KR100485943B1 - 비접촉 전동기에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어 - Google Patents

비접촉 전동기에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 로울러 컨베이어는 각각의 구동축(113)이 양쪽의 베어링(120a, 120b)에 의하여 지지되고, 상기 구동축(113)의 단부에 회전자(2)가 일체로 조립되고, 그 회전자에 대향하여 고정자(1)가 설치되어, 고정자의 회전 자계에 의하여 회전자가 회전할 수 있도록 구성되는 것을 그 특징으로 한다. 상기 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하며, 고정자와 회전자 사이에는 필요에 따라 격막(100)이 설치될 수 있다.

Description

비접촉 전동기에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어{Roller Conveyer Equipped with Separated Disk Type Motor}
발명의 분야
본 발명은 물체를 이송시키기 위한 로울러 컨베이어에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 로울러 컨베이어에서 모터와 같은 동력원으로부터 동력을 전달할 때 구동축의 직각 방향으로 동력을 전달하는 종래의 스큐(skew) 기어 방식이나 자석을 이용하여 비접촉식으로 동력을 전달할 수 있는 로울러 컨베이어의 동력전달장치를 개량하여 비접촉 전동기에 의하여 각각의 로울러 구동축이 회전될 수 있도록 구성된 로울러 컨베이어에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 반도체 등의 제조공정에 사용되는 로울러 컨베이어에 있어서, 비접촉 전동기에 의하여 동력을 전달할 수 있는 로울러 컨베이어의 동력전달장치에 관한 것이다.
발명의 배경
로울러 컨베이어는 물체를 이송하기 위한 장치로서 로울러 컨베이어를 구동하기 위한 동력전달장치가 필수적으로 부착되어 작동된다. 로울러 컨베이어는 복수개의 롤(roll)이 부착된 복수개의 구동축을 일정방향으로 회전시킴으로써 그 위에 얹혀진 물체를 이송시키기 위한 장치이다. 로울러 컨베이어의 구동축을 구동시키기 위해서는 모터와 같은 동력원으로부터 동력을 발생시켜 그 동력이 최종적으로 구동축에 전달되어야 한다.
제1도는 종래의 스큐기어 또는 자석을 이용한 동력전달장치로 구동되는 로울러 컨베이어의 개략적인 사시도이다.
모터(101)로부터 발생된 동력은 동력전달수단(106)을 통하여 구동축(102)을 구동시키고, 구동축(102)에 전달된 동력은 서로 맞물린 한 쌍의 스큐기어 또는 자석(111, 112)에 의하여 복수개의 구동축(113)에 전달되어 복수개의 구동축을 일정방향으로 회전시킨다. 로울러 컨베이어에 사용되어 온 종래의 동력전달장치는, 제1도에 도시된 바와 같이, 서로 직각을 이루는 구동축(102, 113)에 동력을 전달하기 위하여 한 쌍의 스큐기어 또는 자석(111, 112)을 맞물려 사용한다.
한 쌍의 스큐기어가 서로 맞물려서 회전하기 때문에 종래의 이 동력전달장치는 하기와 같은 많은 문제를 야기시켜 왔다. 첫째, 한 쌍의 스큐기어가 서로 접촉하여 회전하기 때문에 마찰로 인한 동력손실이 발생한다. 둘째, 한 쌍의 스큐기어가 서로 접촉하여 회전하기 때문에 스큐기어가 일정기간 사용되면 마모되고 따라서 주기적으로 스큐기어를 교체해 주어야 한다. 셋째, 한 쌍의 스큐기어가 서로 접촉하여 회전하기 때문에 스큐기어가 마모되고 그 결과 분진이 발생한다. 이러한 마모로 인한 분진을 제거하기 위하여 하부에는 물받침을 설치하고, 물받침의 상부로부터 물을 분사시키고 분진을 세척한 물은 물받침의 하부를 통하여 배출되도록 하고 있지만 완벽하지 못한 시스템이다. 특히 TFT-LCD, PDP, 반도체 등과 같이 분진이 제품의 품질에 결정적인 영향을 미치는 경우에 종래의 로울러 컨베이어의 동력전달장치는 많은 개선이 요구되어 왔다.
