KR101535166B1

KR101535166B1 - 수문권양기의 자동전환장치

Info

Publication number: KR101535166B1
Application number: KR1020140154187A
Authority: KR
Inventors: 박성준; 한진희; 이영호
Original assignee: 우일산업 주식회사
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2015-07-10

Abstract

본 발명은 제1모터에 연결된 웜감속기와, 상기 웜감속기와 맞물리며 한 축에서 다른 축으로 동력을 끊었다 이었다 하는 클러치와, 상기 클러치로부터 동력을 전달받는 체인기어와, 상기 클러치와 결합되며 상기 클러치를 전후로 이동시킬 수 있도록 하는 클러치 가이드와, 상기 클러치 가이드와 연결되며 전동입력축과 맞물려 상기 클러치 가이드를 구동시킬 수 있도록 하는 헬리컬기어와, 상기 헬리컬기어와 맞물리며 제2모터의 구동에 의해 한 피치 간격내에서 기어가 비틀리면서 수동 및 전동이 쉽게 전환할 수 있도록 하는 전동입력축과, 상기 전동입력축의 일단에 위치하며 상기 제2모터에 의해 구동될 수 있도록 하는 베벨기어를 포함함으로서, 구조가 간단하고 저렴하며 가장 보편적으로 많이 사용되어온 웜감속기의 맞물림 클러치를 외접기어와 내접기어 클러치방식으로 변환하고 내접기어와 외접기어의 연결구조를 개선하여 클러치 삽탈율을 극대화시킬 수 있도록 하는 수문권양기의 자동전환장치를 제공한다.

Description

수문권양기의 자동전환장치{Automatic/manual conversion apparatus for floodgate winch}

본 발명은 수문권양기의 자동전환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 간단한 버튼 조작만으로 구동모터에 의한 클러치의 수동모드로의 전환으로 문비자중에 의해 신속하게 수문을 폐문시킬 수 있으며, 수문 개문시 모터의 작동과 동시에 전동모드로 자동전환되어 신속하게 수문을 개문시킬 수 있는 수문권양기의 자동전환장치에 관한 것이다.

수자원 관리는 홍수로 인한 하천의 범람 또는 역류로 인한 피해와 제방의 붕괴로 인한 피해를 막기 위한 수방대책의 일환으로서의 유수지 및 배수지(배수펌프장) 관리, 저수지 등의 물을 가두어 농업용수로 활용하기 위한 농업 용수 관리, 및 하천의 역류를 차단하여 농경지의 침수를 예방하기 위한 관리 등을 포함하며, 특히 농경지가 많고 수자원이 풍부하지 않은 우리나라에서 수자원 관리의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다.

수자원 관리를 위한 하천 및 저수지 등의 관리에 있어서 대표적인 역할을 담당하고 있는 것이 수문이라고 할 수 있으며 댐, 저수지, 하천, 해안가, 및 수로 등에서 수자원을 각종 용수로 사용하거나 홍수와 같은 자연 재해에 대비하기 위한 수자원 관리에 있어서 매우 중요한 수문은 현재 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 그 기술이 발전 및 개량되어가고 있는 추세이다.

수문은 농수로, 상하수도, 중계펌프장, 빗물펌프장, 도시하수처리장, 정수처리장 및 산업 폐수처리장 등에 유량을 제어하기 위해 설치되는 것으로서 그 구동방식에 따라 수동식, 모터 구동식 및 유압 구동식 등 다양한 형태의 권양기가 설치운영되고 있다. 이 중에서 유압 구동식 수문은 수로의 입구에 설치된 문틀에 안내되어 수로를 개폐시키는 수문에 설치되고 수문을 승강시키는 실린더가 상기 수문의 상측, 또는 좌,우측면에 설치된 구조로서 수동으로 개폐시키던 수문을 유압을 이용하여 개폐시킴으로서 사용상의 편리성을 제공하며 한 대의 유압발생장치로 다수의 수문을 작동할 수 있도록 개발되었으나 유압 구동식 수문은 수문이 닫히는 속도를 조절할 수 없어 장마 등의 비상시에 수위가 급상승할 경우 긴급히 수문을 강하시킬 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 대도시의 경우 배수 펌프장이나 시,구청의 상황실에서 CCTV로 수문이 설치된 현장을 확인하면서 수문조작이 가능한 원격제어시스템(유선)을 구축하고 원격지에서도 클러치 변환만으로도 신속하게 수문을 하강시킬 수 있는 자중하강식 권양기를 필요로 하고 있는 시점에서 일부 모터 구동식 수문의 경우 기어변속, 또는 인버터를 이용한 구동속도 변환이 가능하도록 개선되었으며, 차동기어장치, 유성치차감속기, 전자클러치, 직류 전동기와 보조배터리 등으로 구성된 자중하강장치를 개발하였으나 기계구성이 복잡하고 클러치 삽탈이 확실하지 않고 제작비용이 많이 소요되며 직류 전동기와 보조배터리 등으로 구성된 자중하강장치의 경우 일정 기간마다 배터리를 교체해야만 하는 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

