KR20180096225A - 선로전환기용 마그네틱 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 수용공간이 형성된 하우징; 상기 하우징의 외측에 구비되어 선로를 전환시키는 선로전환모듈; 상기 수용공간에 구비되는 구동모터; 상기 구동모터와 제1회전축에 의해 연결되어 상기 구동모터의 구동에 따라 축회전되고, 둘레를 따라 마그네틱이 구비된 제1플라이휠; 상기 제1플라이휠과 이격되어 구비되고, 둘레를 따라 상기 마그네틱에 대향되는 도체가 구비되어 상기 제1플라이휠의 회전에 따른 기전력 유도로 인해 함께 회전되며, 상기 선로전환모듈과 제2회전축에 의해 연결되어 상기 선로전환모듈을 구동시키는 제2플라이휠; 상기 구동모터의 동작 완료시 내부에 충격을 주지 않거나 동작이 방해되었을 때 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리지 않도록 과대 부하를 실시간 측정하여 관리하는 부하 측정부; 및 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크로 유지하며, 전환종료시 역회전이 생기지 않도록 상기 구동모터의 전력을 관리하는 역회전 감지부;를 포함한다.
따라서 본 발명은 마찰연축기와 100% 호환 가능하며, 유지보수 점검이 전혀 필요 없어 유지보수 비용이 절감되며, 유지보수 미 이행으로 인한 안전사고를 예방할 수 있다.

Description

선로전환기용 마그네틱 클러치{Magnetic clutch for Point Machine}

본 발명은 선로전환기용 마그네틱 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동모터의 동작 완료시 내부에 충격을 주지 않거나 동작이 방해되었을 때 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리지 않도록 과대 부하를 실시간 측정하여 관리하는 부하 측정부; 및 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크로 유지하며, 전환종료시 반발되는 역회전이 생기지 않도록 상기 구동모터의 전력을 관리하는 역회전 감지부;를 포함하여 유지보수 점검이 전혀 필요 없어 유지보수 비용이 절감되며, 유지보수 미 이행으로 인한 안전사고를 예방할 수 있는 선로전환기용 마그네틱 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 연축기(Clutch, Torque limiter)는 고속철도용 분기기 및 일반철도에 사용되는 MJ81형 선로전환기의 구성 부품 중 하나로서 선로전환기 모터 작동시 동력 전달 중간 위치에 조립되어 기능적으로 중요한 핵심 기술 부품이라고 할 수 있다.

MJ81형 선로전환기는 고속분기기를 전환시켜주는 장치로서 내부에 설치된 클러치는 모터와 기어사이에 연결시켜주는 부품이다.

국내에서의 명칭은 연축기 또는 클러치(Clutch)라고 통용되고 있으며, 영문으로는 Torque Limiter로 사용된다.

이는 두 축의 동력을 전달하는 클러치 역할과 더불어 반드시 일정한 토크(Torque, 회전력)로만 동력을 전달하여야 하는 Limit 기능을 가진 특수한 연축기라는 뜻을 포함하고 있다.

상기 종래 연축기의 역할은 정해진 일정한 범위의 토크(Torque)로 회전력을 전달하게 하여, 발생할 수 있는 선로전환기 또는 분기기의 파손을 방지하여 안전사고를 예방하는 중요한 역할을 수행한다.

전기 모터의 과부하시 다른 부품에 충격으로 인한 파손을 예방한다.

전기 모터에 전원이 차단될 경우 구동부분의 운동에너지를 완화시켜 선로전환기 파손을 예방한다.

이 때, 선로전환기가 동작되고 접점 차단기에 의해 전기 모터 전원이 차단되는 동안 전기 모터가 회전할 수 있도록 한다.

상기 종래 연축기는 세계적으로 MJ81형 선로전환기에 있어서 연축기는 아래와 같이 2종류 Type이 사용되고 있다.

이 중에서 마찰연축기(Frictional Torque Limiter)는 수동으로 스프링 장력을 인위적으로 조절하여 내부 마찰 디스크 간의 슬립 밀착 간격을 유지함으로서 동력 전달 토크의 한계 값을 조절하는 원리를 사용하며, 전달 토크(Torque) 사양 은 1.5 ~ 2 Nm이고, 한국 고속철도의 MJ81형 선로전환기에 설치되어 있으며, 유지보수 기술자로 하여금 주기적인 점검과 토크 조정이 필요한 단점이 있다.

