KR100649550B1 - 일방향 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 변환방법 - Google Patents

일방향 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 변환방법 Download PDF

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KR100649550B1 KR1020050053038A KR20050053038A KR100649550B1 KR 100649550 B1 KR100649550 B1 KR 100649550B1 KR 1020050053038 A KR1020050053038 A KR 1020050053038A KR 20050053038 A KR20050053038 A KR 20050053038A KR 100649550 B1 KR100649550 B1 KR 100649550B1
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곽병만
이창원
강희엽
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Abstract

본 발명은 일방향 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 주회전축(10), 톱니의 일부가 제거된 제 1 베벨기어(20)와 제 2 베벨기어(30), 부회전축(40), 및 베벨피니언(50)을 포함하여 구성되는 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조에 관한 것이다. 또한, 여기에 톱니의 일부가 제거된 평기어(60), 랙기어(70), 롤러(80) 및 회전받침대(90)를 더 포함하여 구성되는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 이것과 관련된 방법에 관한 것이다.
회전운동, 선형운동, 회전축, 베벨기어, 베벨피니언, 평기어, 랙기어

Description

일방향 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 변환 방법{GEAR STRUCTURE AND METHOD FOR TRANSFORMING ROTATIONAL MOTION TO ROTATIONAL RETURN MOTION OR LINEAR RETURN MOTION WITH TEMPORY STOP}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조의 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법 중 제 1 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도이고, 도2b는 측면도이다.
도 2c는 본 발명에 따른 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법 중 제 2 단계 및 제 3 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도이고, 도 2d는 측면도이다.
도 2e 본 발명에 따른 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법 중 제 4 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도이고, 도2f는 측면도이다.
도 2g는 본 발명에 따른 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법 중 제 5 단계를 설명하기 위한 도 1의 기 어 구조의 작동상태 정면도이고, 도2h는 측면도이다.
도 2i는 본 발명에 따른 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법 중 제 6 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도이고, 도2j는 측면도이다.
도 3a 및 도3b는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조의 사용상태도이다.
도 4는 받침대의 운동 거리를 랙기어가 움직이는 거리의 1/2로 축소한 체인 연결 구조이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
10 : 주회전축,
20 : 제 1 베벨기어,
30 : 제 2 베벨기어,
40 : 부회전축,
50 : 베벨피니언,
60 : 평기어,
70 : 랙기어,
80 : 롤러,
90 : 회전받침대.
본 발명은 주회전축(10), 톱니의 일부가 제거된 제 1 베벨기어(20)와 제 2 베벨기어(30), 부회전축(40), 및 베벨피니언(50)을 포함하여 구성되는 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조에 관한 것이다. 또한, 여기에 톱니의 일부가 제거된 평기어(60), 및 랙기어(70) 등을 더 포함하여 구성되는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 이것과 관련된 방법에 관한 것이다.
　종래 기술인 "자동차 브레이크의 패드 역회전 장치(10-1998-0044628)"의 경우 베벨기어를 사용하여 휠의 회전방향과 반대방향으로 브레이크 패드를 회전시킴으로써 제동력을 증가시키는 발명으로 베벨기어를 사용하여 회전 방향을 역전시키는 점에서 본 발명과 일부 유사한 점이 있으나 반복적인 정역회전을 구현할 수 없다는 한계를 가지고 있다.
　기존 발명인 "전자식 클러치를 이용한 전동식 동력 조향 장치(10-2002-0045412)"의 경우 자성 유체 및 전자적 제어기를 사용하여 전자적으로 그 회전 방향을 역전시키는 발명으로 본 발명과 같이 자성 유체나 전자석 등이 없이 기계적인 메커니즘으로 회전 방향을 역전시킬 수 없다는 한계를 갖고 있다.
현재 자동천공제본기에 사용 중인 캠을 이용한 왕복운동기구는 캠의 크기의 제약으로 왕복운동의 범위가 제한적이라 더 큰 모양의 기계 개발이 불가능하다. 모터의 정역방향 제어에 의한 리드스크루 형식의 기구는 왕복운동을 발생하지만 장치가 복잡하고 경제성 측면에서 불리하다는 문제점을 가진다. 본 발명은 천공기의 성 능 개선에 관한 연구과정에서 천공기의 핵심 부품인 원통캠을 대체하기 위하여 개발되었다.
