KR101690129B1

KR101690129B1 - 스위치기어용 개폐기 조작장치

Info

Publication number: KR101690129B1
Application number: KR1020120021952A
Authority: KR
Inventors: 양재민
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2017-01-09
Also published as: US9029718B2; CN103295803B; US20130228438A1; CN103295803A; RU2013109059A; RU2537842C2; KR20130100593A

Abstract

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 하나의 공통 조작기 모터를 사용하여 복수의 개폐기를 선택적으로 개폐 구동하는 스위치기어용 개폐기 조작장치를 제공하려는 것으로서, 복수의 개폐기에 대해서 공통적으로 개폐를 위한 회전구동력을 제공하며, 출력 축을 가지고 정역 회전가능한 하나의 조작기 모터; 복수의 개폐기에 대응하게 마련되어, 상기 복수의 개폐기로 상기 조작기 모터의 회전 동력을 전달하는 복수의 링크 부재; 복수의 링크 부재 중 어느 하나를 선택적으로 상기 조작기 모터에 구동접속하는 선택 동력 전달 기구; 및 복수의 링크 부재 중 어느 하나의 회전 구동력을 대응하는 상기 개폐기의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 상기 개폐기에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구;를 포함한다.

Description

스위치기어용 개폐기 조작장치{COMMON ACTUATOR SYSTEM OF MULTI SWITCHES FOR SWITCHGEAR}

본 발명은 스위치기어(switchgear)에 관한 것으로 특히, 하나의 공통 개폐 동력원 전동기의 구동력을 복수의 개폐기에 선택적으로 동력 접속하여 복수의 개폐기를 효율적으로 개폐 구동할 수 있는 스위치기어용 개폐기 조작장치에 관한 것이다.

스위치기어는 일명 부하개폐기(Load Break Switch)로도 불리는 수배전 설비의 하나로서 수전한 전력을 복수의 부하 측 분기선로에 배전하는 전력회로의 구분, 분기용 수배전 기기이다.

이러한 스위치기어는 절연방식, 설치 위치와 용도, 취급 전압 등에 따라 다양한 종류가 있다.

스위치기어는 전력회로에 흐르는 전류의 이상여부 검출에 따른 회로차단 기능이 없어 무부하 상태에서 전력회로를 단로 또는 접속할 수 있는 단로기와, 단로된 전력선로에 잔여할 수 있는 잔여전류를 대지로 방전시켜 작업자를 보호할 수 있는 접지 개폐기가 복수의 전력회로별로 마련되는 것이 일반적 구성이다.

하나의 일반적인 스위치기어 구조에 설치되는 단로기와 접지 개폐기를 포함하는 개폐기는 6개가 되며 고객의 설계 요구에 의해 더 많은 개폐기가 하나의 스위치기어에 설치될 수도 있다.

이러한 스위치기어에 있어서 종래기술에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 일 예를 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이 종래기술에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 복수의 개폐기(SW1, SW2, SW3, SWn)에 대해서 복수의 조작기(M1, M2, M3, Mn)와 복수의 링크(L1, L2, L3, Ln)가 1대1 대응되게 접속되는 구성이다. 여기서 조작기(M1, M2, M3, Mn)는 각각의 전동기로 구성된다.

도시된 바와 같이 종래기술에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 복수의 조작기(M1, M2, M3, Mn)의 개폐구동력을 복수의 링크(L1, L2, L3, Ln)를 통해 복수의 개폐기(SW1, SW2, SW3, SWn)에 전달하여 개폐 구동하였다.

그러나 상술한 종래기술에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 복수의 개폐기(SW1, SW2, SW3, SWn)의 각각에 대해서 복수의 조작기(M1, M2, M3, Mn) 및 복수의 링크(L1, L2, L3, Ln)가 1대1 대응되는 구성인 바, 복수의 개폐기(SW1, SW2, SW3, SWn)는 평상시 자주 개폐 동작하게 사용되지 않는다.

따라서 복수의 개폐기(SW1, SW2, SW3, SWn)의 사용빈도가 낮아 복수의 조작기(M1, M2, M3, Mn) 및 복수의 링크(L1, L2, L3, Ln)의 사용 효율성은 낮은 반 면에, 복수의 조작기(M1, M2, M3, Mn) 및 복수의 링크(L1, L2, L3, Ln)의 구성에 따라 제작비용이 과다한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 공통적인 하나의 조작기로서 조작기 모터를 사용하여 제작비용을 대폭 절감할 수 있고 효율적인 스위치기어용 개폐기 조작장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은, 복수의 개폐기의 개폐조작이 가능한 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서,

상기 복수의 개폐기에 대해서 공통적으로 개폐를 위한 회전구동력을 제공하며, 출력 축을 가지는 하나의 조작기 모터;

상기 조작기 모터와 상기 복수의 개폐기 사이에 접속되고 상기 복수의 개폐기에 대응하게 마련되어, 상기 복수의 개폐기로 상기 조작기 모터의 회전 동력을 전달하는 복수의 링크 부재(LINK MEMBER); 및

상기 복수의 개폐기 중 어느 하나를 개방 위치 또는 폐로 위치로 구동하도록, 상기 복수의 링크 부재 중 어느 하나를 선택적으로 상기 조작기 모터에 구동접속하는 선택 동력 전달 기구; 를 포함하는 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 상기 링크 부재는,

구부러질 수 있는 플렉서블 샤프트(FLEXIBLE SHAFT)를 포함한다.

본 발명의 바람직한 다른 일 양상에 따라서, 상기 링크 부재는,

상기 조작기 모터로부터의 회전 구동력을 대응하는 상기 개폐기의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 상기 개폐기에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구를 포함한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서,

상기 선택 동력 전달 기구는,

상기 복수의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 조작기 모터로부터의 회전동력을 전달하는 제 1 위치와 전달을 중지하는 제 2 위치로 직선이동가능한 복수의 클러치(CLUTCH);

상기 복수의 클러치 중 어느 하나를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 직선이동하도록 상기 복수의 클러치에 공통적으로 접속되며 변화하는 곡률반경의 곡면으로 된 캠(CAM) 홈 부를 외주 면에 가지는 캠; 및

상기 캠을 회전 구동하는 캠 모터;를 포함한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 선택 동력 전달 기구는,

상기 조작기 모터의 출력 축에 축 접속되어 상기 출력 축의 회전에 따라서 같은 방향으로 회전가능한 하나의 주 기어(MAIN GEAR)와, 상기 주 기어에 치 결합되어 회전가능하고 각각의 개폐기에 대응하게 마련되는 복수의 종동 기어와, 상기 각각의 종동기어에 구비되어 회전동력을 전달하는 복수의 동력전달 핀(PIN)을 갖는 기어 부;

상기 각각의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 동력전달 핀에 접속되어 상기 동력전달 핀으로부터의 회전동력을 받는 제 1 위치와 상기 동력전달 핀으로부터 분리되어 상기 동력전달 핀으로부터 구동 분리되는 제 2 위치를 갖는 복수의 클러치 어셈블리(CLUTCH ASSEMBLY);

상기 복수의 클러치 어셈블리가 공통적으로 접속되는 외주 홈 부를 가지며, 상기 외주 홈 부을 형성하는 서로 마주보는 채널 벽면(CHANNEL WALL)이 곡률반경이 변화하는 캠 면(CAM SURFACE)으로서, 상기 외주 홈 부의 캠 면 중 접촉하는 위치에 따라서 복수의 클러치 어셈블리 중 어느 하나를 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하는 캠(CAM);

상기 캠에 접속된 복수의 클러치 어셈블리 중 어느 하나의 클러치 어셈블리를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하도록, 상기 캠을 미리 결정된 회전각도로 회전 구동하는 캠 모터; 및

상기 클러치 어셈블리에 접속되어 상기 클러치 어셈블리와 함께 회전가능하며, 상기 링크 부재에 회전구동력을 전달하게 접속되는 회전 축;을 포함한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 클러치 어셈블리는,

상기 캠의 외주 홈 부에 끼워져서 상기 캠의 외주 홈 부를 따라서 전후방향으로 이동가능한 캠 접속 부재;

상기 동력전달 핀에 끼워져 동력접속되거나 상기 동력전달 핀으로부터 분리될 수 있는 핀 접속 구 부를 가진 클러치 판 부재;

상기 클러치 판 부재와 상기 캠 접속 부재 사이에 설치되어, 상기 캠 접속 부재의 전후방향 이동에 따라서 상기 캠 접속 부재가 상기 클러치 판 부재에 접근하는 방향으로 전진할 때 탄성 압력을 상기 클러치 판 부재에 전달하여 상기 클러치 판 부재를 상기 동력전달 핀 쪽으로 가압하고, 상기 캠 접속 부재가 상기 클러치 판 부재로부터 멀어지는 방향으로 후퇴할 때 상기 클러치 판 부재에 탄성 압력 전달을 중지하는 스프링; 및

상기 클러치 판 부재와 상기 회전 축을 연결하도록, 상기 클러치 판 부재와 상기 회전 축을 관통하게 접속되는 접속 핀;을 포함한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 전후방향으로 이동을 직선적으로 안내하도록, 상기 캠 접속 부재는,

일 방으로 연장하게 형성되는 안내 로드(guide rod)를 구비하고,

상기 스위치기어용 개폐기 조작장치는 상기 안내 로드가 관통안내되는 통공부를 갖는 지지 판을 더 포함한다.