본 발명자는 상기와 같은 종래의 로울러 컨베이어의 동력전달장치가 갖는 모든 결점을 해결하여 서로 직각을 이루는 구동축 사이에서 비접촉식으로 동력을 전달할 수 있는 자석을 이용한 본 발명의 동력전달장치를 개발하여 특허출원 제2001-21961호(2001. 4. 24 출원)로 출원하였다.
본 발명자는 자석을 이용한 동력전달장치를 개선하여, 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기를 개발하여 이를 각각의 구동축(113)에 설치함으로써 종래의 모든 결점을 완벽하게 해결할 수 있는 로울러 컨베이어를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기를 사용함으로써 구동축을 비접촉식으로 동력을 전달할 수 있는 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기를 사용하여 구동축을 비접촉식으로 구동시키기 때문에 분진이 발생하지 않는 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기를 사용하여 비접촉식으로 구동시키기 때문에 종래의 스큐기어의 마찰로 인한 동력손실이 발생하지 않는 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분진을 제거하고 분진을 함유한 물을 배출시키는 물받침이 필요없는 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리되어 있기 때문에 구동축과 피구동축을 분해 또는 조립하기에 편리한 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리되어 있기 때문에 구동부의 진동이 피구동축에 전달되지 않는 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자의 회전중심과 피구동축이 연결된 회전자의 회전 중심이 정확히 일치하지 않더라도 동력이 원활하게 전달되는 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기를 개발하여 이를 각각의 구동축(113)에 설치함으로써 유지보수가 편리한 로울러 컨베이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 본 발명의 동력전달장치에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명에 따른 로울러 컨베이어는 각각의 구동축(113)이 양쪽의 베어링(120a, 120b)에 의하여 지지되고, 상기 구동축(113)의 단부에 회전자(2)가 일체로 조립되고, 그 회전자에 대향하여 고정자(1)가 대향하여, 고정자의 회전 자계에 의하여 회전자가 회전할 수 있도록 구성되는 것을 그 특징으로 한다. 상기 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하며, 고정자와 회전자 사이에는 필요에 따라 격막(100)이 설치될 수 있다.
본 발명의 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기는 고정자와 회전자 사이에 회전 자계를 형성함으로써 회전자를 회전시킬 수 있는 비접촉 전동기로서, 회전자가 N극과 S극이 서로 교대되도록 2∼8 개의 자석으로 구성되는 동기전동기와 회전자가 도전판으로 구성되는 유도전동기로 구분된다. 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고정자(1)는 코일(14)이 감긴 6∼36 개의 돌출철심(11), 고정자의 외부 본체를 구성하며 자속선 순환회로(30)를 형성하기 위한 고정자 배면철심(13)으로 이루어진다.
본 발명에 따른 회전자(2)는 N극과 S극이 서로 교대되도록 위치하는 2∼8 개의 자석으로 이루어진 원판형 자석(22), 이 원판형 자석을 지지하고 자속선 순환회로를 생성하기 위한 회전자 배면철심(21), 및 상기 배면철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(23)으로 이루어진다.
회전자가 도전체 원판으로 구성되는 유도전동기인 경우에는 상기 자석(22) 대신에 원판형 형태의 도전판이 사용된다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
제1도는 종래의 스큐(skew) 기어 또는 원통형자석을 이용한 비접촉식 동력전달장치를 이용한 종래의 동력전달장치에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어의 개략적인 사시도이다.
제1도에 도시된 바와 같이, 모터(101)로부터 발생된 동력은 동력전달수단(106)을 통하여 구동축(102)을 회전시킨다. 동력전달수단(106)은 기어, 벨트, 로우트 등으로 이루어지며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 구동축에 전달된 동력은 서로 맞물린 한 쌍의 스큐기어 또는 자석(111, 112)에 의하여 복수개의 구동축(113)에 전달되어 복수개의 구동축(113)을 일정방향으로 회전시킨다. 각각의 구동축(113)에는 복수개의 롤이 일체로 형성된다. 구동축(113)이 회전함에 따라 구동축(113) 위에 놓여지는 이송물체(117)가 이송된다.