또한 마그네틱 연축기(Magnetic Torque Limiter)는 영구 자석(마그네틱)이 연축기 내에 내장되어 두 축간에 비접촉식 마찰 슬립 방식으로 일정한 토크로 회전력을 전달하는 구조로 되어 있다.

전달 토크(Torque) 사양은 1.5 ~ 2 Nm이고, 마찰연축기와 100% 호환 가능하며, 유지보수 점검이 전혀 필요 없어 유지보수 비용이 절감되며, 유지보수 미이행으로 인한 안전사고를 예방할 수 있다.

자세히 살펴보면, 도 1에서 보는 바와 같이, 유지보수가 필요 없고 수명이 영구적으로 사용 가능한 마그네틱 연축기는 기존의 마찰클러치보다 아래와 같은 장점이 있다.

1. 유지보수비용 절감

- 마찰연축기에 비하여 유지보수가 필요 없으므로 유지보수

인력 절감 및 인력 효율 향상

- 마찰연축기의 수명 종료 또는 고장으로 인한 교체 비용 절감

2. 선로전환기 수명 연장

- 마찰연축기 제한된 수명에 비해 수명이 영구적임

3. 안전성 향상

- 마찰클러치의 유지보수 실패 가능성이 제거되어 안정성 향상

- 마찰연축기보다 구조적으로 단순하고 튼튼하여 고장의 우려 없음

4. 호환성

- 기존의 마찰클러치와 교체 호환 가능

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 발명 한국등록특허 제1567043호는 제1플라이휠(240), 제2플라이휠(250)을 비롯한 제1회전축(244) 및 제2회전축(254)이 모두 전술한 제1실시예와 동일하게 형성된다. 다만, 본 실시예의 경우 상기 제1플라이휠(240) 및 상기 제2플라이휠(250) 중 적어도 어느 하나는, 전후 이동 가능하게 형성되어 서로의 이격 거리를 가변 가능하도록 형성된다.

이와 같이 하는 이유는 상기 제1플라이휠(240)의 마그네틱(242)과 상기 제2플라이휠(250)의 도체(250) 사이의 이격 거리를 조절하여 유도되는 기전력의 크기를 조절할 수 있도록 하기 위해서이다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 선로전환모듈의 구동 시 인가되는 부하에 의해 상기 제2플라이휠(250)이 회전되지 않는 상태에서도, 유도되는 기전력에 의해 상기 제2회전축(254)에는 다소의 비틀림이 발생할 수 있다.

따라서 종래 발명의 경우 이와 같은 현상을 방지하기 위해 유도되는 기전력의 크기를 감소시키기 위해 상기 제1플라이휠(240)과 제2플라이휠(250) 사이의 간격을 가변시킬 수 있도록 한 것이다.

결론적으로, 종래 발명은 이격 거리를 조절하여 유도되는 기전력의 크기를 조절하여 차등적으로 유도되는 기전력에 대응하는 마그네틱 클러치를 제공하고 있다.

또한 현재 국내에 설치되어 있는 모두 MJ81선로전환기에는 수동클러치가 부착되어 있으며 주기적 점검주기를 두고 지속적으로 유지보수를 하여야 하는 실정이며 빠른 시간에 이루어져야 하는 정비시 미숙련자가 진행시 정비실패로 인하여 사고가 발생을 할 수 있으며 정비실패는 안전사고 발생이 불가피한 상황이다.

현재 MJ81 선로 전환기 장애발생시 클러치의 적정 토크 불량에서 오는 장애가 있는 실정이며, 마그네틱 클러치의 개발 적용으로 선로전환기의 수명연장에 도움을 주며 유지보수 인력의 직접 비용절감 및 내구연한 사용으로 인한 수명교체비용 절감, 불안전요소의 해소로 오는 안전사고 예방비용을 감안하여 반드시 필요한 개발이다.

