KR101533437B1 - 샤시 메리지 비상운전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대차에 구비된 집전장치 및 무선모듈을 통해 유무선으로 동시에 대차운전정보를 받고, 평상시에는 대차를 운전하는 제어반의 운전데이터를 집전장치를 통해 유선으로 전송하여 대차를 컨트롤 하되, 집전레일 또는 집전자의 고장으로 인해 데이터의 손상이나 유실이 발생하는 경우, 즉시 대차에 구비된 무선모듈을 통해 무선으로 대차를 제어하는 형태로 전환하여 대차의 정지로 인한 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있는 샤시 메리지 비상운전시스템에 관한 것으로.
순환하는 궤도, 상기 궤도를 따라 이동하는 다수의 대차(臺車), 상기 대차를 운전하는 제어반, 상기 대차에 구비되어 상기 제어반과 상기 대차를 유선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 집전장치 및, 상기 대차에 구비되어 상기 제어반과 상기 대차를 무선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 무선모듈을 포함하여 이루어지되, 상기 제어반은 상기 집전장치 또는 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송을 선택적으로 활성화하는 것을 특징으로 한다.

Description

샤시 메리지 비상운전시스템{CHASSIS MARRIAGE EMERGENCY OPERATING SYSTEM}

본 발명은 샤시 메리지 공정에 구비되는 비상운전시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 대차에 구비된 집전장치 및 무선모듈을 통해 유무선으로 동시에 대차운전정보를 받고, 평소에는 대차를 운전하는 제어반의 운전데이터를 집전장치를 통해 유선으로 전송하여 대차를 컨트롤 하되, 집전레일 또는 집전자의 고장으로 인해 데이터의 손상이나 유실이 발생하는 경우, 즉시 대차에 구비된 무선모듈을 통해 무선으로 대차를 제어하는 형태로 전환하여 대차의 정지로 인한 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있는 샤시 메리지 비상운전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 생산 공정에서는 자동차를 생산하기까지 모든 양산공정 내에서 수만 여 개의 부품을 수많은 용접 및 조립공정으로 조립한다. 이러한 차량의 양산공정에서는 차체 및 해당 부품들을 이송 장치를 통하여 작업 공정으로 이송함으로써 공정의 자동화를 도모하며, 작업 공정을 효율적으로 관리하고 있다. 특히, 차량의 양산공정에서 의장공정은 차체 내에 엔진, 변속기, 샤시 모듈 및 기타 구성부품을 조립하는 공정이다. 의장공정에서는 각 공정라인으로 메인 헹거를 통하여 투입되는 차체에 컨베이어 또는 (이송)대차를 통하여 주어진 사이클 타임 내에 동기화하면서 공급되는 부품들을 장착하게 된다. 예를 들면, 의장공정에서는 차체에 샤시 모듈(프론트 샤시 모듈, 리어 샤시 모듈 등)을 장착하기 위한 시스템을 구비하고 있다. 이러한 시스템은 통상적으로 샤시 메리지라고 부른다.

이러한 샤시 메리지와 관련한 종래기술로, 등록특허 제10-1427935호 (2014년08월01일) [자동차 조립라인의 샤시 메리지 장치](종래기술1)가 있는데, 종래기술1에는 자동차 조립라인의 의장공정에서 샤시 모듈과 같은 구성 부품을 차체에 조립하는 샤시 메리지 장치가 제시되어 있고, 종래기술1의 특징으로는 샤시 행거와 대차의 동기 이상에 따른 비가동을 제로화할 수 있고, 샤시 행거를 설치하기위한 상부 구조물을 삭제할 수 있으며, 차체의 이탈 및 추락 등의 위험으로부터 안전성을 확보할 수 있도록 한 자동차 조립라인의 샤시 메리지 장치를 제공하는 점에 있다.

또 다른 종래기술로는 등록특허 제10-1288373호 (2013년07월16일) [섀시 메리지 무인반송시스템](종래기술2)이 있는데, 종래기술2에는 전, 후면, 측면, 사선 주행이 가능하고 제자리 턴 기능을 제공하며, 차량 메리지 작업 시 프로그래머블 로직 콘트롤러(programmable logic controller) 제어기반의 차량 섀시 메리지가 가능하도록 한 차량 섀시 메리지 무인반송시스템에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 차량 섀시 메리지 무인반송시스템은 차량섀시 메리지공정을 위한 PLC용 프로그램 입력을 수행하는 실행, 동시성 및 회복제어 컴퓨터(CCR); 실행, 동시성 및 회복제어 컴퓨터(CCR)에 의해 입력된 차량새시 메리지공정을 위한 PLC용 프로그램을 무선 전송하는 지상제어반; 및 지상제어반으로부터 수신된 PLC용 프로그램에 따라 차량섀시 메리지공정를 수행하는 AGV;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 기술이 제시되어 있다.

그러나 상기 종래기술 1 및 2의 기술에서, 집전레일 또는 집전자(또는 이들과 대응하는 구성)의 고장으로 인해 데이터의 손상이나 유실이 발생하는 경우, 이를 해결하기 위한 대차의 정지로 인한 금전적, 시간적 손실이 발생하게 된다.

