KR101522269B1 - 차단기용 핸들조작장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기용 핸들조작장치에 관한 것으로서, 차단기의 온오프를 수동 조작하는 수동조작핸들을 외부에서 조작하기 위한 동력을 전달하는 연결로드; 상기 연결로드와 연결되고, 차단기케이스의 외측면에 상기 수동조작핸들의 조작방향과 평행한 방향으로 이동가능하게 결합되는 가동프레임; 상기 가동프레임에 연동가능하게 설치되고, 상기 수동조작핸들을 이동시키는 가동부재; 상기 가동부재에 상기 수동조작핸들의 이동방향에서 비스듬하게 형성되는 장홀; 및 상기 장홀을 통해 상기 가동부재와 가동프레임에 체결하는 체결부재를 포함하는 차단기용 핸들조작장치가 제공된다. 이에 의해, 차단기의 핸들 조작 시 스크류에 걸리는 하중을 저감하여 스크류의 밀림현상을 방지함에 따라 외부조작핸들의 동작신뢰도를 높일 수 있다.

Description

차단기용 핸들조작장치{HANDLE OPERATING DEVICE FOR CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 대용량 회로차단기에서 핸들의 동작거리 조정 시 동작신뢰도가 향상된 차단기용 핸들조작장치에 관한 것이다.

일반적으로 회로차단기는 전기 회로에서 과부하가 걸리거나 단락으로 인한 피해를 막기 위해 자동으로 회로를 차단하는 장치로서, 케이스의 일측에 수동조작핸들을 구비하여 외부에서 수동으로 조작할 수 있도록 한다.

상기 회로차단기는 주회로에 흐르는 전류의 용량에 따라 소용량 회로차단기와 대용량 회로차단기로 나뉠 수 있으며, 소용량 회로차단기의 경우 수동조작핸들을 조작하기 위한 조작하중이 크지 않아 수동조작을 하는데 별 무리가 없지만, 대용량 회로차단기의 경우 핸들조작하중이 소용량에 비해 5배 정도 증가하므로 수동조작하기가 어렵다.

따라서, 회로차단기의 조작 편의를 위해 외부에 수동조작핸들과 별도로 외부조작핸들이 구비되고, 외부조작핸들과 차단기의 수동조작핸들 사이에 기계적 기구가 연결되어, 외부조작핸들에 의해 차단기의 수동조작핸들을 쉽게 조작할 수 있도록 하고 있다.

도 1은 기존의 대용량 회로차단기의 핸들조작장치를 보여주는 사시도로서, 차단기케이스(10)의 외측면에 가동프레임(11)이 설치되고, 가동프레임(11)에 연결로드(12)가 연결되어 있다.

상기 가동프레임(11)은 연결로드(12)로부터 동력을 전달받아 일정 각도로 회전됨에 따라, 차단기의 핸들(13)을 온에서 오프 위치 혹은 오프에서 온 위치로 이동시킬 수 있다.

도 2는 기존 대용량 회로차단기의 핸들조작장치에서 차단기의 핸들에 동력전달메카니즘을 설명하기 위한 개략도로서, 도 2를 참조하면 가동프레임의 상부에 측방향으로 설치된 가동대 중간에 가동부재(14)가 배치되어, 차단기의 핸들을 좌우로 회전시킬 수 있다.

한편, 상기 가동부재(14)의 양측에 장홀(15)을 형성하고, 차단기 설치자가 장홀(15)을 통해 체결되는 스크류(16)의 위치를 장홀(15)의 이동가능한 범위 내에서 조절하여 차단기의 핸들의 동작거리를 미세 조정함으로써 외부조작핸들의 동작 신뢰도를 높일 수 있도록 하고 있다.

그런데, 대용량 회로차단기의 핸들조작장치에 있어서, 상기 장홀(15)의 길이가 길게 형성되는 방향과 연결로드(12)를 통해 가동프레임에 전달되는 힘의 작용방향이 차단기 핸들(13)의 조작방향과 평행한 방향으로 동일하므로, 차단기의 핸들(13) 조작 시 의도한 바와 달리 외부조작핸들로부터 연결로드(12)를 통해 가동부재(14)에 전달되는 조작력 F에 의해 스크류(16)가 편측으로 밀리는 현상이 발생한다.

이러한 스크류(16)의 편측 밀림 현상을 방지하기 위해 스크류(16)의 체결력을 크게 함으로 스크류 헤드가 장홀(15) 주변에서 밀리지 않도록 할 수 있지만, 스크류(16)를 과도하게 세게 회전시키다보면 스크류 헤드에 형성된 십자홈이 쉽게 마모되어 핸들(13)의 동작거리 미세조정은 물론 손상된 스크류(16)의 해체도 어려워진다.

