KR101543906B1

KR101543906B1 - 전원공급용 연결장치

Info

Publication number: KR101543906B1
Application number: KR1020130163308A
Authority: KR
Inventors: 김영균
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-08-11
Also published as: KR20150075273A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 전원공급용 연결장치에서 이동수단으로 전원을 공급하기 위해 연결되는 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어 사이의 압력을 연속적으로 측정할 수 있도록 하여, 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어가 적정 압력으로 접촉 유지되도록 하여 과도한 마모에 의한 설비 사고를 방지할 수 있도록 한 전원공급용 연결장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치는 일정 궤도를 따라 설치되는 트롤리 와이어에 연결되어 이동수단으로 전원을 공급하는 전원공급용 연결장치로서, 상기 이동수단의 일측에 제공되는 프레임; 상기 프레임의 일측에 제공되어 상기 트롤리 와이어와 접촉되며 전원을 공급받기 위한 슈가 구비된 펜타그래프; 및 상기 펜타그래프와 상기 프레임 사이에 제공되어 상기 펜타그래프를 매개로 상기 슈와 상기 트롤리 와이어 사이에 발생하는 하중을 측정하는 하중측정부;를 포함한다.

Description

전원공급용 연결장치 {PANTAGRAPH DEVICE FOR POWER SUPPLY}

본 발명은 전원공급용 연결장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전차 또는 크레인 등의 이동수단에 전원을 연속적으로 공급하기 위한 전원공급용 연결장치(10)의 마모를 방지할 수 있도록 개선된 전원공급용 연결장치에 관한 것이다.

일반적으로 일정한 궤도상을 주행하면서 운전되는 이동수단에는 외부의 전원공급수단과 연결되어 연속적으로 전원을 공급하기 위한 전원공급용 연결장치(10)가 구비된다.

일례로, 전차 또는 크레인, 천정 기중기 등의 운송수단에는 전원선인 트롤리 와이어(trolley wire)(30)를 통해 전원이 공급되며, 이를 위해 트롤리 와이어(30)와 연속적으로 접촉되는 전원공급용 연결장치(10)로 펜타그래프(pantagraph)(20)를 포함한다.

이러한 전원공급용 연결장치(10)는 펜타그래프(20)의 슈(shoe)(22)가 트롤리 와이어(30)와 접촉을 유지하는 과정에서 전원의 공급이 이루어진다.

종래의 전원공급용 연결장치(10)는 장기간의 운행 또는 트롤리 와이어(30)와 펜타그래프(20) 사이의 높낮이 차이, 분진상태, 애자파손 등의 현장조건에 따라 펜타그래프(20)의 슈(22)(shoe)가 트롤리 와이어(30)에 접촉함에 따라 마모가 진행되며, 이에 따라 마모한계가 지나면 슈(22)의 전복이나 파손 등의 설비사고가 발생할 수 있고, 슈(22)의 일부가 잘라지며 길게 연장되는 스트링(string) 현상이 발생할 수 있다. 또한, 슈(22)의 마찰에 따라 발생하는 스트링 현상에 의해 선삭된 슈의 일부(22a)가 길게 연장되어 다른 트롤리 와이어(30)나 부품 등에 닿게 되어 합선(sort)을 일으킬 수 있고, 이에 따라 정전이나 다른 설비 등의 손상을 일으킬 수 있어, 조업중단을 일으키는 요인이 되고 있다.

또한, 종래의 전원공급용 연결장치(10)에서 슈(22)는 전기적인 연결효율을 높일 수 있도록 카본(carbon) 재질의 브러쉬(brush) 및 이를 감싸는 덮개부재를 포함할 수 있다.

그런데, 슈(22)에서 실질적으로 전기적인 접촉이 이루어지는 브러쉬는 카본재질로 제공됨에 따라 전기전도성은 높으나, 상대적으로 내마모성이 낮아 트롤리 와이어(30)와 접촉하는 과정에서 쉽게 마모되고 있으며, 이에 따라 자주 교체되고 있다. 특히, 이러한 슈(22)는 브러쉬 부분이 트롤리 와이어(30)에 대해 접촉압력이 필요이상 증가하거나 잦은 진동의 발생시 더욱 쉽게 마모되는 경향이 있다.

이와 같이, 종래의 전원공급용 연결장치(10)는 펜타그래프(20)의 슈(22)와 트롤리 와이어(30) 사이에 과도한 압력이 작용할 경우, 슈(22)와 트롤리 와이어(30) 사이의 마모가 증가하고 있으나, 아직까지 슈(22)와 트롤리 와이어(30) 사이의 접촉 압력의 측정이 이루어지지 않고 있는 실정이다.

