KR100679671B1 - 백 스탑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에디 커런트 원리에 의해 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재가 회전체가 정회전하는 경우에 회전체 또는 회전체에 결합되어 제동 부재가 밀착되도록 하는 디스크 등의 롤링 부재로부터 분리된 상태를 유지하도록 하므로 종래 제동 부재가 회전체의 회동시에도 회전체 또는 제동 부재에 계속 접촉하여 하므로써 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 백 스탑 장치를 제공한다. 이 백 스탑 장치는 롤링 부재, 한쌍의 자성체, 링크 부재 및 제동 부재를 구비하여 이루어진다. 롤링 부재는 회전체에 결합되고, 회전체와 함께 회전된다. 자성체는 롤링 부재의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 회전체의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 회전체의 회전방향으로 이동된다. 링크 부재는 한쌍의 자성체와 결합되어 자성체가 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 자성체에 의해 이동되되, 자성체의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 자성체의 이동거리를 제한한다. 제동 부재는 링크 부재와 결합되고, 자성체가 회전체의 정회전에 의해 이동될 때 링크 부재에 의해 롤링 부재와 떨어지고, 자성체가 회전체의 역회전에 의해 이동될 때 링크 부재에 의해 롤링 부재와 밀착되므로써 회전체가 역회전되지 않도록 한다.

Description

백 스탑 장치{BACK STOP APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 백 스탑 장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치의 사시도;

도 3a 및 도 3b는 도 2에서 보인 백 스탑 장치의 조립 과정을 순차적으로 설명하기 위한 도면들;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면들;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치를 냉각탑에 적용한 일례를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 회전체, 샤프트 10 : 백 스탑 장치

20 : 프레임 22 : 경사면

23 : 제 1 정지대 25 : 제 2 정지대

26, 46, 54, 82, 88 : 핀홀 28 : 바텀 플레이트

30 : 롤링 부재 40 : 바디

42 : 리세스 44, 52 : 샤프트 홀

50, 50' : 에디 커런트 디스크 59, 90 : 핀

60 : 자성체 62 : 영구자석

70 : 링크 부재 80 : 제 1 링크 플레이트

80' : 제 2 링크 플레이트 84 : 결합홀

86 : 슬롯 100 : 제동 부재

110 : 브레이크 롤러 112 : 슬라이딩 핀

120 : 밸런싱 핀 122 : 무게추

130 : 보강 플레이트

본 발명은 백 스탑 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 회전체의 정회전시 제동 부재가 분리된 상태를 유지하도록 하고, 회전체의 역회전과 동시에 제동 부재가 작동하여 회전체의 역회전을 정지시키도록 하는 백 스탑 장치에 관한 것이다.

백 스탑(back stop) 장치{또는 원 웨이 베어링(one way bearing)이라 불린다}는 회전축 또는 디스크와 같은 회전체를 일방향으로 회전시킬 필요가 있을 경우에 사용되는 것으로, 회전체가 정회전은 가능하도록 하지만, 역회전은 차단시 키는 기능을 한다. 이와 같은 백 스탑 장치는 냉각탑, 래칫 드라이버, 각종 측정기기, 각종 성형기, 압축기 등 다양한 산업분야의 기계 및 기구에 적용되고 있다.

이와 같은 백 스탑 장치와 관련하여 대한민국 특허공보 공고번호 특1993-0006219호 "원웨이 클러치·축받이의 일체조립구조체"는 공통의 내륜을 가지고, 회전축 하중을 회전지지하는 축받이와 회전축 회전을 한방향으로만 전달하는 원웨이 클러치를 인접하여 설치하고, 원웨이 클러치의 유지기는 그 한쪽면에 연결고리를 일체로 형성되고, 이 연결고리를 원웨이 클러치 및 축받이 각각의 대향하는 측의 내경단부에 끼워맞춤하여 이들을 일체구조로 구성하는 기술을 제안하고 있다. 이와 유사한 기술들이 원 웨이 클러치 베어링이라는 명칭으로 다양하게 개발되어 제안되고 있다.

한편, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0476574호 "일방향 래칫 클러치 조립체"는 다수의 노치를 갖는 레이스 또는 샤프트 부재와 같은 내측 부재, 다수의 포켓을 갖는 레이스, 고정자 또는 반동자 부재와 같은 바깥측 부재, 및 노치와 맞물리게 하기 위해 포켓 내에 위치되는 다수의 폴 부재를 구비하고, 이 폴 부재는 포켓 내에 폴을 정확하게 위치시키기 위해 바깥측 부재의 포켓 내에 피크(peak) 또는 리세스(recess)와 짝을 이루는 피봇 리지(ridge)를 가지며, 폴의 질량 중심은 폴이 내측 부재의 노치와 맞물리거나 분리되려는 경향을 가질 수 있도록 선택적으로 위치되도록 하는 기술을 개시하고 있다. 또한 여기서는 다른 실시예로, 스프링 부재는 맞물리는 쪽으로 폴 부재 상에 경사력을 제공하도록 이용되고, 가터(Garter) 스프링, 코일 스프링, 리본 스프링, 또는 기타 등등은 상기 목적을 위해 사용될 수 있으며, 와셔와 같은 축방향 유지 부재가 또한 사용될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 유지(리테이너) 부재는 개선된 방사상의 베어링 성능을 위해 축방향으로 확장하는 플랜지를 더 가질 수 있는 기술을 제안하고 있다.