따라서, 이러한 이유로 인해 체결력이 일반적인 스크류(16)에 비해 우수한 육각렌치볼트(볼트헤드에 육각형의 홈이 형성됨)를 채용하기도 한다. 이 경우 육각렌치볼트가 일반 스크류(16)에 비해 가격이 훨씬 비싸므로 원가를 증가시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 차단기의 핸들 조작시 스크류에 걸리는 하중을 저감하여 스크류의 밀림현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 고가의 육각레치볼트 대신에 저가의 스크류의 사용이 가능한 차단기용 핸들조작장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 의하면 연결로드, 가동프레임, 가동부재, 장홀 및 체결부재를 포함하는 차단기용 핸들조작장치가 제공된다. 상기 연결로드는 차단기의 온오프를 수동 조작하는 수동조작핸들을 외부에서 조작하기 위한 동력을 전달한다. 상기 가동프레임은 상기 연결로드와 연결되고, 차단기케이스의 외측면에 상기 수동조작핸들의 조작방향과 평행한 방향으로 이동가능하게 결합된다. 상기 가동부재는 상기 가동프레임에 연동가능하게 설치되고, 상기 수동조작핸들을 이동시킨다. 상기 장홀은 상기 가동부재에 상기 수동조작핸들의 이동방향에서 비스듬하게 형성된다. 상기 체결부재는 상기 장홀을 통해 상기 가동부재와 가동프레임에 체결한다.

상기한 본 발명의 일 측면에서는 장홀의 길이방향을 수동조작핸들의 이동방향에서 일정 각도로 경사지게 배치하여, 기존과 달리 핸들 조작 시 스크류에 걸리는 하중을 저감함으로 스크류의 밀림현상 방지 및 저가의 스크류의 사용이 가능하다.

여기서, 상기 체결부재는 스크류일 수 있다.

상기 체결부재가 상기 장홀에서 고정되는 위치에 따라, 상기 수동조작핸들의 동작 거리를 미세 조정할 수 있도록 될 수 있다.

상기 가동프레임은, 상기 차단기케이스의 외측면에 각각 힌지구조로 결합되고, 상기 연결로드의 일단부와 연결되어 상기 수동조작핸들의 조작방향과 동일한 방향으로 회전되는 측면플레이트; 및 상기 측면플레이트 사이를 연결하여, 상기 측면플레이트와 함께 동작되는 가동대로 구성되고, 상기 가동부재는, 상기 가동대 사이를 연결할 수 있다.

상기 가동부재는 내부에 삽입홀을 구비하여 상기 수동조작핸들의 일부를 삽입시킴으로 상기 수동조작핸들과 연결될 수 있다.

상기 가동부재는, 상기 수동조작핸들을 사이에 두고 이격되게 배치되어, 상기 수동조작핸들의 조작방향으로 이동될 수 있다.

상기 장홀은 서로 간격을 두고 평행하게 형성될 수 있다.

제1실시예에 따라, 상기 장홀은, 상기 가동부재의 이동방향의 수직방향으로 이격되게 상기 가동부재에 형성될 수 있다.

제2실시예에 따라, 상기 장홀은, 상기 가동부재의 이동방향으로 이격되게 상기 가동부재에 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 차단기용 핸들조작장치에서는 차단기의 핸들 조작 시 스크류에 걸리는 하중을 저감하여 스크류의 밀림현상을 방지함에 따라 외부조작핸들의 동작신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 고가의 육각렌치볼트 대신에 저가의 스크류 사용이 가능하므로 원가절감에 기여할 수 있다.

도 1은 기존의 대용량 회로차단기의 핸들조작장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 기존 대용량 회로차단기의 핸들조작장치에서 차단기의 핸들에 동력전달메카니즘을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차단기용 핸들조작장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 측면도로서 차단기 핸들의 작동상태를 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차단기용 핸들조작장치에서 차단기의 핸들에 동력전달메카니즘을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 장홀 스큐 구조에서 힘의 분력하중을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 가동부재 및 장홀의 스큐 구조를 보여주는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 가동부재 및 장홀의 스큐 구조를 보여주는 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차단기용 핸들조작장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 측면도로서 차단기 핸들(13)의 작동상태를 보여주는 개략도이다.

본 발명은 외부조작핸들을 이용하여 차단기의 핸들(13) 조작 시 스크류(16)에 걸리는 부하를 저감할 수 있는 차단기용 핸들조작장치에 관한 것이다.

