KR19980087659A - 권양기의 제어구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 제어구동장치는, 수문의 문비를 끌어올리고 내리기 위한 권양기의 제어구동장치이다. 이 장치는 핸들, 구동축, 평기어, 전달축, 피니언기어, 이탈방지부, 래치허브, 래치, 종동축 및 클러치를 포함한다. 구동축은 핸들과 결합되어 핸들의 회전 방향으로 회전한다. 전달축은, 구동축과 평행하게 위치하여, 구동축과 반대 방향으로 회전하기 위하여 마련된다. 피니언기어는, 그 내구부가 전달축의 뒷부분과 복수의 나사선들로써 결합되어, 구동축이 정회전하면 전달축을 역회전시키면서 자신이 전달축의 앞방향으로 압착되며, 구동축이 역회전하면 전달축을 정회전시키면서 자신이 전달축의 뒷방향으로 이완된다. 래치허브는 그 내구부가 전달축의 중간 부분과 나사 결합된다. 래치는 전달축의 역회전 방향으로만 회전되는 구조로서 피니언기어와 래치허브 사이에 삽입되어, 피니언기어의 위치에 따라 래치허브와 압착되거나 이완된다. 종동축은 문비와 직접 연결된 문비구동장치의 제1축에 회전력을 전달한다. 클러치는 사용자의 조작에 따라 전달축과 종동축 사이를 역학적으로 연결하거나 차단한다.

Description

권양기의 제어구동장치

본 발명은, 권양기의 제어구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대형 수문의 문비를 끌어올리고 내리기 위한 권양기의 제어구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대형 수문의 문비를 끌어올리거나 내리기 위한 권양기는 제어구동장치 및 문비구동장치로 대별된다. 제어구동장치는 사용자의 운전 조작에 따라 문비의 구동력을 발생시키고, 문비구동장치는 제어구동장치로부터의 구동력에 따라 단순히 문비를 구동한다.

통상적인 권양기에 있어서, 그 제어구동장치에는 사용자에 의하여 인가되는 힘을 직접 전달하는 방식이 채용된다. 도 1a 및 1B를 참조하면, 통상적인 권양기는 제어구동장치(70), 문비구동장치(80) 및 제어구동장치(70)로부터의 동력을 문비구동장치(80)로 전달하는 축이음장치(90)로 구성된다.

제어구동장치(70)는, 원심내확브레이크(centrifugal expansion brake, 702), 페달부(703), 밴드브레이크(704), 조작잭(jack, 705), 제1, 2단의 평기어(spur gear) 및 피니언 기어 등으로 구성된다. 원심내확브레이크(702)는, 문비가 내려지는 동안에 문비의 무게에 의한 급속한 하강을 방지한다. 페달부(703)는 문비가 끌어올려지는 동안에 문비의 무게에 의한 역진행을 방지하기 위하여 마련된다. 밴드브레이크(704)는 문비가 끌어올려진 후, 문비의 무게 또는 예기치 않은 하중에 의한 급속한 하강을 방지한다. 조작잭(705)은 내려졌던 문비를 끌어올리기 위하여 사용자가 조작하는 잭이다.

이와 같은 통상적인 권양기는 다음과 같이 작동된다.

첫째, 내려졌던 문비를 끌어올리는 경우의 작동 과정을 살펴본다. 사용자는, 밴드브레이크(704)가 풀려진 상태에서, 페달부(703)의 페달을 밟으면서 조작잭(705)을 전후 방향으로 반복 조작한다. 이와 같은 조작에 의하여 발생되는 구동력은, 제1, 2단의 평기어 및 피니언 기어 등의 직접동력전달수단 및 축이음장치(90)를 통하여 문비구동장치(80)에 전달된다. 이에 따라, 문비구동장치(80)는 문비와 결합된 랙크바(29)를 끌어올리게 된다. 문비가 완전히 끌어올려지면, 사용자는 밴드브레이크(704)의 핸들을 돌려서 밴드브레이크(704)가 당겨진 상태가 되게 하여, 문비가 내려지지 않게 한다.

