KR101225857B1 - 스위치, 특히 전원 스위치의 활성화를 위한 내충격성 활성화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 축(13)을 중심으로 선회 가능하며 제1 아암(11)을 갖는 레버(10)를 구비한 스위치, 특히 전원 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치(1)에 관한 것이며, 제1 아암은 활성화 방향(20)으로의 운동 시 스위치를 활성화시키는 활성화 요소(2)를 포함한다. 활성화 방향(20)에 대한 반대 방향으로 축(13)에 힘이 작용하는 경우 제1 아암(11)에 의해 제1 토크(M1)가, 제2 아암(12)에 의해서는 제2 토크(M2)가 레버(10)에 작용하도록 제1 아암(11)에 대해 배치된 제2 아암(12)을 상기의 선회 가능한 레버(10)가 포함함으로써 구동 출력의 실질적 상승 없이도 내충격성이 향상될 수 있으며, 이 경우 제1 토크(M1)와 제2 토크(M2)는 서로 반대 방향을 향한다.

Description

스위치, 특히 전원 스위치의 활성화를 위한 내충격성 활성화 장치{SHOCK-RESISTANT ACTIVATION DEVICE FOR ACTIVATING A SWITCH, PARTICULARLY A POWER SWITCH}

본 발명은 축을 중심으로 선회 가능하며 제1 아암을 갖는 레버를 구비한 스위치, 특히 전원 스위치의 활성화를 위한 내충격성 활성화 장치에 관한 것이며, 제1 아암은 활성화 방향으로의 운동 시 스위치를 활성화시키는 활성화 요소를 포함한다.

스위치, 특히 전원 스위치의 작동 조건에 따른 스위치오프 및 의도하지 않은 스위치온에 대한 로킹을 위해, 상응하는 구동 시 스위치를 스위치오프 또는 로킹하는 활성화 장치가 사용된다.

통상적으로 이러한 활성화 장치는, 구동 메카니즘에 의해 활성화 요소를 가동하는 가동의 전기자를 구비한 전자석 형태의 구동 장치를 포함하므로, 스위치의 스위칭 메카닉 또는 로킹 메카닉이 작동하며 전원 스위치는 스위칭 또는 로킹된다. 이 경우 전자석은 예컨대 전기 신호에 의해 원격 조종 방식으로 구동될 수 있다.

많은 적용예들에서, 상기 유형의 활성화 장치들은 특수한 내충격성 요건을 갖는다. 따라서 예컨대 해군 선박에서 하프 사인(half-sine) 형태의 충격이 가해지는 경우 20ms 동안 22g의 특히 높은 내충격성이 요구된다.

상기와 같이 높은 충격이 활성화 방향에 대해 반대 방향으로 레버의 축에 작용하는 경우, 레버 아암에는 상기 레버 아암의 관성 또는 레버 아암에 고정된 질량부의 관성으로 인해 힘, 다시 말해 축을 중심으로 한 레버의 활성화 방향으로의 회전으로 인해 스위치의 의도하지 않은 활성화를 일으킬 정도의 토크를 레버에 가하는 힘이 작용한다. 이로써 내충격성 한계에 빠르게 도달하게 된다.

활성화 방향으로의 레버의 운동을 어렵게 하는 스프링을 이용하여 내충격성을 높일 수 있다. 그러나 이는 활성화가 실제로 요구되는 경우 레버 아암의 운동을 위해 더 큰 힘뿐만 아니라 더 높은 구동 출력을 필요로 한다.

따라서 본 발명의 목적은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 활성화 장치에서 구동 출력의 실질적인 상승 없이 내충격성을 높이는 것이다.

상기 목적은 제1항에 따른 활성화 장치에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항 제2항 내지 제14항의 각각의 대상이다. 특히 바람직한 사용은 제15항의 대상이다.

본 발명에 따라 선회 가능한 레버는, 활성화 방향에 대한 반대 방향으로 힘이 축에 작용하는 경우 제1 아암에 의해 제1 토크가, 제2 아암에 의해서는 제2 토크가 레버에 작용하도록 제1 아암에 대해 배치된 제2 아암을 포함하며, 이 경우 제1 토크와 제2 토크는 서로 반대 방향을 향한다. 이로써 2개의 토크가 적어도 부분적으로 보상됨으로써, 충격 작용 시 활성화 방향으로의 활성화 요소의 운동이 적어도 감소할 수 있으므로 내충격성이 높아진다. 따라서 추가의 스프링 또는 활성화 방향으로의 활성화 요소의 운동을 어렵게 하는 여타의 부품들을 사용하지 않고서도 내충격성이 높아질 수 있으므로, 활성화 방향으로의 레버의 운동을 위한 구동 출력의 실질적인 상승은 필요하지 않다.