그러나 이와 같은 종래 백 스탑 장치는 정회전일 경우에도 회전하는 디스크 및 축 등의 회전체와, 이를 정지시키기 위한 캠, 볼, 쐐기, 브레이크 패드 등의 제동 부재가 가볍게 마찰상태를 유지하도록 하는 구성을 갖고 있다. 이는 회전체의 역전시 제동 부재와 회전체 사이가 접촉되어야 정회전하고 있는 회전체를 정지시킬 수 있기 때문이다. 이와 같은 이유로 종래 백 스탑 장치는 회전축의 정회전시에도 필요 불가결하게 이루어지는 회전체와 제동 부재의 마찰로 인하여 열이 발생하고, 이로 인하여 제동 부재가 변형되거나 강성을 잃게 되므로 수명이 짧아지는 문제점이 있는 것이다. 통상 원 웨이 베어링의 잦은 파손으로 인한 보수작업은 이와 같은 이유로 빈번하게 발생되는 것이다. 또한 이와 같은 백 스탑 장치의 파손 문제를 완화시키기 위해 주유구조를 구성하여, 오일을 공급할 수 있도록 하므로써 회전체와 제동 부재의 마찰로 인한 열을 식히고 있으나, 이 역시 주유구조 또는 주유장치를 별도로 구성해야 하고, 지속적으로 오일을 유지해주어야 하며, 백 스탑 장치의 수명을 지속시키기 위한 근본적인 해결방법이 될 수 없는 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 이와 같은 점을 고려하여 제안된 것으로, 회전체의 정회전시 제동 부재가 분리된 상태를 유지하도록 하고, 회전체의 역회전과 동시에 제동 부재가 작동하여 회전체의 역회전을 정지시키도록 할 수 있는 새로운 형태의 백 스탑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 에디 커런트 원리에 의해 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재가 회전체가 정회전하는 경우에 회전체 또는 회전체에 결합되어 제동 부재가 밀착되도록 하는 디스크 등의 롤링 부재로부터 분리된 상태를 유지하도록 하므로 종래 제동 부재가 회전체의 회동시에도 회전체 또는 제동 부재에 계속 접촉하여 하므로써 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 백 스탑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 회전체의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치에 있어서, 상기 회전체에 결합되고, 상기 회전체와 함께 회전되는 롤링 부재와; 상기 롤링 부재의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 상기 회전체의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 상기 회전체의 회전방향으로 이동되는 한쌍의 자성체와; 상기 한쌍의 자성체와 결합되어 상기 한쌍의 자성체가 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 상기 자성체에 의해 이동되되, 상기 자성체의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 상기 자성체의 이동거리를 제한하는 링크 부재 및; 상기 링크 부재와 결합되고, 상기 자성체가 상기 회전체의 정회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 떨어지고, 상기 자성체가 상기 회전체의 역회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 밀착되므로써 상기 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재를 포함하여, 상기 롤링 부재와 자성체 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 상기 회전체가 정회전할 때 상기 제동 부재가 상기 롤링 부재와 분리되어 있도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 백 스탑 장치에서 상기 회전체는 샤프트이고, 상기 롤링 부재는 상기 샤프트상에 결합되는 바디 및; 상기 자성체가 이동되는 거리보다 큰 폭을 갖도록 상기 바디의 양측에 결합되는 비금속이고 전기를 통하는 재질의 에디 커런트 디스크를 구비할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 액추에이터에 의해 회동되는 샤프트의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치에 있어서, 프레임과; 상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트와 함께 회전되고, 원통형의 외주면을 갖는 롤링 부재와; 상기 롤링 부재의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 상기 샤프트의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 상기 샤프트의 회 전방향으로 이동되는 한쌍의 영구자석과; 상기 한쌍의 영구자석과 결합되어 상기 한쌍의 영구자석이 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 상기 영구자석에 의해 이동되되, 상기 영구자석의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 상기 영구자석의 이동거리를 제한하는 링크 부재 및; 원통형의 외주면을 갖도록 형성되어 상기 링크 부재와 결합되고, 상기 영구자석이 상기 샤프트의 정회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 떨어지고, 상기 영구자석이 상기 샤프트의 역회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 밀착되므로써 상기 샤프트가 역회전되지 않도록 하는 브레이크 롤러를 포함하여, 상기 롤링 부재와 영구자석 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 상기 샤프트가 정회전할 때 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재와 분리되어 있도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 백 스탑 장치에서 상기 프레임은 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재에 밀착되었을 때 상기 브레이크 롤러를 지지하기 위한 제 1 정지대와, 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재로부터 분리되었을 때 상기 브레이크 롤러가 정해진 거리만큼 이동되어 정지되도록 하기 위한 제 2 정지대를 구비하고, 상기 링크 부재는 상기 제 1 정지대와 제 2 정지대 사이를 가로 질러 일측이 상기 롤링 부재의 측면에 위치되고 타측이 상기 프레임에 위치되므로써 상기 롤링 부재의 양측에서 서로 대칭되는 위치를 갖도록 설치되는 제 1 링크 플레이트와 제 2 링크 플레이트를 구비하되, 상기 제 1 링크 플레이트 및 제 2 링크 플레이트 각각은 상기 롤링 부재상에 위치되는 부분에 상기 영구자석이 결합되는 결합홀이 형 성되고, 타측에 상기 프레임에 결합되는 핀이 삽입되는 핀홀이 형성되며, 상기 브레이크 롤러의 양단이 슬라이딩 가능하게 결합되도록 상기 결합홀과 핀홀 사이에 정해진 길이를 갖도록 형성되는 슬롯을 구비하여, 상기 핀을 중심으로 상기 제 1 링크 플레이트 및 제 2 링크 플레이트가 서로 연동되어 각운동되므로써 상기 샤프트가 정회전될 때 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재로부터 분리된 후 상기 제 1 정지대에 의해 정지되고, 상기 샤프트가 역회전될 때 상기 브레이크 롤러가 상기 제 2 정지대에 의해 지지된 상태에서 상기 롤링 부재에 밀착되므로써 상기 샤프트의 역회전을 방지할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 백 스탑 장치에서 상기 롤링 부재는 상기 샤프트상에 결합되는 바디 및; 상기 영구자석이 이동되는 거리보다 큰 폭을 갖도록 상기 바디의 양측에 결합되는 비금속이고 전기를 통하는 재질의 에디 커런트 디스크를 구비할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 본 발명은 회전체의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치에 있어서, 상기 회전체의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 상기 회전체의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 상기 회전체의 회전방향으로 이동되는 한쌍의 자성체와; 상기 한쌍의 자성체와 결합되어 상기 한쌍의 자성체가 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 상기 자성체에 의해 이동되되, 상기 자성체의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 상기 자성체의 이동거리를 제한하는 링크 부재 및; 상기 링크 부재와 결합되고, 상기 자성체가 상기 회전체의 정회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 회전체와 떨어지고, 상기 자성체가 상기 회전체의 역회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 회전체와 밀착되므로써 상기 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재를 포함하여, 상기 회전체와 자성체 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 상기 회전체가 정회전할 때 상기 제동 부재가 상기 회전체와 분리되어 있도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 백 스탑 장치는 비금속이고, 전기를 통하는 재질의 에디 커런트 디스크를 더 포함하고, 상기 에디 커런트 디스크는 상기 자성체가 위치되는 상기 회전체의 양측에 결합되도록 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 백 스탑 장치는 에디 커런트{eddy current; 맴돌이 전류, 푸코 전류(Foucault current), 와전류라고도 한다) 원리에 의해 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재가 회전체가 정회전하는 경우에는 회전체 또는 회전체에 결합되어 제동 부재가 밀착되도록 하는 디스크 등의 롤링 부재로부터 분리된 상태를 유지하도록 하므로 종래 제동 부재가 회전체의 회동시에도 회전체 또는 제동 부재에 계속 접촉하여 하므로써 발생되는 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 백 스탑 장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면이다.

