KR20120096275A - 지렛대 원리와 변형된 움직도르래 기중기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동장치 부(100)와 움직도르래 부(200), 고정장치 부(300)를 포함하여 이루어지며, 이동장치 부는 일정한 길이의 사각봉 양끝단에 고정도르래(101)를 연결한 형태로 체인(102)을 위아래로 돌릴 수 있도록 한 장치이다. 이 체인을 구동하는 힘으로 움직도르래 부를 들어 올리는 데 사용한다. 움직도르래는 중심축이 한쪽으로 편향되어 있기 때문에 물체의 무게 중심이 고정장치 부 쪽으로 전가되어 움직도르래 부가 상대적으로 적은 중력으로 상승된다. 고정장치 부는 움직도르래 부의 대부분 하중을 소화하며 움직도르래 부의 중심축(203)에서 나온 연결축을 베아링(201)으로 연결시켜 움직도르래 부의 내부 중심축이 회전운동을 하지 않고 상하, 직선운동을 할 수 있게 지탱한다.
본 발명에 의한 기중 장치는 적은 힘으로 쉽고 편리하게 무거운 물체를 높은 곳으로 이동시킨다. 이 기중 장치를 이용하면 물체가 하강할 때 또 다른 동력이 생산되므로 이를 에너지로 사용할 수 있다.

Description

지렛대 원리와 변형된 움직도르래 기중기 {The principle of lever and a modified moving pulley crane}

본 발명은 무거운 물체를 들어 올리는 기중기에 관한 것으로서 상세하게는 지렛대 원리와 변형된 움직도르래 형태로 물체를 들어 올리는 기술에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 일반 기중기는 무거운 물체를 들어 올리는데 쓰인다. 이 중 대부분은 움직도르래 (체인기아, 기아, 벨트 풀리 이하 움직도르래)와 고정 도르래를 이용한다.

한 개의 움직도르래는 자신보다 2배 무거운 물체를 들어 올리지만 무거운 물체보다 자신이 2배 거리만큼 이동해야 하기 때문에 전체적인 일의 양은 같다.

그러므로 어떤 물체를 들어올리기에는 항상 일정한 에너지를 필요로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 움직도르래의 중심축을 이동하여 해결하려고 하였다. 즉, 움직도르래의 구조는 보통 물체가 도르래 중앙에 위치하고 한쪽 부분이 움직이고 반대편은 고정되어 있어 물체의 무게를 양분한다. 그러므로 물체를 드는데 1/2의 힘이 필요하다. 이는 지렛대를 이용한 것과 같은 이치이다.

본 발명은 움직도르래 부에 물체를 고정시키고 이 물체의 무게 중심축은 도르래의 고정장치 부 쪽으로 편향되게 함으로써 이동장치 부에서 물체를 드는 데 필요한 힘을 상대적으로 적게 하고자 함이다. 이때 움직도르래가 움직이는 거리는 항상 일정하다.

이 움직도르래의 중심축을 도르래의 고정 지지대 쪽으로 어떻게 얼마나 옮길 수 있을까?

지금까지 알려진 바로는 움직 도르래에 걸려있는 물체의 중량이 움직 도르래의 중앙에 있어 무게가 죄우로 나뉘어 진다. 이는 물체를 드는 데 무게의 절반의 힘이 필요하다는 것을 뜻한다.

이 무게 중심을 수직으로 고정된 지지대 쪽으로 어떻게 얼마나 옮길 수 있는지가 본 발명의 핵심이다.

원형 도르래의 중앙 부분에는 도르래의 크기에 비해 최대한 크게 내경이 큰 슬라이딩(201) (스톱 베아링, 베아링 이하 베아링) 장치를 삽입한다. 슬라이딩 장치(201)의 내경이 클수록 효율이 좋아지기 때문에 최대한 내경을 크게 하는 것이 좋다. 단 내경에는 중심축(203)을 고정한다.

도르래의 가운데 무게 중심축이 있으면 물체를 드는데 필요로 하는 힘은 1/2이 된다.

만약 도르래 중앙과 끝과의 중간에 무게 중심축이 있으면, 물체를 드는 데는 도르래 무게를 뺀 1/4의 힘이 필요하다. 이는 무게 중심축이 고정된 지지대 쪽으로 가까이 가면 갈수록 물체를 드는데 필요한 힘은 거리에 비례하여 작아지게 되는 것이다.

이를 실현하기 위해서는 움직도르래의 크기를 크게 할수록, 내경이 큰 베아링(201)을 사용할수록 효율은 커지게 된다.

본 발명에 의한 물체를 들어 올리는 장치는 가운데와 좌우측으로 나뉘어 설명된다. 가운데는 움직도르래 역할을 하는 원형의 체인 기어(202)가 있고, 좌측에는 체인기어와 맞물리게 상하로 움직이는 체인(102)(기아, 벨트 와이어 이하 체인)이 설치되고, 우측에는 지지대에 체인(302)을 고정하여 움직이는 원형의 체인 기아(202)와 맞물리도록 되어 있다.

