KR20230169760A - 이동식 강체전차선 구동장치 - Google Patents

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KR20230169760A
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이상일
장광동
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 평상시에는 모터의 구동력으로 강체전차선을 이동시킬 수 있고 비상 시에는 강체전차선을 수동으로 이동시킬 수 있도록 모터와 강체전차선의 동력전달을 차단시키는 이동식 강체전차선 구동장치에 관한 것이다.

Description

이동식 강체전차선 구동장치{Moving device for rigid catenary system}
본 발명은 강체전차선을 이동시키기 위한 이동식 강체전차선 구동장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 평상시에는 모터의 구동력으로 강체전차선을 이동시킬 수 있고 비상 시에는 강체전차선을 수동으로 이동시킬 수 있도록 모터와 강체전차선의 동력전달을 차단시키는 이동식 강체전차선 구동장치에 관한 것이다.
고속철도의 개통과 더불어 신교통 수단으로 주목받고 있는 전기철도는 최근 전기철도의 고속화, 대용량화 및 운전 시간 간격의 단축으로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.
여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전동차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.
전동차의 주행 시 필요한 전력은 전차선로 및 차량의 판토그라프(pantograph)의 집전장치를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.
구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 강체 조가 방식과 현수 조가 방식으로 구분된다.
여기서 현수 조가 방식은 조가선을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로 일반적으로 지상 구간에 적용되고 있는데, 전차선과 조가선 및 드로퍼선을 함께 가선해야 하고, 장력 조절 장치 등 주변 장치가 필요하기 때문에 소요 가선고가 높고, 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있다. 즉, 현수 조가 방식 전차선로를 터널 구간에 적용하기 위해서는 터널 단면적 또는 내부 높이가 커야하기 때문에 건설비가 과다하게 소요되며, 또한 설치공간이 협소하므로 일상점검 및 유지보수가 용이하지 못한 단점이 있다.
상기 제3궤조식은 급전용 레일을 노면 상 또는 측면에 설치하여 전력을 공급하는 방식으로, 터널과 같이 협소한 공간상에 설치될 수 있는 이점이 있으나, 급전용 레일이 지면에 배치되는 특성상 감전의 위험이 커 일부 특수한 구간에만 적용되고 있다.
한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화시켜 전차선과 수직하게 설치된 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소하여 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다. 따라서, 강체식 전차선로는 설치시 소요공간이 작아 신설 터널에서 건설비용을 대폭 경감할 수 있으며, 터널 내부에서의 유지보수 작업에 있어서도 매우 유리한 장점이 있다.
국내에서 강체전차선은 Rigid Bar를 줄여 R-Bar 라고 표현하는데, 이중 단면의 형상이 T 자와 유사한 형태의 강체전차선은 특별히 T-Bar 라고 불리우고 있다. 상기 R-Bar가 T-Bar에 비하여 시공성, 집전 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 DC 구간에는 T-Bar 를 적용하고, AC 구간에는 R-Bar 를 적용하고 있다.
이러한 강체전차선은 일반 선로상에서는 지지브래킷 등에 의해 고정된 상태로 지지되도록 설치된다. 그런데 이러한 고정식 가선방식은 열차의 주행 이외에 차량의 검수 및 유지보수, 화물의 하역 등과 관련된 일련의 작업, 특히 철도차량 상부에서 이루어지는 작업에 있어서는 충분한 작업공간을 제공하지 못하며, 전차선 가선구간에서는 감전, 추락 등 안전사고의 위험이 높은 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 고려하여 철도차량의 유지보수나 점검작업 그리고 화물의 하역 등이 이루어지는 검수고 및 화물 야적장 등에서 전차선을 이동 가능하게 한 이동식 강체전차선이 사용되고 있다.
이하 종래의 이동식 강체전차선의 브래킷 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 이동식 강체전차선의 브래킷 시스템의 정면도를 도시한다.
종래의 이동식 강체전차선의 브래킷 시스템은 강체전차선(20)을 지지하는 지지클램프(10)와, 상기 지지클램프(10)가 일단에 장착되는 지지브래킷(30)과, 상기 지지브래킷(30)을 회전시키기 위하여 상기 지지브래킷(30)의 타단에 수직하게 장착되는 회전축(50)과, 축커플러(60)를 통해 상기 회전축(50)에 연결되는 감속기(70)와, 상기 감속기(70)에 연결되는 구동모터(80)를 포함하여 구성된다.
