KR20180138420A - 제동시스템 및 제동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 제동시스템은, 회전축부재 상에 구비되는 디스크부재; 상기 디스크부재의 회전속도를 감지하여 회전속도신호를 전달 가능한 회전속도센싱유닛; 상기 디스크부재의 일측면에 밀착되는 제동위치 및 상기 디스크부재의 일측면으로부터 기설정된 간격으로 이격된 이격위치 사이를 주기적으로 전환이동 가능한 패드부재를 구비하는 제동유닛; 및 상기 회전속도신호로부터 상기 이격위치의 기설정된 간격을 산출하여 상기 패드부재의 전환이동거리를 제어 가능한 제어유닛을 포함한다.

Description

제동시스템 및 제동방법{System and method for braking}
본 발명은 제동시스템 및 제동방법에 관한 것으로, 상세하게는 회전축부재를 효과적으로 제동시킬 수 있는 제동시스템 및 제동방법에 관한 것이다.
디스크 브레이크(disc brake)는 회전하는 원판형의 디스크(disc)에 패드(pad)를 밀착시켜, 제동력을 발생시키는 제동장치이다. 디스크는 회전체 등에 고정 배치되어 회전체와 함께 회전할 수 있으며, 디스크의 일측에 배치된 패드가 디스크에 밀착되어 마찰력을 발생시킴으로써 회전체에 제동력을 인가시킬 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2000-0069197호(2000.11.25. 공개)
본 발명의 목적은 회전축부재를 효과적으로 제동시킬 수 있는 제동시스템 및 제동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제동시스템은, 회전축부재 상에 구비되는 디스크부재; 상기 디스크부재의 회전속도를 감지하여 회전속도신호를 전달 가능한 회전속도센싱유닛; 상기 디스크부재의 일측면에 밀착되는 제동위치 및 상기 디스크부재의 일측면으로부터 기설정된 간격으로 이격된 이격위치 사이를 주기적으로 전환이동 가능한 패드부재를 구비하는 제동유닛; 및 상기 회전속도신호로부터 상기 이격위치의 기설정된 간격을 산출하여 상기 패드부재의 전환이동거리를 제어 가능한 제어유닛을 포함한다.
상기 제어유닛은 상기 디스크부재의 회전속도에 비례하도록 상기 이격위치의 기설정된 간격을 산출할 수 있다.
상기 제동유닛은, 내부에 공간을 구비하며, 일단 및 타단에 상기 공간과 연통되는 제1 개구 및 제2 개구가 각각 형성된 실린더하우징부재; 상기 제1 개구 및 제2 개구를 통해 상기 실린더하우징부재를 관통하도록 배치되며, 상기 제1 개구를 통해 외부로 노출된 일단에 상기 패드부재가 배치되는 작동로드부재; 상기 작동로드부재 상에 배치되되, 상기 공간 내에 배치되어 상기 제1 개구측의 제1 공간 및 상기 제2 개구측의 제2 공간으로 상기 공간을 분할하는 피스톤부재; 상기 공간 내에 배치되며, 상기 피스톤부재와 연계되어 상기 작동로드부재가 적어도 일방향으로 이동하도록 힘을 인가하는 스프링부재; 상기 실린더하우징부재에 일단이 연결되어 상기 제2 공간으로 유체를 공급 가능한 공급배관부재; 및 상기 공급배관부재 상에 배치되어 상기 유체의 공급량을 조절 가능한 공급밸브부재를 포함하며, 상기 제어유닛은 상기 회전속도신호에 따라 상기 공급밸브부재의 개도를 조절함으로써 상기 이격위치를 제어할 수 있다.
상기 제어유닛은 상기 디스크부재의 회전속도가 기설정된 회전속도 이하인 경우에 한하여 상기 공급밸브부재를 개방할 수 있다.
상기 유체는 압축공기일 수 있다.
상기 피스톤부재의 외주면에는 상기 피스톤부재의 둘레방향을 따라 연장되는 메인고정홈이 함몰 형성되며, 상기 제동유닛은 상기 메인고정홈에 삽입 배치되되 선단부가 상기 공간을 형성하는 실린더하우징부재의 내주면에 밀착되도록 배치되는 메인실링부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 개구가 형성된 상기 실린더하우징부재의 일측 내주면에는 상기 제1 개구의 둘레방향을 따라 연장되는 제1 고정홈이 함몰 형성되고, 상기 제2 개구가 형성된 상기 실린더하우징부재의 타측 내주면에는 상기 제2 개구의 둘레방향을 따라 연장되는 제2 고정홈이 함몰 형성되며, 상기 제동유닛은, 상기 제1 고정홈에 삽입 배치되되 선단부가 상기 작동로드부재의 외주면에 밀착되도록 배치되는 제1 실링부재; 및 상기 제2 고정홈에 삽입 배치되되 선단부가 상기 작동로드부재의 외주면에 밀착되도록 배치되는 제2 실링부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제동시스템은, 상기 제2 개구를 통해 외부로 노출된 상기 작동로드부재의 타단에 밀착되어 회전 가능하도록 배치되되, 회전방향을 따라 외주면에 볼록부 및 오목부가 교차 형성된 캠부재; 및 상기 캠부재에 회전구동력을 제공 가능한 구동부재를 더 포함하며, 상기 패드부재는 상기 캠부재의 회전에 의해 상기 제동위치 및 상기 이격위치 사이를 전환이동할 수 있다.
