KR102240305B1

KR102240305B1 - 등강기

Info

Publication number: KR102240305B1
Application number: KR1020190127749A
Authority: KR
Inventors: 김종원; 유성근; 홍주영; 서태원; 이영주; 서명재; 박가람; 이지석; 김화수
Original assignee: 서울대학교산학협력단; 한양대학교 산학협력단; 경기대학교 산학협력단
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-04-14
Also published as: KR20200083191A

Abstract

본 발명에 따른 등강기는, 제1 방향을 중심으로 회전하는 중심축; 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축에 결합된 복수 개의 등강 풀리; 및 중심축과 함께 회전하도록 중심축에 결합되고, 중심축의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리에 차등적으로 분배 가능하도록 복수 개의 등강 풀리와 연결된 차동 기어 장치를 포함하고, 복수 개의 등강 풀리 중 적어도 2개의 등강 풀리에 로프가 감긴 상태에서, 중심축의 회전에 의해 등강 풀리가 회전함에 따라, 로프를 타고 등강한다.

Description

등강기{ASCENDER}

본 발명은 등강기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 로프를 타고 등강하는 등강기에 관한 것이다.

등강기가 로프를 타고 등강하기 위해서는 등강기의 등강 풀리에 감겨진 로프와 등강 풀리 사이에 충분한 마찰력이 필요하다. 충분한 마찰력을 생성하기 위한 방식으로서, 로프가 감겨지는 부분에 쐐기가 형성된 등강 풀리를 이용하거나, 여러 개의 등강 풀리를 이용하는 방식이 알려져 있다.

그러나 쐐기가 형성된 한 개의 등강 풀리에 로프를 감는 경우, 로프에 국소적인 하중이 인가되어 로프에 손상이 발생할 우려가 있고, 하강 시에 불연속적인 속도 변화가 나타나는 문제도 있다. 또한, 여러 개의 등강 풀리를 이용하는 경우, 각각의 풀리마다 구동 모터를 구비해야 해서 무게가 무거워지거나 구조가 복잡해지는 문제가 있다. 또한, 등강 풀리들 각각의 회전 속도와 로프의 실제 회전(이동) 속도 사이에 편차가 발생하여 등강 풀리가 손상될 우려가 있고, 등강 풀리와 로프의 속도 차이가 발생함에 따라 로프가 미끄러져 불연속적인 속도 변화가 나타나는 문제도 있었다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 로프의 손상을 방지하고, 승강 및 하강 시에 불연속적인 속도 변화가 나타나는 것을 방지할 수 있는 등강기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 예에서, 등강기는, 제1 방향을 중심으로 회전하는 중심축; 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축에 결합된 복수 개의 등강 풀리; 및 중심축과 함께 회전하도록 중심축에 결합되고, 중심축의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리에 차등적으로 분배 가능하도록 복수 개의 등강 풀리와 연결된 차동 기어 장치를 포함하고, 복수 개의 등강 풀리 중 적어도 2개의 등강 풀리에 로프가 감긴 상태에서, 중심축의 회전에 의해 등강 풀리가 회전함에 따라, 로프를 타고 등강한다.

다른 예에서, 적어도 2개의 등강 풀리는, 차동 기어 장치에 의해 중심축의 회전 동력을 차등적으로 분배 받아 서로 다른 속도로 회전할 수 있다.

또 다른 예에서, 차동 기어 장치는, 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축에 결합된 한 쌍의 제1 베벨기어와, 중심축과 함께 회전하도록 중심축에 고정 결합되되, 한 쌍의 제1 베벨기어와 맞물려 제1 방향에 수직한 방향인 제2 방향을 중심으로 회전하는 적어도 하나의 제2 베벨기어를 구비하고, 복수 개의 등강 풀리는, 제1 베벨기어와 함께 회전하도록 제1 베벨기어에 연결되며, 중심축의 회전 동력은, 제2 베벨기어를 경유하여 한 쌍의 제1 베벨기어로 전달됨으로써 복수 개의 등강 풀리를 회전시킬 수 있다.

또 다른 예에서, 차동 기어 장치는, 중심축과 함께 회전하도록 중심축에 고정 결합된 고정 블록; 및 고정 블록에 결합되고, 제2 베벨기어가 회전 가능하게 결합되는 고정축을 더 구비하고, 고정 블록이 중심축을 중심으로 회전할 때, 제2 베벨기어는 고정축을 중심으로 회전하면서 중심축의 회전 동력을 한 쌍의 제1 베벨기어에 차등적으로 분배 가능할 수 있다.