강체전차선(20)은 전동열차(1)의 팬터그래프(2)와 접촉 상태로 전력을 공급하는 구성으로 지지브래킷(30)에 의하여 철로 상부에 설치된다. 상기 지지브래킷(30)의 일단에는 강체전차선(20)이 장착되는 지지클램프(10)가 구비되고, 상기 지지브래킷(30)의 타단에 상기 지지브래킷(30)를 회전시키기 위하여 수직하게 장착된 회전축(50)이 구비된다.
상기 회전축(50)은 지면 또는 벽면 등에 설치된 지지프레임(40)에 장착되는데, 상기 회전축(50)은 상기 회전축(50)을 회전 가능하게 지지하며 상기 회전축(50)을 상기 지지프레임(40)에 장착하기 위한 마운트 부재(41)를 매개로 장착된다. 이때 상기 마운트 부재(41)는 고정부재(43, 45)에 의해 지지프레임(40)에 고정된다.
도 1에 도시된 상태에서 구동모터(80)가 작동하여 회전축(50)을 회전시키면, 상기 회전축(50)에 결합된 지지브래킷(30)가 회전하게 되므로 상기 지지브래킷(30)의 끝단에 장착된 강체전차선(20)은 지지브래킷(30)를 따라 이동하게 된다.
이때, 이동식 강체전차선의 회피 동작이 필요시 정전이 발생되거나 구동모터(80)가 고장나는 경우에는 지지브래킷(30)를 수동으로 회전시켜 강체전차선(20)을 이동시켜야 하는데, 상기 구동모터(80)가 서보모터로 적용되는 경우 상기 서보모터의 자체 브레이킹 시스템에 의해 회전축(50) 및 이에 결합된 지지브래킷(30)의 회전이 불가하게 된다는 문제점이 있다.
따라서 정전 및 구동모터(80) 고장 시에는 구동모터(80)의 구동축와 회전축(50)을 물리적으로 분리시켜 지지브래킷의 수동 작동이 가능해야 하지만, 이를 위해서는 구동모터 등을 해체하는 작업이 요구되어, 작업성이 크게 저하되었다.
본 발명은 평상시에는 모터의 구동력으로 강체전차선을 이동시킬 수 있고 비상 시에는 강체전차선을 수동으로 이동시킬 수 있도록 모터와 강체전차선의 동력전달을 차단시키는 이동식 강체전차선 구동장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 정전 시에도 구동모터와 회전축 간의 동력전달을 수동으로 해제시킬 수 있는 이동식 강체전차선 구동장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 지지프레임에 결합되는 구동모터; 상기 지지프레임과 평행하게 장착되며, 상기 구동모터의 회전력에 의하여 구동되는 회전샤프트; 상기 구동모터의 회전력을 상기 회전샤프트로 선택적 전달 또는 차단이 가능한 클러치유닛; 및, 길이방향 일단이 상기 회전샤프트에 결합되도록 수평으로 연장되며, 길이방향 타단에 강체전차선이 장착되는 지지브래킷;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 클러치유닛은, 상기 구동모터의 상부에 위치되어 상기 구동모터로부터 제공되는 회전력에 의해 회전되는 제1 클러치블록과, 상기 제1 클러치블록의 상면에 결착 또는 분리됨에 따라 동력전달 및 동력차단이 이루어지는 제2 클러치블록과, 상기 제2 클러치블록의 상측에 위치되어 전류 인가 시 상기 제2 클러치블록을 상측으로 견인하여 상기 제2 클러치블록을 상기 제1 클러치블록으로부터 이격시키는 전자석블록과, 상기 제2 클러치에 하향 탄성력을 인가하는 가압스프링으로 구성되고, 상기 회전샤프트는 상기 제2 클러치블록과 결합되어 함께 회전될 수 있다.
그리고, 상기 제1 클러치블록의 상면에는 상기 제1 클러치블록의 회전축을 중심으로 원형으로 배열되는 다수의 기어가 구비되는 제1 기어부가 형성되고, 상기 제2 클러치블록의 저면에는 상기 제1 기어와 형합되는 다수의 기어가 구비되는 제2 기어부가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제2 클러치블록의 상면에는 원통 형상의 돌출부가 형성되고, 상기 전자석블록의 저면에는 상기 돌출부가 삽입되는 원통 형상의 인입부가 형성되어, 상기 전자석블록이 고정된 상태에서 상기 제2 클러치블록만이 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 전자석블록은 상기 돌출부의 상면과 대응되는 지점의 내부에 전자석이 내장될 수 있다.