상기 제동시스템은 상기 패드부재의 위치를 감지하여 위치신호를 전달 가능한 위치센싱유닛를 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 위치신호로부터 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격이 상기 이격위치의 기설정된 간격과 대응하는지 여부를 판단하며, 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격이 상기 이격위치의 기설정된 간격보다 더 큰 경우, 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격과 상기 이격위치의 기설정된 간격이 서로 대응하도록 상기 공급밸브부재를 개방 제어할 수 있다.
상기 제동유닛은, 상기 실린더하우징부재에 일단이 연결되어 상기 제2 공간 내의 유체를 외부로 배출 가능한 배출배관부재; 및 상기 배출배관부재 상에 배치되어 상기 유체의 배출량을 조절 가능한 배출밸브부재를 더 포함하며, 상기 제어유닛은 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격이 상기 이격위치의 기설정된 간격보다 더 작은 경우, 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격과 상기 이격위치의 기설정된 간격이 서로 대응하도록 상기 배출배관부재를 개방 제어할 수 있다.
상기 스프링부재는, 상기 제1 공간 내의 상기 작동로드부재 상에 배치되는 제1 스프링부재; 및 상기 제2 공간 내의 상기 작동로드부재 상에 배치되는 제2 스프링부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제동방법은, 회전하는 디스크부재에 패드부재를 주기적으로 밀착 및 이격시킴으로써 상기 디스크부재와 연계된 회전축의 회전속도를 감소시키는 제1 제동단계; 상기 디스크부재의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지단계; 상기 디스크부재의 회전속도로부터 상기 패드부재의 이격거리를 산출하는 이격거리 산출단계; 및 상기 패드부재가 상기 디스크부재로부터 이격된 이격거리가 상기 산출된 이격거리와 대응하도록 조절하는 제2 제동단계를 포함한다.
상기 제2 제동단계에서는 상기 디스크부재의 회전속도가 기설정된 회전속도 이하인 경우에 한하여 상기 패드부재가 상기 디스크부재로부터 이격된 이격거리가 상기 산출된 이격거리와 대응하도록 조절할 수 있다.
상기 산출단계에서는 상기 디스크부재의 회전속도에 비례하도록 상기 패드부재의 이격거리를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제동시스템 및 제동방법은, 회전축부재에 구비된 디스크부재의 회전속도에 따라 디스크부재에 인가되는 제동력을 차등 적용하는바, 제동시 발생 가능한 회전축부재의 뒤틀림 등을 최소화함과 동시에 회전축부재의 제동 효율을 효과적으로 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제동시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제동유닛의 부분단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 패드부재가 디스크부재의 일측면에 밀착되는 제동위치로 전환이동된 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제동유닛의 부분단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 패드부재가 디스크부재의 일측면으로부터 이격되는 이격위치로 전환이동된 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 캠부재와 작동로드부재의 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 유체 공급에 따른 이격위치의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 (a)에 도시된 제동시스템의 패드부재 전환이동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 (b)에 도시된 제동시스템의 패드부재 전환이동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 배출밸브부재의 개방에 의한 이격위치의 조절을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 제동방법의 플로우차트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 제동시스템 및 제동방법에 관한 것으로, 이하에 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에 언급되는 연결은 두 개의 구성요소가 직접적으로 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통하여 간접적으로 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제동시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제동시스템(1)은 회전축부재(500) 상에 구비되는 디스크부재(510)를 포함한다. 회전축부재(500)는 제강용 유인송풍기 등에 사용되는 임펠러 등의 대형 회전체일 수 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 회전 구동의 중심축을 제공 가능한 모든 회전축이 이에 포함될 수 있다. 회전축부재(500)의 선단부에는 보스(530) 및 커플링(540)이 구비될 수 있으며, 중심부측에 관통홀(512)이 형성된 디스크부재(510)는 플랜지(520) 및 나사(540)에 의해 보스(530) 및 커플링(540)의 연결부위에 결합될 수 있다. 또한, 커플링(540)의 선단부측에는 엔드플레이트(550) 및 나사(552)가 구비될 수 있으며, 엔드플레이트(550) 및 나사(552)에 의해 회전축부재(500)로부터 디스크부재(510)가 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 앞서 설명한 구성들은 회전축부재(500)와 디스크부재(510) 결합에 이용되는 구성들의 일 예로써 본 발명의 회전축부재(500)와 디스크부재(510)가 반드시 이들 구성들에 의해 결합되는 것은 아니며, 본 발명의 디스크부재(510)는 다양한 방식 및 구성에 의해 회전축부재(500)에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제동시스템(1)은 디스크부재(510)의 일측 또는 디스크부재(510)의 일측 및 타측에 각각 배치되는 제동유닛(100)을 포함하며, 제동유닛(100)에 구비된 패드부재(110)가 디스크부재(510)의 일측면 또는 일측면 및 타측면에 동시에 밀착되어 마찰력을 제공함으로써, 회전하는 회전축부재(500)에 제동력을 제공할 수 있다. 회전속도센싱유닛(200)은 디스크부재(510)의 일측에서 디스크부재(510)의 회전속도를 측정하도록 배치될 수 있다. 회전속도센싱유닛(200)의 회전속도 측정 방식은 특별히 특정 방식에 국한되는 것은 아니나, 직접적으로 디스크부재(510)에 접촉되어 디스크부재(510)의 회전속도를 측정하는 경우 디스크부재(510)와의 간섭이 발생할 우려가 있는바, 레이저 등과 같이 간접적인 방식에 의해 디스크부재(510)의 회전속도를 측정하는 것이 보다 바람직하다. 회전속도센싱유닛(200)은 디스크부재(510)의 회전속도를 측정하여 제어유닛(400)으로 회전속도신호를 전달하며, 제어유닛(400)은 회전속도센싱유닛(200)으로부터 전달받은 회전속도신호에 따라 후술할 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)의 개도를 제어할 수 있다.