대한민국 특허청 등록특허공보 제10-0961478호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 저렴하며 가장 보편적으로 많이 사용되어온 웜감속기의 맞물림 클러치를 외접기어와 내접기어 클러치방식으로 변환하고 내접기어와 외접기어의 연결구조를 개선하여 클러치 삽탈율을 극대화시킬 수 있도록 하는 수문권양기의 자동전환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 원격지에서도 모터의 구동에 의해 클러치부를 분리시켜 수문의 하중에 의한 자연낙하로 에너지를 절약하는 한편 신속히 수문을 폐문시켜 역류에 의한 침수피해를 최소화할 수 있는 수문권양기의 자동전환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.

본 발명은 제1모터(10)에 연결된 웜감속기(20)와, 상기 웜감속기(20)와 맞물리며 한 축에서 다른 축으로 동력을 끊었다 이었다 하는 클러치(30)와, 상기 클러치(30)로부터 동력을 전달받는 체인기어(40)와, 상기 클러치(30)와 결합되며 상기 클러치(30)를 전후로 이동시킬 수 있도록 하는 클러치 가이드(50)와, 상기 클러치 가이드(50)와 연결되며 전동입력축(70)과 맞물려 상기 클러치 가이드(50)를 구동시킬 수 있도록 하는 헬리컬기어(60)와, 상기 헬리컬기어(60)와 맞물리며 제2모터(90)의 구동에 의해 한 피치 간격내에서 기어가 비틀리면서 수동 및 전동이 쉽게 전환할 수 있도록 하는 전동입력축(70)과, 상기 전동입력축(70)의 일단에 위치하며 상기 제2모터(90)에 의해 구동될 수 있도록 하는 베벨기어(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수문권양기의 자동전환장치를 제공한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 수문권양기의 자동전환장치에 있어서, 구조가 간단하고 저렴하며 가장 보편적으로 많이 사용되어온 웜감속기의 맞물림 클러치를 외접기어와 내접기어 클러치방식으로 변환하고 내접기어와 외접기어의 연결구조를 개선하여 클러치 삽탈율을 극대화시킬 수 있도록 하는 효과를 지닌다.

또한, 본 발명은 원격지에서도 모터의 구동에 의해 클러치부를 분리시켜 수문의 하중에 의한 자연낙하로 에너지를 절약하는 한편 신속히 수문을 폐문시켜 역류에 의한 침수피해를 최소화할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치의 웜휠과 클러치의 결합구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치의 사용상태를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치의 클러치 가이드의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치를 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에 있어서 동일 또는 유사의 부분에 대해서는 동일 또는 유사의 도면부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치의 웜휠과 클러치의 결합구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치의 사용상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치의 클러치 가이드의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 수문권양기의 자동전환장치는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1모터(10)에 연결된 웜감속기(20)와, 상기 웜감속기(20)와 맞물리며 한 축에서 다른 축으로 동력을 끊었다 이었다 하는 클러치(30)와, 상기 클러치(30)로부터 동력을 전달받는 체인기어(40)와, 상기 클러치(30)와 결합되며 상기 클러치(30)를 전후로 이동시킬 수 있도록 하는 클러치 가이드(50)와, 상기 클러치 가이드(50)와 연결되며 후술되는 전동입력축(70)과 맞물려 상기 클러치 가이드(50)를 구동시킬 수 있도록 하는 헬리컬기어(60)와, 상기 헬리컬기어(60)와 맞물리며 후술되는 제2모터(90)의 구동에 의해 수동 및 전동이 쉽게 전환할 수 있도록 하는 전동입력축(70)과, 상기 전동입력축(70)의 일단에 위치하며 상기 제2모터(90)에 의해 구동될 수 있도록 하는 베벨기어(80)를 포함한다.