본 발명의 목적은 단일방향의 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한, 리버서블(reversible)모터를 사용하기가 곤란한 경우 또는 기계적으로 단일방향 회전을 왕복 운동으로 변환할 필요가 있는 곳에 적용이 가능한 기어 구조를 제공하기 위함이다. 모터의 관성이 커서 그 회전을 역전시키기 곤란하거나 관성으로 인하여 시간적 지연이 발생하게 되는 경우에는 모터의 방향을 역전시키지 않고도 반복적인 왕복운동을 구현할 수 있는 기어 메커니즘을 제공하기 위함이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조는 주회전축(10), 톱니의 일부가 제거된 제 1 베벨기어(20)와 제 2 베벨기어(30), 부회전축(40), 및 베벨피니언(50)을 포함하여 구성된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주회전축(10)은 일측에 모터의 회전력을 전달받기 위한 기어가 부착될 수 있으며, 작업성 등의 측면에서 단면 형상은 원형이 바람직하다.
주회전축(10)은 일방향으로 회전한다.
제 1 베벨기어(20)는 주회전축(10)에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 형상이다. 제 2 베벨기어(30)는 주회전축(10)에 제 1 베벨기어(20)와 엇갈리게 마주 위치하고, 톱니의 일부가 제거된 형상이다.
제 1 베벨기어(20) 및 제 2 베벨기어(30)는 톱니 중 절반을 제거하여 반원 형상으로 구성됨이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 피치원이 이루는 호의 각이 180°에 미달하거나 180°를 초과하게 형성할 수 있으며, 제 1 베벨기어(20) 및 제 2 베벨기어(30)의 피치원이 이루는 호의 각의 합이 360°가 되지 못하게 구성할 수 도 있을 것이다. 제거하여야 하는 톱니의 개수와 위치는 베벨피니언(50)과 제 1, 2 베벨기어(20, 30)의 크기와 모듈 그리고 기어비에 따라서 다르게 결정될 수 있다.
부회전축(40)은 주회전축(10)과 직교하는 방향으로 설치된다. 또한, 부회전축(40)은 축선이 제 1 베벨기어(20)의 피치원이 이루는 평면과와 제 2 베벨기어(30)의 피치원이 이루는 평면 사이를 향한다. 작업성 등의 측면에서 부회전축(40)의 단면 형상은 원형이 바람직하다.
베벨피니언(50)은 부회전축(40)의 일측에 결합되고, 주회전축(10)의 일방향 회전시 제 1 베벨기어(20)에 연결된 후 제 2 베벨기어(30)에 연결될 수 있도록 제 1 베벨기어(20)와 제 2 베벨기어(30)의 사이에 놓인다. 따라서, 제 1 베벨기어(20)에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향과 제 2 베벨기어(30)에 의해 베벨피니언 (50)이 회전하는 방향이 반대가 된다.
본 발명에 따른 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조는 전술한 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조의 구성요소 모두를 포함하고, 이에 부가하여 톱니의 일부가 제거된 평기어(60), 랙기어(70), 롤러(80), 및 회전받침대(90)를 더 포함하여 구성된다.
즉, 주회전축(10), 주회전축(10)에 고정되고 톱니의 일부가 제거된 제 1 베벨기어(20), 주회전축(10)에 제 1 베벨기어(20)와 엇갈리게 마주 위치하고 톱니의 일부가 제거된 제 2 베벨기어(30), 축선이 제 1 베벨기어(20)의 피치원이 이루는 평면과와 제 2 베벨기어(30)의 피치원이 이루는 평면 사이를 향하는 부회전축(40), 및 부회전축(40)의 일측에 위치되고 주회전축(10)의 일방향 회전시에 제 1 베벨기어(20)에 연결된 후 제 2 베벨 기어(30)에 연결될 수 있도록 제 1 베벨기어(20)와 제 2 베벨기어(30)의 사이에 놓이는 베벨피니언(50)을 포함하여 구성되고, 부가적으로 평기어(60)와 랙기어(70)를 더 포함한다.