따라서 MJ81 선로전환기의 수동클러치를 마그네틱 클러치로 적용하면 유지보수 개소가 줄어들며 유지보수 비용이 절감되고, 지속적인 장애 발생 개소가 줄어 선로전환기의 안정화 철도에 대한 신뢰도가 향상되어 철도에 대한 이미지 제고 및 그에 따른 시너지 효과를 기대할 수 있다.

또한 발전하는 한국철도의 위상에 맞추어 시설물의 개량 및 개선이 필요한 시점이며 우수한 제품을 개발하여 열차의 안전 운행과 품질 높은 서비스를 제공 하고자 함에 있어 MJ81 선로전환기용 마그네틱 클러치의 개발(국산화)이 이루어져야 한다.

한국등록특허 제1037661호 한국등록특허 제1567043호 한국등록특허 제1015974호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동작 완료시 각부에 큰 충격을 주지 않고 또 동작이 방해되었을 때 마그네틱 클러치 또는 전동기에 과대한 부하가 걸리지 않도록 하고, 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크 1.5 ~ 2 mdaN(1.5 ~ 2 Nm) 유지하며, 전환 종료 시 반발되는 역회전이 생기지 않는 선로전환기용 마그네틱 클러치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 기전력의 크기를 제어부에서 전력을 조절하여 이에 따라 변동하는 자기력으로 클러치를 용이하게 작동시키고, 마그네틱 클러치의 특성 또한 그대로 유지하여 외부 온도 변화와 상관없이 사용가능한 선로전환기용 마그네틱 클러치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 내부에 수용공간이 형성된 하우징; 상기 하우징의 외측에 구비되어 선로를 전환시키는 선로전환모듈; 상기 수용공간에 구비되는 구동모터; 상기 구동모터와 제1회전축에 의해 연결되어 상기 구동모터의 구동에 따라 축회전되고, 둘레를 따라 마그네틱이 구비된 제1플라이휠; 상기 제1플라이휠과 이격되어 구비되고, 둘레를 따라 상기 마그네틱에 대향되는 도체가 구비되어 상기 제1플라이휠의 회전에 따른 기전력 유도로 인해 함께 회전되며, 상기 선로전환모듈과 제2회전축에 의해 연결되어 상기 선로전환모듈을 구동시키는 제2플라이휠; 상기 구동모터의 동작 완료시 내부에 충격을 주지 않거나 동작이 방해되었을 때 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리지 않도록 과대 부하를 실시간 측정하여 관리하는 부하 측정부; 및 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크로 유지하며, 전환종료시 반발되는 역회전이 생기지 않도록 상기 구동모터의 전력을 관리하는 역회전 감지부;를 포함한다.

상기 역회전 감지부는 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크 1.5 ~ 2 mdaN로 유지하며, 전환력 200㎏∼400㎏, 전환시간 5sec를 유지한다.

상기 구동모터의 최대 출력값을 다단계로 제한하기 위해, 구동모터의 구동에 따라 축회전이 완료된 시점 또는 구동모터의 구동에 따라 축회전 또는 메인 회전축의 회전이 완료된 시점 사이에 온도에 따라 입력 전원 또는 모터 속도를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator);을 더 포함한다.

상기 구동모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 구동모터를 제어하고, 상기 구동모터 또는 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리거나 반발되는 역회전이 생긴 경우, 상기 구동모터를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드가 가동되는 PLC 제어부;를 포함한다.

상기 제2플라이휠과 축연결된 회전축은 중공관 형상으로 이루어지고, 상기 회전축의 내주홀에 배선을 수용하고 일단의 주위에는 슬립링과 브러시가 구비되어, 상기 브러시를 통해 전달되는 전원의 전력을 상기 슬립링을 통해 상기 제2플라이휠의 전자석에 공급한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 마찰연축기와 100% 호환 가능하며, 유지보수 점검이 전혀 필요 없어 유지보수 비용이 절감되며, 유지보수 미 이행으로 인한 안전사고를 예방할 수 있다.

또한 본 발명은 종래처럼 이격 거리를 조절하여 유도되는 기전력의 크기를 조절하지 않고 비례, 미분, 적분(PID)연산, TPR(Thyristor Power Regulator) 등으로 조절하기 때문에 이격 거리를 조절하기 위한 세부적 구성이 필요 없어 제조 비용 절감과 내구성이 증가한다.

