KR100594487B1

KR100594487B1 - 토크 리미터

Info

Publication number: KR100594487B1
Application number: KR1020040084691A
Authority: KR
Inventors: 박재붕
Original assignee: 박재붕
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-06-30
Also published as: KR20040103817A

Abstract

본 발명은 토크 리미터에 관한 것으로써, 각종 기계에 형성된 구동축에 결합되어, 스프링의 장력에 의해 구동 마찰판과 피동 마찰판이 밀착된 상태에서 정회전하다가 과부하가 발생하게 되면, 니들 롤러가 마찰판의 반경방향에 대하여 기울어져 선접촉하여 구동되며, 니들 롤러의 기울어진 각도에 따라 구동 토크를 변경시킬 있고, 마찰판 사이에 이물질 침투로 인한 구동 토크의 변화가 없어 장기간 고장 없이 사용이 가능한 특징이 있다.

본 발명은 크게 결합구(10)와 구동부(20), 니들 롤러(31)가 내재된 리테이너(30) 및 피동부(40) 등으로 구성되는 바, 단차진 원통관 형태로 구성되되, 직경이 큰 외주면으로는 조절구(11)가 체결되고, 측단 내주면에 가공된 테이퍼홈(10a)으로는 플랜지(12)가 볼트(13)에 의해 일체로 결합된 결합구(10)와, 직경이 작은 결합구(10)의 외주면으로는 스프링 가압링(21)과 스프링(22) 및 구동 마찰판(24)이 순차적으로 결합되되, 구동 마찰판(24)이 결합핀(25)에 의해 결합구(10)와 일체로 결합된 구동부(20)와, 상기 구동 마찰판(24)의 일측면과 선접촉하여 회전할 수 있도록 원통형태의 니들 롤러(31)가 일정각도만큼 기울어진 형태로 배열된 링 형태의 리테이너(30)와, 상기 니들 롤러(31)와 맞접하도록 단관의 형태로 구성된 피동 마찰판(41)의 외주면으로는 구동 대상물(50)이 결합핀(42)에 의해 결합되고, 피동 마 찰판(41)의 타측으로는 베어링(43)과 축용 멈춤링(44)이 결합된 피동부(40)로 구성되어, 구동축(1)에 과부하가 발생하게 되면, 구동 및 피동 마찰판(24, 41) 사이에 구름마찰과 미끄럼마찰이 동시에 발생하여 공회전이 이루어지게 되는 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 구동 마찰판과 피동 마찰판 사이에 니들 롤러를 원형으로 다수개 배열하되, 일정 각도로 기울어진 임펠러 형태로 배열하고, 스프링의 장력에 의해 구동 마찰판과 피동 마찰판이 밀착된 상태에서 정회전하다가 과부하가 발생하게 되면, 니들 롤러가 마찰판의 반경방향에 대하여 기울어져 선접촉함으로써 내구성과 내마모성이 향상되고, 이로 인해 보수비용이 절감되며 산업기계의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 니들 롤러의 배열각도를 조절함으로써 다양한 크기의 마찰판에 적용이 가능함은 물론, 기울어진 각도에 따라 구동 토크를 변경할 수 있으며, 니들 롤러와 마찰판이 선접촉 방식으로 구동됨으로써 구동 및 피동 마찰판 사이에 이물질 침투로 인한 구동 토크의 변화가 없어 장기간 고장 없이 사용이 가능한 효과가 있다.

토크 리미터, 니들 롤러, 공회전, 베벨기어, 스프라켓, 벨트풀리

Description

토크 리미터 { torque limiter }

도 1은 본 발명의 전체 사시도

도 2는 본 발명의 단면도

도 3은 본 발명 리테이너의 평면도

도 4는 본 발명 조립상태 단면도

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예를 나타낸 단면도

[도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명]

