KR102289052B1 - 착용 가능한 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법 - Google Patents

착용 가능한 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 활선 작업에서 사용되는 절연 스마트 스틱(20)에 일체로 설치되는 케이블 피복 절단기가 구비된 웨어러블 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법에 관한 것으로서, 스마트 스틱(20)과, 구동 유닛과 왕복 운동 유닛 및 구동 케이스(36)로 이루어지는 구동 모듈(30)과, 헤드 케이스(17)와 헤드 케이스(17)에 내장되는 기어 유닛과 블레이드(152)가 내측에 형성되어 기어 유닛의 회전운동을 전달받아 원호 운동을 하면서 송전 케이블의 원주 방향으로 블레이드(152)를 마찰시켜 송전 케이블의 피복을 절단시키는 커팅 기어(15)로 이루어지는 헤드 모듈(10)과, 조명 모듈(60) 및, 착용 모듈(40)로 구성됨으로써, 안전하고 효율적으로 케이블 피복 제거 작업이 수행 가능하고, 저렴하면서도 신뢰성이 높아 작업자가 쉽게 구입하여 사용함으로써 활선 작업의 안전이 비약적으로 향상될 수 있는 웨어러블 스마트 스틱 및 활선 작업 공법을 제공하고자 한다.

Description

착용 가능한 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법{Wearable smart stick equipped with cable sheath cutter and method of hot-line job using it}
본 발명은 활선 공법에 사용되는 절연 재질의 스마트 스틱 및 활선 작업 공법에 관한 것으로, 특히 착용 가능하며 케이블 피복 절단기가 구비된 웨어러블 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법에 관한 것이다.
활선 작업은 고압 송전선로의 유지 보수 공사를 송전선로에 전류가 통전되는 상태에서 수행하는 작업이다.
송전선로의 유지 보수를 위한 작업에서는 절단, 피복 제거 또는 바이패스 선 설치와 같이 직접 통전되는 도체가 노출되는 경우가 종종 발생되므로 치명적인 안전사고의 위험 때문에 각별한 주의가 필요하다.
특히 케이블의 피복을 제거시켜야 할 경우에 통상적으로는 제대로 된 절연장갑조차 사용하지 않고 빨간코팅 잡갑을 착용하는 경우가 많아 상당한 안전사고가 발생되고 있다.
내선전공이 가장 많이 접하는 2.5sq 단심전선의 경우에는 통상적으로 케이블의 피복 제거를 일반적인 뺀치와 커터로 수행하므로 안전사고 방지를 위해 절연장갑이 없는 경우 일반 장갑을 2개 껴서 착용하여 작업을 종종 수행한다.
이러한 감전사고 방지를 위해 활선작업에서는 절연 스틱 또는 스마트 스틱이라는 기구가 많이 사용된다. 스마트 스틱은 송전선과 작업자 간의 간격을 최대한 넓힌 상태에서 작업이 가능하도록 스틱의 일단에는 작업자가 조작 가능한 기구가 부착되고 타단에는 일단에서 조작된 동력을 전달받는 작업 공구가 설치되므로 안전사고의 위험을 비약적으로 줄여줄 수 있다.
그런데 케이블의 피복을 벗기는 것과 같은 까다로운 작업은 원거리의 기구에 동력을 전달시켜 수행하기가 쉽지 않다. 따라서 정밀한 피복 제거 작업을 위해서는 스마트 스틱의 양 단과 내부에 설치되는 기구가 상당히 복잡한 구조를 가질 수밖에 없어 제작 비용이 상당하고 고장의 우려도 있으며, 또한 전력 공급이 필요한 경우가 많아 전력 소모 문제 외에도 회로가 설치되는 점에서 고장 우려도 있다.
전력 공급 설비의 활선 작업은 전력 소모가 있는 한 항상 수행되어야 하는 작업이므로, 최대한 위험이 방지되면서도 가격이 저렴하고 조작이 간편하면서 신뢰도가 높아야 많은 작업자가 큰 비용 지출 없이도 사용할 수 있다.
따라서 날마다 위험을 무릎 쓰고 전력설비의 유지보수를 수행하는 수많은 작업자의 안전을 위해서도 저렴하고 신뢰성 있는 구조를 가지는 활선 작업용 피복 절단기에 대한 기술 개발이 시급한 실정이다.
또한 스마트 스틱은 케이블과 작업자가 간격을 둘 수 있게 길게 제작되므로, 작업자가 스마트 스틱을 수족처럼 다루기가 쉽지 않아 작업 중에 놓칠 우려가 있고, 이 경우 사고 우려 및 작업 지연의 우려가 있다. 따라서 스마트 스티을 보다 편하게 조작할 수 있고 추락시킬 우려가 없는 수단이 요청된다.
