KR102438370B1

KR102438370B1 - 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치

Info

Publication number: KR102438370B1
Application number: KR1020210116119A
Authority: KR
Inventors: 구자영
Original assignee: (주)디앤지오토매틱
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2022-09-01

Abstract

본 발명은 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치에 관한 것으로 리니어 모터를 응용하여 2개의 도어를 연동시킨 이중 슬라이딩 구조로 인한 고장 또는 이상 발생 시 전체 도어 장치를 해체하지 않고 간편하게 리니어 모터 유닛만 교체 및 유지보수가 용이하며, 상부 프레임 하부 가장 자리에 4개의 와이어 풀리를 부착하여 스틸와이어를 통해 동력을 전달시키고, 고속도어에 리니어 모터의 추진력을 직접 전달하는 구성을 통하여 도어에 걸리는 부하 및 장애물에 의한 간섭에 큰 저항 없이 작은 힘으로도 상기 리니어 모터 구동력을 최소화시켜 에너지를 절감시킴은 물론 신뢰성과 내구성을 발휘할 뿐만 아니라, 정숙성과 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치{Energy-saving automatic door device equipped with an easy to replace linear motor}

본 발명은 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 리니어 모터를 응용하여 2개의 도어를 연동시킨 이중 슬라이딩 구조로 인한 고장 또는 이상 발생 시 전체 도어 장치를 해체하지 않고 간편하게 리니어 모터 유닛만 교체 및 유지보수가 용이하며, 상부 프레임 하부 가장 자리에 4개의 와이어 풀리를 부착하여 스틸와이어를 통해 동력을 전달시키고, 고속도어에 리니어 모터의 추진력을 직접 전달하게 되면, 도어에 걸리는 부하 및 장애물에 의한 간섭에 큰 저항 없이 작은 힘으로도 상기 리니어 모터 구동력을 최소화시켜 에너지를 절감시킴은 물론 신뢰성과 내구성을 발휘할 뿐만 아니라, 정숙성과 안전성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

일반적인 자동문은 건축물의 출입구에 설치되어 각종센서 또는 스위치로 사용자들이 비접촉으로 출입을 가능케 하여 편리하게 출입할 뿐만 아니라, 외기를 효과적으로 차단하여 냉, 난방비 등을 절감하여 에너지 절감을 위해 효율적으로 사용되고 있다.

우리나라는 주거가 편리하고, 보안이 보장되는 공동 주택인 아파트를 선호하고 있는 실정이다. 이에, 아파트의 공동 출입구에는 자동문을 설치하여 무인 경비 시스템을 보편적으로 설치되고 있을 뿐만 아니라, 최근에는 세대별 입구 현관에도 중문을 설치하여 외기로부터 내부의 에너지 유출 및 환경을 보호하는 추세이고, 특히, 최근에는 현관 중문 또한 자동문으로 설치되고 있는 실정이다.

그러나, 아파트 현관은 층고가 낮아 일반적인 모터를 이용하여 좁은 폭의 현관에 이중 슬라이딩 자동문을 설치할 경우, 개폐기의 프레임 높이가 높기 때문에 미관상 좋지 않을 뿐만 아니라 출입구의 개구 높이가 낮아지는 문제점을 안고 있었다.