종래의 로울러 컨베이어에서는 스큐기어(111, 112)가 서로 접촉하면서 회전하기 때문에 스큐기어가 마모되고, 분진이 발생한다. 발생하는 분진을 제거하기 위하여 스큐기어 상부쪽에서 물을 분사시키고, 분진을 세척한 물이 배출될 수 있도록 물받침이 설치된다. 한 쌍의 스큐기어 대신에 한 쌍의 자석을 이용한 로울러 컨베이어는 특허출원 제2001-21961호에 상세히 설명되어 있다.
제2도는 본 발명에 따른 비접촉 전동기에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어의 개략적인 사시도이다. 본 발명에 따른 로울러 컨베이어는 각각의 구동축(113)이 양쪽의 베어링(120a, 120b)에 의하여 지지되고, 상기 구동축(113)의 단부에 회전자(2)가 일체로 조립되고, 그 회전자에 대향하여 고정자(1)가 대향하여, 고정자의 회전 자계에 의하여 회전자가 회전할 수 있도록 구성되는 것을 그 특징으로 한다. 고정자의 회전 자계에 의하여 회전자가 회전하면, 각각의 구동축(113)이 회전하고, 그 구동축(113) 위에 놓여지는 이송물체(117)가 이송된다. 상기 고정자와 회전자는 0.01∼5.0 mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하며, 고정자와 회전자 사이에는 필요에 따라 격막(100)이 설치될 수 있다. 즉 고정자를 포함한 모터 부분과 회전자를 포함한 피구동부 부분을 서로 밀봉 격리하여야 할 필요가 있는 경우에는 고정자와 회전자 사이에 격막(100)을 설치할 수 있다.
본 발명에 따른 비접촉식 전동기는 고정자(1)와 회전자(2)가 분리되는 구조를 이룬다. 고정자와 회전자는 분리되고, 그 사이에 회전 자계를 형성하여 자력에 의하여 회전자를 회전시키고, 회전자는 궁극적으로 피구동축을 구동시키게 된다.
본 발명에서는 고정자와 회전자가 분리되기 때문에 그 사이에 격막이나 격판(도시되지 않음)을 설치할 수 있고, 그 결과 외부와 단절된 공간 내로 동력을 전달할 수 있다. 제3도는 본 발명에 따른 고정자와 회전자가 분리된 비접촉 전동기의 개략적인 사시도이다.
본 발명의 고정자는 코일이 각각 감기도록 6∼36 개의 돌출철심(11)이 형성되고, 각각의 돌출철심 위에 코일(14)이 감긴다. 각각의 고정자 돌출철심은 고정자 배면철심과 일체로 형성되어 있으며, 이 배면철심은 고정자 본체를 구성한다. 제3도에는 18개의 철심(11)이 균등하게 형성되어 18개의 코일뭉치를 형성한다. 철심은 통상 6, 12, 18 또는 36 개로 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제5도는 제3도의 고정자의 우측면도이다.
본 발명의 회전자(2)는 고정자(1)와의 회전 자계에 의하여 회전한다. 제4도는 제3도의 비접촉 전동기에 자력선이 형성되는 모습을 나타내기 위한 단면도이다. 제4도는 회전자가 자석으로 구성된 동기전동기로서, 이 회전자(2)는 N극과 S극이 서로 교대되도록 2∼8 개의 자석을 고정시킨다. 제6도는 제3도 또는 제4도의 회전자의 좌측면도로서, 이 회전자는 두 개의 전극(22a, 22b)이 서로 교대되도록 배치한다.
회전자에는 회전자의 외부 본체를 구성하며 자석(22a, 22b)을 지지하며, 자속선 순환회로(30)를 형성하기 위한 회전자 배면철심(21)이 구비된다.
각각의 코일뭉치에 교류전류를 흘려주면, 제4도에 도시된 바와 같이, 돌출철심(11), 자석(22), 회전자 배면철심(21)을 거쳐 대향하는 돌출철심과 고정자 배면철심(13)을 따라 자속선 순환회로(30)가 형성되다. 형성되는 자속선 순환회로에 의하여 회전 자계가 생성되어 회전자가 회전하게 된다.
제7도 내지 제9도는 고정자가 6개의 코일뭉치(11)로 이루어지고, 회전자가 원판형 도전판(25)으로 이루어진 유도전동기의 한 예를 도시한 것으로, 제9도는 단면도이고, 제8도는 고정자의 우측면도이고, 제9도는 회전자의 좌측면도이다.