또한 본 발명은 일정한 범위의 토크로 회전력을 전달하게 하여, 동작 방해나 반발되는 역회전에 의해 발생할 수 있는 선로전환기의 클러치 파손을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있다.

또한 본 발명은 브러시와 슬립링 간에 발생되는 스파크에 의한 노이즈 발생이 방지될 뿐 아니라, 브러시 마모로 인한 모터 수명 한계를 극복할 수 있다.

또한, 본 발명은 브러시 마모에 의한 카본 입자가 발생되지 않으므로, 고전압용 모터에 적용될 경우에도 쇼트가 발생될 우려가 없으며, 카본 입자에 의해 슬립링이 손상될 우려가 없는 이점이 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 MJ81형 선로전환기를 보여주는 사진 도면이다.
도 2는 종래 발명에 따른 한쌍의 플라이휠의 이격 거리를 이용한 전자식 클러치를 포함하는 선로전환기를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 S 부분을 자세히 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치를 적용한 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치를 적용한 장치에서 TPR, PLC 제어부 등을 포함하는 세부적인 구성을 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 S 부분을 자세히 보여주는 도면이다.

도 3과 같이 구동모터(10)와 감속기(20) 사이에 본 발명에 따른 전자식 클러치(31)이 놓여 있는 모습을 보여준다.

도 4를 참고하여 도 3의 S 부분을 자세히 보면 제2플라이휠(50)은 구동모터(10)로부터 전달되는 회전력을 제1플라이휠(40)에서 강력한 자력을 통해 받아 상기 감속기(20)에 전달하는 역할을 한다.

상기 제2플라이휠(50)과 축연결된 회전축(54)은 중공관 형상으로 이루어지고, 내주홀에 배선(w)을 수용하고 일단의 주위에는 슬립링(35)이 구비된다.

상기 제2플라이휠(50)에 전자석(52)이 고정되게 되므로, 전자석(52)과 연결된 배선이 제2플라이휠(50)의 회전에 의해 배선의 고정이 불안정할 수 있다.

상기 슬립링(35)은 상기와 같은 배선의 불안전 고정 문제를 해결하기 위한 구성으로서, 회전축(54)에 수용되는 배선을 통해 상기 제2플라이휠(50)의 회전에도 브러시(32)를 통해 전달되는 전원(30)의 전력을 상기 전자석(52)이 안정적으로 공급받을 수 있게 된다.

또한 도 4의 전도부(A)에는 전도성 물질이 수용부에 수용되어 브러시(32)와 슬립링(35)을 전기적으로 연결시킨다.

전도부(A)는 전도성 물질의 유체나, 합성수지와 같은 바인더 성분에 은, 구리, 니켈 등과 같은 전도성 물질의 분말을 분산시켜 제조된 전도성 페이스트, 또는 카본 블랙, 흑연, 은, 구리, 니켈 등과 같은 전도성 물질의 분말로 이루어진 전도성 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태로 이루어질 수있다.

또한 본 발명의 일실시예로서, 전도부(A)가 전도성 물질의 유체, 예를 들면 상온에서 액체 상태로 유지되는 전도성 금속을 포함하는 형태로 이루어지는 것으로 예시된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 전도부(A)는 전도성 페이스트를 포함하는 형태로 이루어질 수도 있고, 전도성 분말을 포함하는 형태로 이루어질 수도 있으며, 전도성 유체, 전도성 페이스트 및 전도성 분말 중 둘 이상을 포함하는 형태로 이루어질 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

따라서 본 발명은 브러시(32)와 슬립링(35) 간에 발생되는 스파크에 의한 노이즈 발생이 방지될 뿐 아니라, 브러시(32) 마모로 인한 모터 수명 한계를 극복할 수 있다.

또한, 본 발명은 브러시(32) 마모에 의한 카본 입자가 발생되지 않으므로, 고전압용 모터에 적용될 경우에도 쇼트가 발생될 우려가 없으며, 카본 입자에 의해 슬립링(35)이 손상될 우려가 없는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치를 적용한 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치를 적용한 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 선로전환기(100)는 하우징(12)과, 구동모터(10)와, 전자식 클러치(31)와, 감속기(20)를 포함한다.