공개실용신안공보 제20-2013-0002518호(공개일자: 2013. 04. 26)
이에 본 발명은 배터리를 통해 자동으로 구동되거나 또는 수동으로도 구동될 수 있게 구성됨으로써 일체의 전력 공급이 필요 없고 최대한 단순한 구조를 가지면서도 효율적으로 케이블 피복 제거 작업이 스마트 스틱을 통해 수행 가능하며 작업자의 신체에 착용 가능하여, 다루기 편하고 저렴하면서도 신뢰성이 높아 작업자가 쉽게 구입하여 사용함으로써 활선 작업의 안전이 비약적으로 향상될 수 있는 웨어러블 스마트 스틱 및 활선 작업 공법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨어러블 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법은 절연 재질이면서 길게 제작된 봉 형상의 스마트 스틱(20)과, 스마트 스틱(20)의 일단에 설치되어, 수동으로 또는 전력으로 회전운동을 발생시키는 회전 구동 유닛과, 스마트 스틱(20)의 내부에 설치되어 회전 구동 유닛의 회전운동을 전달받아 진자 운동으로 변환시키는 왕복 운동 유닛 및, 구동 케이스(36)로 이루어지는 구동 모듈(30)과, 스마트 스틱(20)의 타단에 설치되는 헤드 케이스(17)와, 헤드 케이스(17)에 내장되며 상기 왕복 운동 유닛으로부터 진자 운동을 전달받아 회전운동으로 변환시키는 기어 유닛과, 블레이드(152)가 내측에 형성되어 기어 유닛의 회전운동을 전달 받아 원호 운동을 하면서 송전 케이블의 원주 방향으로 블레이드(152)를 마찰시켜 송전 케이블의 피복을 절단시키는 커팅 기어(15)로 이루어지는 헤드 모듈(10)과, 상기 헤드 케이스(17)에 설치되어 블레이드(152)를 향하여 조명을 제공하는 조명 모듈(60) 및, 상기 스마트 스틱(20)의 외주면에 탈착 가능하게 설치되는 스틱 체결 프레임(41)과 신체의 팔에 착용 가능한 팔 삽입 밴드(423)가 부착된 착용 프레임(43)이 서로 일단은 힌지축(42)으로 연결되고 타단은 간격이 조절되게 제작되는 착용 모듈(40);로 구성되되, 상기 커팅 기어(15)는 송전 케이블이 내포될 수 있게 송전 케이블의 직경 보다 큰 개구부가 형성된 원호 형태이고, 외측 면에는 기어 요철(151)이 형성되어 기어 유닛으로부터 회전운동을 전달받으며, 전달받는 회전운동은 상기 진자 운동의 주기에 따라 블레이드(152)가 송전 케이블의 원주 방향을 따라 회전 방향이 변동되게 구성된다.
여기서 상기 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)은 서로 마주보는 면 중 어느 하나에는 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43) 사이의 간격을 확보시키는 이격 프레임(433)이 회동 가능하게 설치되고, 이격 프레임(433)은 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)의 서로 마주보는 면 중 어느 하나에는 이격 프레임(433)이 수용되는 프레임 수용 홈(434)이 형성되며, 이격 프레임(433)은 프레임 수용 홈(434)에 설치되는 텐션 스프링(4321)에 연결되어 회동됨으로써, 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434)으로부터 인출된 상태에서 이격 프레임(433)에 인가된 힘이 해제되면 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434) 내부로 자동으로 복귀된다.
이때 상기 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)의 서로 마주보는 면 중에서 이격 프레임(433)이 설치된 면의 반대 측 면에는 바람직하게는 이격 프레임(433)의 단부가 삽입되는 후크 블록(413)이 후크 형태로 돌출되는 형상으로 형성되고, 상기 후크 블록(413)의 입구에는 후크 블록(413)의 내측으로만 개방되는 스윙 도어(4131)가 설치되고, 스윙 도어(4131)는 후크 블록(413)의 입구에 제2텐션 스프링(4132)으로 연결되어 스윙 도어(4131)가 개방된 후에 스윙 도어(4131)에 인가된 힘이 해제되면 스윙 도어(4131)는 후크 블록(413)을 밀폐시키는 방향으로 복귀되며, 상기 이격 프레임(433)은 서로 다른 크기의 복수개의 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434)에 함께 설치되되, 각각의 이격 프레임(433)을 프레임 수용 홈(434)에 연결시키는 각각의 텐션 스프링(4321)은 모두 동일한 가상의 회전 축 상에 나란하게 배치된다.
한편 상기 회전 구동 유닛은 바람직하게는 구동 케이스(36)를 관통하여 구동 케이스(36) 외부로 돌출되며 수동으로 회전 가능한 구동 핸들(34)과, 구동 케이스(36) 내부로 뚫고 들어온 구동 핸들(34)의 단부에 설치되는 캠(33)으로 이루어지며, 상기 왕복 운동 유닛은, 길게 형성되어 스마트 스틱(20)에 내장되는 진동 봉(21)과, 진동 봉(21)의 상부와 하부에 설치되어 탄성력으로 진동 봉(21)의 진자 운동을 지속시키는 스프링으로 이루어져서, 상기 캠(33)이 회전되면서 진동 봉(21)의 하부를 가격함으로써, 캠(33)의 단속적인 회전운동이 진동 봉(21)의 지속적인 진자 운동으로 전환된다.
여기서 상기 진동 봉(21)의 상부와 하부에 설치되는 스프링은 바람직하게는 모두 동일한 스프링이 설치되어, 진동 봉(21)의 상부와 하부의 진동은 일정 시간 경과 후 공진이 형성됨으로써, 진자 운동의 지속 시간이 증가 되면서 일정한 주기가 형성된다.