제1 토크 및 제2 토크의 값이 거의 동일한 크기를 가지면, 2개의 토크들은 완전히 보상되며 활성화 방향으로의 활성화 요소의 운동은 충격 작용 시에 특히 확실히 방지될 수 있다.

활성화 방향으로의 활성화 요소의 운동을 위해 제1 아암이 제1 구동 유닛에 커플링되는 것이 바람직하다.

추가로 제2 아암 역시 활성화 방향으로의 활성화 요소의 운동을 위해 제2 구동 유닛에 커플링될 수 있다. 2개의 구동 유닛들은 상이한 기능성을 위해 사용될 수 있는데, 예컨대 하나의 구동 유닛은 스위치의 작동 조건에 따른 스위치오프를 위해, 다른 구동 유닛은 의도하지 않은 스위치온에 대한 로킹을 위해 사용된다. 2개의 구동 유닛은 하나의 공통 활성화 요소에 의해 작용할 수 있다. 이로써 스위치의 측면에서 볼 때 스위치 메카닉은 간단하게 구현될 수 있으므로 특히 내충격성을 가질 수 있다. 이를 위해 제1 구동 유닛 및 제2 구동 유닛은 바람직하게 서로 독립적으로 제어될 수 있다.

특히 바람직한 실시예에 따라, 제1 아암에 대한 제1 구동 유닛의 커플링과 제2 아암에 대한 제2 구동 유닛의 커플링은, 제1 구동 유닛에 의해 제3 토크를, 제2 구동 유닛에 의해 제4 토크를 레버에 가할 수 있도록 형성되고, 이 경우 제3 토크와 제4 토크는 동일 방향을 향한다. 2개의 구동 유닛들은 하나의 활성화 과정 즉, 활성화 방향으로의 활성화 요소의 운동에 공동으로 함께 작용하므로, 활성화 과정은 가속화될 수 있다.

이 경우 제3 토크와 제4 토크를 동시에 레버에 가할 수 있을 때 최대 가속이 실현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 시간상 순차적으로 우선 제3 토크를 레버에 가한 다음 제4 토크를 레버에 가할 수 있다. 스위치는 제3 토크에 의해 활성화된 다음, 의도하지 않은 스위치온에 대해서는 제4 토크에 의해 로킹될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따라, 시간상 순차적으로 우선 제3 토크와 제4 토크를 공동으로 레버에 가한 다음 제4 토크만을 레버에 가할 수 있다. 레버는 제1 시간 단계에서 최대의 가속으로 활성화 방향으로 운동할 수 있으며 그 후 의도하지 않은 스위치온에 대해서는 제4 토크에 의해 로킹될 수 있다.

재 스위치온에 대한 로킹의 경우에 비해 활성화 운동을 위해 보다 큰 힘이 요구되기 때문에, 바람직하게 제3 토크의 값은 제4 토크보다 더 크다.

제1 구동 유닛은 제1 출력을 갖는 단시간 작동을 위해, 제2 구동 유닛은 제2 출력을 갖는 지속 작동을 위해 설계될 수 있으며, 이 경우 제1 출력은 제2 출력보다 크다.

바람직하게 제1 구동 유닛 또는 구동 유닛들 각각은 계자 코일(field coil)을 구비한 전자석과, 레버에 커플링된 가동의 전기자(amature)를 포함한다. 이러한 유형의 전자기 구동기는 작은 구성 크기와 간단한 구동 가능성 및 이와 동시에 높은 신뢰도를 특징으로 한다. 그러나 기본적으로 예컨대 전기 모터와 같은 다른 전자기 구동기 또는, 유압 구동기 또는 압축 공기 구동기와 같이 전자기 방식이 아닌 다른 방식의 구동기도 가능할 수 있다.

전기자와 레버 사이의 양호한 커플링은, 전기자가 선회 가능하게 레버에 지지됨으로써 가능하다.