평기어(60)는 부회전축(40)의 타측에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 형상이다. 도 1에서와 같이, 평기어(60)는 톱니 중 절반 가량이 제거된다. 하지만, 제거하여야 하는 톱니의 개수와 위치는 베벨피니언(50)과 제 1, 2 베벨기어(20, 30)의 크기, 모듈, 기어비, 랙기어(70)의 상승 또는 하강 높이, 및 회전받침대(90)의 형상에 따라서 다르게 결정될 수 있다.
랙기어(70)는 평기어(60)의 치형에 상응하는 치형을 가지며, 베벨피니언(40) 회전시에 평기어(60)의 톱니에 물리도록 위치한다.
도 1을 참조하여, 랙기어(70)의 일시적 멈춤을 위한 수단인 롤러(80)와 회전받침대(90)에 대해 설명한다. 롤러(80)는 랙기어(70)의 일측에 위치한다. 회전받침대(90)는 주회전축(10)에 고정되고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니의 연결이 해제된 상태에 있을 때 롤러(80)의 하부를 받치기 위한 것이다. 도 1에서는 회전받침대(90)의 호의 각도가 거의 180°가 되도록 구성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 롤러(80)의 하부를 받치는 부분의 회전받침대(90)의 호의 각도 및 주회전축(10)에 장착하는 위치는 평기어(60)의 제거된 톱니의 수와 제거 위치, 작동 사이클 내에서 멈춤 시간, 베벨피니언(50)과 제 1, 2 베벨기어(20, 30)의 크기, 모듈, 기어비, 랙기어(70)의 상승 또는 하강 높이를 고려하여 결정된다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f, 도 2g, 도 2i, 및 도 2j를 참조하여, 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법에 관하여 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법 중 제 1 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도이고, 도2b는 측면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 단계에서는 제 2 베벨기어(30)와 베벨피니언(50)의 물림이 해제된 후, 일방향으로 회전하는 제 1 베벨기어(20)가 베벨피니언(50)을 타방향으로 구동하고, 타방향으로 회전하는 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 타방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니가 물려 랙기어(70)를 일방향으로 이동시킨다.
도 2c 및 도 2d는 제 2 단계와 제 3 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도 및 측면도이다. 도 2b 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 제 2 단계에서는 일방향으로 회전하는 제 1 베벨기어(20)와 베벨피니언(50)을 타방향으로 구동하고, 타방향으로 회전하는 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 타방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니가 제거된 부분이 랙기어(70)의 톱니에 근접하여 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니의 이물림이 해제되고, 회전력이 랙기어(70)로 전달되지 않는다.
제 3 단계에서는 일방향으로 회전하는 회전받침대(90)의 일측이 롤러(80)의 하부를 받친다.
도 2e 및 도 2f는 제 4 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도 및 측면도이다. 도 2e 및 도 2f에 도시된 바와 같이, 제 4 단계에서는 제 1 베벨기어(20)와 베벨피니언(50)의 물림이 해제된 후, 일방향으로 회전하는 제 2 베벨기어(30)가 베벨피니언(50)을 일방향으로 구동하고, 일방향으로 회전하는 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 일방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니의 이물림이 해제된 상태에 있어 회전력이 랙기어(70)로 전달되지 않는다.
도 2g 및 도 2h는 제 5 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도 및 측면도이다. 도 2g 및 도 2h에 도시된 바와 같이, 제 5 단계에서는 일방향으로 회전하는 회전받침대(90)의 타측과 롤러(80)의 하부의 접촉이 해제된다.
도 2i 및 도 2j는 제 6 단계를 설명하기 위한 도 1의 기어 구조의 작동상태 정면도 및 측면도이다. 도 2i 및 도 2j에 도시된 바와 같이, 제 6 단계에서는 일방 향으로 회전하는 제 2 베벨기어(30)가 베벨피니언(50)을 일방향으로 구동하고, 일방향으로 회전하는 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 일방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니가 물려 랙기어(70)를 타방향으로 이동시킨다.
