KR102380408B1 - 전력 케이블 풀러 및 전력 케이블 풀러 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 케이블 풀러 및 전력 케이블 풀러 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러는 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 1 모터 및 제 2 모터, 상기 제 1 모터의 구동축에 기어 결합되어 상기 제 1 모터보다 감속된 속도로 회전하는 제 1 보조 구동축을 가지는 제 1 보조 감속기, 상기 제 2 모터의 구동축에 기어 결합되어 상기 제 2 모터보다 감속된 속도로 회전하는 제 2 보조 구동축을 가지는 제 2 보조 감속기, 상기 제 1 보조 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 회전축을 회전시키는 제 1 주 감속기, 상기 제 2 보조 감속기의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 2 회전축을 회전시키는 제 2 주 감속기, 상기 제 1 회전축 및 상기 제 1 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 1 회전축을 감싸는 제 1 마찰 볼을 갖는 제 1 롤러 및 상기 제 1 회전축과 평행한 상기 제 2 회전축 및 상기 제 2 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 2 회전축을 감싸는 제 2 마찰 볼을 가지며, 상기 제 1 롤러에 대한 간격 조절이 가능하도록 배치된 제 2 롤러를 포함하고, 상기 제 1 주 감속기 및 상기 제 2 주 감속기는 상기 보조 출력 기어의 회전력을 받아 회전하고 비틀림(helix)이 있는 치열(tooth trace)을 가지는 주 구동 기어 및 상기 주 구동 기어와 동일한 비틀림 방향(hand of helix)을 갖는 비틀림이 있는 치열을 가지고 상기 주 구동 기어와 서로 어긋난 회전축 방향을 가지고 치합되며 상기 보조 출력 기어보다 감속된 회전 속력으로 회전하는 주 출력 기어를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전기 배선 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전력 케이블 풀러 및 전력 케이블 풀러 시스템에 관한 것이다.
건축, 선박, 및 토목과 같이 전선의 포설 및 철거가 요구되는 기술 분야에서, 전선은 낮은 가요성과 큰 부피를 가짐으로써 포설 작업 시 높은 하중이 발생함으로 인해 어렵다. 상기 전선이 설치 후에 장기간동안 안정적으로 사용되기 위해서는 포설 작업 시 상기 전선이 파손 또는 손상되지 않는 것이 바람직하다. 상기 포설 작업 시, 상기 전선에 높은 마찰력 또는 장력과 같은 물리적인 힘이 과도하게 가해지는 경우 상기 전선의 피복 또는 내부가 손상될 수 있는 문제가 있다.
또한, 상기 포설 작업에서 전선에 물리적인 힘이 불균일하게 가해지는 경우, 상기 전선이 균일하게 포설되지 못하는 문제가 있다. 예컨대 포설 도중에 상기 전선이 수평 또는 수직 방향으로 사행(meander)하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 포설 작업에서 포설 기계의 회전속도 및 상기 포설 기계가 상기 전선들에 가하는 회전력이 적절히 제어되어야 한다.
또한, 상기 포설 기계를 장기간 사용하기 위해서는 각 부품들의 내구성이 향상되어야 한다. 상기 포설 기계는 전선 운반을 위하여 반복적 구동을 하게 되고, 기어의 구성에 따라 마찰에 의한 마모 또는 발열이 수반될 수 있다. 상기 마모 또는 발열은 동력 전달 효율을 저하시킴으로써 전력 낭비를 초래하고, 상기 포설 기계의 수명을 단축시키는 문제가 있다.
또한, 상기 포설 기계는 다양한 작업 공간에서 용이하게 설치 및 사용하기 위해서 작은 크기를 가져야 한다. 따라서 상기 포설 기계를 구동하는 감속 기어는 작은 크기를 가지면서도 높은 동력 전달 효율을 가져야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포설 작업 시에 수반되는 마찰 및 발열을 감소시켜 동력의 손실을 최소화하고, 전선에 과도한 마찰력 및 응력을 가함으로써 발생하는 전선의 손상을 방지하고, 작은 크기를 가지는 전력 케이블 풀러를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 동력 전달 효율 및 내구성이 향상되고, 전선의 손상을 방지하고, 전선을 균일하게 부설하며, 다양한 작업 공간에 적용가능한 유지하는 전력 케이블 풀러 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러는, 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 1 구동축을 갖는 제 1 모터, 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 2 구동축을 갖는 제 2 모터, 상기 제 1 모터의 제 1 구동축에 기어 결합된 제 1 보조 구동축을 가지며, 상기 제 1 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 상기 제 1 보조 구동축을 회전시키는 제 1 보조 감속기, 상기 제 2 모터의 제 2 구동축에 기어 결합된 제 2 보조 구동축을 가지며, 상기 제 2 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 상기 제 2 보조 구동축을 회전시키는 제 2 보조 감속기, 상기 제 1 보조 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 회전축을 회전시키는 제 1 주 감속기, 상기 제 2 보조 감속기의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 2 회전축을 회전시키는 제 2 주 감속기, 상기 제 1 회전축 및 상기 제 1 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 1 회전축을 감싸는 제 1 마찰 볼을 갖는 제 1 롤러 및 상기 제 1 회전축과 평행한 상기 제 2 회전축 및 상기 제 2 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 2 회전축을 감싸는 제 2 마찰 볼을 가지며, 상기 제 1 롤러에 대한 간격 조절이 가능하도록 배치된 제 2 롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기의 감속비는 15:1 내지 30:1의 범위 내일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기는 복수 개의 감속 기어 세트를 포함하는 합성 기어 트레인(compound gear train)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기는, 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전력을 받아 회전하는 보조 구동 기어, 상기 보조 구동 기어와 치합되어 감소된 회전 속력으로 회전하고, 상기 감소된 회전 속력으로 제 1 보조 구동축 또는 제 2 보조 구동축을 회전시키는 보조 출력 기어 및 상기 보조 출력 기어가 보조 구동 기어에 치합된 상태를 유지하도록 보조 출력 기어에 치합되는 고정 기어를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 주 감속기 또는 상기 제 2 주 감속기의 감속비는 상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기의 감속비의 1/30 배 내지 1/3 배의 범위 내일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 주 감속기 또는 상기 제 2 주 감속기의 감속비는 1:1 내지 5:1의 범위 내일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 주 감속기 또는 상기 제 2 주 감속기는 상기 보조 출력 기어의 회전력을 받아 회전하는 주 구동 기어 및 상기 주 구동 기어와 치합되어 감속된 회전 속력으로 회전하는 주 출력 기어를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 주 구동 기어는 헬리컬 기어이며, 상기 주 출력 기어는 상기 주 구동 기어와 동일한 나선 방향(hand of helix)을 가지는 헬리컬 기어일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 주 구동 기어 및 상기 주 출력 기어는 쌍곡면(Hyperboloid)을 피치면(Pitch Surface)으로 갖는 쌍곡면 기어(hyperboloidal gear) 일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 주 감속기 또는 상기 제 2 주 감속기는 상기 주 구동 기어 또는 상기 주 출력 기어의 측면에 결합되어 상기 주 구동 기어 또는 상기 주 출력 기어에 가해지는 축방향 응력을 흡수하는 스러스트 베어링(Thrust Bearing)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 모터와 상기 제 2 모터에는 동일한 전압 및 주파수 성분을 갖는 전원 신호가 공급되고, 상기 제 1 모터의 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 모터의 상기 제 2 구동축은 기계적으로 서로 독립 구동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 롤러, 상기 제 1 주 감속기, 상기 제 1 보조 감속기 및 상기 제 1 모터를 고정 지지하고, 상기 제 2 롤러의 상기 제 1 롤러에 대한 상기 간격 조절을 위하여 상기 제 2 롤러, 상기 제 2 주 감속기, 상기 제 2 보조 감속기 및 상기 제 2 모터가 변위 가능하도록 지지하는 프레임 지지체를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 프레임 지지체는 상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러를 외부로 노출시키고, 상기 제 2 롤러의 상기 제 2 회전축이 상기 간격 조절을 위해 변위되도록 변위 방향으로 개구된 개구부를 갖는 프레임 본체, 상기 제 2 롤러와 상기 제 2 모터를 고정 지지하여 함께 변위시키도록 상기 프레임 본체에 슬라이딩 가능하게 결합된 구동 지지체 및 상기 구동 지지체에 결합되어 상기 구동 지지체를 변위시키는 구동기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전력 케이블 풀러는 포설되는 전력 케이블이 지면으로부터 소정 높이 이격되도록 상기 전력 케이블을 지지하도록 상기 프레임 지지체의 말단부에 배치된 가이드부를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 가이드부는 상기 프레임 지지체에 고정된 제 1 가이드 롤러 및 상기 제 1 가이드 롤러에 회전 가능하게 체결된 제 2 가이드 롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러 사이에 상기 전력 케이블로부터 서로 다른 크기의 부하가 전달되는 경우, 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력은 독립적으로 증가 또는 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 증가 또는 감소된 회전 속력은 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력의 90 % 내지 100 %의 범위 내일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 주 감속기, 상기 제 1 보조 감속기, 상기 제 2 주 감속기 및 상기 제 2 보조 감속기는 상기 프레임 본체 