KR102537576B1 - 안전벨트 추락 체험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체험자가 매달린 승강대와 이를 견인하는 견인대가 같은 레일을 타고 움직이도록 하여서 구조를 간소화시키되 테프론테이프를 이용한 면접촉 마찰방식으로 승강되게 함으로써, 승강대 및 견인대를 저소음으로 안정되게 이동시킬 수 있으며, 특히 승강대의 자석조립체가 동판에 접근하면서 렌쯔의 법칙(Lenz's law)에 따라 감속되도록 자석조립체의 자력이 동판 쪽으로 집중되게 자석들을 배열하여 자력 손실을 최대한 줄인 안전벨트 추락 체험장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 수직으로 세워진 본체의 전면 양측에 한쌍의 레일이 구비되고; 체험자를 매달고 상기 레일을 따라 움직이는 승강대에는 다수의 자석이 종횡으로 배치된 자석조립체가 구비되며; 상기 본체 하부에는 상기 자석조립체와 근접되는 동판이 구비되어서 상기 승강대의 자유낙하 과정에서 렌쯔의 법칙에 따른 제동력이 발생되도록 하고; 상기 레일을 따라 움직이는 견인대는 상기 본체 상단의 모터로 당겨지는 체인과 연결되고, 상기 승강대와 후크를 통하여 간헐적으로 연결되어서 상기 견인대가 상기 승강대를 끌고 올라가는 과정에서 상기 후크가 벗겨지면 상기 승강대는 자유낙하되며; 상기 레일은 4면을 갖는 각형으로 구성되고; 상기 승강대 및 견인대 양측에는 상기 레일의 3면을 감싸도록 한쪽이 개방되어서 면접촉되는 가이드블록이 구비되는데, 이들 가이드블록은 개방된 부분이 서로 대응되게 각 상기 레일에 밀착되어서 상기 승강대 및 견인대가 레일에서 벗어나지 않도록 한 특징이 있다.

Description

안전벨트 추락 체험장치{Safety belt fall experience device}

본 발명은 안전벨트 추락 체험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체험자가 매달린 승강대와 이를 견인하는 견인대가 같은 레일을 타고 움직이도록 하여서 구조를 간소화시키되 테프론테이프를 이용한 면접촉 마찰방식으로 승강되게 함으로써, 승강대 및 견인대를 저소음으로 안정되게 이동시킬 수 있으며, 특히 승강대 자석조립체의 자력이 동판에 집중되게 하여 렌쯔의 법칙(Lenz's law)을 극대화한 안전벨트 추락 체험장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설 현장에서의 사고는 현장 책임자, 안전관리요원 그리고 무엇보다 현장에서 작업하는 작업자들의 안전 불감증 및 부주의에 기인한 것으로서, 자료에 의하면 건설 현장에서의 재해는 추락, 충돌, 협착 및 전도 등의 재해가 전체 재해의 70% 이상을 차지하고 있다. 이러한 재해들은 관계자나 사고 당사자들이 사전에 조금만 관심을 갖고 주의를 기울이면 피해 정도를 크게 줄일 수 있는 것들이다.

대단위 규모의 작업 현장이나 고층의 작업 현장에서는 곳곳에 추락사고의 위험성이 늘 상존하고 있기 때문에 작업자들의 안전의식은 물론이고, 사전 교육이 더욱더 절실히 요구된다.

본 발명자의 종래 공개특허 제2019-0096048호는 추락체험을 할 수 있는 장치로써, 수직프레임의 하부에 동판이 구비되고; 체험자가 매달리는 승강대에는 동판과 대응되는 자석조립체가 구비되며; 호이스트로 움직이는 견인구에는 승강대와 간헐적으로 연결되는 후크가 구비된 것으로서, 상기 견인구가 상기 승강대를 끌고 상승되는 과정에서 상기 후크가 상기 승강대에서 벗어나는 순간 상기 승강대는 자유낙하되고, 이때 상기 자석조립체가 상기 동판을 지나는 과정에서 렌쯔의 법칙에 따른 제동력이 발생되도록 한 것이다.