그리고, 상기 제2 클러치블록은 외주면으로부터 수평방향으로 연장되는 플랜지를 구비하고, 승강 가능한 구조로 상기 지지프레임에 장착되며,, 상기 플랜지의 저면에 위치되는 하부 거치부를 구비하여 상방으로 추진되었을 때 상기 제2 클러치블록을 상방으로 추진시키는 승강프레임을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 승강프레임에 연결된 클러치와이어를 상향으로 견인하는 승강레버를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 승강레버와 상기 클러치와이어는 완충스프링을 연결매개체로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 구동모터에서 출력되는 회전력을 감속시킨 후 상기 제1 클러치블록으로 전달하는 감속기를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 승강프레임을 상향으로 추진하기 위한 공압 또는 유압 실린더를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 실린더는 상기 지지프레임에 체결되어 상기 회전샤프트를 지지하는 상부 거치부에 장착되고, 상기 승강프레임에 상기 실린더의 추진축이 연결되어 상기 승강프레임을 상기 지지프레임에 대하여 상방향 추진할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
그리고, 상기 실린더는 상기 상부 거치부 상에 좌우로 한 쌍이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 실린더의 추진축은 상기 승강프레임에 체결되는 브라켓부재에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치에 의하면, 구동모터 고장 시 구동모터와 회전축 간의 동력전달을 해제시킬 수 있어 상기 구동모터 고장 시 지지브래킷을 수동으로 회전시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치에 의하면, 정전 등에 의해 클러치 작동이 불가하더라도 구동모터와 회전축 간의 동력전달을 수동으로 해제시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 이동식 강체전차선의 브래킷 시스템의 정면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 장착구조를 나타내는 사시도를 도시한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 사시도와 정면도와 단면사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치에 포함되는 제2 클러치블록과 전자석블록의 결합구조를 도시하는 분해사시도를 도시한다.
도 7은 제1 클러치블록과 제2 클러치블록의 분해사시도를 도시한다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 사용상태도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 장착구조를 나타내는 사시도를 도시하고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 사시도와 정면도와 단면사시도를 도시한다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 구동모터(200)의 동력으로 지지브래킷(600)을 회전시킬 때 구동모터(200)의 동력전달이 사용자의 선택에 따라 차단될 수 있도록 구성되어, 상기 구동모터(200)가 고장났을 때 지지브래킷(600) 회전을 수동으로 할 수 있다 점에 기능상의 특징이 있다.
즉, 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는, 지지프레임(100)에 결합되는 구동모터(200)와, 상기 지지프레임(100)에 장착되되 상기 구동모터(200)의 회전력에 의하여 구동되는 회전샤프트(500)와, 상기 구동모터(200)의 회전력을 상기 회전샤프트(500)로 선택적 전달 또는 차단이 가능한 클러치유닛(400)과, 길이방향 일단이 상기 회전샤프트(500)에 결합되도록 수평으로 연장되며 길이방향 타단에 강체전차선(610)이 장착되는 지지브래킷(600)을 기본 구성요소로 구비한다. 이때, 상기 회전샤프트(500)를 따라 회전하여 강체전차선(610)을 이동시키는 지지브래킷(600)은 종래의 이동식 강체전차선용 브래킷 시스템에 적용되는 지지브래킷(30:도 1 참조)과 실질적으로 동일하므로, 상기 지지브래킷(600)의 결합구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 지지브래킷(600)이 과도하게 빠르게 회전하는 현상을 방지하기 위하여, 상기 구동모터(200)에서 출력되는 회전력을 감속시킨 후 상기 제1 클러치블록(410)으로 전달하는 감속기(300)가 추가로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 구동모터(200)에서 출력되는 동력(더 명확하게는 구동모터(200)에서 발생되는 회전력)이 항상 회전샤프트(500)로 전달되는 것이 아니라, 구동모터(200)와 회전샤프트(500) 사이에 구비되는 클러치유닛(400)에 의해 동력 전달이 선택적으로 차단되므로 상기 구동모터(200)가 고장나거나 오작동을 일으킬 때 구동모터(200)의 동력전달을 차단시킴으로써 지지브래킷(600)의 회전 및 이에 따른 강체전차선(610) 이동을 수동으로 수행할 수 있게 된다는 장점이 있다.
