KR101046715B1

KR101046715B1 - 자중강하식 액추에이터

Info

Publication number: KR101046715B1
Application number: KR1020100126175A
Authority: KR
Inventors: 김상국
Original assignee: 김상국
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-07-05

Abstract

본 발명은 자중강하식 액추에이터에 관한 것으로, 전동부와 주감속부 사이에는, 정전시 전동부와 주감속부를 차단시키고 수동구동부가 주감속부에 연결되도록 하여서 수동구동부에 의해 구동력이 발생되도록 하며, 전동부에 전원이 인입되면 전동부가 주감속부에 자동으로 연결되고 수동구동부는 주감속부로부터 자동으로 차단되도록 하는 전동수동변환부가 설치된다.
따라서, 정전시 전동수동전환레버를 수동위치로 변환시키면 자중강하나 수동구동 상태가 되므로 전동기의 전자브레이크를 별도로 해제시킬 필요가 없고, 이에 따라 전동구동 상태에서 수동구동 상태로 전환시키는 작업이 매우 간편하며, 긴급 상황에 신속하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라 수동위치에서 전동위치로의 변환이 별도의 수동조작없이 자동으로 이루어지므로 원격지에서 자동운전이 가능하게 된다.

Description

자중강하식 액추에이터{Emergency Descendable Actuator}

본 발명은 자중강하식 액추에이터에 관한 것으로, 더 상세하게는 자중강하나 수동구동시 전동기의 전자브레이크를 해제시킬 필요가 없고, 일반적인 범용 전동기를 별도로 개조할 필요가 없이 전동기의 고장시 신속하게 교체할 수 있으며, 정전시 별도의 배터리를 구성하지 않아도 자중강하나 수동구동으로 전환시킬 수 있을 뿐 아니라, 수동력전달연결장치와 수동클러치의 구동시 슬립현상이 발생되지 않는 자중강하식 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 수문 개폐용 스핀들식 개폐기 또는 스핀들식 액추에이터(이하 개폐기 또는 액추에이터라 한다)는, 수문본체를 스핀들식 액추에이터로 개폐시키도록 구성한 연결봉인 스핀들의 원둘레에 나사를 형성시키고 개폐기의 최종축에 스핀들과 나사대우(對偶)인 나사를 형성시켜서 개폐기의 전동부나 수동구동부에서 발생한 구동력이 감속부를 통하여 수문을 개폐시키도록 구성되어 있다.

한편, 종래의 수문용 개폐기는, 수문본체를 개폐기로 개폐시키도록 연결하는 랙크바(Rack Bar)와 치차대우(齒車對偶)를 이루는 랙기어(Rack Gear)를 수납하는 케이싱 크기의 제약으로 인하여 개폐기의 크기를 크게 할 수 없었다. 따라서 개폐능력의 한계가 20톤으로 제약되며, 그 이상은 고가인 와이어드럼 개폐기나 유압 실린더식 개폐기를 채택할 수밖에 없는 기술적인 문제점이 있었다.

또한, 종래의 스핀들식 액추에이터는 스핀들의 상승하강이 나사결합으로 이루어져 있다. 따라서 예기치 못하게 발생하는 집중호우, 태풍 등 이상기후가 발생하여 긴급하게 수로를 차단할 필요가 있을 때 신속하게 수로를 차단할 수 없어서 커다란 수해로 연결되는 개폐기의 구조적인 문제점이 있었다.

그리고, 종래의 핀잭형 개폐기로 20톤 이상의 고하중(高荷重) 수문을 들어 올릴 경우, 하중이 상하로 일렬 배치된 소형봉 중의 하나인 랙크바에 집중하중으로 작용함으로써 개폐기의 구동시 구조적으로 불안정하게 된다. 또한, 랙크기어와 랙크바가 치합(齒合)하면서 승강하는 동안 약 100mm 간격의 랙크바(봉)와 랙기어의 치합으로 상하방향으로 미끄러짐(Slip) 현상이 발생하여 기계효율이 떨어지게 되고, 이런 미끄러짐 현상의 발생으로 인하여 개폐기의 구동시 발생하는 토오크의 정밀한 제어가 불가능하여 수문 개폐기로서 원격제어에 부적합하고, 수문의 약 100mm이내에서 발생하는 상하 진동을 구조적으로 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점들을 보완하기 위하여 대한민국 특허등록 제10-0647425호가 개발된 바 있다.

상기 특허등록 제10-0647425호는, 본 출원인이 출원하여 등록받은 자중강하식 액추에이터에 관한 것이다. 그런데 이러한 종래 자중강하식 액추에이터는 여러 가지 문제점이 있었다. 먼저, 고하중(20톤 내지 100톤)의 수문을 개폐속도(0.4m/분 내지 0.5m/분)로 승강하도록 감속하기 위해서는 많은 감속비가 필요로 하는데 유성치차는 그 구조상 상기와 같은 감속비를 구현하는데 제한이 있으며 이를 구현하기 위해서는 유성치차의 외경을 증가시켜야하므로 기계의 공간상의 제한이 있었다. 따라서, 상기 유성치차에서 감당하지 못하는 감속비를 맞추기 위하여 나머지 감속부의 감속축 수를 증가시켜야 하며 감속부의 축수(軸數)가 증가됨에 따라 전체 기계의 구조가 복잡해질 뿐 아니라 기계효율이 감소하게 된다. 그리고 고하중 수문을 고속으로 개폐해야 하는 경우 최종축에 매우 높은 토오크가 작용하게 되어 이를 저감시켜야 하므로, 개폐기의 중량이 증가하게 되며, 스핀들 보호커버가 조작대 상부로 높게 돌출됨으로써 주위경관을 해치고 강풍에 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 종래의 자중강하식 액추에이터의 가장 큰 문제점은, 수동구동부와 자중강하부가 모터축에 연결된 주감속축 상에 배치된다는 점이다. 자중강하식 액추에이터가 전동구동모드일 때에는 수동구동부 및 자중강하부의 기능은 필요하지 않다. 그리고, 전동부에 고장이 발생하거나 정전시를 제외하고는 대부분의 경우에 전동구동, 즉 자동구동으로 작동되도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 전동부의 구동력이 주감속부를 거친 후 스핀들에 전달되어서 스핀들에 연결된 수문을 승강시켜서 수로를 개폐하여야 한다.

그러나, 이러한 종래 자중강하식 액추에이터는 전동부와 주감속부 사이에 수동구동부와 자중강하부가 배치되어 있기 때문에 전동부의 구동력이 주감속부를 통해 스핀들에 곧바로 전달되기 전에 수동구동부 또는 자중강하부의 일부 구성을 거친 후 전달된다. 이와 같이 전동부의 구동력이 불필요한 상기 구성들을 거치면서 전달되도록 배치함으로써 기계의 효율이 저하하고 이에 따라 소요동력이 증가하였다. 또한 평상시 전동구동과 무관한 수동구동부 및 자중강하부의 고장이 발생할 경우 전동구동도 불가능하게 되는 문제점이 있었다. 그리고 수동구동부 및 자중강하부가 주요 구동부인 전동부와 주감속부 사이에 배치됨으로써 특정 공간부에 다수의 구성품이 집중 배치되므로 공간 활용률이 저하되고 개폐기가 복잡해지고 이에 따라 사후관리(A/S)도 그만큼 어려워지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 자중강하식 액추에이터(특허등록 제10-858281호)를 개발한 바 있다.

그런데 이러한 종래의 자중강하식 액추에이터는 사전에 예상하지 못했던 여러 가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 종래의 자중강하식 액추에이터는 주감속부의 전동부의 전동기출력축과 싸이크로이드 감속장치가 일체로 축이음되고 전동기원동축을 연장시켜서 수동력단속장치를 배치하였으나 이는 자중강하나 수동구동시 반드시 전자제동부의 전자브레이크를 해제시킨후 수동력단속장치를 연결시켜서 전동기원동축이 구동하도록 설정해야 하는 안전상에 문제점이 있다.

