KR101465344B1 - 하향 무동력 에스컬레이터 장치 - Google Patents

하향 무동력 에스컬레이터 장치 Download PDF

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KR101465344B1
KR101465344B1 KR1020130071533A KR20130071533A KR101465344B1 KR 101465344 B1 KR101465344 B1 KR 101465344B1 KR 1020130071533 A KR1020130071533 A KR 1020130071533A KR 20130071533 A KR20130071533 A KR 20130071533A KR 101465344 B1 KR101465344 B1 KR 101465344B1
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석창성
박건태
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 하향 무동력 에스컬레이터 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 하향 무동력 에스컬레이터 장치는, 상하 방향으로 설정된 궤도를 따라 설치되는 레일유닛; 상기 레일을 따라 다수 개가 배열되며, 탑승자의 무게에 의해 하향으로 상기 레일을 따라 이동하는 에스컬레이터용 스텝유닛; 및, 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 일 측과 결합되어 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 속도를 등속도가 되도록 제어하는 등속제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 별도의 동력원 없이 탑승자의 무게에 의해 하향으로 이동가능하여 전력을 대폭 절감할 수 있고, 하향으로 이동하는 각 스텝유닛의 이동속도를 등속도로 이동되게 하여 탑승자의 안전을 확보할 수 있는 하향 무동력 에스컬레이터 장치가 제공된다.