이때 상기 진동 봉(21)의 상단에는 바람직하게는 랙 기어(11)가 설치되고, 구동 모듈(30) 내부에는 피니언 기어(12)가 설치되어, 진동 봉(21)의 진자 운동이 랙기어와 피니언 기어(12)의 상호작용으로 인해 회전운동으로 전환되어 기어 유닛으로 전달된다.
특히 상기 기어 유닛에는 바람직하게는 피니언 기어(12)와 동축으로 연결되어 피니언 기어(12)와 함께 회전되면서 커팅 기어(15)로 회전운동을 전달시키되, 직경이 피니언 기어(12)보다 크게 형성되어 피니언 기어(12)의 외주 면의 선속도보다 큰 선속도로 회전운동을 증폭시키는 증폭 기어(14)가 설치됨으로써, 진동 봉(21)의 미세한 가변이 확장되어 커팅 기어(15)로 전달된다.
또한 상기 커팅 기어(15)의 측면에는 바람직하게는 커팅 기어(15)의 형상인 원호 형상을 따라 가이드 홈(153)이 형성되고, 커팅 기어(15)가 설치되는 측면의 헤드 케이스(17) 내벽에는 구름 베어링(16)이 커팅 기어(15)와 증폭 기어(14)가 만나는 지점과 동일 선상이면서 가이드 홈(153)과 만나는 지점에 설치됨으로써, 커팅 기어(15)는 증폭기어(14)와 치합되어 회전되는 동안 회전 궤도의 이탈 없이 제자리에서 원호 운동을 지속시킨다.
한편 본 발명에 따른 웨어러블 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱을 이용한 활선 작업 공법은, 상기 착용 모듈(40)을 작업자의 팔에 착용하는 단계와, 상기 커팅 기어(15)를 송전 케이블에 접근시켜, 송전 케이블이 블레이드(152)에 접촉되도록 송전 케이블에 커팅 기어(15)를 거치시키는 단계와, 상기 구동 모듈(30)을 가동시켜 캠(33)의 회전이 진동 봉(21)과 증폭 기어(14)로 차례로 전달된 후 커팅 기어(15)가 가동되도록 조작하는 단계와, 상기 커팅 기어(15)와 송전 케이블의 접촉 범위가 송전 케이블의 외주면 원주방향 전체에 걸쳐 360도로 이루어지도록 스마트 스틱(20)을 5도 내지 20도로 기울였다가 원위치시키는 동작을 반복하는 단계; 및, 송전 케이블의 피복이 절단된 후 상기 케이블 피복 절단기를 회수하는 단계로 구성된다.
본 발명에 따른 케이블 피복 절단기가 구비된 웨어러블 스마트 스틱 및 이를 이용한 활선 작업 공법은 배터리를 통해 자동으로 구동되거나, 또는 수동으로도 구동될 수 있게 구성됨으로써 전력 공급이 필요 없고 최대한 단순한 구조를 가지면서도 효율적으로 케이블 피복 제거 작업이 스마트 스틱을 통해 수행 가능하여, 저렴하면서도 신뢰성이 높아 작업자가 쉽게 구입하여 사용함으로써 활선 작업의 안전이 비약적으로 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 스틱의 전체 측면도,
도 2는 도 1에서 착용 모듈의 사시도,
도 3은 도 2의 분해사시도,
도 4는 도 3에서 착용 프레임의 배면 사시도,
도 5는 도 2의 작용상태를 나타낸 측면도,
도 6은 도 1에서 스마트 스틱의 측면도,
도 7은 도 6의 단면도,
도 8은 도 1에서 헤드모듈과 스마트 스틱 및 구동모듈의 사시도,
도 9는 도 8의 투시도,
도 10은 도 9의 부분 확대도,
도 11은 도 10에서 커팅 기어와 구름 베어링의 분해 사시도,
도 12는 커팅 기어와 기어 유닛의 작동 상태도,
도 13은 도 1의 스마트 스틱의 사용 상태도,
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 케이블 피복 절단기가 구비된 웨어러블 스마트 스틱은 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 스마트 스틱(20)과, 스마트 스틱(20)의 양 단 중 사용자 측 단부에 설치 되는 구동 모듈(30)과, 송전선 측에 설치되는 헤드 모듈(10)과, 헤드 모듈(10)에 설치되는 조명 모듈(60) 및, 착용 모듈(40)로 구성된다.
스마트 스틱(20)은 활선 작업에서 작업자의 감전사고 방지를 위하여 작업 도구와 작업자 사이 간격을 이격시키는 절연 막대이며, 스마트 스틱(20) 내부에 기구가 내장되어 스마트 스틱(20)의 일단에서 작업자가 수동 조작을 할 경우 스마트 스틱(20)의 타단에 설치된 기구가 작동되게 제작된다.
도 6 내지 도 8에서는 양 단을 한 눈으로 관찰할 수 있게 도시되어 스마트 스틱(20)이 굵고 짧은 것으로 보일 수 있으나 실제로는 작업자와 송전선 간의 간격 확보를 위해 길게 제작된다.
구동 모듈(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 스마트 스틱(20)의 일단에 설치되어, 수동으로 회전운동을 발생시키는 회전 구동 유닛과, 스마트 스틱(20)의 내부에 설치되어 회전 구동 유닛의 회전운동을 전달받아 진자 운동으로 변환시키는 왕복 운동 유닛 및, 구동 케이스(36)로 이루어진다. 더욱 자세한 구조는 후술하기로 한다.
