KR20200028552A - 장력 조정 장치 - Google Patents

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Abstract

장력 조정 장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 장력 조정 장치는: 전주에 장착되는 하우징; 하우징에 출몰 가능하게 장착되고, 전차선에 연결되어 전차선에 장력을 부여하는 장력조정부; 장력조정부에 장착되고, 장력조정부의 변형을 측정하는 센서부; 및 센서부에 전기적으로 연결되고, 센서부에서 측정된 장력조정부의 변형 정보를 제어부로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

장력 조정 장치{TENSIONING DEVICE}
본 발명은 장력 조정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄성부에 탄성부의 변형을 감지하는 센서부를 장착하여 장력 유지 상태를 용이하게 모니터링 할 수 있는 장력 조정 장치에 관한 것이다.
전기철도시스템에서 차량의 상부에 설치된 팬터그래프(pantography)가 전차선(trolly wire)과 기계적인 접촉을 통하여 차량 내부에 전기를 공급한다. 차량의 속도가 높아지면 팬터그래프와 전차선이 떨어져서 이선이 발생하고 이러한 이선 현상은 마모나 환경적 영향을 주기 때문에 이선을 최소화 하여야 한다. 따라서 차량의 속도향상을 위하여 전차선 및 조가선(messenger wire)에 작용하는 장력을 올려서 설치한다.
전차선과 조가선은 순동 혹은 동합금을 이용하여 제작하는데, 이러한 선은 온도에 따라 신축 또는 팽창한다. 전차선과 조가선이 수축 또는 팽창함에 따라 그 선의 양쪽이 고정되어 있을 경우 장력이 낮아지고 경간 내 구성이 달라질 수 있다. 따라서 약 1.0 - 1.5km 마다 양쪽에 장력 조정 장치를 설치하여 각 선의 장력이 온도변화에 영향을 받지 않게 한다.
종래 기술에서 장력 조정 장치는 제대로 작동하고 있는지를 확인하기 위해 사용자가 직접 눈으로 작동을 확인하고 있다. 따라서 긴 전차선을 따라 이를 각각 확인하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1303038호(2013.08.28 등록, 발명의 명칭: 스프링식 자동장력조정장치의 변위측정장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄성부에 탄성부의 변형을 감지하는 센서부를 장착하여 장력 유지 상태를 용이하게 모니터링 할 수 있는 장력 조정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 장력 조정 장치는: 전주에 장착되는 하우징; 상기 하우징에 출몰 가능하게 장착되고, 전차선에 연결되어 상기 전차선에 장력을 부여하는 장력조정부; 상기 장력조정부에 장착되고, 상기 장력조정부의 변형을 측정하는 센서부; 및 상기 센서부에 전기적으로 연결되고, 상기 센서부에서 측정된 상기 장력조정부의 변형 정보를 제어부로 송신하는 송신부를 포함한다.
본 발명에서 상기 장력조정부는, 상기 하우징의 내부에 출몰 가능하게 장착되는 제1출몰부; 일측이 상기 제1출몰부의 제1걸림턱부에 지지되고, 타측이 상기 하우징에 지지되며, 상기 제1출몰부에 탄성력을 제공하는 제1탄성부; 상기 제1출몰부의 내부에 출몰 가능하게 장착되는 제2출몰부; 및 일측이 상기 제2출몰부의 제2걸림턱부에 지지되고, 타측이 상기 제1출몰부에 지지되며, 상기 제2출몰부에 탄성력을 제공하는 제2탄성부를 포함한다.
본 발명에서 상기 센서부는, 상기 제1탄성부의 외측면에 장착되는 제1센서부; 및 상기 제2탄성부의 외측면에 장착되는 제2센서부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1센서부와 상기 제2센서부는 피에조(piezo) 물질을 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 상기 제1센서부와 상기 제2센서부는 피에조 물질의 물리적 변화에 따라 발생하는 전기 에너지를 활용하여 상기 제1탄성부와 상기 제2탄성부의 변형을 파악하고, 상기 송신부는 상기 제1센서부와 상기 제2센서부에서 발생된 전기 에너지를 활용하여 상기 제1탄성부와 상기 제2탄성부의 변형 정보를 상기 제어부로 송신한다.
본 발명에서 상기 송신부는 상기 제1센서부와 상기 제2센서부에 각각 연결되어, 상기 제1센서부에서 감지되는 상기 제1탄성부의 변형 정보와, 상기 제2센서부에서 감지되는 상기 제2탄성부의 변형 정보를 상기 제어부로 송신한다.
