KR20090010280A - 구름 랙기어 주행식 교량점검차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강구조 교량의 주기적인 점검 및 유지보수를 위해 작업자가 올라타는 이동식 플랫폼, 소위 교량 점검차에 관한 것이다.

광폭의 교량 저면 천정에 한 쌍의 레일을 부착하고 상기 점검차를 매달아 주행시키는 방법에 있어서, 종래에는 좌우측 각 1열 씩 두 줄의 레일을 설치하되 랙 기어를 부착 않고 순수 마찰력에 의존하여 구동하게 함으로써 장시간 운전을 하면 일부의 바퀴들이 레일에 닿거나 심해지면 정지해버리는 문제점이 있었다.

즉 주행중에 어느 한쪽 바퀴에서 슬립이 발생하고 또 그 슬립이 누적되면 결국 본체가 틀어져 바퀴들이 균형을 잃게되며 바퀴의 플랜지가 레일 플랜지에 닿아 마침내 점검차가 주행중에 정지하는 현상이 생기는 것이다.

따라서 교량 점검차는 기어물림 동력전달 수단을 병행해서 설치하는 것이 바람직하나, 종래에는 교량의 길이가 극히 길뿐만 아니라 설치가 쉽지않은 랙 기어 외 대안이 없는 등으로 인해, 부득이 마찰 구동에만 의존하는 방식이 쓰여졌었다.

본 발명은 구동부에 마찰전동식 방식을 채용하되 레일 저면에 구름 랙 기어를 덧붙이고 이동장치에 롤러 치형 피니언을 장착함으로써, 슬립을 방지한 것이다.

교량, 점검차, 이동장치, 새들, 레일, 랙 기어, 보기(bogie), 스큐잉

Description

구름 랙기어 주행식 교량점검차 {Mobile inspection platform driven by the friction wheel and rack and pinion gear having the rolling teeth}

강구조 교량은 구조체 외에 교량의 진동, 외기 온도변화 등에 의한 구조물의 신축을 흡수하는 여러 가지 부속 장치들의 결합으로 구성된다. 상기 부속장치들은 주로 교량의 저면 또는 교각 연결부에 위치하므로 사람 탑승과 부속품 적재가 가능하고 이동가능한 장치를 이용하여 정기적으로 점검하거나 또는 부속 교환 등 유지보수작업을 실시하여야 한다.

본 발명은 이러한 교량의 주기적인 점검 및 유지보수를 위해 교량의 저면에 사람의 접근이 쉽고 또한 안전하게 이동시키는 이동식 교량 점검차에 관한 것으로 종래의 문제점을 개선한 것이다.

먼저 교량 점검차의 구성에 대해 설명하면 [도 1] 및 [도 2]에서 보는 바와 같이 교량(10)의 저면(12)에 레일을 부착하고 한 쌍의 이동장치(30 또는 30A)를 설치한 다음 이동장치(30, 30A)의 하단부와 점검차 플랫폼(20)의 상부를 연결하여 주행부(324,324A)를 완성한 후, 구동 모터(47)가 작동하면 전진 또는 후진하도록 하는 것이다. 작업자는 이 점검차의 플랫폼(20)에 올라가 통로(23)를 걸어다니면서 교량(10)의 저면(12)을 검사하거나 또는 다른 수단(21A)을 이용, 더 가까이 접근하 여 보수작업을 행하는 것이다.

이러한 교량 점검차는 [도 1] "나"에 보인 바와 같이, 종래에는 대개 순수 마찰전동식 이동장치(30)를 설계하고 있는바, 바퀴1.2(31,32) 중 어느 한쪽이 회전중에 가끔 미끄러지고 장기간 운행하면 슬립이 누적되어 스큐잉(skewing : 본체가 레일과 평행하는 균형을 잃고 틀어지려는 현상)이 생기게 된다. 몸체가 틀어지면 바퀴의 위치들이 균형을 잃고 일 부의 바퀴가 레일 플랜지에 닿아 마침내 정지하는 결점이 있었다.