한편, 상기 구동모터(200)는 넓은 범위에서 연속적인 속도 제어가 가능하며 역전을 포함해 즉응성이 뛰어난 서보모터로 적용되는 경우가 많은데, 상기 서보모터는 고장 또는 전류 공급 차단으로 인해 구동축이 정지되었을 때 상기 구동축이 어느 방향으로도 회전하지 아니하고 고정된 상태를 유지하는 특성을 갖는다. 따라서 상기 구동모터(200)가 서보모터로 적용되고 상기 회전샤프트(500)가 서보모터의 구동축에 직접 결합되면, 때 상기 회전샤프트(500) 역시 어느 방향으로도 회전하지 못하게 되고, 이에 따라 상기 지지브래킷(600)을 수동으로 회전시키는 조작이 불가능해진다는 문제가 발생된다.
그러나 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 구동모터(200)의 구동축과 회전샤프트(500) 간의 연결이 클러치유닛(400)에 의해 분리될 수 있으므로, 상기 구동모터(200)의 회전샤프트(500)가 어느 방향으로도 회전하지 못하도록 고정되더라도 지지브래킷(600)을 수동으로 회전시킴으로써 강체전차선(610)을 이동시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.
또한, 상기 클러치유닛(400)은 구동모터(200)의 회전력을 전달하는 구성요소들이 물리적으로 분리되되, 상기 구성요소들의 물리적 분리가 즉각적으로 이루어질 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 특징이 있다.
즉, 상기 클러치유닛(400)은, 상기 구동모터(200)의 상부에 위치되어 상기 구동모터(200)로부터 제공되는 회전력에 의해 회전되는 제1 클러치블록(410)과, 상기 제1 클러치블록(410)의 상면에 결착 또는 분리됨에 따라 동력전달 및 동력차단이 이루어지는 제2 클러치블록(420)과, 상기 제2 클러치블록(420)의 상측에 위치되어 전류 인가 시 상기 제2 클러치블록(420)을 상측으로 견인하여 상기 제2 클러치블록(420)을 상기 제1 클러치블록(410)으로부터 이격시키는 전자석블록(430)과, 상기 제2 클러치에 하향 탄성력을 인가하는 가압스프링(440)으로 구성된다.
따라서 상기 전자석블록(430)에 전류가 인가되지 아니하는 동안에는 상기 제2 클러치블록(420)이 상기 가압스프링(440)에 의해 하향으로 가압되어 제1 클러치블록(410)의 상면에 밀착되므로 상기 회전샤프트(500)는 구동모터(200)의 구동축과 일체로 회전하는 상태 즉, 상기 구동모터(200)의 구동축이 고정되면 상기 회전샤프트(500) 역시 독립적으로 회전하지 못하는 상태가 된다. 그러나 상기 전자석블록(430)에 전류가 인가되어 자성을 갖게 되면 상기 제2 클러치블록(420)은 상방으로 추진하여 상기 전자석블록(430)에 붙게되고, 상기 제2 클러치블록(420)은 제1 클러치블록(410)과 독립적으로 회전 가능하도록 분리되므로, 상기 제2 클러치블록(420)에 연결된 회전샤프트(500)는 상기 구동모터(200)의 구동축이 고정되더라도 독립적으로 회전 가능한 상태가 된다. 이와 같은 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)의 결착 또는 분리구조는 이하 도 8 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
한편, 상기 전자석블록(430)은 전류가 인가되었을 때 내부에 매립된 전자석(432)이 자력을 띠게 되어 상기 제2 클러치블록(420)을 상향으로 끌어 당기게 되는데, 정전이 되면 상기 전자석블록(430)이 자성을 가지지 못하게 되어 상기 제2 클러치블록(420)을 상향으로 끌어 당기지 못하게 되어, 지지브래킷(600)을 수동으로 회전시키지 못하게 된다는 문제가 발생된다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 정전 시에도 제2 클러치블록(420)을 상방으로 추진시켜 제1 클러치블록(410)으로부터 이격시킬 수 있도록, 상기 제2 클러치블록(420)을 상측으로 견인하는 승강프레임(700)을 추가로 구비할 수 있다.