상기 웜감속기(20)는 웜기어(21)와, 웜휠(22)로 구성되며, 상기 웜기어(21)와 웜휠(22)에 연결된 각각의 축이 서로 90˚각도로 설치되는 것으로 상기 웜기어(21)의 일단에 연결된 제1모터(10)로부터 동력을 전달받아 상기 웜휠(22)을 구동시킬 수 있도록 한다. 상기 웜휠(22)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내측에 출력축(34)이 관통될 수 있도록 하는 관통홈(221)과, 후술되는 클러치(30)와 마주보는 면에 위치하며 내접기어를 안착시킬 수 있도록 하는 기어 안착홈(222)과, 상기 기어 안착홈(222)에 위치하며 볼트(224)에 의해 고정될 수 있도록 하는 내접기어(223)를 포함한다. 상기 내접기어(223)는 후술되는 클러치(30)의 외접기어(322)와 맞물려 클러치(30)의 끝단에 연결된 체인기어(40)를 구동시킬 수 있도록 한다.

상기 클러치(30)는 상기 웜감속기(20)와 연결되어 동력을 전달받을 수 있도록 하는 것으로서, 상기 웜휠(22) 방향으로 돌출되어 형성하며 상기 기어안착홈(222)의 내측에 삽입될 수 있도록 하는 클러치돌부(31)와, 상기 클러치돌부(31)의 내측에 위치하는 외접기어(32)와, 상기 클러치돌부(31)와 대향되는 방향에 위치하며 후술되는 클러치 가이드(50)를 위치시킬 수 있도록 하는 클러치가이드홈(33)과, 클러치(30)의 내측을 관통하여 형성되며 후술되는 체인기어(40)에 동력을 전달할 수 있도록 하는 출력축(34)을 포함한다. 또한, 상기 외접기어(32)의 일측에는 볼 베어링(35)이 포함되어 상기 웜휠(22)과의 결합시 외접기어(32)가 회전하여 클러치 삽탈율을 극대화시킬 수 있도록 한다.

상기 클러치(30)와 웜휠(22)은 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 웜휠(22)의 내접기어(223)와 클러치(30)의 외접기어(32)가 서로 맞물려 클러치 방식으로 변환하고, 내측 및 외측기어 측면부에 있어서 중앙을 기준으로 좌우 라운딩지게 가공처리 하며, 클러치돌부(31)의 일측에 형성된 볼 베이링(35)에 의해 클러치돌부(31)가 웜휠(22)의 기어 안착홈(222)에 미끄러지듯이 회전하여 체결될 수 있도록 함으로서 클러치 삽탈시 삽탈률을 극대화시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 출력축(34)의 일단은 상기 클러치(30)의 내측에 일부분이 내삽되되 고정되지 않도록 형성하고, 타단은 상기 체인기어(40)에 고정되어 상기 클러치(30)가 전후방향으로 이동 시 상기 출력축(34)이 상기 클러치(30)로부터 탈리되지 않은 상태에서 체인기어(40)에 동력을 전달하거나 끊을 수 있도록 한다.

상기 체인기어(40)는 상기 출력축(34)에 고정되어 동력을 전달받는 것으로서, 전달받은 동력은 감속기 박스(도시하지 않음)에 전달될 수 있도록 한다.

상기 클러치 가이드(50)는 상기 클러치(30)의 클러치가이드홈(33)에 맞물려 상기 클러치(30)를 전후로 이동시킬 수 있도록 하는 것으로서, 상기 클러치 가이드(50)의 상측은 헬리컬 기어(60)의 저면에 고정될 수 있도록 하고, 하측은 가이드바(51)가 형성된다. 상기 가이드바(51)는 클러치(30)의 가이드홈(33)에 내삽될 수 있도록 하되 가이드바(51)의 저면에 가이드홈(33)의 저면에 맞대어질 수 있도록 한다.