또 다른 예에서, 중심축이 제1 방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 본체; 및 본체에 설치되고, 로프가 복수 개의 등강 풀리에 감겨 이동하는 경로를 가이드하는 복수 개의 가이드부재를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서, 복수 개의 가이드부재는, 각각의 등강 풀리로 감겨 들어가는 로프의 경로를, 등강 풀리의 원주 방향에 수직한 방향에서 등강 풀리의 원주 방향으로 가이드하는 제1 가이드부재와, 각각의 등강 풀리에서 감겨 나오는 로프의 경로를, 등강 풀리의 원주 방향에서 등강 풀리의 원주 방향에 수직한 방향으로 가이드하는 제2 가이드부재를 구비하고, 로프는, 제1 가이드부재, 등강 풀리 및 제2 가이드부재를 순차적으로 지나면서 감겨질 수 있다.

또 다른 예에서, 제1 가이드부재는 본체에 결합된 제1 가이드축 및 제1 가이드축에 결합되고, 외주면에 로프가 감기며, 제1 가이드축을 중심으로 회전하면서 로프의 경로를 가이드하는 제1 가이드롤러를 구비하고, 제2 가이드부재는 본체에 결합된 제2 가이드축 및 제2 가이드축에 결합되고, 외주면에 로프가 감기며, 제2 가이드축을 중심으로 회전하면서 로프의 경로를 가이드하는 제2 가이드롤러를 구비할 수 있다.

또 다른 예에서, 중심축이 제1 방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 본체; 일단이 본체에 결합되고, 복수 개의 등강 풀리 각각의 일부 영역이 가려지는 폐쇄 위치와, 일부 영역이 노출되는 개방 위치 사이에서, 변위 가능한 개폐 장치를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서, 개폐 장치에 설치되고, 개폐 장치가 폐쇄 위치로 이동했을 때, 복수 개의 등강 풀리의 각각에 감겨 있는 로프를 각각 가압하는 복수 개의 가압부재를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서, 가압부재는, 개폐 장치에 고정 설치된 고정 본체; 고정 본체에 형성된 연결축을 중심으로 회전 가능하게 고정 본체에 결합된 회전 본체; 연결축과 평행하게 회전 본체에 형성된 축에 회전 가능하게 결합된 가압 풀리; 및 일단은 고정 본체에 맞닿고 타단은 가압 풀리에 맞닿도록, 연결축에 결합된 토션 스프링을 구비하고, 가압 풀리는, 개폐 장치가 폐쇄 위치로 이동했을 때, 고정 본체와 가압 풀리 사이에서 토션 스프링에 발생한 탄성력에 의해 등강 풀리에 감겨있는 로프를 가압하여, 로프가 등강 풀리와 함께 회전하기 위한 마찰력을 인가할 수 있다.

또 다른 예에서, 가압부재는, 고정 본체의 내측으로 함몰되게 형성되어, 토션 스프링의 일단을 수용하는 결합홈을 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서, 개폐 장치를 폐쇄 위치에 고정시키기 위한 고정 장치를 더 포함하고, 개폐 장치는, 일단을 기점으로 회전 이동 가능하고, 타단에 제1 고정 개구를 구비하며, 고정 장치는, 개폐 장치가 폐쇄 위치에 있을 때 제1 고정 개구와 연통하는 제2 고정 개구 및 제1 고정 개구와 제2 고정 개구를 순차적으로 관통하여 개폐 장치를 폐쇄 위치에 고정시키기 위한 고정 로드를 구비할 수 있다.

또 다른 예에서, 고정 장치는, 고정 로드를, 제1 고정 개구 내에 삽입되지 않은 위치인 해제 위치와, 제1 고정 개구를 지나 제2 고정 개구 내에 적어도 일부가 삽입된 위치인 고정 위치 사이에서 변위시키는 구동부재를 더 구비할 수 있다.

또 다른 예에서, 제1 방향을 중심으로 차동 기어 장치와 함께 회전하도록, 차동 기어 장치에 결합된 하나 이상의 제2 등강 풀리를 더 포함하고, 로프가 적어도 2개의 등강 풀리와 하나 이상의 제2 등강 풀리 중 적어도 하나에 감긴 상태에서 로프를 타고 등강할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기를 나타내는 정면도이다.
도 5는 개폐 장치가 개방 위치에 있고, 등강 풀리에 로프가 감긴 상태의 등강기를 나타내는 사시도이다.
도 6은 개폐 장치가 폐쇄 위치로 이동한 상태의 등강기를 나타내는 사시도이다.
도 7은 고정 장치가 개폐 장치를 폐쇄 위치에 고정시킨 상태의 등강기를 나타내는 사시도이다.
도 8은 가압부재를 모식적으로 나타낸 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

[등강기의 구성]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기의 내부 구조를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1의 A-A 선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기를 나타내는 정면도이다. 도 5는 개폐 장치가 개방 위치에 있고, 등강 풀리에 로프가 감긴 상태의 등강기를 나타내는 사시도이다. 도 6은 개폐 장치가 폐쇄 위치로 이동한 상태의 등강기를 나타내는 사시도이다. 도 7은 고정 장치가 개폐 장치를 폐쇄 위치에 고정시킨 상태의 등강기를 나타내는 사시도이다. 도 8은 가압부재를 모식적으로 나타낸 측면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기의 각 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

중심축과 등강 풀리

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는 중심축(10)과, 중심축(10)에 결합된 복수 개의 등강 풀리(121)를 포함한다.