헤드 모듈(10)은 스마트 스틱(20)의 타단에 설치되는 헤드 케이스(17)와, 헤드 케이스(17)에 내장되며 상기 왕복 운동 유닛으로부터 진자 운동을 전달받아 회전운동으로 변환시키는 기어 유닛과, 블레이드(152)가 내측에 형성되어 기어 유닛의 회전운동을 전달받아 원호 운동을 하면서 송전 케이블의 원주 방향으로 블레이드(152)를 마찰시켜 송전 케이블의 피복을 절단시키는 커팅 기어(15)로 이루어진다.
즉 송전선의 피복 커팅은 커팅 기어(15)로 이루어지며, 커팅 기어(15)의 구동은 구동 모듈(30)이 담당한다.
조명 모듈(60)은 도 1에 도시된 바와 같이 헤드 케이스(17)에 설치되어 블레이드(152)를 향하여 조명을 제공함으로써, 야간에도 활선 작업이 가능할 수 있다.
착용 모듈(40)은 도 1에 도시된 바와 같이 스마트 스틱(20)의 외주면에 탈착 가능하게 설치되는 스틱 체결 프레임(41)과 신체의 팔에 착용 가능한 팔 삽입 밴드(423)가 부착된 착용 프레임(43)이 서로 일단은 힌지축(42)으로 연결되고 타단은 간격이 조절되게 제작된다.
스마트 스틱은 스마트 스틱은 케이블과 작업자가 간격을 둘 수 있게 길게 제작되므로, 작업자가 스마트 스틱을 수족처럼 다루기가 쉽지 않아 작업 중에 놓칠 우려가 있고, 이 경우 사고 우려 및 작업 지연의 우려가 있다. 따라서 스마트 스티을 보다 편하게 조작할 수 있고 추락시킬 우려가 없는 수단이 필요하다.
따라서 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예에서는 활선 작업을 수행하는 작업자의 팔에 스마트 스틱이 착용될 수 있도록 착용 모듈(40)이 마련됨으로써, 작업 도중에 혹시 발생될 수 있는 스마트 스틱의 추락으로 인한 사고나 공정 지연이 방지될 수 있다.
스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)은 서로 마주보는 면 중 어느 하나에는 도 2에 도시된 바와 같이 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43) 사이의 간격을 확보시키는 이격 프레임(433)이 회동 가능하게 설치된다.
이때 이격 프레임(433)은 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)의 서로 마주보는 면 중 어느 하나에는 도 4에 도시된 바와 같이 이격 프레임(433)이 수용되는 프레임 수용 홈(434)이 형성되며, 이격 프레임(433)은 프레임 수용 홈(434)에 설치되는 텐션 스프링(4321)에 연결되어 회동됨으로써, 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434)으로부터 인출된 상태에서 이격 프레임(433)에 인가된 힘이 해제되면 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434) 내부로 자동으로 복귀될 수 있다.
도 4에서는 이격 프레임(433)과 프레임 수용 홈(434)이 착용 프레임(43)에 설치된 것으로 되어 있으나, 이격 프레임(433)과 프레임 수용 홈(434)은 도 4와 반대로 스틱 체결 프레임(41)에 설치될 수도 있다. 다만 이 경우에는 후술하게 될 후크 블록(413)이 착용 프레임(43)에 형성되어야 한다.
도 2 내지 도 4의 실시예에서는 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)의 서로 마주보는 면 중에서 이격 프레임(433)이 설치된 면의 반대 측 면에는 이격 프레임(433)의 단부가 삽입되는 후크 블록(413)이 후크 형태로 돌출되는 형상으로 형성되고, 후크 블록(413)의 입구에는 후크 블록(413)의 내측으로만 개방되는 스윙 도어(4131)가 설치되고, 스윙 도어(4131)는 후크 블록(413)의 입구에 제2텐션 스프링(4132)으로 연결되어 스윙 도어(4131)가 개방된 후에 스윙 도어(4131)에 인가된 힘이 해제되면 스윙 도어(4131)는 후크 블록(413)을 밀폐시키는 방향으로 복귀된다.
이때 도 4에 도시된 바와 같이 이격 프레임(433)은 서로 다른 크기의 복수개의 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434)에 함께 설치되되, 각각의 이격 프레임(433)을 프레임 수용 홈(434)에 연결시키는 각각의 텐션 스프링(4321)은 모두 동일한 가상의 회전 축 상에 나란하게 배치되는 형태로 설치된다.
이격 프레임(433)이 서로 다른 복수개로 마련되면, 도 5에 도시된 바와 같이 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43) 간의 간격이 선택 가능하다. 즉 스틱 체결 프레임(41)에 대해 착용 프레임(43)이 이루는 각도의 선택이 가능하다.
이처럼 착용 프레임(43)의 각도가 가변 가능하면, 작업자의 팔과 스마트 스틱(20)의 각도 선택이 가능하다. 작업자의 팔과 스마트 스틱(20)이 이루는 최적의 각도는 작업의 종류, 작업 지점과 작업자 사이의 거리 및 작업자의 신체 조건에 따라 달라질 수 밖에 없다. 그럼에도 만약 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)이 이루는 각도가 어느 특정한 각도로만 형성될 경우에는 상황에 따라 작업자의 팔과 스마트 스틱(20)이 이루는 각도가 부적절 하게 되어 오히려 스마트 스틱(20)을 착용하지 않는 편이 작업에 도움이 될 경우가 있을 수 있다.