패드부재(110)의 일측에는 위치센싱유닛(300)이 배치될 수 있으며, 위치센싱유닛(300)은 패드부재(110)의 위치를 감지하여 제어유닛(400)으로 위치신호를 전달할 수 있다. 제어유닛(400)은 위치센싱유닛(300)으로부터 전달받은 위치신호에 따라 후술할 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)의 개도를 제어할 수도 있다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 통해 본 발명의 제동유닛(100)의 구성 및 동작을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제동유닛의 부분단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 2는 패드부재가 디스크부재의 일측면에 밀착되는 제동위치로 전환이동된 경우를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 패드부재가 디스크부재의 일측면으로부터 이격되는 이격위치로 전환이동된 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제동유닛(100)은 디스크부재(510)의 일측 또는 일측 및 타측에 각각 배치되는 실린더하우징부재(120)를 포함할 수 있다. 실린더하우징부재(120)의 내부에는 공간(122)이 형성되며, 실린더하우징부재(120)의 일측 및 타측에는 공간(122)과 연통되는 제1 개구(126') 및 제2 개구(124')가 관통 형성될 수 있다. 구체적으로, 실린더하우징부재(120)는 일측이 개방된 공간(122)을 구비하는 하우징프레임(124) 및 개방된 공간(122)을 폐쇄하도록 하우징프레임(124)의 일측에 구비되는 하우징플레이트(126)를 포함할 수 있으며, 제1 개구(126') 및 제2 개구(124')는 각각 하우징플레이트(126) 및 하우징프레임(124) 상에 관통 형성될 수 있다. 하우징프레임(124)의 선단부측에는 삽입홈(125)이 함몰 형성될 수 있으며, 하우징플레이트(126)에는 삽입홈(125)과 대응하는 위치에 삽입홀(127)이 관통 형성될 수 있다. 하우징체결구(128)는 삽입홀(127)을 관통하여 선단부가 삽입홈(125) 내에 고정되도록 삽입될 수 있으며, 그에 따라 하우징프레임(124)에 하우징플레이트(126)가 고정 배치될 수 있다. 실린더하우징부재(120)는 디스크부재(510)의 폭방향을 따라 연장되도록 배치됨이 바람직하며, 제1 개구(126')가 디스크부재(510)의 일측면과 대향되도록 배치됨이 바람직하다.
작동로드부재(130)는 제1 개구(126'), 제2 개구(124') 및 공간(122)을 관통하도록 배치되어 양측 선단이 실린더하우징부재(120)의 외측에 배치되는 가이드바(131)를 포함할 수 있다. 디스크부재(510) 일측의 가이드바(131)의 선단부에는 고정부(134)가 구비될 수 있으며, 패드부재(110)는 고정부(134)에 고정 배치될 수 있다. 디스크부재(510)와 대향되는 고정부(134)의 일면에는 고정홈(136)이 함몰 형성될 수 있으며, 패드부재(110)에는 고정홈(136)과 대응하는 위치에 고정홀(112)이 관통 형성될 수 있다. 패드체결구(114)는 고정홀(112)을 관통하여 선단부가 고정홈(136) 내에 고정되도록 삽입될 수 있으며, 그에 따라 고정부(134)에 패드부재(110)가 고정 배치될 수 있다. 패드부재(110)는 고정부(134)에 탈착 가능하도록 구비되는바, 패드부재(110)의 마모 및 손상시 교체 사용될 수 있다.