둘째, 일반적인 전동기는 일단에 전동기출력축이 설치되고 타단에 전자브레이크가 내설(內設)되어서 전원이 인입되면 전자브레이크는 해제되고 전원이 차단되면 전자브레이크가 결합하도록 구성되어 있다. 그런데, 상기 종래의 자중강하식 액추에이터에 채택되는 전동기는 수동전환장치를 구비하기 위해 전동기의 단말부인 전자제동부의 전자브레이크측으로 축을 연장하여 전동기원동축을 배치하고 전동기의 전자브레이크에 전자브레이크전환레버를 설치한 특수한 전동기를 제작하여야 하는 문제점이 있다.

셋째, 종래의 자중강하식 액추에이터는 전동기의 전원이 차단됨과 동시에 전자브레이크가 결합되어 전동기원동축이 작동할 수 없게 된다. 따라서 자중강하식 액추에이터를 수동력으로 작동시키기 위해서는 조작자가 전자브레이크전환레버를 수작업으로 해제시켜야 하는데, 전자브레이크전환레버를 해제시키는데 매우 큰 조작력이 필요로 하여 긴급상황에 대처하는데 안전상에 문제점이 있다.

넷째, 정전등으로 전원이 차단된 경우, 자중강하나 수동구동시 수동전환장치의 수동력전환레버를 작동위치(ON)에 설정하기 위해서는 수동력전환레버를 작동시키는 전원이 있어야만 작동한다. 따라서 정전시 수동력전환레버를 작동시키기 위해 별도의 적정용량의 특수배터리를 구성하여야 하고, 이러한 배터리는 일정기간마다 교체를 하여야 하는데, 그렇게 하지 않을 경우 긴급상황이 발생하여 자중강하나 수동구동시 작동이 되지 않는 안전상에 문제가 있다.

다섯째, 종래의 자중강하식 액추에이터는 전동기의 고장시 교체하는데, 상기와 같이 수동개방형 전자브레이크를 구성하도록 형식을 변경시킨 특수한 전동기를 제작하는 제작기간이 길어서 긴급하게 교체를 해야 할 경우 교체가 불가능한 문제점이 있다.

여섯째, 종래의 자중강하식 액추에이터는 수동력전달연결장치와 수동력단속장치의 구동력이 벨트를 통하여 전달되도록 구성되었으나 구동시 미끄러짐(slip)현상이 발생하는 안전상에 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 자중강하나 수동구동시 전동기의 전자브레이크를 해제시킬 필요가 없도록 한 자중강하식 액추에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 일반적인 전동기를 별도로 개조할 필요가 없이 범용 전동기를 채택가능한 자중강하식 액추에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 정전시 별도의 배터리 전원이 없어도 자중강하나 수동구동으로 전환시킬 수 있도록 한 자중강하식 액추에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전동기의 고장시 범용 전동기로 신속하게 교체할 수 있도록 한 자중강하식 액추에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수동력전달연결장치와 수동클러치의 구동시 미끄러짐(slip)현상이 발생되지 않도록 한 자중강하식 액추에이터를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자중강하식 액추에이터는, 전동부와 연결된 전동수동변환부와 부감속부와 연결시키는 동력전달부 사이에 배치하여서 전동부의 회전속도의 감속에 반비례하여 증가된 구동력을 발생시키는 싸이크로이드 감속장치로 이루어진 주감속부; 수직으로 배열된 스핀들의 양측에 스핀들기어로 치합되어서 수문을 원활하게 승강시키며 스핀들에 압하력을 발생시키고 수문에 의해 스핀들에 작용하는 상하진동을 억제시키는 이중스핀들부; 주감속부에 연결되고 전동부에 전원이 차단되면 주감속부를 수동력으로 회전시켜서 주감속부, 이중스핀들부, 스핀들, 수문을 수동력으로 승강시키는 수동구동부를 포함하여 이루어지며; 전동부와 주감속부 사이에는, 정전시 전동부와 주감속부를 차단시키고 수동구동부가 주감속부에 연결되도록 하여서 수동구동부에 의해 구동력이 발생되도록 하며, 전동부에 전원이 인입되면 전동부가 주감속부에 자동으로 연결되고 수동구동부는 주감속부로부터 자동으로 차단되도록 하는 전동수동변환부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터의 다른 특징은, 전동수동변환부는, 전동부와 주감속부 사이에 배치되고 일단은 전동기구동축과 축이음 연결되며 타단은 죠클러치가 구비되는 구동클러치와, 일단이 베어링을 외설(外設)하여 구동클러치에 공회전되도록 설치되고 타단이 주감속부에 축이음으로 결합되어서 전동부 또는 수동구동부의 구동력을 주감속부에 선택적으로 전달하며 원둘레 측에 스플라인이 형성되는 연결축과, 연결축의 원둘레 측에 베어링을 외설하여 공회전되도록 설치되는 수동구동부에 연결되어서 일단에 구성된 죠클러치의 단속(斷續)으로 수동구동부의 구동력을 전달시키는 수동클러치와, 연결축을 따라 좌우로 슬라이드되도록 연결축의 원둘레의 스플라인에 결합되고 일단에 구동클러치의 죠클러치에 선택적으로 결합되도록 제1죠클러치가 구비되며 타단에 수동클러치의 죠클러치에 선택적으로 결합되도록 제2죠클러치가 구비되고 외측 원둘레에 안내홈이 형성되는 변환클러치와, 연결축의 원둘레에 결합되어서 변환클러치를 구동클러치 측으로 탄성적으로 지지하는 변환스프링과, 변환클러치를 연결축의 스플라인을 따라 좌우로 이동시키도록 변환클러치에 연결되고 변환클러치를 수동클러치 측으로 이동시켜서 변환스프링에 탄성력을 발생시키면서 변환클러치의 제2죠클러치와 수동클러치의 죠클러치가 결합되도록 하며 구동클러치가 회전하면 변환스프링의 탄성력이 해제되면서 변환클러치의 제1죠클러치가 구동클러치의 죠클러치에 맞물리도록 하는 전동수동전환장치로 이루어진다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터의 또 다른 특징은, 전동수동전환장치는, 저판과, 저판의 일면에 회동가능하도록 결합되어 있고 변환클러치의 안내홈에 삽입되어서 변환클러치를 연결축의 스플라인을 따라 좌우로 이동시키는 회동차와, 저판의 양측에 각각 고정되어 있는 지지판과, 양단부가 지지판에 회동가능하도록 결합되어 있는 래쳇회동축과, 일단이 래쳇회동축에 고정되어 있고 타단이 구동클러치의 일단에 지지되며 변환스프링에 탄성력이 발생하도록 변환클러치를 수동클러치 측으로 지지하는 래쳇과, 일단이 지지판에 연결되고 타단이 래쳇회동축에 연결되어서 래쳇회동축과 래쳇이 시계방향으로 회동되도록 탄성적으로 지지하는 래쳇스프링과, 일단이 저판의 타면에 고정되어 있고 저판의 회전중심을 이루는 작동레버축과, 작동레버축의 타단에 결합되고 작동레버축을 수평으로 회전시키는 전동수동전환레버로 이루어진다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터의 또 다른 특징은, 구동클러치의 일단 원둘레에는 래쳇의 타단이 안착되고 구동클러치가 회전함에 따라 래쳇의 타단이 구동클러치 일단에 형성된 나선형 원둘레로부터 점차 벗어나면서 래쳇의 타단이 구동클러치의 외주면 측으로 이탈되도록 나선형테이퍼홈이 형성되어 있다.