활성화 장치의 특히 컴팩트한 구성은, 코일에 의해 형성된 중공 챔버 내에 전기자가 적어도 부분적으로 배치됨으로써 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 활성화 장치는 특히 높은 내충격성에 기초해서 바람직하게 선박, 특히 해군 선박 상의 전원 스위치의 스위치오프뿐만 아니라, 바람직하게는 의도하지 않은 재 스위치온에 대한 로킹을 위해서도 사용될 수 있다.

본 발명과, 종속항의 특징들에 따른 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예들은 이하에서 도면의 실시예들을 토대로 더 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 정지 위치에 있는 본 발명에 따른 활성화 장치의 도면이다.
도 2는 활성화 위치에 있는, 도 1의 활성화 장치의 도면이다.

자세히 도시되어 있지 않은 선박용 전원 스위치를 위한, 도 1의 개략적 도면에 도시된 활성화 장치(1)는 전원 스위치의 스위치오프를 활성화하고 이에 후속해서 재 스위치온에 대해 전원 스위치를 로킹하기 위한 가동의 활성화 요소(2)를 포함한다. 활성화 요소(2)는 예컨대 스위치의 활성화 샤프트와 같은 스위치 메카닉에 커플링된 회전 가능한 롤러로서 형성된다.

구동 장치(3)는 도 1에 도시된 정지 위치로부터 도 2에 도시된 활성화 위치까지 활성화 방향(20)으로 활성화 요소(2)를 가동한다.

구동 장치(3)는 단면도에 단지 개략적으로만 도시된 계자 코일(6)을 구비한 각각 하나의 전자석과 이에 할당된 가동의 전기자(7)를 포함하는 2개의 구동 유닛(4, 5)을 포함하며, 전기자는 계자 코일(6)에 의해 형성된 중공 챔버(9) 내에 적어도 부분적으로 배치된다.

구동 메카니즘(8)은 전자석의 전기자(7)를 활성화 요소(2)에 연결하며 전자석의 전기자(7)의 운동을 활성화 요소(2)의 운동으로 변환한다.

구동 메카니즘(8)은 제1 아암(11)과 제2 아암(12)을 포함하는 레버(10)를 포함하며, 2개의 아암(11, 12)은 고정 방식으로 그리고 일직선으로 서로 연결된다. 레버(10)는 축(13)을 중심으로 선회 가능하게 지지부(16)에 지지되며, 지지부는 베이스 플레이트(15)에 의해 계자 코일(6) 및 자세히 도시되지 않은 스위치에 고정 연결된다.

스위치 및 활성화 장치(1)는 구성 유닛을 형성하며, 다시 상기 구성 유닛은 충격 완충 중간 요소에 의해 선박의 선박 구조물에 고정 연결된다. 구동 유닛(4, 5)은 자세히 도시되지 않은 공통의 하우징에 의해 둘러싸일 수 있다.

제1 구동 유닛(4)의 전기자(7)는 축(14)을 중심으로 선회 가능하게 제1 아암(11)에 지지되며, 제2 구동 유닛(5)의 전기자(7)는 축(14)을 중심으로 선회 가능하게 제2 아암(12)에 지지된다.

롤러 형태의 활성화 요소(2)는 제1 아암(11)에 선회 가능하게 지지되는데 즉, 지지부(16) 반대편 제1 아암(11)의 단부에 지지된다.

한편으로 구동 유닛(4)의 전기자(7)에 고정되고, 다른 한편으로는 베이스 플레이트(15)에 고정된 스프링(17)은 도 1에 도시된 정지 위치에 레버(10)를 유지하기 위해 사용된다. 활성화 방향(20)에 대해 반대 방향으로 활성화 장치(1)에 충격이 작용함으로써 지지부(16), 계자 코일(6) 및 베이스 플레이트(15)는 충격 작용의 방향으로 운동한다. 이러한 운동에 의해 레버(10)의 선회축(13)에는 충격 작용의 방향으로 힘이 작용하므로, 레버(10) 역시 충격 작용의 방향으로 운동한다. 그러나 전기자(7) 및 활성화 요소(2)의 질량의 관성과, 스프링(17)에 의해 이제 아암(11, 12)에 힘이 작용한다. 아암(11)에 작용하는 힘들의 총합은 도 1에서 M1으로 표시된 화살표로 회전 방향이 도시되어 있는 제1 토크(M1)를 레버(10)에 가한다. 상기 토크는 축(13)을 중심으로 활성화 방향(20)으로 레버(10)를 가동해서 스위치를 활성화할 수도 있다. 그러나 토크(M1)는 도 1에서 M2로 표시된 화살표로 회전 방향이 도시되어 있는 제2 토크(M2) 즉, 아암(12)에 작용하는 힘이 레버(10)에 가하는 토크에 의해 보상된다. 토크(M1, M2)는 서로 반대 방향을 향한다.

