KR101072692B1 - 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 단순화되고 마모가 최소화되는 구조로 회동 드럼을 구동하여 조작 레버를 구동할 수 있도록 하여서 된 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치를 개시한다.
본 발명은 이를 위하여 마이크로 모우터에 의하여 회전되는 구동기어 및 선기어와, 선기어의 중심축과 동심선상에 배열되는 유성기어와, 복수개로 된 유성기어의 외주 둘레와 결합되어 회전하며, 외주 일측에 돌기가 형성된 링기어와, 유성기어의 중심축이 설치되어 유성기어의 공전으로 회전하는 회동 드럼과, 회동드럼의 일면에 설치되어 조작 레버를 회동시키기 위한 핀과, 전술한 링기어의 돌기가 양단에 닿거나 통과되도록 하기 위한 스프링으로 탄력 지지되도록 하여서 된 스토퍼로 된 것이다.
이에 따라, 그 구조를 간단하고 부피를 작게 할 수 있으므로 기존의 일반적인 규격으로 된 자동재폐로 누전차단기에 그대로 적용가능하게 되는 것이며, 마모를 일으킬 요소를 배체함으로서 고장의 우려가 없으며, 수명이 장구하게 되는 안정적인 구조를 제공할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치{Manipulate Lever Driving Apparatus of Automatic Leakage Breaker}

본 발명은 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치에 관한 것으로 특히, 누전이나 낙뢰 등으로 인하여 전기 제품의 소손, 불량발생 또는 감전사고 등에 의한 인명피해 등을 예방하기 위하여 설치되는 자동재폐로 누전차단기에 있어서 자동재폐로 누전차단기가 설치되어 있는 현장에 수리원이 출장을 하지 않고도 차단의 원인이 소멸된 후에 차단된 전원을 자동으로 복구하여 전원의 재공급이 신속히 이루어 질 수 있게 함으로서 전기를 사용하여 가동하는 중요한 전기 설비가 입을 수 있는 피해를 최소화 할 수 있는 모터구동 방식의 자동 복구형 자동재폐로 누전차단기에 관한 것이다.

본 출원인은 대한민국 특허 등록 제0900845호(발명의 명칭: 자동 누전 차단기의 레버 회동 장치; 이하 '인용발명'이라 함)를 제안한 바 있으며, 이의 구성을 살펴보면 중심부에는 선기어(402a)가 형성되며 감속기어(401)와 결합되어 회전하는 드라이버 기어(402)와 중심부는 선기어(402a)의 중심축과 동심선상에 배열되는 유성기어(403)와 복수개로 된 유성기어(403)의 외측과 결합되어 회전 하는 링기어(404)와, 링기어(404)의 측면과 접촉된 마찰력과 유성기어(403)의 공전(公轉)에 의해 회전하는 캠(405)과, 캠(405)의 중심부에 결합되어 탄성력을 제공하는 스프링(406)과, 링기어(404)의 회전을 정지시킬 수 있도록 스토퍼 돌기(410a)가 형성된 탄성력을 가진 스토퍼(410)와, 캠(405)과 결합되어 회전하는 커넥터 드럼(407)과, 커넥터 드럼(407)과 캠(405)이 결합될 수 있도록 압력을 가하는 푸쉬 스프링(408)과, 커넥터 드럼(407)과 결합되어 회전하면서 조작 레버(303)를 회동시키게 되는 회동드럼(409)을 구비하여서 된 것이다.

이러한 인용발명에 의하면 이는 감속기와 조작 레버 사이에서 기어를 결합하거나 결합 해제하기 위한 수단으로 솔레노이드를 사용하지 않고도 자동 누전 차단기의 레버를 원활하게 구동할 수 있게 되는 것이어서 솔레노이드의 작동 과정에서 발생되는 충격음이나 진동이 전혀 없게 되어 정숙하고 안정된 동작이 가능하게 되는 효과가 있으며, 솔레노이드를 사용하는 경우와 같은 돌입 전류가 없으므로 스위칭 요소의 과잉 설계나 고장 발생 우려를 감소시킬 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.