도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 백 스탑 장치(10)는 롤링 부재(30), 한쌍의 자성체(60), 링크 부재(70) 및 제동 부재(100)를 구비하여 롤링 부재(30)와 자성체(60) 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 회전체(1)가 정회전할 때 제동 부재(100)가 롤링 부재(30)와 분리되어 있도록 한다.

이때 롤링 부재(30)는 회전체(1)에 결합되고, 이 회전체(1)와 함께 회전된다. 여기서 회전체(1)는 대표적으로 액추에이터에 의해 구동되는 샤프트(1)이지만, 이와 같은 회전체(1)는 서보모타를 사용하는 크레인 등 역회전 방지가 필요한 시스템에 따라 정해지는 것이다. 그리고 롤링 부재(30)는 회전체(1)에 결합되어 제동 부재(30)와 밀착되므로써 회전체(1)의 역회전을 방지하는 것으로, 이 롤링 부재(30)는 기본적으로 제동 부재(30)와의 접촉에에 의해 회전체(1)가 마모되거나 파손되는 것을 방지하고, 특히 본 발명에서는 회전체(1)의 회전방향에 따라 자성체(60)와의 관계에서 에디 커런트가 효과적으로 발생되도록 하는 기능을 한다. 이를 위해 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 롤링 부재(30)는 양측에 비금속이고 전기를 잘 통하는 재질(특히 알루미늄)의 에디 커런트 디스크(50, 50'; 도 3a 참조)를 구비하여 이루어지도록 한다. 따라서 본 발명에서 롤링 부재(30)는 회전축(1)으로 대치될 수 있는 것이다. 예컨대 도시하지는 않았지만, 회전축(1)상에 플랜지를 형성하고, 이 플랜지의 양측에 알루미늄으로 형성되는 도우넛 모양의 에디 커런트 디스크를 결합시킨다면, 별도로 구성되는 롤링 부재(30)와 동일한 작용을 기대할 수 있는 것이다.