중심축(10)은 제1 방향을 중심으로 회전한다. 중심축(10)의 일단에는 모터(20)가 결합되어 모터(20)가 중심축(10)을 회전시킬 수 있다. 중심축(10)은 회전 가능하게 본체(110)에 설치되며, 본체(110)는 후술하는 복수 개의 등강 풀리(121)를 사이에 두고 양측에서 중심축(10)을 지지한다. 즉, 중심축(10)과 본체(110) 사이에 베어링(11a, 11b)이 결합되어, 본체(110)는 고정된 상태에서 중심축(10)은 자유 회전이 가능하다(도 2 및 도 3 참조). 또한, 모터(20)에는 인코더(30)와 같은 회전 센서가 설치되어 회전각 변위를 측정할 수 있다.

복수 개의 등강 풀리(121)는 중심축(10)에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축(10)에 결합된다. 이를 위해, 복수 개의 등강 풀리(121)는 베어링(12)을 사이에 두고 중심축(10)에 결합된다(도 3 참조). 등강 풀리(121)에는 로프(r)가 감겨지며, 등강 풀리(121)가 제1 방향을 중심으로 회전하면 등강 풀리(121)와 로프(r) 사이의 마찰력에 의해 등강기가 로프(r)를 타고 등강한다. 이때 등강 풀리(121)의 내측에는 로프(r)와 등강 풀리(121) 사이의 마찰력을 증가시키기 위한 쐐기(121a)들이 형성될 수도 있다. 등강 풀리(121)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는 후술하는 차동 기어 장치(150)에 결합된 제2 등강 풀리(122)를 포함할 수 있다. 도 3에는 설명의 편의를 위해 제2 등강 풀리(122)를 포함하여 일부 구성에 대한 도시를 생략하고 있다. 제2 등강 풀리(122)는 제1 방향을 중심으로 차동 기어 장치(150)와 함께 회전한다. 제2 등강 풀리(122)의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 제2 등강 풀리(122)의 내측에도 쐐기(122a)가 형성되어 있을 수 있다. 로프(r)는 등강 풀리(121) 및 제2 등강 풀리(122)에 감겨질 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 등강 풀리는 제1 등강 풀리(121)뿐만 아니라 제2 등강 풀리(122)를 의미하는 것으로도 사용될 수 있다.

차동 기어 장치

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는 차동 기어 장치(150)를 포함한다. 차동 기어 장치(150)는 중심축(10)과 함께 회전하도록 중심축(10)에 결합되며, 복수 개의 등강 풀리(121)와 연결된다. 차동 기어 장치(150)는 그 전체로서 중심축(10)과 함께 회전하면서, 중심축(10)의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리(121)에 전달한다. 이때, 차동 기어 장치(150)는 중심축(10)의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리(121)에 차등적으로 분배할 수 있다.

차동 기어 장치(150)는 한 쌍의 제1 베벨기어(151), 한 쌍의 제2 베벨기어(152), 고정 블록(155) 및 고정축(157)을 구비한다.

한 쌍의 제1 베벨기어(151)는 중심축(10)에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축(10)에 결합된다. 즉, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)는 베어링(13)을 사이에 두고 중심축(10)에 결합된다. 이때 복수 개의 등강 풀리(121)는, 제1 베벨기어(151)와 함께 회전하도록 제1 베벨기어(151)에 연결된다. 예를 들어, 복수 개의 등강 풀리(121)는 제1 베벨기어(151)의 외주면에 억지 끼움 결합될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

고정 블록(155)은 중심축(10)과 함께 회전하도록 중심축(10)에 고정 결합된다. 고정 블록(155)은 예를 들어 핀 결합을 통해 중심축(10)에 고정될 수 있다. 그리고 한 쌍의 고정축(157)이 고정 블록(155)에 결합된다. 제2 베벨기어(152)는 제1 방향에 수직한 방향인 제2 방향을 중심으로 회전 가능하게 고정축(157)에 결합되며, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)와 맞물려 회전한다. 제2 베벨기어(152)는 베어링(14)을 사이에 두고 고정축(157)에 결합된다. 여기에서는 제2 베벨기어(152)가 한 쌍으로 구비된 것으로 설명하지만, 제2 베벨기어(152)는 1개만 구비되어도 괜찮다.