본 발명에서 상기 전주에 에너지부가 장착되고, 상기 송신부는 상기 에너지부로부터 전력을 공급받는다.
본 발명에서 상기 에너지부는 태양전력모듈을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 장력 조정 장치에 의하면, 장력조정부에 센서부가 장착되어 일체를 이룸으로써, 하우징 등에 센서부 장착을 위한 별도의 가공을 필요로 하지 않아, 가공 시간과 제작 비용이 절감될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 장력조정부의 탄성부에 센서부가 피에조 물질로 장착되어, 탄성부의 내구 연한에 따라 센서부도 같이 교체되므로 센서부의 유지 보수 비용이 절감된다.
또한 본 발명에 따르면 송신부를 통해 센서부에서 측정된 정보가 제어부로 전송되어, 실시간으로 전차선의 장력유지 상태를 용이하게 모니터링할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제어부에서 온도 변화에 따른 전차선의 장력 변화에 대한 분석이 가능하여, 시설물 유지 보수를 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치를 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 3은 도 2의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치의 고온 시 작동을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치의 저온 시 작동을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장력 조정 장치의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치를 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치의 고온 시 작동을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치의 저온 시 작동을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장력 조정 장치는 하우징(100), 장력조정부(200), 센서부(300), 송신부(400)를 포함한다.
하우징(100)는 전주(10)에 장착된다. 하우징(10)은 전주(100)에 와이어와, 브래킷 등에 의해 고정되게 장착된다. 하우징(100)의 일측(도 2 기준 좌측)에는 하우징고정부(110)가 형성되어 전부(100)에 고정된다.
하우징(10)은 내부 공간에 장력조정부(200)를 수용할 수 있도록 중공형으로 형성되고, 일측(도 1 기준 우측)으로 장력조정부(200)가 길이 조정되어 노출될 수 있도록 개구되게 형성된다.
장력조정부(200)는 하우징(100)에 출몰 가능하게 장착되고, 전차선(20)에 연결되어 전차선(20)에 장력을 부여한다. 온도 변화시 전차선(20)은 팽창 또는 수축된다. 즉, 여름과 같이 고온 시 전차선(20)은 팽창되고, 겨울과 같이 저온 시 전차선(20)은 수축된다. 장력조정부(200)는 팽창 또는 수축되는 전차선(20)에 설정 장력으로 유지되게 한다.
장력조정부(200)는 제1출몰부(210), 제1탄성부(220), 제2출몰부(230), 제2탄성부(240), 전차선고정부(250)를 포함한다.
제1출몰부(210)는 하우징(100)의 내부에 출몰 가능하게 장착되는 중공형으로 형성된다. 제1출몰부(210)는 출몰되면서 전차선(20)에 장력을 제공한다. 제1출몰부(210)의 일측(도 2 기준 좌측)에는 제1탄성부(220)를 지지하는 제1걸림턱부(215)가 외측으로 돌출 형성된다.
제1탄성부(220)는 제1출몰부(210)와 하우징(100) 사이에 배치되고, 일측(도 2 기준 좌측)이 제1출몰부(210)의 제1걸림턱부(215)에 지지되고, 타측(도 2 기준 우측)이 하우징(100)에 지지되며, 제1출몰부(210)에 탄성력을 제공한다. 제1탄성부(220)는 고온에 의해 팽창하는 전차선(20)에 대해 제1출몰부(210)를 하우징(100)의 외측(도 5 기준 우측)으로 돌출되게 하여 전차선(20)에 설정 장력을 제공한다. 제1탄성부(220)는 저온에 의해 수축하는 전차선(20)에 대해 제1출몰부(210)를 하우징(100)의 내측(도 4 기준 좌측)으로 수용되게 하여 전차선(20)에 설정 장력을 제공한다.
제2출몰부(230)는 제1출몰부(210)의 내부에 출몰 가능하게 장착되는 중공형으로 형성된다. 제2출몰부(230)는 출몰되면서 전차선(20)에 장력을 제공한다. 제2출몰부(210)의 일측(도 2 기준 좌측)에는 제2탄성부(240)를 지지하는 제2걸림턱부(235)가 외측으로 돌출 형성된다.