회전자에서 자석 대신에 도전판을 이용한 유도전동기는 코일에 교류 전류를 흘려주면 고정자에 회전 자계가 생성되어 그 고정자에 상대하는 도전판(25)에 맴돌이 전류가 생성된다. 이 맴돌이 전류에 의하여 전자석이 만들어지고, 이 전자석이 고정자의 회전 자계와 흡입 반발력을 일으켜 회전자가 회전하게 된다. 본 발명의 유도전동기에서 회전자의 회전 속도는 고정자의 회전 자계 회전속도보다 다소 적게 나타난다. 코일(11)에 교류 3상 전류를 흘려주면, 제8도에 도시된 바와 같이, N극에는 A상, B상 및 C상이 형성되고, S극에는 A'상, B'상 및 C'상이 형성되는데, 이는 A상과 A'상, B상과 B'상, 및 C상과 C'상은 동일 회로를 구성하기 때문이다.
제3도 내지 제6도는 고정자가 18개의 코일뭉치(11)로 이루어지고, 회전자가 2극의 자석으로 이루어진 동기전동기의 한 예를 도시한 것으로, 제3도는 사시도이고, 제4도는 제3도의 단면도이고, 제5도는 고정자의 우측면도이고, 제6도는 회전자의 좌측면도이다. 동기전동기의 코일에 교류 전류를 흘려주면 고정자에 회전 자계가 생성되어 그 고정자에 상대하는 영구자석(22)이 회전 자계와 동일한 속도로 회전하게 된다. 본 발명의 동기전동기에서 회전자의 회전속도는 고정자의 회전 자계 회전속도와 완전히 일치한다.
본 발명에 따른 고정자(1)의 코일의 결선방법 및 코일뭉치 숫자는 당업자에게 알려진 기술에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다. 코일의 결선방식에 따라 집중권과 분포권으로 구분되는데, 집중권 결선 방식에서 고정자가 2극형이면 코일뭉치는 6개로 구성되고, 4극형이면 코일뭉치는 12개로 구성되며, 분포권 결선 방식에서 고정자가 2극형이며 코일뭉치는 18개로 구성되고, 4극형이면 코일뭉치는 36개로 구성된다. 고정자의 코일 결선 방식에 따른 회전자의 자극수는 고정자가 2극형일 경우 회전자 자극수는 2극이고, 4극형일 경우 회전자 자극수는 4극이고, 8극형일 경우 회전자 자극수는 8극이다. 자극수가 커질수록 회전자는 저속 회전한다. 즉 동기전동기에서는 자극수가 커지면 회전자는 저속 회전한다.
유도전동기에서는 자석이 아닌 도전판을 사용하기 때문에, 고정자의 극수가 증가하더라도 회전자의 구조는 변하지 않는다. 다만 고정자의 극수가 클수록 회전자는 저속 회전한다.
본 발명에 따른 비접촉 전동기는 회전 자계에 의하여 회전자가 회전하기 때문에 고정자의 회전중심과 피구동축이 연결된 회전자의 회전중심이 정확히 일치하지 않더라도 동력이 원활하게 전달되어 피구동축을 회전시킬 수 있다. 고정자와 회전자가 일체로 형성되어 피구동축이 직접 연결되는 종래의 전동기에서는 회전축이 정확히 일치하지 않으면 구동이 불가능하다.
특히 본 발명에 따른 비접촉식 동력전달장치는 TFT-LCD, PDP, 반도체 등과 같이 분진이 제품의 품질에 결정적인 영향을 미치는 경우에 효과적으로 응용될 수 있고, 각각의 구동축에 대하여 별개의 전동기가 설치되기 때문에 유지보수하기에 아주 편리하다.