내부에 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동기는 상기 프레임 본체에 회전 가능하게 결합된 래칫 바퀴 및 상기 래칫 바퀴에 결합된 손잡이 바를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 마찰 볼과 상기 제 2 마찰 볼은 볼록한 축 단면 형상을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 마찰 볼 및 상기 제 2 마찰 볼은 튜브일 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 전력 케이블 풀러 시스템은 복수 개의 전력 케이블 풀러들이 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 복수 개의 전력 케이블 풀러들이 동시적으로 구동되어 전력 케이블을 포설 시, 상기 복수 개의 전력 케이블 풀러들에 상기 전력 케이블의 하중이 분배될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 복수 개의 전력 케이블 풀러들 중 어느 일부의 전력 케이블 풀러에 상기 전력 케이블로부터 부하가 전달되는 경우, 상기 어느 일부의 전력 케이블 풀러의 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력이 증가 또는 감소될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 증가 또는 감소된 회전 속력은 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력의 90 % 내지 100 %의 범위 내일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 케이블로부터 제 1 및/또는 제 2 롤러에 가해지는 마찰력, 장력 또는 하중과 같은 외력이 제 1 및/또는 제 2 주 감속기의 주 출력 기어 및 주 구동 기어 기어를 통해 상기 제 1 및/또는 제 2 보조 감속기로 전달되고, 상기 제 1 및/또는 제 2 보조 감속기는 전달받은 상기 외력을 단계적으로 상기 제 1 및/또는 제 2 모터로 전달함으로써, 상기 제 1 및/또는 제 2 모터의 회전 속력이 소정 범위 내에서 유동적으로 가변될 수 있어, 상기 제 1 모터 및/또는 제 2 모터의 회전 속력을 개별적인 전류 신호의 변경으로 수정하지 않더라도 종래의 케이블 포설 기계와 대비하여 더 균일한 전력 케이블 포설 작업을 할 수 있는 전력 케이블 풀러가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 전술한 이점을 갖는 전력 케이블 풀러들로 구성됨으로써, 동력 전달 효율 및 내구성이 향상되고, 전선의 손상을 방지하고, 전선을 균일하게 부설하며, 다양한 전력 케이블 및 작업 공간에 적용가능한 전력 케이블 풀러 시스템이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러의 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 케이블 풀러 일 부분의 내부 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 전력 케이블 풀러의 평면도이고, 도 2c는 도 2a의 전력 케이블 풀러의 일 부분의 내부 측면도와 베벨 기어 세트를 사용하는 비교예에 따른 전력 케이블 풀러의 일 부분의 내부 측면도를 대조한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러의 구동을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이플 풀러의 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 케이플 풀러의 사시도이며, 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 케이플 풀러의 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부를 나타낸 도면이며, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드부를 나타낸 도면이다.
도 6a는 종래의 전력 케이블 풀러 시스템을 나타낸 도면이며, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 케이블 풀러 일 부분의 내부 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 전력 케이블 풀러의 평면도이고, 도 2c는 도 2a의 전력 케이블 풀러의 일 부분의 내부 측면도와 베벨 기어 세트를 사용하는 비교예에 따른 전력 케이블 풀러의 일 부분의 내부 측면도를 대조한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러의 구동을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이플 풀러의 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 케이플 풀러의 사시도이며, 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 케이플 풀러의 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부를 나타낸 도면이며, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드부를 나타낸 도면이다.
도 6a는 종래의 전력 케이블 풀러 시스템을 나타낸 도면이며, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 또한 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서, "아래로(below)", "위로(above)", "상부의(upper)", "하부의(lower)", "수평의(horizontal)" 또는 "수직의(vertical)"와 같은 상대적 용어들은, 도면들 상에 도시된 바와 같이, 일 구성 부재, 층 또는 영역들이 다른 구성 부재, 층 또는 영역과 갖는 관계를 기술하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 표시된 방향뿐만 아니라 구성요소의 다른 방향들도 포괄하는 것임을 이해하여야 한다.
또한, 어떤 층이 다른 층 상에 형성 또는 배치되어 있다고 하는 경우에는, 이들 층 사이에 중간층이 형성되거나 배치될 수 있다. 이와 유사하게, 어떤 재료가 다른 재료에 인접한다고 하는 경우에도 이들 재료들 사이에 중간 재료가 있을 수 있다. 반대로, 층 또는 재료가 다른 층 또는 재료 상에 "바로" 또는 "직접" 형성되거나 배치된다고 하는 경우 또는 다른 층 또는 재료에 "바로" 또는 "직접" 인접 또는 접촉된다고 하는 경우에는, 이들 재료 또는 층들 사이에 중간 재료 또는 층이 없다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에서, '제 1' 및 '제 2'와 같은 용어들은 상호 호환될 수 있다. 예를 들면, 제 1 모터(M1), 제 1 구동축(DRS1), 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 1 보조 구동축(SDRS1), 제 1 회전축(RS1), 제 1 마찰 볼(FR1) 및 제 1 롤러(R1)에 대한 개시 사항은 제 2 모터(M2), 제 2 구동축(DRS2), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 보조 감속기(SRV2), 제 2 보조 구동축(SDRS2), 제 2 회전축(RS2), 제 2 마찰 볼(FR2) 및 제 2 롤러(R2)에 대하여 동일하게 적용될 수 있다. 그 외 기타 다른 구성 요소들에 대한 설명도 상호간에 참조될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10)는 제 1 모터(M1), 제 2 모터(M2), 제 1 모터(M1)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력을 출력하는 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 2 모터(M2)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력을 출력하는 제 2 보조 감속기(SRV2), 제 1 보조 감속기(SRV1)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력을 출력하는 제 1 주 감속기(RV1), 제 2 보조 감속기(SRV2)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력을 출력하는 제 2 주 감속기(RV2), 제 1 주 감속기(RV1)에 의해 회전하는 제 1 롤러(R1) 및 제 2 주 감속기(RV2)에 의해 회전하는 제 2 롤러(R2)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 모터(M1)는 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 1 구동축(DRS1)을 가질 수 있다. 제 1 구동축(DRS1)은 모터의 회전력을 외부로 전달할 수 있다. 상기 회전 속력은 모터의 각속력 또는 각속력을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 회전 속력은 특정 축을 기준으로 각이 돌아가는 속력일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 모터(M1)는 스텝 모터와 같은 직류(DC) 모터, 피드백 회로를 포함하는 서보 모터(servo motor), 릴럭턴스(reluctance) 모터, 히스테리시스 모터 및 영구자석 모터와 같은 비-여자형(non-excited) 모터와, DC-여자형(DC-excited) 모터와 같은 동기 모터(synchronous motor), 비동기/유도 모터(asynchronous/induction motor), 단상 동기 모터, 3상 모터와 같은 교류(AC) 모터를 포함할 수 있다.
상기 교류 모터는, 비제한적 예로서, 유도 모터(induction motor) 가역 모터(reversible motor) 또는 속도 조절 모터(speed control motor)일 수 있다. 바람직하게는, 유도 모터가 사용될 수 있다. 상기 유도 모터의 전력은 50 W 내지 500 W, 또는 100 W 내지 200 W, 예를 들면, 150 W일 수 있다. 상기 유도 모터는 구조가 간단하고 신뢰성이 높은 이점이 있다. 전술한 제 1 모터(M1)에 관한 개시 사항은 제 2 모터(M2)에 관하여 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 구동축(DRS1)은 적어도 하나의 말단에 모터 기어, 나선 패턴, 키웨이(keyway) 홈 또는 결합 패턴이 형성된 클램핑 허브(clamping hub) 중 적어도 하나 이상의 커플링 부재를 포함할 수 있다. 이는 비제한적인 예시로서, 상기 커플링 부재에는 모터에 관한 다양한 공지 기술들이 참조될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 커플링 부재에는 모터 기어가 결합되거나, 상기 커플링 부재는 제 1 보조 감속기(SRV1)의 보조 구동 기어(도 2a의 G1)일 수 있고, 보조 출력 기어(도 2a의 G2)와 치합되어 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 회전시킬 수도 있다. 제 1 감속기의 구성에 관한 설명은 후술하기로 한다. 전술한 제 1 구동축(DRS1)에 관한 개시 사항은 제 2 구동축(DRS2)에 관하여 동일하게 적용될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10) 일 부분의 내부 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 전력 케이블 풀러(10)의 평명도이다.