둘째, 끌어올려졌던 문비를 내리는 경우에는, 사용자가 밴드브레이크(704)의 핸들을 돌려서 밴드브레이크(704)가 풀려진 상태가 되게 함에 따라, 문비의 무게에 의하여 스스로 내려지게 한다.

상기와 같은 구조 및 작동 원리를 가진 통상적인 권양기의 제어구동장치(70)는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 문비를 끌어올리기 위하여 사용자가 조작잭을 전후 방향으로 반복 조작해야 하므로, 조작이 쉽지 않다.

둘째, 문비가 끌어올려지는 동안에 문비의 무게에 의한 역진행을 방지하기 위하여 사용자가 페달을 밟고 있어야 하므로, 조작이 쉽지 않다.

셋째, 문비를 끌어 올리는 동안에 단순한 평기어 및 피니언 기어 등에 의한 직접동력전달방식이 적용되므로, 사용자의 조작을 위한 힘이 커야 하고, 끌어 올리는 속도가 늦어지며, 큰 응력(應力)을 위하여 동력전달 메카니즘이 대형화된다. 실험에 의하면, 사용자의 조작을 위하여 20 Kg(킬로그램) 이상의 힘이 요구된다. 또한, 20 Kg의 힘으로 정상적인 조작을 하는 경우, 문비는 1분에 10 cm(센티미터)씩 끌어올려진다.

넷째, 끌어올려졌던 문비를 내리는 경우, 문비의 무게에 의하여 스스로 내려지게만 하므로, 콘크리트 바닥과의 충격에 의하여 수문의 수명이 짧아질 수 있다.

본 발명의 목적은, 사용자의 조작이 쉽고, 문비를 보다 빠르게 끌어올릴 수 있으며, 사용자의 조작에 의하여 문비의 하강 속도를 제어할 수 있는 권양기의 제어구동 장치를 제공하는 것이다.

도 1a는 통상적인 권양기의 내부 구조를 보여주는 평면도이다.

도 1b는 도 1a의 권양기의 구조를 보여주는 정면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 권양기의 제어구동장치의 내부 구조를 보여주는 부분 평단면도이다.

도 3은 도 2의 제어구동장치의 구성요소들을 보여주는 분리 사시도이다.

도 4는 도 3의 제어구동장치의 래치의 조립 상태를 보여주는 정단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1...핸들, 2...평기어,