이에 따라, 모터(20)가 중심축(10)을 제1 방향을 중심으로 회전시키면, 중심축(10)에 고정 결합된 고정 블록(155), 고정축(157) 및 제2 베벨기어(152)가 제1 방향을 중심으로 회전한다. 그리고 회전 동력은 제2 베벨기어(152)를 경유하여 한 쌍의 제1 베벨기어(151)로 전달된다. 전달된 동력에 의해 제1 베벨기어(151)가 제1 방향을 중심으로 회전하면, 제1 베벨기어(151)에 고정 결합된 복수 개의 등강 풀리(121)가 제1 방향을 중심으로 회전하게 된다. 한편, 제2 등강 풀리(122)가 구비된 경우, 제2 등강 풀리(122)는 차동 기어 장치(150)와 함께 제1 방향을 중심으로 회전하게 된다.

이때, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)의 회전에 대해 실질적으로 동일한 힘이 가해지고 있는 경우, 제2 베벨기어(152)는 제1 방향을 중심으로만 회전(공전)할 뿐 제2 방향을 중심으로는 회전(자전)하지 않으며, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)에 실질적으로 동일한 동력을 분배한다. 한편, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)의 회전 운동에 대해 서로 다른 힘이 가해지고 있는 경우, 제2 베벨기어(152)는 제2 방향을 중심으로 자전하면서, 중심축(10)의 회전 동력을 한 쌍의 제1 베벨기어(151)에 차등적으로 분배하게 된다. 이에 따라 복수 개의 등강 풀리(121)가 서로 다른 속도로 회전할 수 있다.

가이드부재

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는 복수 개의 가이드부재(130)를 더 포함할 수 있다. 복수 개의 가이드부재(130)는, 로프(r)가 복수 개의 등강 풀리(121, 122)에 감겨 이동하는 경로를 가이드한다.

보다 구체적으로, 복수 개의 가이드부재(130)는 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132)를 구비한다. 제1 가이드부재(131)는 각각의 등강 풀리(121, 122)로 감겨 들어가는 로프(r)의 경로를 가이드한다. 예를 들어, 중심축(10)의 회전에 의해 도 4의 도면상 좌측에서 우측을 향해 로프(r)가 이동한다고 가정할 때, 제1 가이드부재(131)는 등강 풀리(121, 122)의 원주 방향에 수직한 방향에서 등강 풀리(121, 122)의 원주 방향으로 로프(r)의 경로를 가이드한다.

제1 가이드부재(131)는 본체(110)에 결합된 제1 가이드축(131a)과, 제1 가이드축(131a)에 회전 가능하게 결합되는 제1 가이드롤러(131b)를 구비한다. 제1 가이드롤러(131b)의 외주면에 로프(r)가 감기며, 제1 가이드롤러(131b)가 제1 가이드축(131a)을 중심으로 회전하면서 로프(r)의 경로를 가이드한다. 이에 따라 등강 풀리(121, 122)가 회전하면 로프(r)가 등강 풀리(121, 122)의 외주면 및 제1 가이드롤러(131b)의 외주면을 따라 이동하게 된다.

한편, 제2 가이드부재(132)는 각각의 등강 풀리(121, 122)에서 감겨 나오는 로프(r)의 경로를 가이드한다. 마찬가지로 도 4의 도면상 좌측에서 우측을 향해 로프(r)가 이동한다고 가정할 때, 제2 가이드부재(132)는 등강 풀리(121, 122)의 원주 방향에서 등강 풀리(121, 122)의 원주 방향에 수직한 방향으로 로프(r)의 경로를 가이드한다. 이때 제2 가이드부재(132) 역시 제1 가이드부재(131)와 같이 제2 가이드축(132a) 및 제2 가이드롤러(132b)를 구비하며, 로프(r)는 등강 풀리(121, 122)의 외주면 및 제2 가이드롤러(132b)의 외주면을 따라 이동하게 된다.

이와 같은 구성에 따라 로프(r)는 제1 가이드부재(131), 등강 풀리(121, 122) 및 제2 가이드부재(132)를 순차적으로 지나면서 일정한 경로를 따라 등강 풀리(121, 122)에 감겨 들어가거나 감겨 나올 수 있으므로, 등강기가 로프(r)를 타고 안정적으로 등강할 수 있게 한다.