따라서 도 4 및 도 5의 실시예에서는 이격 프레임(433)이 복수개로 마련된다.
이 경우 복수개의 서로 다른 크기의 이격 프레임(433)이 얕은 깊이의 프레임 수용 홈(434)에 모두 수용될 수 있으려면 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 이격 프레임(433)은 작은 크기의 이격 프레임(433)이 큰 이격 프레임(433) 내측으로 포함될 수 있는 형상으로 형성되어야 한다. 특히 이격 프레임(433)이 회동될 수 있게 설치되기 위한 회전축에 해당되는 가상의 직선이 모든 이격 프레임(433)에 공통적으로 적용될 경우에 구조의 단순화 및 제작비용절감이 가능하므로, 결국 이격 프레임(433)과 가상의 회전축이 이루는 형상은 하나의 폐곡선 내지는 다각형 도형 형태로 형성된다. 이때 도 4의 형태는 하나의 예시이며 이격 프레임(433)이 다각형 또는 폐곡선 형태라면 구체적인 형상의 제한은 없다. 이와 같이 이격 프레임(433)이 형성됨으로써, 서로 다른 복수개의 이격 프레임(433)이 얕은 깊이의 프레임 수용 홈(434)에 모두 수용 가능하며, 또한 도 5에 도시된 바와 같이 착용 모듈(40)의 착용 각도 조절이 가능하다.
한편 회전 구동 유닛은 보다 구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이 구동 케이스(36)를 관통하여 구동 케이스(36) 외부로 돌출되며 수동으로 회전 가능한 구동 핸들(34)과, 구동 케이스(36) 내부로 뚫고 들어온 구동 핸들(34)의 단부에 설치되는 캠(33)으로 이루어지며, 상기 왕복 운동 유닛은, 길게 형성되어 스마트 스틱(20)에 내장되는 진동 봉(21)과, 진동 봉(21)의 상부와 하부에 설치되어 탄성력으로 진동 봉(21)의 진자 운동을 지속시키는 스프링으로 이루어진다.
따라서 캠(33)이 회전되면서 진동 봉(21)의 하부를 가격함으로써, 캠(33)의 단속적인 회전운동이 진동 봉(21)의 지속적인 진자 운동으로 전환된다.
특히 진동 봉(21)의 상부와 하부에 설치되는 스프링은 모두 동일한 스프링이 설치되어, 진동 봉(21)의 상부와 하부의 진동은 일정 시간 경과 후 공진이 형성됨으로써, 진자 운동의 지속 시간이 증가 되면서 일정한 주기가 형성될 수 있다.
구체적으로 진동 봉(21)은 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상부에는 헤드 케이스(17) 내부 면을 가이드로 하여 승강되는 상부 가변 판(311)이 진동 봉(21)의 상부에 고정 결합되고, 하부에는 하부 케이스 내부 면을 가이드로 하여 승강되는 상부 가변 판(311)이 진동 봉(21)의 상부에 고정 결합된다. 이때 도 6 및 도 8에서는 상부 스프링(312)과 하부 스프링(322)은 각각 상부 가변 판(311)과 하부 가변 판(321)의 상면에 설치되는 것으로 도시되어 있고, 상부 스프링(312)의 상단은 헤드 케이스(17) 내부에 설치된 상부 고정판의 저면에 결합되고, 하부 스프링(322)의 상단은 구동 케이스(36)의 상판에 해당되는 하부 고정판의 저면에 결합된다.
그런데 이때 상부 스프링(312)과 하부 스프링(322)이 서로 규격이 다를 경우에는 진동 봉(21)이 캠(33)에서 전달받는 충격으로 승강 될 때 서로 공진에 도달되기까지 시간이 소요되고 오히려 서로 탄성 주기가 달라서 진동이 감쇄되어 진동 봉(21)이 가변 되지 않는 결과가 발생 될 수 있다.
따라서 도 2 및 도 4의 예에서는 상부 스프링(312)과 하부 스프링(322)이 서로 동일한 규격을 가지는 것으로 통일될 경우 진동 봉(21)의 승강과 함께 곧바로 공진 주파수에 도달될 수 있어, 구동 핸들(34)을 몇 번 회전시켜 주기만 해도 일정한 시간 동안 공진이 지속 되어 진동 봉(21)의 가변이 유지될 수 있어 조작이 비약적으로 용이해 질 수 있다.
즉 조작자가 구동 핸들(34)을 몇 바퀴 회전시키기만 하면 진동 봉(21)의 상하 진동은 수 회 내지 십수회 더 지속될 수 있으며, 따라서 조작자는 간헐적으로 구동 핸들(34)을 돌려주기만 해도 진동 봉(21)의 진동은 지속적으로 유지될 수 있다.
다음으로 진동 봉(21)의 상하 진동이 도 6 및 도 8의 상부에 설치된 헤드 모듈(10)에 전달되는 경로는 진동 봉(21)의 상단에 설치된 랙 및 피니언 기어(11,12)로 이루어진다.