또한 상기 본 발명의 목적은, 복수의 개폐기의 개폐조작이 가능한 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서,

상기 복수의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 조작기 모터의 회전 구동력을 전달할 수 있도록 상기 조작기 모터 측에 구동접속되어 회전 가능하며 구부러질 수 있는 복수의 플렉서블 샤프트(FLEXIBLE SHAFT);

상기 조작기 모터와 상기 복수의 플렉서블 샤프트 사이에서, 상기 조작기 모터 측과 상기 복수의 개폐기 중 어느 하나에 대응되는 플렉서블 샤프트를 선택적으로 구동접속하는 선택 동력 전달 기구; 및

상기 선택 동력 전달 기구로부터의 회전 구동력을 상기 개폐기의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 상기 개폐기에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구;를 포함하는 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 상기 조작기 모터의 출력 축에 축 지지되어 상기 출력 축의 정역 회전에 따라서 같은 방향으로 회전가능한 하나의 주 기어(MAIN GEAR)와, 상기 주 기어에 치 결합되어 회전가능하고 각각의 개폐기에 대응하게 마련되는 복수의 종동 기어와, 상기 각각의 종동기어에 구비되어 회전동력을 전달하는 복수의 동력전달 핀(PIN)을 갖는 기어 부;를 더 포함한다.

상기 각각의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 동력전달 핀에 접속되어 상기 동력전달 핀으로부터의 회전동력을 받는 제 1 위치와 상기 동력전달 핀으로부터 분리되어 상기 동력전달 핀으로부터 구동 분리되는 제 2 위치를 갖는 복수의 클러치;

상기 복수의 클러치가 공통적으로 접속되는 외주 홈 부를 가지며, 상기 외주 홈 부을 형성하는 서로 마주보는 채널 벽면(CHANNEL WALL)이 곡률반경이 변화하는 캠 면(CAM SURFACE)으로서, 상기 외주 홈 부의 캠 면 중 접촉하는 위치에 따라서 복수의 클러치 중 어느 하나를 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하는 캠(CAM);

상기 캠에 접속된 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하도록, 상기 캠을 미리 결정된 회전각도로 회전 구동하는 캠 모터; 및

상기 클러치에 접속되어 상기 클러치와 함께 회전가능하고 대응되는 상기 플렉서블 샤프트에 구동 접속되는 회전 축;을 포함한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 회전-직선 동력 변환 기구는,

상기 선택 동력 전달 기구로부터의 회전 구동력에 의해 회동하는 나사형 웜(worm);

상기 나사형 웜에 치가 맞물려 회전하는 웜 휠(worm wheel);

상기 웜 휠의 회전에 따라서 같이 회동하는 웜 휠 회전 축;

상기 웜 휠 회전 축에 상기 웜 휠과 동 축으로 설치되어, 상기 웜 휠의 회전에 따라서 회전가능한 피니언 기어(pinion gear); 및

상기 피니언 기어와 치가 맞물리게 접속되며, 상기 피니언 기어의 회전에 따라서 직선이동가능하고, 상기 개폐기의 가동접촉자에 결합되어 함께 개폐 위치로 이동하는 랙 기어(rack gear);를 포함한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서, 상기 개폐기의 가동접촉자는,

상기 가동접촉자의 직선이동 거리를 한정하며 상기 웜 휠 회전 축의 관통을 허용하는 장 공 부를 구비하고, 전기적 도전 재로 길게 형성되는 도체 봉 (conductive rod)을 포함하며,

상기 피니언 기어와 랙 기어는 상기 도체 봉의 내부에 설치된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 양상에 따라서, 복수의 클러치 어셈블리는 주 기어의 축 방향을 중심으로 방사형으로 주 기어의 축 방향을 둘러싸게 배치된다.

본 발명에 따른 복수의 개폐기의 개폐조작이 가능한 스위치기어용 개폐기 조작장치는 복수의 개폐기에 대해서 공통적인 하나의 조작기 모터로부터 개폐구동력을 얻고 공통의 조작기 모터에 복수의 링크 부재 중 선택적으로 어느 하나를 접속함에 의해 복수의 개폐기 중 선택된 개폐기를 개폐하는 구성이므로, 조작기 모터를 개폐기 수에 대응하게 구비하는 종래기술 대비하여 대폭 제작비용을 절감할 수 있고 조작기 모터의 사용효율성이 높은 스위치기어용 개폐기 조작장치를 얻을 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 링크 부재는,

구부러질 수 있는 플렉서블 샤프트(FLEXIBLE SHAFT)를 포함하므로, 조작기 모터 즉 구동원과 개폐기의 위치를 종 배치, 횡 배치, 수직배치 등 자유롭게 배치할 수 있어 스위치기어의 배치와 구성도 또한 종 형, 횡 형, 수직 형 등 자유롭게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 조작기 모터로부터의 회전 구동력을 직선동력으로 변환하여 상기 개폐기에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구를 포함하므로, 모터의 회전 동력을 직선동력으로 변환하여 대응하는 개폐기의 개폐구동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 선택 동력 전달 기구는,

상기 복수의 클러치 중 어느 하나를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 직선이동하도록 상기 복수의 클러치에 공통적으로 접속되는 변화하는 곡률반경의 곡면으로 된 캠(CAM) 홈 부를 외주 면에 가지는 캠; 및