한편, 중심축(10)의 회전 방향에 따라 제1 가이드부재(131) 및 제2 가이드부재(132)의 역할이 바뀔 수 있다. 즉, 중심축(10)의 회전에 의해 도면상 우측에서 좌측으로 로프(r)가 이동하는 경우에는, 제2 가이드부재(132)가 등강 풀리(121, 122)로 감겨 들어가는 로프(r)의 경로를 가이드하고, 제1 가이드부재(131)가 등강 풀리(121, 122)에서 감겨 나오는 로프(r)의 경로를 가이드할 수 있다.

개폐 장치

도 1, 도 5 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는 개폐 장치(140)를 더 포함할 수 있다.

개폐 장치(140)는 일단이 본체(110)에 결합되어, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 변위 가능한 장치이다. 개방 위치는 복수 개의 등강 풀리(121, 122)에 로프(r)를 감기 위한 공간이 형성되도록, 복수 개의 등강 풀리(121, 122) 각각의 일부 영역이 노출되는 위치를 의미하고(도 5 참조), 폐쇄 위치는 그 일부 영역이 가려지는 위치를 의미한다(도 6 참조).

보다 구체적으로, 개폐 장치(140)는 일단이 힌지축(145)을 통해 본체(110)에 결합되어, 힌지축(145)을 중심으로 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 회전 가능하다. 사용자는 개폐 장치(140)를 개방 위치로 변위시킨 후에 복수 개의 등강 풀리(121, 122)에 로프(r)를 감고, 개폐 장치(140)를 폐쇄 위치로 회전 이동시킬 수 있다.

이때, 개폐 장치(140)에는 복수 개의 가압부재(160)가 설치된다. 가압부재(160)는 개폐 장치(140)가 폐쇄 위치로 이동했을 때, 복수 개의 등강 풀리(121) 각각에 감겨있는 로프(r)를 가압한다.

보다 구체적으로, 도 6 및 도 8을 참조하면, 가압부재(160)는 고정 본체(161), 회전 본체(162), 가압 풀리(163) 및 토션 스프링(165)을 구비한다.

고정 본체(161)는 개폐 장치(140)에서 각각의 등강 풀리(121, 122)에 대응되는 위치에 설치된다. 가압부재(160)(고정 본체(161))의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 등강 풀리(121, 122)의 개수에 대응되는 개수의 가압부재(160)가 설치될 수 있다.

회전 본체(162)는 고정 본체(161)에 회전 가능하게 결합된다. 보다 구체적으로, 회전 본체(162)를 연결축(165a)을 통해 고정 본체(161)에 회전 가능하게 결합된다(도 8 참조).

이때, 회전 본체(162)에는 연결축(165a)과 평행하게 등강 풀리(121, 122)에 가까운 쪽에 형성된 축(163a)이 마련되어 있다. 가압 풀리(163)는 이 축(163a)을 중심으로 회전 가능하게 회전 본체(162)에 결합된다. 그리고 연결축(165a)에는 토션 스프링(165)이 결합되어 있으며, 토션 스프링(165)의 일단은 고정 본체(161)에 맞닿고 타단은 가압 풀리(163)에 맞닿아 있다. 토션 스프링(165)은 부시(164)를 통해 연결축(165a)에 결합될 수 있다.

개폐 장치(140)가 폐쇄 위치로 이동하면, 고정 본체(161)와 가압 풀리(163) 사이에서 토션 스프링(165)에 탄성력이 발생한다. 그리고 가압 풀리(163)는 이 탄성력에 의해 등강 풀리(121, 122)에 감겨있는 로프(r)를 등강 풀리(121, 122)를 향해 가압하여, 로프(r)가 등강 풀리(121, 122)와 함께 회전하기 위한 마찰력을 인가할 수 있다.

보다 구체적으로, 개폐 장치(140)가 개방 위치에 있을 때에는, 토션 스프링(165)의 일단측 연장부와 타단측 연장부가 이루는 각도가 상대적으로 크게 형성되어 있다. 개폐 장치(140)가 폐쇄 위치로 이동하면 로프(r)에 의해 가압 풀리(163)가 힘을 받아 토션 스프링(165)의 양단측 연장부 사이의 각도가 작아지면서, 즉, 토션 스프링(165)이 압축되면서 탄성력을 갖게 된다. 이 탄성력에 의해 토션 스프링(165)이 가압 풀리(163)를 등강 풀리(121, 122)를 향해 가압하게 되고, 이에 따라 로프(r)와 등강 풀리(121, 122) 사이에 마찰력을 인가한다.

이때, 도 6의 확대도를 참조하면, 고정 본체(161)에는 토션 스프링(165)의 일단측 연장부를 수용하는 결합홈(161a)이 마련된다. 결합홈(161a)은 토션 스프링(165)의 일단측 연장부의 연장 방향을 따라 고정 본체(161)의 내측으로 함몰되게 형성된다. 따라서 고정 본체(161)와 가압 풀리(163) 사이에서 토션 스프링(165)에 탄성력이 형성될 때, 토션 스프링(165)의 위치가 연결축(165a)의 길이 방향으로 이동하지 않도록 하여 그 위치가 어긋나는 것을 방지할 수 있다.

