KR102641944B1 - 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈 - Google Patents

범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에스컬레이터를 구동시키는 회전축에 홀을 타공하지 않고서도 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사 및 종류에 상관없이 용이하게 설치할 수 있도록 하면서도, 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈에 관한 것이다.

Description

범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈{Universally installable ratchet gear module for escalator and moving walk}
본 발명은 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에스컬레이터를 구동시키는 회전축에 홀을 타공하지 않고서도 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사 및 종류에 상관없이 용이하게 설치할 수 있도록 하면서도, 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈에 관한 것이다.
승강기 안전관리법에 의하면, 승강기는 크게 엘리베이터와 에스컬레이터 및 휠체어 리프트로 분류될 수 있는데, 그 중 에스컬레이터는 일정한 경사로 또는 수평로를 따라 위·아래 또는 옆으로 움직이는 디딤판을 통해 사람이나 화물을 승강장으로 운송시키는 설비로 정의된다.
이러한 에스컬레이터는 계단형의 발판이 구동기에 의해 경사로를 따라 운행되는 구조를 갖는 협의(狹義)의 에스컬레이터와, 평면형의 발판이 구동기에 의해 경사로 또는 수평로를 따라 운행되는 구조의 무빙워크로 분류될 수 있는데, 이하에서 설명하는 본 발명에서의 에스컬레이터는 협의의 에스컬레이터와 무빙워크를 포함하는 개념인 광의(廣義)의 에스컬레이터를 의미하는 것으로 한다.
이와 같은 에스컬레이터는 지하철 및 백화점과 같은 대중 교통 시설 및 공공시설에서 많이 사용되고 있는데, 속도는 느리지만 연속적으로 운행이 가능하기 때문에 많은 사람이 한꺼번에 이용할 수 있는 장점이 있다.
일반적인 에스컬레이터는 구동모터에 의해 회전되는 회전축을 통해 전동체인이 이동하며, 다수의 계단을 경사면을 따라 순차적으로 이동시켜 승강 또는 하강하도록 한다. 에스컬레이터는 한 번에 다수의 사람이 탑승하며 많은 시간을 운용하기 때문에, 상승 또는 하강 중에 기계적 또는 전자적인 결함이나 오작동으로 인해 역회전이 발생할 수 있다.
특히, 1970년부터 건설이 추진되기 시작한 지하철 역사에 설치된 에스컬레이터의 경우, 노후화로 인한 에스컬레이터의 피로도 누적으로 인해 감속기 주축절단 및 모터 축의 파손 등으로 인한 역회전이 종종 발생하고 있다.
오작동으로 인해 에스컬레이터의 역회전이 발생하는 경우, 반동으로 탑승객들이 넘어질 수 있으며 이로 인해 다수의 탑승객이 에스컬레이터에서 떨어지며 대형 사고로 이어질 수 있다.
이와 같은 문제점을 예방하기 위해서 2019. 03. 28.에는 설치 후 15년 이상이 지난 13,000 여대의 노후 에스컬레이터에 과속역행방지장치를 의무적으로 설치하도록 승강기 안전관리법을 개정하였다.
이러한 과속역행방지장치의 일예로, 대한민국 등록특허공보 제10-1608038호에는 호환성·탈부착결합성이 우수한 에스컬레이터 역회전 방지용 스마트 보조브레이크장치가 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 하프(Half)링형 거치모듈, 티스(Teeth)구동모듈, 역회전감지센서부, PLC제어모듈을 포함하여 구성되어 역회전되는 에스컬레이터 구동을 센싱한 후, 역회전되는 회전축을 마그네틱의 힘으로 구동되는 스톱퍼티스바와 라쳇기어부를 통해 역회전되는 에스컬레이터를 정지시킬 수 있도록 구성된 것에 그 특징이 있다.
즉, 상기 종래기술은 에스컬레이터의 설치공간에 구애받지 않고 에스컬레이터 구동수단인 양측 스프로켓 사이의 회전축 표면 상에 하나 또는 둘 이상 탈부착식으로 설치할 수 있어 설치성이 우수하다는 장점은 있으나, 스톱퍼티스바를 포함하는 티스구동모듈의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허공보 제10-1888950호에 게재된 에스컬레이터용 역회전 방지장치를 출원하였으며, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 에스컬레이터를 구동시키기 위한 회전축(1)에 체결 고정되는 래칫기어모듈(100)과, 상기 래칫기어모듈(100)에 선택적으로 연결되어 래칫기어모듈(100)의 회전을 제한하는 구동모듈(200)과, 상기 구동모듈(200)을 작동시키는 솔레노이드부(300)와, 상기 회전축의 역회전을 감지하는 역회전 감지부를 포함하여 구성되는 에스컬레이터용 역회전 방지장치(10)에 있어서, 상기 래칫기어모듈(100)은 회전축(1)의 외측에 결합되는 래칫휠(110)과, 상기 래칫휠(110)의 양측에 각각 결합되는 래칫 고정플랜지(120)와, 상기 래칫휠(110) 또는 래칫휠(110)과 래칫 고정플랜지(120)의 결합체 내주면에 고정 설치되는 링 형상의 부싱(130)과, 상기 래칫 고정플랜지(120)의 외측면에 각각 접촉되는 브레이크라이닝(140)과, 상기 브레이크라이닝(140)의 외측에 위치되도록 하여 회전축(1)에 결합되는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160) 및 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 외측에 구비되어 구동모듈(200)에 연결 설치되는 메인브라켓(170)을 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 종래기술은 기존 에스컬레이터에 용이하게 설치할 수 있도록 하면서도, 폴 래칫 휠 방식(Pawl ratchet wheel method)에 의해 기구적으로 작동되어 에스컬레이터 역회전 방지의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있으나, 래칫기어모듈의 고정 설치를 위해 에스컬레이터를 구동시키기 위한 회전축에 고정홀을 타공한 후 래칫기어모듈을 고정시키는 방식으로 설치되므로 안정성이 우려되고, 상대적으로 직경이 작은 회전축을 갖는 저층용 에스컬레이터나 무빙워크에는 설치가 어려우므로 범용성이 떨어질 수 있는 단점이 있다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1608038호(2016. 03. 25. 등록) 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1888950호(2018. 08. 09. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 에스컬레이터를 구동시키는 회전축에 고정을 위한 홀을 타공하지 않고서도 고정 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사, 모델 및 종류에 상관없이 범용적으로 설치가 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