이상에서와 같이 본 발명은, 전동부의 전동기구동축과 주감속부 사이에 전동수동변환부가 배치되고 수동구동부 및 자중강하부는 이 전동수동변환부에 연결되며, 이 전동수동변환부는 전동구동시 전동부의 회전동력을 주감속부에 전달하고 정전시에는 전동부와 분리된 후 수동구동부 및 자중강하부에 연결되며, 전동부에 전원이 인입되면 주감속부는 수동구동부 및 자중강하부와 분리된 후 자동으로 전동부에 연결된다. 따라서 정전시 자중강하나 수동구동을 위해 전동수동변환부의 전동수동전환레버를 수동위치로 변환시키면 변환클러치가 전동부에 연결된 구동클러치로부터 분리된 후 자중강하부 및 수동구동부에 연결된 수동클러치에 결합된다. 그러므로 정전시 전동수동전환레버를 수동위치로 변환시키면 자중강하나 수동구동 상태가 되므로 전동기의 전자브레이크를 별도로 해제시킬 필요가 없고, 이에 따라 전동구동 상태에서 수동구동 상태로 전환시키는 작업이 매우 간편하며, 긴급 상황에 신속하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라 수동위치에서 전동위치로의 변환이 별도의 수동조작없이 자동으로 이루어지므로 원격지에서 자동운전이 가능하게 된다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터는, 전동기의 전동기구동축과 주감속부 사이에 전동수동변환부가 배치되고 수동구동부 및 자중강하부는 이 전동수동변환부에 연결된다. 따라서 본 발명은 일반적인 전동기의 전동기구동축에 전동수동변환부가 설치되므로, 종래와 같이 전동기의 후단에 별도의 장치를 설치하기 위해 전동기를 특수제작할 필요가 없다. 그러므로 전동기의 제작시간과 제작비용을 크게 절감할 수 있으며, 전동기의 고장시 범용 전동기로 신속하게 교체할 수 있다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터는 정전 등으로 전원이 차단될 경우, 자중강하나 수동구동을 위해 전동수동변환부의 전동수동전환레버를 수동위치로 변환시키면 변환클러치가 전동부에 연결된 구동클러치로부터 분리된 후 자중강하부 및 수동구동부에 연결된 수동클러치에 치합 연결된다. 따라서 정전시 전동수동전환레버를 수작업으로 간단히 작동시켜서 자중강하나 수동구동 상태로 전환시킬 수 있으므로 전동수동전환레버의 작동이 기계적으로 이루어지므로 별도의 전원(배터리)이 불필요하며, 이에 따라 종래의 문제점인 배터리 교체 작업에 따른 번거로움과 방전된 배터리 미교체로 인한 신속한 대응 불능 등의 문제가 해소된다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터는 수동력전달연결장치와 전동수동변환부의 수동클러치가 체인으로 연결됨에 따라 수동구동이나 자중강하시 수동력전달연결장치, 수동클러치 및 체인 사이에 미끄러짐(Slip)현상이 발생되지 않아 동력전달이 확실하며, 이에 따라 수문 개폐시 안전사고가 방지된다.

도 1은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터를 나타내는 정면도
도 2는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 동력전달 관계를 도시한 전체 구성도
도 3은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 수동조작부 및 자중강하부를 나타내는 일부 절개도
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 자중강하부를 나타내는 일부 절개 단면도 및 그 부분 측면도
도 5a는 전동수동변환부를 보인 개략적 분해 사시도
도 5b 내지 도 5d는 전동구동 상태의 전동수동변환부를 보인 개략적 사시도, 측단면도, 평단면도
도 5e 내지 도 5g는 수동구동 상태의 전동수동변환부를 보인 개략적 사시도, 측단면도, 평단면도
도 6은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 전동수동변환부와 주감속부를 나타내는 일부 정면도
도 7은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 이중스핀들부를 나타내는 일부 정면 절개 단면도
도 8은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 부감속부와 이중스핀들부를 나타내는 구성의 평면도
도 9는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 부감속부와 이중스핀들부를 나타내는 다른 구성의 평면도
도 10은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 전동구동을 나타내는 구성도
도 11은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 자중강하를 나타내는 구성도
도 12는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 수동구동을 나타내는 구성도

본 발명의 구체적인 특징 및 장점은 첨부한 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 동력전달 관계를 도시한 전체 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 수동조작부 및 자중강하부를 나타내는 일부 절개도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 자중강하부를 나타내는 일부 절개 단면도 및 그 부분 측면도이고, 도 5a 내지 도 5g는 전동수동변환부를 도시한 도면들이며, 도 6은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 전동수동변환부의 일부 절개도와 주감속부를 나타내는 일부 정면도이다. 도 7은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 이중스핀들부를 나타내는 일부 정면 절개 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 부감속부와 이중스핀들부를 나타내는 구성의 평면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 이중스핀들부의 다른 실시예를 보인 개략적 평면도이다. 도 10은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 전동구동을 나타내는 구성도이고, 도 11은 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 자중강하를 나타내는 구성도이며, 도 12는 본 발명에 따른 자중강하식 액추에이터의 수동구동을 나타내는 구성도이다.

이러한 구성의 본 발명의 자중강하식 액추에이터는, 주감속부(400), 부감속부(500), 이중스핀들부(600), 기계제동부(300), 전동수동변환부(350), 수동구동부(200) 및 자중강하부(250)를 포함하여 이루어진다.

주감속부(400)는, 전동부(410)와 연결된 전동수동변환부(350)와 부감속부(500)와 연결된 동력전달부(441)사이에 배치되어서 전동부(410)의 회전속도의 감속에 반비례하여 증가된 구동력을 발생시키는 공지의 싸이크로이드 감속장치(430)로 이루어진다.

이러한 주감속부(400)는, 도 1, 도 2 및 도 6에 도시한 바와 같이 전동수동변환부(350)와 동력전달부(441)사이에 배치되어서 전동기(411)의 회전속도의 감속에 반비례하여 증가된 구동력을 발생시키는 감속범위가 매우 넓은 공지의 싸이크로이드 감속장치(430)와, 전동수동변환부(350)와 싸이크로이드 감속장치(430) 사이에 배치되는 토오크제어장치(420)와, 주감속출력축(440)과 부감속부(500)에 연결되어서 구동력을 전달하는 동력전달부(441)로 이루어진다.

전동부(410)와 주감속부(400) 사이에는, 전동수동변환부(350)가 배치되어 있다. 이 전동수동변환부(350)는, 정전시 또는 수동력으로 구동시킬 경우 전동부(410)와 주감속부(400)를 차단시키고, 수동구동부(200)가 주감속부(400)에 연결되도록 하여서 수동구동부(200)에 의해 발생된 수동력으로 구동시키고, 전동부(410)에 전원이 인입되면 전동부(410)가 주감속부(400)에 자동으로 연결되고 수동구동부(200)는 주감속부(400)로부터 자동으로 차단되도록 한다.

이러한 전동수동변환부(350)는, 구동클러치(351), 연결축(354), 수동클러치(357), 변환클러치(361), 변환스프링(365), 전동수동전환장치(366)로 이루어진다.

구동클러치(351)는, 전동부(410)와 주감속부(400) 사이에 배치되고 일단은 전동기구동축(412)과 축이음 연결되며 타단은 죠클러치(353)가 구비되어 변환클러치(361)와 선택적으로 단속(斷續)된다.

이러한 구동클러치(351)의 일단 원둘레에는, 라쳇(370)의 타단인 크릭이 안착되고 구동클러치(351)가 회전함에 따라 라쳇(370)의 크릭이 구동클러치(351) 일단에 형성된 나선형 원둘레로부터 점차 벗어나면서 라쳇(370)의 크릭이 구동클러치(351)의 외주면 측으로 이탈되도록 나선형테이퍼홈(352)이 형성되어 있다.