고정 장치

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는 고정 장치(170)를 더 포함한다. 고정 장치(170)는 개폐 장치(140)를 폐쇄 위치에 고정시키기 위한 장치이다.

전술한 바와 같이, 개폐 장치(140)는 일단이 본체(110)에 결합되어 일단을 기점으로 회전 이동 가능하다. 그리고 개폐 장치(140)의 타단에는 제1 고정 개구(171)가 마련된다. 그리고 고정 장치(170)는 제2 고정 개구(172), 고정 로드(175) 및 구동부재(177)를 구비한다.

제2 고정 개구(172)는, 개폐 장치(140)가 폐쇄 위치에 있을 때, 제1 고정 개구(171)와 연통하도록 본체(110)에 형성된다.

고정 로드(175)는 제1 고정 개구(171)와 제2 고정 개구(172)를 순차적으로 관통하여 개폐 장치(140)가 개방 위치로 돌아가지 못하도록 함으로써 개폐 장치(140)를 폐쇄 위치에 고정시킬 수 있다.

구동부재(177)는 고정 로드(175)가 고정 위치와 해제 위치 사이에서 변위되도록 고정 로드(175)를 구동한다. 이때, 고정 위치란 고정 로드(175)가 제1 고정 개구(171)를 지나 제2 고정 개구(172)내에 적어도 일부가 삽입되어, 개폐 장치(140)가 개방 위치로 변위되는 것을 막을 수 있는 위치이고, 해제 위치란 고정 로드(175)가 제1 고정 개구(171) 내에 삽입되지 않아 개폐 장치(140)가 개방 위치로 변위될 수 있게 하는 위치를 말한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기는, 구동부재(177)로서 구동 손잡이가 구비되어 있다. 구동 손잡이가 도 6과 같은 위치에 있을 때에는 고정 로드(175)가 해제 위치에 위치하지만, 사용자가 구동 손잡이를 도 7과 같이 회전시킴으로써 고정 로드(175)가 고정 위치로 변위된다. 고정 로드(175)를 이와 같이 변위시키기 위한 구동 구조는 특별히 한정되지 않는다.

[등강기의 작동 과정]

이하에서는 도 1, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기의 작동 과정에 대하여 설명한다.

먼저 도 1에 도시된 것과 같이, 개폐 장치(140)를 개방 위치로 회전시킨 상태의 등강기를 준비한다. 그리고 도 5에 도시된 것과 같이 로프(r)를 등강 풀리(121, 122)에 감는다. 이때 복수 개의 등강 풀리(121, 122) 중 적어도 2개의 등강 풀리(121)에만 로프(r)를 감아도 좋다. 또한, 로프(r)를 감을 때에는 로프(r)가 제1 가이드부재(131) 및 제2 가이드부재(132)를 지나도록 할 수 있다.

도 5와 같이 로프(r)가 모두 감기면, 도 6과 같이 개폐 장치(140)를 폐쇄 위치로 이동시킨다. 이때 가압부재(160)가 각각의 등강 풀리(121, 122)에 감긴 로프(r)를 가압하여 로프(r)와 등강 풀리(121, 122) 사이에 마찰력이 증대된다. 그리고 도 7에 도시된 것과 같이, 고정 장치(170)의 구동부재(177)를 조작하여 고정 로드(175)가 고정 위치에 위치하도록 함으로써, 개폐 장치(140)를 폐쇄 위치에 고정시킨다.

이 상태에서 모터(20)를 구동시켜 중심축(10)을 회전시키면, 복수 개의 등강 풀리(121, 122)가 회전하면서 로프(r)를 타고 등강한다. 중심축(10)의 회전 방향을 변화시킴으로써 등강기가 상승 또는 하강하도록 할 수 있다.

이때, 복수 개의 등강 풀리(121)에 모두 같은 힘이 작용하고 있는 경우, 차동 기어 장치(150)는 복수 개의 등강 풀리(121)에 동등한 회전 동력을 분배한다. 또는 복수 개의 등강 풀리(121)에 서로 다른 힘이 작용하고 있는 경우, 차동 기어 장치(150)는 그 힘의 차이에 대응하여 복수 개의 등강 풀리(121)에 차등적으로 회전 동력을 분배한다. 이에 따라 복수 개의 등강 풀리(121)는 서로 다른 속도로 회전할 수 있고, 등강 풀리(121)의 회전 속도와 로프(r)의 회전(이동) 속도 차이에 큰 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 로프(r)가 복수 개의 등강 풀리(121, 122)에 감겨 회전하므로, 등강기의 등강을 위한 충분한 마찰력을 생성함과 동시에 로프(r)에 국소적인 하중이 집중되지는 않게 함으로써 로프(r)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 하나의 중심축(10)에 복수 개의 등강 풀리(121, 122) 및 차동 기어 장치(150)가 모두 결합되어, 하나의 모터(20)만을 구동시켜 등강기를 작동시킬 수 있으므로, 로프(r)를 타고 직접 등강하는 등강기에 적합한 간단한 구조를 가질 수 있다.