Description

하향 무동력 에스컬레이터 장치{DOWNWARD ESCALATOR WITHOUT POWER SUPPLY}
본 발명은 하향 무동력 에스컬레이터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 동력원 없이 탑승자의 무게에 의해 하향으로 이동 가능한 하향 무동력 에스컬레이터 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 에스컬레이터 장치는 상하방향으로 탑승자가 탑승한 상태로 이동이 가능하도록 설치된다.
도 1은 종래 에스컬레이터 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래 에스컬레이터 장치는 레일(130)이 소정의 두 회전축(110, 120)을 중심으로 상하방향으로 일정한 궤도를 형성하도록 설치되고, 각 레일(130)을 따라 이동가능하도록 휠(141)을 포함한 에스컬레이터용 스텝(140)이 다수 개가 배열된 상태로 설치된다.
이때, 서로 이웃하는 각 에스컬레이터용 스텝(140)은 상호 간에 서로 걸리도록 설치되며, 구동모터(160)로부터 구동력을 전달받는 구동기어(170)과 결합된 체인(150)을 통해 구동력이 전달되도록 설치된다.
즉, 구동모터(160)로의 구동력은 구동기어(170) 및 체인(150)을 통해 최종적으로 에스컬레이터용 스텝(140)이 레일(130)을 따라 이동가능하게 된다.
그런데, 에스컬레이터는 기본적으로 동력원인 구동모터를 회전시키기 위해 전력이 소모된다. 특히, 탑승자가 탑승하고 있지 않은 경우에도 구동하도록 설치되는 상시 작동형 에스컬레이터로 인해 매년 상당한 전력이 낭비되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제0446920호
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 동력원 없이 탑승자의 무게에 의해 하향으로 이동가능한 하향 무동력 에스컬레이터 장치를 제공함에 있다.
또한, 탑승자의 무게에 의해 하향으로 구동이 가능하여 전력을 대폭 절감할 수 있는 하향 무동력 에스컬레이터 장치를 제공함에 있다.
또한, 하향으로 이동하는 각 스텝유닛의 이동속도를 등속도로 이동되게 하여 탑승자의 안전을 담보할 수 있는 하향 무동력 에스컬레이터 장치를 제공함에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라,에스컬레이터 장치에 있어서, 상하 방향으로 설정된 궤도를 따라 설치되는 레일유닛; 상기 레일을 따라 다수 개가 배열되며, 탑승자의 무게에 의해 하향으로 상기 레일을 따라 이동하는 에스컬레이터용 스텝유닛; 및, 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 일 측과 결합되어 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 속도를 등속도가 되도록 제어하는 등속제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하향 무동력 에스컬레이터 장치에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 스텝유닛은 스텝본체와, 상기 스텝본체에 설치되어 상기 레일에 결합되는 휠부와, 상기 스텝본체의 배면에 설치되는 체인을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 등속제어유닛은, 상기 체인과 맞닿아 상기 에스컬레이터용 스텝유닛에 인가되는 상기 무게에 의한 동력이 전달되는 제1기어; 상기 제1기어의 회전에 의해 연동하여 회전하며, 원주방향을 따라 돌출되는 다수 개의 기어홈이 배열형성된 제2기어; 인가되는 외력에 의해 탄성압축 및 압축해제되도록 설치되는 태엽형 탄성부재; 및, 일 단에는 상기 제2기어의 회전에 따라 상호 이격된 두 기어홈에 순차적으로 각각 걸리도록 제1걸림부와 제2걸림부가 형성되며, 타 단은 상기 태엽형 탄성부재와 결합되는 앵커;를 포함하며, 상기 앵커는 상기 제2기어의 회전에 따라 제1걸림부와 제2걸림부가 순차적으로 각각에 대응되는 기어홈에 걸림 및 걸림해제되면서 상기 태엽형 탄성부재의 탄성압축 및 압축해제에 의해 진자운동하여 상기 제2기어를 등속도로 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 휠부는 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 양 측부로 관통되어 자유회전하는 로드부재와, 상기 로드부재의 양 단에 각각 설치되어 상기 레일에 이동가능하도록 결합되는 휠부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 별도의 동력원 없이 탑승자의 무게에 의해 하향으로 이동이 가능한 하향 무동력 에스컬레이터 장치가 제공된다.
또한, 탑승자의 무게에 의해 하향으로 구동이 가능하여 전력을 대폭 절감할 수 있는 하향 무동력 에스컬레이터 장치가 제공된다.
또한, 하향으로 이동하는 각 스텝유닛의 이동속도를 등속도로 이동되게 하여 탑승자의 안전을 담보할 수 있는 하향 무동력 에스컬레이터 장치가 제공된다.
도 1은 종래 에스컬레이터 장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하향 무동력 에스컬레이터 장치의 개략도,
도 3은 도 2의 에스컬레이터용 스텝유닛의 사시도,
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도,
도 5는 도 2의 등속제어 유닛의 상세도,
도 6은 일반적인 탈진기의 구성도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 무동력 에스컬레이터의 작동상태도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 하향 무동력 에스컬레이터 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 하향으로 이동시에 탑승자의 무게에 의해 하향으로 이동 가능하며, 상향으로 이동시에는 별도의 동력원에 의해 에스컬레이터용 스텝유닛이 상향으로 이동하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하향 무동력 에스컬레이터 장치의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 하향 무동력 에스컬레이터 장치는 레일유닛(10), 에스컬레이터용 스텝유닛(20) 및 등속제어 유닛(30)을 포함하여 구성된다.
상기 레일유닛(10)은 상부와 하부 측 각각에 설치되는 제1축(a)과 제2축(b)의 각각의 외측에 감겨져 일정한 궤도를 형성하도록 설치된다. 이때, 각 축은 별도의 동력원과 연결되어 있지 않다.
또한, 레일유닛(10)은 각 축과 인접한 영역에서는 서로 이격된 상태로 배치되고, 경사부에서는 두 레일유닛(10)이 평행하게 배치되도록 설치되어 에스컬레이터용 스텝유닛(20)에 탑승자의 탑승이 용이하도록 위치하게 된다.
도 3은 도 2의 에스컬레이터용 스텝유닛의 사시도이고, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 에스컬레이터용 스텝유닛(20)은 스텝본체(21), 체인(23) 및 휠부(22)를 포함하여 구성되며, 다수 개가 배열되어 상기 레일을 따라 이동가능하도록 설치된다.
상기 스텝본체(21)는 탑승자의 탑승이 가능한 부재로서, 통상적인 에스컬레이터용 스텝과 같이 상호 맞물려 걸리도록 마련된다.
