KR100386770B1 - 자동 센터링 타이밍 디스크 허브 및 그의 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 타이밍 디스크 지지면과 관형 허브 축을 구비하고, 그 허브 축의 단부가 허브 축 내에서 허브 축의 내벽과 모터 샤프트 사이에 접촉면을 제공하도록 모터 샤프트상으로 밀어 끼워질 수 있는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 허브 축의 외벽이 적어도 부분적으로 원추형으로 형성되어 있고, 그 원추형의 외벽이 허브 축 단부로부터 타이밍 디스크 지지면쪽으로 갈수록 증가하여 있고, 적어도 모터 샤프트의 영역에서 허브 축에 슬롯이 형성되어 있으며, 허브 축 단부에서 허브 축의 외벽상에 클램프 부재가 이동 가능하게 배치되어 있다. 본 발명은 또한, 샤프트, 특히 엔코더의 모터 샤프트상에 자동 센터링 타이밍 디스크 허브를 조립하는 방법에 관한 것이다.

Description

자동 센터링 타이밍 디스크 허브 및 그의 조립 방법{Self-centering timing disk hub and method of assembling the same}

본 발명은 타이밍 디스크 지지면과 관형 허브 축을 구비한 자동 센터링(self-centering)(자동 조심(調心)) 타이밍 디스크 허브, 및 그 타이밍 디스크 허브를 모터 샤프트상에 조립하는 방법에 관한 것이다.

상기한 종류의 자동 센터링 타이밍 디스크가 독일 공개특허공고 제196 41 929 A1호 공보에 공지되어 있다. 이 공보에 기재된 타이밍 디스크 허브는 단순한 회전 운동에 의해 모터에 접속되는 엔코더(encoder)에 설치된다.

타이밍 디스크 허브의 조립 시 모터 샤프트상에서의 타이밍 디스크 허브의 센터링(조심(調心))을 위한 충분한 유격이 존재해야 한다. 따라서, 타이밍 디스크 허브는 모터 샤프트로 향한 그의 단부에 캐치 보어(catch bore)를 가지고 있다. 그 캐치 보어에 의해 모터 샤프트 및 타이밍 디스크의 수직 축선이 일직선으로 배치된다. 모터 샤프트를 타이밍 디스크 허브내로 삽입하는 경우에, 종래에는 프레스 가압이 행해진다. 그 이유는, 직경이 작게 된 허브가 모터 샤프트상으로 가압되기 때문이다. 축방향 압력은 하우징 표면을 통해 타이밍 디스크 지지면에 가해져, 이 타이밍 디스크 지지면과 그것에 접속된 타이밍 디스크 허브를 엔코더 하우징내에서의 중심 배치를 위한 정확한 위치로 이동시킨다.

그러한 타이밍 디스크의 사용이 점점 증가하고 있어, 그 타이밍 디스크가 대량 생산되고 있다. 특히, 양산(量産) 시에는, 필요한 공차를 지키기 위해 모터 샤프트 및 타이밍 디스크 허브의 고도의 표면 가공 및 높은 제조 정밀도가 요구된다. 모터 샤프트에 대하여 타이밍 디스크가 약간 이동한 경우에도, 예를 들어, 서보 모터의 기능이 저하될 수 있다. 또한, 프레스 가압 시의 큰 힘에 의해, 큰 제조공차의 오차가 생기게 된다.

본 발명의 목적은, 프리텐션(pre-tension) 없이 모터 샤프트상에 배치되고, 조정되며, 고정될 수 있는, 자동 센터링 특성을 가지는 타이밍 디스크 허브를 제공하는데 있고, 또한, 엔코더에 요구되는 정확도를 유지하면서 양산(量産) 조건 하에 상기 타이밍 디스크 허브를 조립하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 조립 전의, 본 발명에 따른 타이밍 디스크 허브의 단면도.

도 2는 모터 샤프트상에 조립한 후의, 본 발명에 따른 타이밍 디스크 허브의 단면도.

도 3은 조립 과정을 설명하기 위한 개략도.

도 4는 모터 샤프트 접속측에서 본, 도 3의 선 B-B에 따른 단면도.

도 5는 도 4의 A 부분의 확대도.

도 6은 독일 공개특허공보 제196 41 929 A1호에 따른 예비조립된 하우징의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1a: 타이밍 디스크 지지면 1b: 관형 허브 축 1c: 정지면1d: 슬롯 1e: 원추형 확장부 2: 클램핑 링

3: 잠금면 4: 베이스 판 8: 센서 유닛9: 허브 10: 타이밍 디스크 11: 엔코더 하우징

14: 잠금 링 16: 하우징 17: 센터링 면

상기 목적은 특허청구범위의 청구항 1 및 청구항 12에 기재된 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따라 구성된 타이밍 디스크 허브는 조립 작업과 동시에 모터 샤프트상으로 밀어넣어져 클램프될 수 있고, 상기 조립 작업은 모터 샤프트의 축선에 대한 타이밍 디스크의 축선의 이동을 일으키지 않는다. 조립에 필요한 힘은 매우 작은데, 그 이유는 억지 끼워맞춤이 없고, 조립 중에 허브 및 모터 샤프트가 서로에 대하여 슬라이드되어 서로 고정되기 때문이다.