그러나 종래 본 발명자의 특허는 승강대가 움직이는 레일과 견인구가 움직이는 레일이 이중으로 구비되기 때문에 구조가 복잡한 단점이 있었다. 또한 승강대와 레일 및 견인구와 레일이 바퀴를 통한 구름접촉방식으로 이동되므로 마찰소음이 심하고 또한 마찰을 줄이기 위하여 구리스를 도포하면 지저분해져서 미관상 좋지 않는 등의 문제점이 있었다.

또한 자석조립체는 자력이 동판으로 집중되지 않고 동판 반대쪽으로도 분산되기 때문에 자력을 높이기위해 많은 자석을 사용하다 보면 자석조립체가 커지므로 장치를 소형화하는데 어려움이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 체험자가 매달린 승강대와 이를 견인하는 견인대가 같은 레일을 타고 움직이도록 하여서 구조를 간소화시키되 테프론테이프를 이용한 면접촉 마찰방식으로 승강되게 함으로써, 승강대 및 견인대를 저소음으로 안정되게 이동시킬 수 있으며, 특히 승강대의 자석조립체가 동판에 접근하면서 렌쯔의 법칙(Lenz's law)에 따라 감속되도록 자석조립체의 자력이 동판 쪽으로 집중되게 자석들을 배열하여 자력 손실을 최대한 줄인 안전벨트 추락 체험장치를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 수직으로 세워진 본체의 전면 양측에 한쌍의 레일이 구비되고; 체험자를 매달고 상기 레일을 따라 움직이는 승강대에는 다수의 자석이 종횡으로 배치된 자석조립체가 구비되며; 상기 본체 하부에는 상기 자석조립체와 근접되는 동판이 구비되어서 상기 승강대의 자유낙하 과정에서 렌쯔의 법칙에 따른 제동력이 발생되도록 하고; 상기 레일을 따라 움직이는 견인대는 상기 본체 상단의 모터로 당겨지는 체인과 연결되고, 상기 승강대와 후크를 통하여 간헐적으로 연결되어서 상기 견인대가 상기 승강대를 끌고 올라가는 과정에서 상기 후크가 벗겨지면 상기 승강대는 자유낙하되며; 상기 레일은 4면을 갖는 각형으로 구성되고; 상기 승강대 및 견인대 양측에는 상기 레일의 3면을 감싸도록 한쪽이 개방되어서 면접촉되는 가이드블록이 구비되는데, 이들 가이드블록은 개방된 부분이 서로 대응되게 각 상기 레일에 밀착되어서 상기 승강대 및 견인대가 레일에서 벗어나지 않도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 체험자가 매달린 승강대와 상기 승강대를 끌고 올라가는 견인대는 동일한 레일을 따라 승강되기 때문에 견인대용 레일과 승강대용 레일을 따로 구비할 필요가 없으므로 구조가 간소화되는 이점이 있다. 또한 같은 레일을 이용하면 레일과 접촉되는 롤러 때문에 마찰소음 및 마모가 심하게 발생될 수 있으나, 본 발명 한 실시예는 마찰계수가 우수한 테프론테이프를 이용하여 레일과 접촉되기 때문에 레일의 수명을 늘릴 수 있으며, 또한 마찰소음이 발생되지 않으므로 사용이 편리한 이점이 있다.

또한 승강대에 장착되는 자석조립체는 다수의 자석들 자력이 고정된 동판 쪽으로 향하도록 자석이 배열되기 때문에 자석조립체의 크기를 최소화 할 수 있으며, 또한 자석조립체와 동판의 간격을 미세하게 조정할 수 있으므로 최적의 자력이 동판에 작용하도록 할 수 있는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 체험장치의 분리 사시도
도 2는 본 발명 한 실시예의 체험장치의 조립 사시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 체험장치의 전체 측면도
도 4는 본 발명 한 실시예의 체험장치의 일부 확대 평면도
도 5는 본 발명 한 실시예의 체험장치의 자석조립체 개념도

도 1 내지 도 5에서 본 발명 한 실시예의 체험장치는 각파이프와 "ㄷ"형강으로 구성되는 다수의 프레임이 수직으로 세워져서 높이 5M 이상의 본체(10)를 구성하고, 본체(10)의 전면에는 양측에 서로 떨어진 한쌍의 레일(11)이 수직으로 구비된다. 각 상기 레일(11)은 단면이 직사각형의 형강으로 구성되며 이들 레일(11) 사이의 상기 본체(10) 하부에는 동판(12)이 구비된다. 그리고 상기 동판(12)과 근접되게 접하는 승강대(20)가 각 상기 레일(11)을 타고 수직으로 움직되게 본체(10)에 구비된다.