래칫휠, 고정플랜지, 부싱, 브레이크라이닝, 제1 및 제2사이드플랜지 및 한 쌍의 메인브라켓을 포함하여 에스컬레이터를 구동시키기 위한 회전축에 체결 고정되는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈에 있어서, 상기 한 쌍의 메인브라켓의 사이에 회전축 방향으로 구비되는 간격유지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 간격유지부재는 서로 일정 거리 이격되도록 하여 두 개 이상 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 및 제2사이드플랜지는, 상기 메인브라켓이 외측에 설치되는 안착부와, 래칫휠의 내측으로 삽입되어 지지하는 돌출부 및 상기 안착부와 돌출부 사이에 형성되는 플랜지부를 포함하는 두 개의 부재로 분리 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 또는 제2사이드플랜지의 돌출부는 제2 또는 제1사이드플랜지의 돌출부에 비해 넓은 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 넓은 폭의 돌출부를 포함하는 제1 또는 제2사이드플랜지의 안착부 및 돌출부에는 각각 클램핑 결합부가 형성되어 상기 두 개의 부재가 클램핑 수단에 의해 체결 고정되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 또는 제2사이드플랜지에 형성된 넓은 폭의 돌출부에는 수직 방향으로 다수 개의 나사홀이 형성되고, 상기 제1 또는 제2사이드플랜지는 나사홀을 통해 삽입 결합되는 무두렌치 볼트에 의해 회전축에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무두렌치 볼트는 나사홀을 통해 삽입되어 그 하단부가 회전축의 외측면에 밀착되는 제1볼트와, 상기 나사홀을 통해 삽입되어 제1볼트의 상부에 체결 고정되는 제2볼트를 포함하는 2단 구조인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 래칫휠은 톱니바퀴 형상으로 형성되어 상기 회전축의 역회전 또는 이상 구동시 폴이 걸림 결합되는 래칫기어부와, 상기 래칫기어부의 일측면에 일체로 형성되는 평판 링 형상의 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 에스컬레이터를 구동시키는 회전축에 고정을 위한 홀을 타공하지 않고서도 래칫기어모듈의 고정 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사, 모델 및 종류에 상관없이 범용적으로 설치가 가능할 뿐만 아니라, 보다 용이한 설치가 가능하고 안전성을 확보할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론 에스컬레이터의 구동이 멈추는 경우 발생되는 하중에 대한 지지력 및 충격 흡수력을 향상시키고 그에 따라 고장 또는 파손의 위험성을 줄여 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 종래의 에스컬레이터용 역회전 방지장치를 나타낸 분리 사시도.
도 2는 종래의 에스컬레이터용 역회전 방지장치가 에스컬레이터에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈을 나타낸 사시도.
도 4 및 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 분리 사시도.
도 6은 도 3에 나타낸 본 발명 중 제1 또는 제2사이드플랜지의 결합 모습을 나타낸 사시도.
도 7은 도 6에 나타낸 결합부의 내부 모습을 나타낸 단면도.
도 8의 (a) ~ (d)는 본 발명에 따른 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈의 설치과정을 나타낸 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 래칫기어모듈 중 래칫휠의 등가응력과 안전율을 종래의 래칫휠과 비교하여 나타낸 도면.
도 11 내지 도 15는 본 발명에 따른 래칫기어모듈 중 메인브라켓을 제외한 구성요소들의 유한요소해석을 통해 획득한 응력분포를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈을 나타낸 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 분리 사시도이며, 도 6은 도 3에 나타낸 본 발명 중 제1 또는 제2사이드플랜지의 결합 모습을 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6에 나타낸 결합부의 내부 모습을 나타낸 단면도이며, 도 8의 (a) ~ (d)는 본 발명에 따른 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈의 설치과정을 나타낸 도면이고, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 래칫기어모듈 중 래칫휠의 등가응력과 안전율을 종래의 래칫휠과 비교하여 나타낸 도면이며, 도 11 내지 도 15는 본 발명에 따른 래칫기어모듈 중 메인브라켓을 제외한 구성요소들의 유한요소해석을 통해 획득한 응력분포를 나타낸 도면이다.
본 발명은 에스컬레이터를 구동시키는 회전축에 홀을 타공하지 않고서도 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사 및 종류에 상관없이 용이하게 설치할 수 있도록 하면서도, 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈(100)(이하, '래칫기어모듈(100)'이라 한다)에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)을 포함하는 에스컬레이터용 과속역행방지장치(10)의 기본적인 구성 및 작동관계를 도 1 및 도 2를 참고로 하여 간략히 설명하기로 한다.
에스컬레이터용 과속역행방지장치(10)는 에스컬레이터의 구동을 위한 양측 메인 구동스프라켓(2)을 회전시키는 회전축(1)에 연결 설치되어 에스컬레이터가 역회전하거나 정격 허용 속도를 벗어나는 경우, 회전축(1)의 회전을 정지시킴으로써 에스컬레이터의 구동을 정지시킬 수 있도록 하는 장치로, 그 구성은 크게 래칫기어모듈(100), 구동모듈(200), 솔레노이드부(300) 및 역회전 감지부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 역회전 감지부에서 회전축(1)의 역회전을 감지하여 솔레노이드부(300)로 신호를 전달하면, 상기 솔레노이드부(300)에서는 자력에 의해 구동모듈(200)을 작동시켜 폴(212)을 회전시키고, 상기 폴(212)이 회전에 의해 회전축(1)에 결합된 래칫기어모듈(100)에 걸림으로써 회전축(1)의 회전을 정지시킬 수 있게 된다.