연결축(354)은, 일단이 베어링을 외설하여 구동클러치(351)에 공회전되도록 배치되고 타단이 주감속부(400)에 축이음으로 결합되어서 전동부(410) 또는 수동구동부(200)의 구동력을 주감속부(400)에 전달하며 둘레에 스플라인(355)이 형성된다.

수동클러치(357)는, 연결축(354)의 원둘레 측에 베어링을 외설 결합하여 공회전되도록 설치되고 수동구동부(200)에 체인으로 연결되어서 수동구동부(200)의 구동력이 전달되며 일단에 죠클러치(359)가 구비되어 변환클러치(361)와 선택적으로 단속(斷續)된다.

변환클러치(361)는, 연결축(354)을 따라 좌우로 슬라이드되도록 연결축(354)의 원둘레 측의 스플라인(355)에 결합되고 일단에 구동클러치(351)의 죠클러치(353)와 선택적으로 치합되도록 제1죠클러치(362)가 구비되며 타단에 수동클러치(357)의 죠클러치(359)와 선택적으로 치합되도록 제2죠클러치(363)가 구비되고 원둘레 측에 안내홈(364)이 형성된다.

변환스프링(365)은, 연결축(354)의 원둘레 외측에 길이방향으로 결합되어서 변환클러치(361)를 구동클러치(351) 측으로 스프링의 탄성력으로 지지한다.

전동수동전환장치(366)는, 변환클러치(361)를 연결축(354)의 외측에 형성된 스플라인(355)을 따라 좌우로 이동시키도록 변환클러치(361)에 연결되고 변환클러치(361)를 수동클러치(357) 측으로 이동시켜서 변환스프링(365)에 탄성력이 작용하면서 변환클러치(361)의 제2죠클러치(361)와 수동클러치(357)의 죠클러치(359)가 치합되고, 전동기에 전원이 인입되어 구동클러치(351)가 회전하면 라쳇(370)이 해제되어 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)의 제1죠클러치(362)가 구동클러치(351)의 죠클러치(353)에 치합하도록 한다.

이러한 전동수동전환장치(366)는, 저판(367), 회동차(372), 지지판(368), 라쳇회동축(369), 라쳇(370), 라쳇스프링(371), 작동레버축(373), 전동수동전환레버(374)로 이루어진다.

저판(367)은, 전동수동전환장치(366)의 하부를 이룬다. 회동차(372)는, 저판(367)의 일면에 회동가능하도록 결합되어 있고 변환클러치(361)의 안내홈(364)에 삽입되어서 변환클러치(361)를 연결축(354)의 스플라인(355)을 따라 좌우로 이동시킨다. 지지판(368)은, 저판(367)의 양측에 각각 고정되어 있다. 라쳇회동축(369)은, 양단부가 지지판(368)에 회동가능하도록 결합되어 있다. 라쳇(370)은, 일단이 라쳇회동축(369)에 고정되어 있고 타단인 크릭이 구동클러치(351)의 일단에 형성된 나선형테이퍼홈(352)에 안착되며 변환스프링(365)에 탄성력이 발생하도록 변환클러치(361)를 수동클러치(357) 측으로 지지한다. 라쳇스프링(371)은, 일단이 지지판(368)에 연결되고 타단이 라쳇회동축(369)에 연결되어서 라쳇회동축(369)과 라쳇(370)이 시계방향으로 회동되도록 탄성적으로 지지한다. 작동레버축(373)은, 일단이 저판(367)의 타면에 고정되어 있고 저판(367)의 회전중심을 이룬다. 전동수동전환레버(374)는, 작동레버축(373)의 타단에 결합되고 작동레버축(373)을 회전시킨다.

이러한 전동수동변환부(350)는 다음과 같이 작동된다.

전동구동시에는 변환클러치(361)의 제1죠클러치(362)가 구동클러치(351)의 죠클러치(353)에 치합된 상태이고 이때 변환스프링(365)은 탄성력이 해제된 상태이다. 따라서 전동기(411)의 전동기구동축(412)이 회전하면 구동클러치(351)와 맞물린 변환클러치(361)가 회전하고 이에 따라 변환클러치(361)에 스플라인(355)으로 결합된 연결축(354)이 회전되므로 전동부(410)의 구동력을 주감속부(400)로 연결시키게 된다.

전동부(410)가 정전 등으로 구동하지 않거나 자중강하로 운전할 경우 전동수동전환장치(366)의 전동수동전환레버(374)를 수동위치로 변환시키면 회동차(372)가 작동레버축(373)을 중심으로 우측으로 이동시켜 변환스프링(365)의 탄성력으로 변환클러치(361)를 수동클러치(357) 측으로 밀게 되고 변환클러치(361)의 제2죠클러치(363)가 수동클러치(357)의 죠클러치(359)에 치합하게 된다.

변환클러치(361)가 수동클러치(357) 측으로 이동되어서 변환클러치(361)와 구동클러치(351)가 해제됨에 따라 라쳇회동축(369)이 라쳇스프링(371)의 탄성력에 의해 회동하면서 구동클러치(351)의 외주면에 지지되었던 라쳇(370)은 구동클러치(351) 일단의 나선형테이퍼홈(352)에 안착하게 되어 변환클러치(361)와 구동클러치(351)가 분리된다. 따라서 전동수동전환레버(374)를 수동위치로 변환시키면 변환클러치(361)가 구동클러치(351)에서 분리되고 수동클러치(357)에 치합되므로 수동구동 상태가 된다.

정지 상태나 수동구동 상태에서 전동부(410)의 전동기(411)에 전원이 인입되면 전동기구동축(412)과 구동클러치(351)가 회전하고 전동수동변환장치(366)와 변환스프링(365)의 유기적인 작동으로 구동클러치(351)와 변환클러치(361)가 치합됨으로써 자동으로 전동구동 라인이 작동된다.

구동클러치(351)의 변환클러치(361)측 일단 원둘레 외측에는 나선형테이퍼홈(352)이 형성되어 있어서, 라쳇(370)이 구동클러치(351)의 나선형테이퍼홈(352)의 하한점에서 안착 결합된다. 전동기(411)의 전동기구동축(412)이 회전하면 구동클러치(351)의 나선형테이퍼홈(352)이 회전하며, 이에 따라 나선형테이퍼홈(352)의 하한점에 안착된 라쳇(370)이 나선형테이퍼홈(352)의 상사점에 도달된다. 라쳇(370)이 나선형테이퍼홈(352)의 상사점에 도달하여 나선형테이퍼홈(352)으로부터 벗어나게 되면 라쳇(370)이 라쳇스프링(371)의 탄성력이 해제되고, 전동수동변환장치(366)는 작동레버축(373)을 중심으로 회전되어 변환클러치(361)의 제2죠클러치(363)가 수동클러치(357)의 죠클러치(359)와 해제된다. 이와 동시에 압축된 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)를 구동클러치(351) 측으로 이동시키게 되고 구동클러치(351)의 죠클러치(353)와 변환클러치(361)의 제1죠클러치(362)가 치합되어 자동으로 전동구동 상태가 된다.

이와 같이 본 발명의 자중강하식 액추에이터는, 전동수동전환레버(374)를 수동구동측으로 회전시키므로 정전시 수동구동 상태로 전환시킬 수 있고, 전동부(410)의 전동기(411)에 전원을 인입하면 수동구동 상태에서 자동구동 상태로 자동 전환된다.