또한, 상기 클러치가이드(50)는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 헬리컬기어(60)의 저면 중심에 고정되지 않고 일측으로 치우쳐져 위치하며, 한 피치 간격으로 회전하는 헬리컬기어(60)에 따라 좌우로 이동될 수 있도록 하며, 상기 클러치가이드(50)의 좌우 직선 운동은 상기 클러치(30)의 클러치가이드홈(33)내에 위치하는 가이드바(51)가 상기 클러치(30)로 하여금 좌우이동이 가능하도록 한다.

상기 헬리컬기어(60)는 상기 클러치 가이드(50)이 상측에 위치하는 제1헬리컬기어(61)와 후술되는 전동입력축(70)의 일단에 형성된 제2헬리컬기어(62)가 서로 수직으로 위치한 상태에서 맞물려 회전하는 것으로서, 클러치 가이드(50)에 연결된 제1헬리컬기어(61)와 전동입력축(70)의 일단에 형성된 제2헬리컬기어(62)는 모두 동력을 전달받을 때마다 같은 방향으로 회전할 수 있도록 함으로서, 한 피치 간격으로 전달받은 동력에 따라 제1헬리컬기어(61)와 제2헬리컬기어(62)가 시계반대 방향으로 회전하면 수동으로 전환될 수 있도록 하고, 제1헬리컬기어(61)와 제2헬리컬기어(62)가 시계 방향으로 회전하면 전동으로 전환될 수 있도록 한다.

한편, 상기 제1헬리컬기어(61)의 상면에는 레버(611)가 형성되어 있어 상기 레버(611)를 좌측 또는 우측으로 회전함으로서 상기 헬리컬기어(60)의 회전방향을 바꿀 수 있도록 한다. 또한, 상기 레버(611)는 정전시 수동으로 조작가능하여 수문을 개폐시킬 수 있도록 한다.

상기 전동입력축(70)은 제2모터(90)로부터 전달받은 동력을 헬리컬기어(60)에 전달하여 상기 클러치(30)를 전후로 이동시킬 수 있도록 하는 것으로서, 상기 전동입력축(70)의 일단에는 베벨기어(80)가 형성되고, 타단에는 헬리컬기어(60)가 형성될 수 있도록 한다. 상기 전동입력축(70)은 한 피치의 간격에 따라 시계방향으로 회전하거나 반시계방향으로 회전할 수 있도록 한다.

상기 베벨기어(80)는 상기 전동입력축(70)의 일단에 형성된 제1베벨기어(81)와 제2모터(90)에 연결된 제2베벨기어(82)로 구성되며, 서로 교차하는 두 축 사이에서 운동을 전할 때 이용하는 원추형의 기어로서 제1베벨기어(81)와 제2베벨기어(82)는 서로 다른 방향으로 회전을 하여 동력이 전달될 수 있도록 한다.

본 발명의 수문권양기의 자동전환장치의 구동방법을 도 3 내지 도 6을 참고하여 설명하면,

먼저 자동전환장치를 수동으로 동작할 경우에는, 먼저 제2모터(90)가 구동되어 상기 제2모터(90)의 일측에 연결된 제2베벨기어(82)가 반시계방향으로 회전하면, 상기 제2베벨기어(82)와 교차된 제1베벨기어(81)은 시계방향으로 회전하게 되므로 상기 제1베벨기어(81)에 연결된 전동입력축(70)이 시계방향으로 회전하면, 상기 전동입력축(70)의 타단에 연결된 헬리컬기어(60)가 시계방향으로 회전하면서 상기 레버(611)가 우측으로 회전될 수 있도록 한다.

이때, 상기 헬리컬기어(60)의 저면에 연결된 클러치가이드(50)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 우측으로 이동되어 상기 클러치(30)로 하여금 웜감속기(20)로부터 이격되므로 체인기어(40)에 어떠한 동력도 전달될 수 없도록 한다.

상기 자동전환장치를 전동으로 동작할 경우에는, 먼저 제2모터(90)가 구동되어 상기 제2모터(90)의 일측에 연결된 제2베벨기어(82)가 시계방향으로 회전하면, 상기 제2베벨기어(82)와 교차된 제1베벨기어(81)은 시계반대방향으로 회전하게 되므로 상기 제1베벨기어(81)에 연결된 전동입력축(70)이 반시계방향으로 회전하면, 상기 전동입력축(70)의 타단에 연결된 헬리컬기어(60)가 반시계방향으로 회전하면서 상기 레버(611)가 좌측으로 회전될 수 있도록 한다.