본 발명에 의한 기중장치는 도르래의 크기에 따라 무거운 물체를 중력에 상관없이 1.1 배(이동장치 부 체인(102)의 속도와 움직도르래의 속도를 같게 했을 경우) 이상의 무게를 들어 올리는 역할을 하므로 동력이나 엔진 등 폭넓은 곳에 사용될 수 있으며, 또한 에너지 생산의 효율을 극대화 시킬 수 있다.

100 : 이동장치 부로 물체를 들기 위해 힘을 가하는 부분과 물체를 포함하는 움직도르래 부를 상승시키는 역할을 한다.
200 : 움직도르래 부는 움직도르래에 걸려있는 하중을 고정된 고정장치 부 쪽으로 걸리게 하여 물체를 드는 데 필요한 힘을 작게 한다. 여기에는 움직도르래의 원운동에 상관없이 고정되게 베아링을 사용하며, 베아링은 하중에 의해 자체적으로 내려가지 않게 하기 위해 역회전 방지 베아링인 스톱베아링을 사용하면 좋다. 또한 이 부분이 항상 같은 위치에서 동작하도록 중심축 고정용 베아링을 사용한다.
300 : 고정장치 부는 움직도르래 부 중량을 대부분 소화해서 이동장치 부로부터 구동되는 움직도르래 부가 적은 하중을 받을 수 있게 도움을 주는 역할을 한다.

아래에서는 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 따른 설명을 상세히 하고자 한다.

도 1은 크게 세 부분으로 나누어 설명된다. 즉 이동장치 부(100), 가운데 움직도르래 부(200), 우측 고정장치 부(300)로 나누어진다.

첫째) 이동장치 부는 길쭉한 원형의 형태로 되어지고 벨트나 체인(102), 와이어 등으로 구성되고 양방향으로 돌 수 있도록 위아래 부분에 원형의 고정 도르래(101)를 사용한다.

이동장치 부(100)는 좌우로 이동할 수 있어야 한다. 움직도르래 부(200)와 같이 움직이면서 우측에 있는 고정장치 부(300)와 떨어졌다 붙었다하면서 무거운 물체를 포함하는 움직도르래 부(200)를 올렸다 내렸다 할 수도 있다. 즉 이동장치 부(100)의 좌측 체인(102)에 힘을 아래 방향으로 가하면 가한 힘으로 체인(102)이 내려오게 되고, 이동장치 부(100) 우측에 연결된 무거운 물체를 포함하는 움직도르래 부(200)는 올라가게 된다. 이때 물체는 드는데 필요한 힘은 움직도르래의 중앙에서 무게 중심축(203)인 고정장치 부(300)쪽으로 가운에 있으면 1/4의 힘이, 이 지점부터 고정장치 쪽으로 가운데 있으면 1/8의 힘이 필요한 것이다.

둘째) 움직도르래 부(200)는 체인기아(202), 베아링(201), 무게 중심축(203)이 있고 무게 중심축(203)에는 물체(204)를 고정할 수 있게 한다. 무게 중심축(203)이 항상 이동장치 부분과 고정장치 부분과의 일정한 거리를 유지할 수 있도록 중심축 고정용 베아링(301)으로 연결하고 이 베아링은 중심축 수평보다 위쪽에 설치한다. 베아링이 역회전 하지 않게 후진 할 수 없는 스톱 베아링(201)을 사용하면 더욱 유리하다. 이 무게 중심축(203)이 좌우로 움직이면 물체를 드는데 필요한 힘도 달라지므로 이를 유지 시키는 것이 중요하다.

또한 무게중심축(203)에는 또다른 체인이나 케이블을 위로 연결해 또다른 움직도르래를 돌게도 하고 동력원으로 쓸 수도 있다.

도르래의 중심축에는 들어올리려는 물체를 고정시키고 위쪽으로는 체인이나 케이블을 연결하여 또다른 물체를 들어올리는 데 사용하기도 한다.

움직도르래는, 상승할 때는 연결된 이동장치에 붙어 있는 물체의 중력에 의해서 하측에 또 하나의 움직도르래 부(200)와 고정장치 부(300)를 설치할 수 있고 이를 교대로 하여 이동장치를 좌우로 왔다갔다하면서 물체를 자동으로 오르락내리락하며 반복할 수 있다.

움직도르래의 상승속도는 이동장치에 연결된 체인(102)에 1/2의 속도로 상승하므로 자체적으로 체인과 연결되는 부분에 2배 증속기를 사용하면 이동장치 부의 체인이 올라갈 때 같은 속도로 올라갈 수 있게 된다.