이를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허번호 제10-2174447호에서는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동문(100)은, 크게 가이드레일(110), 고정체, 제1 슬라이딩 도어(130), 제2 슬라이딩 도어(140), 리니어 모터(150), 연동수단(160)을 포함한다. 상기 가이드레일(110)은 길이방향으로 형성된 잉여 공간부(111)와, 상기 잉여 공간부(111)의 일측(도 1 기준 우측)에서 길이방향으로 형성된 제1 가이드부(112) 및 상기 제1 가이드부(112)의 일측에서 길이방향으로 형성된 제2 가이드부(113)를 포함한다. 상기 잉여 공간부(111) 및 제1, 제2 가이드부(112)(113)는 하측면이 개구된 'ㄷ'자 형태로써 동일한 길이를 가지며, 제1, 제2 가이드부(112)(113)에는 제1, 제2 슬라이딩 도어(130)(140)의 슬라이딩 개폐를 위한 이동롤러(132)(142)가 지지되는 가이드홈(112a)(113a)이 형성된다. 그리고 상기 제1 가이드부(112)는 상기 제1 슬라이딩 도어(130)가 전진하여 개방이 완료되는 전단측 끝단부와, 제1 슬라이딩 도어(130)가 후진하여 폐쇄가 완료되는 위치에 각각 개방용 제1 스토퍼(114)와 폐쇄용 제1 스토퍼(115)가 각각 구비되어 있으며, 상기 제2 가이드부(113)는 상기 제2 슬라이딩 도어(140)가 전후진하여 개방 및 폐쇄가 완료되는 전후 끝단부에 개방용 제2 스토퍼(116)와 폐쇄용 제2 스토퍼(117)가 각각 구비되어 있어, 제1, 제2 슬라이딩 도어(130)(140)가 함께 전진 후 개방용 제1, 제2 스토퍼(114)(116)에 의해 정지하여 고정체(고정 도어(120))와 중첩 배열되면서 출입구를 개방하고, 제1, 제2 슬라이딩 도어(130)(140)가 함께 후진 후 폐쇄용 제1, 제2 스토퍼(115)(117)에 의해 정지하여 고정체 및 제1, 제2 슬라이딩 도어(130)(140)가 모두 펼쳐져 출입구를 폐쇄한다.

그러나 이러한 종래의 리니어 모터로 구동되는 자동문은 아파트 현관과 같이 개구부 폭이 좁고, 높이가 낮은 도어 시스템에서 미관만을 고려하여 상부 도어 프레임의 최소화 설계를 이루기 위해 상부의 알루미늄 도어 프레임 내부 좁은 공간 속에 고속 도어, 저속 도어 및 리니어 모터가 삽입된 고정 도어 구조이기 때문에 리니어 모터의 이동자를 저속 도어에 고정 결합하여 저속 도어에 고정된 2 개의 와이어 풀리를 구성하고, 고속 도어측 양 끝단에 2 개의 와이어 풀리를 구성하여 와이어로 감고, 리니어 모터 이동자의 견인력을 저속도어를 구동시키고, 와이어에 의해 고속도어가 구동되는 구조(고정 도르레 원리)이어서 일체형의 상부 알루미늄 도어 프레임 속에 리니어 모터, 고속 도어 롤러, 저속 도어 롤러 등을 삽입된 구조이기 때문에, 만약, 리니어 모터(전자석 및 전기, 전자 컨트롤러 및 SMPS 로 구성됨)유닛이 고장 등의 문제가 발생될 경우는 도어 시스템 전체를 해체하여 고장난 리니어 모터를 교체하여야 하는 매우 불합리한 구조라는 문제점이 예상된다.

또한, 고정 도르레 원리를 이용한 리니어 모터(150)의 이동자(152)가 제1 가이드부(112)에 의해 제1 슬라이딩 도어(130)를 구동하고, 제 1 슬라이드부(112)와 제2 가이드부(113)는 와이어(161)를 통해 제2 슬라이딩 도어(140)를 이동시킴으로써 견인력에 과부하로 인한 이동자(152), 제1, 제2 스라이드부(112)(113) 고장과 이로 인한 부품비용 증가, 교체시 시간과 비용이 과도하게 발생될 것으로 예상된다.