특히 시간 당 금액 손실율이 큰 샤시 메리지 공정에서, 대차의 지속적 운전은 무엇보다 중요한 것이고, 또한 데이터의 손상 또는 유실의 원인을 파악하기가 쉽지 않은 바, 고장의 진단 및 수리에도 많은 시간이 소요되게 된다.

따라서 데이터의 손상 또는 유실이 발생하는 경우, 라인의 동작을 멈추지 않고도 수리를 할 수 있도록 대체 수단이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

대차에 구비된 집전장치 및 무선모듈을 통해 유무선으로 동시에 대차운전정보를 받고, 평상시에는 대차를 운전하는 제어반의 운전데이터를 집전장치를 통해 유선으로 전송하여 대차를 컨트롤 하되, 집전레일 또는 집전자의 고장으로 인해 데이터의 손상이나 유실이 발생하는 경우, 즉시 대차에 구비된 무선모듈을 통해 무선으로 대차를 제어하는 형태로 전환하여 대차의 정지로 인한 금전적, 시간적 손실을 방지하고 신속한 운전 복구가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 집전장치에 의한 데이터 전송은 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송에 상시 우선순위를 가지도록 하여, 상대적으로 안정적인 유선 통신 위주로 작업을 진행하되, 비상시에만 무선 통신으로 대차를 컨트롤 하여, 샤시 메리지의 라인 안정성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 긴급 상황 시 각 대차간의 안전거리를 확보하여 충돌이 발생하지 않도록 하고, 유선 통신에서 무선 통신으로의 전환 역시 절환스위치를 통해 수동으로 이루어지게 하여, 작업자가 상황을 판단하여 유동적으로 대처할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명은

순환하는 궤도, 상기 궤도를 따라 이동하는 다수의 대차(臺車), 상기 대차를 운전하는 제어반, 상기 대차에 구비되어 상기 제어반과 상기 대차를 유선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 집전장치 및, 상기 대차에 구비되어 상기 제어반과 상기 대차를 무선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 무선모듈을 포함하여 이루어지되, 상기 제어반은 상기 집전장치 또는 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송을 선택적으로 활성화하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 집전장치에 의한 데이터 전송은 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송에 상시 우선순위를 가져, 상기 집전장치에 의한 데이터 전송의 오류 발생 시에만 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송이 활성화되는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 제어반은 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송을 수동으로 활성화하는 절환스위치, 상기 집전장치에 의한 데이터 전송의 오류 발생 시 상기 대차 간의 안전거리를 측정하는 거리측정부 및, 측정된 각 대차 간의 거리가 기 설정된 안전거리보다 가까운 경우 해당 대차에 긴급정지신호를 전송하는 긴급정지부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

나아가 상기 절환스위치는 개구부를 갖는 하우징, 상기 개구부로 삽입되고 파지부가 외부로 돌출된 레버부재, 상기 레버부재에 결합되고, 외측 둘레에 구비된 돌출홈부 및 상기 개구부 반대 측으로 돌출된 가압부를 갖는 액추에이터, 상기 돌출홈부에 안착되는 돌기부를 갖고, 상기 액추에이터를 내측으로 상시 가압하는 탄성스토퍼 및 상기 액추에이터 측으로의 돌출되고, 단자와의 상시 이격 상태를 지지하는 탄성부재를 갖는 접촉부를 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은

대차에 구비된 집전장치 및 무선모듈을 통해 유무선으로 동시에 대차운전정보를 받고, 평상시에는 대차를 운전하는 제어반의 운전데이터를 집전장치를 통해 유선으로 전송하여 대차를 컨트롤 하되, 집전레일 또는 집전자의 고장으로 인해 데이터의 손상이나 유실이 발생하는 경우, 즉시 대차에 구비된 무선모듈을 통해 무선으로 대차를 제어하는 형태로 전환하여 대차의 정지로 인한 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있고,

더불어 신속한 복구 운전이 가능하고,

또한 집전장치에 의한 데이터 전송은 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송에 상시 우선순위를 가지도록 하여, 상대적으로 안정적인 유선 통신 위주로 작업을 진행하되, 비상시에만 무선 통신으로 대차를 컨트롤 하여, 샤시 메리지의 라인 안정성을 제공하고,

아울러 긴급 상황 시 각 대차간의 안전거리를 확보하여 충돌이 발생하지 않도록 하고, 유선 통신에서 무선 통신으로의 전환 역시 절환스위치를 통해 수동으로 이루어지게 하여, 작업자가 상황을 판단하여 유동적으로 대처할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 구성도.
도 2는 무선 통신으로 전환된 실시예.
도 3은 절환스위치와 관련한 제1실시예.
도 4는 절환스위치의 동작 과정을 설명하기 위한 설명도.
도 5는 저전력 구동 및 안정화수단과 관련한 제2실시예.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 샤시 메리지 공정에 구비되는 비상운전시스템(S)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대차(2)에 구비된 집전장치(4) 및 무선모듈(5)을 통해 유무선으로 동시에 대차운전정보를 받고, 평상시에는 대차(2)를 운전하는 제어반(3)의 운전데이터를 집전장치(4)를 통해 유선으로 전송하여 대차(2)를 컨트롤 하되, 집전레일 또는 집전자의 고장으로 인해 데이터의 손상이나 유실이 발생하는 경우, 즉시 대차(2)에 구비된 무선모듈(5)을 통해 무선으로 대차(2)를 제어하는 형태로 전환하여, 대차(2)의 정지로 인한 금전적, 시간적 손실을 방지할 수 있는 샤시 메리지 비상운전시스템(S)에 관한 것이다.