한쌍의 자성체(60)는 롤링 부재(30)의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 회전체(1)의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 회전체(1)의 회전방향으로 이동된다. 이와 같은 자성체(60)에는 대표적으로 영구자석이 적용될 수 있을 것이다. 이와 같은 자성체(60)는 회전체(1)의 방향에 따라 반대방향의 에디 커런트를 발생시켜 링크 부재(70)를 이동시키는 힘이 발생되도록 한다.

링크 부재(70)는 한쌍의 자성체(60)와 결합되어 이 한쌍의 자성체(60)가 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 이 자성체(60)에 의해 이동되되, 자성체(60)의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 자성체(60)의 이동거리를 제한한다. 이와 같은 링크 부재(70)는 다양한 작동 메커니즘으로 구성될 수 있을 것이다. 즉 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예는 통상 모터와 같은 액추에이터에 의해 구동되는 회전축에 용이하게 적용할 수 있도록 하고, 비교적 단순하게 구성할 수 있도록 하기 위한 형태를 제시하였으나, 기본적으로 자성체(60)의 운동에 의해 제동 부재(100)가 움직이도록 하는 기술적 구성은 이외에도 다른 작동 메커니즘(예컨대 쐐기형 슬라이딩 구조)이 적용될 수 있는 것이다.

제동 부재(100)는 링크 부재(70)와 결합되고, 자성체(60)가 회전체(1)의 정회전에 의해 이동될 때 링크 부재(70)에 의해 롤링 부재(30)와 떨어지고, 자성체(60)가 회전체(1)의 역회전에 의해 이동될 때 링크 부재(70)에 의해 롤링 부재(30)와 밀착되므로써 회전체(1)가 역회전되지 않도록 한다. 이와 같은 제동 부재(100)는 전술한 링크 부재(70)의 작동 메커니즘에 따라 그 작동 형태가 변경될 수 있다. 예컨대 링크 부재(70)가 쐐기형으로 이루어지는 경우 제동 부재(100)도 그 링크 부재(70)와 동일하게 쐐기형으로 이루어져 회전체(1) 또는 롤링 부재(30)와 밀착 또는 분리되는 구조를 갖는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 백 스탑 장치(10)는 회전체(1) 또는 디스크와 같은 롤링 부재(30)의 양측면에 알루미늄과 같이 비금속이며 전기를 잘 통하는 재질의 에디 커런트 디스크(50, 50'; 도 3a 참조)를 설치하고, 이로부터 약간의 거리를 둔 위치에 영구자석(62; 도 3a 참조)과 같은 자성체(60)를 설치하여 구성된다. 따라서 회전체(1)이 회전하면, 자성체(60)로 인하여 비금속 원판인 에디 커런트 디스크(50, 50')에 와전류를 발생시키고, 그 힘을 저지하려는 힘이 발생하여 결국 자성체(60)를 끌고 가려는 힘이 발생된다. 이때 자성체(60)는 제동 부재(100)와 링크 부재(70)에 의해 연결되어 있으므로, 초기 설정시 제동 부재(100)가 회전체(1)로부터 분리되는 운동을 하도록 작동 메커니즘을 구성해 놓으면, 제동 부재(100)는 회전체(1) 또는 롤링 부재(30)와 분리되는 작용을 하게 된다. 그리고 회전체(1)의 정회전이 멈추면 힘도 줄게 되는데, 이때 초기 설정시 제동 부재(100)가 회전체(1) 또는 롤링 부재(30)에 밀착되는 운동을 하도록 작동 메커니즘을 구성해 놓으면, 제동 부재(100)는 회전체(1) 또는 롤링 부재(30)에 접촉하게 되고, 회전체(1)가 역회전이 되려고 하면 회전체(1) 또는 롤링 부재(30)와 제동 부재(100)는 더욱 밀착하게 되어 접촉력이 점점 커지게 되므로 결국 회전체(1)는 역회전을 할 수 없게 되도록 하는 작용을 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 에디 커런트를 이용하여 회전체(또는 롤링 부재)와 제동 부재{브레이크 롤러(110); 도 3a 참조}가 회전체의 정회전시 서로 분리된 상태를 유지하도록 하므로써 불필요한 마찰을 제거하여 열의 발생을 줄이고, 소음을 줄여 백 스탑 장치 및 회전체(또는 롤링 부재)의 수명을 대폭 연장할 수 있다. 또한 회전체가 역회전할 때 제동 부재가 회전체에 바로 작용하므로 회전체가 역회전할 시간적 여유를 주지 않고, 충격하중없이 역회전 제동에 걸리는 힘의 크기를 줄일수 있어 백 스탑 장치를 소형으로 제작할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 내지 도 5에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편 각 도면에서 일반적인 백 스탑 장치의 기술적 구성 및 작용에 대한 도시 및 상세한 설명은 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 또한 도면의 도시에 있어서 조립부분 또는 연결부분의 크기와 형상이 약간 차이나 보이거나 다른 도면과의 치수차이는 단지 도시상 차이일뿐 본 발명의 기술적 사상을 한정하거나 변경하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치의 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에서 보인 백 스탑 장치의 조립 과정을 순차적으로 설명하기 위한 도면들이다.