끝으로, 하강(타방향 이동)이 종료되면 랙기어(70)는 초기 상태로 돌아오고, 주회전축(10) 회전함에 따라 다시 전술한 제 1단계부터 재 반복한다.
본 발명의 일실시예와 달리, 주회전축(10)을 기준으로 0°~ 90° 영역에 제 1a 베벨기어, 180°~ 270° 영역에 제 1b 베벨기어를 위치시키고, 90°~ 180° 영역에 제 2a 베벨기어, 270°~ 360° 영역에 제 2b 베벨기어를 위치시킬 수 있다. 베벨기어와 베벨피니언(50)의 기어비를 4:1로 설계하면, 주회전축(10)이 1회전할 때 베벨피니언(50)은 두번의 왕복 회전운동을 할 수 있다. 또한, 주회전축(10)이 1회전할 때 랙기어(70)도 두번의 선형 왕복운동을 할 수 있다. 이 경우 회전받침대(90)의 형상은 이에 맞추어 바뀔 수 있고, 분리된 두개의 회전받침대(90)를 가질 수 있다.
베벨기어의 갯수는 아래와 같이 더 확장될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조는 주회전축(10), 주회전축(10)에 고정되고, 같은 치형을 가지고, 등간격 및 서로 수평으로 배치되는 적어도 두개의 하부 베벨기어들, 주회전축(10)에 하부 베벨기어들과 엇갈리게 마주 위치하도록 고정되고, 하부 베벨기어들과 같은 치형을 가지고, 등간격 및 서로 수평으로 배치되는 적어도 두개의 상부 베벨기어들, 축선이 하부 베벨기어들의 피치원이 이루는 평면과와 상부 베벨기어의 피치원이 이루는 평면 사이를 향 하는 부회전축(40), 및 부회전축(40)의 일측에 고정되고, 주회전축(10) 1회전시에 하부 베벨기어들 및 상부 베벨기어들과 연결되고, 하부 베벨기어들과 상부 베벨기어들 사이에 놓이는 베벨피니언(50)을 포함하여 구성되게 할 수 있다. 이 때 하부 베벨기어들 중 하나에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향과 상부 베벨기어(30)들 중 하나에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향이 반대이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조의 구성 요소를 모두 포함하고, 부회전축(40)의 타측에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 평기어(60), 평기어(60)의 치형에 상응하는 치형을 가지며, 베벨피니언(40) 회전시에 평기어(60)의 톱니에 물리도록 위치한 랙기어(70)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조는 랙기어(70)의 일측에 위치하는 롤러(80), 및 주회전축(10)에 고정되고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니의 연결이 해제된 상태에 있을 때 롤러(80)의 하부를 받치기 위한 적어도 하나의 회전받침대(90)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 회전받침대의 갯수는 하부 베벨기어들의 갯수와 같을 수 있다. 또한, 하부 베벨기어들과 상부 베벨기어들의 톱니의 총수 대비 베벨피니언(50) 톱니의 수의 비율(기어비)이 하부 베벨기어들의 갯수와 상부 베벨기어들의 갯수를 더한 숫자 : 1 일 수 있다. 그러면, 주회전축 1회전시 부회전축(40)은 하부 베벨기어들의 갯 수와 상부 베벨기어들의 갯수를 더한 숫자 만큼 회전한다. 톱니의 절반이 제거된 평기어(60) 사용시에 주회전축 1회전시에 랙기어는 두번 상하 운동을 하게 된다.