샤시 메리지(Chassis Marriage)는 차량이 달리는데 필요한 최소한의 기계장치가 설치된 샤시(Chassis)를 조립하는 공정으로, 도 1에 도시된 바와 같이 순환하는 궤도(1)와, 이 궤도(1)를 따라 운전되는 다수의 대차(2)가 라인을 형성하여 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 샤시 메리지 비상운전시스템(S)(이하 본 시스템(S))에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 1은 본 발명의 전체적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템(S)은 순환하는 궤도(1), 이 궤도(1)를 따라 이동하는 다수의 대차(2)(臺車), 이 대차(2)를 운전하는 제어반(3)을 포함하여 이루어진다.

또한 대차(2)에 구비되어 제어반(3)과 대차(2)를 유선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 집전장치(4) 및 대차(2)에 구비되어 제어반(3)과 대차(2)를 무선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 무선모듈(5)을 더 포함하여 이루어진다.

집전장치(4)는 T-Link(FujiPLC), CC-Link(MitsubishiPLC), DP-Link(Siemenns PLC), DEVICE_NET, RS-485 등이 적용되어 피엘씨(PLC)를 통해 유선 통신이 이루어지도록 구비되는 것이 바람직하다.

여기에서 무선모듈(5)은 와이파이(Wi-fi), 와이브로(Wibro), 블루투스(Bluetooth) 또는 기타 고주파 통신 등이 채택될 수 있다. 이러한 무선모듈(5)은 대차(2) 내의 피엘씨(PLC)와 결합하여 통신되도록 구성 되는 것이 바람직하다.

아울러 본 발명의 특징으로는 제어반(3)이 집전장치(4) 또는 무선모듈(5)에 의한 데이터 전송을 선택적으로 활성화하는 것이다.

보다 구체적으로 각 구성에 대해 설명하면, 먼저 궤도(1)는 시점과 종점이 일치하여 순환하는 구성으로 레일 등으로 구비되어 대차(2)의 이동경로를 제공하는 구성이다.

또한 대차(2)는 공장 내 궤도(1)에서만 운행되는 운반차로 샤시 메리지를 위한 부품이 운송되는 구성이다.

아울러 제어반(3)은 본 발명의 핵심 특징인데, 상기한 바와 같이 본 발명의 주 특징인 대차(2)에 구비된 집전장치(4) 및 무선모듈(5)을 통해 유무선으로 동시에 대차운전정보를 받고, 운전데이터를 집전장치(4)를 통해 유선으로 전송하여 대차(2)를 컨트롤 하거나, 또는 대차(2)에 구비된 무선모듈(5)을 통해 무선으로 대차(2)를 컨트롤한다.

다시 말해, 제어반(3)은 대차(2) 각각과 대차(2) 별 운전데이터를 송수신하고, 각 대차(2) 별로 유선 또는 무선 통신의 선택이 이루어지도록 하는 구성인 것이다.

도 1에서 확인 가능한 바와 같이, 이러한 유선 또는 무선으로 대차(2)를 컨트롤하기 위해, 제어반(3), 무선모듈(5)을 관리하는 무선통신관리장치(6)가 연결되는 스위칭허브(7)가 구비되는 것이 바람직하다. 여기에서 무선통신관리장치(6)는 무선모듈(5)을 통한 제어반(3)과 대차(2) 간의 데이터 전송을 관리하고, 송수신되는 운전데이터를 기록하거나, 입수되는 운전데이터를 통해 각 종 운전 상황 등을 계산하고, 이를 관리자에게 제공하여 관리자가 보다 용이하게 각 대차(2)를 컨트롤 할 수 있도록 한다.

아울러 대차(2)의 운전 상태를 표시해주는 디스플레이(8) 역시 스위칭허브에 연결되게 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 도 2에는 본 시스템(S)이 적용된 샤시 메리지 공정에서 집전자 또는 집전레일 또는 그 외 구성의 손상에 의해 각 대차(2)와 제어반(3) 간의 유선 통신(집전장치(4)에 의해 이루어짐)에 오류가 발생하여, 무선 통신으로 전환된 실시를 도시하고 있다.

먼저 일반적인 샤시 메리지 공정에서는 제어반(3)이 집전장치(4)를 통해 유선으로 각 대차(2)의 주행위치에 관한 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 이용하여 각 대차(2) 간의 통신을 실시하고, 이 후 제어반(3)이 각 대차(2) 속도 및 간격을 조정하는 식으로 대차(2)를 운전한다.