상기 차단기용 핸들조작장치는 사용자의 편의를 위한 장치로서, 특히 대용량 차단기에 적용하는 경우에 사용의 편의성을 극대화할 수 있다.

예를 들어, 대용량 차단기의 핸들(13)을 조작할 경우에 외부조작핸들을 이용하여 온위치에서 오프위치로 혹은 오프위치에서 온위치로 이동시킬 수 있다.

상기 외부조작핸들은 기존의 공지기술을 채용하여 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세 구조 및 작동 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 차단기용 핸들조작장치는 연결로드(12), 고정프레임(17), 가동프레임(11), 가동부재(14) 등을 포함하여 구성된다.

상기 연결로드(12)는, 연결로드(12)의 일단부가 외부조작핸들과 연결되고 연결로드(12)의 타단부가 가동프레임(11)과 연결되어, 외부조작핸들로부터 발생된 동력을 가동프레임(11)에 전달한다.

상기 고정프레임(17)은 차단기케이스(10)의 베이스면, 예를 들어 베이스의 저면 및 측면을 감싸는 형태로 배치되고, 차단기가 고정프레임(17)에 고정된다.

상기 가동프레임(11)은 차단기케이스(10)의 양쪽 측면에 힌지 결합되는 측면플레이트(111)와, 측면플레이트(111) 사이를 연결하는 연결대(113)와, 측면플레이트(111) 사이에 설치되는 가동대(112)를 포함한다.

상기 측면플레이트(111)는 삼각형 형태의 플레이트 구조로 이루어질 수 있고, 차단기 핸들(13)의 조작방향의 수직방향으로 이격되게 배치되고, 삼각형 플레이트(111)의 한쪽 모서리가 힌지축에 의해 차단기케이스(10)의 측면에 힌지결합됨으로 차단기의 핸들(13)의 조작방향으로 회전될 수 있다.

상기 연결대(113)는 폭이 좁고 길이가 긴 플레이트 구조로 측면플레이트(111)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.

상기 가동대(112)는 양쪽 측면플레이트(111)의 상부에 플레이트 구조로 각각 설치되고, 각 가동플레이트(112)의 일측 길이방향 면은 차단기의 핸들조작방향으로 연결대(113)와 이격되게 배치되며, 각 가동플레이트(112)의 일측 폭방향 면은 차단기의 핸들조작방향의 수직방향으로 이격되게 배치된다. 이와 같은 연결관계를 가지는 가동대(112)는 측면플레이트(111)와 함께 차단기의 핸들(13)의 조작방향으로 회전된다.

상기 가동부재(14)는 가동대(112) 사이를 연결하고, 차단기의 핸들(13)을 사이에 두고 핸들조작방향으로 이격되게 배치되어, 가동대(112) 및 측면플레이트(111)와 함께 차단기의 핸들조작방향으로 회전이동된다.

이와 같이 이격된 가동부재(14) 사이에 차단기의 핸들(13)의 단부가 삽입되고, 삽입된 차단기의 핸들(13)은 회전이동되는 가동부재(14)에 의해 온 위치에서 오프 위치 혹은 오프 위치에서 온 위치로 이동될 수 있다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 차단기용 핸들조작장치에서 차단기의 핸들(13)에 동력전달메카니즘을 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 본 발명에 따른 장홀(150) 스큐 구조에서 힘의 분력하중을 나타내는 개략도이다.

여기서, 상기 가동부재(14)는 각각 양단부에 비스듬하게 형성된 장홀(150)을 구비하여 가동대(112) 사이에서 차단기의 핸들(13)과의 간격을 미세 조정할 수 있다.

상기 장홀(150)은 폭에 비해 어느 방향으로 길이가 길게 형성된 홀의 형상을 말한다.

상기 장홀(150)의 장축방향은 차단기의 핸들조작방향에서 일정각도로 비스듬하게 배치된다.

이렇게 장홀(150)의 장축방향을 기존과 달리 비스듬하게 배치한 이유는 차단기의 핸들조작방향으로 조작력이 작용할 때 장홀(150)에서 스크류(16)가 밀리는 것을 방지하기 위함이다.

더욱 상세하게 설명하면, 가동부재(14)와 가동대(112)를 체결하는 스크류(16), 예를 들어 십자홈이 있는 둥근머리나사의 체결력은 볼트헤드에서 볼트스템 방향, 즉 장홀(150)의 장축방향과 수직하게 작용하므로, 스크류(16)의 밀림 현상을 방지하는 힘은 마찰력이다. 마찰력은 접촉면의 마찰계수와 수직항력의 곱이고, 본 발명에서 상기 접촉면의 마찰계수는 정해진 값이므로 마찰력은 수직항력에 비례한다. 따라서 수직항력에 대응되는 힘인 스크류(16)의 체결력이 크면 스크류(16)의 밀림현상을 방지하는 마찰력의 크기도 커진다.