상기 캠을 회전 구동하는 캠 모터;를 포함하므로, 캠 모터의 회전 각도에 따라서 복수의 개폐기 중 선택된 개폐기에 상기 조작기 모터로부터의 회전동력을 전달하여 개폐구동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 선택 동력 전달 기구는, 복수의 동력전달 핀을 갖는 기어 부와, 상기 동력전달 핀에 접속되는 제 1 위치와 상기 동력전달 핀으로부터 분리되는 제 2 위치를 가져 동력접속 또는 분리가능한 복수의 클러치 어셈블리와, 클러치 어셈블리를 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하는 캠과, 캠을 회전구동하는 캠 모터 및 클러치 어셈블리와 함께 회전가능하며 링크 부재에 회전구동력을 전달하게 접속되는 회전 축을 포함하여 구성되므로, 캠 모터의 구동에 따른 캠의 회전 각도에 따라서 선택적으로 하나의 클러치 어셈블리가 동력전달 핀에 접속됨에 의해서 해당 클러치 어셈블리에 대응되는 개폐기가 선택적으로 개로 위치 또는 폐로 위치로 개폐 구동될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 클러치 어셈블리는, 상기 캠의 외주 홈 부에 끼워져서 상기 캠의 외주 홈 부를 따라서 전후방향으로 이동가능한 캠 접속 부재; 상기 동력전달 핀에 끼워져 동력접속되거나 상기 동력전달 핀으로부터 분리될 수 있는 접속 홈 부를 가진 클러치 판 부재; 상기 클러치 판 부재와 상기 캠 접속 부 사이에 설치되어, 상기 캠 접속 부의 전후방향 이동에 따라서 상기 캠 접속 부가 상기 클러치 판 부재에 근접하는 방향으로 전진할 때 탄성 압력을 상기 클러치 판 부재에 전달하여 상기 클러치 판 부재를 상기 동력전달 핀 쪽으로 가압하고, 상기 캠 접속 부가 상기 클러치 판 부재로부터 멀어지는 방향으로 후퇴할 때 상기 클러치 판 부재에 탄성 압력 전달을 중지하는 스프링; 및 상기 클러치 판 부재와 상기 회전 축을 연결하도록, 상기 클러치 판 부재와 상기 회전 축을 관통하게 접속되는 접속 핀;을 포함하여 구성되므로, 캠의 회전에 따라서 캠의 외주 홈 부에 끼워진 캠 접속 부재가 전진 또는 후퇴이동하고, 이에 따라서 캠 접속 부재와 클러치 판 부재 사이에 설치된 스프링의 탄성 가압 또는 해방에 따라서 클러치 판 부재가 전진 또는 후퇴 가능하며, 클러치 판 부재가 전진할 때는 동력전달 핀에 클러치 판 부재가 접속되어, 클러치 판 부재와 접속 핀에 의해 접속되는 회전 축이 회동하게 되어 개폐기에 조작기 모터의 회전 구동력을 전달할 수 있고, 클러치 판 부재가 후퇴할 때는 동력전달 핀으로부터 클러치 판 부재가 분리되어, 클러치 판 부재와 접속 핀에 의해 접속되는 회전 축이 회전 중단하게 되어 개폐기에 조작기 모터의 회전 구동력을 전달하는 것도 중단되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 캠 접속 부재는, 일 방으로 연장하게 형성되는 안내 로드(guide rod)를 구비하고, 상기 스위치기어용 개폐기 조작장치는 상기 안내 로드가 관통안내되는 통공부를 갖는 지지 판을 더 포함하므로, 상기 캠 접속 부재의 전후방향 이동이 직선적으로 안내될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 조작기 모터의 출력 축에 축 접속되어 상기 출력 축의 정역 회전에 따라서 같은 방향으로 회전가능한 하나의 주 기어(MAIN GEAR)와, 상기 주 기어에 치 결합되어 회전가능하고 각각의 개폐기에 대응하게 마련되는 복수의 종동 기어와, 상기 각각의 종동기어에 구비되어 회전동력을 전달하는 복수의 동력전달 핀(PIN)을 갖는 기어 부;를 더 포함하므로, 하나의 주 기어의 공통적인 구동력으로 복수의 개폐기에 대응되는 복수의 종동 기어를 구동하여 복수의 개폐기를 개폐 구동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 회전-직선 동력 변환 기구는, 상기 선택 동력 전달 기구로부터의 회전 구동력에 의해 회동하는 나사형 웜(worm); 상기 나사형 웜에 치가 맞물려 회전하는 웜 휠(worm wheel); 상기 웜 휠의 회전에 따라서 같이 회동하는 웜 휠 회전 축; 상기 웜 휠 회전 축에 동축으로 접속되어 상기 웜 휠의 회전에 따라서 회전가능한 피니언 기어(pinion gear); 및 상기 피니언 기어와 치가 맞물리게 접속되며, 상기 피니언 기어의 회전에 따라서 직선이동가능하고, 상기 개폐기의 가동접촉자에 결합되어 함께 개폐 위치로 이동하는 랙 기어(rack gear);를 포함하여 구성되므로, 선택 동력 전달 기구로부터의 회전 구동력에 의해 나사형 웜이 회전하면, 웜에 치가 맞물린 웜 휠이 회전하고 따라서 웜 휠에 윔 휠 회전 축을 통해 동축 접속된 피니언 기어가 회전하며, 피니언 기어의 회전에 따라서 랙 기어가 직선이동하여 랙 기어에 결합된 가동접촉자가 대응되는 고정접촉자에 접촉하는 폐로 위치(circuit closing 위치 또는 on 위치) 또는 가동접촉자가 대응되는 고정접촉자로부터 분리되는 개방 위치(circuit opening 위치 또는 off 위치)로 구동되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 상기 개폐기의 가동접촉자는, 상기 가동접촉자의 직선이동 거리를 한정하며 상기 웜 휠 회전 축의 관통을 허용하는 장 공 부를 구비하고, 전기적 도전 재로 길게 형성되는 도체 봉 (conductive rod)을 포함하며, 상기 피니언 기어와 랙 기어는, 상기 도체 봉의 내부에 설치되므로, 상기 웜 휠의 회전에 따른 피니언 기어의 회동에 의해서 폐로 위치 동작을 위한 랙 기어와 가동접촉자의 직선 이동이 수행될 수 있고, 가동접촉자 중 도체 봉의 장 공 부에 의해서 가동접촉자의 직선이동 거리가 한정됨에 의해서 개폐기의 개폐 동작을 위한 가동접촉자의 이동 거리가 결정되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 복수의 클러치 어셈블리는 주 기어의 축 방향을 중심으로 방사형으로 주 기어의 축 방향을 둘러싸게 배치되므로, 이로 인해서 기계적 설계를 최대한 간략화할 수 있고 복수의 개폐기를 개폐구동할 수 있는 본 발명에 따른 개폐기 조작장치의 크기도 소형화(compact화)할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성 예를 간단히 블록화하여 보여주는 구성 블록 도이고,
도 2는 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성을 간단히 블록화하여 보여주는 구성 블록 도이며,
도 3은 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성을 도 2에 도시한 것보다 좀 더 구체적으로 보여주는 구성 블록 도이고,
도 4는 도 3의 구성 중 선택 동력 전달 기구의 구성과 작용을 간단히 블록화하여 보여주는 선택 동력 전달 기구의 블록 구성 및 동작 상태 도이며,
도 5는 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치와 복수의 개폐기 및 상기 조작장치를 제어하는 제어기의 구성을 전체적으로 보여주는 블록 구성 도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 기구(mechanism) 구성을 보여주는 사시 도이며,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 조작기 모터와 선택 동력 전달 기구 및 링크 부재의 기구 구성 예를 보여줌과 동시에 선택 동력 전달 기구 중 클러치와 동력전달 핀이 분리된 동작 상태를 보여주는 구동 분리된 상태의 동작 상태 도이고,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 조작기 모터와 선택 동력 전달 기구 및 링크 부재의 기구 구성 예를 보여줌과 동시에 선택 동력 전달 기구 중 클러치와 동력전달 핀이 접속된 동작 상태를 보여주는 구동 접속된 상태의 동작 상태 도이며,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 선택 동력 전달 기구 중 클러치와 동력전달 핀이 분리된 동작 상태를 보여주는 구동 분리된 상태의 클러치 어셈블리와 동력전달 핀, 회전 축에 대한 종 단면도이고,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 선택 동력 전달 기구 중 클러치와 동력전달 핀이 접속된 동작 상태를 보여주는 구동 접속된 상태의 클러치 어셈블리와 동력전달 핀, 회전 축에 대한 종 단면도이며,
도 11은 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 캠의 구성을 보여주는 캠의 사시 도이고,
도 12는 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 링크 부재와 접속되는 회전-직선 동력 변환 기구와 개폐기의 가동접촉자의 일부 외형을 보여주는 사시 도이며,
도 13은 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서, 회전-직선 동력 변환 기구와 개폐기의 가동접촉자의 구성을 보여주는 종 단면도이다.

상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성과 작용의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성을 간단히 블록화하여 보여주는 구성 블록 도인 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성을 설명한다.

본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 스위치기어에 포함되는 복수의 개폐기(50)의 개폐조작을 위해서 마련되는 장치이다.

도 2를 참조할 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 개폐 조작의 대상인 복수의 개폐기(50)를 제외하고 크게 구분하여 구동원인 조작기 모터(10), 선택 동력 전달 기구(20) 및 복수의 링크 부재(LINK MEMBER)(40)를 포함하여 구성된다.

복수의 개폐기(50) 중 어느 하나를 개방 위치{circuit opening position(단로 위치), 일명 off 위치} 또는 폐로 위치{circuit closing postion(폐로 위치), 일명 on 위치}로 개폐 구동하기 위해서, 선택 동력 전달 기구(20)가 복수의 링크 부재(40) 중 선택적으로 어느 하나를 조작기 모터(10)에 구동접속하도록 제어하기 위해서 제어기(30)가 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 더 포함될 수 있다.