그러나 집전장치(4) 등 유선 통신에 오류가 있는 경우, 예를 들면 각 대차(2)의 주행위치 데이터 누락 발생하는 등의 경우에서는 즉각 무선모듈(5)과의 통신을 활성화하여 각 대차(2)의 주행위치에 관한 데이터를 무선 통신을 통해 수집하고, 제어반(3)이 각 대차(2) 속도 및 간격을 조정한다.

도 2를 통해 확인 가능한 바와 같이, 각 대차(2)는 무선모듈(5)을 구비하고 있고, 스위칭허브(7)에도 무선모듈(5)이 연결되어 있다.

설명의 편의를 위해 각 대차(2)에 구비된 무선모듈(5)을 서브모듈(53)로, 스위칭허브(7)에 연결된 무선모듈(5)을 메인모듈(51)로 명명하여 설명하기로 한다.

도 2를 참고하여 본 시스템(S)에 대해 살펴보면, 본 시스템(S)의 특징은 집전장치(4)에 의한 데이터 전송은 무선모듈(5)에 의한 데이터 전송에 상시 우선순위를 가져, 집전장치(4)에 의한 데이터 전송의 오류 발생 시에만 무선모듈(5)에 의한 데이터 전송이 활성화되는 것이다.

도 2에는 집전장치(4)에 의한 데이터의 전송, 즉 유선 통신에 오류가 발생하여 무선모듈(5)에 의한 데이터 전송, 즉 무선 통신으로 전환된 후의 실시가 도시되어 있는데,

이를 보다 구체적으로 설명하면, 샤시 메리지의 일반적 공정에서는 제어반(3)이 집전장치(4)를 통해 유선으로 각 대차(2)를 컨트롤 하되, 이 상황에서도 제어반(3)과 무선모듈(5)과의 무선 통신은 계속해서 이루어지고 있으나(백업상태 유지), 다만 유선 통신의 우선순위가 더 높아 제어반(3)은 집전장치(4)를 통해 대차(2)를 컨트롤 하는 것이다.

이 과정에서 집전레일에 문제가 생기거나, 집전자에 이상이 있거나 또는 집전장치(4) 자체에 고장이 발생하는 경우 등 제어반(3)과 임의의 하나의 대차(2)의 집전장치(4)와의 유선 통신에서 에러가 발생하는 경우, 백업상태를 유지하고 있는 무선 통신이 활성화되어 제어반(3)은 각 대차(2)에 대한 운전데이터를 무선모듈(5)을 통해 송수신하여, 대차(2)의 운전을 멈추지 않고도 계속해서 샤시 메리지공정을 수행할 수 있으며, 유선 통신의 에러를 수정하는 동안에도 각 대차(2)는 궤도(1)를 돌아 샤시 메리지 공정이 이루어진다.

도 2에서 확인 가능한 바와 같이, 제어반(3)의 무선 통신을 통한 대차(2)의 컨트롤은 제어반(3)과 스위칭허브(7)를 통해 연결된 메인모듈(51)과 각 대차(2)에 구비된 서브모듈(53) 간의 운전데이터 송수신에 의해 이루어지게 된다.

아울러 또한 무선관리장치(6), 스위칭허브(7), 제어반(3), 메인모듈(51) 간의 연결은 유선으로 연결되는데, 이러한 연결은 이더넷(EtherNet) 등을 통해 이루어지는 것이 일반적이다.

결과적으로 이러한 무선 통신으로의 전환은 단 시간의 작업 중단에도 큰 비용적 손실을 유발하는 샤시 메리지공정을 통신 에러에도 불구하고 지속할 수 있도록 하여 비용적 이득 및 시간적 이득을 취할 수 있도록 한다.

그러나 상기한 장점에도 불구하고 유선 통신 에러 발생 시 무선 통신으로의 전환에는 한 가지 문제점을 가지고 있는데, 대부분의 경우 모든 대차(2)에 오류가 발생하기보다는 일부 대차(2)에만 오류가 발생하게 되는데, 이 때 오류가 발생한 대차(2)가 멈추게 되고 이 대차(2)와 선 후 인접한 대차(2) 간의 충돌이 발생할 염려가 있다.

본 시스템(S)은 이를 해결하기 위해, 도 2에서 확인 가능한 바와 같이, 제어반(3)에는 집전장치(4)에 의한 데이터 전송의 오류 발생 시 대차(2) 간의 안전거리를 측정하는 거리측정부(31) 및, 측정된 각 대차(2) 간의 거리가 기 설정된 안전거리보다 가까운 경우 해당 대차(2)에 긴급정지신호를 전송하는 긴급정지부(33)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러 이러한 유선 통신에서의 무선통신으로의 전환은 자동으로 이루어지기도 하지만, 샤시 메리지 공정 상황, 작업 환경 등에 따라 수동으로 전환되는 것을 고려할 수 있는데, 도 3에서는 이러한 수동 전환에 관한 제1실시예를 개시하고 있다.

다시 말해, 제어반(3)은 무선모듈(5)에 의한 데이터 전송을 수동으로 활성화하는 절환스위치(9)를 구비한 것을 특징으로 한다는 것이다.