대한민국 등록특허공보 제10-2174447호(등록일 2020.10.29.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로 종래의 리니어 모터(전자석 및 전기, 전자 컨트롤러 및 SMPS 로 구성됨)유닛이 고장 등의 문제가 발생될 경우는 도어 시스템 전체를 해체하지 아니하고 고장난 리니어 모터만을 간편하게 교체 및 유지보수가 가능케 하여 리니어 모터의 내구성과 제품의 신뢰도를 향상시키고 나아가 도어의 교체 또는 보수로 인한 비용 발생 절감 효과를 그 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상부 프레임 하부 가장 자리에 4개의 와이어 풀리를 부착하여 스틸와이어를 통해 동력을 전달시키고, 고속도어에 리니어 모터의 추진력을 직접 전달하게 되면, 도어에 걸리는 부하 및 장애물에 의한 간섭에 큰 저항 없이 작은 힘으로도 상기 리니어 모터 구동력을 최소화시켜 에너지를 절감시킴은 물론 신뢰성과 내구성을 발휘할 뿐만 아니라, 정숙성과 안전성을 향상시키는 것을 해결과제로 한다.

발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치로서, 상부에 고속도어용 행거롤러와 저속도어용 행거롤러를 삽입하여 설치하여 고정되는 도어 프레임과;, 고정자와 이동자로 결합된 리니어모터의 교체 또는 유지보수가 용이하도록 탈부착이 가능한 리니어모터 장착프레임과;, 상기 고속도어용 행거롤러 하부에 고속도어를 연결 고정하고, 상기 저속도어용 행거롤러에 저속도어를 연결 고정하며, 상기 리니어모터 고정프레임에 고정도어를 고정하는 도어연결부와;, 상기 도어 프레임과 리니어모터 장착프레임의 하부 가장자리 4 면에 4 개의 와이어 풀리를 고정하고, 상기 와이어 풀리의 외경에 제1 스틸 와이어가 긴장되도록 감고, 상기 고속도어 상부에 제1 와이어 고정구를 부착하고, 상기 제1 와이어 고정구는 상기 제1 스틸 와이어를 전면에 고정하고, 반대편에 상기 이동자 하부에 제2 와이어 고정구를 고정시키는 제1 스틸와이어 연결유닛과;, 상기 저속도어용 행거롤러의 하단 양 끝단에 연동장치(Telescopic kit)를 고정 부착하고, 상기 연동장치의 아이들 풀리에 제2 스틸와이어를 외부에 감아 긴장시키며, 상기 고속도어용 행거롤러 하부에 제3 와이어 고정구를 부착하고, 상기 제3 와이어 고정구는 제2 스틸와이어를 전면에 연결 고정하며, 상기 고정도어 상부에 제4 와이어 고정구를 부착하고, 상기 제4 와이어 고정구와 상기 제2 스틸와이어를 후면에 연결 고정하는 제2 스틸와이어 연결유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 리니어모터 장착프레임 외부에 경사진 다수의 돌기를 형성하고, 상기 도어 프레임의 외부에도 상기 리니어모터 장착프레임과 반대의 돌기를 형성하여 “SELF-LOCKING”이 되게 하는 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 저속도어는 고속도어보다 1/2 속도로 동기 운전시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제1 스틸 와이어의 회전방향으로 인해 고속도어와 저속도어는 상기 리니어모터의 이동자의 이동방향과 반대로 개폐가 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 리니어모터의 이동자와 상기 고속도어용 행거롤러는 상기 제1 스틸 와이어에 의해 직접 구동되어 직접 고속도어를 작은 힘으로도 개폐가 되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 아파트 현관과 같은 층고가 낮은 출입구와 같은 곳에 공간 활용성에서 유용한 리니어 모터를 적용한 이중 슬라이딩 자동문 시스템에서 리니어 모터의 고장 및 이상 발생 시 교체가 용이한 SELF-LOCKING 구조의 리니어모터 장착프레임을 개발함으로써, 종래 기술의 문제점과 같이 전체 도어 프레임을 해체하지 않고 간편하게 교체 및 유지보수가 가능케 하여 도어의 교체 또는 보수로 인한 비용 발생 절감 효과가 있다.