보다 상세히 설명하면, 다음, 상기 구동모듈(200)은 래칫기어모듈(100)의 래칫휠(110)에 선택적으로 연결되어 에스컬레이터의 역회전 또는 과속 등의 이상 구동이 감지되는 경우 래칫기어모듈(100)의 회전을 제한함으로써 회전축(1)의 회전을 정지시킴과 동시에 과속역행방지장치(10)가 에스컬레이터에 기 설치되어 있는 에스컬레이터 지지프레임(3)에 의해 지지될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 스토퍼부(210)와 구동부(220) 및 서포트부(230)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 스토퍼부(210)는 후술할 구동부(220)의 전방 단부에 회전 가능하도록 결합되어 에스컬레이터의 역주행시 구동부(220)의 구동에 의해 래칫휠(110)에 걸림되어 래칫기어모듈(100)의 회전을 제한하는 역할을 하는 것으로, 에스컬레이터의 역주행시 전단부가 래칫휠(110)에 걸림되도록 하여 래칫휠(110)의 회전을 제한하는 폴(212)과, 폴(212)의 상부에 돌출 형성되어 폴(212)이 구동부(220)에 연결될 수 있도록 하는 연결구(214) 및 구동부(220)의 구동에 의해 폴(212)이 회전할 수 있도록 하는 폴샤프트(216)를 포함하여 이루어진다.
다음, 상기 구동부(220)는 스토퍼부(210)와 솔레노이드부(300)의 사이에 연결 설치되어 솔레노이드부(300)의 신호에 의해 스토퍼부(210)를 작동시키는 역할을 하는 것이고, 상기 서포트부(230)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 후방 단부가 기설치되어 있는 에스컬레이터 지지프레임(3)에 고정 설치되고, 전방 단부에는 래칫기어모듈(100)의 메인브라켓(170) 후방 단부가 체결 고정되어 과속역행방지장치(10)가 고정 지지될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
다음, 상기 솔레노이드부(300)는 역회전 감지부로부터의 신호에 의해 구동모듈(200)을 작동시키는 역할을 하는 것으로, 구동부(220)의 후방에 연결 설치되어 자력을 생성시킴으로써 구동부(220)를 후방으로 잡아당길 수 있도록 구성되어 있다.
다음, 상기 역회전 감지부(미도시)는 에스컬레이터 회전축(1)의 일측 메인 구동스프라켓(2) 주변에 설치되어 회전축(1)의 역회전 또는 과속 등의 이상 회전을 감지하여 솔레노이드부(300)로 신호를 전달하는 역할을 하는 것으로, 회전축(1)의 속도를 감지하기 위한 속도센서(미도시)와, 회전축(1)의 회전방향을 감지하기 위한 제1 및 제2근접센서(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 에스컬레이터용 과속역행방지장치(10)는 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)을 제외한 주요 기술적 구성 및 작동관계를 개략적으로 설명한 것으로, 이에 대한 보다 세부적인 구성 및 작동관계는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-1888950호에 게재된 에스컬레이터용 역회전 방지 장치의 구성 및 작동관계와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)은 에스컬레이터의 구동이 멈추는 경우 발생되는 하중에 대한 지지력 및 충격 흡수력을 향상시키고, 회전축(1)에 고정을 위한 홀을 타공하지 않고서도 고정 설치가 가능하도록 종래의 래칫기어모듈(100)을 개선시킨 것에 기술적 특징이 있는 것으로, 그 구성은 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 래칫휠(110), 고정플랜지(120), 부싱(130), 브레이크라이닝(140), 제1 및 제2사이드플랜지(150,160), 한 쌍의 메인브라켓(170)을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)은 에스컬레이터의 구동을 위한 양측 메인 구동스프라켓(2) 사이의 회전축(1)에 설치되어 구동모듈(200)에 구비된 폴(212)과의 걸림 작용에 의해 회전축(1)을 정지시키는 역할을 하는 것으로, 상기 메인브라켓(170)을 제외한 다른 구성요소들은 회전축(1)과 일체로 회전할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)에 포함되는 상기 구성요소들은 두 개의 부재들로 분리 구성되고, 분리 구성된 두 개의 부재들 내측에는 반원 형상의 홈이 각각 형성되어 회전축(1)에 결합된 스프라켓(2) 등을 분리시키지 않고서도 용이하게 회전축(1)에 설치할 수 있도록 구성될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 먼저 상기 래칫휠(110)은 톱니바퀴 형상으로 이루어져 회전축(1)을 감싸도록 하여 외측에 설치되는 것으로, 에스컬레이터가 역회전하거나 과속 등 비정상적인 구동을 하는 경우 구동모듈(200)에 구비된 폴(212)과의 걸림에 의해 회전축(1)의 회전을 정지시키는 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 래칫휠(110)은 톱니바퀴 형상으로 형성되어 상기 회전축(1)의 역회전 또는 이상 구동시 폴(212)이 걸림 결합되는 래칫기어부(112)와, 상기 래칫기어부(112)의 일측면에 일체로 형성되는 평판 링 형상의 플랜지부(114)를 포함할 수 있는데, 이와 같이 래칫기어부(112)의 일측면에 플랜지부(114)를 일체로 형성시키는 경우, 종래의 래칫휠 구조에 비해 변형율을 줄이고 안전율은 향상시킬 수 있는 효과를 보일 수 있다.
다음, 상기 고정플랜지(120)는 래칫휠(110)의 좌,우 양측에 각각 결합되어 래칫휠(110)을 지지하기 위한 구성으로, 볼트나 핀 등의 체결수단에 의해 래칫휠(110)의 좌,우 양측에 체결 고정될 수 있다.
이때, 상기 래칫휠(110)의 플랜지부(114)에 체결 고정되는 고정플랜지(120)는 타측 고정플랜지(120)에 비해 그 두께를 얇게 형성할 수 있다.
다음, 상기 부싱(130)은 링 형상으로 이루어져 래칫휠(110)과 고정플랜지(120)의 결합체의 내주면과, 후술할 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 돌출부(154,164) 외주면 사이에 설치되는 구성으로, 상기 래칫휠(110)과 고정플랜지(120)의 결합체와 제1 및 제2사이드플랜지(150,160) 사이의 마찰에 의한 마모를 방지하고, 래칫휠(110)과 고정플랜지(120)의 결합체와 제1 및 제2사이드플랜지(150,160) 사이가 이격되지 않고 완벽히 밀착될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 부싱(130)으로는 탄성 및 내마모성이 우수한 나일론 재질을 사용할 수 있다.