도 8에 도시된 바와 같이 진동 봉(21)은 상단에 랙 기어(11)가 부착되거나 또는 진동봉의 상단 자체가 랙 기어(11)로 구성될 수 있다.
그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기어 유닛에는 피니언 기어(12)와 동축으로 연결되어 피니언 기어(12)와 함께 회전되면서 커팅 기어(15)로 회전운동을 전달시키되, 직경이 피니언 기어(12)보다 크게 형성되어 피니언 기어(12)의 외주면의 선속도보다 큰 선속도로 회전운동을 증폭시키는 증폭 기어(14)가 설치됨으로써, 진동 봉(21)의 미세한 가변이 확장되어 커팅 기어(15)로 전달된다.
진동 봉(21)의 상하 진자 운동은 진폭이 클수록 진동 봉(21)의 위치 에너지로 인해 운동에너지가 급속도로 감쇄된다. 따라서 진동 봉(21)의 상하 진폭은 일정한 길이 이하가 되게 제작된다.
하지만 후술하게 될 커팅 기어(15)가 케이블 피복을 360도로 절개하려면 커팅 기어(15)를 일정한 각도 이상으로 가변시켜야 한다. 따라서 증폭 기어(14)는 진동 봉(21)의 상하 진폭이 작더라도 커팅 기어(15)의 최대 진동 범위가 180도에 근접될 수 있도록 피니언 기어(12)의 선속도를 더욱 증폭시켜주는 작용을 한다.
증폭 기어(14)의 회전 운동은 커팅 기어(15)로 전달된다.
커팅 기어(15)는 도 10에 도시된 바와 같이 진원에서 일정한 각도 만큼이 절개되어 제거된 형상으로 제작된다. 도 9 및 도 10에서는 대략 180도 정도의 각도 만큼이 절개되어 나간 형상이다. 다만 180도 미만으로 절개되거나 180도 이상으로 절개되는 실시예도 가능하다.
커팅 기어(15)는 따라서 원호 형태로 형성되고, 외주 면에는 증폭 기어(14)와 치합될 수 있는 기어 요철(151)이 형성되며, 내주 면에는 송전 케이블의 피복을 절단시킬 수 있는 블레이드(152)가 형성된다.
그런데 커팅 기어(15)가 단지 외주 면의 기어 요철(151)에서 증폭 기어(14)와 치합되기만 하고 추가적인 지지 수단이 없다면 위치를 이탈할 수 있다.
이때 만약 일반적인 원운동 부재를 지지하기 위한 기술이 적용된다면 회전축이 필요할 수밖에 없다. 그런데 회전 중심이 되는 지점에는 송전 케이블이 결합되어야 하므로 커팅 기어(15)는 통상적인 회전축으로 지지 될 수가 없다.
이러한 문제 해결을 위해 본 발명에서는 도 10에 도시된 바와 같이 커팅 기어(15)의 양 측면에 가이드 홈(153)이 커팅 기어(15)와 동일하게 반원 형태로 형성되고, 구름 베어링(16)이 헤드 케이스(17)의 내벽에 설치되어 가이드 홈(153)이 반드시 구름 베어링(16) 위치를 지나도록 설치됨으로써, 마치 커팅 기어(15)의 중심에 회전축이 설치된 것과 같이 동일한 원형 궤도를 따라 커팅 기어(15)가 가변될 수 있게 구성된다.
즉 구름 베어링(16)은 설치 위치를 벗어나지 않게 위치 자체는 고정되지만, 자유롭게 제자리에서 회전되면서 구를 수 있으므로, 구름 베어링(16)은 커팅 기어(15)와의 마찰을 최소화 시킴과 동시에 커팅 기어(15)가 회전축을 가지고 회전되는 것과 동일한 효과로 커팅 기어(15)의 회전 동작을 지지할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 인해 커팅 기어(15)의 절개 부위를 통하여 송전 케이블이 커팅 기어(15)의 내측에 내포되면 구동 핸들(34)에서 캠(33)을 통하여 진동 봉(21)의 진자 운동이 발생되고 진자 운동은 랙과 피니언 기어(12) 및 증폭 기어(14)를 통해 커팅 기어(15)로 전달됨으로써, 커팅 기어(15)는 일정한 주기로 회전 방향이 전환되는 형태의 회전운동을 하여, 커팅 기어(15)의 내측에 형성된 블레이드(152)가 송전 케이블의 피복을 절개시킬 수 있다.
이때 커팅 기어(15)의 회전 범위는 도 11에 도시된 바와 같이 송전 케이블이 내포될 수 있는 절개부위를 가지면서도 송전 케이블의 원주 방향 외주면을 대부분 커버하여 절개시킬 수 있게 회전될 수 있다.