또 다른 실시예를 설명한다. 원(360°)형의 제 1 베벨기어(20)를 0°~ 90°영역에 톱니존재, 90°~ 180° 톱니제거, 180°~ 270° 영역에 톱니존재, 270°~ 360° 톱니제거의 형상으로 구성한다. 원(360°)형의 제 2 베벨기어(20)는 이와 엇갈리게 0°~ 90°영역에 톱니제거, 90°~ 180° 톱니존재, 180°~ 270° 영역에 톱니제거, 270°~ 360° 톱니존재의 형상으로 구성한다. 또한, 제 1, 2 베벨기어(20, 30)의 모든 톱니의 합과 베벨피니언의 톱니의 비율을 4:1로 구성한다. 이렇게 하면, 주회전축이 1회전할 때 랙기어는 두번의 왕복 운동을 할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 의한 일방향 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조의 작용에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1, 2 베벨기어(20. 30)는 모터에 의해서 가동되는 주회전축으로부터 수직방향에 있는 또 부회전축으로 움직임을 변환시키기 위해서 사용한다. 베벨피니언(50)이 연결된 부회전축(40)에 연결된 평기어(60)와 랙기어(70)는 이 회전운동을 주회전축(10)에 평행한 직선운동으로 변환하는 역할을 한다.
베벨피니언(50)의 회전 방향은 제 1, 2 베벨기어(20, 30) 중 연결된 베벨기어에 의해서 그 회전방향이 결정된다. 제 1, 2 베벨기어와 베벨피니언(50)의 회전비가 2:1일 경우 주회전축(10)이 1회전함에 따라 베벨피니언(50)은 왕복 1회전(제 1 베벨기어(20)에 의한 일방향 1회전 및 제 2 베벨기어(30)에 의한 타방향 1회전)을 하게 된다.
제 1 베벨기어(20)가 베벨피니언(50)과 맞물릴 때에는 제 2 베벨기어(30)의 톱니가　제거되어 있으므로 제 1 베벨기어(20)의 움직임과 무관하다. 제 2 베벨기어(30)가 베벨피니언(50)과 맞물리기 시작하면서 베벨피니언(50)의 회전방향은 반대로 바뀌고 제 1 베벨기어(20)는 톱니가 제거된 부분에 해당되어 베벨피니언(50)과 분리된다.
주회전축(10)의 회전방향이 시계방향(일방향)이라고 가정할 때 제 1 베벨기어(20)에 의해서 베벨 피니언은 반시계방향(타방향)으로 회전하게 된다. 제 1 베벨기어(20)에 의하여 1/2회전한 후에는 톱니가 없어지기 때문에 베벨피니언(50)은 제 1 베벨기어(20)에 의해서는 더 이상 회전을 하지 않는다. 1/2회전이 완료되는 순간 베벨피니언(50)은 제 2 베벨기어(30)와 맞물리게 되고 그 결과 회전방향이 시계방향(일방향)으로 바뀌면서 회전하게 된다. 이로서 정회전만의 모터로부터 회전왕복운동을 얻게 된다.
회전받침대(90)의 역할은 수직 상승을 한 랙기어(70) 부분이 평기어(60)와 분리되는 순간부터 랙기어(70) 부분을 지지하는 것이다. 회전받침대(90)는 롤러(80)를 받치면서 그 위에 가공된 경사를 따라서 랙기어(70)을 지지하게 된다.
도 3a 및 도3b는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조의 사용상태도이다. 도 3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 모터의 구동력은 주회전축(10)의 하단에 연결되어 있는 큰 평기어(105)가 하판 (110)의 아래 부분에서 연결되어 있다. 큰 평기어(105)가 연결되어 있는 주회전축(10)에는 회전받침대(90)와 제 1, 2 베벨기어(20, 30)가 서로 마주보며 고정되어 있다.