탑승자의 무게를 m이라 하고, 레일유닛(10)의 경사부가 형성한 각도를 θ라고 하면, 스텝유닛의 중력방향으로의 힘은 mgsinθ가 된다.
즉, 에스컬레이터용 스텝유닛(20)은 탑승자의 무게에 의한 mgsinθ만큼의 힘에 의해 레일의 경사부를 따라 하향으로 이동하게 된다.
상기 체인(23)은 종래 배열된 다수의 스텝을 연결하도록 설치되는 것과는 달리, 각 스텝본체(21)의 배면에 개별적으로 설치되며, 각 체인(23)은 후술하는 등속제어 유닛(30)의 제1기어(31)와 맞물려 회전하도록 결합된다.
상기 휠부(22)는 로드부재(22a)와 휠부재(22b)를 포함하여 상기 스텝본체(21)에 설치되며, 상기 레일유닛(10)을 따라 이동가능하도록 결합된다.
상기 로드부재(22a)는 일 방향으로 길게 형성된 봉 형상으로 마련되어 스텝본체(21)의 양측으로 돌출되도록 설치된다. 도시된 바는 한 쌍으로 마련되어 설치된 것이 도시되어 있으나, 필요에 따라 단일의 로드부재(22a)로 마련되어 설치될 수도 있다.
상기 휠부재(22b)는 휠 형상으로 마련된 부재로서, 상기 로드부재(22a)의 양 단에 각각 자유회전이 가능하도록 설치되며 상술한 레일유닛(10)을 따라 이동하도록 결합된다. 상기 휠부재(22b)를 통해 상기 스텝유닛은 레일유닛(10)을 따라 이동가능하게 된다.
도 5는 도 2의 등속제어 유닛의 상세도이다. 도 5를 참조하면, 상기 등속제어 유닛(30)은 에스컬레이터 장치의 어느 부분에도 설치가 가능하며, 탑승자의 무게에 의한 힘을 직접적으로 전달받는 하향으로 이동하는 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 등속제어 유닛(30)은 소정의 하우징(30a) 내부에 제1기어(31), 제2기어(32), 앵커부(33) 및 태엽형 탄성부재(34)를 포함하여 구성된다.
상기 제1기어(31)는 스텝유닛의 체인(23)과 맞닿도록 설치되며, 상기 에스컬레이터용 스텝유닛(20)에 인가되는 상기 무게에 의한 동력이 전달되어 회전가능하게 설치된다.
상기 제2기어(32)는 상기 제1기어(31)의 회전에 의해 연동하여 회전하도록 설치되며,원주방향을 따라 돌출되는 다수 개의 기어홈(32a)이 배열형성된다.
상기 앵커부(33)는 길이방향 중 어느 한 지점을 중심으로 하여 회동가능하게 설치되는 앵커몸체(33a)와, 상기 앵커몸체(33a)의 일 단에는 설치되어 상기 제2기어(32)의 기어홈(32a)에 걸리는 제1걸림부(33b) 및 제2걸림부(33c)가 형성되고, 상기 앵커몸체(33a)의 타 단에는 포크 형상의 포크부(33d)가 형성되어 상기 태엽형 탄성부재(34)와 맞닿도록 설치된다.
상기 회동중심은 앵커몸체(33a)의 길이방향 중 어느 한 지점으로서 소정의 고정부재를 통해 에스컬레이터 장치가 설치되는 내벽 또는 등속제어 유닛(30)의 외부를 둘러싸는 소정의 하우징(미도시)에 고정된다.
상기 제1걸림부(33b) 및 상기 제2걸림부(33c)는 상호 이격되어 상기 앵커몸체(33a)의 일 단에 설치되며, 제2기어(32)의 회전시 기어홈(32a)에 각각 순차적으로 걸림 및 걸림해제되도록 설치된다.
상기 태엽형 탄성부재(34)는 상기 앵커몸체(33a)의 회동에 의해 감겨진 중심을 따라 감겨져 탄성압축되거나 풀어져서 탄성압축 해제되도록 설치된다.
즉, 앵커부(33)의 진자운동에 의해 제2기어는 일정 속도로 회전하게 되며, 이에 따라 제1기어(31) 및 이와 연동되는 에스컬레이터용 스텝유닛(20)의 체인(23)도 등속도로 운동할 수 있다.
여기서, 상술한 등속제어 유닛(30)은 시계에 구비되는 탈진기와 동일한 작동원리를 가지도록 구성되며, 탈진기의 작동원리는 다음과 같다.
도 6을 참조하면, 일반적인 탈진기는 태엽동력원(미도시)으로부터 태엽동력이 발생되어 탈진바퀴(210)로 전달되어 탈진바퀴(210)가 회전하면, 앵커(230)를 통해 헤어스프링(hairspring, 220)에 동력을 전달하여 진자인 헤어스프링(220)이 진동하게 된다.
여기서, 탈진바퀴(210)와 헤어스프링(220)을 연결해주는 앵커(230)는 헤어스프링(220)에 동력을 전달함과 동시에 탈진바퀴(210)가 일정한 시간 간격으로 회전할 수 있도록 조절해주는 역할을 하여 일정한 시간의 흐름을 만들어 낸다.
앵커(230)의 양 단에 걸림부(231)가 탈진바퀴의 톱니(210a)들과 부딪치며 헤어스프링(220)의 진동에 따라 일정한 시간 간격으로 멈추게 하고 미끄러지게 하여 탈진바퀴(210)가 규칙적인 간격으로 움직일 수 있게 한다.
앵커(230)가 일정한 간격으로 움직이며 탈진바퀴(210)의 회전간격을 조절할 수 있는 것은 앵커(230)의 오른쪽에 보이는 포크모양 부분(232)이 헤어스프링(220)과 연동되어 양옆으로 같이 진동하기 때문에 가능하다.
헤어스프링(220)이 일정한 주기로 진동하며 포크모양 부분(232)을 연속적으로 같이 흔들어주기 때문에 앵커(230)도 같은 주기로 반복적으로 흔들리게 된다.
이 과정을 통해 앵커(230)는 태엽동력을 헤어스프링(220)으로 전달함과 동시에 헤어스프링(220)의 일정한 진동을 탈진바퀴(210)로 전달하여 일정한 시간의 흐름을 만들어 낼 수 있다.
본 발명의 등속제어 유닛(30)도 상술한 바와 같은 작동원리가 적용되므로 제2기어의 회전속도를 일정하게 하며, 이와 연동해 있는 제1기어(31)의 회전속도가 일정하게 된다.
결과적으로, 제1기어(31)가 등속도로 회전함에 따라 제1기어(31)에 맞물려 있는 에스컬레이터용 스텝유닛(20)의 체인(23)도 등속도로 이동이 가능하게 되어 전체적인 스텝유닛들도 등속도 운동이 가능해진다.
다음으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 무동력 에스컬레이터의 작동상태에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 무동력 에스컬레이터의 작동상태도이다.
먼저, 에스컬레이터용 스텝유닛(20)에 탑승자가 탑승하면, 탑승자의 무게에 의해 에스컬레이터용 스텝유닛(20)은 하향으로 힘이 가해지며, 이에 따라 에스컬레이터용 스텝유닛(20)은 레일을 따라 하향으로 이동하게 된다.
이때, 등속제어유닛에서는 에스컬레이터용 스텝유닛(20)으로부터 전달되는 힘에 의해 제1기어(31) 및 제2기어가 회전하면서 앵커부(33)를 통해 태엽형 탄성부재(34)에 진동을 전달하고, 앵커부(33)는 태엽형 탄성부재(34)의 진동에 의해 제2기어의 기어홈(32a)에 제1걸림부(33b)와 제2걸림부(33c)가 순차적으로 걸림과 걸림해제되면서 제2기어가 등속도로 회전되도록 한다.
결과적으로, 탑승자는 등속도로 이동하는 에스컬레이터용 스텝유닛(20)에 선 상태에서 속도의 가감을 느끼지 않으면서 안전하게 최상단에서부터 최하단으로 이동이 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 하향 무동력 에스컬레이터 장치를 이용하면, 탑승자의 무게를 동력으로 하여 에스컬레이터 스텝유닛이 하향으로 이동 가능하게 되어 에스컬레이터 장치의 전력을 혁신적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 레일유닛 20 : 에스컬레이터용 스텝유닛
21 : 스텝본체 22 : 휠부
22a : 로드부재 22b : 휠부재
23 : 체인 30 : 등속제어 유닛
31 : 제1기어 32 : 제2기어
32a : 기어홈 33 : 앵커부
33a : 앵커몸체 33b : 제1걸림부
33c : 제2걸림부 33d : 포크부
34 : 태엽형 탄성부재