도 2a 및 도 2b에서는 설명의 편의를 위하여 제 1 모터(M1), 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 1 주 감속기(RV1) 및 제 1 롤러(R1)만을 도시하고 있다. 제 1 모터(M1), 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 롤러(R1) 및 이의 구성 요소들에 관한 설명은 제 2 모터(M2), 제 2 보조 감속기(SRV2), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 롤러(R2) 및 이의 구성 요소들에 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 제 1 모터(M1)의 제 1 구동축(DRS1)에 기어 결합된 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 갖고, 제 1 구동축(DRS1)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 회전시길 수 있다. 예를 들면, 제 1 구동축(DRS1)이 소정의 회전 속력으로 회전하면, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 기어 결합에 의하여 소정의 감속비로 감속된 회전 속력으로 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 회전시킬 수 있다. 도 2a에서는 제 1 보조 감속기(SRV1)가 평기어인 경우를 도시하고 있으나, 이는 비제한적인 예시일 뿐이며, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 헬리컬 기어, 이중 헬리컬 기어, 랙과 작은 기어 또는 안기어와 바깥기어일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 구동축(DRS1)과 제 1 보조 구동축(SDRS1)이 평행하지 않고 서로 교차되는 경우, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 스퍼 베벨 기어, 헬리컬 베벨 기어, 스파이럴 베벨 기어, 제롤 베벨 기어, 크라운 기어 또는 앵귤러 베벨 기어일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 구동축(DRS1)과 제 1 보조 구동축(SDRS1)이 어긋난 경우, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 나사 기어, 원통웜 기어, 장고형 웜 기어, 하이포이드 기어 또는 헬리컬 크라운 기어일 수 있다. 전술한 예시들은 본 발명을 제한하지 않으며, 다양한 공지 기술들이 참조될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 보조 감속기(SRV1)의 감속비는 15:1 내지 30:1의 범위 내일 수 있다. 상기 감속비가 15:1 미만인 경우에는, 제 1 모터(M1)의 회전 속력을 감소시켜 전력 케이블(20)을 운반할 수 있을 정도의 토크를 얻기 위하여 제 1 주 감속기(RV1)에서 임계 값 이상의 높은 감속비가 요구된다. 상기 임계 값에 관한 상세한 설명은 제 1 주 감속기(RV1)의 감속비에 관한 설명에서 후술하기로 한다. 또한, 상기 감속비가 30:1을 초과하는 경우에는, 케이블로부터 제 1 롤러(R1)에 가해져 제 1 주 감속기(RV1)를 통해 전달된 외력에 의한 토크가 상기 감속비로 인해 감쇄됨으로써 제 1 모터(M1)로 전달되는 부하에 의해 제 1 모터(M1)의 회전속력 및 토크를 조정할 수 없게 되고, 제 1 보조 감속기의 부피 증가에 따라 전력 케이블 풀러의 소형화에 장애가 될 수 있다. 제 2 보조 감속기(SRV2)에 관한 상세한 설명은 모순되지 않는 범위 내에서 전술한 제 1 보조 감속기(SRV1)에 관한 개시 사항을 참조할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 제 1 모터(M1)의 회전력을 받아 회전하는 보조 구동 기어(G1) 및 보조 구동 기어(G1)와 치합되어 감소된 회전 속력으로 회전하고, 상기 감소된 회전 속력으로 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 회전시키는 보조 출력 기어(G2)를 포함할 수 있다. 보조 구동 기어(G1)는 전술한 커플링 부재가 결합된 제 1 구동축(DRS1)이거나, 제 1 구동축(DRS1)과 결합된 기어일 수 있다. 상기 보조 구동 기어(G1)는 제 1 구동축(DRS1)과 동일한 속력으로 회전하면서, 보조 출력 기어(G2)와 치합 또는 기어 결합되어 보조 출력 기어(G2)를 회전시킬 수 있다. 보조 출력 기어(G2)는, 제 1 보조 구동축(SDRS1)과 결합되며, 제 1 보조 구동축(SDRS1)은 보조 출력 기어(G2)와 동일한 회전 속력으로 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 보조 출력 기어(G2)가 보조 구동 기어(G1)에 치합된 상태를 유지하도록 보조 출력 기어(G2)에 치합되는 제 1 고정 기어(G3)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 보조 구동 기어(G1)가 높은 회전 속력으로 회전하는 경우, 보조 구동 기어(G1)와 보조 출력 기어(G2)의 치합이 해제되면서 보조 출력 기어(G2)가 분리될 수 있다. 고정 기어(G3)는 보조 출력 기어(G2)와 반대 위치 또는 상기 반대 위치의 부근에서 보조 구동 기어(G1)와 치합되어 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 고정 기어(G3)의 회전축의 양 말단은 최소한의 부하를 받으며 회전 가능하도록 제 1 보조 감속기(SRV1)의 하우징 내의 지지체에 배치될 수 있다. 상기 지지체는 상기 회전축과의 마찰을 최소화하여 동력의 손실을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 고정 기어(G3)는 보조 구동 기어(G1)와 보조 출력 기어(G2)의 치합 상태를 안정적으로 유지시킴으로써 제 1 모터(M1)의 동력 손실을 최소화하고, 불필요한 소음 또는 열의 발생을 방지하며, 보조 출력 기어(G2)가 최대한의 힘을 전달할 수 있도록 할 수 있다. 제 2 보조 감속기(SRV2)에 관한 상세한 설명은 모순되지 않는 범위 내에서 전술한 제 1 보조 감속기(SRV1)에 관한 개시 사항을 참조할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 주 감속기(RV1)는 보조 출력 기어(G2)의 회전력을 받아 회전하는 주 구동 기어(G4)및 주 구동 기어(G4)와 치합되어 감속된 회전 속력으로 회전하는 주 출력 기어(G5)를 포함할 수 있다. 보조 출력 기어(G2)의 회전력은 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 통하여 주 구동 기어(G4)에 전달된다. 일 실시예에서, 주 구동 기어(G4)는 제 1 보조 구동축(SDRS1)과 일체화되어 형성된 커플링 부재일 수 있다. 상기 커플링 부재에 관한 상세한 설명은 모순되지 않는 범위 내에서 제 1 구동축(DRS1)에 관한 개시 사항들이 참조될 수 있다. 다른 실시예에서, 주 구동 기어(G4)가 제 1 보조 구동축(SDRS1)과 결합될 수 있다. 주 구동 기어(G4)에 전달된 회전력은 주 구동 기어(G4)와 기어 결합 또는 치합된 주 출력 기어(G5)를 회전시키고, 주 출력 기어(G5)는 주 구동 기어(G4)의 회전 속력보다 감소된 회전 속력으로 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 주 감속기(RV1)의 감속비는 1:1 내지 5:1의 범위 내일 수 있다. 상기 감속비가 임계 하한 값 미만인 경우, 전력 케이블(20)을 운반하기 위한 토크를 얻기 위하여 제 1 보조 감속기(SRV1)로부터 높은 감속비를 획득해야 하며, 이 경우, 제 1 보조 감속기(SRV1)의 부피가 증가하여 전력 케이블 풀러(10)의 소형화에 장해가 될 수 있다. 상기 감속비가 임계 상한 값을 초과하는 경우에는, 주 출력 기어의 높은 회전 속도를 필요로 하므로 치면 간의 미끄럼 마찰에 의한 기어 마모와 발열의 증가 및 감속기의 내구성 저하가 발생될 수 있으며, 제 1 롤러(R1)로부터 제 1 주 감속기(RV1)에 소정의 부하가 전달되는 경우, 상기 부하가 주 출력 기어(G5)와 주 구동 기어(G4)의 치면 결합 지점을 통해 주 구동 기어(G4)로 전달되지 못하고, 주 출력 기어(G5)와 주 구동 기어(G4)의 결합이 해제되어 스키핑(skipping)이 일어나거나, 주 출력 기어(G5)만이 반대 방향으로 회전하게 될 수 있다. 예컨대, 전력 케이블 풀러(10)의 포설 시, 전력 케이블(20)의 장력 또는 부하가 주 출력 기어(G5)에 전달될 수 있고, 이 경우 주 출력 기어(G5)와 기어 결합된 주 구동 기어(G4)가 상기 장력 또는 부하를 전달받는 경우, 상기 장력 또는 부하가 제 1 보조 감속기(SRV1) 를 통해 단계적으로 제 1 모터(M1)로 전달되어 회전 속력을 낮추게 되어 결과적으로 주 출력 기어(G5)의 회전 속력이 감소되는 효과가 발생함이 바람직하다. 상기 감속비가 임계 상한 값을 초과하는 경우, 이러한 효과가 발생하지 않을 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 롤러(R1) 및/또는 제 2 롤러(R2)로부터 전달된 부하가 단계적으로 전달되어 제 1 모터(M1) 및/또는 제 2 모터(M2)로 전달됨으로써, 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 속력이 차이가 나거나, 복수 개의 전력 케이블 풀러(10)들 중 일부의 회전 속도가 빨라 전력 케이블(20)의 장력이 차이나는 경우, 전력 케이블 풀러(10)에 인가되는 전기 신호를 조절하지 않고도 소정 범위 내에서 각 구성 요소의 회전 속력을 조절하여 전력 케이블(20) 포설의 균일도를 높일 수 있다.