도 2 내지 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 백 스탑 장치(10)는 액추에이터(도시 않음)에 의해 회동되는 샤프트(1)의 역회전을 방지하기 하도록 구성된다. 이 백 스탑 장치(10)는 프레임(20), 롤링 부재(30), 자성체(60)로 한쌍의 영구자석(62), 링크 부재(70) 및 제동 부재(100)로 브레이크 롤러(110)를 구비하여 이루어지므로써, 롤링 부재(30)와 영구자석(62) 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 회전체(1)가 정회전할 때 브레이크 롤러(110)가 롤링 부재(30)와 분리되어 있도록 한다.

프레임(20)은 장치상 또는 지면상에 놓여 롤링 부재(30), 한쌍의 영구자석(62), 링크 부재(70), 브레이크 롤러(110) 및 다른 보조적인 구성요소들을 지지하기 위한 골격이다. 이와 같은 프레임(20)은 통상 장치의 기본틀을 구성하는 기술로서 다양한 형태로 적용할 수 있을 것이다. 프레임(20)의 하측에는 바텀 플레이트(28)를 용접하여 장치의 하부가 설치장소에 안정적으로 고정되도록 한다. 이와 같은 프레임(20)은 본 실시예에서 브레이크 롤러(110)가 위치되는 경사면(22)을 갖는다. 이 경사면(22)은 브레이크 롤러(110)가 접촉되어 구르는 면을 형성하는데, 브레이크 롤러(110)를 보호하기 위해 보강 플레이트(130)를 부착시킨다. 그리고 이 경사면(22)의 하측에는 제 1 정지대(23)가 형성되고, 상측에는 제 2 정지대(25)가 형성된다. 이때 본 실시예에서 제 2 정지대(25)는 조립, 분해 및 유지보수의 편의를 위해 별도의 판체로 구성하여 볼트로 고정시키도록 하였다. 여기서 제 1 정지대(23)는 브레이크 롤러(110)가 롤링 부재(30)에 밀착되었을 때 브레이크 롤러(30)를 지지하고, 제 1 정지대(25)는 브레이크 롤러(110)가 롤링 부재(30)로부터 분리되었을 때 브레이크 롤러(110)가 정해진 거리만큼 이동되어 정지되도록 한다.

롤링 부재(30)는 샤프트(1)에 결합되어 샤프트(1)와 함께 회전되고, 원통형의 외주면을 갖는다. 이와 같은 롤링 부재(30)는, 도 3a에서 보는 바와 같이, 바디(40) 및 에디 커런트 디스크(50, 50')로 이루어진다. 이때 바디(40)는 중심상으로 샤프트 홀(44)이 형성되어 샤프트(1)상에 결합되는데, 샤프트(1)에 고정하는 방법은 키(key) 등 통상적인 축결합 구조를 적용할 수 있다. 그리고 샤프트 홀(44) 주위에는 핀홀(46)이 형성되어 양측에 결합되는 에디 커런트 디스크(50, 50')를 핀(59)으로 고정시킬 수 있도록 한다. 에디 커런트 디스크(50, 50')는 영구자석(62)이 이동되는 거리보다 큰 폭을 갖도록 바디(40)의 양측에 결합된다. 이와 같은 에디 커런트 디스크(50, 50')는 비금속이고 전기를 통하는 재질을 사용하는데, 바람직하게는 알루미늄판을 절단가공하여 구성한다. 이때 커런트 디스크(50, 50')도 전술한 바디(40)와 같이 중심상으로 샤프트 홀(52)이 형성되어 샤프트(1)에 결합시킬 수 있도록 하고, 핀홀(54)을 형성하여 바디(40)와 고정시킬 수 있도록 한다.

한쌍의 영구자석(62)은 롤링 부재(30)의 에디 커런트 디스크(50)의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 샤프트(1)의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 샤프트(1)의 회전방향으로 이동되도록 한다. 본 실시예에서 영구자석(62)은 원형으로 형성하여 링크 부재(70)의 제 1 링크 플레이트(80) 및 제 2 링크 플레이트(80')상에 형성된 결합홀(84)에 삽입시켜서 고정하도록 하였는데, 이와 같은 영구자석(62)은 다양한 형태가 적용될 수 있고, 그 결합구조도 이 분야의 종사자들이 필요에 따라 다양한 형태로 구성할 수 있을 것이다.