상기 승강대(20)에는 각 상기 레일(11)에 면접촉 식으로 밀착되는 "ㄷ"형 가이드블록(40)이 구비되는데, 가이드블록(40)은 마찰계수가 낮은 테프론재질로 구성되어서 면접촉과정에서 마찰열이 최소화되어 잘 미끄러지고 또한 롤러 방식에 비하여 접촉면적이 커서 각 레일(11)의 한쪽만 배치하면 되므로 가이드블록(40)의 개수를 줄일 수 있다. 상기 가이드블록(40)은 한쪽이 개방된 3면으로 구성되어서 레일(11)의 측면으로 끼워지므로 상기 가이드블록(40)은 승강대(20)의 좌측 상하부 및 우측 상하부에서 개방된 부분이 서로 마주보지 않게 배치된다.

그리고 상기 승강대(20)에는 상기 동판(12)과 근접되는 자석조립체(21)가 구비된다. 상기 자석조립체(21)는 금속판(23)에 다수의 자석(22)이 종횡으로 부착된 것으로서, 상기 자석조립체(21)가 상기 동판(12)으로 접근하는 동안 렌쯔의 법칙에 따라서 상기 동판(12)에는 자석조립체(21)를 밀어내거나 잡아당기는 전류가 반복되면서 승강대(20)에 제동력이 발생된다. 상기 자석(22)들은 금속판(23)에 부착된 상태에서 자력이 금속판(23)으로 향하지 않도록 배치된다.

상기 각 자석(22)은 육면체로 구성되는데 N극은 상측 및 우측(정면도 기준)과 앞쪽 및 우측(평면도 기준)에 형성되며, S극은 하측 및 좌측(정면도 기준)과 뒤쪽 및 좌측(평면도 기준)에 형성된다. 그리고 상기 자석(22)은 정면도 기준으로 같은 극성끼리 마주 접하게 하고, 평면도 및 저면도 기준으로 같은 극성끼리 금속판(23)에 부착되도록 다수개가 종횡으로 금속판(23)에 구비된다.

따라서 상기 자석(22)들은 같은 극성 끼리 마주접하게 금속판(23)에 부착되어서 자력이 각 자석(22)의 중심에 모이는 형태로써, 상기 금속판(23)은 자기장이 뚤고 나갈 수 없는 두께로 형성되어서 금속판(23)은 자기장을 막아주는 역할을 하므로 금속판(23)의 반대편인 동판(12) 쪽으로 자기장을 모아 자력이 동판(12)에 집중되도록 해준다. 즉 자기장의 회전반경은 자석의 크기(gauss)에 비례하여 증가되므로 금속판(23)의 두께가 자기장의 회전반경보다 크면 금속판(23)을 뚫고 나가려는 자기장을 반대쪽으로 몰아주는 특징이 있으며 이로 인하여 동판(12) 쪽으로 향하는 자력의 힘이 커진다.

따라서 동판(12)에 자력이 집중되므로 자력을 높이는 효과가 있으며, 금속판(23)에는 자력이 없으므로 공기중에 떠다니는 쇳가루 등이 달라붙지 않아서 청결함을 유지할 수 있다.

또한 상기 동판(12)은 고정볼트(14) 및 조절볼트(15)를 통하여 상기 본체(10)의 고정앵글(13)에 체결되는데, 상기 조절볼트(15)를 풀어서 상기 동판(12) 외부로 돌출되지 않도록 한 상태에서 고정볼트(14)를 고정앵글(13)에 체결하면 동판(12)이 고정앵글(13)에 밀착된다. 반대로 조절볼트(15)를 조여서 끝단이 동판(12) 외부로 돌출되게 한 상태에서 고정볼트(14)를 체결하면 조절볼트(15) 끝단이 고정앵글(13)에 먼저 닿기 때문에 동판(12)과 고정앵글(13) 사이에 간격이 벌어지는데, 이러한 조절볼트(15)의 풀고 조임에 따라 동판(12)이 자석조립체(21)에 근접되거나 또는 멀어지는 간격이 조절된다. 따라서 자석조립체(21)의 자력 세기 및 체험자의 인원수에 따라 자석조립체(21)와 동판(12) 사이 간격을 0.5mm 범위에서 조절하면 제동력을 가감할 수 있다.