일 실시예에서, 주 구동 기어(G4)는 비틀림(helix)이 있는 치열(tooth trace)을 가지는 기어를 포함하며, 주 출력 기어(G5)는 주 구동 기어(G4)와 동일한 비틀림 방향(hand of helix)을 가지는 비틀림이 있는 치열을 가지고, 주 구동 기어(G4)와 서로 어긋난 회전축(skew axis of rotation)을 가지면서 치합되는 기어를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 주 구동 기어(G4) 및 주 출력 기어(G5)는 헬리컬 기어일 수 있다. 이러한 구성이 갖는 효과는 제 1 주 감속기가 베벨 기어 세트(bevel gear set)로 이루어진 비교예 및 웜과 웜 기어 세트로 이루어진 비교예와 대비하여 설명될 수 있다.
도 2c는 도 2a의 전력 케이블 풀러의 일 부분의 내부 측면도와 베벨 기어 세트를 사용하는 비교예에 따른 전력 케이블 풀러의 일 부분의 내부 측면도를 대조한 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 주 감속기(RV1)와, 베벨 기어 세트를 사용하는 비교예(RVC)에 따른 주 감속기의 내부를 도시한 내부 측면도이다. 도 2c에서는 설명의 편의를 위하여 제 1 보조 구동축(SDRS1), 주 구동 기어(G4), 주 출력 기어(G5), 제 1 회전축(RS1)의 일부만이 도시되었다.
도 2c 를 참조하면, 주 감속기가 서로 어긋난 회전축을 가지는 기어의 조합을 포함하는 경우, 회전축이 동일 평면에서 직교하는 베벨 기어 세트와 같은 기어 조합을 포함하는 경우에 비해 감속기를 소형화할 수 있는 이점이 있다. 즉, 베벨 기어 세트로 이루어진 비교예에 따른 주 감속기(RVC)에서, 주 출력 기어(G5)가 제 1 보조 구동축(SDRS1)보다 높은 위치에 위치되어야 하고, 따라서 제 1 주 감속기(RV1)의 높이가 높아질 수 있다. 이와 달리 서로 어긋난 회전축을 가지는 기어의 조합으로 이루어진 본 발명의 제 1 주 감속기(RV1)의 경우에는 주 출력 기어(G5)가 도2c에서 도시하는 바와 같이 제 1 보조 구동축(SDRS1)의 측면에 위치하므로, 제 1 주 감속기(RV1)의 높이를 낮게 함으로써 전체 케이블 풀러의 크기를 작게 할 수 있다.
또한, 웜과 웜 기어 세트를 사용하는 비교예에 따른 감속기와 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 주 감속기(RV1)를 대비하면, 웜의 나사면의 회전운동은 웜 기어의 치합면에서 대부분이 미끄럼 운동으로 변환됨으로써 미끄럼 마찰에 의한 손실을 발생시킨다. 이에 따라 웜 및 웜 기어 세트의 동력 전달 효율은 다른 기어 조합에 비해 낮으며, 이는 발열 및 마모의 증가로 이어져 전력 소모 및 내구성 저하를 발생시킨다. 또한, 웜의 회전력은 웜 기어의 회전력으로 전달될 수 있으나, 웜 기어의 회전력은 웜의 회전력으로 전달되지 않는다. 따라서 주 구동 기어(G4)가 웜이고 주 출력 기어(G5)가 웜 기어인 비교예의 경우, 케이블로부터 제 1 회전축(RS1)으로 전달된 하중이 주 출력 기어(G5) 및 주 구동 기어(G4)를 통해 제 1 보조 감속기(SRV1) 및 제 1 모터(M1)로 단계적으로 전달됨으로써 제 1 모터의 회전속력이 조절되는 본 발명의 효과는 발생하기 어렵다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 주 감속기(RV1)는, 예컨대 헬리컬 기어와 같은 기어의 조합을 포함하는 제 1 주 감속기(RV1)은 치합면의 움직임에서 미끄럼 운동의 비중이 낮아 동력 전달 효율이 높다. 또한, 주 출력 기어(G5)로부터 주 구동 기어(G4)로 하중이 전달될 수 있으므로, 상기 비교예와 같은 문제점을 가지지 않는다.
일 실시예에서, 주 구동 기어(G4) 및 주 출력 기어(G5)는 쌍곡면(Hyperboloid)을 피치면(Pitch Surface)으로 가지는 쌍곡면 기어(Hyperboloidal Gear)를 포함할 수 있다. 피치면이 쌍곡면 형상인 경우, 서로 어긋난 축을 가진 두 기어의 피치면이 선 접촉(line contact)하도록 치합될 수 있으므로, 피치면이 원통면 형상인 일반적인 기어들의 조합에서 두 기어의 피치면이 점 접촉을 하는 것과 대비하여, 치합면의 면적이 증가됨으로써 치합면에 가해지는 응력이 감소되고 더 높은 하중을 전달할 수 있으며 기어의 내구성이 향상되는 효과가 있다.
일 실시예에서, 제 1 주 감속기(RV1)는 주 구동 기어(G4) 및/또는 주 출력 기어(G5)의 측면에 결합되는 스러스트 베어링(Thrust Bearing;TB)을 더 포함할 수 있다. 스러스트 베어링(TB)은 주 구동 기어(G4)및 주 출력 기어(G5)가 비틀림이 있는 치열을 포함함으로 인해 발생되는 축 방향 응력(axial load)을 흡수함으로써 주 구동 기어(G4) 및 주 출력 기어(G5)가 서로 정렬된 치합면으로부터 이탈하는 것을 방지함으로써, 제 1 주 감속기(RV1) 및 케이블 풀러(10) 전체의 동력 전달 효율 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 스러스트 베어링은 볼 스러스트 베어링(ball thrust bearing), 롤러 스러스트 베어링(roller thrust bearing), 구면 롤러 스러스트 베어링(spherical roller thrust bearing), 유막 스러스트 베어링(fluid film thrust bearing) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 전술한 예시들은 본 발명을 제한하지 않으며, 회전축의 축 방향 응력을 흡수하기 위한 다양한 기술들이 참조될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 제 2 주 감속기(RV2)에 관한 상세한 설명은 모순되지 않는 범위 내에서 전술한 제 1 주 감속기(RV1)에 관한 개시 사항을 참조할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 주 감속기(RV1), 제 2 주 감속기(RV2), 제 1 보조 감속기(SRV1) 또는 제 2 보조 감속기(SRV2)는 복수 개의 감속 기어 세트를 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b은 제 1 주 구동 기어(G4)와 제 1 주 출력 기어(G5)로 구성된 제 1 주 감속기(RV1) 및 제 1 보조 구동 기어(G1)와 제 1 보조 출력 기어(G2)로 구성된 제 1 보조 감속기(SRV1)를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들면, 제 1 보조 감속기(SRV1)는 제 1 보조 구동 기어(G1)와 제 1 보조 출력 기어(G2) 사이에 적어도 하나 이상의 기어를 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 보조 감속기(SRV1)의 높은 감속비를 복수 개의 기어비에 의하여 단계적으로 구현함으로써, 감속기의 부피를 감소시킬 수 있고, 과부하에 의한 감속 시에 모터들 또는 감속기들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 전술한 제 1 보조 감속기(SRV1)에 관한 상세한 설명은 제 2 보조 감속기(SRV2), 제 1 주 감속기(RV1) 또는 제 2 주 감속기(RV2)에 관하여 참조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10)의 구동을 나타낸 도면이다.
일 실시예에서, 제 1 모터(M1)의 제 1 구동축(DRS1)과 제 2 모터(M2)의 제 2 구동축(DRS2)은 기계적으로 서로 독립 구동될 수 있다. 예를 들면, 제 1 모터(M1)와 제 2 모터(M2)에 동일한 주파수 성분을 갖는 전원 신호를 공급하더라도, 제 1 구동축(DRS1)과 제 2 구동축(DRS2) 서로 상이한 회전 속력을 가질 수 있고, 이에 따라, 제 1 롤러(R1)의 회전 속력과 제 2 롤러(R2)의 회전 속력이 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 롤러(R1)를 구동하기 위하여 제 1 모터(M1)가 회전 동력을 전달하고, 제 2 롤러(R2)를 구동하기 위하여 제 2 모터(M2)가 회전 동력을 각각 전달함으로써, 1 개의 모터에 의한 회전 동력 전달로 체인과 같은 연결 부재들에 의하여 제 1 회전축(RS1)과 제 2 회전축(RS2)을 함께 구동시키기 위해 제 1 회전축(RS1)과 제 2 회전축(RS2)에 상기 회전 동력을 분배하여 전달하는 경우와 달리, 상기 연결 부재들의 슬립 또는 마찰에 의한 전력 손실 또는 회전 속력의 오차에 의한 오작동이 감소되고, 간편한 구조 및 작은 부피를 갖는 전력 케이블 풀러(10)를 구현할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에서, 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이에 전력 케이블(20)이 포설 중에 장애물을 만나서 진행이 되지 않는 경우나 함께 포설 과정을 수행하는 다른 전력 케이블 풀러의 갑작스런 고장으로 전력 케이블(20)이 더 이상 진행하지 못하는 경우 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)에 부하가 가중될 수 있다. 반대로, 갑작스럽게 전력 케이블(20)의 포설 하중이 전력 케이블(20)에 작용하는 중력등에 의해 감소되는 경우가 있어, 이 때는 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이에 작용하는 부하가 감소될 수 있다. 또한, 전술한 부가가 가중되는 경우나 감소되는 경우, 상기 부하의 크기와 방향은 제 1 롤러(R1)과 제 2 롤러(R2)에 서로 다르게 가해질 수 있다. 이 경우, 제 1 모터(M1) 또는 제 2 모터(M2)의 회전 속력과 방향은 상기 부하의 변화에 순응하여야 포설되는 전력 케이블이 똑바로 포설될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 전력 케이블의 포설 과정에서 발생하는 부하가 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)에 각각 인가되면, 그 부하가 독립적으로 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)에 각각 구동력을 전달하는 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)까지 힘이 전달될 수 있으며, 이러한 힘에 순응하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)는 서로 독립적으로 롤러에 인가되는 부하에 순응할 수 있게 되고, 그 결과 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 속도와 방향이 각각 순간적으로 수정될 수 있다.
