KR100806366B1

KR100806366B1 - 교량 케이블용 클라이밍 장치

Info

Publication number: KR100806366B1
Application number: KR1020070006035A
Authority: KR
Inventors: 안상섭; 김재민; 박수열
Original assignee: 한국유지관리 주식회사; 전남대학교산학협력단
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-02-27

Abstract

본 발명은, 교량에 설치된 케이블에 진동을 가하기 위한 진동수단이나 상기 케이블의 거동을 계측하기 위한 계측기를 설치하기 위하여 상기 케이블을 타고 올라가는 교량 케이블용 클라이밍 장치로서, 프레임; 상기 프레임에 설치된 복수의 지지부재; 상기 지지부재들 각각에 회전 가능하게 설치되며 상기 케이블에 접촉되는 복수의 롤러; 및 상기 프레임이 상기 케이블을 타고 올라가도록 상기 롤러를 회전시키기 위한 회전수단; 을 포함하는 교량 케이블용 클라이밍 장치를 개시한다.

Description

교량 케이블용 클라이밍 장치{Apparatus for climbing bridge cables}

도 1은 케이블이 설치된 교량의 일례를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교량 케이블용 클라이밍 장치의 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 지지부재와 롤러의 조립체를 도시한 도면.

도 4는 지지부재와 케이블의 상대적인 위치이동을 위한 이동수단을 설명하기 위한 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 기호의 설명 **

10 : 프레임 20 : 지지부재

30 : 롤러 40 : 회전수단

본 발명은 교량 케이블용 클라이밍 장치에 관한 것이다.

도 1은 케이블이 설치된 교량의 일례를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 사장교나 도면상에 나타나지는 않았지만 현수교 등에 있어서 케이블(C)은 핵심적인 구조재료로 사용되고 있다.

이러한 케이블(C)은 그 사용기간 중에 풍하중이나 풍우하중 등에 의해 끊임없이 진동을 하고 있는데, 이러한 케이블(C)의 진동을 계측하는 것은 케이블을 중요한 구조체로 하는 교량의 성능을 계측하는 데 있어 매우 중요하다.

또한, 케이블(C)에는 그 진동을 줄이기 위하여 케이블 댐퍼가 설치되는 경우도 있는데, 이러한 경우에는 설치된 케이블 댐퍼의 감쇠 성능을 계측하기 위해서도 케이블(C)의 진동을 계측하는 것이 매우 중요하므로, 케이블(C)에 진동을 강제로 가하기 위한 진동수단이나 계측기를 케이블(C)에 설치할 필요가 있다.

이러한 필요에 의하여 케이블(C)의 진동을 가하기 위한 진동수단이나 케이블(C)의 진동을 계측하기 위한 각종 유무선 계측장비들이 개발되어 오고 있다. 상술한 진동수단을 이용하여 케이블(C)에 진동을 가하거나 유무선 계측장비를 이용하여 케이블(C)의 진동을 계측하기 위해서는 계측장비를 케이블(C)에 설치해야 하는데, 종래에는 주로 전문 클라이머들이 케이블(C)을 타고 올라가서 계측장비를 설치하였다. 이러한 종래의 방법은 우선 안전 측면에서 매우 취약하다. 전문 클라이머들이 안정장비를 모두 갖춘 채 케이블(C)을 타고 올라간다고 하더라도 추락 등의 안전사고 위험은 상존하고 있는 것이다.

또한, 그 비용면에 있어서도 등반자의 인건비가 매우 비싼 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 케이블 진동수단이나 계측장비와 결합한 상태로 케이블을 타고 원하는 위치까지 올라가 케이블에 진동을 가하거나 케이블에 발생하는 진동을 계측할 수 있는 교량 케이블용 클라 이밍 장치를 제공함으로써, 종래의 문제점인 클라이머의 사고 위험을 완전히 해소하고 그 비용을 줄이는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

교량에 설치된 케이블에 진동을 가하기 위한 진동수단이나 상기 케이블의 거동을 계측하기 위한 계측기를 설치하기 위하여 상기 케이블을 타고 올라가는 교량 케이블용 클라이밍 장치로서,

프레임;

상기 프레임에 설치된 복수의 지지부재;

상기 지지부재들 각각에 회전 가능하게 설치되며 상기 케이블에 접촉되는 복수의 롤러; 및

상기 프레임이 상기 케이블을 타고 올라가도록 상기 롤러를 회전시키기 위한 회전수단; 을 포함하는 교량 케이블용 클라이밍 장치를 제공한다.