다음, 상기 브레이크라이닝(140)은 상기 회전축(1)의 역회전이 감지되거나 에스컬레이터가 정격 허용속도를 벗어나게 되어 구동모듈(200)의 구동에 의해 폴(212)이 회전하여 래칫휠(110)에 걸림 결합되는 경우, 마찰력에 의해 회전축(1)의 회전이 서서히 정지될 수 있도록 하는 것으로, 상기 고정플랜지(120)의 외측면, 즉 양 측면과 후술할 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 플랜지부(156,166) 내측면 사이에 체결 고정될 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 메인브라켓(170)을 제외한 래칫기어모듈(100)의 다른 구성요소들은 에스컬레이터의 구동시 모두 회전축(1)과 일체로 회전하게 되는데, 상기 폴(212)에 의해 래칫휠(110)의 회전이 정지되는 경우, 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)는 회전축(1)과 함께 회전하는 상태가 되고, 래칫휠(110)의 양 측면에 일체로 결합된 고정플랜지(120)는 회전이 정지된 상태가 되므로, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)와 고정플랜지(120) 사이의 접촉부에서는 마찰이 발생하게 된다.
이에 따라, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)와 고정플랜지(120) 사이의 접촉부에 브레이크라이닝(140)을 각각 체결 고정시킴으로써 래칫휠(110)의 회전이 정지되는 경우 회전축(1)의 회전이 서서히 정지될 수 있도록 구성된 것이다.
이때, 상기 고정플랜지(120)의 외측면에 밀착되는 브레이크라이닝(140)의 일측면은 열처리된 철판으로 구성될 수 있는데, 이를 통해 브레이크라이닝(140)의 강도를 향상시킬 수 있고, 마찰열 발생을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 제동력이 보다 일정해지도록 하는 효과를 보일 수 있다.
다음, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)는 브레이크라이닝(140)의 외측에 위치되도록 하여 회전축(1)에 고정 설치되는 구성으로, 회전축(1)의 회전에 의해 메인브라켓(170)을 제외한 래칫기어모듈(100)의 다른 구성요소들이 일체로 회전할 수 있도록 함과 동시에 회전축(1)의 역회전 또는 이상 회전시 폴(212)에 의해 래칫휠(110)의 회전이 제한되는 경우 브레이크라이닝(140)과의 마찰력에 의해 회전축(1)의 회전을 서서히 정지시킬 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)는 안착부(152,162), 돌출부(154,164) 및 플랜지부(156,166)를 포함할 수 있는데, 상기 안착부(152,162)는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 외측 방향, 즉 회전축(1)의 양측 가장자리 방향으로 돌출 형성되는 구성으로, 상기 안착부(152,162)의 외측으로는 후술할 메인브라켓(170)이 안착부(152,162)로부터 수 mm의 간격으로 이격된 형태로 설치될 수 있다.
즉, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)는 회전축(1)과 일체로 회전하는 구성이고, 상기 메인브라켓(170)은 그 후방 단부가 구동모듈(200)에 결합되어 고정된 상태로 회전하지 않는 구성이므로 에스컬레이터의 정상 구동시 상기 안착부(152,162)와 메인브라켓(170)의 사이, 즉 안착부(152,162)의 외측면과 메인브라켓(170)의 내측면 사이에는 약간의 간격이 형성되도록 함으로써 마찰이 발생되지 않도록 구성될 수 있다.
다음, 상기 돌출부(154,164)는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 내측 방향, 즉 회전축(1)의 중심 방향으로 돌출 형성되는 구성으로, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 돌출부(154,164)는 회전축(1)의 중심 방향 단부가 서로 맞닿도록 구성되고, 상기 돌출부(154,164)의 외측으로는 전술한 부싱(130), 래칫휠(110), 고정플랜지(120) 및 브레이크라이닝(140)이 돌출부(154,164)를 감싸도록 하여 고정 설치될 수 있다.
즉, 상기 돌출부(154,164)는 그 내주면이 회전축(1)과 밀착되도록 형성되고, 돌출부(154,164)의 외주면으로는 부싱(130)과 래칫휠(110)이 순차적으로 결합되어 래칫휠(110)의 내측면을 지지함과 동시에 회전축(1)의 회전력을 래칫휠(110)에 전달하는 역할을 할 수 있다.
다음, 상기 플랜지부(156,166)는 안착부(152,162)와 돌출부(154,164)에 비해 외경이 커지도록 하여 안착부(152,162)와 돌출부(154,164)의 사이에 형성되는 구성으로, 상기 브레이크라이닝(140)을 체결 고정시킬 수 있도록 안착부(152,162)와 돌출부(154,164)의 사이에 수직 방향으로 돌출 형성된다.
즉, 상기 플랜지부(156,166)의 외경은 브레이크라이닝(140) 및 고정플랜지(120)의 외경과 동일하게 형성되고, 상기 브레이크라이닝(140) 및 고정플랜지(120)의 내경은 상기 돌출부(154,164)의 외경에 비해 상기 부싱(130)의 두께만큼 크게 형성되어, 상기 브레이크라이닝(140)이 플랜지부(156,166)의 내측면과 고정플랜지(120)의 외측면 사이에 밀착되도록 체결 고정될 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)에 각각 형성된 돌출부(154,164) 또는 돌출부(154,164)와 안착부(152,162)의 폭은 서로 다르게 형성될 수 있는데, 이는 회전축(1)에 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 고정을 위한 홀을 천공하지 않고서도 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)가 회전축(1)에 고정될 수 있도록, 즉 회전축(1)과 일체로 회전할 수 있도록 하기 위한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 래칫기어모듈(100)은 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)가 회전축(1)에 고정 설치되고, 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 사이에 위치되는 래칫휠(110) 등의 구성요소는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)에 의해 지지되어 에스컬레이터의 구동시 회전축(1)과 일체로 회전하게 되는데, 종래의 래칫기어모듈은 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)를 회전축(1)에 고정시키기 위한 방법으로 회전축(1)에 홀을 천공한 후, 체결수단을 이용하여 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)를 천공된 홀에 체결 고정시키는 방식을 사용하여 왔다.