또는, 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 선속력이 다른 경우, 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이의 마찰력에 의하여 포설되는 전력 케이블(20)에 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 선속력 차이에 의한 부하가 전달될 수 있다. 상기 회전 선속력은 반지름과 회전 속력(각속도)에 비례할 수 있기 때문에, 제 1 마찰 볼(FR1)과 제 2 마찰 볼(FR2)의 반지름이 서로 상이하거나, 제 1 마찰 볼(FR1)과 제 2 마찰 볼(FR2)의 회전 속력(각속도)가 서로 상이하거나, 상기 반지름과 상기 회전 속력이 모두 상이한 경우에 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 선속력이 상이할 수 있다. 예시적으로, 상기 반지름은 제 1 마찰 볼(FR1) 및/또는 제 2 마찰 볼(FR2)이 튜브인 경우, 상기 튜브 내의 공기압의 차이에 의하여 상이해질 수 있다. 또는, 예를 들면, 제 1 마찰 볼(FR1) 및/또는 제 2 마찰 볼(FR2)의 제조 상의 규격 오차, 또는 사용에 따른 마모도의 차이로부터 상기 반지름의 차이가 발생할 수도 있다. 이 경우, 제 1 모터(M1) 또는 제 2 모터(M2)의 회전 속력과 방향은 상기 부하의 변화에 순응하여야 포설되는 전력 케이블이 똑바로 포설될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 전력 케이블의 포설 과정에서 발생하는 부하가 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)에 각각 인가되면, 그 부하가 독립적으로 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)에 각각 구동력을 전달하는 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)까지 힘이 전달될 수 있으며, 이러한 힘에 순응하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)는 서로 독립적으로 롤러에 인가되는 부하에 순응할 수 있게 되고, 그 결과 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 속도와 방향이 각각 순간적으로 수정될 수 있다.
도 3은 예시적으로 제 2 롤러(R2)의 회전 선속력이 제 1 롤러(R1)의 회전 선속력보다 빠른 경우를 도시하고 있다. 이 경우, 전력 케이블(20)과의 마찰력에 의하여 제 2 롤러(R2)에는 현재 회전 방향과 반대 방향의 부하가 전달되고, 제 1 롤러(R1)에는 현재 회전 방향과 동일한 방향의 부하가 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 반대 방향의 부하가 제 2 주 감속기(RV2) 및 제 2 보조 감속기(SRV2)를 통하여 제 2 모터(M2)로 전달되어 제 2 모터(M2)의 회전 속력은 감소할 수 있고, 상기 동일한 방향의 부하가 제 1 주 감속기(RV1) 및 제 1 보조 감속기(SRV1)를 통하여 제 1 모터(M1)에 전달되어 제 1 모터(M1)의 회전 속력은 증가할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 모터(M1) 및/또는 제 2 모터(M2)의 증가 또는 감소된 회전 속력은 제 1 모터(M1) 또는 제 2 모터(M2)의 회전 속력의 90 % 내지 100 %의 범위 내일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전력 케이블 풀러(10)를 장기간 사용하여 제 1 롤러(R1) 및/또는 제 2 롤러(R2)의 회전 선속력의 불균형이 발생한 경우에, 소정 범위 내에서 제 1 모터(M1) 및/또는 제 2 모터(M2)의 속력이 소정 범위 내에서 가변됨으로써, 상기 불균형이 발생할 때마다 제 1 모터(M1) 및/또는 제 2 모터(M2)에 인가되는 전류 신호를 조절하지 않아 사용 편의성이 증대되고 모터 드라이버 제어회로의 복잡도가 감소되어 신뢰성이 개선되며, 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 회전 선속력 차이에 따라서 전력 케이블 풀러(10)의 포설 방향이 변하는 것을 방지할 수 있어 정확도 높은 포설 방향 제어가 가능한 이점이 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10)의 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10)의 사시도이며, 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 케이플 풀러(10)의 사시도이다.
도 4a를 참조하면, 전력 케이블 풀러(10)는 제 1 롤러(R1), 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 보조 감속기(SRV1) 및 제 1 모터(M1)를 고정 지지하고, 제 2 롤러(R2)의 제 1 롤러(R1)에 대한 간격(D) 조절을 위하여 제 2 롤러(R2), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 보조 감속기(SRV2) 및 제 2 모터(M2)가 변위 가능하도록 지지하는 프레임 지지체(100)를 더 포함할 수 있다. 프레임 지지체(100)는 프레임 본체(도 4c의 110), 구동 지지체(120) 및 구동기(130)를 포함할 수 있다. 구동 지지체(120) 및 구동기(130)는 일체된 프레임으로 구성될 수 있고, 각각의 구성이 분리 가능한 체결구로 연결될 수 있으며, 각각의 구성이 개별적으로 제작되어 접착제와 같은 부착재를 이용하여 반영구적으로 분리 불가능하도록 설계될 수도 있다. 프레임 지지체(100)는 적어도 하나 이상의 연결 프레임을 포함하며, 연결구, 체결구, 지지체와 같은 추가적인 구성을 더 포함할 수 있으며, 전술한 실시예의 구성 요소들에 제한되지 않는다.
구동 지지체(120)는 제 2 롤러(R2), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 보조 감속기(SRV2) 및 제 2 모터(M2)를 고정 지지하여 함께 변위시키도록 프레임 본체(110)에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 제 2 롤러(R2), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 보조 감속기(SRV2) 및 제 2 모터(M2)는 연결 프레임 및 복수 개의 체결구에 의하여 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 연결 프레임은 높은 강도를 갖는 금속성의 강체, 플라스틱 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 일 실시예에서, 제 1 롤러(R1), 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 보조 감속기(SRV1) 및 제 1 모터(M1)가 고정된 구동 베이스(140)의 한 쪽 끝의 일부에 구동 지지체(120)가 끼워질 수 있고 구동 지지체(120)는 구동 베이스(140)에 끼워진 채 끼워진 부분의 길이가 변화되도록 움직일 수 있다. 예를 들면, 구동 베이스(140) 내에 구동 지지체(120)가 슬라이딩 이동 가능하도록 삽입되고, 스크류(미도시)가 구동 지지체(120) 내부에 삽입되고, 스크류는 구동 지지체(120)보다 길이가 길어 스크류의 구동 베이스(140) 쪽 말단이 구동 지지체(120) 외부로 노출되고, 구동 베이스(140) 내부에는 스크류와 결합되며, 스크류가 회전할 수 있는 스크류 결합부(미도시)가 구비될 수 있다. 구동 지지체(120)의 내부에는 스크류의 나사 패턴과 대응되는 나사 패턴이 형성되어, 스크류가 회전하는 경우, 구동 지지체(120)가 나사 패턴 결합에 의하여 이동하면서 구동 지지체(120) 중 구동 베이스(140)에 끼워진 부분의 길이가 가변될 수 있다. 제 1 롤러(R1), 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 보조 감속기(SRV1) 및 제 1 모터(M1)는 구동 베이스(140)에 고정되어 지지되고, 제 2 롤러(R2), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 보조 감속기(SRV2) 및 제 2 모터(M2)는 구동 지지체 중 구동 베이스에 끼워지지 않은 부분에 고정 지지되므로, 끼워진 부분의 길이가 가변됨으로써 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이의 간격(D)이 가변될 수 있다.