실린더하우징부재(120)의 타측에는 캠부재(152) 및 캠부재(152)에 축결합되어 회전구동력을 제공 가능한 구동부재(150)가 배치되며, 가이드바(131)의 타측 선단부는 캠부재(152)에 밀착되도록 배치될 수 있다. 캠부재(152)에는 둘레방향을 따라 볼록부(152a) 및 오목부(152b)가 교차 형성되어 있는바, 캠부재(152)의 회전시 가이드바(131)의 선단부가 볼록부(152a) 및 오목부(152b)에 교차 밀착되어 가이드바(131)가 가이드바(131)의 길이방향을 따라 왕복 전환이동할 수 있다. 즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 캠부재(152)가 회전하여 가이드바(131)의 선단부와 밀착되는 부위가 오목부(152b)로부터 볼록부(152a)로 전환되는 경우 가이드바(131)는 디스크부재(510)를 향해 이동하게 된다. 또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 가이드바(131)의 선단부와 밀착되는 부위가 볼록부(152a)로부터 오목부(152b)로 전환되는 경우 가이드바(131)는 디스크부재(510)로부터 이격된 방향을 향해 이동하게 된다. 도 4의 (a) 및 (b)에는 4개의 볼록부(152a) 및 4개의 오목부(152b)가 교차 구비되는 캠부재(152)를 도시하였으나, 볼록부(152a) 및 오목부(152b)의 형상 및 개수는 반드시 이에 구속되는 것은 아니며, 이들은 설비 환경 등에 따라 다양하게 구비될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가이드바(131)의 선단부가 볼록부(152a)에 밀착되는 경우 가이드바(131)는 디스크부재(510) 측을 향해 이동하게 되며, 그에 따라 패드부재(110)는 디스크부재(510)의 일측면에 밀착되는 제동위치(X)로 전환이동하게 된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드바(131)의 선단부가 오목부(152b)에 밀착되는 경우 가이드바(131)는 구동부재(150) 측을 향해 이동하게 되며, 그에 따라 패드부재(110)는 디스크부재(510)의 일측면으로부터 이격되는 이격위치(Y)로 전환이동하게 된다. 즉, 패드부재(110)는 주기적으로 제동위치(X) 및 이격위치(Y) 사이를 전환이동하여 패드부재(110)와 디스크부재(510) 사이의 마찰력을 극대화하는바, 회전축부재(500)의 효과적인 제동이 가능하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드바(131) 상에는 가이드바(131)의 직경보다 더 큰 직경을 가지도록 구비되는 피스톤부재(132)가 배치될 수 있으며, 공간(122)은 피스톤부재(132)에 의해 제1 개구(126') 측의 제1 공간(122a) 및 제2 개구(124') 측의 제2 공간(122b)으로 구분될 수 있다. 피스톤부재(132)의 중심부측에는 피스톤홀(132')이 관통 형성될 수 있으며, 가이드바(131)는 피스톤홀(132')을 관통하도록 고정 배치될 수 있다. 공간(122) 내에는 가이드바(131)의 전환이동시 회복력을 제공 가능한 스프링부재(140)가 배치될 수 있으며, 스프링부재(140)는 제1 공간(122a)에 배치되는 제1 스프링부재(142) 및 제2 공간(122b)에 배치되는 제2 스프링부재(144)로 구분될 수 있다. 제1 스프링부재(142)는 가이드바(131) 상에 배치되어, 일단 및 타단이 각각 피스톤부재(132)의 일측면 및 하우징플레이트(126)의 내측면에 지지되도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 스프링부재(144)는 가이드바(131) 상에 배치되어, 일단 및 타단이 각각 피스톤부재(132)의 타측면 및 하우징프레임(124)의 내측면에 지지되도록 배치될 수 있다. 스프링부재(140)는 제1 스프링부재(142) 및 제2 스프링부재(144)로 구분되어, 피스톤부재(132)의 일측면 및 타측면을 각각 지지하도록 배치되는바, 가이드바(131)의 왕복 전환이동시 전환이동의 회복력을 제공할 수 있으며, 패드부재(110)가 과도한 압력으로 디스크부재(510)의 일측면을 가압하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 제동유닛(100)은 실링부재들(180)를 구비하며, 실링부재들(180)에 의해 제1 공간(122a) 및 제2 공간(122b)의 기밀이 유지될 수 있다. 피스톤부재(132)의 외주면에는 피스톤부재(132)의 둘레방향을 따라 메인고정홈(132")이 함몰 형성되며, 메인실링부재(182)는 피스톤부재(132)의 둘레방향을 따라 메인고정홈(132")에 삽입배치되고, 그 선단부가 하우징프레임(124)의 내주면에 밀착되도록 구비될 수 있다. 