하지만, 회전축(1)에 홀을 천공하는 경우, 천공된 홀 주변에 응력집중현상이 발생되어 안전성 및 내구성이 저하될 우려가 있을 뿐만 아니라, 저층용 에스컬레이터나 무빙워크와 같이 상대적으로 직경이 작은 회전축(1)에는 홀 천공을 통한 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 결합방식을 사용할 수가 없으므로, 본 발명에서는 제1 또는 제2사이드플랜지(150,160) 중 어느 하나의 돌출부(154,164) 또는 돌출부(154,164)와 안착부(152,162)의 폭을 제2 또는 제1사이드플랜지(160,150)의 돌출부(164,154) 또는 돌출부(164,154)와 안착부(162,152)의 폭 보다 넓게 형성하여 넓은 폭을 갖는 제1 또는 제2사이드플랜지(150,160)를 회전축(1)에 고정시키고, 상대적으로 폭이 좁은 제2 또는 제1사이드플랜지(160,150)를 회전축(1)에 고정된 제1 또는 제2사이드플랜지(150,160)에 결합시키는 방식을 사용함으로써 회전축(1)에 홀을 천공하지 않고서도 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)를 회전축(1)에 고정시킬 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있다.(이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1사이드플랜지(150)의 돌출부(154) 또는 돌출부(154)와 안착부(152)의 폭이 넓게 형성되고, 제2사이드플랜지(160)의 돌출부(164) 또는 돌출부(164)와 안착부(162)의 폭이 상대적으로 좁게 형성되는 실시예를 기준으로 설명하기로 한다.)
상기와 같이 제1사이드플랜지(150)의 돌출부(154) 또는 돌출부(154)와 안착부(152)의 폭을 넓게 형성시키는 경우 제1사이드플랜지(150)와 회전축(1) 사이의 접촉 면적이 상대적으로 넓어지므로 회전축(1)에 홀을 천공하여 체결수단에 의해 결합시키는 방법을 사용하지 않고서도 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)에 견고하게 고정시킬 수 있는데, 그 일실시예로는 클램핑 방식을 사용할 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 상기 제1사이드플랜지(150)는 반원 형상의 두 개의 부재(이하, '제1부재'와 '제2부재'라 한다)로 분리 구성되는데, 상기 제1 및 제2부재가 서로 맞닿는 양측 단부의 돌출부(154) 또는 돌출부(154)와 안착부(152)에 클램핑결합부(154a)를 각각 형성시키고, 상기 제1 및 제2부재를 회전축(1)을 감싸는 형태로 위치시킨 상태에서 상기 클램핑결합부(154a)에 클램프 등의 클램핑 수단(미도시)을 결합시켜 조임으로써 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)의 외주면에 견고하게 고정시킬 수 있다.
상대적으로 돌출부(164) 또는 돌출부(164)와 안착부(162)의 폭이 좁은 제2사이드플랜지(160)는 볼트 등의 체결수단에 의해 제1사이드플랜지(150)에 체결 고정될 수 있는데, 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 결합은 돌출부(154,164)에 서로 연통되도록 형성되는 체결홀(158,168)을 통한 체결수단의 결합에 의해 이루어지는 것으로, 상기 체결홀(158,168)들의 위치를 정확히 일치시키기 위한 목적으로 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)에 결합홈(155)과 결합돌기(165)가 형성될 수 있는 등 제1 및 제2사이드플랜지(150,160) 사이의 구체적인 결합구조 및 결합방법은 대한민국 등록특허공보 제10-1888950호에 게재된 에스컬레이터용 역회전 방지장치와 동일할 수 있으므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 상기 제2사이드플랜지(160) 또한 제1사이드플랜지(150)와 마찬가지로 클램핑결합부를 형성시켜 클램핑 수단에 의해 제2사이드플랜지(160)를 구성하는 두 개의 부재를 조임으로써 제2사이드플랜지(160)가 독립적으로 회전축(1)에 견고하게 고정될 수 있도록 하는 방법도 생각해볼 수 있겠으나, 클램핑결합부의 형성을 위해서는 돌출부(164) 또는 돌출부(164)와 안착부(162)의 폭이 증가될 수 밖에 없으므로 전체적인 래칫기어모듈(100)의 중량이 증가하게 되고, 전체적인 부품수 및 가공횟수의 증가로 인해 제조원가가 상승할 뿐만 아니라, 후술하겠지만 제1 및 제2사이드플랜지(150,160) 중 어느 하나의 폭을 증가시켜 회전축(1)에 고정시키고, 나머지 하나는 종래에 비해 폭을 줄여 폭이 증가된 제1 또는 제2사이드플랜지(150,160)에 결합시키는 경우에도 충분한 안전성을 확보할 수 있으므로, 본 발명에서와 같이, 제1 및 제2사이드플랜지(150,160) 중 어느 하나에만 클램핑결합부(154a)를 형성시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 회전축(1)에 홀을 천공하여 체결수단에 의해 결합시키는 방법을 사용하지 않고서도 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)에 견고하게 고정시키기 위한 다른 실시예로 무두렌치 볼트(159)를 이용한 결합방법을 사용할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1사이드플랜지(150)의 돌출부(154) 또는 돌출부(154)와 안착부(152)에는 수직방향으로 다수 개의 나사홀(157)이 관통 형성되고, 상기 제1사이드플랜지(150)는 나사홀(157)을 통해 삽입 결합되는 다수 개의 무두렌치 볼트(159)에 의해 회전축(1)에 고정 설치되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제1사이드플랜지(150)를 구성하는 제1 및 제2부재를 회전축(1)의 외주면을 감싸도록 위치시킨 후 상기 돌출부(154) 또는 돌출부(154)와 안착부(152)에 형성된 다수 개의 나사홀(157)을 통해 무두렌치 볼트(159)를 삽입하여 상기 무두렌치 볼트(159)의 하단부가 회전축(1)의 외주면에 밀착되도록 체결시킴으로써 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
이때, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 무두렌치 볼트(159)는 2단 구조로 결합될 수 있는데, 이는 무두렌치 볼트(159)의 풀림을 방지하기 위함이다.