3...피니언기어, 4, 5, 51...이탈방지부,

4...제어스프링, 5...잠금너트,

51...홈붙이너트, 6, 61, 62...래치,

6...래치휠, 61, 62...걸림부재들,

7...래치허브, 10...구동축,

11...전달축, 111...전달축의 뒷부분,

112...전달축의 중간 부분, 113...전달축의 앞부분,

14, 12, 131, 132, 133, 134, 8, 9, 18, 19, 20...클러치,

14...클러치케이스, 12...클러치허브,

131, 132, 133, 134...클러치디스크, 8, 9...탄성력제공수단,

9...압축스프링, 8...조정너트,

18, 19, 20...클러치조작부, 18...클러치레버,

19...클러치핀, 20...클러치조정대,

15...종동축, 151...종동축의 뒷부분,

16, 17...원심내확브레이크, 161, 162...브레이크슈,

17...브레이크드럼, 29...랙크바,

70...제어구동장치, 703...페달부, 704...밴드브레이크, 705...조작잭,

80...문비구동장치, 90...축이음장치.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 제어구동장치는, 수문의 문비를 끌어올리고 내리기 위한 권양기의 제어구동장치이다. 이 장치는 핸들, 구동축, 평기어, 전달축, 피니언기어, 이탈방지부, 래치허브, 래치, 종동축 및 클러치를 포함한다. 상기 핸들은 사용자에 의하여 회전된다. 상기 구동축은 상기 핸들과 결합되어 상기 핸들의 회전 방향으로 회전한다. 상기 평기어는, 그 내구부가 상기 구동축과 스플라인 결합되어, 상기 구동축의 회전 방향으로 회전한다. 상기 전달축은, 상기 구동축과 평행하게 위치하여, 상기 구동축과 반대 방향으로 회전하기 위하여 마련된다. 상기 피니언기어는, 그 내구부가 상기 전달축의 뒷부분과 복수의 나사선들로써 결합되고, 그 외구부가 상기 평기어의 외구부와 스플라인 결합되어, 상기 구동축이 정회전하면 상기 전달축을 역회전시키면서 자신이 상기 전달축의 앞방향으로 압착되며, 상기 구동축이 역회전하면 상기 전달축을 정회전시키면서 자신이 상기 전달축의 뒷방향으로 이완된다. 상기 이탈방지부는 상기 피니언기어가 상기 전달축의 뒷방향으로 이탈됨을 방지한다. 상기 래치허브는 그 내구부가 상기 전달축의 중간 부분과 나사 결합된다. 상기 래치는, 상기 전달축의 역회전 방향으로만 회전되는 구조로서 상기 피니언기어와 상기 래치허브 사이에 삽입되어, 상기 피니언기어의 위치에 따라 상기 래치허브와 압착되거나 이완된다. 상기 종동축은 상기 문비와 직접 연결된 문비구동장치의 제1축에 회전력을 전달한다. 상기 클러치는, 사용자의 조작에 따라 상기 전달축과 상기 종동축 사이를 역학적으로 연결하거나 차단한다.

상기 본 발명의 제어구동장치에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 문비를 끌어올리기 위하여 사용자가 상기 핸들을 회전시키므로, 조작이 쉽다. 둘째, 문비가 끌어올려지는 동안에 상기 래치에 의하여 역회전이 방지되므로, 이를 위한 별도의 사용자 조작 수단이 필요하지 않다. 셋째, 문비를 끌어 올리는 동안에 상기 클러치에 의하여 동력이 보다 커지면서 전달되므로, 사용자의 조작을 위한 힘이 작게 들고, 끌어 올리는 속도가 빨라지며, 요구되는 응력이 작아져서 동력전달 메카니즘이 소형화된다. 넷째, 끌어올려졌던 문비를 내리는 경우, 사용자의 조작에 의하여 문비의 하강 속도를 제어할 수 있으므로, 콘크리트 바닥과의 충격에 의하여 수문의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 클러치는, 클러치케이스, 클러치허브, 클러치디스크들, 탄성력제공수단 및 클러치조작부를 포함한다. 상기 클러치케이스는 상기 종동축의 뒷부분과 스플라인 결합된다. 상기 클러치허브는 상기 전달축의 앞부분과 스플라인 결합된다. 상기 클러치디스크들은 상기 클러치케이스와 상기 클러치허브 사이에 삽입된다. 상기 탄성력제공수단은, 상기 래치허브와 상기 클러치허브 사이에 삽입되어 상기 클러치허브를 상기 클러치케이스의 방향으로 압착시킨다. 상기 클러치조작부는, 사용자의 조작력에 의하여 상기 클러치허브를 상기 클러치케이스의 반대 방향으로 이완시킨다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 권양기의 제어구동장치의 내부 구조를 보여준다. 도 3은 도 2의 제어구동장치의 구성요소들을 보여준다. 도 4는 도 3의 제어구동장치의 래치의 조립 상태를 보여준다.

도 2, 3 및 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제어구동장치는 핸들(1), 구동축(10), 평기어(2), 전달축(11), 피니언기어(3), 이탈방지부(4, 5, 51), 래치허브(7), 래치(6, 61, 62), 종동축(15) 및 클러치(14, 12, 131, 132, 133, 134, 8, 9, 18, 19, 20)를 포함한다.