이러한 종래의 교량 점검차의 문제점을 제거하기 위해, 교량 점검차도 하나의 4점 지지 바퀴 구동식 운반기계의 일종이라고 보고, 그 구조가 유사한 크레인의 설계기준을 참고하려고 문제점을 찾으려고 한다. 즉 크레인은 한 주행 레일에 바퀴가 달린 새들 형식 또는 보기형식 이동장치를 얹어 레일 위를 마찰력에 의해 주행하게 하므로 크레인의 이동장치가 점검차의 것과 비슷하고 또한 주행 출발 또는 정지 시에 몸체가 출렁거리는 현상(몸체가 짧고 넓기 때문)도 유사하다.

따라서 4 점 지지 구동식 크레인 설계에 있어서, 레일 간의 간격 스팬(S) 또는 몸체의 폭(W)과 바퀴 간의 간격 베이스(WB)의 관계를 중요시하므로, 상기 점검차 설계에서도 레일 폭(S)과 휠 베이스(WB)의 비(比)를 참조할 가치가 있다.

이 4점 지지 마찰 구동식 크레인에 있어서, 스팬(S)과 휠 베이스(WB)의 비(S/WB)는, CMAA3.3.3.2.1.2.2(Crane Manufacturers Association of America)에 의하면 보통 4 ~ 7 정도이며 그때 필요한 수평 이동력은 한 보기에 걸리는 수직 하중에 0.05 ~ 0.15를 곱하여서 얻어진다고 하는바, 이는 비(S/WB)가 커질수록 상기 스큐잉 현상이 심해진다는 의미이므로, 이는 마찰 구동식 점검차의 비(S/WB)도 작을수록 스큐잉 현상을 감소시킬 수 있다는 뜻이다.

교량의 저면에 설치되는 점검차도 작업장치가 거꾸로 매달린 것이 다를 뿐이지 레일 상에서 구르며 주행하는 것은 크레인의 것과 같으므로 크레인의 설계기준을 참고할 만하다. 즉 교량의 폭이 넓은 만큼 점검차의 폭(W)도 비례하므로 스큐잉 현상과 추발.정지 시 몸체의 출렁거림은 점검차의 것이 크레인의 몸체의 경우보다 오히려 더 심할 수도 있다.

따라서 바퀴를 배치함에 있어서도 크레인의 권고사항을 준용하는 것이 바람직하나, 교량은 그 폭이 넓어서 상기 기준을 적용하면 교량의 폭이 넓은 만큼 휠 베이스(WB)가 불필요하게 크게 나온다.

즉 작업자가 약간의 공구나 자재를 갖고 올라가서 통행할 정도의 폭(통상 1.2 ~ 2 m)만 가지면 되는데 스큐잉 현상을 막기 위해 너무 넓게 하면 설비가 그만큼 육중해진다. 그렇다고 몸체의 폭을 줄이고 새들만 크게 하여 바퀴들만 멀리 배치할 수도 있겠으나 그러면 점검이 불가한 구석이 생기는 문제점이 또 생긴다.

따라서 종래의 점검차의 문제점은 작업통로서 적당한 폭(Wp) 위주로 결정하는바, 결국 플랫폼 폭이 좁고 휠 베이스(WB)가 작아지게 되어 스큐잉 현상과 몸체의 출렁거림으로 인해 바퀴가 슬립하는 문제점이 있는데도 불구하고, 랙 기어 등 기어 물림 전동장치를 잘 부착하지 않는 데에 있는 것이다.

스팬(S)과 휠 베이스(WB)의 비와 관계없이 경우에 따라서는 확실한 전동을 위해 랙 기어와 피니언 기어를 마찰전동식 전동장치에 병행설치하는 경우가 있다. 이 경우는 선로가 급경사이거나 확실한 전동 수단을 강요하는 규정이 있는 경우다.

그러나 종래에는 교량의 길이가 극히 길어서 설치작업이 쉽지 않고, 랙 기어 모양 자체도 두터워서 시공이 용이치 않은 등의 어려움 때문에, 대개 기어 물림식 전동장치를 병설하지 않고 부득이 마찰력을 증가시키는 쪽으로 이동장치가 개발되고 있는데, 그 예를 보면 다음과 같다.