상기 회전수단은,

상기 지지부재에 설치되는 제1모터와,

상기 제1모터의 회전축에 결합한 구동풀리와,

상기 롤러에 결합한 종동풀리와,

상기 구동풀리와 종동풀리에 감아 걸려서 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리로 전달하는 벨트를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 각 지지부재는 상기 케이블의 직경방향을 따라 위치이동 가능하게 설치 되며,

상기 각 지지부재를 상기 케이블의 직경방향을 따라 위치이동시키기 위한 이동수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 이동수단은,

상기 지지부재에 결합하고, 내주면에 암나사부가 형성된 암나사부재와,

상기 프레임에 회전가능하게 결합하며, 일측의 외주면에는 상기 암나사부재의 암나사부에 체결되는 수나사부가 마련되고, 타측에는 손잡이가 마련된 수나사부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 롤러를 상기 케이블과 접촉되는 방향으로 탄성 가압하는 스프링을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 프레임에 고정되는 제2모터와,

상기 프레임에 직선 왕복운동가능하게 설치되는 하중부재와,

상기 제2모터의 회전력을 이용하여 상기 하중부재를 직선왕복운동시키는 동력전달수단을 구비한 케이블 진동수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 동력전달수단은,

상기 제2모터의 출력축에 고정되어 그 제2모터에 의해 회전하는 회전판과,

일단부는 상기 제2모터의 출력축과 일정거리 이격된 위치에 상기 제2모터의 출력축과 나란하게 설치되는 핀에 의해 상기 회전판에 힌지결합하고, 타단부는 상기 하중부재에 힌지결합하는 로드를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 프레임 또는 상기 지지부재에 설치되어 상기 케이블의 진동시의 진폭을 계측하여 송신하는 무선계측장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 각 롤러는 한 쌍의 휠과 상기 한 쌍의 휠을 감싸는 휠벨트로 이루어지며,

상기 휠은 자성을 띤 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 각 롤러는 전자석인 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 실시 예에 따른 교량 케이블용 클라이밍 장치는 프레임(10), 롤러유닛, 회전수단(40), 이동수단(50), 케이블 진동수단, 무선계측장치(70)를 포함하고 있다.

상기 프레임(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 롤러유닛을 둘러싸고 있으며, 전체적으로 직육면체 형상의 공간을 형성하도록 구성되어 있다.

본 실시 예에서 프레임(10)은 네 개의 프레임부재(11,12,13,14)들로 이루어지는데, 그 중 세 개의 프레임부재(11,12,13)는 서로 고정되어 있고, 나머지 하나의 프레임부재(14)의 경우 일단부는 인접하는 프레임부재(13)에 힌지결합하고, 타단부는 경첩(141)과 볼트(142)에 의해 역시 인접하는 다른 프레임부재(11)에 분리가 가능하게 결합되어 있다. 이러한 구조를 취하여 가상선으로 표시된 케이블(C)과 결합할 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 이동가능한 프레임부재(14)를 열어서 케이블(C)을 그 내부에 수용하고 그 프레임부재(14)를 다른 프레임부재들 중 하나의 프레임부재(11)에 볼트(142)에 의해 결합시켜 케이블(C)과 결합하게 되는 것이 다.

상기 롤러유닛은 지지부재(20)와 롤러(30)를 포함하고 있으며, 본 실시 예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 네 개의 롤러유닛이 사용된다.

상기 지지부재(20)는, 상기 이동수단(50)을 매개물로 하여 상기 케이블(C)의 직경방향을 따라 위치이동 가능하게 상기 프레임(10)에 설치되어 있다.

상기 지지부재(20)와 상기 프레임(10)을 서로 결합시키는 매개물인 상기 이동수단(50)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 암나사부재(51)와 수나사부재(52)를 포함한다.

상기 암나사부재(51)는 상기 지지부재(20)에 상기 케이블(C)의 직경방향으로 이동이 가능하도록 결합되며, 그 내주면에는 암나사부(511)가 형성되어 있다. 상기 암나사부재(51)와 지지부재(20) 사이에는 스프링(21)이 설치되어 상기 롤러(30)를 상기 케이블(C)과 접촉되는 방향으로 탄성가압한다.