이때, 상기 제2 클러치블록(420)은 외주면으로부터 수평방향으로 연장되는 플랜지(421)를 구비하고, 상기 승강프레임(700)은 승강 가능한 구조로 상기 지지프레임(100)에 장착되되 상기 플랜지(421)의 저면에 위치되는 하부 거치부(710)를 구비하도록 구성된다. 따라서 상기 승강프레임(700)이 사용자에 의해 상방으로 추진되었을 때 상기 승강프레임(700)의 하부 거치부(710)가 제2 클러치블록(420)의 플랜지(421)를 상측으로 밀어 올리게 되므로, 상기 제2 클러치블록(420)은 상기 제1 클러치블록(410)으로부터 이격된다.
상기 언급한 바와 같이 제2 클러치블록(420)을 끌어 올리기 위한 별도의 승강프레임(700)이 구비되면, 정전이 발생하여 상기 전자석블록(430)이 작동을 하지 아니하더라도 사용자가 수동으로 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)의 연결을 해제함으로써 상기 지지브래킷(600)을 수동으로 회전시킬 수 있게 된다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 사용자가 이격된 위치에서도 상기 승강프레임(700)을 수동으로 견인할 수 있도록, 상기 승강프레임(700)에 연결되는 클러치와이어(720)와, 상기 클러치와이어(720)를 상향으로 견인하는 승강레버(800)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 클러치와이어(720) 및 승강레버(800)가 추가로 구비되면, 사용자는 선로와 멀리 떨어져 있는 지점에서도 상기 승강레버(800)를 조작함으로써 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)의 연결을 수동으로 해제할 수 있으므로, 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)의 연결 해제 조작이 매우 용이해질 뿐만 아니라, 비상상황 발생 시 즉각적인 대응이 가능해진다.
한편, 상기 승강레버(800)를 조작하여 클러치와이어(720)로 제2 클러치블록(420)을 견인할 때 승강레버(800)에 의한 클러치와이어(720)의 견인 거리가 과도하게 길게 설정되면, 상기 제2 클러치블록(420)이 매우 큰 힘으로 전자석블록(430)에 압착되어 제2 클러치블록(420)이나 전자석블록(430)이 손상되거나, 상기 클러치와이어(720)가 끊어지는 문제가 발생될 수 있다. 물론, 클러치와이어(720)의 견인 거리를 처음부터 짧게 설정하면 상기와 같은 문제가 발생될 우려가 없어지지만, 제2 클러치블록(420)의 상승거리가 너무 짧아 제1 클러치블록(410)과의 이격이 정상적으로 수행되지 않을 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 상기 승강레버(800)의 조작에 의한 클러치와이어(720)의 견인 거리가 다소 길게 설정되더라도 상기 제2 클러치블록(420)이 과도하게 큰 힘으로 전자석블록(430)에 압착되지 않도록, 상기 승강레버(800)와 상기 클러치와이어(720)를 연결하는 완충스프링(810)을 추가로 구비할 수 있다.
이와 같이 승강레버(800)와 클러치와이어(720)가 완충스프링(810)을 연결매개체로 연결되면, 상기 클러치와이어(720)가 과도하게 많이 당겨지더라도 제2 클러치블록(420)이 전자석블록(430)에 밀착된 이후에는 상기 완충스프링(810)이 늘어나 상기 클러치와이어(720)의 변위량을 흡수하게 되므로, 상기 제2 클러치블록(420)이 전자석블록(430)에 과도하게 큰 힘으로 충격되는 현상이나 상기 클러치와이어(720)의 단선을 예방할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치에 포함되는 제2 클러치블록(420)과 전자석블록(430)의 결합구조를 도시하는 분해사시도를 도시한다.