또한 상기 본체(10)에는 상기 레일(11)을 따라 승강되면서 상기 승강대(20)를 끌어올리는 견인대(30)가 구비된다. 상기 견인대(30)는 각 상기 레일(11)에 면접촉 식으로 밀착되는 "ㄷ"형 가이드블록(40)이 구비되는데, 가이드블록(40)은 마찰계수가 낮은 테프론재질로 구성되어서 면접촉과정에서 마찰열이 최소화되어 잘 미끄러지고 또한 롤러 방식에 비하여 접촉면적이 커서 각 레일(11)의 한쪽만 배치하면 되므로 가이드블록(40)의 개수를 줄일 수 있다. 상기 가이드블록(40)은 한쪽이 개방된 3면으로 구성되어서 레일(11)의 측면으로 끼워지므로 상기 견인대(30)의 좌측 및 우측에서 개방된 부분이 서로 마주보지 않게 배치된다.

상기 견인대(30)에는 힌지핀(32)을 통하여 회동되는 후크(31)가 구비되고, 상기 승강대(20)에는 상기 후크(31)에 걸리는 걸림핀(24) 및 체험자의 안전벨트를 걸 수 있는 걸이구(25)가 구비된다. 그리고 상기 본체(10) 상단에는 감속기(51)를 갖는 모터(50)가 구비되고, 상기 감속기(51)는 체인(52)을 통하여 견인대(30)와 연결된다. 또한 상기 본체(10)의 상부에는 상기 승강대(20)의 상승시 상기 후크(31)의 한쪽이 걸려서 힌지핀(32)을 중심으로 회동되는 동안 후크(31)가 걸림핀(24)에서 빠져나오도록 하는 스토퍼(16)가 구비되며, 이때 상기 승강대(20)는 자유낙하 된다.

본 발명 한 실시예는 모터방식으로 승강대(20)를 움직이는 방식에 국한되지 않고 실린더를 이용한 유압방식으로 승강대(20)를 움직이게 할 수도 있다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 체험장치는 5M 이상 높이의 본체(10)로 구성된 것으로서, 승강대(20) 및 견인대(30)가 동일한 레일(11)을 타고 움직이면서 한명의 체험자가 사용하도록 도시한 것이나, 경우에 따라서는 본체(10)의 폭을 넓히고 자력의 세기를 늘리면 다수의 체험자가 이용하도록 할 수 도 있다. 상기 승강대(20) 및 견인대(30)는 본체(10) 양측의 레일(11)에 가이드블록(40)을 통하여 연결되기 때문에 각각의 레일을 이용할 때 보다 레일 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 레일(11)은 단면이 사각형의 4면으로 구성되고, 상기 가이드블록(40)은 한쪽이 개방된 3면으로 구성된 것으로서, 승강대(20) 및 견인대(30)의 양쪽에서 개방된 부분이 서로 대응되게 레일(11)에 끼워진 상태로 가이드블록(40)이 결합되면 승강대(20) 및 견인대(30)가 레일(11)에서 분리되지 않고 이동된다. 따라서 롤러 방식으로 레일에 구름접촉하기 위하여 레일 양측에 롤러를 배치하는 방식에 비하여 가이드블록(40)을 레일(11)의 양측에 배치할 필요가 없어서 가이드블록(40) 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 가이드블록(40)은 마찰계수가 적은 테프론 재질로 구성되어서 저소음으로 움직이고 면접촉방식으로 접촉면적이 롤러 방식에 비하여 크기 때문에 승강대(20) 및 견인대(30)를 안정적으로 이동시키는 이점이 있으며, 마찰계수가 적으므로 구리스 같은 윤활유를 레일(11)에 도포할 필요가 없어서 장치를 깔끔하게 유지시킬 수 있는 이점이 있다.