이때, 상기 헬리컬기어(60)의 저면에 연결된 클러치가이드(50)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 좌측으로 이동되어 상기 클러치(30)의 외측기어(32)와 웜휠(22)에 형성된 내측기어(223)가 서로 맞물리게 되므로 제1모터에 의해 구동하고 있던 웜감속기(20)로부터 동력을 전달받아 상기 클러치(30)가 회전될 수 있도록 한다. 상기 웜감속기(20)로부터 전달받은 동력은 상기 클러치(30)의 일측에 위치한 출력축(34)를 통해 체인기어(40)를 회전시켜 상기 체인기어(40)에 연결된 감속기 박스에 동력을 전달할 수 있도록 한다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 수문권양기의 자동전환장치를 도면을 참조로 하여 설명하였으나 이와 같은 설명은 예시 목적이지 전술한 바로 본 발명을 한정하는 것이 아님을 이해해야 할 것이며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명이라기보다는 이하의 부속청구범위에 의해 특정되어 지며, 이러한 본 발명의 특허청구범위는 그 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 형태 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 제1모터 20 : 웜감속기
30 : 클러치 40 : 체인기어
50 : 클러치 가이드 60 : 헬리컬기어
70 : 전동입력축 80 : 베벨기어
90 : 제2모터

Claims

제1모터(10)에 연결된 웜감속기(20)와, 상기 웜감속기(20)와 맞물리며 한 축에서 다른 축으로 동력을 끊었다 이었다 하는 클러치(30)와, 상기 클러치(30)로부터 동력을 전달받는 체인기어(40)와, 상기 클러치(30)와 결합되며 상기 클러치(30)를 전후로 이동시킬 수 있도록 하는 클러치 가이드(50)와, 상기 클러치 가이드(50)와 연결되며 전동입력축(70)과 맞물려 상기 클러치 가이드(50)를 구동시킬 수 있도록 하는 헬리컬기어(60)와, 상기 헬리컬기어(60)와 맞물리는 전동입력축(70)과, 상기 전동입력축(70)의 일단에 위치하며 제2모터(90)에 의해 구동될 수 있도록 하는 베벨기어(80)를 포함하며,
상기 웜감속기(20)는 웜기어(21)와 일면에는 클러치(30) 방향으로 돌출되어 형성된 내접기어(223)가 형성되는 웜휠(22)을 구비하고,
상기 클러치(30)는 웜휠(22)의 내접기어(223)와 서로 맞물려 한 축에서 다른 축으로 동력을 끊었다 이었다 할 수 있도록 일면에 외접기어(32)가 형성되며,
상기 웜휠(22)의 내접기어(223)와 클러치(30)의 외접기어(32)의 측면부에 있어서 중앙을 기준으로 좌우에 라운딩 가공처리를 하며, 클러치돌부(31)가 웜휠(22)의 기어 안착홈(222)에 미끄러지듯이 회전하여 체결될 수 있도록 함으로서 클러치 삽탈시 삽탈률을 극대화시킬 수 있도록 상기 클러치돌부(31)의 일측에 볼 베이링(35)을 더 포함하고,
상기 제2 모터(90)는 회전방향에 따라 상기 클러치(30)와 상기 클러치 가이드(50)를 접촉 또는 이탈시킴으로써 상기 제1 모터(10)의 동력을 상기 체인기어(40) 측으로 전달하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 수문권양기의 자동전환장치.
제1항에 있어서,
상기 클러치(30)에 형성된 출력축(34)은 일단은 클러치(30)의 내측에 일부분이 내삽되되 고정되지 않도록 형성하고, 타단은 상기 체인기어(40)에 고정되어 상기 클러치(30)가 전후방향으로 이동 시 상기 출력축(34)이 상기 클러치(30)로부터 탈리되지 않은 상태에서 체인기어(40)에 동력을 전달하거나 끊을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수문권양기의 자동전환장치.
제1항에 있어서,
상기 클러치가이드(50)는 헬리컬기어(60)의 저면 중심에 고정되지 않고 일측으로 치우쳐져 위치하며, 좌우로 회전하는 헬리컬기어(60)에 따라 상기 클러치가이드(50)에 연결된 클러치(30)가 좌우로 이동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수문권양기의 자동전환장치.
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