핸들(1)은 사용자에 의하여 회전된다. 구동축(10)은 핸들(1)과 결합되어 핸들(1)의 회전 방향으로 회전한다. 평기어(2)는, 그 내구부가 구동축(10)과 스플라인 결합되어, 구동축(10)의 회전 방향으로 회전한다. 전달축(11)은, 구동축(10)과 평행하게 위치하여, 구동축(10)과 반대 방향으로 회전하기 위하여 마련된다.

피니언기어(3)는, 그 내구부가 전달축(11)의 뒷부분(111)과 시계반대방향의 6 개의 나사선들로써 결합되고, 그 외구부가 평기어(2)의 외구부와 스플라인 결합되어 있다. 피니언기어(3)의 내구부가 전달축(11)의 뒷부분(111)과 6 개의 나사선들로써 결합된 이유는, 리드(lead) 및 마찰력을 높이기 위함이다. 이에 따라, 피니언기어(3)는, 구동축(10)이 시계방향으로 회전(이하 정회전이라 부른다)하면 전달축(11)을 시계반대방향으로 회전(이하 역회전이라 부른다)시키면서 자신이 전달축(11)의 앞방향으로 압착되며, 구동축(10)이 역회전하면 전달축(11)을 정회전시키면서 자신이 전달축(11)의 뒷방향으로 이완된다.

이탈방지부(4, 5, 51)는 피니언기어(3)가 전달축(11)의 뒷방향으로 이탈됨을 방지한다. 이탈방지부(4, 5, 51)는 제어스프링(4), 잠금너트(5) 및 홈붙이너트(51)를 포함한다. 제어스프링(4)은 전달축(11)이 역회전되는 동안에 피니언기어(3)가 전달축(11)의 앞방향으로 압착되는 힘을 더해준다. 잠금너트(5)는, 제어스프링(4)의 기점을 형성하고 제어스프링(4)의 탄성력을 설정하기 위하여 마련된다. 홈붙이너트(51)는 피니언기어(3)가 전달축(11)의 뒷방향으로 이탈됨을 최종적으로 방지한다.

래치허브(7)는 그 내구부가 전달축(11)의 중간 부분(112)과 나사 결합된다. 래치(6, 61, 62)는, 전달축(11)의 역회전 방향으로만 회전되는 구조로서 피니언기어(3)와 래치허브(7) 사이에 삽입되어, 피니언기어(3)의 위치에 따라 래치허브(7)와 압착되거나 이완된다. 이 래치(6, 61, 62)는 래치휠(6)이 걸림부재들(61, 62)의 작용으로 인하여 전달축(11)의 역회전 방향으로만 회전되는 구조를 가진다.

종동축(15)은 문비와 직접 연결된 문비구동장치의 제1축에 회전력을 전달한다. 종동축(15)의 앞부분에 결합된 원심내확브레이크(16, 17)는, 브레이크드럼(17) 내에 한 쌍의 브레이크슈(161, 162)를 구비한다. 한 쌍의 브레이크슈(161, 162)는 종동축(15)의 회전속도에 비례하여 원심력에 의하여 확장되고, 브레이크드럼(17)은 브레이크슈(161, 162)의 확장 정도를 억제한다. 이에 따라, 상대적인 제동력의 발생으로 인하여 종동축(15)이 제한 회전속도를 넘지 않게 한다. 예를 들어, 수문의 문비가 내려지는 동안에 문비의 무게 또는 예기치 않은 하중에 의한 급속한 하강을 방지한다.

클러치(14, 12, 131, 132, 133, 134, 8, 9, 18, 19, 20)는, 사용자의 조작에 따라 전달축(11)과 종동축(15) 사이를 역학적으로 연결하거나 차단한다. 이 클러치는, 클러치케이스(14), 클러치허브(12), 클러치디스크들(131, 132, 133, 134), 탄성력제공수단(8, 9) 및 클러치조작부(18, 19, 20)를 포함한다.