반면에 이러한 인용발명은 감속기와 조작 레버 사이에서 기어를 결합하거나 결합해제하기 위한 수단으로 솔레노이드를 사용하지 않고도 자동 누전 차단기의 레버를 원활하게 조작할 수 있게 되는 것이어서, 솔레노이드의 작동 과정에서 발생하는 충격음이나 진동이 전혀 없게 되어 정숙하고 안정된 동작이 가능하게 되며, 솔레노이드를 사용하는 경우와 같은 돌입 전류가 없으므로 회로 설계시 스위칭 요소 등의 과잉 설계가 불필요한 등의 효과가 기대된다. 또한 이러한 인용발명은 장시간 사용에 의한 스토퍼 돌기(410a) 및 캠(405)의 돌출부 마모에 의하여 오작동이 발생 될 수 있으며, 푸쉬 스프링(408)과 커넥터 드럼(407) 등 다수의 부품을 사용하여야 하므로 고장 발생 우려가 있으며, 기존의 누전 차단기 내부의 협소한 공간에 설치하기에는 두께가 두텁게 되는 문제점이 있는 것이다.

대한민국특허등록제0900845호(발명의명칭:자동누전차단기의레버회동장치)

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 구조가 단순화되고 마모가 최소화되는 구조로 회동 드럼을 구동하여 조작 레버를 구동할 수 있도록 하여서 된 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 마이크로 모우터의 회전력으로 회전되는 감속기어에 연동되는 구동기어 및 선기어와,

선기어의 중심축과 동심선상에 배열되는 유성기어와, 복수개로 된 유성기어의 외주 둘레와 결합되어 회전하며, 외주 일측에 돌기가 형성된 링기어와, 유성기어의 중심축이 설치되어 유성기어의 공전으로 회전하는 회동 드럼과,

전술한 링기어의 돌기가 스토퍼에 닿는 경우 링기어의 회전이 정지되면서 유성기어의 공전으로 회동드럼이 회전하여 회동 드럼에 설치된 핀에 의하여 회동하는 조작 레버가 온, 오프 어느 한 방향의 끝 부분에 도달하도록 하며, 온, 오프 어느 위치에 도달하여 이동이 불가능하게 되는 순간 스토퍼를 밀고 있던 링기어의 돌기에 의한 압력이 감소되어 스프링의 탄력으로 스토퍼의 위치가 변동하면서 링기어의 돌기가 스토퍼를 통과하도록 하는 동작을 반복하도록 하며,

전술한 링기어에 설치된 돌기의 오프 위치와 온 위치에 상응하는 두 위치에 홀센서를 설치하여서 된 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치를 제안한다.

이와 같이 하여 본 발명은 다수의 구성 요소가 불가결한 인용발명에서와 같은 클러치 구조를 지양하고, 스토퍼의 각도와 스프링의 위치 변화에 따라 링기어 및 회동드럼이 선택적으로 회전하는 것이어서 그 구조를 간단하고 부피를 작게 할 수 있으므로 기존의 일반적인 규격으로 된 자동재폐로 누전차단기에 그대로 적용가능하게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명은 조작 레버가 오프 또는 온 위치에 멈추는 순간 스프링의 탄성에 의하여 링기어의 돌기가 스토퍼를 용이하게 통과할 수 있도록 스토퍼의 변화를 일으키도록 함으로써 링기어의 돌기가 스토퍼를 쉽게 통과할 수 있도록 하여 마모를 일으킬 요소를 배제함으로서 고장의 우려가 없으며, 수명이 장구하게 되는 안정적인 구조를 제공할 수 있게 되어 품질을 크게 향상시키고 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

도 1은 인용발명의 구성 요부를 보인 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치의 외관을 보인 사시도.
도 3, 4는 본 발명에 의한 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치의 구성을 보인 다른 방향에서의 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 조작 레버 구동 장치의 단계별 작동을 보인 설명도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치의 전체적인 외관을 도 2로 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 자동재폐로 누전차단기의 자동 또는 수동 온, 오프를 위한 조작 레버(303)가 도면상 좌측에 위치하고 있으며, 그 우측에 본 발명에 의한 조작 레버 구동 장치가 결합되어 있다. 또한, 조작 레버(303) 구동 장치의 후술되는 회동드럼(509)의 핀(507)이 반원 장공(301)을 통하여 회동하면서, 조작 레버(303)의 보조 레버(518)의 장공(300)에 결합된 상태를 볼 수 있다.

아울러, 본 발명에 의한 조작 레버(303)의 걸림공에는 자동재폐로 누전차단기의 접점을 눌러 온이 되도록 하거나 접점의 누름 상태를 해제시켜 오프되도록 하기 위한 회동간(도면에는 불표시함)이 결합되는 통공(603)이 구비되어 있으며, 이러한 조작 레버(303) 하방의 접점 온, 오프 구조는 통상의 것이며, 본 발명의 기술적 요지와는 관련성이 없으므로 구체적 설명을 생략하기로 한다.