일 실시예에서, 구동 지지체(120)는 구동 지지체(120)에 결합된 구동기(130)에 의하여 변위될 수 있다. 구동기(130)는 회전 바퀴(131) 및 손잡이 바(132)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 회전 바퀴(131)는 래칫(rachet) 바퀴일 수 있다. 손잡이 바(132)를 이용하여 스크류를 회전시키면, 회전 바퀴(131)의 동작에 의하여 시계 방향/반시계 방향으로 회전시키는 경우에만 회전 동력이 전달되고, 반시계 방향/시계 방향으로 회전시키는 경우에는 회전 바퀴에 의하여 동력이 전달되지 않을 수 있다. 프리-휠(freewheel), 스프래그 클러치(sprag clutch)와 같은 장치들이 이용될 수 있으며, 회전에 의한 동력을 한쪽 방향으로만 전달할 수 있는 장치면 모두 이용될 수 있으며, 전술한 실시예들에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 손잡이 바(132)는 회전 바퀴(131)와 분리 가능하며, 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이의 간격(D)의 가변 시, 회전 바퀴(131)와 결합되어 회전 바퀴(131)를 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 회전 바퀴(131)는 다각형의 구멍을 포함할 수 있고, 손잡이 바(132)의 말단에는 상기 다각형의 구멍에 고정될 수 있는 돌출부가 포함될 수 있다. 손잡이 바의 상기 돌출부를 상기 다각형의 구멍에 결합시키고, 손잡이 바를 회전시키면 래칫 바퀴 및 스크류가 회전하여 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이 간격이 가변될 수 있다. 일 실시예에서, 손잡이 바는 래칫 렌치일 수 있다. 이 경우, 손잡이 바를 360˚회전시키지 않고, 소정 각도로만 회전시키더라도 스크류의 회전이 가능할 수 있다.
일 실시예에서 손잡이 바(132)는 회전에 의하여 동력을 전달할 수 있는 스패너, 소켓 렌치, 고무 재질의 손잡이 바일 수 있다. 다른 실시예에서는 모터에 의한 회전력의 전달로 스크류를 회전시킬 수 있고, 상기 모터는 버튼을 눌러 구동시키는 방식, 케이블보다 넓은 이격 거리로부터 시작하여 케이블에 접촉되는 이격 거리까지 자동으로 가까워지는 방식과 같은 예시적인 방식들이 적용될 수 있다.
다른 실시예에서, 구동기(130)는 미세 조절 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 미세 조절 장치는 적어도 하나 이상의 축바퀴를 포함할 수 있다. 회전 바퀴(131)에 의하여 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2) 사이의 간격(D)이 1차적으로 제어된 이후, 미세 조절 장치에 의하여 2차적으로 세부 조절이 가능하다. 예를 들어, 미세 조절 장치가 회전 바퀴의 반지름(r1)보다 더 작은 반지름(r2)을 갖는 축바퀴를 포함하는 경우, 축바퀴를 d 만큼 회전시키면, 회전 바퀴는 d×(r2/r1) 만큼 회전하게 된다. 이에 따라, 상기 축바퀴와 회전 바퀴의 반지름의 비를 조절함으로써 아주 미세한 크기까지의 간격(D)의 제어가 가능하다. 또 다른 실시예에서, 상기 미세 조절 장치에 별도의 손잡이 바가 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 구동 베이스(140)와 구동 지지체(120) 사이에 윤활제가 제공될 수 있다. 구동 베이스(140)에 대한 구동 지지체(120)의 변위를 용이하게 하기 위함이다. 다른 실시예에서는, 구동 베이스(140)와 구동 지지체(120) 사이에 미세 롤러 장치가 설치될 수도 있다. 상기 미세 롤러 장치는 구동 지지체(120)의 변위 방향과 수직의 회전축을 갖는 복수 개의 얇은 롤러로 구성되며, 상기 미세 롤러 장치의 회전에 의하여 구동 지지체(120)가 용이하게 움직일 수 있다.
또 다른 실시예에서 구동 베이스(140)와 구동 지지체(120) 사이에 위치하는 고정구(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 위치 고정구에 의하여 구동 지지체(120)가 임의로 움직이는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 위치 고정구는 래칫 장치를 포함할 수 있고, 홈과 걸림구로 구성되며 구동 지지체(120)의 위치를 상하로 조절하거나 구동 지지체(120)를 회전시킴으로써 상기 홈과 상기 걸림구를 결합시키거나 분리시켜 구동 지지체(120)와 구동 베이스(140)의 결합 여부를 결정할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 프레임 본체(110)는 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)를 외부로 노출시키고, 제 2 롤러(R2)의 제 2 회전축(RS2)이 간격 조절을 위해 변위되도록 변위 방향으로 개구된 개구부(P)를 가질 수 있다. 또한, 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 2 주 감속기(RV2) 및 제 2 보조 감속기(SRV2)는 프레임 본체(110) 내부에 수용될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임 본체(110)는 불투명, 반투명 또는 투명한 재질의 하우징일 수 있다. 프레임 본체(110)는 제 1 모터(M1), 제 2 모터(M2), 구동 지지체(120), 제 1 주 감속기(RV1), 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 2 주 감속기(RV2), 제 2 보조 감속기(SRV2), 제 1 회전축(RS1), 제 2 회전축(RS2) 및 상기 구성 요소들간의 연결구를 외부로부터 보호함으로써 먼지, 열, 충격과 같이 기계의 유지 및 보수에 악영향을 끼치는 요소들을 차단할 수 있다.
개구부(P)는 제 2 회전축(RS2)을 포함하는 제 2 롤러(R2)가 변위될 수 있도록 제 2 회전축(RS2) 또는 제 2 회전축(RS2)과 제 2 주 감속기(RV2)를 연결하는 연결 프레임이 움직일 수 있는 충분한 크기로 형성되어야 한다. 마찬가지로, 제 1 마찰 볼(FR1) 및 제 2 마찰 볼(FR2)은 회전을 위하여 프레임 본체(110)와 마찰을 일으키지 않을 정도 이상의 이격 거리를 확보해야 하며, 상기 이격 거리는 제 1 마찰 볼(FR1) 및 제 2 마찰 볼(FR2)이 연결 프레임에 의하여 지지됨으로써 확보될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 일 실시예에서, 개구부(P) 부근의 프레임 본체(110) 상에는 제 1 롤러(R1)와 제 2 롤러(R2)의 이격 거리를 측정할 수 있는 눈금, 눈금이 새겨진 자 또는 상기 이격 거리를 측정하여 화면에 표시하는 전자 기기를 포함하는 측정 기기와 같은 측정부가 부가될 수 있다. 상기 이격 거리는 제 1 회전축(RS1)으로부터 제 2 회전축(RS2)까지의 거리를 의미할 수 있다. 상기 전자 기기 외부로부터 소정 수치를 입력받고, 회전 바퀴에 회전력을 가하거나, 구동 지지체(120)를 변위시킴으로써 상기 이격 거리를 조절할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(160)를 나타낸 도면이며, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드부(160)를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 일 실시예에서, 전력 케이블 풀러(10)는 포설되는 전력 케이블(20)이 지면으로부터 소정 높이 이격되도록 전력 케이블(20)을 지지하는 프레임 지지체(100)의 말단부에 배치된 가이드부(160)를 더 포함할 수 있다. 가이드부(160)는 프레임 지지체(100)에 고정된 제 1 가이드 롤러(161) 및 제 1 가이드 롤러(161)에 회전 가능하게 체결된 제 2 가이드 롤러(162)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전력 케이블 풀러(10)의 포설 대상이 되는 전력 케이블(20)은 다양한 두께의 전력 케이블(20)이 있을 수 있다. 상대적으로 얇은 전력 케이블(20)을 포설하는 경우, 도 5a와 같이 제 1 가이드 롤러(161) 상에 제 2 가이드 롤러(162)가 배치되어, 전력 케이블(20)의 포설 시, 제 1 가이드 롤러(161) 및 제 2 가이드 롤러(162)가 회전하면서 전력 케이블(20)이 제 2 가이드 롤러(162)에 의하여 지지될 수 있다. 반면에, 상대적으로 두꺼운 전력 케이블(20)을 포설하는 경우, 도 5b와 같이, 제 1 가이드 롤러(161) 하부에 제 2 가이드 롤러(162)가 배치되고, 제 1 가이드 롤러(161)에 의하여 전력 케이블(20)이 지지될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 포설되는 전력 케이블(20)의 두께에 따라 제 2 가이드 롤러(162)의 위치를 제 1 가이드 롤러(161)의 상부 또는 하부로 변화시킴으로써, 다양한 두께의 전력 케이블(20)을 포설할 수 있고, 포설 중 전력 케이블(20)이 지면에 닿아 상기 지면과의 마찰에 의해 전력 케이블(20)이 손상되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 6a는 종래의 전력 케이블 풀러 시스템을 나타낸 도면이며, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러 시스템(1000)을 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 종래의 전력 케이블 풀러 시스템에서 각 전력 케이블 풀러(1)는 하나의 모터로 2개의 롤러들을 구동시키고 있다. 이 경우, 롤러들에 모터의 동력을 전달하기 위하여 체인과 같은 체결구가 요구되며, 상기 체결구의 찰에 의한 에너지 손실 또는 상기 체결구의 마모와 같은 문제가 있다. 또한, 구동되는 전력 케이블 풀러들(1)의 회전 속력 차이에 의하여 전력 케이블(20)이 균일하지 않게 포설되는 경우, 각 전력 케이블(20)에 인가되는 전기 신호를 가변시켜 상기 회전 속력을 증가 또는 감소시켜야 한다.