조작기 모터(10)는 복수의 개폐기(50)에 대해서 공통적으로 개폐를 위한 회전구동력을 제공하는 하나의 구동 원이다. 조작기 모터(10)는 도 3, 도 7을 참조할 수 있는 바와 같이, 출력 축(10a)을 가진다. 바람직하게 조작기 모터(10)는 정방향(시계방향) 또는 역방향(반 시계방향)으로 회전 가능한 정역 구동 모터로 구성될 수 있다.

선택 동력 전달 기구(20)는 복수의 개폐기(50) 중 어느 하나를 개방 위치 또는 폐로 위치로 구동하도록, 복수의 링크 부재(40) 중 어느 하나를 선택적으로 조작기 모터(10)에 구동접속하는 수단이다.

복수의 링크 부재(40)는 하나의 공통적 구동원인 조작기 모터(10)와 복수의 개폐기(50) 사이에 접속된다. 복수의 링크 부재(40)는 복수의 개폐기(50)에 대응하게 마련되어, 복수의 개폐기(50)로 조작기 모터(10)의 회전 동력을 전달한다.

한편, 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 구성을 도 2에 도시한 것보다 좀 더 구체적으로 보여주는 구성 블록 도인 도 3을 참조하여 개폐기 조작장치의 좀 더 세부적인 구성을 설명한다.

도 3을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 조작의 대상이 되는 개폐기(스위치)(50)를 제외하고 크게 구분하여 조작기 구동원과, 동력 전달 부로 구성된다.

조작기 구동원은 조작기 모터(10)로 구성된다. 조작기 모터(10)는 출력 축(10a)을 통해 회전 구동력을 제공한다.

동력 전달 부는 기어 부와, 복수의 링크 부재(40) 및 전술한 선택 동력 전달 기구(20)에 포함되는 캠(cam)(21)과 캠 모터(cam motor)(28)를 포함한다.

상기 기어 부는 도 6 내지 도 7을 통해 물리적 형상과 구성을 참조할 수 있는 바와 같은 하나의 주 기어(main gear)(11)와 복수의 종동 기어(12) 및 각각의 종동 기어(12)에 일체로 마련되는 복수의 동력전달 핀(pin)(13)을 포함한다.

복수의 링크 부재(40)는, 각각의 개폐기(50)에 대응하게 마련되는 복수의 플렉서블 샤프트(flexible shaft)(41, 물리적 형상은 도 7 참조), 회전-직선 동력 변환 기구(42)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 복수의 링크 부재(40)는 가동접촉자(도 13의 부호 51 참조)에 포함되는도체 봉(conductive rod)(43)을 더 포함할 수 있다.

복수의 플렉서블 샤프트(41, 물리적 형상은 도 7 참조)는 복수의 개폐기(50)에 대응하게 마련되고, 조작기 모터(10)의 회전 구동력을 전달할 수 있도록 조작기 모터 측, 더욱 상세히는 선택 동력 전달 기구(20) 중 후술되는 회전 축(도 7 내지 도 8의 부호 27 참조)에 구동접속되어 회전 가능하고, 구부러질 수 있다. 여기서 플렉서블 샤프트(41)는 가느다란 철사를 코일(coil) 모양으로 여러 겹 감아 굴곡성(屈曲性)을 갖게 한 기계적 동력 전달용 부품으로서 시중에서 구입 가능하다.

회전-직선 동력 변환 기구(42)는 조작기 모터(10)로부터의 회전 구동력을 대응하는 개폐기(50)의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 개폐기(50)에 제공하는 수단이다.

이와 같이 도 3에 도시된 바와 같은 실시 예와 같이 복수의 개폐기의 개폐조작이 가능한 본 발명의 스위치기어용 개폐기 조작장치는, 복수의 개폐기(50)에 대해서 공통적으로 개폐를 위한 회전구동력을 제공하며, 출력 축(10a)을 가지는 하나의 조작기 모터(10); 복수의 개폐기(50)에 대응하게 마련되고, 조작기 모터(10)의 회전 구동력을 전달할 수 있도록 조작기 모터(10) 측에 구동접속되어 회전 가능하며 구부러질 수 있는 복수의 플렉서블 샤프트(41); 조작기 모터(10)와 복수의 플렉서블 샤프트(41) 사이에서, 조작기 모터(10) 측과 상기 복수의 개폐기(50) 중 어느 하나에 대응되는 플렉서블 샤프트(41)를 선택적으로 구동접속하는 선택 동력 전달 기구(20); 및 선택 동력 전달 기구(20)로부터의 회전 구동력을 개폐기(50)의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 개폐기(50)에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구(42);를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 선택 동력 전달 기구의 구성과 작용을 간단히 블록화하여 보여주는 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 포함되는 선택 동력 전달 기구는 복수의 클러치(24), 공통적인 하나의 캠(21) 및 공통적인 하나의 캠 모터(28)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 선택 동력 전달 기구는 복수의 캠 접속 부재(23) 및 복수의 종 동 기어(12) 및 회전 축(27)을 더 포함할 수 있다.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이 각각의 종 동 기어(12)는 동력전달 핀(13)을 갖는다.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 캠 모터(28)가 캠(21)을 회동시켜 복수의 캠 접속 부재(23)중 어느 하나의 캠 접속 부재(23)를 수평이동시키면(도 4에서는 최하 측의 캠 접속 부재가 캠에 접속된 상태), 해당 캠 접속 부재(23)가 수평이동하면서 대응되는 종 동 기어(12)의 동력전달 핀(13)과 클러치(24)를 구동 연결하며, 회전 축(27)으로부터 전달되는 미 도시의 조작기 모터로부터의 회전 구동력이 플렉서블 샤프트(41)를 통해 개폐기에 전달되고 따라서 해당 개폐기는 폐로 위치{일명 온(on) 위치} 또는 개로 위치{일명 오프(off) 위치}로 동작한다. 이때 캠(21)에 의해 수평이동되지 않은 해당 캠 접속 부재(23)와 대응되는 종 동 기어(12)의 동력전달 핀(13)과 클러치(24) 및 대응 개폐기는 이전 위치를 유지{온 또는 오프 위치의 이전 상태를 유지}한다.

한편, 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치와 복수의 개폐기 및 상기 조작장치를 제어하는 제어기의 구성을 전체적으로 보여주는 블록 구성 도인 도 5를 참조하여 설명한다.

전술한 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서 전술한 구성 요소 외에 도 5의 실시 예에 더 추가된 구성요소와 그에 따른 동작을 위주로 간략히 설명한다.

전술한 도 3의 실시 예에 추가하여 도 5에 따른 실시 예는 제어기(30)를 더 포함하여 구성된다.

제어기(30)는 마이크로 프로세서를 포함하는 인쇄회로기판과 그에 접속되는 조작 패널(control panel)과 같은 사용자 인터페이스(interface) 수단을 포함하게 구성될 수 있다. 제어기(30)는 사용자가 입력한 폐로 위치 구동할 개폐기(50)에 대한 정보를 읽어 와서, 해당 개폐기(50)의 폐로 위치 구동을 위해서 캠 모터(28)를 회전시킬 회전각도를 산출하고 해당 산출된 회전각도에 근거해서 캠 모터(28)를 회전 구동한다. 또한 개폐기(50)의 폐로 위치 구동을 위해서, 상기 마이크로 프로세서는 조작기 모터(10)에도 구동 제어신호를 발출한다.

도 5에 있어서 제어기(30)를 제외한 여타 구성요소와 동작은 전술한 도 3의 실시 예를 참조할 수 있으므로 중복을 피하기 위해서 기술을 생략하기로 한다.

도 6 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 스위치기어용 개폐기 조작장치의 기계적 구성과 작용을 설명한다.

도 6을 참조할 수 있는 바와 같이 본 발명의 스위치기어용 개폐기 조작장치는 조작기 모터(10), 종동 기어(12)를 포함한 기어 부, 클러치 어셈블리(22) 및 캠 모터(28)을 포함한다.

도 6에서 부호 SP1은 상기 기어 부를 지지하는 제 1 지지 판을 지시하고, 부호 SP2는 캠 모터(28)와 후술될 복수의 회전 축(27) 및 안내 로드(guide rod)(29)를 지지하는 제 2 지지 판을 지시하며, 부호 SR은 제 1 지지 판(SP1)과 제 2 지지 판(SP2) 사이에 상기 기어 부와 클러치 어셈블리(22)를 설치할 공간을 제공하기 위해서 제 1 지지 판(SP1)과 제 2 지지 판(SP2) 사이를 이격시키는 이격 바(spacer bar)를 지시한다.