랙기어(70)는 랙가이드(120)에 의해서 미끄러질 수 있도록 되어 있다. 만일 베벨기어와 베벨피니언(50)의 톱니수의 비가 2:1일 경우 베벨기어의 1/2회전으로 베벨피니언은 1회전을 하게 된다. 즉, 베벨피니언(50)이 1회전을 하게 되면 베벨 피니언(50)이 연결된 축 상에 있는 평기어(60)도 1회전을 하게 되지만 평기어(60)의 톱니 중 일부가 제거되어 있으므로 결국 평기어(60)에 연결된 랙기어(70)는 평기어(60)의 톱니에 의해서 상승되는 높이가 결정된다. 제거된 톱니의 수에 따라 랙기어(70)가 일시적으로 멈추게 할 수 있다. 랙기어(70)가 상승하는 동안 랙기어(70)에 부착된 스프라켓(130)과 체인(135)에 의해서 연결된 받침대(140)가 상승운동을 하게 된다. 체인(135)의 한쪽 끝단은 하판(110)에 고정되어 있고 다른 한쪽 끝단은 받침대(140)와 연결된다. 그 결과 받침대(140)와 받침대(140) 위에 올려 진 물체는 랙기어(70)가 움직이는 높이의 2배만큼 움직이게 된다. 즉, 랙기어(70)가 1cm 상승하게 되면 스프라켓(130)에 의한 상대운동으로 받침대(140)는 하판(110)으로부터 2cm 상승하게 된다.　
도 4는 받침대의 운동 거리를 랙기어가 움직이는 거리의 1/2로 축소한 체인 연결 구조이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 스프라켓(130)과 체인(136)의 지지점 사이에 도르레(150)를 위치시킴으로써 받침대(140)의 운동 거리를 랙기어(70)가 움직이는 거리의 1/2로 축소할 수 있다.
발명은 상술한 실시예를 기준으로 주로 설명되었으나, 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 예컨대, 원(360°)형의 제 1 베벨기어(20)를 0°~ 90°영역에 톱니존재, 90°~ 180° 톱니제거, 180°~ 270° 영역에 톱니존재, 270°~ 360° 톱니제거의 형상으로 구성한다. 원(360°)형의 제 2 베벨기어(20)는 이와 엇갈리게 0°~ 90°영역에 톱니제거, 90°~ 180° 톱니존재, 180°~ 270° 영역에 톱니제거, 270°~ 360° 톱니존재의 형상으로 구성하고, 또한, 제 1, 2 베벨기어(20, 30)의 모든 톱니의 합과 베벨피니언(50)의 톱니의 비율을 4:1로 구성하는 등은 본 발명의 상술한 실시예로부터 당업자가 용이하게 도출할 수 있는 변경일 것이다.
본 발명에 따르는 경우 단일방향의 회전운동을 양방향 회전운동 또는 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조 및 방법이 제공된다. 또한, 리버서블 모터를 사용하기가 곤란한 경우 또는 기계적으로 단일방향 회전을 왕복 운동으로 변환할 필요가 있는 곳에 적용이 가능한 기어 구조가 제공된다. 모터의 관성이 커서 그 회전을 역전시키기 곤란하거나 관성으로 인하여 시간적 지연이 발생하게 되는 경우에는 모터의 방향을 역전시키지 않고도 반복적인 왕복운동을 구현할 수 있는 기어 메커니즘이 제공된다.　
　본 발명은 앞서 언급했던 것과 같이 천공기의 성능 개선연구의 일환을 진행되었던 과제의 결과물 중 하나이다. 천공기에서 필요한 기능을 수행하기 위해서 원통캠을 사용할 경우 가공 단가가 높아지고, 수직이송 높이를 개선하는데 한계가 있다. 그러나 새로 발명한 본 메커니즘을 이용할 경우 수직이송 높이를 원하는 수준까지 손쉽게 구현할 수가 있다. 현재 시판되고 있는 천공기는 천공 높이의 제약에 의하여 수요의 증가가 둔화되고 있으며 사용자들로부터 꾸준히 천공 높이에 대한 성능향상 요구가 있었다. 따라서 본 발명의 메커니즘을 이용해서 성능이 개선된 천공기를 개발함으로써 국내 수용의 증가 뿐 아닌 수출 증대 효과도 기대할 수 있다. 천공제본기뿐만 아니라 회전왕복운동이 요구되거나, 일시 멈춤이 가능한 선형왕복이 요구되는 다양한 이송장치에 적용될 수 있다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 청구범위에서 정해지는 것으로서, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

Claims (11)

  1. 기어 구조에 있어서,
    일방향으로 회전하는 주회전축(10);
    상기 주회전축(10)에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 제 1 베벨기어(20);
    상기 주회전축(10)에 상기 제 1 베벨기어(20)와 엇갈리게 마주 위치하고, 톱니의 일부가 제거된 제 2 베벨기어(30);
    상기 주회전축(10)과 직교하는 방향으로 설치되는 부회전축(40); 및
    상기 부회전축(40)의 일측에 고정되고, 상기 주회전축(10) 회전시 상기 제 1 베벨기어(20)에 연결되고 그 연결이 끝난 후 상기 제 2 베벨기어(30)에 연결될 수 있도록 상기 제 1 베벨기어(20)와 상기 제 2 베벨기어(30)의 사이에 위치하는 베벨피니언(50);을 포함하여 구성되고,
    상기 제 1 베벨기어(20)에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향과 상기 제 2 베벨기어(30)에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조.