한편, 본 실시예에 따른 링크 부재(70)는 한쌍의 영구자석(62)과 결합되어 이 한쌍의 영구자석(62)이 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 영구자석(62)에 의해 이동되되, 영구자석(62)의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 영구자석(62)의 이동거리를 제한한다. 이와 같은 링크 부재(70)는 프레임(20)의 제 1 정지대(23)와 제 2 정지대(25) 사이를 가로 질러 일측이 롤링 부재(30)의 측면{본 실시예에서는 에디 커런트 디스크(50, 50')의 외측}에 위치되고, 타측이 프레임(20)에 위치되므로써 롤링 부재(30)의 양측에서 서로 대칭되는 위치를 갖도록 설치되는 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80')를 갖는다. 제 1 링크 플레이트(80) 및 제 2 링크 플레이트(80') 각각은 롤링 부재(30)상에 위치되는 부분에 영구자석(62)이 결합되는 결합홀(84)이 형성되고, 타측에 프레임(20)에 결합되는 핀(90)이 삽입되는 핀홀(82)이 형성되며, 브레이크 롤러(110)의 양단이 슬라이딩 가능하게 결합되도록 결합홀(84)과 핀홀(82) 사이에 정해진 길이를 갖도록 슬롯(86)이 형성된다.

이와 같은 링크 부재(70)의 구성을 통해 본 실시예에 따른 백 스탑 장치(10)는 핀(90)을 중심으로 제 1 링크 플레이트(80) 및 제 2 링크 플레이트(80')가 서로 연동되어 각운동되므로써 샤프트(1)가 정회전될 때 브레이크 롤러(110)가 롤링 부재(30)로부터 분리된 후 프레임(20)의 제 1 정지대(23)에 의해 정지되고, 샤프트(1)가 역회전될 때 브레이크 롤러(110)가 프레임(20)의 제 2 정지대(25)에 의해 지지된 상태에서 롤링 부재(30)에 밀착되므로써 샤프트(1)의 역회전을 방지한다.

그리고 본 실시예에서 이와 같은 링크 부재(70)는 밸런싱 핀(120)을 설치하고, 여기에 무게추(122)를 설치하므로써 샤프트(1)의 정회전이 멈추었을 때 브레이크 롤러(110)가 자동으로 롤링 부재(30)에 접촉되도록 한다. 이때 밸런싱 핀(120)은 핀홀(82)이 형성된 제 1 링크 플레이트(80) 및 제 2 링크 플레이트(80')의 타측에서 핀홀(82)보다 아래에 위치되도록 형성된 핀홀(88)에 결합되고, 무게추(122)는 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80') 사이에서 밸런싱 핀(120)에 결합된다. 그리고 무게추(122)는 필요에 따라 너트 또는 와셔 등을 사용하여 무게를 증감시킬 수 있을 것이다. 또한 이와 같이 샤프트(1)의 정회전이 멈추면 점점 힘도 줄어서 브레이크 롤러(110)와 롤링 부재(30)가 접촉하는 구성에는 중력을 이용하거나, 스프링 같은 탄성체를 적용할 수 있을 것이다. 이와 같은 밸런싱 핀(120)과 무게추(122)의 구성은 샤프트(1)가 역회전할 때 브레이크 롤러(110)가 샤프트(1)에 바로 작용하므로 샤프트(1)가 역회전할 시간적 여유를 주지 않고, 충격하중없이 역회전 제동에 걸리는 힘의 크기를 줄일 수 있어 백 스탑 장치(10)를 소형으로 제작할 수 있도록 한다.