이하 도 3을 통해 절환스위치(9)와 관련한 구체적인 설명을 하기로 한다.

도 3은 절환스위치(9)와 관련한 제1실시예를 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 절환스위치(9)는 레버 형태로 구비되어 일 방향으로 회전시키면 유선 통신이 이루어지고, 타 방향으로 회전시키면 무선 통신이 이루어지도록 구비되어 있다.

또한 상기 절환스위치(9)는 도 3에 도시된 바와 같이 개구부(911)를 갖는 하우징(91)을 포함하여 이루어지고, 또한 하우징(91)의 개구부(911)로 삽입되고 파지부(921)가 외부로 돌출된 레버부재(92)를 더 포함하여 이루어진다. 레버부재(92)는 본 절환스위치(9)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 유선 통신모드, 무선 통신모드를 전환할 수 있도록 한다.

또한 절환스위치(9)는 도 3에 도시된 바와 같이, 레버부재(92)에 결합되고, 외측 둘레에 구비된 돌출홈부(931) 및 개구부(911) 반대 측으로 돌출된 가압부(933)를 갖는 액추에이터(93)를 더 포함하여 이루어진다. 액추에이터(93)는 레버부재(92)의 회전에 따라 함께 회전하는 구성으로 스위치의 동작을 주도하는 역할을 수행한다.

아울러 돌출홈부(931)는 상기 레버부재(92)의 비회전 시 상기 돌기부(941)가 안착되는 제1홈부(931a), 상기 레버부재(92)의 일 방향 회전 시 상기 돌기부(941)가 안착되는 제2홈부(931b) 및 상기 레버부재(92)의 타 방향 회전 시 상기 돌기부(941)가 안착되는 제3홈부(931c)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

나아가 가압부(933)는 접촉부(95)와 접촉하는 접촉돌부(933a) 및 이 접촉돌부(933a)보다 돌출정도가 작아 접촉부(95)에 이격되는 비접촉부(933b)로 이루어진다. 접촉돌부(933a) 및 비접촉부(933b)를 통해 가압부(933)는 전체적으로 접촉부(95)와 접촉하지 않고 일부(접촉돌부(933a))만이 접촉부(95)와 접촉하여 가압한다.

또한 절환스위치(9)는 도 3에 도시된 바와 같이, 돌출홈부(931)에 안착되는 돌기부(941)를 갖고, 액추에이터(93)를 내측으로 상시 가압하는 탄성스토퍼(94)를 더 포함하여 이루어진다. 보다 명확하게 탄성스토퍼(94)를 설명하면, 하우징(91)에 내벽에 고정된 탄성체(943)가 돌기부(941)와 결합되어, 돌기부(941)를 내측 방향으로 상시 탄지하고, 탄지된 돌기부(941)는 돌출홈부(931)에 안착되게 된다. 또한 레버부재(92)의 회전에 의해 액추에이터(93)가 회전하는 경우 돌기부(941)는 돌출홈부(931)의 능선을 따라 이탈하게 되고 액추에이터(93)가 회전을 계속 진행함에 따라 이웃하는 또 다른 돌출홈부(931)에 안착되는 되는데, 이 때 다시 탄성체(943)가 돌기부(941)를 내측으로 가압하여 돌출홈부(931)에 제대로 안착할 수 있도록 한다. 보다 구체적이 설명은 절환스위치(9)의 동작 설명과 함께 추가로 하기로 한다.

또한 절환스위치(9)는 도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터(93) 측으로 돌출되고, 단자(C)와의 상시 이격 상태를 지지하는 탄성부재(미도시)를 갖는 접촉부(95)를 더 포함하여 이루어진다.

아울러 접촉부(95)는 상기 레버부재(92)의 일 방향 회전 시 상기 접촉돌부(933a)와 접촉하는 제1접부(951) 및 상기 레버부재(92)의 타 방향 회전 시 상기 접촉돌부(933a)와 접촉하는 제2접부(953)를 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같이 도 4는 절환스위치(9)의 동작 과정을 설명하기 위한 설명도이다.

도 4를 참고하여 절환스위치(9)의 동작 과정을 설명하기로 한다.

먼저 도 4 [A]는 절환스위치(9)의 회전이 이루어지지 않은 기본 상태를 도시하였다. 이 상태에서 탄성스토퍼(94)의 돌기부(941)는 액추에이터(93)의 제1홈부(931a)에 안착되어 있고, 이 상태에서 가압부(933)의 접촉돌부(933a)는 접촉부(95)와 접촉하지 않은 상태로 제1접부(951) 및 제2접부(953)에 이격되게 배치된다.

다음으로 도 4 [B]는 레버부재(92)를 반시계방향(일 방향)으로 회전한 상태를 도시하였다. 이 과정에서 레버부재(92)와 결합된 액추에이터(93) 역시 반시계방향으로 회전하여 가압부(933)의 접촉돌부(933a)가 도면(도 4)상에서 시계방향으로 회전한다. 이 때 탄성스토퍼(94)의 돌기부(941)는 액추에이터(93)의 제2홈부(931b)에 안착되고 탄성체(943)가 돌기부(941)를 가압하기 때문에 제2홈부(931b)에 걸려 임의로 움직이지 않는다. 이 때 반시계방향으로 회전한 접촉돌부(933a)는 제1접부(951)를 가압하게 되고, 이로 인해 제1접부(951)와 단자(C)는 접촉하여 통전된다.