상기 하우징(12)은 내부에 수용공간이 형성되며, 타 구성요소를 감싸도록 구비된다. 그리고 상기 구동모터(10)는 상기 수용공간에 구비되어, 구동력을 발생시킨다. 이와 같이 구동모터(10)에 의해 발생된 구동력은 감속기(20) 및 메인회전축(22)을 거쳐 선로전환모듈에 전달될 수 있다.

이때 상기 감속기(20)와 구동모터(10) 사이에는, 선로 전환 시 인가되는 부하가 일정 이상인 경우, 상기 구동모터(10)가 파손되는 것을 방지하기 위한 전자식 클러치(31)이 구비된다. 이하에서는 상기 전자식 클러치(31)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전자식 클러치(31)은 제1플라이휠(40)과, 제2플라이휠(50)을 포함한다.

구체적으로 상기 제1플라이휠(40)은 상기 구동모터(10)와 제1회전축(44)에 의해 연결되어 상기 구동모터의 구동에 따라 축 회전되고, 둘레를 따라 마그네틱(42)이 구비된다.

본 실시예에서 상기 마그네틱(42)은 영구자석인 것으로 하였으나, 이와 달리 전자석이 적용될 수도 있음은 물론이다.

또한 본 실시예에서 상기 제1플라이휠(40)은 원형으로 형성되며, 상기 마그네틱(42)은 상기 제1플라이휠(40)의 둘레를 따라 링 형태로 구비된다.

상기 제2플라이휠(50)은 상기 제1플라이휠(40)과 이격되어 구비되고, 둘레를 따라 상기 마그네틱(42)에 대향되는 도체 또는 전자석(52)이 구비된다. 이에 따라 상기 제1플라이휠(40)이 구동모터(10)에 의해 회전될 경우, 상기 제2플라이휠(50) 역시 기전력 유도로 인해 함께 동일 방향으로 회전될 수 있다. 즉 제1플라이휠(40)이 정방향으로 회전될 경우 상기 제2플라이휠(50) 역시 마찬가지로 정방향으로 회전되며, 제1플라이휠(40)이 역방향으로 회전될 경우 상기 제2플라이휠(50)은 역방향으로 회전될 것이다.

그리고 상기 제2플라이휠(50)의 회전력은 전술한 감속기(20)를 통해 선로전환모듈로 전달되며, 이에 따라 상기 선로전환모듈이 구동되어 선로의 전환이 이루어진다.

한편 상기 제2플라이휠(50)은 상기 선로전환모듈의 구동 시 다양한 원인에 의해 인가되는 부하가 유도되는 기전력보다 클 경우에는, 자연스럽게 회전되지 않게 될 것이다.

이때 상기 제1플라이휠(40) 및 상기 제2플라이휠(50)은 서로 이격된 상태로 비접촉식으로 구비되므로, 종래 마찰식 클러치와 달리 제1플라이휠(40)과 제2플라이휠(50) 사이에 마찰이 발생하지 않게 된다. 따라서 제2플라이휠(50)의 비회전에 따른 영향이 구동모터(10)에 전달되지 않게 되므로, 구동모터(10)의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 MJ81형 선로 전환기는 크로싱 번호가 큰 분기부(일반적으로 18번 분기이상)에서 사용하는 선로전환기로서 분기각이 작고 리드곡선 반경이 커서 열차속도제한을 없애고 승차감을 높일 수 있으므로 주로 고속열차 운행구간 또는 기존선과 고속열차의 연결선 구간 및 고속화 구간의 본선에 사용되고 있다.

본 발명에 따른 선로전환기용 마그네틱 클러치는 부하 측정부(210)와 역회전 감지부(220)와 전기적으로 연결되어 부하와 반발되는 역회전에 따라 제어된 전력을 구동모터(10) 등에 공급한다.

상기 부하 측정부(210)는 상기 구동모터의 동작 완료시 각부에 큰 충격을 주지 않고 또 동작이 방해되었을 때 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리지 않도록 과대 부하 또는 과대 전환력을 실시간 측정하여 관리하는 장치이다.