상기 수나사부재(52)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(10)에 베어링(11)에 의해 회전은 가능하고 그 축방향의 이동은 불가능하게 결합되어 있다. 상기 수나사부재(52)의 일측의외주면에는 상기 암나사부재(51)의 암나사부(511)에 체결될 수 있는 수나사부(521)가 마련되고, 타측에는 손잡이(522)가 마련되어 있다.

상기 롤러(30)는 상기 지지부재(20)에 회전가능하게 설치되어 있으며, 한 쌍의 휠(31)과 그 한 쌍의 휠(31)들을 감싸는 휠벨트(32)를 포함하고 있다.

상기 휠(31)은 자성을 띤 소재로 이루어지는데, 본 실시예에서는 전자석이다. 교량에 사용되는 케이블(C)은 대부분 강재로 이루어지므로, 휠(31)을 전자석으 로 하여 자성을 띄게 하는 경우 휠(31)과 케이블(C)이 접착되는 정도를 증가시키는 역할을 하게 된다.

상기 휠벨트(32)는 상기 한 쌍의 휠(31)들을 감싸고 케이블(C)과 직접 접촉하게 된다. 휠벨트(32)의 소재로는 합성수지를 사용하게 되며, 휠벨트(32)와 휠(31)들 사이의 마찰력과 휠벨트(32)와 케이블(C)의 마찰력을 고려하여 그 소재를 결정하면 되는데, 본 실시 예에서는 우레탄을 사용한다.

상기 회전수단(40)은 상기 프레임(10)이 상기 케이블(C)을 타고 올라갈 수 있도록 상기 복수의 롤러(30)를 회전시키기 위한 것으로서, 특히 한 쌍의 휠(31) 중 어느 하나의 휠(31)을 회전시키게 된다.

전술한 바와 같이 본 실시 예에는 네 개의 롤러유닛이 프레임(10)에 설치되는데 상기 회전수단(40)은 그 중 하나의 롤러유닛에만 설치된다.

상기 회전수단(40)은 제1모터(41), 구동풀리(42), 종동풀리(43), 벨트(44)를 포함한다.

본 실시예에서 상기 제1모터(41)는 네 개의 지지부재(20) 중 어느 하나의 지지부재(20)에 설치된다. 케이블(C)의 경사가 급하고, 강한 토크의 회전수단(40)이 필요한 경우에는 두 개 이상의 회전수단(40)이 사용될 수도 있음은 물론이다.

구동풀리(42)는 제1모터(41)의 회전축에 결합한다. 상기 종동풀리는 상기 휠(31)에 결합하며, 벨트(44)는 상기 구동풀리(42)와 종동풀리(43)에 감아 걸려서 상기 구동풀리(42)의 회전력을 상기 종동풀리(43)에 전달하게 된다.

상기 케이블 진동수단은 케이블(C)에 진동을 가하기 위한 수단이다. 케이 블(C)은 현수교나 사장교와 같은 케이블 교량에서 가장 핵심적인 부재이다. 케이블(C)은 전술한 바와 같이, 바람 등의 자연하중에 의해 계속해서 진동하게 되는데, 이러한 진동의 영향을 줄이기 위해 각종 케이블 댐퍼들이 설계되고 있고 이러한 댐퍼들의 성능을 시험하기 위해서는 케이블(C)을 강제로 진동시킨 상태에서의 케이블(C)의 거동을 계측하는 것이 필요하며, 케이블 진동수단은 이러한 필요에 의해 본 실시 예에 포함되는 것이다.

상기 케이블 진동수단은 제2모터(61)와 하중부재(62)와 동력전달수단(63)을 포함한다.

상기 제2모터(61)는 상기 프레임(10)에 고정된다. 상기 제2모터(61)의 출력 축(612)은 기어박스(611)와 연결되어 있다. 기어박스(611)의 내부에는 회전축을 변환시키기 위한 베벨기어(미도시)와 일군의 감속기어(미도시)들이 설치되어 있다.

상기 하중부재(62)는 상기 프레임(10)에 직선 왕복운동가능하게 설치되며, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍이 마련된다.