또한, 로프(r)가 감긴 복수 개의 등강 풀리(121)가 차동 기어 장치(150)에 의해 서로 다른 속도로 회전할 수 있으므로, 등강기의 등강 시에 등강 풀리(121) 각각의 회전 속도가 로프(r)의 실제 회전 속도에 대응되도록 서로 다른 속도로 조절될 수 있다. 나아가 등강 풀리(121)의 회전 속도와 로프(r)의 실제 회전 속도 사이의 속도차를 최소화하여 등강기가 상승 또는 하강할 때 급격한 속도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 중심축
20: 모터
30: 인코더
110: 본체
121: 등강 풀리
122: 제2 등강 풀리
130: 가이드부재
131: 제1 가이드부재
132: 제2 가이드부재
140: 개폐 장치
145: 힌지축
150: 차동 기어 장치
151: 제1 베벨 기어
152: 제2 베벨 기어
155: 고정 블록
157: 고정축
160: 가압부재
161: 고정 본체
162: 회전 본체
163: 가압 풀리
164: 부시
165: 토션 스프링
170: 고정 장치
171: 제1 고정 개구
172: 제2 고정 개구
175: 고정 로드
177: 구동부재

Claims

제1 방향을 중심으로 회전하는 중심축;
상기 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 상기 중심축에 결합된 복수 개의 등강 풀리; 및
상기 중심축과 함께 회전하도록 상기 중심축에 결합되고, 상기 중심축의 회전 동력을 상기 복수 개의 등강 풀리에 차등적으로 분배 가능하도록 상기 복수 개의 등강 풀리와 연결된 차동 기어 장치를 포함하고,
상기 복수 개의 등강 풀리 중 적어도 2개의 등강 풀리에 1개의 로프가 순차적으로 감긴 상태에서, 상기 중심축의 회전에 의해 상기 등강 풀리가 회전함에 따라, 상기 로프를 타고 등강하고,
상기 로프가 순차적으로 감긴 적어도 2개의 등강 풀리에 서로 다른 힘이 작용하는 경우 상기 중심축의 회전 동력은 상기 차동 기어 장치에 의해 상기 적어도 2개의 등강 풀리에 차등적으로 분배되는, 등강기.
제1항에 있어서,
상기 적어도 2개의 등강 풀리는, 상기 차동 기어 장치에 의해 상기 중심축의 회전 동력을 차등적으로 분배 받아 서로 다른 속도로 회전하는, 등강기.
제1항에 있어서,
상기 차동 기어 장치는, 상기 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 상기 중심축에 결합된 한 쌍의 제1 베벨기어와, 상기 중심축과 함께 회전하도록 상기 중심축에 고정 결합되되, 상기 한 쌍의 제1 베벨기어와 맞물려 상기 제1 방향에 수직한 방향인 제2 방향을 중심으로 회전하는 적어도 하나의 제2 베벨기어를 구비하고,
상기 복수 개의 등강 풀리는, 상기 제1 베벨기어와 함께 회전하도록 상기 제1 베벨기어에 연결되며,
상기 중심축의 회전 동력은, 상기 제2 베벨기어를 경유하여 상기 한 쌍의 제1 베벨기어로 전달됨으로써 상기 복수 개의 등강 풀리를 회전시키는, 등강기.
제3항에 있어서,
상기 차동 기어 장치는,
상기 중심축과 함께 회전하도록 상기 중심축에 고정 결합된 고정 블록; 및
상기 고정 블록에 결합되고, 상기 제2 베벨기어가 회전 가능하게 결합되는 고정축을 더 구비하고,
상기 고정 블록이 상기 중심축을 중심으로 회전할 때, 상기 제2 베벨기어는 상기 고정축을 중심으로 회전하면서 상기 중심축의 회전 동력을 상기 한 쌍의 제1 베벨기어에 차등적으로 분배 가능한, 등강기.
제1항에 있어서,
상기 중심축이 상기 제1 방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 본체; 및
상기 본체에 설치되고, 상기 로프가 상기 복수 개의 등강 풀리에 감겨 이동하는 경로를 가이드하는 복수 개의 가이드부재를 더 포함하는, 등강기.
제5항에 있어서,