본 발명의 일 실시예는 전원공급용 연결장치에서 전원을 공급하기 위해 연결되는 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어 사이의 압력을 연속적으로 측정할 수 있도록 하여, 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어가 적정 압력으로 접촉 유지되도록 하여 과도한 마모에 의한 설비 사고를 방지할 수 있도록 한 전원공급용 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치는 일정 궤도를 따라 설치되는 트롤리 와이어에 연결되어 이동수단으로 전원을 공급하는 전원공급용 연결장치로서, 상기 이동수단의 일측에 제공되는 프레임; 상기 프레임의 일측에 제공되어 상기 트롤리 와이어와 접촉되며 전원을 공급받기 위한 슈가 구비된 펜타그래프; 및 상기 펜타그래프와 상기 프레임 사이에 제공되어 상기 펜타그래프를 매개로 상기 슈와 상기 트롤리 와이어 사이에 발생하는 하중을 측정하는 하중측정부;를 포함하고, 상기 프레임은 상기 이동수단의 일측에 설치되는 본체부와, 내측에 상기 펜타그래프가 설치되며 상기 펜타그래프가 외부로 인출될 수 있도록 상기 본체부에 대해 회전 가능하게 제공되는 도어부를 포함한다.

또한, 상기 프레임에는 상기 슈가 상기 트롤리 와이어에 밀착 또는 밀착 해제되도록 상기 슈의 높낮이를 조절하는 위치조절부가 제공되고, 상기 하중측정부는 상기 위치조절부의 일측에 제공되어 상기 슈와 상기 트롤리 와이어의 밀착시 발생하는 하중변화를 측정하기 위한 로드셀과, 상기 로드셀에 의해 측정된 하중변화를 이용하여 상기 위치조절부를 제어하여 상기 슈와 트롤리 와이어의 접촉압력을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프레임의 일측에 제공되어 상기 펜타그래프의 높이를 측정하는 레벨러를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 레벨러에 측정된 펜타그래프의 위치에 따라 상기 로드셀에 발생하는 전압차를 기준값과 비교하여 마모상태를 판단하여 정비요청신호를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

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본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결되는 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어 사이에 제공된 압력측정수단을 통해 측정되는 압력을 이용하여 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어가 적정 압력으로 마찰되도록 할 수 있으며, 이로 인해 트롤리 와이어에 대한 펜타그래프의 슈의 마모를 관리할 수 있고, 과도한 압력에 따른 스트링 현상을 방지할 수 있어 합선 등의 설비사고를 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 펜타그래프의 슈와 트롤리 와이어의 마모를 효과적으로 억제할 수 있어 사용수명 증가에 기여할 수 있으며, 이에 따라 설비의 잦은 교체를 방지할 수 있고, 압력변화에 따라 펜타그래프의 슈의 과도한 마모시 이를 알 수 있도록 하여 적기에 점검이 실시되도록 할 수 있다.

도 1은 일반적인 전원공급용 연결장치의 일부를 도시한 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치가 개방된 상태의 평면도.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치의 측면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급용 연결장치가 개방된 상태의 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예의 전원공급용 연결장치(110)는 일정 궤도를 따라 설치되며 전원공급부로부터 전원이 공급되도록 제공된 트롤리 와이어(130)에 연결되어 일정 궤도를 따라 이동하는 이동수단으로 전원을 전달하도록 연결되는 장치이다.

이러한 전원공급용 연결장치(110)는 이동수단의 일례로, 전차 또는 크레인, 천정 기중기 등에 제공될 수 있으며, 트롤리 와이어(130)를 통해 전원공급부와 전기적인 접속상태를 유지하도록 제공될 수 있다.

이를 위해, 전원공급용 연결장치(110)는 이동수단의 일측에 제공되는 프레임(112)을 포함할 수 있다. 이 프레임(112)에는 트롤리 와이어(130)와 연결되어 전원을 공급받는 적어도 하나의 펜타그래프(pantograph)(120)가 제공될 수 있다.

구체적으로, 펜타그래프(120)에는 트롤리 와이어(130)와 전기적으로 접속되기 위한 슈(shoe)(22)가 구비될 수 있다. 이러한 슈(122)는 카본(carbon)재질의 브러쉬(brush)와 이 브러쉬를 감싸도록 제공된 덮개부를 포함할 수 있다.