즉, 상기 무두렌치 볼트(159)는 제1볼트(159a)와 제2볼트(159b)로 분리 구성될 수 있는데, 상기 제1볼트(159a)는 나사홀(157)을 통해 삽입되어 그 하단부가 회전축(1)의 외측면에 밀착되는 구성이고, 상기 제2볼트(159b)는 나사홀(157)을 통해 삽입되어 그 하단부가 제1볼트(159a)의 상단면에 밀착되는 구성으로, 상기 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)을 감싸도록 위치시킨 상태에서 나사홀(157)을 통해 제1볼트(159a)를 먼저 체결 고정시키고, 상기 제1볼트(159a)의 상부에 제2볼트(159b)를 체결 고정시킴으로써 제1사이드플랜지(150)가 회전축(1)에 고정될 수 있도록 함과 동시에 무두렌치 볼트(159)의 풀림을 방지할 수 있도록 구성될 수 있다.
다음, 상기 메인브라켓(170)은 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)와 구동모듈(200)의 사이에 연결 설치되어 에스컬레이터의 멈춤 등 비정상 작동시 발생되는 하중을 지지하고 충격을 흡수하는 역할을 하는 것으로, 그 전단부는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 외측을 감싸는 형태로 구성되고, 후단부는 폴(212)을 구동시키기 위한 구동모듈(200)에 고정 설치되는 한 쌍으로 구성될 수 있다.
즉, 상기 메인브라켓(170)은 그 후방 단부가 구동모듈(200)에 연결 설치되는 제1브라켓(172)과, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 외측면을 감싸도록 하여 제1브라켓(172)의 전방 단부에 결합되는 제2브라켓(174)을 포함할 수 있는데, 상기 제1 및 제2브라켓(172,174)의 기본적인 구성은 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-2075950호에 게재된 에스컬레이터용 역회전 방지장치의 메인브라켓의 구성 및 작동관계와 동일할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 전술한 바와 같이, 한 쌍으로 이루어지는 메인브라켓(170)의 사이에는 간격유지부재(176)가 구비될 수 있는데, 상기 간격유지부재(176)는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 외측면을 감싸도록 하여 각각 설치되는 메인브라켓(170)에 수평 방향, 즉 회전축(1) 방향으로 연결 설치되어 메인브라켓(170) 사이의 간격이 유지될 수 있도록 지지하는 역할을 하는 것으로, 래칫기어모듈(100)의 고장 또는 파손의 위험성을 줄임으로써 내구성을 향상시키는 효과를 보일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 간격유지부재(176)는 서로 일정 거리 이격되도록 하여 메인브라켓(170)을 구성하는 제1브라켓(172)의 사이에 한 개 또는 두 개 이상 고정 설치될 수 있는데, 상기 간격유지부재(176)에 의해 메인브라켓(170) 사이의 간격이 고정될 수 있으므로 에스컬레이터의 구동이 멈추는 경우 회전축(1) 및 래칫기어모듈(100)에 가해지는 하중에 대한 지지력이 향상될 수 있음은 물론 충격 흡수 또한 가능하게 된다.
즉, 에스컬레이터의 구동 도중 회전축(1)의 역회전 또는 과속회전과 같은 이상 구동 발생시, 구동모듈(200)의 구동에 의한 폴(212)의 회전에 의해 폴(212)과 래칫휠(110)이 충돌하면서 회전축(1) 및 래칫기어모듈(100)에 강한 충격이 발생되는데, 이러한 충격에 의해 메인브라켓(170)의 설치위치가 변경되거나 메인브라켓(170) 사이의 간격이 변경되는 경우, 메인브라켓(170)에 의해 지지되는 폴(212)의 위치 또한 변경되어 폴(212)과 래칫휠(110) 사이의 접촉이 제대로 이루어지지 않게 되는 등의 문제가 발생될 수 있으므로, 상기 간격유지부재(176)에 의해 양측의 메인브라켓(170) 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터의 구동이 멈추는 경우 발생되는 하중에 대한 지지력을 향상시킴은 물론 충격을 흡수하여 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 메인브라켓(170) 중 제2브라켓(174)의 내측면에는 다수 개의 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에는 부싱(178)이 삽입 설치될 수 있는데, 상기 부싱(178)은 에스컬레이터의 구동 정지로 인해 회전축(1)의 회전이 정지되거나 폴(212)과 래칫휠(110)의 충돌로 인해 회전축(1)의 회전이 강제로 정지되는 경우 회전축(1)으로부터 제2브라켓(174)으로 전달되는 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 에스컬레이터의 구동시 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)는 회전축(1)과 일체로 회전하고, 메인브라켓(170)은 회전하지 않고 고정된 상태이므로, 제1사이드플랜지(150)의 외측면과 메인브라켓(170)의 내측면, 즉 제2브라켓(174)의 내측면이 접촉되는 경우 지속적인 마찰이 발생하게 된다.
이와 같은 지속적인 마찰 발생을 방지하기 위해 상기 제2브라켓(174)의 내측면과 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 외측면은 서로 일정거리 만큼 이격되도록 형성될 수 있다.
하지만, 에스컬레이터의 구동 정지로 인해 회전축(1)의 회전이 정지되거나 폴(212)과 래칫휠(110)의 충돌로 인해 회전축(1)의 회전이 강제로 정지되는 경우 등 회전축(1) 및 래칫기어모듈(100)에 충격이 발생되는 경우에는 필연적으로 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)와 제2브라켓(174) 사이의 충돌이 발생될 수 밖에 없으므로, 상기 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)와 접촉될 수 있는 제2브라켓(174)의 내측면에 다수 개의 부싱(178)을 설치함으로써 회전축(1)으로부터 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)를 통해 제2브라켓(174)으로 전달되는 충격을 흡수할 수 있다.