도 6에 있어서 기어 부에 포함되는 주 기어는 종동 기어(12)들에 가려져 보이지 않으나 1개로 구성되며, 종동 기어(12)들은 전술한 바와 같이 개폐기의 갯수에 대응되게 마련되고 도 6에 도시된 예에서는 6개가 마련된다.

도 6에 있어서 클러치 어셈블리(22)들도 개폐기의 갯수에 대응되게 마련되고 도 6에 도시된 예에서는 6개가 마련된다.

도 6에 있어서 복수의 회전 축(27) 및 안내 로드(29)도 개폐기의 갯수에 대응되게 마련되고 도 6에 도시된 예에서는 각각 6개가 마련된다.

한편 도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서 조작기 모터와, 선택 동력 전달 기구와 기어부를 포함하는 동력 전달 부 및 플렉서블 샤프트의 구성과 동작을 설명한다.

도 7 및 도 8을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 조작기 모터(10), 기어 부, 선택 동력 전달 기구와 플렉서블 샤프트(41)를 포함한다.

조작기 모터(10)는 전술한 바와 같이 정역회전 가능하고 도 5의 제어기(30)에 의해 구동제어될 수 있는 모터로 구성되고, 출력 축(10a)을 가진다.

도 7 및 도 8에 있어서 상기 기어 부는 하나의 공통 주 기어(11)와, 복수의 종동 기어(12, 도 7에는 하나만 대표로 도시) 및 종동 기어(12)에 일체로 마련된 동력전달 핀(13)을 포함한다.

주 기어(11)는 전술한 바와 같이 복수의 동력전달 부 및 개폐기에 대해서 공통적으로 하나가 마련되어 조작기 모터(10)로부터 제공된 회전 구동력을 복수의 동력전달 부 및 개폐기에 전달한다.

도 7 및 도 8에 있어서 주 기어(11)는 조작기 모터(10)의 출력 축(10a)에 접속을 위한 것으로서 내부가 빈 관 형(tubular)의 축 접속 부(축수 부)(11a)를 갖는다. 출력 축(10a)과 축 접속 부(11a)의 접속은 관 형의 축 접속 부(11a) 내로 출력 축(10a)을 삽입하고 접속 핀을 출력 축(10a)과 축 접속 부(11a)을 통해 관통시켜 접속될 수 있다.

주 기어(11)는 이와 같이 조작기 모터(10)의 출력 축(10a)에 축 접속되어 출력 축(10a)의 회전에 따라서 같은 방향으로 회전가능하다.

복수의 종동 기어(12, 도 7 및 도 8에는 하나만 대표로 도시)는 공통적인 하나의 주 기어(11)와 치(齒)가 맞물려 접속되며, 각각의 개폐기(50)에 대응하게 마련되고 주 기어(11)의 회전에 따라서 주 기어(11)의 회전방향과 반대방향으로 회동될 수 있다.

각각의 종동 기어(12)는 종동 기어(12)의 일 측면으로부터 일체로 연장형성되는 복수의 동력전달 핀(13)을 구비한다. 바람직한 일 실시 예에 따라서 동력전달 핀(13)은 각각의 종동 기어(12)에 3개씩 마련된다. 상기 동력전달 핀(13)은 각각의 종동기어(12)에 구비되어 회전동력을 상기 선택 동력 전달 기구에 전달한다.

도 7 내지 도 8에 도시된 회전 축(27)은 종동 기어(12)에 직접 접속되게 설치된 것으로 보이지만, 사실 회전 축(27)은 도 9 내지 도 10을 참조할 수 있는 바와 같이 베어링(14)을 개재하여 종동 기어(12)에 접속된다. 따라서 종동 기어(12)은 회전하여도 회전 축(27)은 회동하지 않을 수 있다.

도 7 내지 도 8에 있어서, 선택 동력 전달 기구는 복수의 클러치 어셈블리(22, 도 7 및 도 8에서는 하나만 대표적으로 도시) 다시 말해서 클러치(도 9의 부호 24), 캠(21) 및 캠 모터(28)를 포함한다.

복수의 클러치 어셈블리(22, 도 7-8에서는 하나만 대표적으로 도시) 다시 말해서 클러치(도 9의 부호 24)는 상기 복수의 개폐기(도 2의 부호 50 참조)에 대응하게 마련되고, 조작기 모터(10)로부터의 회전동력을 전달하는 제 1 위치와 전달을 중지하는 제 2 위치로 직선 이동가능하다.

더욱 상세히, 복수의 클러치 어셈블리(22, 도 7-8에서는 하나만 대표적으로 도시) 다시 말해서 클러치(도 9의 부호 24)는 각각의 개폐기(도 2 내지 3 및 도 5의 부호 50 참조)에 대응하게 마련되는 수단으로서, 도 7 내지 도 8에 있어서 동력전달 핀(13)에 접속되어 동력전달 핀(13)으로부터의 회전동력을 받아 회전축(27)에 전달하는 제 1 위치와 상기 동력전달 핀으로부터 분리되어 상기 동력전달 핀으로부터 구동 분리됨으로써 회전축(27)에 회전 동력의 전달을 중지하는 제 2 위치를 갖는다.

본 발명의 바람직한 일 양상에 따라서, 도 6 또는 도 7을 참조할 수 있는 바와 같이, 상기 복수의 클러치 어셈블리(22)는 주 기어(11)의 축 방향을 중심으로 방사형으로 주 기어(11)의 축 방향을 둘러싸게 배치된다. 이로 인해서 기계적 설계를 최대한 간략화할 수 있고 복수의 개폐기를 개폐구동할 수 있는 본 발명에 따른개폐기 조작장치의 크기도 소형화(compact화)할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

도 7 내지 도 8에 있어서, 캠(21)은 복수의 클러치 어셈블리(22, 도 7-8에서는 하나만 대표적으로 도시) 다시 말해서 클러치(도 9의 부호 24) 중 어느 하나를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 직선이동하도록 복수의 클러치 어셈블리(22) 다시 말해서 클러치(도 9의 부호 24)에 공통적으로 접속되는 수단이다.

도 11을 참조할 수 있는 바와 같이, 캠(21)은 변화하는 곡률반경의 곡면의 채널 벽면(21b)으로 된(형성된) 캠(CAM) 홈 부인 외주 홈 부(21c)를 외주 면에 가진다.

다시 말해서, 도 7, 도 8 또는 도 11을 참조할 수 있는 바와 같이, 캠(21)은 복수의 클러치 어셈블리(22)가 공통적으로 접속되는 외주 홈 부(21c)를 가지며, 외주 홈 부(21c)를 형성하는 서로 마주보는 채널 벽면(CHANNEL WALL)(21b)이 곡률반경이 변화하는 캠 면(CAM SURFACE)으로 형성되어, 외주 홈 부(21c)의 캠 면 중 접촉하는 위치에 따라서 복수의 클러치 어셈블리(22) 중 어느 하나를 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동한다.

따라서 캠(21)의 외주 홈 부(21c)에 접속된 상태에서, 복수의 클러치 어셈블리(22, 도 7-8에서는 하나만 대표적으로 도시) 다시 말해서 클러치(도 9의 부호 24)는 캠(21)이 회전함에 따라서 자연히 각각 전진 또는 후퇴하는 직선운동을 하게 된다.

캠 모터(28)는 캠(21)을 회전 구동하는 구동 원을 제공하며 정 역 회전가능한 모터로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 캠 모터(28)는 캠에 접속된 복수의 클러치 어셈블리(22) 중 어느 하나의 클러치 어셈블리(22)를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하도록, 캠(21)을 미리 결정된 회전각도로 회전 구동한다.

캠 모터(28)는 미 도시의 출력 축을 구비하며, 캠(21)은 캠 모터(28)의 상기 출력 축과 접속하기 위한 축 접속 부(21a)를 구비한다. 상기 출력 축과 축 접속 부(21a)의 접속은 관 형의 축 접속 부(21a) 내로 캠 모터(28)의 출력 축을 삽입하고 미 도시의 접속 핀을 상기 출력 축과 축 접속 부(21a)을 통해 관통시켜 접속될 수 있다.