아울러, 도 3, 4에 본 발명에 의한 조작 레버 구동 장치의 전체적인 구성을 분리 사시도로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 모우터(515) 및 웜(516) 및 웜기어(517)가 수용된 제 1측판(601)과 중간판(600) 그리고 도 1로 보인 바와 같은 회동드럼(509)의 핀(507)이 회동하기 위한 원형장공(300)과 이에 결합된 장공(300)을 구비한 보조 레버(518)를 갖는 조작 레버(303)를 장착시키도록 하여서 된 제 2측판(602)과,

전술한 중간판(600)과 제 2측판(602) 사이에 전술한 웜기어(517)와 결합되는 하나 이상의 감속기어(501)와, 감속기어(501)에 의하여 회동하는 구동기어(502)와, 구동기어(502)의 중심에 설치된 선기어(503)와, 선기어(503)와 동심원상의 중심축을 갖는 유성기어(504)와, 유성기어(504)의 중심축이 일면에 고정되고, 타면에는 전술한 반원 장공(301)에서 회동하는 핀(507)이 구비된 회동드럼(509)과, 유성기어(504)의 외곽에 설치되어 유성기어(504)의 자전에 따라 회전하는 돌기(506)가 구비된 링기어(505)와, 링기어(505)의 돌기(506)가 걸리며, 스프링(511)의 탄력으로 그 위치가 전환되는 스토퍼(510)를 구비하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 작동을 전술한 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저, 자동재폐로 누전차단기를 통하여 공급되는 전력이 공급되는 과정에서 부하에 누전이 발생되는 경우 즉시 영상변류기에서 누설 상태가 감지되고, 이의 출력에 의하여 도 2로 보인 조작레버의 통공에 설치된 회동간이 마그네트 코일에 의하여 움직이면서 조작레버가 젖혀져 조작 레버(303)는 중립의 상태로 있게 된다.

이러한 상태는 자동재폐로 누전차단기에 내장된 마이크로프로세서에 의하여 감지되어 모우터(515)를 구동하게 되고, 모우터(515)의 동력으로 웜(516) 및 웜기어(517)가 회동하고 이에 따라 복수개의 감속기어(501)를 거쳐 구동기어(502)가 회전하게 된다. 이에 따라, 구동기어(502) 중심의 선기어(503)가 회전하게 되고, 선기어(503)의 회전으로 회동드럼(509)에 동심축으로 고정된 유성기어(504)가 회전하므로, 유성기어(504)의 외곽에 맞물려져 있는 링기어(505)가 회전하게 된다. 이에 따라 도 5a로 보인 바와 같이 링기어(505)의 돌기(506)가 도면상 시계 방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 링기어(505)의 돌기(506)가 도 5b로 보인 바와 같이 스토퍼(510)의 하측에 닿게 된다. 이러한 상태에서 돌기(506)는 스토퍼(510) 하측에 압력을 가하게 되므로 스토퍼(510)가 상측으로 밀리면서 도 5b로 보인 바와 같이 고정핀(512)이 스토퍼(510)의 습동공 하단으로 이동한다.

이러한 상태에서는 고정핀(512)이 스토퍼(510)의 습동공 하단으로 이미 이동한 상태이어서 더 이상 밀려 날 수 없게 되므로, 링기어(505)는 회전이 불가능한 상태로 된다. 이러한 상태는 선기어(503)와 유성기어(504)와 링기어(505)가 모두 일체로 움직일 수 없는 상태이므로 구동기어(502)의 회전에 따라 유성기어(504)가 공전하게 되며, 이에 따라 회동드럼(509)이 회전하게 되는 것인바, 이때 회동드럼(509)의 핀(507)이 반원 장공(301)에서 회전되면서 조작 레버(303)의 장공(300)에서 움직이므로 보조 레버(518)를 회동시켜 이와 일체로 되어 있는 조작 레버(303)가 반시계 방향으로 회동하게 되는 것이다.