도 6b를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 케이블 풀러(10) 시스템은 복수 개의 전력 케이블 풀러들(10)이 소정 거리 이격되어 배치되고, 복수 개의 전력 케이블 풀러들(10)이 동시적으로 구동되어 전력 케이블(20)을 포설 시, 복수 개의 전력 케이블 풀러들(10)에 상기 전력 케이블(20)의 하중이 분배될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전력 케이블(20)의 하중이 복수 개의 전력 케이블 풀러(10)에 분배되고, 전력 케이블(20)을 포설하기 위한 힘이 전력 케이블(20)의 여러 위치에서 분리적으로 가해짐으로써, 전력 케이블(20)의 한 부분에 과도한 힘이 인가되어 전력 케이블(20)이 손상되거나 끊어지는 것을 방지할 수 있으며, 포설 방향 또는 포설 속도의 제어가 용이한 이점이 있다.
일 실시예에서, 각 전력 케이블 풀러(10)는, 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 1 구동축(DRS1)을 갖는 제 1 모터(M1), 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 2 구동축(DRS2)을 갖는 제 2 모터(M2), 제 1 모터(M1)의 제 1 구동축(DRS1)에 기어 결합된 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 가지며, 제 1 구동축(DRS1)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 보조 구동축(SDRS1)을 회전시키는 제 1 보조 감속기(SRV1), 제 2 모터(M2)의 제 2 구동축(DRS2)에 기어 결합된 제 2 보조 구동축(SDRS2)을 가지며, 제 2 구동축(DRS2)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 2 보조 구동축(SDRS2)을 회전시키는 제 2 보조 감속기(SRV2), 제 1 보조 구동축(SDRS1)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 회전축(RS1)을 회전시키는 제 1 주 감속기(RV1), 제 2 보조 감속기(SRV2)의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 2 회전축(RS2)을 회전시키는 제 2 주 감속기(RV2), 제 1 회전축(RS1) 및 제 1 회전축(RS1)에 고정되어 함께 회전하며 제 1 회전축(RS1)을 감싸는 제 1 마찰 볼(FR1)을 갖는 제 1 롤러(R1) 및 제 1 회전축(RS1)과 평행한 제 2 회전축(RS2) 및 제 2 회전축(RS2)에 고정되어 함께 회전하며 제 2 회전축(RS2)을 감싸는 제 2 마찰 볼(FR2)을 가지며, 제 1 롤러(R1)에 대한 간격 조절이 가능하도록 배치된 제 2 롤러(R2)를 포함할 수 있다. 각 전력 케이블 풀러(10)에 관한 상세한 설명은 모순되지 않는 범위 내에서 도 1 내지 도 6b의 개시 사항들이 참조될 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 전력 케이블 풀러들(10) 중 어느 일부의 전력 케이블 풀러(10)에 전력 케이블(20)로부터 부하가 전달되는 경우, 상기 어느 일부의 전력 케이블 풀러(10)의 제 1 모터(M1) 또는 제 2 모터(M2)의 회전 속력이 증가 또는 감소될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 전력 케이블 풀러(10)에서 두 번째 전력 케이블 풀러(10') 방향으로 전력 케이블(20)이 포설되는 경우, 두 번째 전력 케이블 풀러(10')의 포설 속도가 첫 번째 전력 케이블 풀러(10)의 포설 속도 보다 빠르면 두 전력 케이블 풀러(10, 10') 사이의 전력 케이블(20)의 장력에 의하여 두 전력 케이블 풀러들(10, 10')에 부하가 전달될 수 있다. 이 경우, 상기 부하에 의하여 첫 번째 전력 케이블 풀러(10)의 제 1 모터(M1) 또는 제 2 모터(M2)의 회전 속도는 증가할 수 있고, 두 번째 전력 케이블 풀러(10')의 제 1 모터(M1) 또는 제 2 모터(M2)의 회전 속도는 감소할 수 있다. 예를 들면, 상기 증가 또는 감소된 회전 속력은 상기 제 1 모터(M1) 또는 상기 제 2 모터(M2)의 회전 속력의 90 % 내지 100 %의 범위 내일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전력 케이블 풀러 시스템(1000)을 구성하는 각 전력 케이블 풀러(10)의 회전 속력이 균일하게 유지될 수 있고, 각 모터에 인가되는 전기 신호를 변화시키지 않더라도 포설 속도를 균일하게 유지할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 5a를 참조하면, 일 실시예에서, 제 1 마찰 볼(FR1)과 제 2 마찰 볼(FR2)은 볼록한 축 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 마찰 볼(FR1) 및 제 2 마찰 볼(FR2)을 회전축을 따라 절취한 경우 절취한 단면이 볼록한 포물선 형태를 이룰 수 있다. 다른 실시예에서는, 제 1 마찰 볼(FR1)과 제 2 마찰 볼(FR2) 사이에 밀착되어 정방향 또는 역방향으로 전력 케이블(20)을 이동시키는 경우에 전력 케이블(20)에 전달되는 동력 손실을 최소화하기 위하여 제 1 마찰 볼(FR1)과 제 2 마찰 볼(FR2) 표면에 수직 방향의 홈 또는 돌기를 형성할 수 있다. 상기 홈 또는 돌기에 의하여 좁은 면적에 정방향 또는 역방향으로의 동력 전달이 집중됨으로써 효율적인 케이블의 포설이 가능하다. 또 다른 실시예에서는, 전력 케이블(20)이 끼워지는 부분에 전력 케이블(20)의 포설 방향과 수평한 가이더를 형성할 수 있다. 예를 들면, 케이블이 닿는 부분의 하부 또는 상부 및 하부에 전력 케이블(20)의 포설 방향과 수평한 돌기를 형성함으로써 전력 케이블(20)이 포설 작업 도중 케이블이 제 1 마찰 볼(FR1)과 제 2 마찰 볼(FR2) 사이를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 마찰 볼(FR1) 및 제 2 마찰 볼(FR2)은 기체를 주입할 수 있는 튜브일 수 있다. 예를 들면, 상기 튜브는 세라믹, 고무 또는 합성수지를 포함할 수 있다. 세라믹, 합성수지를 이용하는 경우에, 고무 재질의 케이블 피복과의 마찰력을 증가시키기 위하여 전력 케이블(20)이 닿는 부분에 고무 패킹을 덧대어 마찰력을 증가시킬 수 있다. 또한, 제 1 마찰 볼(FR1) 및 제 2 마찰 볼(FR2)이 고무를 포함하여 높을 연성을 가지는 경우, 케이블과 밀착된 부분이 상기 케이블에 의한 외력에 의하여 변형되어 상기 케이블을 감싸게 되어 접촉면적이 증가함으로써 상기 케이블에 대한 동력 전달의 손실을 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
M1: 제 1 모터
M2: 제 2 모터
R1: 제 1 롤러
R2: 제 2 롤러
RS1: 제 1 회전축
RS2: 제 2 회전축
FR1: 제 1 마찰 볼
FR2: 제 2 마찰 볼
DRS1: 제 1 구동축
DRS2: 제 2 구동축
RV1: 제 1 주 감속기
RV2: 제 2 주 감속기
RVC: 비교예에 의한 주 감속기
SRV1: 제 1 보조 감속기
SRV2: 제 2 보조 감속기
SDRS1: 제 1 보조 구동축
SDRS2: 제 2 보조 구동축
G1: 보조 구동 기어
G2: 보조 출력 기어
G3: 고정 기어
G4: 주 구동 기어
G5: 주 출력 기어
TB: 스러스트 베어링
100: 프레임 본체
120: 구동 지지체
130: 구동기
140: 구동 베이스
160: 가이드부
161: 제 1 가이드 롤러
162: 제 2 가이드 롤러
10: 전력 케이블 풀러
20: 전력 케이블
1000: 전력 케이블 풀러 시스템
M2: 제 2 모터
R1: 제 1 롤러
R2: 제 2 롤러
RS1: 제 1 회전축
RS2: 제 2 회전축
FR1: 제 1 마찰 볼
FR2: 제 2 마찰 볼
DRS1: 제 1 구동축
DRS2: 제 2 구동축
RV1: 제 1 주 감속기
RV2: 제 2 주 감속기
RVC: 비교예에 의한 주 감속기
SRV1: 제 1 보조 감속기
SRV2: 제 2 보조 감속기
SDRS1: 제 1 보조 구동축
SDRS2: 제 2 보조 구동축
G1: 보조 구동 기어
G2: 보조 출력 기어
G3: 고정 기어
G4: 주 구동 기어
G5: 주 출력 기어
TB: 스러스트 베어링
100: 프레임 본체
120: 구동 지지체
130: 구동기
140: 구동 베이스
160: 가이드부
161: 제 1 가이드 롤러
162: 제 2 가이드 롤러
10: 전력 케이블 풀러
20: 전력 케이블
1000: 전력 케이블 풀러 시스템
Claims (19)
- 소정의 회전 속력으로 회전하는 제 1 구동축을 갖는 제 1 모터;
소정의 회전 속력으로 회전하는 제 2 구동축을 갖는 제 2 모터;
상기 제 1 모터의 제 1 구동축에 기어 결합된 제 1 보조 구동축을 가지며, 상기 제 1 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 상기 제 1 보조 구동축을 회전시키는 제 1 보조 감속기;
상기 제 2 모터의 제 2 구동축에 기어 결합된 제 2 보조 구동축을 가지며, 상기 제 2 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 상기 제 2 보조 구동축을 회전시키는 제 2 보조 감속기;
상기 제 1 보조 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 회전축을 회전시키는 제 1 주 감속기;
상기 제 2 보조 감속기의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 2 회전축을 회전시키는 제 2 주 감속기;
상기 제 1 회전축 및 상기 제 1 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 1 회전축을 감싸는 제 1 마찰 볼을 갖는 제 1 롤러; 및
상기 제 1 회전축과 평행한 상기 제 2 회전축 및 상기 제 2 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 2 회전축을 감싸는 제 2 마찰 볼을 가지며, 상기 제 1 롤러에 대한 간격 조절이 가능하도록 배치된 제 2 롤러를 포함하고,