이때, 상기 부싱(178)은 롤러 또는 소정의 두께와 폭을 갖는 원호 형상으로 형성될 수 있으며, 황동 소재로 이루어져 충격 흡수력 및 안전율을 향상시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)의 설치과정을 간략히 설명하면, 먼저 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)에 먼저 결합시키는데, 두 개의 부재로 분리 구성된 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)을 감싸도록 위치시킨 후 클램핑 수단을 이용한 클램핑에 의해 두 개의 부재를 조이거나, 무두렌치 볼트(159)를 이용한 체결에 의해 회전축(1)에 고정을 위한 홀을 천공하지 않고서도 제1사이드플랜지(150)를 회전축(1)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
다음, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2사이드플랜지(160)의 돌출부(164)를 회전축(1)에 고정 설치된 제1사이드플랜지(150)의 돌출부(154)와 맞닿도록 위치시킨 후, 서로 맞닿은 돌출부(154,164)의 외측면을 감싸도록 부싱(130)을 결합시킨다. 이때, 제1사이드플랜지(150)의 돌출부(154)에 형성된 결합홈(155)의 내측으로 제2사이드플랜지(160)의 돌출부(164)에 형성된 결합돌기(165)가 삽입되도록 함으로써 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)에 형성된 체결홀(158,168)의 위치가 정확히 일치되도록 연결시킬 수 있다.
다음, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 플랜지부(156,166) 내측면에 브레이크라이닝(140)을 각각 체결 고정시키고, 래칫휠(110)의 양 측면에 고정플랜지(120)를 체결 고정시킨 후, 래칫휠(110)과 고정플랜지(120)의 결합체를 한 쌍의 브레이크라이닝(140)의 사이에 위치시킨 상태에서 제2사이드플랜지(160)를 회전축(1)에 고정 설치된 제1사이드플랜지(150)에 체결 고정시킴으로써 메인브라켓(170)을 제외한 래칫기어모듈(100)의 모든 구성요소들, 즉 래칫휠(110), 고정플랜지(120), 부싱(130), 브레이크라이닝(140), 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)가 에스컬레이터의 구동시 회전축(1)과 일체로 회전될 수 있도록 설치할 수 있다.
다음, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 메인브라켓(170)을 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 안착부(152,162) 상에 각각 설치하는데, 제2브라켓(174)을 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 안착부(152,162) 외측을 감싸도록 위치시킨 상태에서 제2브라켓(174)의 후방 단부에 제1브라켓(172)의 전방 단부를 체결 고정시킬 수 있다.
이때, 상기와 같이 메인브라켓(170)을 설치한 상태에서 메인브라켓(170)의 사이에 간격유지부재(176)와 폴(212) 및 폴(212)의 구동을 위한 구동부(220)를 연결 설치할 수 있고, 최종적으로 제1브라켓(172)의 후방 단부를 구동모듈(200)의 서포트부(230)에 체결 고정시킴으로써 래칫기어모듈(100)의 설치를 완료할 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10의 (a),(b)는 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100) 중 래칫휠(110) 즉, 래칫기어부(112)의 일측면에 플랜지부(114)를 일체로 형성시킨 비대칭 래칫휠(110) 구조와 종래의 래칫휠 구조에 대한 구조해석 및 안전성 평가결과를 비교하여 나타낸 것으로, 래칫휠(110)의 모델링에는 AUTO CAD 및 FUSION 360을 사용하였고, 구조해석에는 ANSYS 소프트웨어 즉, ANSYS Workbench 2021 R1을 사용하였다.
먼저, 도 9의 (a),(b)는 종래의 래칫휠과 고정플랜지 결합체와, 본 발명에 따른 래칫기어부(112)의 일측면에 플랜지부(114)를 일체로 형성시킨 비대칭 래칫휠(110)과 고정플랜지(120) 결합체의 하중 20,000N에서의 등가응력(Equivalent Stress)을 비교하여 나타낸 것으로, 종래 결합체의 최대 등가응력은 81.39Mpa인 것에 비해, 본 발명에 따른 결합체의 최대 등가응력은 72.19Mpa로 나타나 본 발명에 따른 결합체 구조가 보다 안정적임을 확인할 수 있다.
다음, 도 10의 (a),(b)는 마찬가지로 종래의 래칫휠과 고정플랜지 결합체와, 본 발명에 따른 비대칭 래칫휠(110)과 고정플랜지(120) 결합체의 구조적 안전성 평가를 위한 안전율(safety factor) 연산 결과를 비교하여 나타낸 것으로, 재료 파손예측이론 중 가장 일반적으로 사용되는 전단 변형 에너지 가설(Distortion energy theory)에 기반하여 안전율을 연산하였다.
그 결과, 종래의 결합체는 안전율이 6.59임에 비해, 본 발명에 따른 결합체의 안전율은 7.43으로 본 발명에서와 같이 일측면에 플랜지부(114)를 일체로 형성시키는 경우 구조적으로 보다 안전성을 향상시킬 수 있는 효과를 보임을 알 수 있다.
한편, 도 11 내지 도 15는 메인브라켓(170)을 제외한 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)의 응력해석 수행 결과 얻어진 응력분포를 나타낸 것으로, 모델링에는 마찬가지로 AUTO CAD가 사용되었고, 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 100mm 회전축(1)에 적용가능한 래칫기어모듈(100)에 대한 응력해석을 수행하였다.
먼저, 도 11은 메인브라켓(170)을 제외한 결합체에 대한 응력분포를 나타내는 것으로, 폴(212)과 직접적으로 접촉되는 부분, 즉 래칫휠(110)에서 최대응력이 발생되는 것을 확인할 수 있다.
다음, 도 12는 일측면에 플랜지부(114)가 일체로 형성된 래칫휠(110)의 응력분포를 나타낸 것으로, 마찬가지로 폴(212)이 직접적으로 접촉되는 부분에서 응력이 주로 발생되지만, 플랜지부(114)가 일체로 형성된 부분이 반대쪽에 비해 자유도가 제한되어 있으므로 상대적으로 약간 큰 응력이 발생된다.
다음, 도 13 및 14는 각각 고정플랜지(120) 및 브레이크라이닝(140)의 응력분포를 나타낸 것으로, 모두 기계적 체결이 발생하는 홀 주위에서 최대응력이 발생하고, 좌,우측에 따른 차이, 즉 래칫휠(110)을 기준으로 좌측 또는 우측에 결합되는 것에 따른 응력의 차이는 크게 발생되지는 않았지만, 플랜지부(114)가 아닌 래칫기어부(112)에 직접 체결되는 우측 고정플랜지(120)의 경우 래칫휠(110)의 자유도를 제한하는 역할을 수행하게 되므로 국부적으로 높은 응력이 발생될 수 있다.