또한, 펜타그래프(120)는 슈(122)가 트롤리 와이어(130)에 밀착되도록 탄성을 부여하는 다수의 링크부재(120a)가 제공될 수 있다. 다수의 링크부재(120a)는 펜타그래프(120)와 트롤리 와이어(130) 사이에 발생하는 진동을 완충하여 전기적인 접촉상태가 유지되도록 탄성적으로 가변될 수 있다.

본 실시예에서 프레임(112)에는 슈(122)가 트롤리 와이어(130)와 전기적으로 연결되거나 슈(122)의 수리 또는 교체 등을 위해 슈(122)와 트롤리 와이어(130)를 접촉 해제하기 위해 슈(122)의 높낮이를 조절하는 위치조절부(140)가 제공될 수 있다.

위치조절부(140)는 프레임(112)의 일측에 일단이 결합되며 외주면에 나선이 형성된 축부재(142)를 포함할 수 있고, 축부재(142)의 일측에는 모터(144)에 의해 회전하는 기어하우징(146)이 결합될 수 있다. 또한, 기어하우징(146)은 다수의 펜타그래프(120)가 설치된 슬라이딩 결합부(114)에 결합될 수 있다. 슬라이딩 결합부(114)는 프레임(112)에 대해 상, 하로 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다.

여기서, 기어하우징(146) 내부에는 적어도 하나의 기어가 구비될 수 있으며, 모터(144)의 회전작동에 의해 기어가 축부재(142)와 맞물려 회전함에 따라 축부재(142)를 따라 기어하우징(146)가 승강하게 되며, 이 과정에서 슬라이딩 결합부(114)를 상, 하로 이동시키며 펜타그래프(120)의 슈(122)와 트롤리 와이어(130)가 접촉을 유지하게 되거나 접촉 해제될 수 있다.

또한, 기어하우징(146)의 기어는 모터(144)에 연계되어 회전하는 것으로 설명하고 있으나, 기어하우징(146)의 일측에는 기어를 수동으로 회전시키기 위한 핸들(148)이 구비되는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서 위치조절부(140)는 축부재(142) 및 기어하우징(146)의 결합에 의해 펜타그래프(120)가 설치된 슬라이딩 결합부(114)를 승강하는 것으로 설명하고 있으나, 프레임(112)과 슬라이딩 결합부(114) 사이에 유압 등에 의해 신축작동하는 액츄에이터를 포함할 수 있으며, 이 액츄에이터의 신축작동을 통해 펜타그래프(120)가 설치된 슬라이딩 결합부(114)를 승강하는 것도 가능하다.

또한, 펜타그래프(120)와 프레임(112) 사이에는 슈(122)와 트롤리 와이어(130)의 접촉시 발생하는 하중을 측정하기 위한 하중측정부(150)가 제공될 수 있다.

한편, 하중측정부(150)는 위치조절부(140)의 일측에 제공될 수 있으며, 펜타그래프(120)의 링크부재(120a)를 매개로 펜타그래프(120)의 슈(122)와 트롤리 와이어(130)의 접촉시 발생하는 하중을 측정할 수 있다.

구체적으로는 위치조절부(140)의 축부재(142)에 설치는 로드셀(road cell)(150)을 포함할 수 있다. 이 로드셀(150)은 슈(122)가 트롤리 와이어(130)에 접촉하는 과정에서 축부재(142)에 발생하는 하중변화를 측정할 수 있다.

또한, 로드셀(150)에 의해 측정된 하중변화는 제어부(152)로 전달되며, 제어부(152)는 측정된 하중변화를 이용하여 위치조절부(140)의 작동을 제어함으로써 슈(122)와 트롤리 와이어(130)가 적정 압력으로 접촉하도록 접촉압력을 조절할 수 있다.

본 실시예에서 하중측정부(150)는 로드셀(150)을 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 하중측정부(150)는 로드셀(150) 외에도 하중측정할 수 있는 다양한 방식의 센서가 사용될 수 있다.

한편, 프레임(112)의 일측에는 펜타그래프(120)의 높이를 측정하기 위한 레벨러(154)가 더 제공될 수 있다.

레벨러(154)는 변위측정 자기센서(LVDT : The linear variable differential transformer)를 포함하는 센서(sensor)를 포함할 수 있다.

레벨러(154)는 펜타그래프(120)의 슈(122)가 트롤리 와이어(130)에 접촉하는 초기 위치를 기준으로 펜타그래프(120)의 높이 변화를 측정할 수 있다.