본 실시예에서 제동 부재(100)는 브레이크 롤러(110)가 사용된다. 이와 같은 브레이크 롤러(110)는 양측에 슬라이딩 핀(112)이 설치되어 원통형의 외주면을 갖도록 형성된다. 이 브레이크 롤러(110)는 링크 부재(70)의 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80')에 형성된 슬롯(86)에 슬라이딩 핀(112)이 삽입되어 결합되므로써 프레임(20)의 경사면(22)상에서 상기 슬롯(86)을 따라 이동하게 된다. 즉 브레이크 롤러(110)는 영구자석(62)이 샤프트(1)의 정회전에 의해 이동될 때 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80')에 의해 롤링 부재(30)와 떨어지고, 영구자석(62)이 샤프트(1)의 역회전에 의해 이동될 때 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80')에 의해 롤링 부재(30)와 밀착되므로써 샤프트(1)가 역회전되지 않도록 한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면들로서, 도 4a는 샤프트(1)가 정지된 상태일 때 각 구동부의 상태를 보여주는 도면이고, 도 4b는 샤프트(1)가 회전중인 경우의 브레이크 롤러(110)의 위치를 보여주는 도면이며, 도 4c는 도 4b의 상태에서 샤프트(1)가 역회전되는 경우 브레이크 롤러(110)의 작용을 보여주는 도면이다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 먼저, 도 4a에서 보는 바와 같이, 샤프트(1)가 정지된 경우 본 실시예에 따른 백 스탑 장치(10)에서 브레이크 롤러(110)는 프레임(20)의 제 1 정지대(23)에 안치된 상태에서 롤링 부재(30)에 밀착되어 있다. 이때, 도 4b에서 보는 바와 같이, 회전체(1)가 정회전되면, 영구자석(62)은 에디 커런트에 의해 롤링 부재(30)의 회전 방향 즉 샤프트(1)의 회전방향으로 이동되므로 링크 부재의 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80')가 핀(90)을 중심으로 회동하게 되고, 브레이크 롤러(110)는 제 1 링크 플레이트(80)와 제 2 링크 플레이트(80')의 슬롯(86)상에 끼워 결합된 슬라이딩 핀(112)에 의해 상측으로 밀려 롤링 부재(30)의 바디(40)와 분리되고 프레임(20)의 제 2 정지대(25)에 의해 걸려 정지된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 도 4c에서와 같이, 샤프트(1)가 서서히 정지하거나 정회전을 중지하면, 영구자석(62)과 롤링 부재(30) 사이의 에디 커런트 영향이 없어져 브레이크 롤러(110)를 지지하고 힘이 없어지게 되므로 브레이크 롤러(110)는 자중에 의해 하방향으로 서서히 내려오게 되며, 샤프트(1)가 역회전되는 경우 제 1 정지대(23)가지 내려오면서 롤리 부재(30)에 밀착되게 되어 샤프트(1)의 역회전을 방지하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치를 냉각탑에 적용한 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 3b를 참조하여 도 5를 보면, 상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치(10)는 통상 팬(240)을 적용한 냉각탑(200)에 유용하게 적용할 수 있다. 이와 같은 냉각탑(200)에서 팬(240)은 모터(210)의 구동력이 클러치(220), 감속기(230)를 통해 전달되어 회전되도록 구성되는데, 냉각탑(200)의 미사용시나, 일시 정지시 외부의 공기 유입으로 인해 팬(240)이 역회전되는 경우가 발생된다. 그런데 팬(240)이 역회전 되는 상태에서 냉각탑(200)을 사용하기 위해 팬(240)을 구동시키게 되면, 샤프트(1)와 각 구동체에는 무리한 충격이 작용하게 되어 구동 메커니즘의 파손이나 과부하의 원인이 된다. 이를 위해 샤프트(1)상에는 이 샤프트(1)의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치(10)가 설치된다. 본 발명에 따른 백 스탑 장치(10)는 그 크기를 작게 하여 구성할 수 있으므로 좁은 공간에서도 용이하게 적용할 수 있는 잇점이 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백 스탑 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 백 스탑 장치에 의하면, 에디 커런트를 이용하여 회전체(또는 롤링 부재)와 제동 부재(브레이크 롤러)가 회전체의 정회전시 서로 분리된 상태를 유지하도록 하므로써 불필요한 마찰을 제거하여 열의 발생을 줄이고, 소음을 줄여 백 스탑 장치 및 회전체(또는 롤링 부재)의 수명을 대폭 연장할 수 있다. 또한 회전체가 역회전할 때 제동 부재가 회전체에 바로 작용하므로 회전체가 역회전할 시간적 여유를 주지 않고, 충격하중없이 역회전 제동에 걸리는 힘의 크기를 줄일수 있어 백 스탑 장치를 소형으로 제작할 수 있다.

Claims (8)

1. 회전체의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치에 있어서,

   상기 회전체에 결합되고, 상기 회전체와 함께 회전되는 롤링 부재와;

   상기 롤링 부재의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 상기 회전체의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 상기 회전체의 회전방향으로 이동되는 한쌍의 자성체와;

   상기 한쌍의 자성체와 결합되어 상기 한쌍의 자성체가 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 상기 자성체에 의해 이동되되, 상기 자성체의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 상기 자성체의 이동거리를 제한하는 링크 부재 및;

   상기 링크 부재와 결합되고, 상기 자성체가 상기 회전체의 정회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 떨어지고, 상기 자성체가 상기 회전체의 역회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 밀착되므로써 상기 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재를 포함하여, 상기 롤링 부재와 자성체 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 상기 회전체가 정회전할 때 상기 제동 부재가 상기 롤링 부재와 분리되어 있도록 하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전체는 샤프트이고, 상기 롤링 부재는 상기 샤프트상에 결합되는 바디 및;

   상기 자성체가 이동되는 거리보다 큰 폭을 갖도록 상기 바디의 양측에 결합되는 비금속이고 전기를 통하는 재질의 에디 커런트 디스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
3. 액추에이터에 의해 회동되는 샤프트의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치에 있어서,