또한, 제1 개구(126') 및 제2 개구(124')가 형성된 하우징플레이트(126) 및 하우징프레임(124)의 내주면에는 각각 제1 개구(126') 및 제2 개구(124')의 둘레방향을 따라 제1 고정홈(126") 및 제2 고정홈(124")이 함몰 형성될 수 있으며, 제1 실링부재(184) 및 제2 실링부재(186)는 각각 제1 고정홈(126") 및 제2 고정홈(124")에 삽입배치되어 가이드바(131)의 외주면에 선단부가 밀착되도로 배치될 수 있다. 즉, 제1 실링부재(184), 메인실링부재(182) 및 제2 실링부재(186)는 각각 제1 공간(122a)과 외부의 경계, 제1 공간(122a)과 제2 공간(122b)의 경계, 제2 공간(122b)과 외부의 경계를 밀폐하도록 배치되는바, 제1 공간(122a) 및 제2 공간(122b)은 독자적인 기밀성이 확보될 수 있다. 실링부재들(180)의 소재는 기밀성 유지, 마찰력 저감 등의 요소를 고려하여 선택됨이 바람직하며, 실링부재들(180)의 선단부와 밀착되는 가이드바(131)의 외주면 및 하우징프레임(124)의 내주면에는 윤활제 등이 도포될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제동유닛(100)은 제2 공간(122b)으로 유체를 공급 가능한 공급배관부재(160) 및 제2 공간(122b)으로부터 유체를 배출 가능한 배출배관부재(170)을 포함할 수 있으며, 유체는 압축공기일 수 있다. 공급배관부재(160) 및 배출배관부재(170)는 하우징프레임(124)에 각각 연결될 수 있으며, 공급배관부재(160) 및 배출배관부재(170)는 하우징프레임(124)에 형성된 공급구(124a) 및 배출구(124b)를 통해 제2 공간(122b)과 연통되도록 배치될 수 있다. 공급배관부재(160)는 제2 공간(122b)으로 공급될 유체가 저장된 공급탱크(도시 안함)을 향해 연장될 수 있으며, 배출배관부재(170)는 제2 공간(122b)으로부터 배출된 유체가 저장된 배출탱크(도시 안함)을 향해 연장될 수 있다. 또한, 유체가 압축공기인 경우, 배출배관부재(170)는 외부와 연통되어 배출배관부재(170)를 통해 배출되는 압축공기가 바로 외부로 방출되도록 배치될 수도 있다.
공급배관부재(160) 및 배출배관부재(170) 상에는 각각 유체의 공급량 및 배출량을 조절 가능한 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)가 배치될 수 있으며, 제어유닛(400)은 이들 공급배관부재(160) 및 배출배관부재(170)에 연결되어 유체의 공급량 및 배출량을 조절할 수 있다. 제2 공간(122b) 내부로 유체가 공급되거나 배출됨에 따라 패드부재(110)의 이격위치(Y)를 세분화하여 조절할 수 있는바, 이에 대해서는 아래의 도 5 내지 도 8을 통해 상세하게 설명하도록 한다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 유체 공급에 따른 이격위치의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 (a)에 도시된 제동시스템의 패드부재 전환이동을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 도 5의 (b)에 도시된 제동시스템의 패드부재 전환이동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
제강용 유인송풍기에 구비되는 임펠러와 같이, 대형 설비에 구비되는 회전축부재(510)에 갑작스러운 제동력이 인가되는 경우, 회전축의 뒤틀림이 유발되거나 심하게는 제동 설비가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제동시스템(1)은 디스크부재(510)의 회전속도에 따라 디스크부재(510)에 가해지는 마찰력을 차등 조절함으로써, 회전축부재(500)의 제동 효율을 효과적으로 확보할 수 있으며, 그 구체적인 내용은 다음과 같다.
도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 이격위치(Y)는 기준 이격위치(Y1), 기준 이격위치(Y1)보다 디스크부재(510) 측을 향해 이동한 근접 이격위치(Y2) 및 디스크부재(510)에 밀착되는 최종 이격위치(Y3)로 구분될 수 있으며, 제어유닛(400)은 디스크부재(510)의 회전속도에 따라 이격위치(Y)를 구분하여 적용할 수 있다.
도 5의 (a)는 디스크부재(510)의 회전속도가 기설정된 회전속도를 초과하는 경우의 이격위치(Y)를 나타낸 도면이다. 제어유닛(400)은 회전속도신호로부터 디스크부재(510)의 회전속도를 파악하며, 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도를 초과하는 경우 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)가 폐쇄된 상태를 유지하도록 제어한다. 따라서, 작동로드부재(130)는 캠부재(150)의 형상에 대응하여 전진 및 후진 이동하게 되며, 패드부재(110)는 작동위치(X) 및 기준 이격위치(Y1) 사이를 전환이동하게 된다. 즉, 기준 이격위치(Y1)는 캠부재(152)의 형상에 의해 결정될 수 있다.