상기 역회전 감지부(220)는 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크 1.5 ~ 2 mdaN(1.5 ~ 2 Nm) 유지하며, 전환종료시 반발되는 역회전이 생기지 않도록 상기 구동모터의 전력을 관리하는 장치이다.

일반적인 선로전환기 밀착은 기본레일이 움직이지 않는 상태에서 1㎜를 벌리는데 정위, 반위를 균등하게 100㎏f를 기준으로 한다.

따라서 본 발명은 과대한 부하 기준을 기본레일이 움직이지 않는 상태에서 1㎜를 벌리는 데 100㎏f 이상인 경우로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 MJ81형 선로 전환기의 구동모터(10)의 경우 동작전류 220V : 4A, 380V : 1.5A, 전환력 200㎏∼400㎏, 전환시간 5sec 등의 특성을 갖는다.

상기 전환력을 측정할 수 있는 본 발명에 따른 부하 측정부(210)는 전환시에 텅레일에 인가되는 힘을 측정하는 것이 아니라, 텅레일의 이동 완료후의 밀착력을 측정하도록 일정 위치에 부착된다.

즉 선로전환기용 마그네틱 클러치의 텅레일 전환시, 텅레일을 기본레일에 밀어 주는 밀착력을 측정하는 것으로 텅레일 선단을 1mm 벌렸을 때 100 kgf 이상의 밀착압력을 유지하는 것을 부하 측정부(210)가 측정하고, 측정 범위는 0~300 kgf로 한정된다.

또는 수동으로 측정하는 경우, 측정 단자를 밀착이 완료된 텅레일과 기본레일 사이에 위치시키고 가압 핸들을 돌려 텅레일의 선단이 벌어져 1mm가 됐을 때 측정게이지의 눈금을 읽어 측정할 수도 있다.

본 발명의 일실시예로서, MJ81형 분기기의 회전축들(44, 54)과 전자식 클러치(31) 간을 연결하는 죠핀에 부하를 검출하는 센서 로드셀을 설치하여 부하 측정부(210)를 통해 전환력을 측정할 수도 있다.

한편 상술한 부하 측정부(210)와 역회전 감지부(220)에서 감지한 정보를 데이터베이스에 저장하고, 이러한 정보를 토대로 TPR(240)은 구동모터(10)의 최대 출력값을 다단계로 제한하기 위해, 구동모터(10)의 구동에 따라 축회전이 완료된 시점 또는 구동모터의 구동에 따라 축회전 또는 메인 회전축의 회전이 완료된 시점 사이에 온도에 따라 입력 전원 또는 모터 속도를 일정 단계로 제어한다.

따라서 본 발명은 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크 1.5 ~ 2 mdaN(1.5 ~ 2 Nm) 유지하며, 전환종료시 반발되는 역회전이 생기지 않도록 한다.

예를 들어 상기 TPR(240)은 일정 시간 동안 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크 1.5 ~ 2 mdaN(1.5 ~ 2 Nm) 유지하도록 구동모터(10)의 입력 전력에 의한 모터 속도를 일정 단계로 제어한다.

본 발명은 상기 구동모터(10)를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 구동모터(10)를 제어하고, 상기 구동모터(10)또는 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리거나 반발되는 역회전이 생긴 경우, 상기 구동모터(10)를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어하는 PLC 제어부(230)를 포함한다.

본 발명에 따른 PID 중앙 제어부(250)의 제어 동작은 소정 범위 내로 유지되는 마지막 데이터의 목표값으로 제어하며, 소정 범위 내로 유지되지 않는 것으로 판단되는 경우 다시 데이터베이스부로부터 데이터를 제공받아 목표값 이하로 제어한다.

이를 위해 본 발명은 분석과 처리를 위한 데이터를 수집하고 데이터베이스화하고, 데이터베이스화된 정보를 통해 처리를 위한 반복 공정을 필요로 하지 않고 신속하게 전자석(52)의 최적의 전원 인가를 결정한다.

상기 데이터베이스에 기초하여 선로전환기용 마그네틱클러치의 작동을 위한 전자석(52)의 최적의 전원 인가를 PID 중앙 제어부(250)를 통해 PID 제어를 통하여 결정할 수 있다.