상기 전자석블록(430)은 외부로부터 전류를 공급받을 수 있도록 전선이 연결되어 있으므로, 제2 클러치블록(420)이 회전하더라도 상기 제2 클러치블록(420)을 따라 회전하지 아니하고 고정된 상태를 유지해야 한다. 이때, 상기 제2 클러치블록(420)과 전자석블록(430)이 단순한 면접촉을 하도록 구성되면, 상기 제2 클러치블록(420)이 회전할 때 상기 제2 클러치블록(420)이 수평방향으로 흔들릴 우려가 있다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는, 상기 전자석블록(430)이 고정된 상태에서 상기 제2 클러치블록(420)이 수평방향으로 흔들리지 아니하고 안정적으로 회전할 수 있도록, 상기 제2 클러치블록(420)의 상면에는 원통 형상의 돌출부(424)가 형성되고, 상기 전자석블록(430)의 저면에는 상기 돌출부(424)가 삽입되는 원통 형상의 인입부(434)가 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 제2 클러치블록(420)의 돌출부(424)는 외측면이 전자석블록(430)의 인입부(434) 내측면에 압착되는 것이 아니라 단순히 접촉되도록 삽입되므로 상기 제2 클러치블록(420)은 수평방향으로 흔들리지 아니하고 회전만이 가능해진다는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이때, 상기 회전샤프트(500)의 하단은 전자석블록(430)의 인입측 키홀(436)을 관통한 후 제2 클러치블록(420)의 돌출측 키홀(426)에 삽입되므로 상기 회전샤프트(500)는 전자석블록(430)과는 독립적으로 회전하되 제2 클러치블록(420)과는 일체로 회전하게 된다.
도 7은 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)의 분해사시도를 도시한다.
제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)은 상호 압착되었을 때 동력 전달이 가능하고 상호 이격되었을 때 동력전달이 차단되도록 구성되는데, 상기 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)이 마찰클러치 구조로 구성되면 즉, 상호 간의 마찰력 크기에 따라 동력전달 여부가 결정되도록 구성되면, 제1 클러치블록(410)이 회전하더라도 제2 클러치블록(420)이 회전하지 아니하는 경우가 발생될 수 있다. 예를 들어 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420) 간의 마찰력이 감소하거나, 지지브래킷(600)의 하중이 증가하여 제2 클러치블록(420)을 회전시키는데 큰 힘이 요구되는 경우, 상기 제1 클러치블록(410)이 제2 클러치블록(420)에 밀착되어 있더라도 상기 제1 클러치블록(410)만이 회전하는 경우가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록이 동일한 회전수로 회전할 수 있도록, 상기 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)이 기어결합 구조로 결합될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 클러치블록(410)의 상면에는 상기 제1 클러치블록(410)의 회전축을 중심으로 원형으로 배열되는 다수의 기어가 구비되는 제1 기어부(412)가 형성되고, 상기 제2 클러치블록(420)의 저면에는 상기 제1 기어(412)와 형합되는 다수의 기어가 구비되는 제2 기어부(422)가 형성될 수 있다.
이와 같이 제1 클러치블록(410)의 상면과 제2 클러치블록(420)의 저면에 제1 기어(412)와 제2 기어(422)가 각각 형성되면, 상기 제1 기어(412)와 제2 기어(422) 간의 기어결합이 유지되는 한 상기 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)은 동일한 회전수로 회전이 가능해지므로, 지지브래킷(600)의 회전각도를 매우 정밀하게 할 수 있다는 장점이 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 사용상태도를 도시한다.
제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420) 간의 동력전달이 이루어지는 경우 즉, 제2 클러치블록(420)을 상방으로 추진하는 힘이 인가되지 아니하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제2 클러치블록(420)은 상기 제2 클러치블록(420)과 전자석(432) 블록 사이에 설치된 가압스프링(440)의 탄성력에 의해 하향으로 가압되어 상기 제1 클러치블록(410)의 상면에 밀착된다.
이와 같이 제2 클러치블록(420)이 제1 클러치블록(410)의 상면에 밀착되면 제1 기어(412)와 제2 기어(422)가 기어결합된 상태가 되므로, 상기 구동모터(200)가 구동되었을 때 상기 구동모터(200)의 회전력이 상기 제1 클러치블록(410)과 제2 클러치블록(420)을 통해 회전샤프트(500)로 전달되고, 지지브래킷(600)이 상기 회전샤프트(500)를 따라 회전되어 최종적으로는 강체전차선(610)이 이동하게 된다.