또한 본 발명은 상술한 구성으로 알 수 있듯이 일체의 전력 공급 없이도 간소한 구성들을 통해 최소한의 조작으로 일정 시간 이상의 절개 동작이 실시되므로 특히 고공에서 시행되는 경우가 많은 활선 작업에서 작업자의 안전이 도모되면서도 작업의 편의성까지 함께 고려될 수 있으며 또한 저렴한 비용으로 구입하여 사용할 수 있어 안전 작업이 광범위하게 보편화될 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 12를참조하면 본 발명에 따른 케이블 피복 절단기는 수동으로 조작되는 구동 핸들 대신에 배터리와 모터가 적용되어, 핸들 조작 없이도 완전히 전자동으로 작동되게 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 스마트 스틱을 이용한 활선 작업 공법은, 상기 착용 모듈(40)을 작업자의 팔에 착용하는 단계와, 커팅 기어(15)를 송전 케이블에 접근시켜 송전 케이블이 블레이드(152)에 접촉되도록 송전 케이블에 커팅 기어(15)를 거치시키는 단계와, 구동 모듈(30)을 가동시켜 캠(33)의 회전이 진동 봉(21)과 증폭 기어(14)로 차례로 전달된 후 커팅 기어(15)가 가동되도록 조작하는 단계와, 커팅 기어(15)와 송전 케이블의 접촉 범위가 송전 케이블의 외주면 원주방향 전체에 걸쳐 360도로 이루어지도록 스마트 스틱(20)을 5도 내지 20도로 기울였다가 원위치시키는 동작을 반복하는 단계 및, 송전 케이블의 피복이 절단된 후 상기 케이블 피복 절단기를 회수하는 단계로 구성된다.
이때 특기할 점은 커팅 기어(15)와 송전 케이블의 접촉 범위가 송전 케이블의 외주면 원주방향 전체에 걸쳐 360도로 이루어지도록 스마트 스틱을 반복해서 약간씩 기울였다가 다시 세우는 동작을 2내지 3회 정도 반복 해주는 것이다.
그 이외에 활선 작업 공법에 대한 자세한 내용은 앞서 피복 절단기에 대한
설명과 대부분 중복되므로 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10 : 헤드 모듈 11 : 랙 기어
12 : 피니언 기어 13 : 기어 회전축
14 : 증폭 기어 15 : 커팅 기어
16 : 구름 베어링 17 : 헤드 케이스
20 : 스마트 스틱 21 : 진동 봉
30 : 구동 모듈 33 : 캠
34 : 구동 핸들 35 : 손잡이
36 : 구동 케이스 37 : 배터리
40 : 착용 모듈 41 : 스틱 체결 프레임
42 : 힌지 축 43 : 착용 프레임
60 : 조명 모듈 131 : 회전축 베어링
151 : 기어 요철 152 : 블레이드
153 : 가이드 홈 171 : 헤드 케이스 본체
172 : 커팅 기어 케이스 311 : 상부 가변 판
312 : 상부 스프링 313 : 상부 가변 판 가이드
314 : 상부 고정 판 321 : 하부 가변 판
322 : 하부 스프링 323 : 하부 가변 판 가이드
324 : 하부 고정 판 411 : 스틱 체결 밴드
412 : 힌지 축 블록 413 : 후크 블록
414 : 밴드 부착 패드 431 : 힌지 홀
432 : 이격 프레임 433 : 팔 삽입 밴드
434 : 프레임 수용 홀 4131 : 스윙 도어
4132 : 제2텐션 스프링 4321 : 텐션 스프링

Claims (9)

  1. 절연 재질이면서 길게 제작된 봉 형상의 스마트 스틱(20)과;
    스마트 스틱(20)의 일단에 설치되어, 수동으로 또는 전력으로 회전운동을 발생시키는 회전 구동 유닛과, 스마트 스틱(20)의 내부에 설치되어 회전 구동 유닛의 회전운동을 전달받아 진자 운동으로 변환시키는 왕복 운동 유닛 및, 구동 케이스(36)로 이루어지는 구동 모듈(30)과;
    스마트 스틱(20)의 타단에 설치되는 헤드 케이스(17)와, 헤드 케이스(17)에 내장되며 상기 왕복 운동 유닛으로부터 진자 운동을 전달받아 회전운동으로 변환시키는 기어 유닛과, 블레이드(152)가 내측에 형성되어 기어 유닛의 회전운동을 전달 받아 원호 운동을 하면서 송전 케이블의 원주 방향으로 블레이드(152)를 마찰시켜 송전 케이블의 피복을 절단시키는 커팅 기어(15)로 이루어지는 헤드 모듈(10)과;
    상기 헤드 케이스(17)에 설치되어 블레이드(152)를 향하여 조명을 제공하는 조명 모듈(60); 및,
    상기 스마트 스틱(20)의 외주면에 탈착 가능하게 설치되는 스틱 체결 프레임(41)과 신체의 팔에 착용 가능한 팔 삽입 밴드(423)가 부착된 착용 프레임(43)이 서로 일단은 힌지축(42)으로 연결되고 타단은 간격이 조절되게 제작되는 착용 모듈(40);로 구성되되,
    상기 커팅 기어(15)는 송전 케이블이 내포될 수 있게 송전 케이블의 직경 보
    다 큰 개구부가 형성된 원호 형태이고, 외측 면에는 기어 요철(151)이 형성되어 기어 유닛으로부터 회전운동을 전달받으며, 전달받는 회전운동은 상기 진자 운동의 주기에 따라 블레이드(152)가 송전 케이블의 원주 방향을 따라 회전 방향이 변동되게 구성되고,
    상기 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)은 서로 마주보는 면 중 어느 하나에는 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43) 사이의 간격을 확보시키는 이격 프레임(433)이 회동 가능하게 설치되며,