또한, 본 발명은 도어 프레임 및 리니어모터 장착프레임 하부 가장자리 4면에 고정된 4개의 제1 와이어 풀리 시스템의 발명을 통해 리니어 모터 및 이동자의 추진력을 제1 스틸 와이어에 전달시키고, 고속도어에 리니어 모터 추진력을 직접 전달시킴으로써 동력 전달 효율을 높이고, 에너지 손실을 최소화 시킨 정숙하고 신뢰성과 내구성을 극대화 시킬 수 있는 에너지 절감형 자동문 시스템을 실현할 수 있는 효과가 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래 기술인 리니어 모터로 구동되는 자동문 확대도.
도 2는 본 발명의 자동문장치의 3면도.
도 3은 본 발명의 자동문장치의 리니어 모터로 구동되는 자동문 확대도.
도 4는 본 발명의 자동문장치의 리니어모터 장착 프레임 단면도.
도 5는 본 발명의 자동문장치의 도어 프레임 단면도.
도 6은 본 발명의 자동문장치의 닫힘(close door) 상태도.
도 7은 본 발명의 자동문장치의 열힘(open door) 상태도.
도 8은 본 발명의 자동문장치의 4개의 와이어풀리 3면도.
도 9는 본 발명의 자동문장치의 저속도어용 행거롤러 3면도
도 10은 본 발명에 적용된 움직 도르레 원리(도10a)(도10b)와 종래기술이 적용한 고정 도르레 원리(도10c)도.
도 11은 본 발명(도11a)과 종래기술(도11b)의 동력전달 구조도
도 12는 본 발명(도12a)(도12b)의 추진력을 시험한 상태도.
도 13은 종래기술의 추진력을 시험한 상태도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 박스 포장 장치를 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 자동문장치의 3면도이고, 도 3은 본 발명의 자동문장치의 리니어 모터로 구동되는 자동문 확대도이고, 도 4는 본 발명의 자동문장치의 리니어모터 장착 프레임 단면도이고, 도 5는 본 발명의 자동문장치의 도어 프레임 단면도이고, 도 6은 본 발명의 자동문장치의 닫힘(close door) 상태도이고, 도 7은 본 발명의 자동문장치의 열힘(open door) 상태도이고, 도 8은 본 발명의 자동문장치의 4개의 와이어 풀리 3면도이고, 도 9는 본 발명의 자동문장치의 저속도어용 행거롤러 3면도이고, 도 10은 본 발명에 적용된 움직 도르레 원리(도10a)(도10b)와 종래기술이 적용한 고정 도르레 원리도(도10c)이고, 도 11은 본 발명(도11a)과 종래기술(도11b)의 동력전달 구조도이고, 도 12는 본 발명(도12a)(도12b)의 추진력을 시험한 상태도이고, 도 13은 종래기술의 추진력을 시험한 상태도이다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치는 상부에 고속도어용 행거롤러(11)와 저속도어용 행거롤러(12)를 삽입하여 설치하여 고정되는 도어 프레임(10)과;, 고정자(21)와 이동자(22)로 결합된 리니어모터(23)의 교체 또는 유지보수가 용이하도록 탈부착이 가능한 리니어모터 장착프레임(20)과;, 상기 고속도어용 행거롤러(11) 하부에 고속도어(31)를 연결 고정하고, 상기 저속도어용 행거롤러(12)에 저속도어(32)를 연결 고정하며, 상기 리니어모터 고정프레임(20)에 고정도어(33)를 고정하는 도어연결부(30)와;, 상기 도어 프레임(10)과 리니어모터 장착프레임(20)의 하부 가장자리 4 면에 4 개의 와이어 풀리(41)를 고정하고, 상기 와이어 풀리(41)의 외경에 제1 스틸 와이어(43)가 긴장되도록 감고, 상기 고속도어(31) 상부에 제1 와이어 고정구(46)를 부착하고, 상기 제1 와이어 고정구(46)는 상기 제1 스틸 와이어(43)를 전면에 고정하고, 반대편에 상기 이동자(22) 하부에 제2 와이어 고정구(47)를 고정시키는 제1 스틸와이어 연결유닛(40)과;, 상기 저속도어용 행거롤러(12)의 하단 양 끝단에 연동장치(Telescopic kit)(51)를 고정 부착하고, 상기 연동장치(51)의 아이들 풀리(52)에 제2 스틸와이어(53)를 외부에 감아 긴장시키며, 상기 고속도어용 행거롤러(11) 하부에 제3 와이어 고정구(54)를 부착하고, 상기 제3 와이어 고정구(54)는 제2 스틸와이어(53)를 전면에 연결 고정하며, 상기 고정도어(33) 상부에 제4 와이어 고정구(55)를 부착하고, 상기 제4 와이어 고정구(55)와 상기 제2 스틸와이어(53)를 후면에 연결 고정하는 제2 스틸와이어 연결유닛(50)을 포함하는 구성이다.