상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기는, 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전력을 받아 회전하는 보조 구동 기어; 상기 보조 구동 기어와 치합되어 감소된 회전 속력으로 회전하고, 상기 감소된 회전 속력으로 상기 제 1 보조 구동축 또는 상기 제 2 보조 구동축을 회전시키는 보조 출력 기어; 및 상기 보조 출력 기어가 상기 보조 구동 기어에 치합된 상태를 유지하도록 상기 보조 출력 기어에 치합되는 고정 기어를 포함하고, 상기 고정 기어는 상기 보조 출력 기어와 반대 위치에서 상기 보조 구동 기어와 치합되어 회전하도록 구성되고,
상기 제 1 주 감속기 및 상기 제 2 주 감속기는 상기 보조 출력 기어의 회전력을 받아 회전하고 비틀림(helix)이 있는 치열(tooth trace)을 가지는 주 구동 기어 및 상기 주 구동 기어와 동일한 비틀림 방향(hand of helix)을 갖는 비틀림이 있는 치열을 가지고 상기 주 구동 기어와 서로 어긋난 회전축 방향을 가지고 치합되며 상기 보조 출력 기어보다 감속된 회전 속력으로 회전하는 주 출력 기어를 포함하고,
상기 제 1 주 감속기 및 상기 제 2 주 감속기에 포함된 상기 주 구동 기어 및 상기 주 출력 기어는 헬리컬 기어를 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기의 감속비는 15:1 내지 30:1의 범위 내인 전력 케이블 풀러. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 주 감속기 또는 상기 제 2 주 감속기의 감속비는 1:1 내지 5:1의 범위 내인 전력 케이블 풀러. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 주 구동 기어 및 상기 주 출력 기어는 피치면(pitch surface)이 쌍곡면(hyperboloid)인 기어를 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주 감속기 및 상기 제 2 주 감속기는 상기 주 구동 기어 또는 상기 주 출력 기어의 측면에 결합되는 스러스트 베어링(thrust bearing)을 포함하는 전력 케이블 풀러.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 주 감속기, 상기 제 2 주 감속기, 상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기는 복수 개의 감속 기어 세트를 가지는 합성 기어 트레인(compound gear train)을 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모터와 상기 제 2 모터에는 동일한 주파수 성분을 갖는 전원 신호에 의해 공급되고,
상기 제 1 모터의 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 모터의 제 2 구동축은 기계적으로 서로 독립 구동되는 전력 케이블 풀러. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 롤러, 상기 제 1 주 감속기, 상기 제 1 보조 감속기 및 상기 제 1 모터를 고정 지지하고, 상기 제 2 롤러의 상기 제 1 롤러에 대한 상기 간격 조절을 위하여 상기 제 2 롤러, 상기 제 2 주 감속기, 상기 제 2 보조 감속기 및 상기 제 2 모터가 변위 가능하도록 지지하는 프레임 지지체를 더 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 10 항에 있어서,
상기 프레임 지지체는,
상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러를 외부로 노출시키고, 상기 제 2 롤러의 상기 제 2 회전축이 상기 간격 조절을 위해 변위되도록 변위 방향으로 개구된 개구부를 갖는 프레임 본체;
상기 제 2 롤러와 상기 제 2 모터를 고정 지지하여 함께 변위시키도록 상기 프레임 본체에 슬라이딩 가능하게 결합된 구동 지지체; 및
상기 구동 지지체에 결합되어 상기 구동 지지체를 변위시키는 구동기를 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 10 항에 있어서,
상기 전력 케이블 풀러는,
포설되는 전력 케이블이 지면으로부터 소정 높이 이격되도록 상기 전력 케이블을 지지하도록 상기 프레임 지지체의 말단부에 배치된 가이드부를 더 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 12 항에 있어서,
상기 가이드부는,
상기 프레임 지지체에 고정된 제 1 가이드 롤러; 및
상기 제 1 가이드 롤러에 회전 가능하게 체결된 제 2 가이드 롤러를 포함하는 전력 케이블 풀러. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러 사이에서 포설되는 전력 케이블로부터 서로 다른 크기의 부하가 전달되는 경우, 상기 부하의 크기와 방향에 순응하여 상기 전력 케이블 풀러에 인가되는 전기 신호를 조절하지 않고서 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력과 방향이 독립적으로 및 순간적으로 조절되는 전력 케이블 풀러. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 상기 독립적으로 및 순간적으로 조절되는 회전 속력은 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력의 90 % 내지 100 %의 범위 내인 전력 케이블 풀러. - 복수 개의 전력 케이블 풀러들이 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 복수 개의 전력 케이블 풀러들이 동시적으로 구동되어 전력 케이블을 포설 시, 상기 복수 개의 전력 케이블 풀러들에 상기 전력 케이블의 하중이 분배되며,
각 전력 케이블 풀러는,
소정의 회전 속력으로 회전하는 제 1 구동축을 갖는 제 1 모터;
소정의 회전 속력으로 회전하는 제 2 구동축을 갖는 제 2 모터;
상기 제 1 모터의 제 1 구동축에 기어 결합된 제 1 보조 구동축을 가지며, 상기 제 1 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 상기 제 1 보조 구동축을 회전시키는 제 1 보조 감속기;
상기 제 2 모터의 제 2 구동축에 기어 결합된 제 2 보조 구동축을 가지며, 상기 제 2 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 상기 제 2 보조 구동축을 회전시키는 제 2 보조 감속기;
상기 제 1 보조 구동축의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 1 회전축을 회전시키는 제 1 주 감속기;
상기 제 2 보조 감속기의 회전 속력보다 감속된 회전 속력으로 제 2 회전축을 회전시키는 제 2 주 감속기;
상기 제 1 회전축 및 상기 제 1 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 1 회전축을 감싸는 제 1 마찰 볼을 갖는 제 1 롤러; 및
상기 제 1 회전축과 평행한 상기 제 2 회전축 및 상기 제 2 회전축에 고정되어 함께 회전하며 상기 제 2 회전축을 감싸는 제 2 마찰 볼을 가지고 상기 제 1 롤러에 대한 간격 조절이 가능하도록 배치된 제 2 롤러를 포함하며,
상기 제 1 보조 감속기 또는 상기 제 2 보조 감속기는, 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전력을 받아 회전하는 보조 구동 기어; 및 상기 보조 구동 기어와 치합되어 감소된 회전 속력으로 회전하고, 상기 감소된 회전 속력으로 상기 제 1 보조 구동축 또는 상기 제 2 보조 구동축을 회전시키는 보조 출력 기어를 포함하고,
상기 제 1 주 감속기 및 상기 제 2 주 감속기는 상기 보조 출력 기어의 회전력을 받아 회전하고 비틀림(helix)이 있는 치열(tooth trace)을 가지는 주 구동 기어 및 상기 주 구동 기어와 동일한 비틀림 방향(hand of helix)을 갖는 비틀림이 있는 치열을 가지고 상기 주 구동 기어와 서로 어긋난 회전축 방향을 가지고 치합되며 상기 보조 출력 기어보다 감속된 회전 속력으로 회전하는 주 출력 기어를 포함하고,
상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러 사이에서 포설되는 전력 케이블로부터 서로 다른 크기의 부하가 전달되는 경우, 상기 부하의 크기와 방향에 순응하여 상기 전력 케이블 풀러에 인가되는 전기 신호를 조절하지 않고서 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력과 방향이 독립적으로 및 순간적으로 조절되어, 상기 복수 개의 전력 케이블 풀러들의 회전 속력이 균일하게 유지되는 전력 케이블 포설의 균일도를 높이는 전력 케이블 풀러 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러 사이에서 포설되는 전력 케이블로부터 서로 다른 크기의 부하가 전달되는 경우, 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력은 독립적으로 증가 또는 감소되는 전력 케이블 풀러 시스템. - 삭제
- 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 상기 독립적으로 및 순간적으로 조절되는 회전 속력은 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 회전 속력의 90 % 내지 100 %의 범위 내인 전력 케이블 풀러 시스템.
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| KR1020200064591A KR102380408B1 (ko) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | 전력 케이블 풀러 및 전력 케이블 풀러 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20200528 |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220325 Patent event code: PR07011E01D |
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