도 5의 (b)는 디스크부재(510)의 회전속도가 기설정된 회전속도 이하인 경우의 이격위치(Y)를 나타낸 도면이다. 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도 이하인 경우, 제어유닛(400)은 제2 공간(122b) 내부로 유체가 공급되도록 공급밸브부재(162)를 개방 제어할 수 있다. 공급밸브부재(162)가 개방됨에 따라 제2 공간(122b)에는 유체가 공급되며, 그에 따라 제2 공간(122b) 내부의 압력이 증가하게 된다. 즉, 제1 공간(122a)과 제2 공간(122b)의 압력차이가 발생하는바, 피스톤부재(132) 제1 공간(122a)과 제2 공간(122b)의 압력차이에 의해 디스크부재(510)측으로 힘을 받게 되며, 그에 따라 작동로드부재(130)의 후방 이동 거리가 제한될 수 있다. 따라서, 제2 공간(122b) 내부로 유체가 공급되는 경우, 이격위치(Y)는 기준 이격위치(Y1)보다 디스크부재(510) 측으로 이동하게 되며(l1>l2), 이때의 이격위치(Y)를 근접 이격위치(Y2)라 한다. 패드부재(110)가 근접 이격위치(Y2)에 위치하는 경우, 작동로드부재(130)의 선단부는 캠부재(152)의 오목부(152b)에 불완전 밀착되거나, 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이격위치(Y)가 기준 이격위치(Y1)에서 근접 이격위치(Y2)로 전환이동된 경우, 회전축부재(500)의 회전에 대해 보다 강력한 제동력을 제공할 수 있으며, 그에 따라 제동 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
제어유닛(400)은 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도 이하인 경우, 디스크부재(510)와 이격위치(Y)의 목표 이격거리(d)를 산출할 수 있으며, 목표거리(l)는 디스크부재(510)의 회전속도와 비례하여 감소하도록 산출될 수 있다. 또한, 제어유닛(400)은 실제 이격위치(Y)의 이격거리(l)가 목표 이격거리(d)에 대응하도록 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제강용 유인송풍기에 구비된 임펠러의 경우, 기 설정된 디스크부재(510)의 회전속도는 1200rpm일 수 있으며, 1200rpm를 초과하는 디스크부재(510)의 회전속도에서의 기준 이격위치(Y1)는 디스크부재(510)로부터 12mm 이격된 위치일 수 있다. 디스크부재(510)의 회전속도가 1200rpm 이하로 낮아진 경우, 제어유닛(400)은 공급밸브부재(162)를 개방하도록 제어하되, 디스크부재(510)의 회전속도가 100rpm 낮아짐에 따라 이격위치(Y)가 디스크부재(510)를 향해 1mm씩 전진하도록 공급밸브부재(162)를 제어할 수 있다. 즉, 근접 이격위치(Y2)는 기준 이격위치(Y1)를 기준으로 디스크부재(510)의 회전속도 감소분 100rpm당 디스크부재(510) 측으로 1mm씩 전진 이동할 수 있다. 디스크부재(510)의 회전속도가 지속적으로 감소함에 따라 근접 이격위치(Y2)는 디스트부재(510)측으로 점진적으로 이동하며, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 이격위치(Y)는 디스크부재(510)에 밀착된 최종 이격위치(Y3)로 종착될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도를 초과하는 경우, 패드부재(110)는 제동위치(X)와 기준 이격위치(Y1) 사이를 주기적으로 전환이동하여 회전축부재(500)의 회전에 대해 일정한 제동력을 제공할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도 이하인 경우 제2 공간(122b) 내부로 유체가 공급되며, 그에 따라 이격위치(Y)는 근접 이격위치(Y2)로 전진하게 되고, 패드부재(110)는 제동위치(X)와 근접 이격위치(Y2) 사이를 주기적으로 전환 이동하게 된다. 따라서, 기준 이격위치(Y1)로부터 근접 이격위치(Y2)로 이격위치(Y)가 전환됨에 따라 회전축부재(500)의 회전에 대해 보다 강력한 제동력을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 제동 시스템(1)은 회전축부재(500)의 휘어짐 및 설비 파손 등을 효과적으로 방지함과 동시에, 회전축부재(500)의 제동 효율을 효과적으로 확보할 수 있다. 공급밸브부재(152) 개방의 기준이 되는 디스크부재(510)의 기 설정된 회전속도는 회전설비의 설비 규모 및 회전설비의 설비 환경 등을 따라 적절히 결정될 수 있다.
도 8의 (a) 및 (b)는 배출밸브부재의 개방에 의한 이격위치의 조절을 개략적으로 나타낸 도면이다.