그런데, 스크류(16)의 밀림현상을 방지하기 위한 마찰력을 키우는 것은 한계가 있다. 왜냐하면 스크류(16)의 체결력 때문이다. 종래기술에서 이미 설명한 바와 같이 스크류(16)의 종류에 따라 체결력은 정해져 있고, 볼트헤드에 육각형의 홈이 형성된 육각렌치볼트의 경우 고가여서 원가절감에 도움이 되지 못한다. 또한 볼트는 시간이 지나면 체결력이 점점 약해져서 느슨해지는 경향이 있고 차단기의 핸들조작력은 일정하므로, 차단기의 핸들조작력에 의해 육각렌치볼트의 체결력으로 스크류(16)의 밀리는 현상을 극복하는데에는 근본적인 해결책이 되지 못한다.

따라서, 근본적인 해결방안으로 스크류(16)에 걸리는 부하, 즉 차단기의 핸들 조작시 외부조작핸들로부터 스크류(16)에 전달되는 조작력을 줄임으로써 스크류(16)의 밀리는 현상을 방지하는 것이다.

예를 들어, 스크류(16)의 밀리는 방향과 핸들조작력의 작용방향이 동일할 경우에 상기 핸들조작력이 스크류(16)의 밀림방향으로 스크류(16)에 100% 전달된다. 하지만 스크류(16)의 밀리는 방향이 핸들조작력의 작용방향에서 비스듬하게 배치된 경우 핸들(13)조작시 스크류(16)가 핸들조작력의 작용에 의해 장홀(150)에서 밀릴 때 장홀(150) 주변의 가동부재(14)로부터 간섭을 받게 된다. 즉, 기존에는 상기 장홀의 장축방향이 핸들조작력의 작용방향과 동일하므로 스크류(16)의 이동에 대한 간섭이 없는 상태이고, 본 발명에서는 장홀(150)의 장축방향이 핸들조작력의 작용방향과 비스듬하게 교차되므로 간섭을 받게 되는 것이다.

이 경우, 도 6에 도시한 바와 같이 핸들조작력 F는, 장홀(150)의 장축방향의 수직방향의 힘 F1과 장홀(150)의 장축방향의 힘 F2로 나뉘어진다(F=F1+F2). 여기서, 스크류(16)에 걸리는 분력하중 F2는 F보다 훨씬 작다.

다시 말해서, 스크류(16)가 밀리는 현상을 발생시키는 근본적인 힘인 스크류(16)에 걸리는 분력하중 F2를 핸들조작력보다 휠씬 작게 하여 기존의 핸들조작 시 핸들조작력에 의해 스크류(16)가 밀리는 현상을 방지하게 되는 것이다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 가동부재(14) 및 장홀(150)의 스큐 구조를 보여주는 평면도이다. 도 7에서 화살표의 방향은 핸들조작방향이다.

도 7을 참조하면, 제2실시예에 따른 가동부재(140)는 제1실시예 처럼 차단기의 핸들(13)을 사이에 두고 분리된 구조가 아니라 일체형 구조로서, 내부에 삽입홀을 구비하여 삽입홀을 통해 차단기의 핸들(13)이 삽입될 수 있다.

이와 같이 일체형 가동부재(140)는 장홀(150) 내에서 스크류(16)의 위치 조절을 통해 가동부재(140)와 차단기의 핸들(13) 간의 간격을 조절할 수 있다. 하지만, 제1실시예와 같이 삽입홀 내에서 차단기의 핸들(13)을 중심으로 가동부재(140와 핸들(13)의 앞뒤 간격이 별개로 조절되는 것이 아니라, 가동부재(140)와 핸들(13)의 앞쪽 간격과 뒤쪽 간격이 서로 영향을 준다. 예를 들어, 가동부재(140)와 핸들(13) 사이의 앞쪽 간격이 커지면 가동부재(140)와 핸들(13) 사이의 뒤쪽 간격이 줄어들고, 반대로 가동부재(140)와 핸들(13)의 뒤쪽 간격이 커지면 가동부재(140)와 핸들(13) 사이의 앞쪽 간격이 커지게 된다. 이러한 일체형 가동부재(140)에서는 장홀(150)의 갯수가 분리형 가동부재(14)에 비해 감소되어 구조가 단순해지고 원가적인 측면에서도 절감될 수 있다.