한편, 제어부(152)는 레벨러(154)에서 측정된 펜타그래프(120)의 위치에 따라 로드셀(150)에서 발생하는 전압차를 기준값과 비교하여 펜타그래프(120)의 슈(122)가 마모된 상태를 판단할 수 있다.

또한, 제어부(152)는 레벨러(154)에서 측정된 펜타그래프(120)의 위치가 초기 위치보다 낮아지거나 높아졌을 경우, 로드셀(150)에 측정되는 하중 변화가 증가하거나 낮아졌을 경우, 펜타그래프(120)의 슈(122)가 이상 마모되었거나 위치조절부(140)의 작동 이상이 발생하였음을 판단할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서 제어부(152)가 펜타그래프(120)의 슈(122)의 이상 마모나, 위치조절부(140)의 작동 이상이 발생하였음을 판단할 경우, 이를 작업자에게 알리어 정비가 이루어질 수 있도록 정비요청신호를 표시하는 표시부(158)를 더 포함할 수 있다.

표시부(158)는 프레임(112) 또는 이동수단의 일측에 제공되어 음향이나 조명 등을 통해 정비요청신호를 표시할 수 있으며, 무선 또는 유선을 통해 원거리에 위치한 작업실에 정비요청신호를 표시하도록 제공될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 프레임(112)은 이동수단의 일측에 설치되는 본체부(112a)를 포함할 수 있고, 이 본체부(112a)에는 도어부(112b)가 회전가능하게 제공될 수 있다.

슬라이딩 결합부(114)는 도어부(112b)의 내측에 일체로 결합될 수 있으며, 위치조절부(140)에 의해 본체부(112a)에 대해 도어부(112b)를 전체적으로 승강함에 따라 펜타그래프(120)가 상, 하로 이동될 수 있다.

본 실시예의 전원공급용 연결장치(110)는 펜타그래프(120)의 슈(122) 등의 마모 또는 설비 고장으로 교체가 요구될 때, 위치조절부(140)를 이용하여 펜타그래프(120)의 슈(122)와 트롤리 와이어(130)를 접촉 해제한 상태에서, 도어부(112b)를 개방하여 펜타그래프(120)를 외부로 인출할 수 있다. 그리고, 이와 같이 펜타그래프(120)가 외부로 인출되면, 슈(122)의 교체나 정비 작업이 자유롭게 진행될 수 있고, 전원이 공급되는 트롤리 와이어(130)와 떨어진 상태로 작업이 이루어지므로 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있다.

본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

110: 전원공급용 연결장치 112: 프레임
120: 펜타그래프 122: 슈
130: 트롤리 와이어 140: 위치조절부
150: 하중측정부(로드셀) 152: 제어부
154: 레벨러

Claims

일정 궤도를 따라 설치되는 트롤리 와이어에 연결되어 이동수단으로 전원을 공급하는 전원공급용 연결장치로서,
상기 이동수단의 일측에 제공되는 프레임; 상기 프레임의 일측에 제공되어 상기 트롤리 와이어와 접촉되며 전원을 공급받기 위한 슈가 구비된 펜타그래프; 및 상기 펜타그래프와 상기 프레임 사이에 제공되어 상기 펜타그래프를 매개로 상기 슈와 상기 트롤리 와이어 사이에 발생하는 하중을 측정하는 하중측정부;를 포함하고,
상기 프레임은 상기 이동수단의 일측에 설치되는 본체부와, 내측에 상기 펜타그래프가 설치되며 상기 펜타그래프가 외부로 인출될 수 있도록 상기 본체부에 대해 회전 가능하게 제공되는 도어부를 포함하는 전원공급용 연결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임에는 상기 슈가 상기 트롤리 와이어에 밀착 또는 밀착 해제되도록 상기 슈의 높낮이를 조절하는 위치조절부가 제공되고,
상기 하중측정부는 상기 위치조절부의 일측에 제공되어 상기 슈와 상기 트롤리 와이어의 밀착시 발생하는 하중변화를 측정하기 위한 로드셀과,
상기 로드셀에 의해 측정된 하중변화를 이용하여 상기 위치조절부를 제어하여 상기 슈와 트롤리 와이어의 접촉압력을 조절하는 제어부를 포함하는 전원공급용 연결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 프레임의 일측에 제공되어 상기 펜타그래프의 높이를 측정하는 레벨러를 더 포함하는 전원공급용 연결장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 상기 레벨러에 측정된 펜타그래프의 위치에 따라 상기 로드셀에 발생하는 전압차를 기준값과 비교하여 마모상태를 판단하여 정비요청신호를 표시하는 표시부를 더 포함하는 전원공급용 연결장치.
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