싸이크로이드 감속장치(430)는, 전동수동변환부(350)와 주감속출력축(440)사이에 설치된 공지의 감속장치로서 연결축(354)의 원둘레에 편심캠이 구비되고, 내부에 싸이크로이드 케이싱 내에서 회동되도록 싸이크로이드 디스크가 구비된다. 이러한 싸이크로이드 감속장치(430)는 편심캠이 결합된 연결축(354)이 구동되면 싸이크로이드 디스크에서 감속이 발생되며 주감속출력축(440)이 감속되어 회전하게 된다.

동력전달부(441)는 주감속출력축(440)의 일측에 배치된 구동측 체인스프로켓, 제2축(510)의 일측에 배치된 종동측 체인스프로켓, 이들에 연결된 체인으로 이루어질 수도 있고, 기어들의 결합으로 이루어질 수도 있으며, 벨트이음으로 이루어질 수도 있다. 이 동력전달부(441)는, 주감속부(400)의 주감속출력축(440)에서 발생된 구동력을 체인스프로켓의 감속비에 비례하도록 감속시킨 후 부감속부(500)의 제2축(510)에 전달한다.

수문제어부(170)는 도 1에 도시한 바와 같이 조작대(180)의 상부에 배치된다. 이러한 수문제어부(170)는, 수위감지부에서 수위를 감지하고 전원을 공급받아 현장에서 설정값을 초기화시키며 구동을 조작하는 현장조작부와, 수위정보, 수문(100)의 개폐정보, 전동부(410)의 정보 등을 처리하는 제어신호부와, 원격운전을 위하여 신호를 송수신하는 통신수단과, 프로그램을 저장하는 플래쉬메모리램과, 연산처리부를 유기적으로 제어하는 프로그램로직컨트롤러에서 제어된 신호를 처리하는 제어신호처리부와, 제어신호처리부에서 수문본체(110)를 개폐하도록 개폐기를 구동하는 전동부(410)와, 주요기기의 작동상태를 현장조작부의 램프에 표시하도록 구동하는 램프구동부로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 수문제어부(170)는, 원격지의 원격지컴퓨터와 통신수단으로 형성된 관리부에서 수문제어부(170)에 신호를 송신하여 원격지의 하나 또는 복수의 수문(100)을 제어할 수 있다.

부감속부(500)는, 도 2, 도 8 및 도9에 도시한 바와 같이 주감속부(400)에 연결되어서 이로부터 전달된 구동력을 2차로 감속시킨다.

부감속부(500)는, 제2축(510)에 배치되고 주감속출력축(440)의 동력전달부(441)에 체인으로 연결되는 동력전달부(441)와, 제2축(510)에 배치되는 기어비가 작은 제2피니언(520)과, 동조1축에 배치되고 제2피니언(520)에 치합되며 기어비가 큰 제2감속기어(521)로 이루어진다.

이중스핀들부(600)는, 수직으로 배열된 스핀들(630)의 양측에 치합되어서 고하중의 수문(100)을 원활하게 승강하여 개폐시키며, 스핀들(630)에 압하력을 발생시키고 수문(100)에 의해 스핀들(630)에 작용하는 상하진동을 억제시킨다.

또한, 수직으로 배열한 미도시의 랙크바와 부감속부에 배치한 랙크기어를 치합시켜서 수문을 원활하게 승강하여 개폐시키도록 구성 할 수도 있다.

이러한 이중스핀들부(600)는, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 수직으로 배열된 스핀들(630)의 일측에 배치된 동조1축(610)에 결합되고 스핀들(630)에 치합되는 스핀들기어1(603)과, 동조1축(610)에 결합되는 동조치차1(601)과, 스핀들(630)의 타측에 배치된 동조2축(620)에 결합되고 스핀들(630)에 치합되는 스핀들기어2(604)와, 동조2축(620)에 결합되고 동조치차1(601)에 치합되는 동조치차2(602)로 이루어져서, 고하중의 수문(100)을 원활하게 승강하여 개폐시키며, 스핀들(630)에 압하력을 발생시키고 스핀들(630)에 전달되는 상하진동을 억제하게 된다.

도 9는 이중스핀들부(600)의 다른 실시 예를 보인 개략적 평면도로써, 이러한 이중스핀들부(600)는, 스핀들(630)의 일측에 배치된 동조1축(610)에 결합되고 스핀들(630)에 치합되는 스핀들기어1(603)과, 동조1축(610)의 일측에 결합되는 동조치차1(601)과, 동조1축(610)의 타측에 결합되는 동조치차3(605)과, 스핀들(630)의 타측에 배치된 동조2축(620)에 결합되고 스핀들(630)에 치합되는 스핀들기어2(604)와, 동조2축(620)의 일측에 결합되고 동조치차1(601)에 치합되는 동조치차2(602)와, 동조2축(620)의 타측에 결합되고 동조치차3(605)에 치합되는 동조치차4(606)로 이루어진다.

수동구동부(200)는, 전동수동변환부(350)에 연결되고 전동부(410)에 전원이 차단되면 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 수동위치에 설정하여서 주감속부(400), 부감속부(500), 이중스핀들부(600), 스핀들(630), 수문(100)을 수동으로 작동시킨다.

이러한 수동구동부(200)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 수동구동부케이싱(205)의 내부에 위치되고 제1-1축(251)의 단부에 고정된 수동구동치차(204)와, 수동구동부케이싱(205)의 내부에 배치되는 수동구동축(202)과, 수동구동축(202)에 배치되고 수동구동치차(204)에 치합되는 다른 수동구동치차(203)와, 수동구동축(202)에 고정되어서 수동구동축(202)의 역회전을 방지시키는 라쳇휠(206)과, 수동구동축(202)의 단부에 결합되며 수문(100)을 수동으로 개폐하는 수동핸들(201)로 이루어진다.

자중강하부(250)는, 수동구동부(200)와 기계제동부(300) 사이에 배치되고, 수동구동부(200)에 결합되거나 해제되도록 구비되며, 전원부의 전원이 차단되고 자중강하전환장치(261)를 작동위치(ON)에 변환하여서 수동구동부(200)로부터 해제된 상태가 되면 수문(100)이 그 자중에 의해 하강되도록 한다.

이러한 자중강하부(250)는, 도 1 내지 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 자중강하부케이싱(254)의 내부에 배치되고 일단이 수동구동부(200)에 연결되는 제1-1축(251)과, 제1-1축(251)의 일측에 동축상으로 배열되고 전동수동변환부(350)의 수동클러치(357)에 구성한 체인스프로켓(358)과 체인(375)으로 연결되며 일단이 기계제동부(300)에 연결되는 제1-2축(301)과, 제1-2축(301)의 타단에 결합되어서 이와 함께 회전되는 클러치케이싱(260)과, 제1-1축(251) 상에 결합되고 클러치케이싱(260)의 내부에 다수로 교차하여 배치한 디스크(255) 및 마찰판(256)과, 제1-1축(251) 원둘레에 위치하고 스프링밑쇠(252)와 디스크(255)의 사이에 지지되어서 디스크(255) 및 마찰판(256)을 클러치케이싱(260) 측으로 밀착시키는 코일스프링(253)과, 클러치케이싱(260)과 코일스프링(253)의 사이에 배치되어서 코일스프링(253)을 지지하는 스프링밑쇠(252)와, 제1-1축(251) 원둘레에 위치되고 일측이 디스크(255) 측으로 평소에는 코일스프링(253)의 탄성력으로 마찰력을 발생시키고 자중강하시에는 디스크(255)측으로부터 선택적으로 코일스프링(253)의 탄성력을 해제하여 마찰력을 해제시키는 클러치압축판(258)과, 자중강하부케이싱(254)에 배치되고 클러치압축판(258)에 연결되어서 클러치압축판(258)을 디스크(255)로부터 해제시키는 자중강하전환레버(262)와, 일단이 자중강하전환레버(262)에 연결되고 타단이 클러치압축판(258)에 연결되어서 클러치압축판(258)을 작동시키는 자중강하전환장치(261)로 이루어진다.