구체적인 구성간의 결합관계를 설명하면, 본 발명은 고속도어용 행거롤러(11) 하부에 고속도어(31)를 연결하여 고정하고, 저속도어용 행거롤러(12)에 저속도어(32)를 연결 고정하면 고정자(21)유닛 하부에 고정도어(33)를 고정하여 설치한다.

또한, 저속도어용 행거롤러(12)의 하단 양끝단에 제13연동장치(Telescopic kit)(51)를 고정 부착하고, 상기 연동장치(51)의 아이들 풀리(52)에 제2 스틸와이어(53)를 외부에 감아 긴장시킨다.

또한, 고속도어용 행거롤러(11) 하부에 제3 와이어 고정구(54)를 부착하고 상기 제3 와이어 고정구(54)와 제2 스틸와이어(53)를 전면에 연결 고정한다. 또한, 고정도어(33) 상부에 제4 와이어 고정구(55)를 부착하고, 상기 제4 와이어 고정구(55)와 제2 스틸와이어(53)를 후면에 연결하여 고정한다.

또한, 상기 도어 프레임(10)과 리니어모터 장착프레임(20)의 하부 가장자리 4면에 4개의 와이어 풀리(41)를 고정하고, 상기 와이어 풀리(41)의 외경에 제 1 스틸와이어(43)를 감고 긴장시킨다.

그리고, 고속도어(33)의 상부에 제1 와이어 고정구(46)를 부착하고, 상기 제1 와이어 고정구(46)는 제1 스틸와이어(43)를 전면에 고정하고, 반대편에 상기 이동자(22) 하부에 제2 와이어 고정구(47)를 제1 스틸와이어(43)와 고정시킨다.

또한, 본 발명은 상기 리니어모터 장착프레임(20) 외부에 경사진 다수의 돌기(24a)를 형성하고, 상기 도어 프레임(10)의 외부에도 상기 리니어모터 장착프레임(20)과 반대의 돌기(24b)를 형성하여 “SELF-LOCKING”이 되게 하는 구조이다.

특히, 리니어모터 장착프레임(20)은 리니어모터(23)의 고장 및 이상 발생 시 교체 및 유지보수가 용이한 탈부착이 가능한“SELF-LOCKING” 구조로 되어 있고, 리니어 모터(23)는 직렬로 연결된 전자석과 컨트롤러가 일체로 연결되어 있는 구조이고, 이동자(22)는 강력한 자석이 N극과 S극을 교차로 길게 트랙에 연결된 롤러 유닛에 설치된다.

또한, 본 발명은 상기 저속도어(32)는 고속도어(31)보다 1/2 속도로 동기 운전시키는 것을 특징으로 하는 구조이다.

또한, 본 발명은 상기 제1 스틸 와이어(43)의 회전방향으로 인해 고속도어(31)와 저속도어(32)는 이동자(22)의 이동방향과 반대로 개폐가 되는 것을 특징으로 하는 구조이다.

또한, 본 발명은 상기 리니어모터(23)의 이동자(22)와 상기 고속도어용 행거롤러(11)는 상기 제1 스틸 와이어(43)에 의해 직접 구동되어 직접 고속도어(31)를 작은 힘으로도 개폐가 되는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치이다.