제2탄성부(240)는 제1출몰부(210)와 제2출몰부(230) 사이에 배치되고, 일측(도 2 기준 좌측)이 제2출몰부(230)의 제2걸림턱부(235)에 지지되고, 타측(도 2 기준 우측)이 제1출몰부(210)에 지지되며, 제2출몰부(230)에 탄성력을 제공한다. 제2탄성부(240)는 고온에 의해 팽창하는 전차선(20)에 대해 제2출몰부(230)를 제1출몰부(210)의 외측(도 5 기준 우측)으로 돌출되게 하여 전차선(20)에 설정 장력을 제공한다. 제2탄성부(240)는 저온에 의해 수축하는 전차선(20)에 대해 제2출몰부(230)를 제1출몰부(210)의 내측(도 4 기준 좌측)으로 수용되게 하여 전차선(20)에 일정 장력을 제공한다.
전차선고정부(250)는 제2출몰부(230)에 고정되는 것으로, 전차선(20)에 연결된다.
센서부(300)는 장력조정부(200)에 장착되고, 장력조정부(200)의 변형을 측정한다. 센서부(300)는 제1센서부(310)와 제2센서부(320)를 포함한다. 제1센서부(310)는 제1탄성부(220)의 외측면에 장착된다. 제1센서부(310)는 제1탄성부(220)의 외측면에 코팅 또는 도포된다.
제2센서부(320)는 제2탄성부(240)의 외측면에 장착된다. 제2센서부(320)는 제2탄성부(240)의 외측면에 코팅 또는 도포된다.
제1센서부(310)와 제2센서부(320)는 피에조(piezo) 물질과 같은 물리적변형에 따른 전기적 특성이 변화하는 성질을 가진 물질을 포함하여 이루어진다. 제1센서부(310)와 제2센서부(320)는 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 일부분 또는 전체에 분포가 가능하다.
전차선(20)의 팽창 또는 수축에 의한 압력 변화에 의해 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 길이가 변화되는 것을 통해, 피에조 물질을 포함하는 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에는 전기가 발생된다. 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에서 발생되는 전기에 의해 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형을 측정한다.
제1센서부(310)와 제2센서부(320)는 피에조 물질의 물리적 변화에 따라 발생하는 전기 에너지를 활용하여 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형을 파악한다.
본 발명에서 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에서 측정되는 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형 정보는 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 길이 변형 정보를 의미한다. 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 길이 변형 정보를 통해, 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 탄성도를 측정할 수 있다.
송신부(400)는 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에서 발생된 전기 에너지를 활용하여 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형 정보를 제어부(500)로 송신한다.
제1센서부(310)와 제2센서부(320)에서 측정된 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형을 통해, 장력조정부(200)의 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 탄성도를 계산할 수 있다. 따라서 측정된 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)와 설정된 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 탄성도를 비교하여 장력조정부(200)의 정상 작동 여부를 확인할 수 있다.
송신부(400)는 센서부(300)의 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에 전기적으로 연결되고, 센서부(300)의 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에서 측정된 장력조정부(200)의 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형 정보를 제어부(500)로 송신한다. 송신부(400)는 하우징(100)의 내측면 또는 외측면에 고정된다.
송신부(400)는 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에 각각 연결되어, 제1센서부(310)에서 감지되는 제1탄성부(220)의 변형 정보와, 제2센서부(320)에서 감지되는 제2탄성부(240)의 변형 정보를 제어부(500)로 송신한다.
송신부(400)는 로라(LoRa, Long Range) 통신을 이용하여 제어부(500)로 길이 또는 온도 정보를 송신한다. 송신부(400)의 로라 통신은 제어부(500)와 통신을 주고 받을 수 있는 저전력 장거리 통신(LPWA, Low Power Wide Area) 기술이다.
제어부(500)는 송신부(400)와 통신을 주고 받을 수 있는 것으로, 송신부(400)에서 전송된 장력조정부(200)의 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 변형 정보를 습득하고, 장력조정부(200)의 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 탄성도에 관한 정보와, 장력조정부(200)가 작동되는 조건의 온도 정보를 데이터 베이스화한다.
제어부(500)에서 데이터 베이스화된 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)의 탄성도와, 온도 정보를 통해, 전차선(20)의 장력 변화에 대한 분석을 하여 시설물 유지 보수를 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명에서 전주(10)에는 에너지부(600)가 장착된다. 송신부(400)는 에너지부(600)로부터 전력을 공급받아 작동된다. 에너지부(600)는 태양전력모듈을 포함하여 이루어진다. 에너지부(600)는 태양광을 수집하고 전력을 생산하는 태양전력모듈을 포함하여 이루어져, 친환경적이고 반영구적인 에너지를 수집할 수 있다.