위치센싱유닛(300)은 현재 이격위치(Y)에 위치하는 패드부재(110)가 디스크부재(510)로부터 이격된 거리(l2)를 측정하여 제어유닛(400)으로 위치신호를 전달할 수 있다. 제어유닛(400)은 위치신호로부터 현재 이격위치(Y)에 위치하는 패드부재(110)가 디스크부재(510)로부터 이격된 거리(l2)가 목표 이격거리(d)에 대응하는지 여부를 판단하여, 그 결과에 따라 제2 공간(122b) 내에 유체를 추가로 공급하거나, 제2 공간(122b) 내의 유체를 외부로 배출하도록 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)를 제어할 수 있다. 즉, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 목표 이격거리(d)에 비해 현재의 이격거리(l2)가 작은 경우, 제어유닛(400)은 현재의 이격거리(l2)가 목표 이격거리(d)에 대응하도록 배출밸브부재(172)를 개방 제어하여 제1 공간(122a) 및 제2 공간(122b)의 압력 차이가 작아지도록 제어할 수 이 있다. 반대로, 목표 이격거리(d)에 비해 현재의 이격거리(l2)가 큰 경우, 제어유닛(400)은 현재의 이격거리(l2)가 목표 이격거리(d)에 대응하도록 공급밸브부재(162)를 개방 제어하여 제1 공간(122a) 및 제2 공간(122b)의 압력 차이가 커지도록 제어할 수도 이 있다. 따라서, 이격거리(Y)의 오차범위를 미세한 수준으로 유지시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 제동시스템(1)은 디스크부재(510)의 회전속도에 따라 디스크부재(510)에 인가되는 제동력을 차등 적용하는바, 회전축부재(500)의 제동 효율을 효과적으로 확보할 수 있다. 특히, 본 발명의 제동시스템(1)은 제강용 유인송풍기에 구비되는 임펠러와 같은 대형 회전 설비에 적용되는 경우, 회전 설비의 파손을 방지함과 동시에 회전 설비의 제동 효율을 효과적으로 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 제동방법의 플로우차트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제동방법은 앞서 설명한 제동시스템(1)의 주요 구성을 이용하여 회전축부재(500)를 제동시키는 방법에 관련된 것인바, 이하에서는 앞서 설명한 제동시스템(1)의 주요 구성을 이용하여 본 발명의 제동방법을 설명하도록 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제동방법은, 구동부재(150)의 구동을 개시하여 의해 패드부재(110)가 제동위치(X) 및 기준 이격위치(Y1) 사이를 주기적으로 전환 이동하도록 하여 회전축부재(500)의 회전에 제동력을 제공하는 제1 제동단계(S100), 디스크부재(510)의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지단계(S200)를 포함한다.
이격거리 산출단계(S300)에서는 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도 이하인지 여부를 판단하며, 디스크부재(510)의 회전속도가 기 설정된 회전속도 이하인 경우에 한하여 이격위치(Y)가 디스크부재(510)로부터 이격되는 목표 이격거리(d)를 산출한다. 목표 이격거리(d)는 디스크부재(510)의 회전속도에 비례하여 짧아지도록 산출될 수 있다. 제2 제동단계(S400)에서는 목표 이격거리(d)에 따라 이격위치(Y)가 기준 이격위치(Y1)로부터 디스크부재(510)를 향해 전진한 근접 이격위치(Y2)를 향해 전진 이동하도록 공급밸브부재(162)를 개방 제어할 수 있다. 따라서, 제2 제동단계(S400)에서 패드부재(11)는 제동위치(X) 및 근접 이격위치(Y2) 사이를 주기적으로 전환이동하게 된다. 이격거리 보정단계(S500)에서는 목표 이격거리(d)와 근접 이격위치(Y2)에 위치하는 패드부재(110)가 디스크부재(510)로부터 이격된 실제 이격거리(l2)를 비교 판단하며, 실제 이격거리(l2)가 목표 이격거리(d)에 대응하도록 공급밸브부재(162) 및 배출밸브부재(172)의 개도를 조절할 수 있다. 디스크부재(510)의 회전 종료와 함께 구동부재(150)의 회전이 종료될 수 있으며, 그에 따라 회전축부재(500)의 제동 작업이 종료될 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
1: 제동시스템 100: 제동유닛 110: 패드부재
120: 실린더하우징부재 130: 작동로드부재 140: 스프링부재
150: 구동부재 160: 공급배관부재 170: 배출배관부재
180: 실링부재 200: 회전속도센싱유닛 300: 위치센싱유닛
400: 제어유닛

Claims (14)

  1. 회전축부재 상에 구비되는 디스크부재;
    상기 디스크부재의 회전속도를 감지하여 회전속도신호를 전달 가능한 회전속도센싱유닛;
    상기 디스크부재의 일측면에 밀착되는 제동위치 및 상기 디스크부재의 일측면으로부터 기설정된 간격으로 이격된 이격위치 사이를 주기적으로 전환이동 가능한 패드부재를 구비하는 제동유닛; 및
    상기 회전속도신호로부터 상기 이격위치의 기설정된 간격을 산출하여 상기 패드부재의 전환이동거리를 제어 가능한 제어유닛을 포함하는 제동시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 디스크부재의 회전속도에 비례하도록 상기 이격위치의 기설정된 간격을 산출하는, 제동시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제동유닛은,
    내부에 공간을 구비하며, 일단 및 타단에 상기 공간과 연통되는 제1 개구 및 제2 개구가 각각 형성된 실린더하우징부재;
    상기 제1 개구 및 제2 개구를 통해 상기 실린더하우징부재를 관통하도록 배치되며, 상기 제1 개구를 통해 외부로 노출된 일단에 상기 패드부재가 배치되는 작동로드부재;