이하에서 본 발명의 작동관계를 도 6과 도 7을 기준으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 리니어모터 컨트롤러(미도시)에 전원을 인가하면“플레밍의 왼손 법칙”에 따라 코일에 전류가 흘러 자기장이 형성되어 이에 추진력이 발생된다. 상기의 자기장에 의한 추진력은 하부에 수평 이동이 가능한 이동자 (22)에 부착된 자석을 흡입과 반발력이 작용하여 상기 이동자(22)는 좌, 우로 수평 이동한다.

이 때 상기 이동자(22) 하부에 고정 부착된 제2 와이어 고정구(47)와 제1 스틸 와이어(43)와 고정되어 상기 제1스틸 와이어(43)에 전달된 리니어모터(23)의 추진력은 고속도어(31)의 상부에 고정 부착된 제1 와이어 고정구(46)와 연결되어 직접 고속도어(31)를 구동하기 때문에 최소한의 추진력으로 상기 연동장치(54)와 연결되어 저속도어(32)는 고속도어(31)보다 1/2 속도로 도어를 동기 운전시키게 된다.

이후 상기 도어 프레임(10)과 리니어모터 장착프레임(20) 하단에 고정된 4 곳의 와이어 풀리(41) 외부에 감긴 제1 스틸 와이어(43)의 회전 방향으로 인해 상기 이동자(22)의 이동 방향과 반대로 상기 고속도어(31)는 개폐가 된다. 이 때, 상기 리니어모터(23)의 추진력은 상기 이동자(22)와 고속도어용 행거 롤러(11)는 제1 스틸 와이어(43)에 의해 직접 구동되기 때문에 힘의 손실 없이 직접 상기 고속도어(31)를 작은 힘으로 도어를 개폐 시키게 될 수 있어 리니어 모터(23)의 용량을 최소화 시킬 수 있을 뿐 아니라 고속도어(31)에 이리너 모터(23) 추진력을 직접 전달시킴으로써 동력 전달 효율을 높이고, 에너지 손실을 최소화 시켜 정숙하고 신뢰성과 내구성을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.

상기한 작용으로 인한 효과는 종래기술의 경우 이동자와 저속도어를 브래킷으로 일체화 시킨 구조이어서 저속도어가 연동장치를 통해 2배의 속도가 필요한 고속도어를 끌고 가는 구조로 본 발명의 기술에 비해 2배의 추진력(구동력)이 필요한 구조이 때문에 동일 중량의 도어를 구동시키기 위해서 리니어 모터의 용량이 2배가 더 필요할 뿐만 아니라 이러한 구조는 고속도어에 외부적인 부하나 장애물 등과의 간섭이 발생할 경우, 이상 동작 발생 또는 고장의 원인이 될 수 있는 문제점을 해결한 것이다.

보다 구체적으로 도 10 내지 도 13에서 종래기술과 본 발명에서의 리니어 모터의 견인력(추진력)을 이론계산식과 실험을 통해 비교하여 설명을 하도록 한다.

그 예시로, 본 발명의 경우 리니어 모터가 무게 50kg의 도어 2짝을 끌기 위해 도면 10a와 도 10b와 같이 본 발명은 움직 도르레 원리를 적용한 기술이다.

본원발명의 경우(움직 도르레 원리 적용기술) 도 11a를 참고하여 계산해보면,

1) 리니어 모터에 걸리는 도어 중량? (W = 도어의 무게)

W = w1 + w2

= 50kg + 25kg = 75kg

2) 등가속 운동 (Uniformly accelerated rectilinear motion)

(1) dv/dt = a (Constant)

v-vo = at

0.5(sec) - 0 = a (0.5sec)

∴ a = 1m/sec²

3) W = mg 이고, m = 75kg / 9.81(m/sec²) = 7.65kg

4) 뉴턴 제2법칙인 가속도의 법칙 (F = ma)에서

(1) X축에 대한 분력:

Fx = ma : P - uN = ma

Σ P - uN = 7.65kg x 1m/sec²

= 7.65kg. m/sec²

(2) Y축에 대한 분력:

Fy = ma : N - W = 0 (Y축에 대한 가속도 = 0)

Σ N - W = 0 => N = W = 75kg

(3) 상기의 값들을 "1)"항에 대입하면,

P - (0.03 x 75) = 7.65kg.m/sec² (이항 정리)

P = 7.65 + (0.03 x 75kg = 2.25)

= 7.65 + 2.25

따라서 견인력 P = 9.9kgf 이다.

(단, 견인력의 계산을 위해 1. 도어의 속도 V = Max. 0.5m/sec², 2. 가속시간 t = 0.5sec, 3. 도어 무게에 의한 베어링, 롤러와 레일의 구름 마찰 계수 u = 0.03으로 가정하여 적용함.)

(4) 따라서 중량의 도어를 움직여 연속적으로 안전하게 자동문을 작동키 위해서는 뉴턴의 제2법칙인 가속도 법칙에서 도어를 움직이기 위한 힘(Force)은 질량에 반비례한다. 그러므로 본 발명은 상기의 계산에 근거하여 하기의 종래 기술에 비해 25%(9.9kgf < 13.2kgf)의 큰 차이만큼 리니어 모터가 동일한 조건의 자동문을 작은 힘으로 구동 시킬 수 있기 때문에 25%의 에너지 절감 효과 뿐만 아니라 더 부드럽고 안정된 동작을 실현 시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

한편, 본 발명과 대비되는 종래 기술은 그 예시로, 리니어 모터가 무게 50kg의 도어 2짝을 끌기 위해 도면 도 10c와 같이 본 발명은 고정 도르레 원리를 적용한 기술이다.

종래기술의 경우(고정 도르레 원리 적용 기술) 도 11b를 참고하여 계산해 보면,

1) 리니어 모터에 걸리는 도어 중량? (W = 도어의 무게)

W = w1 + w2

= 50kg + 50kg = 100 kg

2) 등가속 운동 (Uniformly accelerated rectilinear motion)

(1) dv/dt = a (Constant)

v-vo = at

0.5(sec) - 0 = a (0.5sec)

a = 1m/sec²

3) W = mg이고,

m = 100kg / 9.81(m/sec²) = 10.2kg

4) 뉴턴 제2법칙인 가속도 법칙 (F = ma)에서

(1) X축에 대한 분력:

Fx = ma : P - uN = ma 　

Σ P - uN = 10.2kg x 1m/sec²

= 10.2kg. m/sec²

(2) Y축에 대한 분력:

Fy = ma : N - W = 0 (Y축에 대한 가속도 = 0)

Σ N - W = 0 => N = W = 100kg

(3) 상기 값들을 "1)'항에 대입

P - (0.03 x 100) = 10.2kg.m/sec² (이항 정리)

P = 10.2 + (0.03 x 100kg = 3)

= 10.2 + 3

견인력 P = 13.2kgf

(4) 따라서 종래 기술은 리니어 모터의 이동자가 저속도어와 결합 고정되어 저속도어에 고정된 2개의 와이어 풀리에 감긴 와이어를 통해 고속 도어를 구동 시키는 구조는 고정 도르레 원리에 의해 상기와 같이 리니어 모터의 견인력이 우리 기술 보다 25% 이상 더 필요할 뿐만 아니라 고속 도어에 외부적인 간섭 및 장애물과의 충돌 시 리니어 모터에 매우 큰 부하가 발생되어 고장의 원인이 예상될 수 있다.

