KR100688933B1 - 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치 - Google Patents

기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 출력축에 과부하가 걸리면 출력축과 출력기어 사이에 슬립이 발생되도록 하여 기어를 보호하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 관한 것이다.
본 발명은 적어도 한쪽에 직각의 단턱 면을 갖고 소경부가 형성된 출력축; 이 출력축의 소경부에 삽입되어 회전가능하게 설치되며 일면에는 접촉부를 갖는 비성형부가 마련되고 다른 일면에는 접시형상의 홈을 갖는 성형부가 형성된 출력기어; 이 출력기어의 비성형부에 안착되어 출력축에 설치되는 클러치와셔; 상기 출력기어의 성형부에 안착되어 탄성변형이 이루어지도록 출력축의 소경부에 가압 설치되는 스프링와셔; 를 포함하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 있어서, 상기 출력기어의 성형부 내에 안착되는 스프링와셔가 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분과 접촉되게 설치되고 상기 스프링와셔를 가압하도록 소경부의 끝단부분에 걸림돌기가 마련되는 것을 특징으로 한다. 따라서 출력기어의 성형부 내에 안착되는 스프링와셔가 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분과 접촉되게 설치하고 상기 스프링와셔가 가압되도록 출력축의 소경부에 이와 일체로 된 걸림돌기나 별도로 된 걸림부재(예를 들어, 스냅링)를 마련함으로써 기존의 절삭가공이라든가 코킹작업이 필요 없어 조립작업이 단순하고 용이하며, 이로 인하여 작업능률의 향상과 생산단가를 다운시킬 수 있는 것이다.
스텝핑 모터, 출력축, 출력기어, 마찰력