또한, 도 7 내지 도 8에 있어서, 선택 동력 전달 기구는 회전 축(27)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

회전 축(27)은 상기 클러치 어셈블리(22)에 접속되어 상기 클러치 어셈블리(22)와 함께 회전가능하며, 상기 링크 부재{도 7 내지 도 8에 제시한 실시 예에서는 플렉서블 샤프트(41)}에 회전구동력을 전달하게 접속되는 수단이다.

한편, 도 9 내지 도 10을 참조하여 상기 클러치 어셈블리(22)의 상세 구성을 설명하면 다음과 같다.

클러치 어셈블리(22)는 캠 접속 부재(23), 클러치 판 부재(24a), 스프링(25) 및 접속 핀(connection pin)(26)을 포함한다.

캠 접속 부재(23)는 캠(21)의 외주 홈 부(도 11의 부호 21c 참조)에 끼워져서 캠(21)의 외주 홈 부(도 11의 부호 21c 참조)를 따라서 전후방향으로 이동가능한 수단이다.

캠 접속 부재(23)는 캠(21)의 외주 홈 부(도 11의 부호 21c 참조)에 끼워지는 돌출한 캠 접속 부(부호 미부여)와, 상기 캠 접속 부와 일체로 축처럼 길게 연장형성되고 상기 회전 축(27)을 관통하게 축수하는 축수 부(23a)와, 축수 부(23a)로부터 반경 방향으로 연장하게 형성되어 스프링(25)의 일 단 부를 지지하는 스프링 시트 부(spring seat portion)(23b)를 포함한다.

전후방향으로 이동을 직선적으로 안내하도록, 캠 접속 부재(23)는 일 방으로 연장하게 형성되는 안내 로드(guide rod)(도 7 내지 도 8의 부호 29 참조)를 구비하고, 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치는 안내 로드(도 7 내지 도 8의 부호 29 참조)가 관통안내되는 통 공 부(through hole portion)를 갖는 제 2 지지 판(SP2)을 더 포함한다.

클러치 판 부재(24a)는 동력전달 핀(13)에 끼워져 동력접속되거나 동력전달 핀(13)으로부터 분리될 수 있는 복수의 핀 접속 구 부(24a1)를 가진다.

스프링(25)은 클러치 판 부재(24a)와 캠 접속 부재(23) 사이에 설치된다. 더욱 상세히 스프링(25)은 클러치 판 부재(24a)와 캠 접속 부재(23)의 스프링 시트 부(23b) 사이에 설치되어, 일 단 부가 스프링 시트 부(23b)에 의해 지지되고 타 단 부가 클러치 판 부재(24a)에 의해 지지된다.

캠 접속 부재(23)의 전후방향 이동에 따라서 캠 접속 부재(23)가 클러치 판 부재(24a)에 접근하는 방향으로 전진할 때, 스프링(25)은 캠 접속 부재(23)의 스프링 시트 부(23b)에 의해 가압되면서 탄성 압력을 클러치 판 부재(24a)에 전달하여 클러치 판 부재(24a)를 동력전달 핀(13) 쪽으로 가압한다.

캠 접속 부재(23)가 클러치 판 부재(24a)로부터 멀어지는 방향으로 후퇴할 때, 캠 접속 부재(23)의 스프링 시트 부(23b)에 의한 압력이 사라짐에 따라, 스프링(25)은 클러치 판 부재(24a)에 탄성 압력 전달을 중지한다.

클러치(24) 또는 클러치 판 부재(24a)와 회전 축(27)을 연결하도록, 접속 핀(26)은 클러치 판 부재(24a) 또는 클러치(24)와 회전 축(27)을 관통하게 접속되는 핀이다.

한편, 도 9 내지 도 10을 참조할 수 있는 바와 같이, 종동 기어(12)와 회전 축(27)의 사이에는 베어링(14)이 개재되므로, 종동 기어(12)가 회전하여도 회전 축(27)은 회전하지 않을 수 있다.

도 10에 도시된 상태와 같이 어느 하나의 클러치 판 부재(24a)와 대응하는 동력전달 핀(13)이 접속될 때만, 종동 기어(12)의 회전은 대응하는 회전 축(27)에 전달되어 회전 축(27)도 함께 회전한다.

도 9와 같이 클러치 판 부재(24a)와 동력전달 핀(13)이 분리되면, 종동 기어(12)는 공회전하고 대응하는 회전 축(27)은 정지한다.

한편, 도 12 내지 도 13을 참조하여 본 발명에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치에 포함될 수 있는 회전-직선 동력 변환 기구(도 3 및 도 5의 부호 42 참조)의 상세 기구(mechanism) 구성을 설명한다.

회전-직선 동력 변환 기구(도 3 및 도 5의 부호 42 참조)는 나사형 웜(worm)(42a), 웜 휠(worm wheel)(42b), 웜 휠 회전 축(42c), 피니언 기어(pinion gear)(42d), 랙 기어(rack gear)(42e)를 포함한다.

도 12에 있어서 부호 42a1은 나사형 웜(42a)을 지지하는 축의 자유단 부를 지시하고, 부호 42a2는 나사형 웜(42a)을 지지하는 축에 있어서 플렉서블 샤프트(41)를 접속하는 구동 접속 단 부를 지시한다.

도 12에 있어서, 부호 62는 나사형 웜(42a)을 지지하는 상기 축을 상부와 하부에서 각각 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓(bracket)을 지시하고, 부호 60a는 나사형 웜(42a), 웜 휠(42b) 및 지지 브라켓(60a)를 지지하는 지지 측 판을 지시한다.

도 12에 있어서, 부호 61은 도체 봉(43)을 지지하며 외부의 전원 측 또는 부하 측 전력선로와 전기적으로 접속될 수 있는 전기적 도체로 형성되는 지지 판을 지시하며 지지 판(61)은 지지 판(61)의 판 면으로부터 연장하게 형성되는 관형(tubular)의 연장 부를 포함한다.

부호 60은 지지 기대(supporting base)를 지시하며, 부호 51은 각각의 개폐기(50) 중 가동접촉자를 지시한다.

부호 51a는 지지 판(61)의 상기 관형 연장 부상에 원주방향을 따라서 복수 개가 환 형(ring shaped)으로 고정 설치되고 가동접촉자(51)의 도체 봉(43)의 외주 면과 접촉하여 도체 봉(43)과 전기적으로 접속되게 설치되는 복수의 핑거 접촉자(finger contactor)를 지시한다.

부호 43은 가동접촉자(51)의 몸체 부를 구성하는 도체 봉을 지시하고, 부호 43a는 도체 봉(43) 중 장 공 부를 지시하며, 부호 43b는 가동접촉자(51)의 선 단 부를 지시한다.

상기에서 본 발명의 일 실시 예에 따라서 가동접촉자(51)의 도체 봉(43)과 외부의 전원 측 또는 부하 측 전력선로와의 전기적 접속이 도체로 된 지지 판(61)과 복수의 핑거 접촉자(51a)를 통해 접속되는 것으로 기술되었으나, 도체 봉(43)의 후단 부 측에 외부의 전원 측 또는 부하 측 전력선로와 전기적으로 접속되는 동 재(銅材) 연선(flexible wire)을 접속하는 다른 실시 예의 변형 구성이 가능하다.

나사형 웜(42a)은 선택 동력 전달 기구(20)로부터 미 도시의 플렉서블 샤프트(41)를 통해서 전달되는 회전 구동력에 의해 회동하는 외주 면이 나사 면으로 형성된 기둥이다.

웜 휠(42b)은 외주 면에 치(齒)가 형성된 휠(wheel)로서 나사형 웜(42a)에 치(齒)가 맞물려 회전한다.

웜 휠 회전 축(42c)은 웜 휠(42b)을 관통하게 접속되어 웜 휠(42b)의 회전에 따라서 같이 웜 휠(42b)의 회전방향과 같은 방향으로 회동한다.

도 13을 참조할 수 있는 바와 같이, 피니언 기어(42d)는 도체 봉(43) 내부에 위치하며 웜 휠 회전 축(42c)에 웜 휠(42b)과 동 축으로 접속되어 웜 휠(42b)의 회전에 따라서 회전가능하다.