1 : 구동축 10 : 결합구

10a : 테이퍼홈 10b : 나사산

11 : 조절구 11a : 나사골

12 : 플랜지 13 : 볼트

20 : 구동부 21 : 스프링 가압링

22 : 스프링 23 : 스프링 리테이너

24 : 구동 마찰판 25, 42 : 결합핀

30 : 리테이너 31 : 니들 롤러

32 : 관통공 40 : 피동부

41 : 피동 마찰판 43 : 베어링

44 : 축용 멈춤링 50 : 구동 대상물

51 : 베벨기어 52 : 스프라켓

본 발명은 토크 리미터에 관한 것으로써, 더욱 상세히 설명하면, 다양한 기계에 형성된 축에 결합되어, 스프링의 장력에 의해 구동 마찰판과 피동 마찰판이 밀착된 상태에서 정회전하다가 과부하가 걸리게 되면, 니들 롤러가 마찰판의 반경방향에 대하여 기울어져 선접촉하여 구동됨으로써 니들 롤러의 기울어진 각도에 따라 구동 토크를 변경시킬 있고, 마찰판 사이에 이물질 침투로 인한 구동 토크의 변화가 없어 장기간 고장 없이 사용이 가능한 토크 리미터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 리미터는, 기계적인 토크 제어 방법으로 동력전달 시 모터, 기계, 장비, 로봇, 시험기기, 시스템 등의 과도한 비틀림이나 과부하로부터 보호를 위한 예방적 기능을 수행하는 장치를 말하는 것으로써, 특히 높은 동력과 회전수를 가지는 모터의 구동 시 예기치 않는 과부하 발생함에 따라 고가의 장치와 인명을 보호하기 위하여 널리 사용되는 기계 장치이다.

이러한 토크 리미터의 대표적인 기술을 살펴보면, 파우더 토크 리미터와 스 프링 클러치식 토크 리미터가 사용되는 바, 전자의 파우더 토크 리미터는 고기능 이라는 이점은 있으나, 그 구조가 상당히 복잡하여 제조에 있어서 고도의 기술이 필요하고, 제조원가 또한 고가인 단점이 있으며, 축과 일체로 구성되어 있어서 사용에 따른 불편함이 있어서 널리 사용되지 못하는 단점이 있다.

또한, 후자의 스프링 클러치식 토크 리미터는 비교적 구조가 간단하고, 제조원가가 낮은 이점이 있어서 널리 사용되고 있는 바, 이러한 스프링 클러치식 토크 리미터는 대부분이 볼을 사용하는 형태로 구성되어 있다.

이러한 볼 형태를 이용한 스프링 클러치식 토크 리미터는 볼과 마찰판 사이의 점접촉에 의해 구동되는 바, 볼의 마모에 의해 그 수명이 현저하게 짧은 문제점이 있었으며, 볼과 마찰판 사이에 이물질이 침투하게 될 경우에도 마찰계수가 변하게 되어 정상적인 작동이 되지 않고, 그로 인해 산업기계에 과부하가 걸려서 오작동 및 파손될 우려가 높으며, 작업 대상물의 불량률이 증가하여 제품의 신뢰도가 크게 저하되는 문제점이 있었고, 가격이 고가인 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구동 마찰판과 피동 마찰판 사이에 니들 롤러를 원형으로 다수개 배열하되, 일정 각도로 기울어진 임펠러 형태로 배열하고, 스프링의 장력에 의해 구동 마찰판과 피동 마찰판이 밀착된 상태에서 정회전하다가 과부하가 발생하게 되면, 니들 롤러가 마찰판의 반 경방향에 대하여 기울어져 선접촉함으로써 내구성과 내마모성이 향상되고, 이로 인해 보수비용이 절감되며 산업기계의 신뢰도가 향상됨을 목적으로 한다.

또한, 니들 롤러의 배열각도를 조절함으로써 다양한 크기의 마찰판에 적용이 가능함은 물론, 기울어진 각도에 따라 구동 토크를 변경할 수 있으며, 니들 롤러와 마찰판이 선접촉 방식으로 구동됨으로써 구동 및 피동 마찰판 사이에 이물질 침투로 인한 구동 토크의 변화가 없어 장기간 고장 없이 사용이 가능하도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 크게 결합구(10)와 구동부(20), 니들 롤러(31)가 내재된 리테이너(30) 및 피동부(40) 등으로 구성되는 바, 단차진 원통관 형태로 구성되되, 직경이 큰 외주면으로는 조절구(11)가 체결되고, 측단 내주면에 가공된 테이퍼홈(10a)으로는 플랜지(12)가 볼트(13)에 의해 일체로 결합된 결합구(10)와, 직경이 작은 결합 구(10)의 외주면으로는 스프링 가압링(21)과 스프링(22) 및 구동 마찰판(24)이 순차적으로 결합되되, 구동 마찰판(24)이 결합핀(25)에 의해 결합구(10)와 일체로 결합된 구동부(20)와, 상기 구동 마찰판(24)의 일측면과 선접촉하여 회전할 수 있도록 원통형태의 니들 롤러(31)가 일정각도만큼 기울어진 형태로 배열된 링 형태의 리테이너(30)와, 상기 니들 롤러(31)와 맞접하도록 단관의 형태로 구성된 피동 마찰판(41)의 외주면으로는 구동 대상물(50)이 결합핀(42)에 의해 결합되고, 피동 마찰판(41)의 타측으로는 베어링(43)과 축용 멈춤링(44)이 결합된 피동부(40)로 구성되어, 구동축(1)에 과부하가 발생하게 되면, 구동 및 피동 마찰판(24, 41) 사이에 구름마찰과 미끄럼마찰이 동시에 발생하여 공회전이 이루어지게 되는 대략적인 구성을 갖는다.