클러치케이스(14)는 종동축(15)의 뒷부분(151)과 스플라인 결합된다. 클러치허브(12)는 전달축(11)의 앞부분(113)과 스플라인 결합된다. 클러치디스크(131, 132, 133, 134)들은 클러치케이스(14)와 클러치허브(12) 사이에 삽입된다. 탄성력제공수단(8, 9)은, 래치허브(7)와 클러치허브(12) 사이에 삽입되어 클러치허브(12)를 클러치케이스(14)의 방향으로 압착시킨다. 이 탄성력제공수단(8, 9)은 압축스프링(9)과 조정너트(8)를 포함한다. 압축스프링(9)은 클러치허브(12)가 클러치케이스(14)의 방향으로 압착되는 힘을 더해준다. 조정너트(8)는, 압축스프링(9)의 기점을 형성하고 압축스프링(9)의 탄성력을 설정하기 위하여 마련된다.

클러치조작부(18, 19, 20)는, 사용자의 조작력에 의하여 클러치허브(12)를 클러치케이스(14)의 반대 방향으로 이완시킨다. 클러치조작부(18, 19, 20)는 클러치레버(18), 클러치핀(19) 및 클러치조정대(20)를 포함한다. 사용자가 클러치레버(18)를 누르면, 클러치조정대(20)가 클러치핀(19)에 의하여 눕혀짐에 따라, 클러치허브(12)를 클러치케이스(14)의 반대 방향으로 이완시킨다. 이와 반대로, 사용자가 클러치레버(18)를 놓으면, 압축스프링(9)의 탄성력에 의하여 클러치허브(12)가 클러치케이스(14)의 방향으로 압착되고, 클러치조정대(20), 클러치핀(19) 및 클러치레버(18)가 복원된다.

상기 본 발명에 따른 제어구동장치의 작동 과정은 다음과 같다.

첫째, 내려졌던 문비를 끌어올리는 경우의 작동 과정을 살펴본다. 사용자에 의하여 핸들(1)이 정방향으로 회전되면, 구동축(10)에 의하여 평기어(2)가 정회전된다. 또한, 피니언기어(3)는, 전달축(11)을 역회전시키면서 자신이 전달축(11)의 앞방향으로 압착된다. 이에 따라, 래치(6, 61, 62)가 래치허브(7)에 압착되므로, 문비의 무게에 의하여 전달축(11)이 정회전되는 것이 방지된다. 한편, 클러치허브(12)는 압축스프링(9)의 탄성력에 의하여 클러치케이스(14)의 방향으로 압착된 상태이다. 이에 따라, 전달축(11)으로부터의 회전력이 보다 커지면서 종동축(15)으로 전달된다. 종동축(15)은 문비와 직접 연결된 문비구동장치의 제1축에 역회전력을 전달하여, 문비를 끌어올린다. 문비가 완전히 끌어올려진 후에도 사용자는 다른 조작을 할 필요가 없다. 왜냐하면, 래치(6, 61, 62)가 래치허브(7)에 압착되어 있는 상태이므로, 문비의 무게에 의하여 전달축(11)이 정회전되지 않기 때문이다.

둘째, 끌어올려졌던 문비를 급히 내리는 경우에는, 사용자가 클러치레버(18)를 누름으로써, 클러치허브(12)가 클러치케이스(14)의 반대 방향으로 이완되어, 전달축(11)과 종동축(15) 사이가 역학적으로 차단된다. 이에 따라, 래치(6, 61, 62)의 작용이 차단되므로, 문비는 자중에 의하여 스스로 내려간다. 이때, 원심내확브레이크(16, 17)의 작용으로 인하여, 문비의 하강 속도가 제한 속도를 넘지 않게 된다.