   프레임과;

   상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트와 함께 회전되고, 원통형의 외주면을 갖는 롤링 부재와;

   상기 롤링 부재의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 상기 샤프트의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 상기 샤프트의 회전방향으로 이동되는 한쌍의 영구자석과;

   상기 한쌍의 영구자석과 결합되어 상기 한쌍의 영구자석이 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 상기 영구자석에 의해 이동되되, 상기 영구자석의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 상기 영구자석의 이동거리를 제한하는 링크 부재 및;

   원통형의 외주면을 갖도록 형성되어 상기 링크 부재와 결합되고, 상기 영구자석이 상기 샤프트의 정회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 떨어지고, 상기 영구자석이 상기 샤프트의 역회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 롤링 부재와 밀착되므로써 상기 샤프트가 역회전되지 않도록 하는 브레이크 롤러를 포함하여, 상기 롤링 부재와 영구자석 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 상기 샤프트가 정회전할 때 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재와 분리되어 있도록 하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 프레임은 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재에 밀착되었을 때 상기 브레이크 롤러를 지지하기 위한 제 1 정지대와, 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재로부터 분리되었을 때 상기 브레이크 롤러가 정해진 거리만큼 이동되어 정지되도록 하기 위한 제 2 정지대를 구비하고,

   상기 링크 부재는 상기 제 1 정지대와 제 2 정지대 사이를 가로 질러 일측이 상기 롤링 부재의 측면에 위치되고 타측이 상기 프레임에 위치되므로써 상기 롤링 부재의 양측에서 서로 대칭되는 위치를 갖도록 설치되는 제 1 링크 플레이트와 제 2 링크 플레이트를 구비하되,

   상기 제 1 링크 플레이트 및 제 2 링크 플레이트 각각은 상기 롤링 부재상에 위치되는 부분에 상기 영구자석이 결합되는 결합홀이 형성되고, 타측에 상기 프레임에 결합되는 핀이 삽입되는 핀홀이 형성되며, 상기 브레이크 롤러의 양단이 슬라이딩 가능하게 결합되도록 상기 결합홀과 핀홀 사이에 정해진 길이를 갖도록 형성 되는 슬롯을 구비하여,

   상기 핀을 중심으로 상기 제 1 링크 플레이트 및 제 2 링크 플레이트가 서로 연동되어 각운동되므로써 상기 샤프트가 정회전될 때 상기 브레이크 롤러가 상기 롤링 부재로부터 분리된 후 상기 제 1 정지대에 의해 정지되고, 상기 샤프트가 역회전될 때 상기 브레이크 롤러가 상기 제 2 정지대에 의해 지지된 상태에서 상기 롤링 부재에 밀착되므로써 상기 샤프트의 역회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 롤링 부재는 상기 샤프트상에 결합되는 바디 및;

   상기 영구자석이 이동되는 거리보다 큰 폭을 갖도록 상기 바디의 양측에 결합되는 비금속이고 전기를 통하는 재질의 에디 커런트 디스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 링크 부재는 상기 핀홀이 형성된 상기 제 1 링크 플레이트 및 제 2 링크 플레이트의 타측에서 상기 핀홀보다 아래에 위치되도록 결합되는 밸런싱 핀 및;

   상기 제 1 링크 플레이트와 제 2 링크 플레이트 사이에서 상기 밸런싱 핀에 결합되는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
7. 회전체의 역회전을 방지하기 위한 백 스탑 장치에 있어서,

   상기 회전체의 양측에서 서로 평행한 위치를 갖도록 설치되어, 상기 회전체의 정회전과 역회전시 에디 커런트에 의해 상기 회전체의 회전방향으로 이동되는 한쌍의 자성체와;

   상기 한쌍의 자성체와 결합되어 상기 한쌍의 자성체가 동일한 위치를 갖도록 지지하고, 상기 자성체에 의해 이동되되, 상기 자성체의 이동거리가 정해진 범위내에서 이루어지도록 상기 자성체의 이동거리를 제한하는 링크 부재 및;

   상기 링크 부재와 결합되고, 상기 자성체가 상기 회전체의 정회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 회전체와 떨어지고, 상기 자성체가 상기 회전체의 역회전에 의해 이동될 때 상기 링크 부재에 의해 상기 회전체와 밀착되므로써 상기 회전체가 역회전되지 않도록 하는 제동 부재를 포함하여, 상기 회전체와 자성체 사이에서 발생되는 에디 커런트를 이용하여 상기 회전체가 정회전할 때 상기 제동 부재가 상기 회전체와 분리되어 있도록 하는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   비금속이고, 전기를 통하는 재질의 에디 커런트 디스크를 더 포함하고, 상기 에디 커런트 디스크는 상기 자성체가 위치되는 상기 회전체의 양측에 결합되는 것을 특징으로 하는 백 스탑 장치.

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