도 13을 참조할 수 있는 바와 같이, 랙 기어(42e)는 가동접촉자(51)의 도체 봉(43) 내부에서 고정나사와 같은 결합수단에 의해 가동접촉자(51)의 도체 봉(43)에 결합되게 설치되며, 피니언 기어(42d)와 치가 맞물리게 접속되고, 피니언 기어(42d)의 회전에 따라서 직선이동가능하다.

따라서 랙 기어(42e)는 상기 개폐기(50)의 가동접촉자(51)에 결합되어 함께 개폐 위치로 이동한다.

상술하고 도 13을 참조할 수 있는 바와 같이, 상기 개폐기(50)의 가동접촉자(51)는 도체 봉(43)을 포함하며, 도체 봉(43)은 가동접촉자(51)의 직선이동 거리를 한정하며 웜 휠 회전 축(42c)의 관통을 허용하는 장 공 부(43a)를 구비한다. 또한 도체 봉(43)은 전기적 도전 재로 길게 형성되고, 개폐기(50) 중 대응하는 고정접촉자(미 도시)에 전기적으로 접속을 위해 전면이 뾰족하게 경사형성된 선단 부(43b)를 포함한다.

미 도시되었으나 도체 봉(43)의 선단 부(43b)에 전기적으로 접속되는 고정접촉자(미 도시)는 도체로 된 부스 바(busbar)의 단 부 외주 면에 복수의 핑거 접촉자들을 원주방향을 따라 링 형 스프링으로 설치하여 구성될 수 있으며, 해당 고정접촉자의 복수의 핑거 접촉자들의 내주 면에 가동접촉자(51) 중 도체 봉(43)의 선단 부(43b)의 외주 면이 접촉함에 따라 전력회로가 폐로(circuit closing)되고, 해당 고정접촉자의 복수의 핑거 접촉자들의 내주 면으로부터 가동접촉자(51) 중 도체 봉(43)의 선단 부(43b)의 외주 면이 분리됨에 따라 전력회로가 개방(circuit opening)될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치기어용 개폐기 조작장치의 동작을 도면을 참조하여 설명한다.

예컨대 사용자가 복수의 개폐기(50) 중 특정 개폐기를 폐로 위치로 조작하고자 조작 버튼과 같은 사용자 인터페이스를 통해서 이러한 의사를 입력하면, 도 5에 있어서 제어기(30)는 사용자가 입력한 폐로 위치 구동할 개폐기(50)에 대한 정보를 읽어 와서, 해당 개폐기(50)의 폐로 위치 구동을 위해서 캠 모터(28)를 회전시킬 회전각도를 산출하고 해당 산출된 회전각도에 근거해서 캠 모터(28)를 회전 구동한다.

또한 개폐기(50)의 폐로 위치 구동을 위해서, 제어기(30)는 조작기 모터(10)에도 예컨대 역 회전(반 시계방향 회전)을 지시하는 구동 제어신호를 발출한다.

개폐기(50)의 개방 위치 구동을 위해서, 제어기(30)는 조작기 모터(10)에 예컨대 정 회전(시계방향 회전)을 지시하는 구동 제어신호를 발출할 수 있다.

그러면, 조작기 모터(10)의 역 회전에 따라서 도 7을 참조할 수 있는 바와 같이 조작기 모터(10)의 출력 축(10a)에 접속된 주 기어(11)가 역 회전(반 시계방향 회전)하며, 주 기어(11)와 치가 맞물린 복수의 종동 기어(12)들은 정 회전(시계방향 회전)하게 된다.

제어기(30)가 특정 개폐기의 폐로 위치 구동을 위해서 해당하게 산출된 회전각도로 캠 모터(28)를 회전 구동하면, 복수의 캠 접속 부재(23) 중 특정 개폐기에 대응되는 캠 접속 부재(23)가 캠(21)의 외주 홈 부(21c)를 따라서 전진한다.

따라서, 도 9와 같은 상태로부터 캠 접속 부재(23)의 전진에 따라서 스프링(25)은 캠 접속 부재(23)의 스프링 시트 부(23b)에 의해 가압되면서 탄성 압력을 클러치 판 부재(24a)에 전달하여 클러치 판 부재(24a)를 동력전달 핀(13) 쪽으로 가압한다.

이에 클러치 판 부재(24a)의 핀 접속 구 부(24a1)에 종동 기어(12)의 동력전달 핀(13)가 끼워져 회전동력이 종동 기어(12)로부터 클러치 판 부재(24a)로 전달되고, 따라서 클러치 판 부재(24a){다시 말해 클러치(24)}에 접속 핀(26)에 의해 접속된 회전 축(27)이 종동 기어(12)와 같은 방향으로 회전한다.

회전 축(27)의 회전은 도 7 및 도 8을 참조할 수 있는 바와 같이 일 단 부가 회전 축(27)에 접속된 링크 부재인 플렉서블 샤프트(41)를 같은 방향으로 회전시킨다.

플렉서블 샤프트(41)의 회전은 도 12를 참조할 수 있는 바와 같이 플렉서블 샤프트(41)의 타 단 부에 접속된 나사형 웜(42a)을 지지하는 축에 있어서 구동 접속 단 부(42a2)를 통해서 나사형 웜(42a)을 같은 방향(예컨대 정방향, 즉 시계방향)으로 회전시킨다.

그러면 도 13을 참조할 수 있는 바와 같이, 나사형 웜(42a)과 웜 휠 회전 축(42c)에 동 축 접속된 피니언 기어(42d)가 역 방향(반 시계방향)으로 회전한다.

피니언 기어(42d)의 역 방향(반 시계방향) 회전은 치가 맞물린 랙 기어(42e)를 도 13에 있어서 우측 방향으로 직선구동하고, 따라서 랙 기어(42e)와 결합된 가동접촉자(51)의 도체 봉(43)이 우측 방향으로 직선이동한다.

우측방향으로 직선이동하는 도체 봉(43)의 선단 부(43b)는 대응되는 고정접촉자(미 도시)에 접촉함에 의해서 가동접촉자(51)에 접속된 전원 또는 부하 측 전력회로와 상기 고정접촉자(미 도시)에 접속된 대응되는 부하 또는 전원 측 전력회로가 폐로 위치(상태)가 된다.

개폐기(50)를 개방하는 동작은 상술한 동작과 방향만 반대로 이루어지므로 기술은 생략하기로 한다.

10: 조작기 모터 10a: 출력 축
11: 주 기어 11a: 축 접속 부
12: 종동 기어
13: 동력전달 핀 14: 베어링
20: 선택 동력 전달 기구 21: 캠
21a: 축 접속 부 21b: 채널 벽면
21c: 외주 홈 부
22: 클러치 어셈블리 23: 캠 접속 부재
23a: 축수 부 23b: 스프링 시트 부(spring seat portion)
24: 클러치 24a: 클러치 판 부재
24a1: 핀 접속 구 부 25: 스프링
26: 접속 핀 27: 회전 축
28: 캠 모터 29: 안내 로드
30: 제어기 40: 링크 부재
41: 플렉서블 샤프트(flexible shaft)
42: 회전-직선 동력 변환 기구
42a: 나사형 웜 42a1: 자유 단 부
42a2: 구동 접속 단 부 42b: 웜 휠
42c: 웜 휠 회전 축 42d: 피니언 기어
42e: 랙 기어 43: 도체 봉
43a: 장 공 부 43b: 선단 부
50: 개폐기 51: 가동접촉자
51a: 핑거 접촉자 60: 지지 기대(supporting base)
61: 지지 판