이러한 자중강하부(250)는, 클러치압축판(258)의 외주에 배치되면서 직교축으로 연결된 자중강하전환레버(262)를 좌우로 조작하면 다판클러치(264)와 클러치케이싱(260)에 작용하는 코일스프링(253)의 탄성력을 제어할 수 있다. 이와 같이 하여 자중강하전환장치(261)를 작동위치(ON)와 해제위치(OFF)를 선택적으로 조작할 수 있다. 자중강하전환장치(261)를 자중강하 구동모드인 작동위치(ON)에 설정하면 디스크(255) 및 마찰판(256)이 스플라인1(257)을 따라 이동하여 다판클러치(264)와 클러치케이싱(260)에 작용하는 코일스프링(253)의 탄성력을 해제 또는 조절하게 되고 다판클러치(264)와 클러치케이싱(260)이 해제 또는 조절하여서 순차적으로 제1-1축(251)과 제1-2축(301)을 해제 또는 조절할 수 있다. 따라서 이러한 자중강하부(250)를 통해서 수문(100)의 자중으로 수문(100)을 긴급 하강시킬 수 있다.

기계제동부(300)는, 자중강하부(250)에 배치되어서 자중강하부(250)의 회전속도를 제어한다. 이 기계제동부(300)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 제1-2축(301)의 일단에 수문(100)의 자중강하 구동시에 축의 회전속도가 빠를 경우 기계적인 제동력을 발생시킨다. 이러한 기계제동부(300)는, 기계제동부케이싱(305)에 마련한 드럼에 다수의 제동편(302)을 설치한 제동편고정판(303)에 흡음부재가 부착되고, 코일스프링(304)의 탄성력을 조절하도록 탄성력조절장치(306)가 배치되며, 마찰력으로 제1-2축(301)의 회전속도를 조절하도록 원심브레이크가 장착된다.

한편, 도 1과 도 7에 도시한 바와 같이 조작대(180)의 상부에 배치한 제1승강장치부(120)의 상부에는, 스핀들보호장치(640)가 배치되어 있다. 이 스핀들보호장치(640)는, 하단이 스핀들커버고정판(642)에 고정되고 수직방향으로 신축되며 제1승강장치부(120)의 상측으로 돌출되는 스핀들(630)의 둘레를 감싸는 스핀들보호커버(644)와, 스핀들보호커버(644)의 상단에 고정되는 스핀들커버연결판(641)과, 스핀들커버연결판(641)과 스핀들(630)의 상단에 연결되는 스핀들커버연결장치(643)가 구비된다.

그리고, 상기 스핀들보호장치(640)는 신축할 수 있는 것 대신 미도시한 원형 파이프로 구성하여 스핀들커버연결판(641)과, 스핀들커버연결판(641)과 스핀들(630)의 상단에 연결되는 스핀들커버연결장치(643)를 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예인 전동구동 단동식을 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 전동위치로 설정하면, 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)가 연결축(354)의 스플라인(355)을 따라 이동하여서 수동클러치(357)에서 분리되고 구동클러치(351)에 결합된다.

이러한 상태에서 개도계(150)에 일체로 형성된 상하한리미트스위치와 토오크제어장치(420)에 형성된 토오크리미트스위치 또는 수문제어부(170)의 유기적인 제어에 따라 전동부(410)에서 발생하는 구동력이 주감속부(400)를 통해 부감속부(500)에 전달된다. 이와 같이 주감속부(400)에서 1차 감속된 구동력이 제2축(510)에 배치된 부감속부(500)를 통하여 다시 감속된다.

제2축(510)으로 전달된 동력은 제2피니언(520) 및 제2감속기어(521)를 통해 동조1축(610)에 전달되며, 동조1축(610)에 전달된 구동력은 이중스핀들부(600)를 통해 스핀들(630)에 전달된다. 즉, 동조1축(610)이 회전하면 이에 고정된 동조치차1 (601), 스핀들기어1(603), 동조치차3(605)이 회전되고, 동조치차1(601), 동조치차3(605)에 치합된 동조치차2(602), 동조치차4(606)가 회전된다. 동조치차2(602), 동조치차4 (606)가 회전되면, 동조2축(620)이 회전되면서 스핀들기어2(604)를 회전시킨다.

따라서 스핀들(630)은 그 양측에 치합되어서 구동되는 스핀들기어1(603) 및 스핀들기어2(604)에 의해 승강되며, 이에 따라 스핀들(630)의 하단에 브라켓(190)으로 연결된 수문본체(110)가 승강된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예인 자중강하 구동을 도 1 내지 도 9 및 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

수문(100)을 전동구동모드로 개폐하는 도중에 긴급히 수문(100)을 자중강하시켜서 수로를 차단할 필요가 발생하였을 경우나 정전이 발생하면, 우선, 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 수동위치에 설정하며, 자중강하전환장치(261)를 작동위치(ON)로 설정한다.

이러한 경우, 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 수동구동으로 설정하면 변환클러치(361)가 구동클러치(351)에서 해제되고 수동클러치(357)에 치합되어 자중강하부(250)에 연결되므로 수문(100)의 자중강하가 가능하게 되고, 자중강하전환장치(261)가 작동위치(ON)로 설정되므로 제1-1축(251)과 제1-2축(301)은 서로 차단된 상태가 되어 수문(100)에 작용하는 자중으로 자중강하 구동이 가능하게 된다.

따라서 수문(100)의 자중에 의해 스핀들(630)이 하측으로 당겨지게 되면 이중스핀들부(600)의 스핀들기어1(603) 및 스핀들기어2(604)가 회전되며, 이에 따라 동조1축(610)이 회전되면서 부감속부(500)의 제2감속기어(521), 제2피니언(520), 제2축(510)을 회전시킨다. 제2축(510)이 회전되면, 동력전달부(441)에 의해 주감속출력축(440), 싸이크로이드 감속장치(430), 연결축(354)이 회전되고, 스플라인(355), 변환클러치(361), 수동클러치(357), 체인(375), 수동력전달연결장치(263), 제1-2축(301), 스플라인2(259)와 클러치케이싱(260)이 연동된다. 그러므로 도 11의 자중강하 상태에서는 수문(100)의 자중에 의해 스핀들(630)이 긴급 하강되면서 수문(100)을 폐쇄시킨다.

수문(100)의 급격한 하강시, 원심브레이크의 원심 마찰력으로 제1-2축(301)을 기계적으로 제동시키거나, 다판클러치(264)와 클러치케이싱(260)에 작용하는 코일스프링(253)의 탄성력을 조절하여서 수문(100)의 하강속도를 조절하여 자중강하시킨다.

이러한 자중강하 구동이 끝난 후 전동수동전환레버(374)를 전동위치로 설정하지 않아도 전동기(411)에 전원을 인입하면 구동클러치(351)가 회동되면서 전동수동전환장치(366)의 라쳇(370)이 구동클러치(351)로부터 해제되고 이에 따라 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)를 이동시키며, 변환클러치(361)는 수동클러치(357)에서 분리되고 구동클러치(351)에 결합되므로 자중강하 구동은 종료되고 전동구동으로 자동 복원된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예인 수동구동을 도 1 내지 도 9및 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이러한 본 발명의 자중강하식 액추에이터로 전동구동으로 수문(100)을 개폐하는 도중에 정전이 되거나 전동기(411)의 고장으로 수문(100)을 수동력으로 개폐할 필요가 발생하였을 경우, 우선, 전동수동전환레버(374)를 수동구동으로 전환하며, 자중강하전환장치(261)를 해제위치(OFF)로 설정한다.