이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 1에는, 타이밍 디스크 지지면(1a)과 관형 허브 축(1b)을 구비한 본 발명에 따른 타이밍 디스크 허브의 단면도가 도시되어 있다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 관형 허브 축(1b)의 외벽은 원추형으로 형성되어 있고, 그 원추형의 외벽은 허브 축 단부(E)로부터 타이밍 디스크 지지면(1a)쪽으로 갈수록 상승하여 있다. 또한, 관형 허브 축(1b)내에는, 그 허브 축의 내벽과 샤프트(W)와의 접촉 영역(F)(도 2)에 이르는 슬롯(1d)이 형성되어 있다.

허브 축(1b)의 단부(E)에는 정지면(1c)이 형성되어 있다. 그 정지면(1c)은, 타이밍 디스크 허브의 조립 전 휴지(休止) 위치에 클램핑 부재(S)를 확실하게 보유시킨다. 클램핑 부재(S)는 바람직하게는 클램핑 링(2)으로 이루어져 있다. 이 클램핑 링(2)은 그의 휴지 위치에서는 프리텐션을 받지 않고, 허브 축 단부의 외벽에 느슨하게 배치되어 있다.

도 2에는, 모터 샤프트(W)상에 조립된 후의 본 발명에 따른 타이밍 디스크 허브가 도시되어 있다. 도 2에서 보여지는 바와 같이, 클램핑 링(2)은 허브 축(1b)의 원추형 외벽상의 그의 클램핑 위치로 이동되어 있다. 클램핑 링(2)은 이동된 위치(클램핑 위치)에서 잠금(locking)면(3)상에 보유되어, 이 위치에서 모터 샤프트와 타이밍 디스크 허브 사이에 미끄럼 없는 힘 전달 접속을 제공한다.

도 3은 조립 과정을 개략적으로 나타낸다. 타이밍 디스크 허브(1b)를 모터 샤프트(W)상으로 밀어 이동시킨 후, 클램핑 링(2)을 그의 전방 위치(도 1의 위치)로부터 원추형 외벽상에서 클램핑 위치(도 2의 위치)까지 이동시켜 모터 샤프트(W)를 클램핑하도록 한다. 모터 샤프트가 플라스틱(바람직하게는 ABS 타입의 플라스틱)으로 이루어져 있기 때문에, 모터 샤프트(W)상에서의 타이밍 디스크 허브의 확실한 보유를 가능하게 하는데는 적은 클램핑력으로도 충분하다. 이러한 상황이, 모터 샤프트측에서 본 정면도인 도 4에 나타내어져 있다.

슬롯(1d)의 폭은 관형 허브 축(1b)의 벽 두께보다 큰 것이 바람직하다. 관형 허브 축의 원주에 걸쳐 균일하게 분포되는 적어도 4개의 슬롯을 제공함으로써, 적은 외부 압력을 가하는 것만으로 모터 샤프트(W)와 긴밀하게 접촉하여 배치될 수 있는 탄성체가 얻어진다. 도 4는 클램핑 링이 휴지 위치(H)로부터 클램핑 위치(D)로 이동될 때 클램핑력이 작용하는 것을 나타내고 있다. 바람직한 실시예에서와 같이, 클램핑 링이 고무 링으로 되어 있는 경우에는, 클램핑력이 화살표 방향으로 방사상으로 모터 샤프트에 작용한다.

동시에, 클램핑 링(2)이 두 위치(휴지 위치(H)와 클램핑 위치(D))에서 허브 축상에 확실하게 보유되어야 한다. 도 5의 A 부분의 확대도에 나타내어진 바와 같이, 정지면(1c)이 휴지 위치에서 클램핑 링(2)을 허브 축상에 확실하게 보유한다. 본 발명에 따른 타이밍 디스크 허브의 축 단부(E)에 있는 원추형 확장부(1e)는 모터 샤프트용 캐치 보어(catch bore)로서 작용한다.

종래 기술에 따른 타이밍 디스크와의 비교를 위해, 그리고 조립 상황의 설명을 위해, 예비 조립된 상태의 엔코더(encoder)의 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 엔코더 하우징(11)의 베이스 판(4)이 모터측에 대하여 플랜지를 형성한다.

타이밍 디스크(10)가 타이밍 디스크 허브(9)상에 배치되어 있고, 그 타이밍 디스크(10)가 예비 조립된 상태에서 탈락하는 것을 잠금 링(locking ring)(14)이 방지한다. 타이밍 디스크 허브(9)의 일 단부에는 센터링 면(17)이 형성되어 있고, 그 센터링 면(17)은 하우징(16)의 안내면과 협동하여 자동 센터링(조심(調心))을 가능하게 한다.