    상기 작동로드부재 상에 배치되되, 상기 공간 내에 배치되어 상기 제1 개구측의 제1 공간 및 상기 제2 개구측의 제2 공간으로 상기 공간을 분할하는 피스톤부재;
    상기 공간 내에 배치되며, 상기 피스톤부재와 연계되어 상기 작동로드부재가 적어도 일방향으로 이동하도록 힘을 인가하는 스프링부재;
    상기 실린더하우징부재에 일단이 연결되어 상기 제2 공간으로 유체를 공급 가능한 공급배관부재; 및
    상기 공급배관부재 상에 배치되어 상기 유체의 공급량을 조절 가능한 공급밸브부재를 포함하며,
    상기 제어유닛은 상기 회전속도신호에 따라 상기 공급밸브부재의 개도를 조절함으로써 상기 이격위치를 제어하는, 제동시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 디스크부재의 회전속도가 기설정된 회전속도 이하인 경우에 한하여 상기 공급밸브부재를 개방하는, 제동시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유체는 압축공기인, 제동시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 피스톤부재의 외주면에는 상기 피스톤부재의 둘레방향을 따라 연장되는 메인고정홈이 함몰 형성되며,
    상기 제동유닛은 상기 메인고정홈에 삽입 배치되되 선단부가 상기 공간을 형성하는 실린더하우징부재의 내주면에 밀착되도록 배치되는 메인실링부재를 더 포함하는, 제동시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 개구가 형성된 상기 실린더하우징부재의 일측 내주면에는 상기 제1 개구의 둘레방향을 따라 연장되는 제1 고정홈이 함몰 형성되고,
    상기 제2 개구가 형성된 상기 실린더하우징부재의 타측 내주면에는 상기 제2 개구의 둘레방향을 따라 연장되는 제2 고정홈이 함몰 형성되며,
    상기 제동유닛은,
    상기 제1 고정홈에 삽입 배치되되 선단부가 상기 작동로드부재의 외주면에 밀착되도록 배치되는 제1 실링부재; 및
    상기 제2 고정홈에 삽입 배치되되 선단부가 상기 작동로드부재의 외주면에 밀착되도록 배치되는 제2 실링부재를 더 포함하는, 제동시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제동시스템은,
    상기 제2 개구를 통해 외부로 노출된 상기 작동로드부재의 타단에 밀착되어 회전 가능하도록 배치되되, 회전방향을 따라 외주면에 볼록부 및 오목부가 교차 형성된 캠부재; 및
    상기 캠부재에 회전구동력을 제공 가능한 구동부재를 더 포함하며,
    상기 패드부재는 상기 캠부재의 회전에 의해 상기 제동위치 및 상기 이격위치 사이를 전환이동 가능한, 제동시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제동시스템은 상기 패드부재의 위치를 감지하여 위치신호를 전달 가능한 위치센싱유닛를 더 포함하고,
    상기 제어유닛은,
    상기 위치신호로부터 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격이 상기 이격위치의 기설정된 간격과 대응하는지 여부를 판단하며,
    상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격이 상기 이격위치의 기설정된 간격보다 더 큰 경우, 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격과 상기 이격위치의 기설정된 간격이 서로 대응하도록 상기 공급밸브부재를 개방 제어하는, 제동시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제동유닛은,
    상기 실린더하우징부재에 일단이 연결되어 상기 제2 공간 내의 유체를 외부로 배출 가능한 배출배관부재; 및
    상기 배출배관부재 상에 배치되어 상기 유체의 배출량을 조절 가능한 배출밸브부재를 더 포함하며,
    상기 제어유닛은 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격이 상기 이격위치의 기설정된 간격보다 더 작은 경우, 상기 이격위치로 전환이동된 패드부재가 상기 디스크부재의 일측면으로부터 이격된 간격과 상기 이격위치의 기설정된 간격이 서로 대응하도록 상기 배출배관부재를 개방 제어하는, 제동시스템.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 스프링부재는,
    상기 제1 공간 내의 상기 작동로드부재 상에 배치되는 제1 스프링부재; 및
    상기 제2 공간 내의 상기 작동로드부재 상에 배치되는 제2 스프링부재를 포함하는, 제동시스템.
  12. 회전하는 디스크부재에 패드부재를 주기적으로 밀착 및 이격시킴으로써 상기 디스크부재와 연계된 회전축의 회전속도를 감소시키는 제1 제동단계;
    상기 디스크부재의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지단계;
    상기 디스크부재의 회전속도로부터 상기 패드부재의 이격거리를 산출하는 이격거리 산출단계; 및
    상기 패드부재가 상기 디스크부재로부터 이격된 이격거리가 상기 산출된 이격거리와 대응하도록 조절하는 제2 제동단계를 포함하는 제동방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 제동단계에서는 상기 디스크부재의 회전속도가 기설정된 회전속도 이하인 경우에 한하여 상기 패드부재가 상기 디스크부재로부터 이격된 이격거리가 상기 산출된 이격거리와 대응하도록 조절하는, 제동방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 산출단계에서는 상기 디스크부재의 회전속도에 비례하도록 상기 패드부재의 이격거리를 산출하는, 제동방법.
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