다음으로 도 4 [C]는 레버부재(92)를 시계방향(타 방향)으로 회전한 상태를 도시하였다. 이 과정에서 레버부재(92)와 결합된 액추에이터(93) 역시 시계방향으로 회전하여 가압부(933)의 접촉돌부(933a)가 도면(도 4)상에서 반시계방향으로 회전한다. 이 때 탄성스토퍼(94)의 돌기부(941)는 액추에이터(93)의 제3홈부(931c)에 안착되고 탄성체(943)가 돌기부(941)를 가압하기 때문에 제3홈부(931c)에 걸려 임의로 움직이지 않는다. 이 때 반시계방향으로 회전한 접촉돌부(933a)는 제2접부(953)를 가압하게 되고, 이로 인해 제2접부(953)와 단자(C)는 접촉하여 통전된다.

이러한 동작 특성을 갖는 상기 절환스위치(9)를 활용하여 제1접부(951)와 단자(C)가 통전됐을 때는 유선 및 무선 통신 모두가 이루어지도록 하고, 제2접부(953)와 단자(C)가 통전됐을 때는 백업 상태에 있던 무선 통신이 활성화 되게 하고, 단자(C)와 통전이 이루어지지 않는 경우 제어반(3)의 통신을 모두 활성화 하지 않는 형태로 대차(2)와의 통신을 제어할 수 있게 된다.

한편, 본 시스템(S)은 유선 통신에 있어 에러가 발생할 시 무선 통신으로 전환하는 것을 주 특징으로 하는데, 비상시에 운용되는 무선 통신모드는 가능하면 저 전력으로 구동하는 것이 바람직할 것이다. 또한 이러한 '저 전력 구동'은 본 시스템(S), 특히 제어반(3)의 각 소자가 작은 전력에도 민감하게 반응하도록 해야 하기 때문에 본 시스템(S)을 이루는 소자의 구동에 민감성을 각별히 요하는 바이다.

도 5에는 이러한 '안정화수단'에 관한 제1실시예가 도시되어 있다. 도 5를 참고하여 제1실시예를 보다 구체적으로 설명하면,

먼저 제어반(3)은 유선 통신, 즉 집전장치(4)의 케이블이 연결되는 버스(Bus) 배선을 제어하는 유선통신부(34)와, 무선 통신, 즉 무선모듈(5)과 연결되는 버스 배선을 제어하는 무선통신부(35)와, 제어반(3)에 전원을 공급하는 전원공급부(10)를 더 포함하여 이루어진다.

아울러 제어반(3)과 각 대차(2)와의 운전데이터 송수신은 직렬(무선 통신 시) 또는 병렬(유선 및 무선 통신 시) 선택 가능하게 이루어지되,

제어반(3)은 무선모듈(5)을 통한 운전데이터 송수신 시 사용되지 않는 유선 통신의 버스(Bus) 배선에 의한 간섭을 제거하기 위한 잡음보정부(51)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 무선 통신 시 유선통신부(34)를 차단하고, 무선통신부(35)를 활성화하는 선택부(510)가 구비되는 것이 바람직하다.

(일반적인 샤시 메리지 공정에서는 유선 통신과 무선 통신이 병렬로 병행되지만, 유선 통신의 오류 발생 시에는 유선 통신은 차단되고 백업 상태에 있는 무선 통신만이 활성화된다.)

도 5에 도시된 바와 같이, 잡음보정부(51)는 노이즈가 선택부(510)로 유입되는 것을 방지하고 있다. 사용할 버스 배선의 선택을 위한 신호는 직렬로 동작하는 것이 바람직한데, 이 경우에 VDD가 구동전압으로 인가된다. 이때 VDD가 가지는 전압레벨은 다이오드(D1)가 턴 오프 상태를 유지할 수 있는 전압이다. 즉, 구동전압 VDD와 접지전압과 두 저항(R1, R2)에 의해서 노드의 일정한 전압레벨이 유지되고, 그 전압레벨이 선택부(510)의 구동전압보다 다이오드(D1)가 턴 오프를 유지할 만큼 높다면, 다이오드(D1)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있는 것이다. 두 저항(R1, R2)은 같은 저항 값으로 구성할 수도 있고, 다른 저항 값으로 구성할 수도 있다.

선택이 이루어지는 버스 배선의 직렬 동작 시 잡음보정부(51)의 다이오드가 턴 오프 상태를 유지하게 되면, 사용하지 않는 버스 배선을 통해 선택부(8510)로 노이즈가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 5 하부 영역 좌측 박스 내에는 잡음보정부(51)가 무선통신부(35)와 선택부(510) 사이에 구비되어 있는 것을 확인할 수 있고, 또한 선택부(8510)와 직렬로 연결된 다이오드(D1)와 이에 병렬로 연결된 두 저항(R1, R2)을 포함하여 이루어진 실시가 도시되어 있다.