그 센터링 면의 측방에는 단자 스트립(13)을 구비한 센서 유닛(8)이 배치되어 있다. 타이밍 디스크 허브(9)가 본 발명에 따라 구성된 타이밍 디스크 허브로 교체되면, 공지의 엔코더 유닛이 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있다.

실험 결과, 본 발명에 따른 조립 방법에 의해 모터 샤프트 축선에 대한 타이밍 디스크 축선의 정확한 정렬이 가능한 것으로 확인되었다. 조립을 위해 적은 힘만이 요구되므로, 굽힘 응력이 타이밍 디스크에 전달되지 않는다. 클램핑 링에 대한 잠금 위치의 구조적 형태에 의해, 타이밍 디스크 허브상에서의 타이밍 디스크의 지속적인 고정이 보증된다. 또한, 각종 재료에 의한 실험에서, 모터 샤프트의 표면 가공 정도가 나쁜 경우에도, 본 발명에 따라 제조된 타이밍 디스크 허브가 모터 샤프트상에 꼭맞게 끼워지는 것이 확인되었다. 따라서, 제조 품질이 저하되지 않으면서 제조 비용이 더욱 감소될 수 있다.

본 발명에 따르면, 프리텐션 없이 모터 샤프트상에 배치되고, 조정되며, 고정될 수 있는, 자동 센터링 특성을 가지는 타이밍 디스크 허브가 제공되고, 또한, 엔코더에 요구되는 정확도를 유지하면서 양산(量産) 조건 하에 상기 타이밍 디스크 허브를 조립하는 방법이 제공된다.

Claims (12)

1. 타이밍 디스크 지지면(1a)과 관형 허브 축(1b)을 구비하고, 그 허브 축의 단부가 모터 샤프트(W)상으로 밀어 끼워질 수 있고, 상기 허브 축 내에서 상기 허브 축의 내벽과 상기 모터 샤프트 사이의 접촉면이 형성되는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브에 있어서,

   상기 허브 축(1b)의 외벽이 원추형으로 형성되어 있고, 그 원추형의 외벽이 허브 축 단부(E)로부터 타이밍 디스크 지지면(1a)쪽으로 갈수록 상승하여 있고, 상기 허브 축(1b)에는 상기 모터 샤프트(W)의 접촉 영역에 슬롯(1d)이 형성되어 있고, 클램핑 부재(S)가 상기 허브 축(1b)의 외벽상에서 상기 허브 축 단부(E)에 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원추형 외벽의 원추각이 10° 내지 15°의 범위인 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 허브 축(1b)의 상기 슬롯의 길이가 상기 허브 축과 상기 모터 샤프트 사이의 접촉면 길이의 0.5 내지 0.8의 범위인 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 허브 축(1b)이, 상기 슬롯의 개방 단부의 영역에서 그 허브 축의 외벽에 상기 클램핑 부재의 휴지(休止) 위치를 위한 정지면(1c)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 클램핑 부재가 클램핑 링(2)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 클램핑 부재가 탄성 플라스틱 재료로 된 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯의 폭이 1 내지 2 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
8. 제 1 항에 있어서, 모터 샤프트측에서 보아 상기 허브 축(1b)의 처음 1/3의 지점에서 상기 허브 축의 외벽에, 상기 클램핑 부재의 클램핑 위치를 형성하는 잠금면(3)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 잠금면이 상기 허브 축의 외주에 배치된 융기부를 가지는 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
10. 제 1 항에 있어서, 모터 샤프트측 허브 축 단부에서 상기 허브 축(1b)의 내벽에 원추형 확장부(1e)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 허브 축의 내벽의 상기 원추형 확장부(1e)가 상기 허브 축 단부의 끝면으로부터 허브 축 길이의 20%의 영역에 까지 이르는 것을 특징으로 하는 자동 센터링 타이밍 디스크 허브.
12. 엔코더의 모터 샤프트상에 자동 센터링 타이밍 디스크 허브를 조립하는 방법으서,

    상기 타이밍 디스크 허브가 타이밍 디스크 지지면(1a)과, 축 단부가 모터 샤프트로 향하여 있는 관형 허브 축(1b)을 구비하고, 그 관형 허브 축(1b)의 모터 샤프트측 단부에 슬롯(1d)이 형성되어 있고, 그 슬롯이 형성된 허브 축의 단부상에 클램핑 링(2)을 끼워고, 상기 모터 샤프트상으로 상기 타이밍 디스크 허브의 상기 허브 축을 끼운 후, 상기 클램핑 링을 이완 위치로부터 긴장 위치로 이동시켜, 상기 허브 축 내에 상기 모터 샤프트를 클램핑하는 것을 특징으로 하는, 모터 샤프트에의 자동 센터링 타이밍 디스크 허브 조립 방법.