본 발명은 고정자와 회전자를 분리하여 회전 자계에 의하여 회전자를 회전시킬 수 있는 비접촉식 전동기를 이용함으로써 고정자와 회전자 사이에 격막이나 격판을 설치함으로써 외부와 격리된 공간 내로 비접촉식으로 동력을 전달할 수 있고, 회전 자계에 의하여 회전자를 회전시킴으로써 부품을 마모시키지 않으며 분진 등이 발생하지 않는 청정한 작업환경을 제공할 수 있으며, 고정자와 회전자가 분리되어 있기 때문에 구동축과 피구동축을 분해 또는 조립하기에 편리하고, 구동부의 진동이 피구동축에 전달되지 않으며, 고정자의 회전중심과 피구동축이 연결된 회전자의 회전 중심이 정확히 일치하지 않더라도 동력이 원활하게 전달되는 로울러 컨베이어를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
제1도는 종래의 스큐(skew) 기어 또는 원통형자석을 이용한 비접촉식 동력전달장치를 이용한 종래의 동력전달장치에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어의 개략적인 사시도이다.
제2도는 본 발명에 따른 비접촉 전동기에 의하여 구동되는 로울러 컨베이어의 개략적인 사시도이다.
제3도는 본 발명에 따른 고정자와 회전자가 완전 분리된 비접촉 전동기의 개략적인 사시도이다.
제4도는 제3도의 비접촉 전동기에 자력선이 형성되는 모습을 나타내기 위한 단면도이다.
제5도는 제3도의 고정자의 우측면도이다.
제6도는 제3도의 회전자의 좌측면도이다.
제7도 내지 제9도는 고정자가 6개의 코일뭉치(11)로 이루어지고, 회전자가 도전판으로 이루어진 유도전동기에 관한 것으로, 제7도는 단면도이고, 제8도는 고정자의 우측면도이고, 제9도는 회전자의 좌측면도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *
1 : 고정자 2 : 회전자
11 : 돌출철심 13 : 고정자 배면철심
14 : 코일 21 : 회전자 배면철심
22 : 자석 23 : 축
25 : 원판형(disk type) 도전판 30 : 자속선 순환회로
100 : 격막 101 : 모터
102, 113 : 구동축 106 : 동력전달수단
117 : 이송물체 111, 112 : 스큐기어 또는 자석
120 : 베어링

Claims (5)

  1. 각각의 구동축(113)이 양쪽의 베어링(120a, 120b)에 의하여 지지되고, 상기 구동축(113)의 단부에 회전자(2)가 일체로 조립되고, 그 회전자에 대향하여 고정자(1)가 설치되어, 고정자의 회전 자계에 의하여 회전자가 회전할 수 있도록 구성되며, 상기 고정자는 코일(14)이 감긴 6∼36개의 돌출철심(11) 및 이 돌출철심과 일체로 형성되고 자속선 순환회로(30)를 형성하기 위한 고정자 배면철심(13)으로 이루어지고, 상기 회전자는 N극과 S극이 서로 교대되도록 위치하는 2∼8개의 자석으로 이루어진 원판형 자석(22), 상기 자석을 지지하고 자속선 순환회로(30)를 형성하기 위한 회전자 배면철심(21), 및 상기 중앙철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(23)으로 이루어지며, 상기 복수개의 돌출철심 각각에 교류전류를 공급하여 회전 자계에 의하여 상기 회전자가 회전하는 것을 특징으로 하는 로울러 컨베이어.
  2. 각각의 구동축(113)이 양쪽의 베어링(120a, 120b)에 의하여 지지되고, 상기 구동축(113)의 단부에 회전자(2)가 일체로 조립되고, 그 회전자에 대향하여 고정자(1)가 설치되어, 고정자의 회전 자계에 의하여 회전자가 회전할 수 있도록 구성되며, 상기 고정자는 코일(14)이 감긴 6∼36개의 돌출철심(11) 및 이 돌출철심과 일체로 형성되고 자속선 순환회로(30)를 형성하기 위한 고정자 배면철심(13)으로 이루어지고, 상기 회전자는 원판형 도전판(25), 상기 도전판을 지지하고 자속선 순환회로(30)를 형성하기 위한 회전자 배면철심(21), 및 상기 중앙철심에 연장되어 동력을 전달하기 위한 축(23)으로 이루어지며, 상기 복수개의 돌출철심 각각에 교류전류를 공급하여 회전 자계에 의하여 상기 회전자가 회전하는 것을 특징으로 하는 로울러 컨베이어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정자와 회전자는 0.01∼5.0㎜의 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 로울러 컨베이어.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정자와 회전자 사이에 격막(100)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 로울러 컨베이어.
  5. 삭제
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