이러한 경우, 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 수동구동으로 설정하므로 변환클러치(361)가 구동클러치(351)에서 분리되고 수동클러치(357)에 결합되므로 수문(100)의 수동구동이 가능하게 된다.

이와 같은 상태에서 수동구동부(200)의 수동핸들(201)을 회전시키면 수동구동축(202), 수동구동치차(203)(204), 제1-1축(251)이 구동된다. 제1-1축(251)이 구동되면, 디스크(255) 및 마찰판(256), 클러치케이싱(260)과 스플라인2(259)를 통해 제1-2축(301)이 연동된다. 제1-2축(301)이 연동되면 수동력전달연결장치(263), 체인(375), 수동클러치(357), 변환클러치(361), 스플라인(355), 연결축(354)이 회전된다. 연결축(354)이 수동으로 회전되면, 싸이크로이드 감속장치(430), 주감속출력축(440), 동력전달부(441), 제2축(510)이 회전된다. 부감속부(500)의 제2축(510)이 회전되면 제2피니언(520), 제2감속기어(521), 동조1축(610)이 회전되며, 이에 따라 이중스핀들부(600)의 스핀들기어1(603), 동조치차1(601), 동조치차2(602), 스핀들기어2(604)가 연동되면서 스핀들(630)을 하강시킨다.

수동구동이 끝난 후 전동수동전환레버(374)를 전동구동모드인 전동위치에 설정하지 않아도 전동기(411)에 전원을 인입하면 구동클러치(351)가 회동되면서 전동수동전환장치(366)의 라쳇(370)이 구동클러치(351)로부터 해제되고 이에 따라 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)를 이동시키며, 변환클러치(361)는 수동클러치(357)에서 분리되고 구동클러치(351)에 결합되므로 수동구동은 종료되고 전동구동으로 자동 복원되므로 원격지에서도 작동이 가능하게 된다.

본 발명의 자중강하식 액추에이터는 도 1에 도시한 바와 같이 전동구동 연동식으로 구성할 수 있으며, 이를 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 연동식의 자중강하식 액추에이터는, 도 1에 도시한 바와 같이 제2축(510)에 커플링(140)을 이용하여 연결축(160)을 결합시킨다. 그리고 연결축(160)에는 제2승강장치부(130)를 구성한다. 즉, 수직으로 형성된 스핀들(630)을 중심으로 동조1축(610)과 동조2축(620)을 배열하고, 동조1축(610) 상에 스핀들기어1(603)과 동조치차1(601)을 배치하며, 동조2축(620) 상에 스핀들기어2(604)와 동조치차2(602)를 배치한다. 스핀들기어1(603)과 스핀들기어2(604)는 스핀들(630)에 치합되도록 하고, 동조치차1(601)과 동조치차2(602)는 서로 치합되도록 한다.

이러한 연동식의 자중강하식 액추에이터는, 제1승강장치부(120) 및 제2승강장치부(130)에 의해 수문(100)이 승강되므로 단동식보다 2배의 하중이 작용하는 수문(100)을 개폐할 수 있다.

이러한 본 발명의 자중강하식 액추에이터는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 본 발명의 자중강하식 액추에이터는 전동부(410)의 전동기구동축(412)과 주감속부(400) 사이에 전동수동변환부(350)가 배치되고 수동구동부(200) 및 자중강하부(250)는 이 전동수동변환부(350)에 연결되며, 이 전동수동변환부(350)는 전동구동시 전동부(410)의 회전동력을 주감속부(400)에 전달하고 정전시에는 전동부(410)와 분리된 후 수동구동부(200) 및 자중강하부(250)에 연결되며 전동부(410)에 전원이 인입되면 수동구동부(200) 및 자중강하부(250)와 분리된 후 전동부(410)에 연결된다.

따라서 정전시 자중강하나 수동구동을 위해 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 수동위치로 변환시키면 변환클러치(361)가 전동부(410)에 연결된 구동클러치(351)로부터 분리된 후 자중강하부(250) 및 수동구동부(200)에 연결된 수동클러치(357)에 결합된다.

그러므로 정전시 전동수동전환레버(374)를 수동위치로 변환시키면 자중강하나 수동구동 상태가 되므로 전동기(411)의 전자브레이크를 별도로 해제시킬 필요가 없고, 이에 따라 전동구동 상태에서 수동구동 상태로 전환시키는 작업이 매우 간편하며, 긴급 상황에 신속하게 대처할 수 있다.

둘째, 본 발명의 자중강하식 액추에이터는, 전동기(411)의 전동기구동축(412)과 주감속부(400) 사이에 전동수동변환부(350)가 배치되고 수동구동부(200) 및 자중강하부(250)는 이 전동수동변환부(350)에 연결된다.

따라서 본 발명은 일반적인 범용 전동기(411)의 전동기구동축(412)에 전동수동변환부(350)가 설치되므로, 종래와 같이 전동기(411)의 후단에 별도의 장치를 설치하기 위해 특수 전동기(411)를 제조할 필요가 없다.

그러므로 전동기(411)의 제작시간과 제작비용을 크게 절감할 수 있으며, 전동기(411)의 고장시 범용 전동기(411)를 구입하여서 신속하게 교체할 수 있다.

셋째, 본 발명의 자중강하식 액추에이터는 정전 등으로 전원이 들어오지 않을 경우, 자중강하나 수동구동을 위해 전동수동변환부(350)의 전동수동전환레버(374)를 수작업으로 변환시키면 변환클러치(361)가 전동부(410)에 연결된 구동클러치(351)로부터 분리된 후 자중강하부(250) 및 수동구동부(200)에 연결된 수동클러치(357)에 결합된다.

따라서 정전시 전동수동전환레버(374)를 수작업으로 간단히 작동하여서 자중강하나 수동구동 상태로 전환시킬 수 있으므로 전동수동전환레버(374)의 작동시 별도의 전원(배터리)가 불필요하며, 이에 따라 종래의 문제점인 배터리 교체 작업에 따른 번거로움과 방전된 배터리 미교체로 인한 신속한 대응 불능 등의 문제가 해소된다.

넷째, 본 발명의 자중강하식 액추에이터는 수동력전달연결장치(263) 및 전동수동변환부(350)의 수동클러치(357)가 체인(375)으로 연결되며 이에 따라 수동구동이나 자중강하시 수동력전달연결장치(263), 수동클러치(357)와 체인(375) 사이에 슬립현상이 발생되지 않으며, 이에 따라 수문(100) 개폐시 안전사고가 방지된다.