이러한 본 발명 한 실시예의 작동원리는 다음과 같다. 먼저 초기상태에서 상기 견인대(30)와 승강대(20)는 분리되거나 또는 후크(31)가 걸림핀(24)에 걸려 연결된 상태를 유지한다. 만약 분리상태일 경우 모터(50)를 작동시켜 견인대(30)를 하강시키면 후크(31)의 걸림핀(24)이 자동으로 걸린다. 초기상태에서 상기 승강대(20)는 본체(10) 하부에 놓이므로 체험자는 안전밸트를 상기 승강대(20)의 걸이구(25)에 연결하고 체험준비를 한다. 이때 상기 모터(50)의 작동으로 감속기(51)가 구동되면 체인(52)이 감기면서 체인(52)과 연결된 견인대(30)가 상승되고, 이때 후크(31) 및 걸림핀(24)을 통하여 승강대(20)도 함께 상승된다.

상승 과정에서 상기 승강대(20)가 본체(10) 상부에 고정된 스토퍼(16) 쪽으로 근접되는 과정에서 상기 후크(31)의 끝단이 스토퍼(16)에 닿는 순간 힌지핀(32)을 중심으로 후크(31)가 회동되면 걸림핀(24)이 후크(31)에서 빠져나오고 이때 승강대(20)는 자유낙하된다. 상기 승강대(20)는 5M 이상에서 자유낙하 되므로 놀이동산의 자이로드롭처럼 추락경험을 실질적으로 할 수 있다.

종래 체험장치는 체험자들이 약 15cm의 짧은 거리에서 추락체험을 한 적이 있으나 추락할때의 충격이 워낙 심하여 허리 등의 부상으로 아예 사용을 하지 못하고 있는 점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명 한 실시예는 위와같은 부상을 방지하여 안전을 최우선으로 중점을 두어 체험자들이 안전하게 체험을 할 수 있게 하였다.

또한 추락과정에서 상기 승강대(20)의 자석조립체(21)가 동판(12)으로 접근되는 과정에서 상기 동판(12)에는 상기 자석조립체(21)를 밀어내거나 당기는 쪽으로 전류가 반복되면서 상기 승강대(20)에 제동력이 부드럽게 발생되어서 체험자에게 전해지는 충격이 최소화된다. 따라서 노약자나 어린이도 충분히 사용가능 하므로 놀이동산이, 과학관 및 키즈카페 등에도 적용가능 한 등의 이점이 있다.

또한 상기 동판(12)은 조절볼트(15)의 풀고 조임에 따라서 상기 자석조립체(21)와의 간격이 미세하게 조절되므로 체험자의 몸무게나 인원수에 따라 자력 세기를 조절하 수 있는 등의 이점이 있다.

10 : 본체 11 : 레일
12 : 동판 13 : 고정앵글
14 : 고정볼트 15 : 조절볼트
20 : 승강대 21 : 자석조립체
22 : 자석 23 : 금속판
30 : 견인대 31 : 후크
40 : 가이드블록 50 : 모터

Claims (4)

1. 본체에 수직으로 세워진 레일을 따라 체험자를 매달고 움직이는 승강대에는 다수의 자석이 종횡으로 배치된 자석조립체가 구비되며; 상기 본체 하부에는 상기 자석조립체와 근접되는 동판이 구비되어서 상기 승강대의 자유낙하 과정에서 렌쯔의 법칙에 따른 제동력이 발생되도록 하고; 상기 레일을 따라 움직이는 견인대는 상기 본체 상단의 모터로 당겨지는 체인과 연결되고, 상기 승강대와 후크를 통하여 간헐적으로 연결되어서 상기 견인대가 상기 승강대를 끌고 올라가는 과정에서 상기 후크가 벗겨지면 상기 승강대는 자유낙하되도록 한 안전벨트 추락 체험장치에 있어서,
   상기 본체의 전면 양측에 서로 떨어져 마주보는 한쌍의 레일이 구비되고;
   상기 승강대 및 견인대 양측에는 상기 레일에 면접촉되는 가이드블록이 일직선상에 각각 구비되고;
   상기 자석들은 같은 극성 끼리 마주접하게 금속판에 부착되어서 자력이 각 자석의 중심에 모이며;
   상기 금속판은 자기장이 뚤고 나갈 수 없는 두께로 형성되어서 상기 동판 쪽으로 자기장을 모아 자력이 집중되도록 한 것을 특징으로 하는 안전벨트 추락 체험장치.
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