결국, 조작 레버(303)는 반시계 방향으로 움직이는 핀(507)의 회동력에 의하여 도 5c로 보인 바와 같이 조작 레버(303)를 도면상 좌측으로 회동시키게 되는 것이고, 이러한 상태는 조작 레버(303)가 도면상 좌측으로 최대한 이동한 상태인 오프 위치에서 정지하게 된다. 이와 같이 하여, 회동 드럼(509)의 핀(507)이 조작 레버(303)를 오프 위치로 이동시킨 순간 조작 레버(303)는 더 이상의 회전이 중지되고, 이에 따라 회동 드럼(509)의 핀(507)이 순간적으로 멈추면서 약간 뒤로 물러나려는 힘을 받는 현상이 발생한다. 이에 따라 회동 드럼(509)과 반대의 방향으로 움직이는 링기어(505)의 돌기(506)는 반대 방향인 반시계 방향으로 물려나려는 힘을 받아 순간적으로 스토퍼(510)를 누르는 압력이 해지되는 것이다. 그 결과, 스프링(511)에 의하여 스토퍼(510)를 젖혀주려는 탄력을 가하고 있던 도 5c의 상태에서 스프링(511)이 탄성으로 전개되면서 도 5d와 같이 스토퍼(510)를 도면상 우측으로 회동시켜 젖혀 주며, 이때 회전 드럼(509)의 핀(507)이 더 이상 회전하지 못하므로 유성기어(504)의 공전이 중지되어 전술한 바와 같이 선기어(503)의 회전으로 유성기어(504)가 회전할 수 있게 되고, 이에 따라 링기어(505)가 시계 방향으로 회전하면서 돌기(506)가 스토퍼(510)를 통과할 수 있게 되는 것이고, 이러한 상태를 도 5d로 보였다.

이러한 상태는 링기어(505)의 돌기(506)가 시계방향으로 계속 회전하여 스토퍼(510)를 완전히 통과하는 시점까지 계속되는 것이며, 스토퍼(510)를 통과한 후 도 5f로 보인 위치에서 링기어(505)의 돌기(506) 하방에 설치된 자석(513)이 제 2측판(602)의 해당 부위에 설치된 홀센서(514)의 접점 상태를 반전시킴으로써, 감지되어 마이크로프로세서에 해당 신호를 인가함에 따라 마이크로프로세서는 즉각 모우터(515)에 인가되는 전원의 방향을 반전시키게 된다. 그 결과, 모우터(515)는 감속기어(501) 및 구동기어(502)의 회전 방향을 반전시키게 되고, 이에 따라 도 5g로 보인 바와 같이 구동기어(502)의 선기어(503)가 회전하면서 유성기어(504)를 회전시키고, 유성기어(504)는 링기어(505)를 반시계 방향으로 회전시키게 되는 것이어서 링기어(505)의 돌기(506)가 이번에는 스토퍼(510)의 상단을 압박하게 된다. 이에 따라, 스터퍼가 이번에는 스토퍼(510)가 하측으로 밀리면서 도 5g로 보인 바와 같이 고정핀(512)(507)이 스토퍼(510)의 습동공 상단으로 이동한다. 이러한 상태에서는 고정핀(512)(507)이 스토퍼(510)의 습동공 상단으로 이미 이동한 상태이어서 더 이상 밀려 날 수 없게 되므로, 링기어(505)는 회전이 불가능한 상태로 된다. 이러한 상태는 선기어(503)와 유성기어(504)와 링기어(505)가 모두 일체로 움직일 수 없는 상태이므로 구동기어(502)의 회전에 따라 유성기어(504)가 공전하게 되며, 이에 따라 회동드럼(509)이 회전하게 되는 것인바, 이때 회동드럼(509)의 핀(507)이 반원 장공(301)에서 회전되면서 조작 레버(303)의 장공(300)에서 움직이므로 보조 레버(518)를 회동시켜 이와 일체로 되어 있는 조작 레버(303)가 시계 방향으로 회동하게 되는 것이다.

결국, 조작 레버(303)는 시계 방향으로 움직이는 핀(507)의 회동력에 의하여 도 5c로 보인 바와 같이 조작 레버(303)를 도면상 우측으로 회동시키게 되는 것이고, 이러한 상태는 조작 레버(303)가 도면상 우측으로 최대한 이동한 상태인 온 위치에서 정지하게 된다. 이와 같이 하여, 회동 드럼(509)의 핀(507)이 조작 레버(303)를 온 위치로 이동시킨 순간 조작 레버(303)는 더 이상의 회전이 중지되고, 이에 따라 회동 드럼(509)의 핀(507)이 순간적으로 멈추면서 약간 뒤로 물러나려는 힘을 받는 현상이 발생한다. 이에 따라 회동 드럼(509)과 반대의 방향으로 움직이는 링기어(505)의 돌기(506)는 반대 방향인 반시계 방향으로 물려나려는 힘을 받아 순간적으로 스토퍼(510)를 누르는 압력이 해지되는 것이다. 그 결과, 스프링(511)에 의하여 스토퍼(510)를 젖혀주려는 탄력을 가하고 있던 도 5g의 상태에서 스프링(511)이 탄성으로 전개되면서 도 5h와 같이 스토퍼(510)를 도면상 좌측으로 회동시켜 젖혀 주며, 이때 회전 드럼(509)의 핀(507)이 더 이상 회전하지 못하므로 유성기어(504)의 공전이 중지되어 전술한 바와 같이 선기어(503)의 회전으로 유성기어(504)가 회전할 수 있게 되고, 이에 따라 링기어(505)가 반시계 방향으로 회전하면서 돌기(506)가 스토퍼(510)를 통과할 수 있게 되는 것이고, 이러한 상태를 도 5i로 보였다.