100 : 수문 110 : 수문본체
120 : 제1승강장치부 130 : 제2승강장치부
140 : 커플링 150 : 개도계(開度計)
160 : 연결축 170 : 수문제어부
180 : 조작대 190 : 브라켓
200 : 수동구동부 201 : 수동핸들
202 : 수동구동축 203 : 수동구동치차
204 : 수동구동치차 205 : 수동구동부케이싱
206 : 라쳇휠 250 : 자중강하부
251 : 제1-1축 252 : 스프링밑쇠
253 : 코일스프링 254 : 자중강하부케이싱
255 : 디스크 256 : 마찰판
257 : 스플라인1 258 : 클러치압축판
259 : 스플라인2 260 : 클러치케이싱
261 : 자중강하전환장치 262 : 자중강하전환레버
263 : 수동력전달연결장치 264 : 다판클러치
300 : 기계제동부 301 : 제1-2축
302 : 제동편 303 : 제동편고정판
304 : 코일스프링 305 : 기계제동부케이싱
306 : 탄성력조절장치 350 : 전동수동변환부
351 : 구동클러치 352 : 나선형테이퍼홈
353, 359 : 죠클러치 354 : 연결축
355 : 스플라인 356, 360 : 베어링
357 : 수동클러치 358 : 체인스프로켓
361 : 변환클러치 362 : 제1죠클러치
363 : 제2죠클러치 364 : 안내홈
365 : 변환스프링 366 : 전동수동전환장치
367 : 저판 368 : 지지판
369 : 라쳇회동축 370 : 라쳇
371 : 라쳇스프링 372 : 회동차
373 : 작동레버축 374 : 전동수동전환레버
375 : 체인 400 : 주감속부
410 : 전동부 411 : 전동기
412 : 전동기구동축 430 : 싸이크로이드 감속장치
440 : 주감속출력축 441 : 동력전달부
500 : 부감속부 510 : 제2축
520 : 제2피니언 521 : 제2감속기어
600 : 이중스핀들부 601 : 동조(同調)치차1
602 : 동조치차2 603 : 스핀들기어1
604 : 스핀들기어2 605 : 동조치차3
606 : 동조치차4 610 : 동조(同調)1축
620 : 동조2축 630 : 스핀들
640 : 스핀들보호장치 641 : 스핀들커버연결판
642 : 스핀들커버고정판 643 : 스핀들커버연결장치
644 : 스핀들보호커버

Claims

전동부(410)와 연결된 전동수동변환부(350)와 부감속부(500)와 연결된 동력전달부(441)사이에 배치되어서 상기 전동부(410)의 회전속도의 감속에 반비례하여 증가된 구동력을 발생시키는 싸이크로이드 감속장치(430)로 이루어진 주감속부(400);
수직으로 배열된 스핀들(630)의 양측에 스핀들기어로 치합되어서 수문(100)을 원활하게 승강시키며 스핀들(630)에 압하력을 발생시키고 수문(100)에 의해 스핀들(630)에 작용하는 상하진동을 억제시키는 이중스핀들부(600);
주감속부(400)에 연결되고 상기 전동부(410)에 전원이 차단되면 주감속부(400)를 수동력으로 회전시켜서 주감속부(400), 이중스핀들부(600), 스핀들(630), 수문(100)을 수동력으로 승강시키는 수동구동부(200)를 포함하여 이루어지고;
전동부(410)와 주감속부(400) 사이에는, 정전시 전동부(410)와 주감속부(400)를 차단시키고 수동구동부(200)가 주감속부(400)에 연결되도록 하여서 수동구동부(200)에 의해 구동력이 발생되도록 하며, 전동부(410)에 전원이 인입되면 전동부(410)가 주감속부(400)에 자동으로 연결되고 수동구동부(200)는 주감속부(400)로부터 자동으로 차단되도록 하는 전동수동변환부(350)를 포함하여 구성되며;
전동수동변환부(350)는,
일단은 전동기구동축(412)과 축이음 연결되며 타단은 죠클러치(353)가 구비되는 구동클러치(351)와, 원둘레 측에 스플라인(355)이 형성되는 연결축(354)과, 수동구동부(200)의 구동력을 전달시키는 수동클러치(357)와, 일단에 구동클러치(351)의 죠클러치(353)에 선택적으로 결합되도록 제1죠클러치(362)가 구비되며 타단에 수동클러치(357)의 죠클러치(359)에 선택적으로 결합되도록 제2죠클러치(363)가 구비되고 외측 원둘레에 안내홈(364)이 형성되는 변환클러치(361)와, 제2죠클러치(363)와 수동클러치(357)의 죠클러치(359)가 결합되도록 하며 구동클러치(351)가 회전하면 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)의 제1죠클러치(362)가 구동클러치(351)의 죠클러치(353)에 맞물리도록 하는 전동수동전환장치(366)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자중강하식 액추에이터.
청구항 1에 있어서, 전동수동변환부(350)는,
전동부(410)와 주감속부(400) 사이에 배치되고 일단은 전동기구동축(412)과 축이음 연결되며 타단은 죠클러치(353)가 구비되는 구동클러치(351)와,
일단이 베어링을 외설(外設)하여 구동클러치(351)에 공회전되도록 설치되고 타단이 주감속부(400)에 축이음으로 결합되어서 전동부(410) 또는 수동구동부(200)의 구동력을 주감속부(400)에 선택적으로 전달하며 원둘레 측에 스플라인(355)이 형성되는 연결축(354)과,
연결축(354)의 원둘레 측에 베어링을 외설하여 공회전되도록 설치되는 수동구동부(200)에 연결되어서 일단에 구성된 죠클러치(359)의 단속으로 수동구동부(200)의 구동력을 전달시키는 수동클러치(357)와,
연결축(354)을 따라 좌우로 슬라이드되도록 연결축(354)의 원둘레의 스플라인(355)에 결합되고 일단에 구동클러치(351)의 죠클러치(353)에 선택적으로 결합되도록 제1죠클러치(362)가 구비되며 타단에 수동클러치(357)의 죠클러치(359)에 선택적으로 결합되도록 제2죠클러치(363)가 구비되고 외측 원둘레에 안내홈(364)이 형성되는 변환클러치(361)와,
연결축(354)의 원둘레에 결합되어서 변환클러치(361)를 구동클러치(351)측으로 탄성적으로 지지하는 변환스프링(365)과,
변환클러치(361)를 연결축(354)의 스플라인(355)을 따라 좌우로 이동시키도록 변환클러치(361)에 연결되고 변환클러치(361)를 수동클러치(357) 측으로 이동시켜서 변환스프링(365)에 탄성력을 발생시키면서 변환클러치(361)의 제2죠클러치(363)와 수동클러치(357)의 죠클러치(359)가 결합되도록 하며 구동클러치(351)가 회전하면 변환스프링(365)의 탄성력이 해제되면서 변환클러치(361)의 제1죠클러치(362)가 구동클러치(351)의 죠클러치(353)에 맞물리도록 하는 전동수동전환장치(366)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자중강하식 액추에이터.
청구항 2에 있어서, 전동수동전환장치(366)는,
저판(367)과,
저판(367)의 일면에 회동가능하도록 결합되어 있고 변환클러치(361)의 안내홈(364)에 삽입되어서 변환클러치(361)를 연결축(354)의 스플라인(355)을 따라 좌우로 이동시키는 회동차(372)와,
저판(367)의 양측에 각각 고정되어 있는 지지판(368)과,
양단부가 지지판(368)에 회동가능하도록 결합되어 있는 라쳇회동축(369)과,
일단이 라쳇회동축(369)에 고정되어 있고 타단이 구동클러치(351)의 일단에 지지되며 변환스프링(365)에 탄성력이 발생하도록 변환클러치(361)를 수동클러치(357) 측으로 지지하는 라쳇(370)과,
일단이 지지판(368)에 연결되고 타단이 라쳇회동축(369)에 연결되어서 라쳇회동축(369)과 라쳇(370)이 시계방향으로 회동되도록 탄성적으로 지지하는 라쳇스프링(371)과,
일단이 저판(367)의 타면에 고정되어 있고 저판(367)의 회전중심을 이루는 작동레버축(373)과,
작동레버축(373)의 타단에 결합되고 작동레버축(373)을 수평으로 회전시키는 전동수동전환레버(374)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자중강하식 액추에이터.
청구항 3에 있어서, 구동클러치(351)의 일단 원둘레에는,
라쳇(370)의 타단이 안착되고 구동클러치(351)가 회전됨에 따라 라쳇(370)의 타단이 구동클러치(351) 일단에 형성된 나선형 원둘레로부터 점차 벗어나면서 라쳇(370)의 타단이 구동클러치(351)의 외주면 측으로 이탈되도록 나선형테이퍼홈(352)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자중강하식 액추에이터.