도 8에 도시된 상태에서 상기 전자석블록(430)에 전류가 인가되면 상기 전자석블록(430) 내에 매립된 전자석(432)이 자성을 띠게 되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 클러치블록(420)이 상기 전자석(432)을 향하는 방향 즉, 상측으로 이동하여 전자석블록(430)에 밀착된다. 이때, 상기 전자석(432)이 돌출부(424)의 측면과 대응되는 부위에 내장되면 상기 제2 클러치블록(420)의 돌출부(424) 측벽이 전자석블록(430)의 인입부(434) 내벽에 붙어 상측으로 원활하게 이동할 수 없으므로, 상기 전자석블록(430)은 본 실시예에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(424)의 상면과 대응되는 지점의 내부에 내장됨이 바람직하다.
이와 같이 상기 제2 클러치블록(420)이 상측으로 이동하여 전자석블록(430)에 밀착되면 상기 제2 기어(422)는 제1 기어(412)와 이격되어 분리되므로 도 9에 도시된 상태에서는 제1 클러치블록(410)이 고정되어 있더라도 제2 클러치블록(420)이 독립적으로 회전될 수 있다는 효과 즉, 구동모터(200)의 구동축 및 이에 연결된 제1 클러치블록(410)이 고착되어 있더라도 사용자가 지지브래킷(600)을 수동으로 회전시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는, 정전이나 전류공급장치의 이상 등으로 인하여 전자석블록(430)에 전류를 인가하지 못하는 경우에도 제2 클러치블록(420)을 상측으로 이동시켜 상기 제2 클러치블록(420)이 제1 클러치블록(410)과 이격될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 상태에서 사용자가 승강레버(800)를 조작하여 클러치와이어(720)를 상측으로 견인하면(도 5 참조) 상기 승강프레임(700)은 클러치와이어(720)에 의해 상측으로 견인되고, 이에 따라 상기 승강프레임(700)의 하부 거치부(710)가 제2 클러치블록(420)의 플랜지(421)를 상측으로 끌어 올리게 되므로 도 10에 도시된 바와 같이 제2 클러치블록(420)은 전자석블록(430)에 밀착된다.
도 10에 도시된 경우도 상기 제2 기어(422)는 제1 기어(412)와 이격되어 분리되므로, 제1 클러치블록(410)이 고정되어 있더라도 제2 클러치블록(420)이 독립적으로 회전될 수 있다는 효과 즉, 구동모터(200)의 구동축 및 이에 연결된 제1 클러치블록(410)이 고착되어 있더라도 사용자가 지지브래킷(600)을 수동으로 회전시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이때, 본 실시예에서는 상기 제2 클러치블록(420)이 어느 일측으로 기울어지지 않도록 승강프레임(700)과 체결되는 하부 거치부(710)가 구비되고, 상기 승강프레임(700)의 승강시 상기 하부 거치부(710)는 함께 승강 구동될 수 있다.
상기 하부 거치부(710)는 제2 클러치블록(420)의 플랜지(421) 전체를 지지하여 상방으로 추진하는 방식을 도시하고 있으나, 상기 승강프레임(700)은 클러치와이어(720)에 의해 상방으로 견인되었을 때 상기 제2 클러치블록(420)이 기울어지지 않고 추진될 수 있다면 다양한 방식으로 설계가 변경될 수도 있다.
도 11은 본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치의 다른 실시예의 사시도를 도시한다. 도 3 이하를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
도 3 이하를 참조한 실시예에서, 상기 승강프레임(700)은 상기 클러치와이어(720)에 연결되고 상기 클러치와이어는 승강레버(800)를 조작하여 수동으로 작동되었다.
그러나, 상기 승강프레임(700)은 와이어 견인 방식이 아닌 실린더 추진 방식으로도 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 강체전차선 구동장치는 상기 승강프레임(700)을 상향으로 추진하기 위한 공압 또는 유압 실린더(740)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 11에 도시된 실시예는 승강프레임(700)을 상방 추진하기 위하여, 지지프레임(100)에 체결되어 회전샤프트(500)와 베어링 등을 지지하는 상부 거치부(730) 상에 좌우로 2개의 실린더(740)가 설치되고, 각각의 실린더(740)의 추진축(743)은 승강프레임(700)과 체결되는 브라켓 부재(750)의 하부를 추진하도록 장착될 수 있다.