상기 PID 중앙 제어부(250)는 상기 선로전환기용 마그네틱 클러치의 동작이 완료된 시점 주변에서 서서히 일정시간 동안 전환력 인가의 종료를 위한 구동모터(10)의 회전수를 줄이도록 실시간 제어하기 위해, 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 상기 구동모터(10)의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 구동모터(10)가 완전히 멈추는 일정 시간이 지나서 전원을 오프시키고, 위상 제어부의 위상제어 방법을 사용하여 상기 구동모터(10)를 위상 제어 방식에 따라 선로전환기용 마그네틱 클러치의 작동이 완료된 시점 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 온도에 따른 마찰 토크의 변화 특성에 따라 구동모터(10)의 회전수를 변환한다.

따라서 본 발명은 종래처럼 이격 거리를 조절하여 유도되는 기전력의 크기를 조절하지 않고 비례, 미분, 적분(PID)연산, TPR(Thyristor Power Regulator) 등으로 조절하기 때문에 종래 발명과 같이 이격 거리를 조절하기 위한 세부적인 추가 구성이 필요 없어 제조 비용 절감과 내구성이 증가한다.

10: 구동모터
20: 감속기
30 : 전원
31: 전자식 클러치
32 : 브러시
35 : 슬립링
40: 제1플라이휠
42: 마그네틱
44: 제1회전축
50: 제2플라이휠
52: 도체, 전자석
54: 제2회전축
100: 선로전환기
210 : 부하 측정부
220 : 역회전 감지부
230 : PLC 제어부
240 : TPR
250 : PID 중앙 제어부

Claims (5)

1. 내부에 수용공간이 형성된 하우징;
   상기 하우징의 외측에 구비되어 선로를 전환시키는 선로전환모듈;
   상기 수용공간에 구비되는 구동모터;
   상기 구동모터와 제1회전축에 의해 연결되어 상기 구동모터의 구동에 따라 축회전되고, 둘레를 따라 마그네틱이 구비된 제1플라이휠;
   상기 제1플라이휠과 이격되어 구비되고, 둘레를 따라 상기 마그네틱에 대향되는 도체가 구비되어 상기 제1플라이휠의 회전에 따른 기전력 유도로 인해 함께 회전되며, 상기 선로전환모듈과 제2회전축에 의해 연결되어 상기 선로전환모듈을 구동시키는 제2플라이휠;
   상기 구동모터의 동작 완료시 내부에 충격을 주지 않거나 동작이 방해되었을 때 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리지 않도록 과대 부하를 실시간 측정하여 관리하는 부하 측정부; 및
   온도에 관계없이 일정한 마찰 토크로 유지하며, 전환종료시 역회전이 생기지 않도록 상기 구동모터의 전력을 관리하는 역회전 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선로전환기용 마그네틱 클러치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 역회전 감지부는 온도에 관계없이 일정한 마찰 토크 1.5 ~ 2 mdaN로 유지하며, 전환력 200㎏∼400㎏, 전환시간 5sec를 유지하는 것을 특징으로 하는 선로전환기용 마그네틱 클러치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동모터의 최대 출력값을 다단계로 제한하기 위해, 구동모터의 구동에 따라 축회전이 완료된 시점 또는 구동모터의 구동에 따라 축회전 또는 메인 회전축의 회전이 완료된 시점 사이에 온도에 따라 입력 전원 또는 모터 속도를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선로전환기용 마그네틱 클러치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 구동모터를 제어하고, 상기 구동모터 또는 마그네틱 클러치에 과대한 부하가 걸리거나 역회전이 생긴 경우, 상기 구동모터를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드가 가동되는 PLC 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선로전환기용 마그네틱 클러치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2플라이휠과 축연결된 회전축은 중공관 형상으로 이루어지고, 상기 회전축의 내주홀에 배선을 수용하고 일단의 주위에는 슬립링과 브러시가 구비되어, 상기 브러시를 통해 전달되는 전원의 전력을 상기 슬립링을 통해 상기 제2플라이휠의 전자석에 공급하는 것을 특징으로 하는 선로전환기용 마그네틱 클러치.

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