또한 본 발명에서 송신부(400)는 에너지부(600)로부터 전력을 공급받아, 별도의 에너지를 공급하는 수단을 설치하지 않고, 친환경적이고 반영구적인 에너지를 이용할 수 있다. 또는 본 발명에서 송신부(400)는 상술한 바와 같이 에너지부(600) 뿐만 아니라, 제1센서부(310)와 제2센서부(320)에서 발생된 전기 에너지를 공급받을 수 있다. 따라서 본 발명은 친환경적이고 반영구적인 에너지를 이용할 수 있다.
송신부(400)는 에너지부(600)와, 제1센서부(310) 및 제2센서부(320)로부터 선택적으로 전기 에너지를 공급받거나, 모두에서 공급받을 수 있어, 어느 한 부분에서 이상이 발생되어도 안정적인 전기 에너지를 공급받을 수 있다.
본 발명에 따른 장력 조정 장치에 의하면, 장력조정부(200)에 센서부(300)가 장착되어 일체를 이룸으로써, 하우징(100) 등에 센서부(300) 장착을 위한 별도의 가공을 필요로 하지 않아, 가공 시간과 제작 비용이 절감될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 장력조정부(200)의 제1탄성부(220)와 제2탄성부(240)에 각각 제1센서부(310)와 제2센서부(320)가 피에조 물질로 장착되어, 제1 및 제2탄성부(220, 240)의 내구 연한에 따라 센서부(300)도 같이 교체되므로 센서부(300)의 유지 보수 비용이 절감된다.
또한 본 발명에 따르면 송신부(400)를 통해 센서부(300)에서 측정된 정보가 제어부(500)로 전송되어, 실시간으로 전차선(20)의 장력유지 상태를 용이하게 모니터링할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제어부(500)에서 온도 변화에 따른 전차선(20)의 장력 변화에 대한 분석이 가능하여, 시설물 유지 보수를 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 전주 20: 전차선
100: 하우징 110: 하우징고정부
200: 장력조정부 210: 제1출몰부
215: 제1걸림턱부 220: 제1탄성부
230: 제2출몰부 235: 제2걸림턱부
240: 제2탄성부 250: 전차선고정부
300: 센서부 310: 제1센서부
320: 제2센서부 400: 송신부
500: 제어부 600: 에너지부

Claims (8)

  1. 전주에 장착되는 하우징;
    상기 하우징에 출몰 가능하게 장착되고, 전차선에 연결되어 상기 전차선에 장력을 부여하는 장력조정부;
    상기 장력조정부에 장착되고, 상기 장력조정부의 변형을 측정하는 센서부; 및
    상기 센서부에 전기적으로 연결되고, 상기 센서부에서 측정된 상기 장력조정부의 변형 정보를 제어부로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장력조정부는,
    상기 하우징의 내부에 출몰 가능하게 장착되는 제1출몰부;
    일측이 상기 제1출몰부의 제1걸림턱부에 지지되고, 타측이 상기 하우징에 지지되며, 상기 제1출몰부에 탄성력을 제공하는 제1탄성부;
    상기 제1출몰부의 내부에 출몰 가능하게 장착되는 제2출몰부; 및
    일측이 상기 제2출몰부의 제2걸림턱부에 지지되고, 타측이 상기 제1출몰부에 지지되며, 상기 제2출몰부에 탄성력을 제공하는 제2탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 제1탄성부의 외측면에 장착되는 제1센서부; 및
    상기 제2탄성부의 외측면에 장착되는 제2센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1센서부와 상기 제2센서부는 피에조(piezo) 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1센서부와 상기 제2센서부는 피에조 물질의 물리적 변화에 따라 발생하는 전기 에너지를 활용하여 상기 제1탄성부와 상기 제2탄성부의 변형을 파악하고,
    상기 송신부는 상기 제1센서부와 상기 제2센서부에서 발생된 전기 에너지를 활용하여 상기 제1탄성부와 상기 제2탄성부의 변형 정보를 상기 제어부로 송신하는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  6. 제3항에 잇어서,
    상기 송신부는 상기 제1센서부와 상기 제2센서부에 각각 연결되어, 상기 제1센서부에서 감지되는 상기 제1탄성부의 변형 정보와, 상기 제2센서부에서 감지되는 상기 제2탄성부의 변형 정보를 상기 제어부로 송신하는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전주에 에너지부가 장착되고,
    상기 송신부는 상기 에너지부로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에너지부는 태양전력모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장력 조정 장치.
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