  2. 기어 구조에 있어서,
    일방향으로 회전하는 주회전축(10);
    상기 주회전축(10)에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 제 1 베벨기어(20);
    상기 주회전축(10)에 상기 제 1 베벨기어(20)와 엇갈리게 마주 위치하고, 톱 니의 일부가 제거된 제 2 베벨기어(30);
    상기 주회전축(10)과 직교하는 방향으로 설치되는 부회전축(40); 및
    상기 부회전축(40)의 일측에 위치되고, 상기 주회전축(10)의 회전시에 상기 제 1 베벨기어(20)에 연결되고 그 연결이 끝난 후 상기 제 2 베벨 기어(30)에 연결될 수 있도록 상기 제 1 베벨기어(20)와 상기 제 2 베벨기어(30)의 사이에 위치하는 베벨피니언(50);
    상기 부회전축(40)의 타측에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 평기어(60);
    상기 평기어(60)의 치형에 상응하는 치형을 가지며, 상기 베벨피니언(40) 회전시에 상기 평기어(60)의 톱니에 물리도록 위치한 랙기어(70);를 포함하여 구성되고,
    상기 제 1 베벨기어(20)에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향과 상기 제 2 베벨기어(30)에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향이 반대이고,
    상기 평기어(60)의 톱니와 상기 랙기어(70)의 톱니의 연결이 해제될 때 부회전축(50)의 회전력의 상기 랙기어(70)로 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 랙기어(70)의 일측에 위치하는 롤러(80); 및
    주회전축(10)에 고정되고, 상기 평기어(60)의 톱니와 상기 랙기어(70)의 톱니의 연결이 해제된 상태에 있을 때 상기 롤러(80)의 하부를 받치기 위한 회전받침 대(90);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전받침대(90)는 수평한 중간부(93), 상기 중간부(93) 대비 경사를 이루는 제 1 경사부(91), 및 상기 중간부(93) 대비 경사를 이루는 제 2 경사부(92)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 베벨기어(20) 및 제 2 베벨기어(30)의 톱니수의 합과 베벨피니언(50)의 톱니수의 비는 2 : 1인 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  6. 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법에 있어서,
    제 2 베벨기어(30)와 베벨피니언(50)의 물림이 해제된 후, 일방향으로 회전하는 제 1 베벨기어(20)가 베벨피니언(50)을 타방향으로 구동하고, 상기 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 타방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니가 물려 랙기어(70)를 일방향으로 이동시키는 제 1 단계;
    일방향으로 회전하는 제 1 베벨기어(20)와 베벨피니언(50)을 타방향으로 구동하고, 상기 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 타방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니가 제거된 부분이 랙기어(70)의 톱니에 근접하여 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니의 이물림이 해제되고, 회전력이 랙기어(70)로 전달되지 않는 제 2 단계;
    일방향으로 회전하는 회전받침대(90)의 일측이 롤러(80)의 하부를 받치는 제 3 단계;
    상기 제 1 베벨기어(20)와 베벨피니언(50)의 물림이 해제된 후, 일방향으로 회전하는 제 2 베벨기어(30)가 베벨피니언(50)을 일방향으로 구동하고, 상기 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 일방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니의 이물림이 해제된 상태에 있어 회전력이 랙기어(70)로 전달되지 않는 제 4 단계;
    일방향으로 회전하는 회전받침대(90)의 타측과 롤러(80)의 하부의 접촉이 해제되는 제 5 단계;
    일방향으로 회전하는 제 2 베벨기어(30)가 베벨피니언(50)을 일방향으로 구동하고, 상기 베벨피니언(50)이 평기어(60)를 일방향으로 구동하고, 평기어(60)의 톱니와 랙기어(70)의 톱니가 물려 랙기어(70)를 타방향으로 이동시키는 제 6 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 방법.