이하 본 발명의 실시 예를 도면을 통해 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 단면도를 나타낸 것으로써, 도시한 바와 같이, 본 발명은 구동축(1) 상에, 결합구(10)가 플랜지(12)와 볼트(13)에 의해 결합되고, 결합구(10)의 일측으로는 스프링(22)과 구동 마찰판(24), 니들 롤러(31)가 내재된 리테이너(30), 피동 마찰판(41) 및 베어링(43) 등이 순차적으로 관삽되어 축용 멈춤링(44)에 의해 결합된 형태로 구성된다.

우선, 베어링(43)과 피동 마찰판(41) 등으로 구성된 피동부(40)를 살펴보면, 베어링(43)은, 통상의 볼 베어링 형태로 구성되되, 베어링(43)의 일측으로는 축용 멈춤링(44)이 결합되어 결합구(10) 상에 관삽된 구성요소들이 결합 · 고정되도록 구성되며, 베어링(43)의 타측면으로는 단관 형태의 피동 마찰판(41)이 결합되는 바, 피동 마찰판(41)의 외주면 일측으로는 결합핀(42)이 형성되어 후술하는 다양한 구동 대상물(50)과 결합되어 구동 대상물(50)을 구동시킬 수 있도록 구성되고, 피동 마찰판(41)의 타측면으로는 후술하는 니들 롤러(31)가 선접촉하여 회전할 수 있도록 구성된다.

상기 피동 마찰판(41)과 접하는 니들 롤러(31)는, 원통의 형태로 형성되어 구동 마찰판(24)과 피동 마찰판(41) 사이에 설치되되, 각각의 니들 롤러(31)는 후술하는 리테이너(30)로 결속될 수 있도록 구성되며, 후술하는 구동 마찰판(24)과의 접촉 시 마찰계수가 낮아짐은 물론, 이물질의 유입에 따른 구동 토크의 변화가 없도록 구성된다.

한편, 리테이너(30)의 형태가 도 3에 잘 도시된 바, 이를 살펴보면, 소정의 폭과 두께를 가진 링의 형태로 구성되되, 그 표면에는 상기 니들 롤러(31)가 삽입될 수 있도록 직사각형태의 관통공(32)이 다수개 형성되는 바, 대략적인 형태가 임펠러의 형태로 일정각도(α)만큼 기울어지도록 구성된다.

또한, 구동 마찰판(24)과 스프링(22) 등으로 구성된 구동부(20)를 살펴보면, 우선 구동 마찰판(24)은 상기 피동 마찰판(41)과 대동소이하게 구성된 것으로, 단 관의 형태로 구성되되, 구동 마찰판(24)의 내주면 일측에는 결합핀(25)이 형성되어 후술하는 결합구(10)와 일체로 결합되는 구성을 가지며, 구동 마찰판(24)의 일측면으로는 상기 니들 롤러(31)와 선접촉하도록 구성되고, 타측면으로는 스프링(22)이 결합되는 구성을 갖는다.

상기 스프링(22)은 다수개의 관통공이 형성된 링형태의 스프링 리테이너(23)에 의해 결속되고, 스프링(22)의 끝단에는 스프링 가압링(21)이 결합되어, 후술하는 조절구(11)가 전 · 후진함에 따라 스프링(22)의 장력을 조절할 수 있도록 구성된다.

상기 구동 마찰판(24)과 결합핀(25)에 의해 결합되는 결합구(10)의 구성을 살펴보면, 단차진 관형태로 구성되되, 직경이 작은 외주면 상으로는 상기 스프링 가압링(21)과 스프링(22), 구동 마찰판(24), 리테이너(30), 피동 마찰판(41), 베어링(43) 및 축용 멈춤링(44) 등이 순차적으로 결합되도록 구성되며, 직경이 큰 외주면 상으로는 나사산(10b)이 가공되어 있어서, 내주면에 나사골(11a)이 형성된 링형태의 조절구(11)가 체결 또는 해제될 수 있는 구성을 갖는다.