셋째, 끌어올려졌던 문비를 보다 서서히 내리는 경우에는, 사용자가 클러치레버(18)를 누르지 않고, 핸들(1)을 역회전시킨다. 이에 따라, 구동축(10)에 의하여 평기어(2)가 역회전된다. 또한, 피니언기어(3)는, 전달축(11)을 정회전시키면서 자신이 전달축(11)의 뒷방향으로 이완된다. 이에 따라, 래치(6, 61, 62)는 래치허브(7)로부터 이완되어, 역회전 방지 작용을 하지 못한다. 한편, 클러치허브(12)는 압축스프링(9)의 탄성력에 의하여 클러치케이스(14)의 방향으로 압착된 상태이다. 이에 따라, 종동축(15)은 문비와 직접 연결된 문비구동장치의 제1축에 정회전력을 전달하여, 문비를 내린다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어구동장치에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 문비를 끌어올리기 위하여 사용자가 상기 핸들을 회전시키므로, 조작이 쉽다. 둘째, 문비가 끌어올려지는 동안에 상기 래치에 의하여 역회전이 방지되므로, 이를 위한 별도의 사용자 조작 수단이 필요하지 않다. 셋째, 문비를 끌어 올리는 동안에 상기 클러치에 의하여 동력이 보다 커지면서 전달되므로, 사용자의 조작을 위한 힘이 작게 들고, 끌어 올리는 속도가 빨라지며, 요구되는 응력이 작아져서 동력전달 메카니즘이 소형화된다. 실험에 의하면, 사용자의 조작을 위하여 10 Kg(킬로그램) 이하의 힘이 요구된다. 또한, 10 Kg의 힘으로 정상적인 조작을 하는 경우, 문비는 1분에 24 cm(센티미터)씩 끌어올려진다. 넷째, 끌어올려졌던 문비를 내리는 경우, 사용자의 조작에 의하여 문비의 하강 속도를 제어할 수 있으므로, 콘크리트 바닥과의 충격에 의하여 수문의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

Claims (2)

1. 수문의 문비를 끌어올리고 내리기 위한 권양기의 제어구동장치에 있어서,

   사용자에 의하여 회전되는 핸들;

   상기 핸들과 결합되어 상기 핸들의 회전 방향으로 회전하는 구동축;

   그 내구부가 상기 구동축과 스플라인 결합되어, 상기 구동축의 회전 방향으로 회전하는 평기어;

   상기 구동축과 평행하게 위치하여, 상기 구동축과 반대 방향으로 회전하기 위한 전달축;

   그 내구부가 상기 전달축의 뒷부분과 복수의 나사선들로써 결합되고, 그 외구부가 상기 평기어의 외구부와 스플라인 결합되어, 상기 구동축이 정회전하면 상기 전달축을 역회전시키면서 자신이 상기 전달축의 앞방향으로 압착되며, 상기 구동축이 역회전하면 상기 전달축을 정회전시키면서 자신이 상기 전달축의 뒷방향으로 이완되는 피니언기어;

   상기 피니언기어가 상기 전달축의 뒷방향으로 이탈됨을 방지하는 이탈방지부;

   그 내구부가 상기 전달축의 중간 부분과 나사 결합된 래치허브;

   상기 전달축의 역회전 방향으로만 회전되는 구조로서 상기 피니언기어와 상기 래치허브 사이에 삽입되어, 상기 피니언기어의 위치에 따라 상기 래치허브와 압착되거나 이완되는 래치;

   상기 문비와 직접 연결된 문비구동장치의 제1축에 회전력을 전달하는 종동축; 및

   사용자의 조작에 따라 상기 전달축과 상기 종동축 사이를 역학적으로 연결하거나 차단하는 클러치;를 포함한 것을 특징으로 하는 권양기의 제어구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 클러치는,

   상기 종동축의 뒷부분과 스플라인 결합된 클러치케이스;

   상기 전달축의 앞부분과 스플라인 결합된 클러치허브;

   상기 클러치케이스와 상기 클러치허브 사이에 삽입되는 복수의 클러치디스크들;

   상기 래치허브와 상기 클러치허브 사이에 삽입되어 상기 클러치허브를 상기 클러치케이스의 방향으로 압착시키는 탄성력제공수단; 및

   사용자의 조작력에 의하여 상기 클러치허브를 상기 클러치케이스의 반대 방향으로 이완시키는 클러치조작부;를 포함한 것을 특징으로 하는 권양기의 제어구동장치.