셋째) 고정장치 부(300)는 지지대에 체인(302) (기아 벨트, 와이어 이하 체인)을 붙여 체인이 고정된 역할을 하며 움직도르래에 있는 중력을 대부분 받으므로 충분히 강해야 한다. 고정장치 부는 고정된 체인(302)을 이동장치 부(100)와 바꾸어 쓸 수도 있다.

여기에는 움직도르래가 회전을 해도 중심축이 돌지 않게 중심축 고정용 베아링 가이드(303)가 있다.

즉 이동장치 부 체인(102)을 고정시키고, 고정장치 부의 체인(302)을 위로 올리면 움직도르래 부가 상승하며 상승이 끝나고 고정장치 부의 체인(302)이 멈출 때 이동장치 부를 반대편으로 관절형태의 슬라이딩 장치(103)로 이동해 고정시킨다.

이는 고정장치 이동용 레바(106)을 작동시켜 고정장치 연결용 축(105)을 따라 관절형 고정장치(104)로 이동장치 부를 움직이지 않게 고정하는 것이다. 고정장치 부의 체인(302)을 이격시켜 움직도르래 부가 하강할 수 있게 할 수도 있다. 이것은 지금까지의 설명을 반대로도 사용할 수 있음을 뜻한다.

100 : 이동장치 부 200 : 움직도르래 부 300 : 고정장치 부
101 : 고정도르래 201 : 스톱베아링 301 : 중심축 고정용베아링
102 : 체인 202 : 체인기아 302 : 체인
103 : 이동장치부 203 : 중심축 303 : 중심축 고정용
슬라이딩 설치 및 204 : 물체 베아링 가이드
고정장치
104 : 관절형 고정장치
105 : 고정장치 연결용 축
106 : 고정장치 이동용 레바

Claims (6)

1. 원형의 움직도르래 (체인기어, 기어, 원형 풀리)의 중앙에 도르래 중심축을 두지 않고 한쪽으로 쏠리게 하는 움직도르래 형태로, 어느 한 부분에 고정된 체인(벨트, 와이어, 기어) 쪽으로 중심축을 쏠리게 하는 장치.
2. 원형의 움직도르래 (체인 기어, 기어, 원형 풀리)에서 움직도르래에 매달려 있는 물체의 무게 중심을 중심에서 어느 한쪽으로 쏠리게 하기 위하여 도르래 중앙 부위에 스톱 베아링을 포함하는 슬라이딩 장치를 설치하고, 슬라이딩 장치 내경에 무게 중심축을 고정하여 무게 중심이 도르래의 중심에 있지 않고 도르래 중심에서 한 쪽으로 쏠리게 하는 기계장치. 그리고 역회전을 방지하고 무게 중심축이 도르래를 따라 돌지 않으며 항상 같은 위치에서 움직도르래가 상하운동을 할 수 있게 고정하기 위한 체인 (체인, 기어, 와이어 벨트) 지지대와 연결된 중심축 고정용 베아링(301)이 한 개 이상을 중심축 수평보다 위쪽에 있는 움직도르래 장치.
3. 청구항 2에서 도르래의 한쪽은 도르래를 돌게 하기 위해 체인을 상하로 움직이게 하고 반대쪽은 체인을 위아래 직선으로 고정시켜 중앙에 걸쳐있는 도르래가 위 아래로 움직일 수 있게 하는 장치.
4. 청구항 2에서 도르래의 물체 중심축에 체인 (벨트, 기어, 와이어)을 걸어 이 체인을 도르래의 상하 운동 시 중심축이 최고점에서 하강 시 이 중력의 힘으로 또다른 물체나 또다른 움직도르래를 들어올리는 데 사용하고 또다른 동력원으로 사용하기 위한 동력전달장치.
5. 청구항 3에서 체인으로 연결된 고정장치 부 반대편에 있는 상하로 움직이는 체인이 연결된 이동장치 부는 도르래와 함께 고정장치와 연결되어 물체의 무게를 고정장치에 전가시키는 역할을 하며 물체를 들어올리고 도르래가 고정장치와 분리되어 물체를 하강시키는 데 사용한다. 이 이동장치 부와 움직도르래 부를 고정장치 부와 붙였다 떼었다 하는 관절형 장치(104), 또는 이와 같은 역할을 하는 슬라이딩과 고정장치(103).
6. 청구항 3에서 이동장치 부 체인(102)을 고정시키고 고정장치 부의 체인(302)을 움직도르래 부가 상승할 때 사용하고 상승이 끝났을 때 이동장치 부를 반대편으로 이동해 고정장치 부로부터 움직도르래 부를 고정장치 부 체인(벨트, 기어, 와이어)과 이격시켜 움직도르래 부가 하강할 수 있게 하는 장치.

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