전기자(7)의 배치와, 레버(10)에 대한 활성화 요소(2)의 배치 및 이들의 질량은 토크(M1, M2)의 값들이 거의 동일한 크기를 갖도록 선택된다.

2개의 토크(M1, M2)가 보상됨으로써, 충격 작용 하에서도 레버(10)가 회전하지 않으므로 활성화 방향으로의 활성화 요소(2)의 운동은 발생하지 않는다. 이는 활성화 방향(20)으로 충격이 작용하는 경우에도 동일하게 적용된다. 이로써 활성화 장치(1)는 높은 정도의 내충격성을 갖는다.

제1 구동 유닛(4)은 작동 조건에 따른 스위치의 활성화에 사용되며, 출력이 높은 경우(예컨대 100 내지 200W)의 단시간 작동을 위해 설계된다. 제2 구동 유닛(5)은 의도하지 않은 스위치온에 대한 로킹에 사용되며, 출력이 낮은 경우(예컨대 10 내지 20W)의 지속 작동을 위해 설계된다. 이를 위해 제1 구동 유닛(4)과 제2 구동 유닛(5)은 서로 독립적으로 제어될 수 있다.

도 1에 도시된 정지 위치의 경우 제1 구동 유닛(4)은 도 1에서 M3로 표시된 화살표로 회전 방향이 도시되어 있는 제3 토크(M3)를, 제2 구동 유닛은 도 1에서 M4로 표시된 화살표로 회전 방향이 도시되어 있는 제4 토크(M4)를 레버(10)에 가할 수 있으며, 이 경우 제3 토크와 제4 토크(M3, M4)는 동일 방향을 향한다.

2개의 구동 유닛(4, 5)은, 이들이 해당 토크(M3 또는 M4)를 동시에 레버(10)에 가하도록 구동될 수 있으며, 2개의 토크(M3, M4)는 동일 방향을 향한다. 이로써 활성화 과정 즉, 활성화 방향(20)으로의 활성화 요소(2)의 운동이 가속화될 수 있다.

그러나 2개의 구동 유닛(4, 5)은, 이들이 시간상 순차적으로 토크를 레버(10)에 가하도록 구동될 수도 있다. 그러면 스위치는 제3 토크(M3)에 의해 활성화될 수 있고, 이에 후속해서 의도하지 않은 스위치온에 대해서는 제4 토크(M4)에 의해 로킹될 수 있다.

신속한 활성화 운동을 위해서는 재 스위치온에 대한 로킹의 경우보다 더 큰 토크가 요구되기 때문에, 바람직하게 제1 구동 유닛(4)이 레버(10)에 가한 제3 토크(M3)의 값은 제2 구동 유닛(5)이 레버(10)에 가한 제4 토크(M4)보다 크다.

2개의 구동 유닛(4, 5)은, 이들이 시간상 순차적으로 우선 제3 토크와 제4 토크를 레버에 공동으로 가한 다음 제4 토크만을 레버에 가하도록 구동될 수도 있다. 이로써 스위치는 특히 신속한 활성화 이후 재 스위치온에 대해 로킹될 수 있다.

아암(11, 12)의 추가 웨이트에 의해 소정의 토크가 목표대로 설정될 수 있다.

활성화 장치(1)는 2개의 아암(11, 12)을 구비한 레버(10)를 사용함으로써 단 하나의 아암을 구비한 레버와 비교할 때 특히 높은 내충격성을 갖는 것을 특징으로 한다. 아암(11 또는 12) 각각에 대해 각각 하나의 구동 유닛(4 또는 5)을 사용함으로써, 활성화 장치(1)에 의해 특히 신속하게 스위치를 활성화할 수 있으며 이에 후속해서 재 스위치온에 대한 로킹이 가능하다. 이러한 두 가지 기능들은 상기 기능들에 공통되는 단 하나의 활성화 요소(2)에 의해 스위치에 작용하므로, 활성화 장치(1)는 특히 컴팩트하게 구성될 수 있으며, 스위치의 측면에서 볼 때 활성화 요소(2)에 의해 작동하는 스위치 메카닉이 특히 간단하게 구성됨으로써 특히 내충격성을 갖도록 구성될 수 있다.