    이격 프레임(433)은 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)의 서로 마주보는 면 중 어느 하나에는 이격 프레임(433)이 수용되는 프레임 수용 홈(434)이 형성되며, 이격 프레임(433)은 프레임 수용 홈(434)에 설치되는 텐션 스프링(4321)에 연결되어 회동됨으로써, 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434)으로부터 인출된 상태에서 이격 프레임(433)에 인가된 힘이 해제되면 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434) 내부로 자동으로 복귀되는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스틱 체결 프레임(41)과 착용 프레임(43)의 서로 마주보는 면 중에서 이격 프레임(433)이 설치된 면의 반대 측 면에는 이격 프레임(433)의 단부가 삽입되는 후크 블록(413)이 후크 형태로 돌출되는 형상으로 형성되고,
    상기 후크 블록(413)의 입구에는 후크 블록(413)의 내측으로만 개방되는 스윙 도어(4131)가 설치되고, 스윙 도어(4131)는 후크 블록(413)의 입구에 제2텐션 스프링(4132)으로 연결되어 스윙 도어(4131)가 개방된 후에 스윙 도어(4131)에 인가된 힘이 해제되면 스윙 도어(4131)는 후크 블록(413)을 밀폐시키는 방향으로 복귀되며,
    상기 이격 프레임(433)은 서로 다른 크기의 복수개의 이격 프레임(433)이 프레임 수용 홈(434)에 함께 설치되되, 각각의 이격 프레임(433)을 프레임 수용 홈(434)에 연결시키는 각각의 텐션 스프링(4321)은 모두 동일한 가상의 회전 축 상에 나란하게 배치되는 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전 구동 유닛은 구동 케이스(36)를 관통하여 구동 케이스(36) 외부로 돌출되며 수동으로 회전 가능한 구동 핸들(34)과, 구동 케이스(36) 내부로 뚫고 들어온 구동 핸들(34)의 단부에 설치되는 캠(33)으로 이루어지며,
    상기 왕복 운동 유닛은, 길게 형성되어 스마트 스틱(20)에 내장되는 진동 봉(21)과, 진동 봉(21)의 상부와 하부에 설치되어 탄성력으로 진동 봉(21)의 진자 운동을 지속시키는 스프링으로 이루어져서,
    상기 캠(33)이 회전되면서 진동 봉(21)의 하부를 가격함으로써, 캠(33)의 단속적인 회전운동이 진동 봉(21)의 지속적인 진자 운동으로 전환되는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진동 봉(21)의 상부와 하부에 설치되는 스프링은 모두 동일한 스프링이 설치되어, 진동 봉(21)의 상부와 하부의 진동은 일정 시간 경과 후 공진이 형성됨으로써, 진자 운동의 지속 시간이 증가 되면서 일정한 주기가 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진동 봉(21)의 상단에는 랙 기어(11)가 설치되고, 구동 모듈(30) 내부에는 피니언 기어(12)가 설치되어, 진동 봉(21)의 진자 운동이 랙기어와 피니언 기어(12)의 상호작용으로 인해 회전운동으로 전환되어 기어 유닛으로 전달되는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기어 유닛에는 피니언 기어(12)와 동축으로 연결되어 피니언 기어(12)와 함께 회전되면서 커팅 기어(15)로 회전운동을 전달시키되, 직경이 피니언 기어(12)보다 크게 형성되어 피니언 기어(12)의 외주 면의 선속도보다 큰 선속도로 회전운동을 증폭시키는 증폭 기어(14)가 설치됨으로써, 진동 봉(21)의 미세한 가변이 확장되어 커팅 기어(15)로 전달되는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커팅 기어(15)의 측면에는 커팅 기어(15)의 형상인 원호 형상을 따라 가이드 홈(153)이 형성되고, 커팅 기어(15)가 설치되는 측면의 헤드 케이스(17) 내벽에는 구름 베어링(16)이 커팅 기어(15)와 증폭 기어(14)가 만나는 지점과 동일 선상이면서 가이드 홈(153)과 만나는 지점에 설치됨으로써, 커팅 기어(15)는 증폭기어(14)와 치합되어 회전되는 동안 회전 궤도의 이탈 없이 제자리에서 원호 운동을 지속시키는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱.
  9. 제1항 또는 제3항 내지 제8항 중 어느 하나의 항으로 구성되는 웨어러블 케이블 피복 절단기가 구비된 스마트 스틱을 이용한 활선 작업 공법으로서,
    상기 착용 모듈(40)을 작업자의 팔에 착용하는 단계;
    상기 커팅 기어(15)를 송전 케이블에 접근시켜, 송전 케이블이 블레이드(152)에 접촉되도록 송전 케이블에 커팅 기어(15)를 거치시키는 단계;
    상기 구동 모듈(30)을 가동시켜 캠(33)의 회전이 진동 봉(21)과 증폭 기어(14)로 차례로 전달된 후 커팅 기어(15)가 가동되도록 조작하는 단계;
    상기 커팅 기어(15)와 송전 케이블의 접촉 범위가 송전 케이블의 외주면 원주방향 전체에 걸쳐 360도로 이루어지도록 스마트 스틱(20)을 5도 내지 20도로 기울였다가 원위치시키는 동작을 반복하는 단계; 및,
    송전 케이블의 피복이 절단된 후 상기 케이블 피복 절단기를 회수하는 단계;
    로 구성되는 활선 작업 공법.
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