상기 복수 개의 가이드부재는, 각각의 상기 등강 풀리로 감겨 들어가는 상기 로프의 경로를, 상기 등강 풀리의 원주 방향에 수직한 방향에서 상기 등강 풀리의 원주 방향으로 가이드하는 제1 가이드부재와, 각각의 상기 등강 풀리에서 감겨 나오는 상기 로프의 경로를, 상기 등강 풀리의 원주 방향에서 상기 등강 풀리의 원주 방향에 수직한 방향으로 가이드하는 제2 가이드부재를 구비하고,
상기 로프는, 상기 제1 가이드부재, 상기 등강 풀리 및 상기 제2 가이드부재를 순차적으로 지나면서 감겨지는, 등강기.
제6항에 있어서,
상기 제1 가이드부재는 상기 본체에 결합된 제1 가이드축 및 상기 제1 가이드축에 결합되고, 외주면에 상기 로프가 감기며, 상기 제1 가이드축을 중심으로 회전하면서 상기 로프의 경로를 가이드하는 제1 가이드롤러를 구비하고,
상기 제2 가이드부재는 상기 본체에 결합된 제2 가이드축 및 상기 제2 가이드축에 결합되고, 외주면에 상기 로프가 감기며, 상기 제2 가이드축을 중심으로 회전하면서 상기 로프의 경로를 가이드하는 제2 가이드롤러를 구비하는, 등강기.
제1항에 있어서,
상기 중심축이 상기 제1 방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 본체;
일단이 상기 본체에 결합되고, 상기 복수 개의 등강 풀리 각각의 일부 영역이 가려지는 폐쇄 위치와, 상기 일부 영역이 노출되는 개방 위치 사이에서, 변위 가능한 개폐 장치를 더 포함하는, 등강기.
제8항에 있어서,
상기 개폐 장치에 설치되고, 상기 개폐 장치가 상기 폐쇄 위치로 이동했을 때, 상기 복수 개의 등강 풀리의 각각에 감겨 있는 상기 로프를 각각 가압하는 복수 개의 가압부재를 더 포함하는, 등강기.
제9항에 있어서,
상기 가압부재는,
상기 개폐 장치에 고정 설치된 고정 본체;
상기 고정 본체에 형성된 연결축을 중심으로 회전 가능하게 상기 고정 본체에 결합된 회전 본체;
상기 연결축과 평행하게 상기 회전 본체에 형성된 축에 회전 가능하게 결합된 가압 풀리; 및
일단은 상기 고정 본체에 맞닿고 타단은 상기 가압 풀리에 맞닿도록, 상기 연결축에 결합된 토션 스프링을 구비하고,
상기 가압 풀리는, 상기 개폐 장치가 상기 폐쇄 위치로 이동했을 때, 상기 고정 본체와 상기 가압 풀리 사이에서 상기 토션 스프링에 발생한 탄성력에 의해 상기 등강 풀리에 감겨있는 상기 로프를 가압하여, 상기 로프가 상기 등강 풀리와 함께 회전하기 위한 마찰력을 인가하는, 등강기.
제10항에 있어서,
상기 가압부재는, 상기 고정 본체의 내측으로 함몰되게 형성되어, 상기 토션 스프링의 일단을 수용하는 결합홈을 더 포함하는, 등강기.
제8항에 있어서,
상기 개폐 장치를 상기 폐쇄 위치에 고정시키기 위한 고정 장치를 더 포함하고,
상기 개폐 장치는, 상기 일단을 기점으로 회전 이동 가능하고, 타단에 제1 고정 개구를 구비하며,
상기 고정 장치는, 상기 개폐 장치가 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 제1 고정 개구와 연통하는 제2 고정 개구 및 상기 제1 고정 개구와 상기 제2 고정 개구를 순차적으로 관통하여 상기 개폐 장치를 상기 폐쇄 위치에 고정시키기 위한 고정 로드를 구비하는, 등강기.
제12항에 있어서,
상기 고정 장치는, 상기 고정 로드를, 상기 제1 고정 개구 내에 삽입되지 않은 위치인 해제 위치와, 상기 제1 고정 개구를 지나 상기 제2 고정 개구 내에 적어도 일부가 삽입된 위치인 고정 위치 사이에서 변위시키는 구동부재를 더 구비하는, 등강기.
제1항에 있어서,
상기 제1 방향을 중심으로 상기 차동 기어 장치와 함께 회전하도록, 상기 차동 기어 장치에 결합된 하나 이상의 제2 등강 풀리를 더 포함하고,
상기 로프가 상기 적어도 2개의 등강 풀리와 상기 하나 이상의 제2 등강 풀리 중 적어도 하나에 감긴 상태에서 상기 로프를 타고 등강하는, 등강기.