실용신안공보 등록 번호 20-0337843호의 구동장치[1]를 보면, 도면2에서 보는 바와 같이 한 레일[110]에 4륜 구동 구름 롤을 2 쌍을 설치하여 통상의 방법보다 마찰력을 2배 증가시켰으며 또한 구름 롤은 자력을 갖는 것이라고 제안하였다.

등록특허공보 등록 번호 10-0530351호의 주행부[100]를 보면, 도면3 및 4에서 보는 바와 같이, 마찰력증진을 위해 한 레일[110]에 8륜 구동 바퀴 2 쌍을 설치하게 함으로써 통상의 방법보다 마찰력을 4 배 증가시키는 것을 제안하였다.

전술한 바와 같이 종래의 점검차는 랙기어 등 기어 물림식 동력 전달 기구 없이 마찰력 증대로 해결하려하였던 바, 마찰력을 아무리 증대한다 해도 한계가 있으며, 마찰력은 악천후에 노출되어 있는 교량의 레일이 온도변화에 의한 결루, 물기, 오물 등의 미끄럼 발생요인이 상존하므로 언제든지 슬립이 발생할 수 있고, 그 슬립이 미소하다 해도 장시간 운전한다면 누적되어 본체가 결국 스큐잉하는 것이다. 결국 본체가 균형을 잃고 비틀어져서 일개의 바퀴가 끼이거나 과대마찰로 인해 주행이 안 될 수도 있는 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 이동성을 좋게 할 목적으로 기어물림 전동기구를 부설하려 해도 적절한 대안이 없었던 것이다. 즉, 통상의 랙 기어는 몸체가 각철로 서 치폭이 두껍게 치절되는 제품인 바, 외부에 노출되고 정밀성이 결여된 교량 저면에 레일과 함께 부착하기가 쉽지 않다는 것이다.

상기 종래의 점검차 이동장치의 순수마찰전동식 이동장치에 대한 문제점을 제거하고 이동성을 더 좋게 하기 위해, 본 발명은 종래의 마찰 전동방식을 적용하되 2 가지 목적의 랙 기어 즉 가이드 겸 구름 랙 기어를 부착하는 것이다.

즉 외부에 노출되고 정밀성이 결여된 교량 저면에 레일과 함께 부착하기도 쉽고 동시에 가이드 겸 기어물림 전동역할을 하는 기구를 상기 마찰 구동장치에 추가하는 것이다. 그 기어물림 전동장치를 추가함에 있어, 가능하다면, 상대치는 윤활을 하지 않고 피니언 측에만 윤활케 함으로써 사후관리도 쉬워야 할 것이다.

여기서 가이드 겸 구름 랙 기어는 플랫폼의 출렁거림과 외부 환경적 요인에 의한 슬립 즉 몸체 이동에 필요한 수평력에 대항하면 되므로 통상의 랙 기어처럼 두터울 필요가 없고 적당히 얇게 하되 이는 크게 할 필요가 있다.

가이드 목적으로 쓰기 위해서는, 백 래쉬를 준수해야 하는 인볼류트 치형이 아닌, 구름형 치로 치절된 랙을 사용함으로써 바퀴가 레일을 잘 타고 가도록 가이드 역할까지 하게 하는 것이다.

본 발명은 종래의 점검차 이동장치의 순수마찰전동식의 문제점을 제거하기 위해, 종래의 마찰 전동방식을 적용하되 좌우 균형을 유지하기 위해 시판되고 있는 탄소강 모노레일 I 빔에 두 개 이상의 바퀴를 얹어 점검차의 수직하중은 전적으로 바퀴가 지탱토록 한다.

그리고 I빔 레일 저면에 좌우에 가이드 겸 구름 랙 기어를 볼트로 부착시키고 새들에 한 쌍의 롤러 치형의 평치차를 좌우에 나누어 장착시켜 구름 랙 기어에 물림으로써, 구동부를 장착한 새들 뭉치 또는 보기가 I빔의 저면을 움켜잡고 주행하도록 하는 것이다.