도 5 하부 영역 우측 박스 내에는 선택부(510)와 직렬로 연결된 다이오드(D1) 및 이에 병렬로 연결된 두 저항(R1, R2)을 포함하여 이루어지며, 특히 다이오드(D1) 양단에 걸리는 전압(다이오드의 턴 오프를 위한 전압)이 무선통신부(35)에 인가되는 전압에 의해 제공되는 실시가 도시되어 있다.

도 5에는 제1실시예의 또 다른 핵심 특징인 전원단속부(53)의 실시가 도시되어 있다. 도 5전원단속부(53)의 실시를 구체적으로 설명하면, 제어반(3)은 상기한 잡음보정부(51)를 포함하고, 추가로 전원공급부(10)로부터 공급받는 구동전원의 전압과 무선통신부(35)의 작동을 위한 기준전압을 비교하여 과전류를 검출하는 전류검출부(531)와 과부하를 검출하는 부하검출부(533)를 포함하는 전원단속부(53)를 더 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원단속부(53)는 전원공급부(10)로부터 인가되는 전원이 변압부(100)에 의해 변압된 후(배터리에서 출력되는 전원을 기준 전압으로 설정하는 경우 변압부(100)는 생략하여도 무방하다), 이 변압부(100)의 출력단자(C)로부터 전송받은 전력에 의해 인가되는 인가전압과 무선통신부(35)의 구동을 위한 전압과의 정량적인 차이를 감지하기 위한 것으로, 특히 각 구성에 인가되는 미세한 전압의 차이에 의해서도 불량이나 고장이 발생할 가능성이 있기 때문에 동작의 안정성을 제공하는 이러한 전원단속부(53)의 구비가 필요하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전류검출부(531)는 전압 분배용으로 병렬 연결된 2개의 분배 저항(R3, R4)과, 이를 통해 분배된 전압과 무선통신부(35)의 구동을 위해 필요한 기준 전압을 비교하는 전류비교기(Com1)를 포함하여 이루어진다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 부하검출부(533)는 전압 분할용으로 병렬 연결된 4개의 분할 저항(R5, R6, R7, R8)과 캐패시터(C1, C2), 저항(R9) 및 이를 통해 분할된 전압과 무선통신부(35)의 구동을 위해 필요한 기준 전압을 비교하는 부하비교기(Com2)를 포함하여 이루어진다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 전류비교기(Com1)의 (+)단에는 부하비교기(Com2)의 (+)단이 연결되고, (-)단에는 분배 전압이 입력된다. 아울러 부하비교기(Com2)의 (+)단은 전류비교기(Com1)의 (+), 4개의 분할 저항(R5~R8), 캐패시터(C2), 저항(R10)을 거쳐 분할 전압이 입력되고, (-)단에는 저항(R9)과 캐패시터(C1)가 연결되어 있다.

따라서 전류검출부(531)에서 과전류가 검출되거나 부하검출부(533)에서 과부하가 검출되면 무선통신부(35)에 전압을 인가하는 동작이 차단되거나 인가전압을 낮추는 동작이 수행된다.(이는 도시 및 설명을 생략한 중앙처리장치인 CPU 또는 MCU에 의해 수행될 수 있다.) 그러나 가장 바람직한 방법은 하기(下記)할 전압조절부(55)에 의해 인가전압의 조절이 이루어지는 것이다.

아울러 도 5에는 제1실시예의 또 다른 핵심 특징인 전압조절부(55)의 실시가 도시되어 있다. 도 5를 참고하여 전압조절부(55)의 실시를 구체적으로 설명하면, 안정화수단은 인가되는 전압을 무선통신부(35)의 구동을 위한 기준전압으로 변환하여 출력하는 앰프(551)와 이 앰프(551)의 구동여부를 조작하는 구동회로(553)를 포함하는 전압조절부(55)를 더 포함하여 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 앰프(551)는 반전 단자(-) 및 비반전 단자(+)에 입력되는 기준 전압에 따라 일정한 전압을 출력한다.

또한 전압조절부(55)는 앰프(551)의 반전 단자(C) 및 비반전 단자(C) 각각에 앰프(551)의 구동을 위한 구동 전압을 공급하는 기준전압회로(555)를 더 포함하여 이루어진다.

아울러 구동회로(553)는 무선통신부(35)의 오프 상태에서 온 상태로 전환 시(전원이 인가될 시)에 앰프(551)를 동작(Wake-up)시킨다.

그밖에도 전압조절부(55)는 인가전압(VDD)을 이용하여 앰프(551)의 출력 전압에 대응되는 바이어스 전류를 출력하는 PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)과, PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)에 전원전압(VDD)을 공급하는 PMOS트랜지스터(PM3)를 더 구비한다.

도 5에 도시된 바와 같이, PMOS 트랜지스터(PM3)는 반전된 파워다운 신호(pwdb)에 따라 PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)에 인가전압(VDD)을 공급한다. 상기에서 pwdb는 파워다운(pwd) 신호에 반전된 신호를 나타내는 것으로, pwd가 하이(high)일 때는 pwdb는 로우(low)이고, pwd가 로우(low)일 때는 pwdb가 하이(high)로 설정되어야 한다.