각각의 실린더(740)에는 공압 또는 유압 라인이 연결되는 연결밸브(741)가 구비되어 공압 또는 유압 등의 인가를 위한 공압장치(미도시) 또는 유압장치(미도시)가 실린더에 연결될 수 있고, 공압 또는 유압을 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 상부 거치부(730)는 승강프레임(700)에 체결되는 하부 거치부(710)와 달리 지지프레임(100)에 체결되는 구성으로 상기 실린더(740)가 구동되면, 상기 실린더(740)의 추진축(743)이 브라켓 부재(750)를 상방 추진하고, 상기 브라켓 부재(750)에 체결된 프레임(700)이 상방으로 추진되어 전술한 실시예에서 클러치와이어(720)가 프레임을 상방으로 견인하는 방식과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 상기 공압 또는 유압 실린더(740)에 의하여 전술한 클러치와이어(720) 및 승강레버(800) 방식보다 더욱 신속하게 상기 승강프레임(700)을 승강구동시킬 수 있다.
그리고, 상기 승강프레임(700)을 상향으로 추진하기 위한 공압 또는 유압 실린더(740)는 클러치와이어(720) 및 승강레버(800)와 함께 제공되어 선택적으로 승강프레임(700) 승강 수단을 결정하도록 구성될 수도 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 지지프레임
200 : 구동모터
300 : 감속기
400 : 클러치유닛

Claims (13)

  1. 지지프레임에 결합되는 구동모터;
    상기 지지프레임과 평행하게 장착되며, 상기 구동모터의 회전력에 의하여 구동되는 회전샤프트;
    상기 구동모터의 회전력을 상기 회전샤프트로 선택적 전달 또는 차단이 가능한 클러치유닛; 및,
    길이방향 일단이 상기 회전샤프트에 결합되도록 수평으로 연장되며, 길이방향 타단에 강체전차선이 장착되는 지지브래킷;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클러치유닛은, 상기 구동모터의 상부에 위치되어 상기 구동모터로부터 제공되는 회전력에 의해 회전되는 제1 클러치블록과, 상기 제1 클러치블록의 상면에 결착 또는 분리됨에 따라 동력전달 및 동력차단이 이루어지는 제2 클러치블록과, 상기 제2 클러치블록의 상측에 위치되어 전류 인가 시 상기 제2 클러치블록을 상측으로 견인하여 상기 제2 클러치블록을 상기 제1 클러치블록으로부터 이격시키는 전자석블록과, 상기 제2 클러치에 하향 탄성력을 인가하는 가압스프링으로 구성되고,
    상기 회전샤프트는 상기 제2 클러치블록과 결합되어 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 클러치블록의 상면에는 상기 제1 클러치블록의 회전축을 중심으로 원형으로 배열되는 다수의 기어가 구비되는 제1 기어부가 형성되고,
    상기 제2 클러치블록의 저면에는 상기 제1 기어와 형합되는 다수의 기어가 구비되는 제2 기어부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 클러치블록의 상면에는 원통 형상의 돌출부가 형성되고, 상기 전자석블록의 저면에는 상기 돌출부가 삽입되는 원통 형상의 인입부가 형성되어,
    상기 전자석블록이 고정된 상태에서 상기 제2 클러치블록만이 회전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자석블록은 상기 돌출부의 상면과 대응되는 지점의 내부에 전자석이 내장되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 클러치블록은 외주면으로부터 수평방향으로 연장되는 플랜지를 구비하고,
    승강 가능한 구조로 상기 지지프레임에 장착되며,, 상기 플랜지의 저면에 위치되는 하부 거치부를 구비하여 상방으로 추진되었을 때 상기 제2 클러치블록을 상방으로 추진시키는 승강프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 승강프레임에 연결된 클러치와이어를 상향으로 견인하는 승강레버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 승강레버와 상기 클러치와이어는 완충스프링을 연결매개체로 연결되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터에서 출력되는 회전력을 감속시킨 후 상기 제1 클러치블록으로 전달하는 감속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 승강프레임을 상향으로 추진하기 위한 공압 또는 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 지지프레임에 체결되어 상기 회전샤프트를 지지하는 상부 거치부에 장착되고, 상기 승강프레임에 상기 실린더의 추진축이 연결되어 상기 승강프레임을 상기 지지프레임에 대하여 상방향 추진하는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 상부 거치부 상에 좌우로 한 쌍이 구비되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 실린더의 추진축은 상기 승강프레임에 체결되는 브라켓부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 이동식 강체전차선 구동장치.
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