또한, 결합구(10)의 일측단 내부로는 테이퍼홈(10a)이 가공되어 있어서, 테이퍼 지게 가공된 플랜지(12)가 삽착되어 볼트(13)에 의해 일체로 결합될 수 있도록 구성되며, 플랜지(12)는 구동축(1)과 결합되어 구동축(1)의 회전력이 결합구(10)에 전해지도록 하는 구성을 갖는다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 조립과정을 도 4를 통해 살펴보면, 우선, 구동축(1) 상에 결합구(10)를 플랜지(12)와 볼트(13)를 통해 결합한 다음, 결합구(10)의 단차부 측으로 스프링 가압링(21)을 삽입하고, 스프링(22)과 결합된 스프링 리테이너(23)를 삽입한 후, 구동 마찰판(24)을 삽입하되, 결합핀(25)을 이용하여 결합구(10)와 일체로 결합되도록 하며, 그런 다음 니들 롤러(31)가 설치된 리테이너(30)를 삽입하여 구동 마찰판(24)과 니들 롤러(31)가 맞접되도록 한 후, 피동 마찰판(41)을 삽입하여 피동 마찰판(41)과 니들 롤러(31)가 선접촉하도록 한 다음, 베어링(43)과 축용 멈춤링(44)을 삽입 · 결합함으로써 본 발명이 일체로 구성되는 조립과정을 갖는다.

한편, 본 발명의 다양한 실시 예를 통해 작동과정을 살펴보면, 도 5a와 도 5b에 잘 도시된 바, 상기 조립된 본 발명의 피동 마찰판(41)에 형성된 결합핀(42)과 구동 대상물(50)을 결합함으로써 구동축(1)으로부터 전달받은 구동력을 구동 대상물(50)로 전달할 수 있도록 구성되며, 도 5a에 도시한 바와 같이, 피동 마찰판(41)의 결합핀(42)이 베벨기어(51)에 결합되면, 구동축(1) 직교하는 방향으로 구동력을 전달할 수 있으며, 도 5b에 도시한 바와 같이, 스프라켓(52)과 피동 마찰판(41)의 결합핀(42)이 결합되면, 구동력이 스프라켓(52)으로 전달될 수 있도록 구성되며, 구동축(1)에 과부하가 발생하게 되면, 피동 마찰판(41)이 니들 롤러(31)와 선접촉하여 구름마찰과 미끄럼마찰이 동시에 발생하여 공회전이 이루어지게 되는 작동과정을 갖는다.

상기 실시 예 이외에도 벨트풀리를 비롯하여 각종 동력전달 장치에 적용이 가능하며, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 실시 예에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 사상이 적용되는 모든 기계 장치에 적용됨을 밝혀둔다.

Claims

토크 리미터에 있어서,

단차진 원통관 형태로 구성되되, 직경이 큰 외주면으로는 조절구(11)가 체결되고, 그 측단 내주면에 가공된 테이퍼홈(10a)으로는 플랜지(12)가 볼트(13)에 의해 일체로 결합된 결합구(10)와,

결합구(10)의 직경이 작은 외주면으로는 스프링 가압링(21)과 스프링(22) 및 구동 마찰판(24)이 순차적으로 결합되되, 구동 마찰판(24)이 결합핀(25)에 의해 결합구(10)와 일체로 결합된 구동부(20)와,

상기 구동 마찰판(24)의 일측면과 선접촉하여 회전할 수 있도록 원통형태의 니들 롤러(31)가 배열 · 수장된 링형태의 리테이너(30)와,

상기 니들 롤러(31)와 맞접하는 피동 마찰판(41)의 외주면으로는 구동 대상물(50)이 결합핀(42)에 의해 결합되고, 피동 마찰판(41)의 타측으로는 베어링(43)과 축용 멈춤링(44)이 결합된 피동부(40)로 구성되어,

결합구(10)와 결합된 구동축(1)에 과부하가 발생하게 되면, 구동 및 피동 마찰판(24, 41) 사이에 구름마찰과 미끄럼마찰이 동시에 발생하도록 함을 특징으로 하는 토크 리미터.
제 1항에 있어서,

리테이너(30)의 표면에는 직사각형태의 관통홈(32)이 구동 및 피동 마찰판(24, 41)의 반경방향에 대하여 기울어진 형태로 배열되고, 그에 니들 롤러(31)가 수장되어 구동 마찰판(24)과 피동 마찰판(41) 사이에서 선접촉을 통해 회전함으로써, 니들 롤러(31)의 기울기에 따라 구동 토크를 변경시킬 수 있음을 특징으로 하는 토크 리미터.