  7. 기어 구조에 있어서,
    일방향으로 회전하는 주회전축(10);
    상기 주회전축(10)에 고정되고, 같은 치형을 가지고, 등간격 및 서로 수평으로 배치되는 적어도 두개의 하부 베벨기어들;
    상기 주회전축(10)에 상기 하부 베벨기어들과 엇갈리게 마주 위치하도록 고정되고, 상기 하부 베벨기어들과 같은 치형을 가지고, 등간격 및 서로 수평으로 배치되는 적어도 두개의 상부 베벨기어들;
    상기 주회전축(10)과 직교하는 방향으로 설치되는 부회전축(40); 및
    상기 부회전축(40)의 일측에 고정되고, 상기 주회전축(10) 1회전시에 상기 하부 베벨기어들 및 상기 상부 베벨기어들과 연결될 수 있도록 상기 하부 베벨기어들과 상기 상부 베벨기어들 사이에 위치하는 베벨피니언(50);을 포함하여 구성되고,
    상기 하부 베벨기어들 중 하나에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향과 상기 상부 베벨기어(30)들 중 하나에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 기어 구조.
  8. 기어 구조에 있어서,
    일방향으로 회전하는 주회전축(10);
    상기 주회전축(10)에 고정되고, 같은 치형을 가지고, 등간격 및 서로 수평으로 배치되는 적어도 두개의 하부 베벨기어들;
    상기 주회전축(10)에 상기 하부 베벨기어들과 엇갈리게 마주 위치하도록 고정되고, 상기 하부 베벨기어들과 같은 치형을 가지고, 등간격 및 서로 수평으로 배치되는 적어도 두개의 상부 베벨기어들;
    상기 주회전축(10)과 직교하는 방향으로 설치되는 부회전축(40); 및
    상기 부회전축(40)의 일측에 고정되고, 상기 주회전축(10) 1회전시에 상기 하부 베벨기어들 및 상기 상부 베벨기어들과 연결될 수 있도록 상기 하부 베벨기어들과 상기 상부 베벨기어들 사이에 위치하는 베벨피니언(50);
    상기 부회전축(40)의 타측에 고정되고, 톱니의 일부가 제거된 평기어(60);
    상기 평기어(60)의 치형에 상응하는 치형을 가지며, 상기 베벨피니언(40) 회전시에 상기 평기어(60)의 톱니에 물리도록 위치한 랙기어(70);를 포함하여 구성되고,
    상기 하부 베벨기어들 중 하나에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향과 상기 상부 베벨기어(30)들 중 하나에 의해 베벨피니언(50)이 회전하는 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 랙기어(70)의 일측에 위치하는 롤러(80); 및
    상기 주회전축(10)에 고정되고, 상기 평기어(60)의 톱니와 상기 랙기어(70)의 톱니의 연결이 해제된 상태에 있을 때 상기 롤러(80)의 하부를 받치기 위한 적 어도 하나의 회전받침대(90);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 회전받침대(90)의 갯수는 상기 하부 베벨기어들의 갯수와 같은 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
  11. 제 8항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베벨기어들과 상기 상부 베벨기어들의 톱니의 총수 대비 베벨피니언(50) 톱니의 수의 비율(기어비)이 상기 하부 베벨기어들의 갯수와 상기 상부 베벨기어들의 갯수를 더한 숫자 : 1인 것을 특징으로 하는 일방향 회전운동을 일시적 멈춤을 가지는 양방향 선형운동으로 변환하는 기어 구조.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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