Claims

복수의 개폐기의 개폐조작이 가능한 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서,
상기 복수의 개폐기에 대해서 공통적으로 개폐를 위한 회전구동력을 제공하며, 출력 축을 가지는 하나의 조작기 모터;
상기 조작기 모터와 상기 복수의 개폐기 사이에 접속되고 상기 복수의 개폐기에 대응하게 마련되어, 상기 복수의 개폐기로 상기 조작기 모터의 회전 동력을 전달하는 복수의 링크 부재(LINK MEMBER); 및
상기 복수의 개폐기 중 어느 하나를 개방 위치 또는 폐로 위치로 구동하도록, 상기 복수의 링크 부재 중 어느 하나를 선택적으로 상기 조작기 모터에 구동접속하는 선택 동력 전달 기구; 를 포함하고,
상기 선택 동력 전달 기구는,
상기 복수의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 조작기 모터로부터의 회전동력을 전달하는 제 1 위치와 전달을 중지하는 제 2 위치로 직선이동가능한 복수의 클러치 어셈블리(CLUTCH ASSEMBLY);
상기 복수의 클러치 어셈블리 중 어느 하나를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 직선이동하도록 상기 복수의 클러치 어셈블리에 공통적으로 접속되며 변화하는 곡률반경의 곡면으로 된 캠(CAM) 홈 부를 외주 면에 가지는 캠; 및
상기 캠을 회전 구동하는 캠 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제1항에 있어서,
상기 링크 부재는,
구부러질 수 있는 플렉서블 샤프트(FLEXIBLE SHAFT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제1항에 있어서,
상기 링크 부재는,
상기 조작기 모터로부터의 회전 구동력을 대응하는 상기 개폐기의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 상기 개폐기에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 선택 동력 전달 기구는,
상기 조작기 모터의 출력 축에 축 지지되어 상기 출력 축의 회전에 따라서 같은 방향으로 회전가능한 하나의 주 기어(MAIN GEAR)와, 상기 주 기어에 치 결합되어 회전가능하고 각각의 개폐기에 대응하게 마련되는 복수의 종동 기어와, 상기 각각의 종동기어에 구비되어 회전동력을 전달하는 복수의 동력전달 핀(PIN)을 갖는 기어 부;
상기 각각의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 동력전달 핀에 접속되어 상기 동력전달 핀으로부터의 회전동력을 받는 제 1 위치와 상기 동력전달 핀으로부터 분리되어 상기 동력전달 핀으로부터 구동 분리되는 제 2 위치를 갖는 복수의 클러치 어셈블리(CLUTCH ASSEMBLY);
상기 복수의 클러치 어셈블리가 공통적으로 접속되는 외주 홈 부를 가지며, 상기 외주 홈 부을 형성하는 서로 마주보는 채널 벽면(CHANNEL WALL)이 곡률반경이 변화하는 캠 면(CAM SURFACE)으로서, 상기 외주 홈 부의 캠 면 중 접촉하는 위치에 따라서 복수의 클러치 어셈블리 중 어느 하나를 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하는 캠(CAM);
상기 캠에 접속된 복수의 클러치 어셈블리 중 어느 하나의 클러치 어셈블리를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하도록, 상기 캠을 미리 결정된 회전각도로 회전 구동하는 캠 모터; 및
상기 클러치 어셈블리에 접속되어 상기 클러치 어셈블리와 함께 회전가능하며, 상기 링크 부재에 회전구동력을 전달하게 접속되는 회전 축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제5항에 있어서,
상기 복수의 클러치 어셈블리는 상기 주 기어의 축 방향을 중심으로 방사형으로 상기 주 기어의 축 방향을 둘러싸게 배치되는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제5항에 있어서,
상기 클러치 어셈블리는,
상기 캠의 외주 홈 부에 끼워져서 상기 캠의 외주 홈 부를 따라서 전후방향으로 이동가능한 캠 접속 부재;
상기 동력전달 핀에 끼워져 동력접속되거나 상기 동력전달 핀으로부터 분리될 수 있는 핀 접속 구 부를 가진 클러치 판 부재;
상기 클러치 판 부재와 상기 캠 접속 부재 사이에 설치되어, 상기 캠 접속 부재의 전후방향 이동에 따라서 상기 캠 접속 부재가 상기 클러치 판 부재에 접근하는 방향으로 전진할 때 탄성 압력을 상기 클러치 판 부재에 전달하여 상기 클러치 판 부재를 상기 동력전달 핀 쪽으로 가압하고, 상기 캠 접속 부재가 상기 클러치 판 부재로부터 멀어지는 방향으로 후퇴할 때 상기 클러치 판 부재에 탄성 압력 전달을 중지하는 스프링; 및
상기 클러치 판 부재와 상기 회전 축을 연결하도록, 상기 클러치 판 부재와 상기 회전 축을 관통하게 접속되는 접속 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제7항에 있어서,
전후방향으로 이동을 직선적으로 안내하도록, 상기 캠 접속 부재는,
일 방으로 연장하게 형성되는 안내 로드(guide rod)를 구비하고,
상기 스위치기어용 개폐기 조작장치는 상기 안내 로드가 관통안내되는 통공부를 갖는 지지 판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
복수의 개폐기의 개폐조작이 가능한 스위치기어용 개폐기 조작장치에 있어서,
상기 복수의 개폐기에 대해서 공통적으로 개폐를 위한 회전구동력을 제공하며, 출력 축을 가지는 하나의 조작기 모터;
상기 복수의 개폐기에 대응하게 마련되고, 상기 조작기 모터의 회전 구동력을 전달할 수 있도록 상기 조작기 모터 측에 구동접속되어 회전 가능하며 구부러질 수 있는 복수의 플렉서블 샤프트(FLEXIBLE SHAFT);
상기 조작기 모터와 상기 복수의 플렉서블 샤프트 사이에서, 상기 조작기 모터 측과 상기 복수의 개폐기 중 어느 하나에 대응되는 플렉서블 샤프트를 선택적으로 구동접속하는 선택 동력 전달 기구; 및
상기 선택 동력 전달 기구로부터의 회전 구동력을 상기 개폐기의 개폐동작을 위한 직선동력으로 변환하여 상기 개폐기에 제공하는 회전-직선 동력 변환 기구;를 포함하고,
상기 선택 동력 전달 기구는,
상기 각각의 개폐기에 대응하게 마련되고, 동력전달 핀에 접속되어 상기 동력전달 핀으로부터의 회전동력을 받는 제 1 위치와 상기 동력전달 핀으로부터 분리되어 상기 동력전달 핀으로부터 구동 분리되는 제 2 위치를 갖는 복수의 클러치;
상기 복수의 클러치가 공통적으로 접속되는 외주 홈 부를 가지며, 상기 외주 홈 부을 형성하는 서로 마주보는 채널 벽면(CHANNEL WALL)이 곡률반경이 변화하는 캠 면(CAM SURFACE)으로서, 상기 외주 홈 부의 캠 면 중 접촉하는 위치에 따라서 복수의 클러치 중 어느 하나를 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하는 캠(CAM);
상기 캠에 접속된 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 상기 제 1 위치 또는 제 2 위치로 구동하도록, 상기 캠을 미리 결정된 회전각도로 회전 구동하는 캠 모터; 및
상기 클러치에 접속되어 상기 클러치와 함께 회전가능하고 대응되는 상기 플렉서블 샤프트에 구동 접속되는 회전 축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제9항에 있어서,
상기 조작기 모터의 출력 축에 축 접속되어 상기 출력 축의 정역 회전에 따라서 같은 방향으로 회전가능한 하나의 주 기어(MAIN GEAR)와, 상기 주 기어에 치 결합되어 회전가능하고 각각의 개폐기에 대응하게 마련되는 복수의 종동 기어와, 상기 각각의 종동기어에 구비되어 회전동력을 전달하는 복수의 동력전달 핀(PIN)을 갖는 기어 부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
삭제
제3항 또는 제9항에 있어서,
상기 회전-직선 동력 변환 기구는,
상기 선택 동력 전달 기구로부터의 회전 구동력에 의해 회동하는 나사형 웜(worm);
상기 나사형 웜에 치가 맞물려 회전하는 웜 휠(worm wheel);
상기 웜 휠의 회전에 따라서 같이 회동하는 웜 휠 회전 축;
상기 웜 휠 회전 축에 상기 웜 휠과 동 축으로 설치되어, 상기 웜 휠의 회전에 따라서 회전가능한 피니언 기어(pinion gear); 및
상기 피니언 기어와 치가 맞물리게 접속되며, 상기 피니언 기어의 회전에 따라서 직선이동가능하고, 상기 개폐기의 가동접촉자에 결합되어 함께 개폐 위치로 이동하는 랙 기어(rack gear);를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.
제12항에 있어서,
상기 개폐기의 가동접촉자는,
상기 가동접촉자의 직선이동 거리를 한정하며 상기 웜 휠 회전 축의 관통을 허용하는 장 공 부를 구비하고, 전기적 도전 재로 길게 형성되는 도체 봉 (conductive rod)을 포함하며,
상기 피니언 기어와 랙 기어는 상기 도체 봉의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 스위치기어용 개폐기 조작장치.