또한 구동회로(553)는 앰프(551)의 출력 전압에 따라 드레인 단자(C)에 접속된 저항들(R11, R12)에 일정 기준 전류를 공급하여 분할된 밴드 갭 출력 전압을 생성시키는 PMOS 트랜지스터(PM5)를 구비한다. 여기서, 저항들(R11, R12)은 동일한 저항 값을 갖는 것이 바람직하다.

아울러 NMOS 트랜지스터(NM5)의 드레인 단자(C)는 PMOS 트랜지스터(PM5)의 드레인 단자(C)에 연결되며, 휴면모드 시(전원이 인가되지 않는 경우)에 밴드갭 출력 전압이 0볼트가 되게 한다. 그로써 전체적인 회로의 전력 소모를 방지한다. NMOS 트랜지스터(NM6)는 파워다운 신호(pwd) 입력에 따라 동작하며 소스 단자(C)는 기저전압(GND)에 접속된다.

또한 구동회로(553)가 휴면모드(오프 상태)에서 동작모드(온 상태)로 또는 동작모드에서 휴면모드로 전환할 시에, 구동회로(553)는 앰프(551)의 입출력에 요구되는 안정된 동작점을 갖도록 한다. 이러한 안정된 동작점을 갖도록 하기 위해 구동회로(553)는 상기한 PMOS 트랜지스터(PM3)와 함께 PMOS 트랜지스터(PM4)와 4개의 NMOS 트랜지스터들(NM1,NM2,NM3,NM4)을 구비한다.

한편, 구동회로(553)가 휴면모드일 때, NMOS 트랜지스터들(NM2,NM4)은 반전된 파워다운 신호(pwdb)에 의해 턴 오프 되고, NMOS 트랜지스터(NM3)는 휴면모드에 따른 0볼트[V]의 밴드 갭 출력 전압에 의해 턴 오프 된다. 그리하여, 휴면모드에서는 기준전압 발생회로의 전체 전류 소모가 0㎂가 된다.

또한, PMOS 트랜지스터(PM3)는 구동회로(553)의 휴면모드 시에 턴 온(turn on)되며, PMOS 트랜지스터(PM3)가 턴 온 됨에 따라 앰프(551)의 출력이 전원전압(VDD)으로 충전되어 PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)을 턴 오프 시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

S: 비상운전시스템
1: 궤도 2: 대차
3: 제어반 31: 거리측정부
33: 긴급정지부 34: 유선통신부
35: 무선통신부 4: 집전장치
5: 무선모듈 6: 무선통신관리장치
안정화수단
10: 전원공급부 100: 변압부
51: 잡음보정부 510: 선택부
53: 전원단속부 531: 전류검출부
533: 부하검출부 55: 전압조절부
551: 앰프 553: 구동회로
555: 기준전압회로
7: 스위칭허브 8: 디스플레이
9: 절환스위치 91: 하우징
92: 레버부재 921: 파지부
93: 액추에이터 931: 돌출홈부
933: 가압부 94: 탄성스토퍼
941: 돌기부 95: 접촉부
950: 탄성부재 C: 단자

Claims (4)

1. 순환하는 궤도;
   상기 궤도를 따라 이동하는 다수의 대차(臺車);
   상기 대차를 운전하는 제어반;
   상기 대차에 구비되어 상기 제어반과 상기 대차를 유선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 집전장치; 및
   상기 대차에 구비되어 상기 제어반과 상기 대차를 무선으로 연결하여 데이터 전송이 이루어지게 하는 무선모듈;
   을 포함하여 이루어지되,
   상기 제어반은 상기 집전장치 또는 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송을 선택적으로 활성화하고,
   
   상기 집전장치에 의한 데이터 전송은 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송에 상시 우선순위를 가져, 상기 집전장치에 의한 데이터 전송의 오류 발생 시에만 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송이 활성화되고,
   
   상기 제어반은 상기 무선모듈에 의한 데이터 전송을 수동으로 활성화하는 절환스위치, 상기 집전장치에 의한 데이터 전송의 오류 발생 시 상기 대차 간의 안전거리를 측정하는 거리측정부 및, 측정된 각 대차 간의 거리가 기 설정된 안전거리보다 가까운 경우 해당 대차에 긴급정지신호를 전송하는 긴급정지부를 더 포함하고,
   
   상기 절환스위치는
   개구부를 갖는 하우징,
   상기 개구부로 삽입되고 파지부가 외부로 돌출된 레버부재,
   상기 레버부재에 결합되고, 외측 둘레에 구비된 돌출홈부 및 상기 개구부 반대 측으로 돌출된 가압부를 갖는 액추에이터,
   상기 돌출홈부에 안착되는 돌기부를 갖고, 상기 액추에이터를 내측으로 상시 가압하는 탄성스토퍼 및
   상기 액추에이터 측으로의 돌출되고, 단자와의 상시 이격 상태를 지지하는 탄성부재를 갖는 접촉부를 포함하여 이루어진 샤시 메리지 비상운전시스템.
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