상기 동력전달수단(63)은 상기 제2모터(61)의 회전력을 이용하여 상기 하중부재(62)를 직선 왕복시키기 위한 수단으로서, 회전판(631)과 로드(632)를 포함한다. 상기 기어박스(611)로부터 한 쌍의 출력축(612)이 연결되어 있으므로, 출력축(612)에 연결되는 회전판(631) 및 로드(632)도 각각 한 쌍씩 마련된다.

상기 회전판(631)은 상기 제2모터의 출력축(612)에 고정되어 상기 제2모터(61)에 의해 회전한다.

상기 로드(632)의 일단부는 상기 회전판(631)에 힌지결합하는데, 상기 제2모 터의 출력축(612)으로부터 일정거리 이격된 지점에 그 제2모터의 출력축(612)과 나란하게 설치되는 핀(633)에 결합한다. 그리고 상기 로드(632)의 타단부는 하중부재(62)에 힌지결합한다.

상기 무선계측장치(70)는 케이블(C)의 시간에 따른 변위를 계측하고, 무선통신을 이용하여 송신하는 시스템으로서 본 발명의 출원인 중의 하나인 한국유지관리에서 출원한 대한민국공개특허 제2004-27609호에 개시된 계측 시스템을 활용할 수 있으며, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 설명된 실시 예를 이용하는 방법에 대하여 설명함으로써 상술한 실시 예의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하기로 한다.

우선 본 실시 예의 교량 케이블용 클라이밍 장치를 케이블(C)에 장착한다. 이를 위해서는 이동수단(50)을 이용하여 지지부재(20)들을 각각의 프레임부재(11,12,13,14)에 가장 근접한 위치로 이동시킨다. 이는 케이블(C)의 직경이 매우 다양하기 때문에 그 다양한 케이블(C)의 직경에 대응하기 위하여는 지지부재(20)들을 프레임(10)에 가장 근접한 상태로 근접시킨 상태에서 프레임(10)에 케이블(C)을 수용한 이후에 지지부재(20)들을 다시 케이블(C)에 근접하는 방향으로 이동시키는 것이 요구되기 때문이다.

지지부재(20) 들이 프레임(10)에 근접하는 방향으로 이동되면, 프레임부재들 중 이동가능한 프레임부재(14)를 나머지 프레임부재들 중 하나의 프레임부재(11)로부터 분리한 후 그 내부에 케이블(C)을 수용하고 다시 이동가능한 프레임부재(14)를 다른 프레임부재(11)에 결합시킨다.

프레임(10)의 내부에 케이블(C)이 수용되면 이동부재(50)를 이용하여 지지부재(50)를 각각의 프레임부재(11,12,13,14)들로부터 이격되는 방향 즉, 케이블(C)에 접근하는 방향으로 이동시켜 지지부재(20)에 회전가능하게 결합된 휠(31)들을 둘러싸고 있는 휠벨트(32)들이 케이블(C)과 접촉된 상태가 되도록 한다. 이를 위해서는 수나사부재(52)에 마련된 손잡이(532)를 암나사부재(51)와 수나사부재(52)의 체결이 해소되는 방향으로 회전시키면 된다. 이때 휠벨트(32)가 케이블(C)에 접촉하면 상기 손잡이(532)의 회전을 멈추도록 하며, 상기 스프링(21)을 무리하게 가압하여 암나사부재(51)가 지지부재(20)에 접촉할 정도로 손잡이(532)를 회전시킬 필요는 없다.

이동수단(50)에 의하여 휠벨트(32)들이 케이블(C)에 접촉한 상태가 되면 제1모터(41)를 회전시켜 본 실시 예의 교량 케이블용 클라이밍 장치를 원하는 지점까지 이동시키게 된다. 휠(31)들은 전자석으로 이루어져 있으므로, 강재로 이루어진 케이블(C)들과 자성에 의해 결합된 상태에서 회전하게 되는데, 이러한 강한 결합력에 의해 중력에 의해 교량 케이블용 클라이밍 장치가 하방으로 낙하하는 것을 어느정도 방지할 수 있는 효과가 발생하게 된다.

이동과정에서 케이블(C)에 이물질 등이 있는 경우에는 스프링(21)에 의해 지지부재(20)가 프레임(10)에 근접하는 방향으로 이동이 가능하여 원활하게 클라이밍이 가능하게 되며, 스프링(21)은 충격흡수 작용도 병행하게 된다.