이러한 상태에서 링기어(505)의 돌기(506)가 스토퍼(510)를 완전히 통과하고 나면 링기어(505)의 돌기(506)에 설치된 자석(513)에 의한 자력이 제 2측판(602)의 해당 부위에 설치된 홀센서(514)의 상태를 반전시키게 됨에 따라 마이크로프로세서는 온 동작이 완료되었음을 감지하고 모우터(515)로의 전원 공급을 중지하게 되는 것이다.

그러므로, 자동재폐로 누전차단기에 의하여 전원 공급이 차단된 이후 오프 위치로 이동되어 리셋 시킨 다음 다시 온 시키는 일련의 과정이 자동으로 실시, 완료되는 것이다.

이러한 과정에서 본 발명은 동작 중 마찰을 발생시키는 요소가 전혀 없으므로 장시간의 작동에 의하여 마모에 의한 오작동 발생의 우려가 전혀 없으며, 인용발명에서와 같은 다수의 부품을 사용할 필요가 없게 되어 고장 발생 우려를 최소화하고, 협소한 기존의 자동재폐로 누전차단기 내부의 공간에도 설치할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 기술적 특징은 공지된 여러 요소들을 결합하여 변형 실시할 수 있으며, 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

300:장공 301:반원 장공 303:조작 레버
501:감속기어 502:구동기어 503:선기어
504:유성기어 505:링기어 506:돌기
507:핀 509:회동드럼 510:스토퍼
511:스프링 512:고정핀 513:자석
514:홀센서 515:모우터 516:웜
517:웜기어 518:보조 레버 600:중간판
601:제 1측판 602:제 2측판 603:통공

Claims (5)

1. 마이크로 모우터의 회전력으로 회전되는 감속기어에 연동되는 구동기어 및 선기어와,
   상기 선기어의 중심축과 동심선상에 배열되는 유성기어와, 복수개로 된 유성기어의 외주 둘레와 결합되어 회전하며, 외주 일측에 돌기가 형성된 링기어와, 상기 유성기어의 중심축이 설치되어 유성기어의 공전으로 회전하는 회동드럼과, 상기 회동드럼의 일면에 설치되어 조작 레버를 회동시키기 위한 핀과, 전술한 링기어의 돌기가 양단에 닿거나 통과되도록 하기 위한 스프링으로 탄력 지지 되도록 하여서 된 스토퍼로 구성됨을 특징으로 하는 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   전술한 링기어의 돌기가 스토퍼에 닿는 경우 링기어의 회전이 정지되면서 유성기어의 공전으로 회동드럼이 회전하여 조작 레버가 온, 오프의 어느 한 방향의 끝 부분에 도달하도록 하며, 온, 오프의 어느 위치에 도달하여 이동이 불가능하게 되는 순간 스토퍼를 밀고 있던 링기어의 돌기에 의한 압력이 감소되어 스프링의 탄력으로 스토퍼의 위치가 변동하면서 상기 링기어의 돌기가 스토퍼를 통과하도록 하는 동작을 반복하는 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   전술한 회동드럼의 일면에 형성된 핀이 조작 레버의 일측에 설치된 보조 레버의 장공에 결합됨을 특징으로 하는 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   전술한 모우터와 웜 및 웜기어는 제 1측판과 중간판 사이에 설치되고,
   상기 웜기어에 의하여 회전하는 감속기어, 구동기어, 선기어, 유성기어, 링기어, 회동드럼, 스프링, 스토퍼는 중간판과 제 2측판 사이에 설치됨을 특징으로 하는 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   전술한 링기어의 돌기 일측에 자석이 고정되고, 상기 돌기의 오프 위치와 온 위치에 상응하는 제 2측판의 두 위치에 홀센서를 설치함을 특징으로 하는 자동재폐로 누전차단기의 조작 레버 구동 장치.

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