기와 같은 작동에 의하여 링크와 링크를 고정시키는 잠금장치는 해제되며, 링크는 … , 제5, 제4, 제3, 제2링크의 순서로 접히게 된다.

이와 같이 본 발명은 원자력시설 및 화학제조공정과 같은 극한지역에서 시설물들을 점검하는데 필요한 카메라 높이 조절용 장비 및 방송용 송수신 안테나 설치장비등으로 이용할 수 있으며, 이외에 다양한 시스템에 활용할 수 있다.

또한, 기계적 구조만으로 형성되어 있어 극한환경에서의 재료변화로 인한 작동불능을 극소화하고, 부대장비를 간소화 하며, 장비의 단순화로 소형화함과 동시에 무게를 경량화 할 수 있으며, 높이변화에 따라 수정이 가능하므로 사용이 용이한 점이 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외경치수가 서로 다른 다수개의 링크를 외경치수가 가장 작은 링크가 안쪽에 위치하도록 순차적으로 삽입하고, 상기 각각의 링크 상단에 다수개의 체결홈이 형성된 앤드캡을 장착하며, 상기 각각의 링크 하단에 이동핀과 체결장치를 구비하는 집합체를 집합체홀더에 의해 장착하고, 상기 링크 이동핀이 삽입되도록 링크와 동일중심축을 구비하는 나선축을 베어링 지지하며, 상기 나선축 하단부와 연결되도록 모터에 의해 작동되는 워엄기어를 장착하여 모터에 의한 나선축의 회전시, 집합체의 체결장치 및 앤드캡의 체결홈에 의해 각 링크가 순차적으로 체결되고, 각각의 링크 이동핀이 나선축내로 삽입·이동되어 다수개의 링크가 상/하 이동되는 것을 특징으로 하는 나선홈을 응용한 승하강 마스트.
2. 제1항에 있어서, 상기 링크 체결장치는 스프링에 의해 작동되는 사각래크 기어와; 상기 사각래크 기어에 의해 회전하는 피니언 기어와; 상기 피니언 기어에 의해 사각래크 기어와 반대 방향으로 직선운동하여 앤드캡의 체결홈내로 삽입됨으로써 링크와 링크를 고정하는 원형래크기어로 구성된 것을 특징으로 하는 나선홈을 응용한 승하강 마스트.
3. 제1항에 있어서, 상기 나선축은 집합체의 이동핀이 삽입되어 이동되는 나선홈이 형성되고, 상기 나선홈 상/하단부에 경사부가 형성된 나선부와; 상기 나선부 하부에 나선부와 동일축을 구비하고 일체형으로 형성되며, 모터에 의해 작동되는 워엄기어와 연결되는 결합부로 구성된 것을 특징으로 하는 나선홈을 응용한 승하강 마스트.

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