교량 케이블용 클라이밍 장치를 원하는 지점까지 이동시킨 경우에는 제1모터의 회전을 멈추고 무선계측장치(70)를 이용하여 케이블(C)의 진동을 계측하게 되 며, 필요한 경우에는 케이블(C)에 케이블 진동수단을 이용하여 강제진동을 할 수도 있다.

케이블(C)을 강제진동하기 위해서는 프레임(10)에 고정된 제2모터(61)를 회전시키게 되며, 제2모터(61)의 회전력은 회전판(631)의 회전력으로 전달되는데 그 회전판(631)의 회전으로 인해 로드(632)가 직선왕복운동을 하게 되며, 로드(632)의 직선운동은 하중부재(62)의 직선왕복운동으로 전환되게 된다. 이러한 하중부재(62)의 직선왕복운동으로 인해 케이블(C)이 진동하게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 내에서 다양한 형태의 교량 케이블용 클라이밍 장치로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 케이블을 진동하기 위한 케이블 진동수단이나 계측장비와 결합한 상태로 케이블을 타고 원하는 위치까지 올라가 케이블에 진동을 가하거나 케이블에 발생하는 진동을 계측할 수 있는 교량 케이블용 클라이밍 장치를 제공할 수 있다.

또한, 이로 인해 클라이머에 의한 계측기 또는 진동수단을 설치할 때의 치명적인 문제점인 사고 위험을 완전히 해소하고 클라이머의 고용에 사용되는 비용을 줄일 수 있다.

Claims

교량에 설치된 케이블에 진동을 가하기 위한 진동수단이나 상기 케이블의 거동을 계측하기 위한 계측기를 설치하기 위하여 상기 케이블을 타고 올라가는 교량 케이블용 클라이밍 장치로서,

프레임;

상기 프레임에 설치된 복수의 지지부재와 상기 지지부재들 각각에 회전 가능하게 설치되며 상기 케이블에 접촉되는 복수의 롤러를 구비한 롤러 유닛; 및

상기 프레임이 상기 케이블을 타고 올라가도록 상기 롤러를 회전시키기 위한 회전수단; 을 포함하며,

상기 각 지지부재는 상기 케이블의 직경방향을 따라 위치이동 가능하게 설치되고 상기 각 지지부재를 상기 케이블의 직경방향을 따라 위치이동시키기 위한 이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 회전수단은,

상기 지지부재에 설치되는 제1모터와,

상기 제1모터의 출력축에 결합한 구동풀리와,

상기 롤러에 결합한 종동풀리와,

상기 구동풀리와 종동풀리에 감아 걸려서 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리로 전달하는 벨트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 이동수단은,

상기 지지부재에 결합하고, 내주면에 암나사부가 형성된 암나사부재와,

상기 프레임에 회전가능하게 결합하며, 일측의 외주면에는 상기 암나사부재의 암나사부에 체결되는 수나사부가 마련되고, 타측에는 손잡이가 마련된 수나사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 롤러를 상기 케이블과 접촉되는 방향으로 탄성 가압하는 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 프레임에 고정되는 제2모터와,

상기 프레임에 직선 왕복운동가능하게 설치되는 하중부재와,

상기 제2모터의 회전력을 이용하여 상기 하중부재를 직선왕복운동시키는 동력전달수단을 구비한 케이블 진동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제6항에 있어서,

상기 동력전달수단은,

상기 제2모터의 출력축에 고정되어 그 제2모터에 의해 회전하는 회전판과,

일단부는 상기 제2모터의 출력축과 일정거리 이격된 위치에 상기 제2모터의 출력축과 나란하게 설치되는 핀에 의해 상기 회전판에 힌지결합하고, 타단부는 상기 하중부재에 힌지결합하는 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 프레임 또는 상기 지지부재에 설치되어 상기 케이블의 진동시의 진폭을 계측하여 송신하는 무선계측장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 각 롤러는 한 쌍의 휠과 상기 한 쌍의 휠을 감싸는 휠벨트로 이루어지며,

상기 휠은 자성을 띤 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.
제9항에 있어서,

상기 각 휠은 전자석인 것을 특징으로 하는 교량 케이블용 클라이밍 장치.