Claims (4)

  1. 에스컬레이터 장치에 있어서,
    상하 방향으로 설정된 궤도를 따라 설치되는 레일유닛;
    상기 레일을 따라 다수 개가 배열되며, 탑승자의 무게에 의해 하향으로 상기 레일을 따라 이동하는 에스컬레이터용 스텝유닛; 및,
    상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 일 측과 결합되어 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 속도를 등속도가 되도록 제어하는 등속제어 유닛;을 포함하며,
    상기 에스컬레이터용 스텝유닛은 스텝본체와, 상기 스텝본체에 설치되어 상기 레일에 결합되는 휠부와, 상기 스텝본체의 배면에 설치되는 체인을 포함하고,
    상기 등속제어유닛은, 상기 체인과 맞닿아 상기 에스컬레이터용 스텝유닛에 인가되는 상기 무게에 의한 동력이 전달되는 제1기어;
    상기 제1기어의 회전에 의해 연동하여 회전하며, 원주방향을 따라 돌출되는 다수 개의 기어홈이 배열형성된 제2기어;
    인가되는 외력에 의해 탄성압축 및 압축해제되도록 설치되는 태엽형 탄성부재; 및,
    길이방향 중 어느 한 지점을 중심으로 회동가능하도록 설치되고, 일 단에는 상기 제2기어의 회전에 따라 상호 이격된 두 기어홈에 순차적으로 각각 걸리도록 제1걸림부와 제2걸림부가 형성되며, 타 단은 상기 태엽형 탄성부재와 결합되는 앵커;를 포함하며,
    상기 앵커는 상기 제2기어의 회전에 따라 제1걸림부와 제2걸림부가 순차적으로 각각에 대응되는 기어홈에 걸림 및 걸림해제되면서 상기 태엽형 탄성부재의 탄성압축 및 압축해제에 의해 진자운동하여 상기 제2기어를 등속도로 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 하향 무동력 에스컬레이터 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 휠부는 상기 에스컬레이터용 스텝유닛의 양 측부로 관통되어 자유회전하는 로드부재와, 상기 로드부재의 양 단에 각각 설치되어 상기 레일에 이동가능하도록 결합되는 휠부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하향 무동력 에스컬레이터 장치.




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