그리고, 상기 제2실시예에 따른 가동부재(140)에서 장홀(150)의 위치는 차단기의 핸들(13)의 조작방향의 수직방향으로 이격 배치될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 가동부재(240) 및 장홀(150)의 스큐 구조를 보여주는 평면도이다. 도 8에서 화살표 방향은 핸들조작방향이다.

제3실시예에 따른 가동부재(240)는 제2실시예와 같이 일체형이므로 단순한 구조로 원가절감 효과가 있다. 하지만 제2실시예와 다른 점을 꼽자면 제3실시예에 따른 가동부재(240)에서 장홀(150)의 위치는 차단기의 핸들(13)의 조작방향으로 이격 배치될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 차단기케이스 11 : 가동프레임
111 : 측면플레이트 112 : 가동대
113 : 연결대 12 : 연결로드
13 : 핸들 14,140,140 : 가동부재
15,150 : 장홀 16 : 스크류
17 : 고정프레임

Claims (9)

1. 차단기의 온오프를 수동 조작하는 수동조작핸들을 외부에서 조작하기 위한 동력을 전달하는 연결로드;
   차단기케이스의 저면 및 양쪽 측면을 감싸도록 고정되는 고정프레임;
   상기 연결로드와 연결되고, 상기 고정프레임의 양쪽 측면에 상기 수동조작핸들의 조작방향과 평행한 방향으로 이동가능하게 결합되는 가동프레임;
   상기 가동프레임에 연동가능하게 설치되고, 상기 수동조작핸들의 조작방향을 기준으로 상기 수동조작핸들의 앞쪽면 및 뒤쪽면과 간격을 두고 각각 배치되며, 상기 수동조작핸들을 상기 차단기의 온 위치 및 오프 위치로 회전시키는 복수의 가동부재;
   상기 가동부재에 상기 수동조작핸들의 이동방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 장홀; 및
   상기 수동조작핸들 및 상기 가동부재의 간격을 조정하도록 상기 장홀을 통해 상기 가동부재를 가동프레임에 체결하는 체결부재;
   를 포함하는 차단기용 핸들조작장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재는 스크류인 것을 특징으로 하는 차단기용 핸들조작장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재가 상기 장홀에서 고정되는 위치에 따라, 상기 수동조작핸들의 동작 거리를 미세 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차단기용 핸들조작장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가동프레임은, 상기 차단기케이스의 외측면에 각각 힌지구조로 결합되고, 상기 연결로드의 일단부와 연결되어 상기 수동조작핸들의 조작방향과 동일한 방향으로 회전되는 측면플레이트; 및
   상기 측면플레이트 사이를 연결하여, 상기 측면플레이트와 함께 동작되는 가동대;로 구성되고,
   상기 가동부재는, 상기 가동대 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 차단기용 핸들조작장치.
5. 차단기의 온오프를 수동 조작하는 수동조작핸들을 외부에서 조작하기 위한 동력을 전달하는 연결로드;
   차단기케이스의 저면 및 양쪽 측면을 감싸도록 고정되는 고정프레임;
   상기 연결로드와 연결되고, 상기 고정프레임의 양쪽 측면에 상기 수동조작핸들의 조작방향과 평행한 방향으로 이동가능하게 결합되는 가동프레임;
   상기 가동프레임에 연동가능하게 설치되고, 상기 수동조작핸들이 삽입되도록 삽입홀을 구비하여 상기 수동조작핸들의 조작방향을 기준으로 상기 수동조작핸들의 앞쪽면 및 뒤쪽면과 간격을 유지하며, 상기 수동조작핸들을 상기 차단기의 온 위치 및 오프 위치로 회전시키는 가동부재;
   상기 가동부재에 상기 수동조작핸들의 이동방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 장홀; 및
   상기 수동조작핸들 및 상기 가동부재의 간격을 조정하도록 상기 장홀을 통해 상기 가동부재를 가동프레임에 체결하는 체결부재;
   를 포함하는 차단기용 핸들조작장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 장홀은 서로 간격을 두고 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기용 핸들조작장치.
8. 제1항 내지 제5항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장홀은, 상기 가동부재의 이동방향 수직방향으로 이격되게 상기 가동부재에 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기용 핸들조작장치.
9. 제1항 내지 제5항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장홀은, 상기 가동부재의 이동방향으로 이격되게 상기 가동부재에 형성되는 것을 특징으로 하는 차단기용 핸들조작장치.

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