또한, 상기한 본 발명과 종래 기술의 추진력 실험을 현장에서 측정해본 결과 도 12에 나타나는 바와 같이 본 발명의 추진력은 도 12a의 열림 상태와 도 12b의 닫힘 상태에서 동일하게 2 Kgf 이고, 종래기술은 도 13의 열림 상태에서 4 Kgf로 측정되어 본 발명의 경우 종래기술의 추진력의 50%의 힘만으로도 도어를 구동시킬 수 있음을 확인하였다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10. 도어 프레임
11. 고속도어용 행거롤러
12. 저속도어용 행거롤러
20. 리니어모터 장착프레임
21. 고정자
22. 이동자
23. 리니어 모터
30. 도어연결부
31. 고속도어
32. 저속도어
33. 고정도어
40. 제1 스틸와이어 연결유닛
41. 4개의 와이어 풀리
43. 제1 스틸와이어
46. 제1 와이어 고정구
47. 제2 와이어 고정구
50. 제2 스틸와이어 연결유닛(50)
51. 연동장치(Telescopic kit)
52. 아이들 풀리
53. 제2 스틸와이어
54. 제3 와이어 고정구
55. 제4 와이어 고정구

Claims

상부에 고속도어용 행거롤러(11)와 저속도어용 행거롤러(12)를 삽입하여 설치하여 고정되는 도어 프레임(10)과;,
고정자(21)와 이동자(22)로 결합된 리니어모터(23)의 교체 또는 유지보수가 용이하도록 탈부착이 가능한 리니어모터 장착프레임(20)과;,
상기 고속도어용 행거롤러(11) 하부에 고속도어(31)를 연결 고정하고, 상기 저속도어용 행거롤러(12)에 저속도어(32)를 연결 고정하며, 상기 리니어모터 고정프레임(20)에 고정도어(33)를 고정하는 도어연결부(30)와;,
상기 도어 프레임(10)과 리니어모터 장착프레임(20)의 하부 가장자리 4 면에 4 개의 와이어 풀리(41)를 고정하고, 상기 와이어 풀리(41)의 외경에 제1 스틸 와이어(43)가 긴장되도록 감고, 상기 고속도어(31) 상부에 제1 와이어 고정구(46)를 부착하고, 상기 제1 와이어 고정구(46)는 상기 제1 스틸 와이어(43)를 전면에 고정하고, 반대편에 상기 이동자(22) 하부에 제2 와이어 고정구(47)를 고정시키는 제1 스틸와이어 연결유닛(40)과;,
상기 저속도어용 행거롤러(12)의 하단 양 끝단에 연동장치(Telescopic kit)(51)를 고정 부착하고, 상기 연동장치(51)의 아이들 풀리(52)에 제2 스틸와이어(53)를 외부에 감아 긴장시키며, 상기 고속도어용 행거롤러(11) 하부에 제3 와이어 고정구(54)를 부착하고, 상기 제3 와이어 고정구(54)는 제2 스틸와이어(53)를 전면에 연결 고정하며, 상기 고정도어(33) 상부에 제4 와이어 고정구(55)를 부착하고, 상기 제4 와이어 고정구(55)와 상기 제2 스틸와이어(53)를 후면에 연결 고정하는 제2 스틸와이어 연결유닛(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치.
청구항 1에 있어서,
상기 리니어모터 장착프레임(20) 외부에 경사진 다수의 돌기(24a)를 형성하고, 상기 도어 프레임(10)의 외부에도 상기 리니어모터 장착프레임(20)과 반대의 돌기(24b)를 형성하여 “SELF-LOCKING”이 되게 하는 구조인 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치.
청구항 1에 있어서,
상기 저속도어(32)는 고속도어(31)보다 1/2 속도로 동기 운전시키는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 제1 스틸 와이어(43)의 회전방향으로 인해 고속도어(31)와 저속도어(32)는 이동자(22)의 이동방향과 반대로 개폐가 되는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치.
청구항 4에 있어서,
상기 리니어모터(23)의 이동자(22)와 상기 고속도어용 행거롤러(11)는 상기 제1 스틸 와이어(43)에 의해 직접 구동되어 직접 고속도어(31)를 작은 힘으로도 개폐가 되는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 리니어모터를 구비하는 에너지 절감형 자동문장치.