즉 점검차 구동부의 좌우 변위는 가이드 겸 구름 랙 기어가 잡아 부동하게 하고 동시에 레일 종 방향의 슬립 역시 가이드 겸 구름 랙 기어가 롤러 치형의 피니언 기어에 물려 방지되도록 하는 것이다.

본 발명은 교량(10) 저면(12)에 지지대 (17)를 부착하고 그 하단에 I 빔 레일(18)을 볼트(19)로 설치한 다음, 그 위에 바퀴(31~34), 구동 축(35,36), 평치차(37,38), 모터 (47,48) 등 구동 파트들이 지판(43)에 고정, 일체화된 마찰 전동식 이동장치를 얹어, 점검차의 수직하중을 바퀴(31~34)들이 받게 하고 동시에 마찰전동력에 의한 주행이 가능토록 구성한 다음:

레일(18)의 저면에 덧판(46)을 깔고 구름 랙 기어(45)를 볼트(51)로 부착시킨 후, 구동부 지지판(43)에 기어 물림용 축(42) 베벨 기어(40, 41), 베어링(44, 44'), 롤러 치형의 평치차(41.41')를 추가로 설치하여 모터(47)의 동력이 구동축 (35,36)을 경유, 축(42)으로 동력을 전달시켜 기어 전동력에 의한 주행이 가능토록 구성함으로써;

점검차의 이동장치(30,30A)가 마찰전동력과 구름 랙 기어 구동력에 의해 주행 가능함은 물론 구름 랙기어는 바퀴를 주행 레일을 따라 안내하는 기능을 부가적 으로 갖는 효과가 있다.

본 발명은 [도 2], [도 3]에 보인 바와 같이, 교량(10) 저면(12)에 지지대 (17)를 부착하고 그 하단에 I 빔 레일(18)을 볼트(19)로 설치한 다음 그 위에 바(퀴(31~34)와 구동 축(35,36), 등으로 일체화된 이동장치(30, 또는 30A)를 얹어 점검차의 수직하중을 전적으로 바퀴(31~34)들이 지탱함과 동시에 적정 마찰력이 생기도록 한다.

그 다음에 레일(18)의 저면에 덧판(46)을 깔고 구름 랙 기어(45)를 볼트(51)로 부착시고 새들(43)에 한 쌍의 롤러 치형의 평치차(41)를 설치하여 랙 기어 (45) 좌우에 물린다.

본 발명의 기어 물림식 동력 전달장치에 대해 더욱 상세하게 설명하면, [도 4]에 보인 바와 같이, 구름 랙(45)는 오목하고 원형의 치형을 갖고 구름 랙(45) 좌우에 한 쌍의 롤러 치형의 평치차(41)를 물린 것이다.

상기 구름 랙 기어(45)의 이가 오목형이면서 둥글어서 그 상대 기어 롤러 치형의 평치차(41)에 부착된 롤러(41A,B)가 구름 랙기어의 이에 물려서 구르므로 주행시에는 랙 기어(45) 자체가 가이드 역할을 하며 동시에 정지시에는 지지판(43)에 고정되어 있는 수직 축(42)에 의해 바퀴몸체(20)의 수평력을 감당한다.

또한 상기 구름 랙 기어는, 종래의 백 래쉬를 준수해야 하는 종래의 인볼류트 치형의문제점을 해결한 것이며, 주행 시 바퀴(31~34)가 레일을 잘 타고 가도록 하도록 한 것이다.

[도 1]는 종래의 강구조 교량 저면 점검차 예시도로서 "가"는 평면도, "나"는 단면도.

[도 2]는 본 발명의 예시도로서 "가"는 평면도, "나"는 정면도.

[도 3] "가"는 [도 2]의 "나"의 단면도, "나"는 [도 2] "나"의 "A"부 새들 형식의 이동장치 상세도로서 단면도.