활성화 장치(1)는 특히 높은 내충격성에 기초하여, 선박, 특히 해군 선박 상의 전원 스위치의 스위치오프를 위해, 바람직하게는 의도하지 않은 재 스위치온에 대한 로킹을 위해서도 적합하다.

Claims (17)

1. 축(13)을 중심으로 선회 가능하며 제1 아암(11)을 갖는 레버(10)를 구비한 스위치의 활성화를 위한 내충격성 활성화 장치(1)이며, 제1 아암은 활성화 방향(20)으로의 운동 시 스위치를 활성화시키는 활성화 요소(2)를 포함하며, 제1 아암(11)은 활성화 방향(20)으로의 활성화 요소의 운동을 위해 제1 구동 유닛(4)에 커플링되는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치에 있어서,
   선회 가능한 레버(10)는, 활성화 방향(20)에 대한 반대 방향으로 힘이 축(13)에 작용하는 경우 제1 아암(11)에 의해 제1 토크(M1)가, 제2 아암(12)에 의해서는 제2 토크(M2)가 레버(10)에 작용하도록 제1 아암(11)에 대해 배치된 제2 아암(12)을 포함하며, 이 경우 제1 토크(M1)와 제2 토크(M2)는 서로 반대 방향을 향하며, 제2 아암(12)은 활성화 방향(20)으로의 활성화 요소의 운동을 위해 제2 구동 유닛(5)에 커플링되는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
2. 제1항에 있어서, 제1 토크 및 제2 토크(M1, M2)의 값은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 제1 구동 유닛 및 제2 구동 유닛(4, 5)은 서로 독립적으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
6. 제1항에 있어서, 제1 아암(11)에 대한 제1 구동 유닛(4)의 커플링과 제2 아암(12)에 대한 제2 구동 유닛(5)의 커플링은, 제1 구동 유닛(4)이 제3 토크(M3)를, 제2 구동 유닛(5)이 제4 토크(M4)를 레버(10)에 가할 수 있도록 형성되고, 이 경우 제3 토크(M3)와 제4 토크(M4)는 동일 방향을 향하는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
7. 제6항에 있어서, 스위치의 활성화를 가속화하기 위해 제3 토크 및 제4 토크(M3, M4)를 동시에 레버(10)에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
8. 제6항에 있어서, 스위치를 활성화하고, 활성화 이후 재 스위치온에 대한 로킹을 위해, 시간상 순차적으로 우선 제3 토크를 레버에 가한 다음 제4 토크(M4)를 레버(10)에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
9. 제6항에 있어서, 스위치를 활성화하고, 활성화 이후 재 스위치온에 대한 로킹을 위해, 시간상 순차적으로 우선 제3 토크 및 제4 토크(M3, M4)를 레버에 가한 다음 제4 토크(M4)만을 레버(10)에 가할 수 있는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
10. 제6항에 있어서, 제3 토크(M3)의 값은 제4 토크(M4)보다 큰 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
11. 제1항에 있어서, 제1 구동 유닛(4)은 제1 출력을 갖는 단시간 작동을 위해, 제2 구동 유닛(5)은 제2 출력을 갖는 지속 작동을 위해 설계되고, 제1 출력은 제2 출력보다 큰 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
12. 제1항에 있어서, 제1 구동 유닛(4) 또는 구동 유닛들(4, 5) 각각은 계자 코일(6)을 구비한 전자석과, 레버(10)에 커플링된 가동의 전기자(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
13. 제12항에 있어서, 전기자(7)는 선회 가능하게 레버(10)에 지지되는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
14. 제12항에 있어서, 전기자(7)는 계자 코일(6)에 의해 형성된 중공 챔버(9) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
15. 선박 상의 전원 스위치의 스위치오프를 위한 제1항 또는 제2항에 따른 활성화 장치(1)의 사용 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 전원 스위치인 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.
17. 제1항에 있어서, 제1 구동 유닛(4) 또는 구동 유닛들(4, 5) 각각은 계자 코일(6)을 구비한 전자석과, 레버(10)에 커플링된 가동의 전기자(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스위치의 활성화를 위한 활성화 장치.

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