다음, 도 15는 제1 및 제2사이드플랜지(150,160)의 응력분포를 나타낸 것으로, 회전축(1)에 고정되는 제1사이드플랜지(150)의 경우 최대응력이 7.4MPa로, 회전축(1)에 직접 고정되지 않는 제2사이드플랜지(160)의 최대응력 2.8MPa에 비해 상대적으로 높게 나타났다.
다음, 아래의 (표 1)은 도 11 내지 도 15에 나타낸 응력해석 결과를 이용하여 연산된 각 부품별 최대응력과 안전율을 나타낸 것으로, 현재의 과속역행방지장치(10) 안전기준에 명시된 바에 따르면 에스컬레이터에 사용되는 과속역행방지장치(10)의 부품들의 최소 안전율은 3.5 이상인 것에 비해, 최대응력이 발생하는 래칫휠(110)의 안전율이 14.4이고, 그 밖의 구성요소들의 안전율은 모두 25를 초과하므로 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)은 구조적 안전성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 래칫기어모듈(100)에 의하면, 에스컬레이터를 구동시키는 회전축(1)에 고정을 위한 홀을 타공하지 않고서도 래칫기어모듈(100)의 고정 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사, 모델 및 종류에 상관없이 범용적으로 설치가 가능할 뿐만 아니라, 보다 용이한 설치가 가능하고 안전성을 확보할 수 있으며, 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓(170) 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론 에스컬레이터의 구동이 멈추는 경우 발생되는 하중에 대한 지지력 및 충격 흡수력을 향상시키고 그에 따라 고장 또는 파손의 위험성을 줄여 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에스컬레이터를 구동시키는 회전축에 홀을 타공하지 않고서도 설치가 가능하도록 하여 기존에 운영 중인 에스컬레이터의 제조사 및 종류에 상관없이 용이하게 설치할 수 있도록 하면서도, 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 메인브라켓 사이를 고정시킴으로써 에스컬레이터 역회전 방지의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 범용 설치 가능한 에스컬레이터 및 무빙워크용 래칫기어모듈에 관한 것이다.
1 : 회전축 2 : 구동스프라켓
3 : 지지프레임 10: 역행방지장치(역주행 방지장치)
100 : 래칫기어모듈 110 : 래칫휠
112 : 래칫기어부 114 : 플랜지부
120 : 고정플랜지 130 : 부싱
140 : 브레이크라이닝 150 : 제1사이드플랜지
152, 162 : 안착부 154, 164 : 돌출부
154a : 클램핑결합부 155 : 결합홈
156, 166 : 플랜지부 157 : 나사홀
158, 168 : 체결홀 159 : 무두렌치 볼트
159a : 제1볼트 159b : 제2볼트
160 : 제2사이드플랜지 165 : 결합돌기
170 : 메인브라켓 172 : 제1브라켓
174 : 제2브라켓 176 : 간격유지부재
178 : 부싱 200 : 구동모듈
210 : 스토퍼부 212 : 폴
214 : 연결구 216 : 폴샤프트
220 : 구동부 230 : 서포트부
300 : 솔레노이드부

Claims (8)

  1. 래칫휠, 고정플랜지, 부싱, 브레이크라이닝, 제1 및 제2사이드플랜지 및 한 쌍의 메인브라켓을 포함하여 에스컬레이터를 구동시키기 위한 회전축에 체결 고정되는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈에 있어서,
    상기 한 쌍의 메인브라켓의 사이에 회전축 방향으로 구비되어 메인브라켓 사이의 간격이 유지될 수 있도록 지지하는 간격유지부재를 포함하되,
    상기 제1 및 제2사이드플랜지는,
    상기 회전축의 양측 가장자리 방향으로 돌출 형성되어 메인브라켓이 외측에 설치되는 안착부와, 회전축의 중심 방향으로 돌출 형성되어 그 내주면이 회전축과 밀착되도록 형성되고 외주면으로는 부싱과 래칫휠이 순차적으로 결합되어 래칫휠의 내측면을 지지하는 돌출부 및 상기 안착부와 돌출부 사이에 형성되는 플랜지부를 포함하는 두 개의 부재로 분리 구성되고,
    상기 제1 또는 제2사이드플랜지의 돌출부는 제2 또는 제1사이드플랜지의 돌출부에 비해 넓은 폭을 갖도록 형성되어 넓은 폭을 갖는 제1 또는 제2사이드플랜지를 회전축에 고정시키고, 상대적으로 폭이 좁은 제2 또는 제1사이드플랜지를 회전축에 고정된 제1 또는 제2사이드플랜지에 결합시킴으로써,
    상기 회전축에 홀을 타공하지 않고서도 제1 및 제2사이드플랜지를 회전축에 고정시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 간격유지부재는 서로 일정 거리 이격되도록 하여 두 개 이상 고정 설치된 것을 특징으로 하는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 넓은 폭의 돌출부를 포함하는 제1 또는 제2사이드플랜지의 안착부 및 돌출부에는 각각 클램핑 결합부가 형성되어 상기 두 개의 부재가 클램핑 수단에 의해 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2사이드플랜지에 형성된 넓은 폭의 돌출부에는 수직 방향으로 다수 개의 나사홀이 형성되고, 상기 제1 또는 제2사이드플랜지는 나사홀을 통해 삽입 결합되는 무두렌치 볼트에 의해 회전축에 고정되는 것을 특징으로 하는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 무두렌치 볼트는 나사홀을 통해 삽입되어 그 하단부가 회전축의 외측면에 밀착되는 제1볼트와, 상기 나사홀을 통해 삽입되어 제1볼트의 상부에 체결 고정되는 제2볼트를 포함하는 2단 구조인 것을 특징으로 하는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 래칫휠은 톱니바퀴 형상으로 형성되어 상기 회전축의 역회전 또는 이상 구동시 폴이 걸림 결합되는 래칫기어부와, 상기 래칫기어부의 일측면에 일체로 형성되는 평판 링 형상의 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과속역행방지장치용 래칫기어모듈.
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