[도 4] "가"는 보기 형식 이동장치로서 정면도, "나"는 단면도, "다"는 본 구름 랙 기어와 롤러 치형 평치차 물림 예시도로서 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) 교량

11. 교량 구조체 12. 교량 저면 13. 교량 상면

14. 가드레일 15. 중앙 분리대 16. 교량 지주

17. 지지대 18. 레일

(20) 점검차 (S). 스팬 (WB) 휠 베이스

20. 플랫폼 21. 접근 계단 21A. 리프트

22. 통로 23. 지주 24. 새들 지지대

24A. 스위블 조인트 30.이동장치(2륜 새들) 30A.이동장치(4륜 보기)

31. 바퀴1 32 바퀴2 33. 바퀴3

34. 바퀴4 35. 구동축1 36. 구동축2

37. 평치차1 38. 평치차2 39. 베벨기어1

40. 베벨기어2 41. 롤러형 평치차 41A. 롤러

42B. 롤러 핀 42C. 기어 몸체 42. 축

43. 지지판(새들) 44. 베어링 45. 구름 랙 기어

46. 덧 판 47. 모터 48. 전자 브레이크

49. 기어 박스 50. 레일 고정 볼트 51. 랙 고정 볼트

324. 주행부(새들 식) 324A(보기 식)

Claims (5)

1. 교량(10) 저면(12)에 지지대 (17)를 부착하고 그 하단에 I 빔 레일(18)을 볼트(19)로 설치한 다음 그 위에 바퀴(31~34), 구동 축(35,36), 평치차(37,38), 모터 (47,48)가 지판(43)에 부착되어 일체화된 마찰 전동식 이동장치를 얹어서 점검차의 수직하중을 바퀴(31~34)들이 받게 함과 동시에 마찰전동력에 의해 주행가능토록 구성한 다음:

   레일(18)의 저면에 덧판(46)을 깔고 구름 랙 기어(45)를 볼트(51)로 부착시킨 후, 구동부 지지판(43)에 기어 장착용 축(42) 베벨 기어(40, 41), 베어링(44, 44'), 롤러 치형의 평치차(41.41')를 추가로 설치하여 모터(47)로부터 구동축 (35,36)을 경유하여 축(42)으로 동력을 전달받아 기어 전동력에 의해 주행가능토록 구성함으로써;

   점검차의 이동장치(30,30A)가 마찰전동력과 구름 랙 기어 전동력을 동시에 가짐은 물론 주행 가이드 기능을 부가적으로 갖는 것을 특징으로 하는 구름 랙기어 주행식 교량점검차.
2. 제 1항에 있어서, 구름 랙 기어(45)의 상대 기어인 롤러 치형 평치차 (41)는 모터(47)로부터 구동축 (35,36)을 경유하여 동력을 전달받는 축(42)에 고정된 베벨 기어(40)에 의해 기어 전동력을 가짐과 동시에 한 쌍의 롤러 치형 평치차(41,41')를 주행 레일(18) 양측에 마주보기로 설치하면 점검차의 이동장치를 진행방향에 따 라 안내하는 것을 특징으로 하는 구름 랙기어 주행식 교량점검차.
3. 제 1항에 있어서, 바퀴1.2(31,32), 구동 축1.2(35,36), 평치차(37,38),모터(47, 48), 베벨 기어(40, 41), 축(42), 베어링(44), 롤러 치형의 평치차(41) 외에 마찰력 증진을 목적으로 바퀴3,4(33,34), 구동 축3.4(35',36')들이 추가로 지지판(43)에 고정되는 것을 특징으로 하는 구름 랙기어 주행식 교량 점검차.
4. 제 1항에 있어서, 바퀴(31~34), 구동 축(35,36), 평치차(37,38),모터(47, 48), 베벨 기어(40, 41), 축(42), 베어링(44), 롤러 치형의 평치차(41) 등이 지지판(43)에 고정된 이동장치를 갖되, 지지판(43) 하부에 연결되는 플랫폼 지지대(24)가 스위블 조인트(24A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구름 랙기어 주행식 교량 점검차.
5. 제 4항에 있어서, 지지판(43) 하부에 연결되는 플랫폼 지지대(24)의 스위블 조인트(24A)가 만능굴절식 볼 조인트로 된 것을 특징으로 하는 구름 랙기어 주행식 교량 점검차.

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