Description

기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치{apparatus for gear protection of stepping motor}
도 1은 종래의 기어식 스텝핑 모터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에서 기어트레인이 보이도록 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 1에서 출력기어가 설치된 출력축을 발췌하여 나타낸 일부 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a의 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a에서 출력기어를 발췌하여 나타낸 단면도 및 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 다른 실시예의 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
240: 출력기어 241: 내경부
242: 홈 243: 접촉부
250: 출력축 251: 단턱 면
252: 소경부 253: 저어널부
254, 255: 걸림돌기 256: 링형 홈
270: 시형 스냅링
본 발명은 기어식 스텝핑 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 출력축에 과부하가 걸리면 출력축과 출력기어 사이에 슬립이 발생되도록 하여 기어를 보호하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기어식 스텝핑 모터는 펄스전력에 대응하여 회전하는 것이며, 입력펄스 수에 비례하여 회전각이 변위되고 입력주파수에 비례하여 회전속도가 변화하기 때문에 피드백함이 없이 모터의 동작을 제어할 수 있는 것이다.
이러한 기어식 스텝핑 모터는 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각 코일(11b,12b)이 권선된 제1, 제2보빈(11a,12a)이 동일중심을 갖고 제1, 제2스테이터(11,12)가 마련되며, 이 제1, 제2스테이터(11,12)내에는 원통주면을 다극으로 착자시킨 마그넷 로터(20)가 회전축(21)과 일체로 마련되어 있다. 상기 회전축(21)의 한쪽끝단에는 기어트레인이 마련되되 이 기어트레인은 회전축(21)이 회전되면 서로 맞물려있는 다수의 기어가 연동되어 최후단의 출력축(25)을 회전시킨다.
상기 기어트레인을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 회전축(21)끝단의 원동기어(22), 이 원동기어(22)와 맞물려 연동되면서 소정의 감속비를 얻기 위한 복수개의 중간기어(23), 이 중간기어(23)에는 출력기어(24)가 맞물려 있으며, 상기 출력기어(24)의 중앙에는 출력축(25)이 결합되어 있다.
상기 출력기어(24)와 출력축(25)의 결합은 상기 출력축(25)에 과부하가 걸리면 출력기어(24)를 보호하기 위하여 출력기어(24)와 출력축(25) 간에 슬립이 가능하게 마련되어 있다.
상기 출력축(25)은 한쪽에 단턱 면(25a)을 갖고 작은 직경의 소경부(25b)와 저어널부(25c)가 형성되어 있다. 상기 출력기어(24)는 중앙에 출력축(25)의 소경부(25b)로 끼워지는 내경부(24a)가 형성되어 있으며, 일면에는 스프링 기능을 가지도록 스프링와셔(26)를 탄성한도 범위 내에서 변형시키기 위한 성형부가 형성되어 있고, 다른 일면에는 클러치와셔(27)가 변형됨 없이 출력축(25)과 접촉되어 마찰력을 발생시키도록 지지하는 비성형부가 형성되어 있다.
상기 출력기어(24)의 성형부는 출력축(25)이 코킹될 때, 스프링와셔(26)가 평판형에서 접시형상으로 성형됨을 제한하는 라운딩 돌기(24b)를 갖는 접시형상의 홈이 형성되어 있고, 상기 비성형부는 클러치와셔(27)의 변형을 방지하도록 지지하는 접촉부(24c)가 형성되어 있다.
상기 출력축(25)에 조립되어진 출력기어(24)를 보호하기 위한 구성은 도 3에 나타낸 바와 같이, 출력기어(24)의 비성형부에 안착된 클러치와셔(27)가 출력축(25)의 단턱 면(25a)과 면 접촉되게 삽입하고 출력기어(24)의 성형부에 스프링와셔(26)를 안착시키되, 이 스프링와셔(26)가 평판형에서 탄성력을 가지는 접시형으로 탄성한도 범위 내에서 변형시켜 스프링와셔(26)의 탄성에 의해 출력축(25)의 단턱 면(25a)과 클러치와셔(27) 및 출력기어(24)의 접촉부(24c)가 마찰력을 갖고 탄력적으로 접촉되도록 소경부(25b)의 단부가 코킹되어 있다.
상기와 같이 구성된 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 대하여 조립하는 과정을 참고적으로 설명한다.
먼저, 출력축(25)의 소경부(25b)에 클러치와셔(27)를 삽입하고, 이 클러치와셔(27)가 출력기어(24)의 비성형부 내에 안착되면서 접촉되도록 출력기어(24)를 삽입한 다음, 출력기어(24)의 성형부 내에 평판형인 스프링와셔(26)가 안착되게 출력축(25)의 소경부(25b)에 스프링와셔(26)를 삽입한다.
이러한 상태에서 출력축(25)을 코킹하부다이에 안착 고정시킨 다음, 출력축(25)의 소경부(25b) 끝단의 주면부위를 원통형의 코킹헤드다이로 씌워 타격함으로써 연질금속, 즉 연강(쾌삭강)인 출력축(25)이 소성 변형이 이뤄지면서 평판형의 스프링와셔(26)를 밀고 들어가 접시형상의 와셔로 탄성변형이 이뤄지게 된다. 이때, 스프링와셔(26)는 출력기어(24)의 라운딩돌기(24b)에 의해 선접촉되어 지지된 상태에서 출력기어(24)를 클러치와셔(27)쪽으로 밀어야 하므로 탄성력이 좋은 재료, 예를 들어 스프링 강이 바람직하다.
따라서 출력축(25)의 단턱 면(25a)인 링 형상의 접촉면과 클러치와셔(27)의 양면 및 출력기어(24)의 접촉부(24c)에는 소정의 마찰력이 발생되므로 출력축(25)에 과부하가 걸리지 않는 한 출력기어(24)와 함께 출력축(25)이 회전되게 된다.
이와 같이 출력기어(24)와 함께 출력축(25)이 회전되다가 클러치와셔(27)를 매개로 하여 접촉되어 있는 출력축(25)의 단턱 면(25a)과 접촉부(24c)는 물론이고 스프링와셔(26)를 매개로 하여 접촉되어 있는 라운딩 돌기(24b)와 코킹부분의 접촉면에서 발생하는 마찰력보다 큰 힘, 즉 출력축(25)에 과부하가 걸리게 되면, 출력기어(24)와 출력축(25) 사이에서 미끄럼이 발생되기 때문에, 출력축(25)이 정지된 상태에서 출력기어(24)만이 상대적으로 회전되는 슬립이 발생된다. 따라서 출력기어(24)의 이빨을 보호하게 된다.
그러나 상기와 같이 구성된 종래 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 있어서는, 출력축(25)이 쾌삭강 등의 금속으로 마련되어 단조 내지 절삭가공에 의해 생산되기 때문에 생산성이 저하될 수밖에 없으며, 특히 출력축(25)의 소경부(25b)에 클러치와셔(27) 및 스프링와셔(26)와 함께 내경부(24a)를 통해 출력기어(24)를 끼운 상태에서 출력축(25)의 소경부(25b) 끝단을 타격하여 납작하게 소성 변형시켜 코킹함으로써 정확한 코킹작업이 어려움은 물론 그 코킹정도에 따라 마찰력의 차이가 발생되기 쉬워 마찰력의 조절이 곤란하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로서, 그 목적은 출력기어의 성형부 내에 안착되는 스프링와셔가 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분과 접촉되게 설치하고 상기 스프링와셔가 가압되도록 출력축의 소경부에 이와 일체로 된 걸림돌기나 별도로 된 걸림부재(예를 들어, 스냅링)를 마련함으로써 기존의 절삭가공이라든가 코킹작업이 필요 없어 조립작업이 단순 하고 용이하며, 이로 인하여 작업능률의 향상과 생산단가를 다운시킬 수 있도록 한 기어식 스텝핑 모터의 기어 보호 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 출력기어 일면에 성형부를 접시형의 홈으로 마련하고 이 성형부에 스프링와셔를 안착시켜 출력축의 단턱 면과 접촉되게 설치함으로써 출력축과 스프링와셔 간의 마찰로 전환되게 되면서, 탄성한도 내에서 변형되는 스프링와셔의 중간부분을 출력축이 가압하므로 구조적인 측면에서 보다 안정적이고 마찰면적이 증대되도록 한 기어식 스텝핑 모터의 기어 보호 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 한쪽에 직각의 단턱 면을 갖고 소경부가 형성된 출력축; 이 출력축의 소경부에 삽입되어 회전가능하게 설치되며 일면에는 접촉부를 갖는 비성형부가 마련되고 다른 일면에는 라운딩돌기를 갖는 성형부가 형성된 출력기어; 이 출력기어의 비성형부와 상기 출력축 사이에 설치되는 클러치와셔; 상기 출력기어의 성형부에 안착되어 출력축의 소경부에 삽입 설치되고 탄성변형이 이루어지도록 가압 설치되는 스프링와셔; 를 포함하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 있어서, 상기 출력기어의 성형부 내에 안착되는 스프링와셔가 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분과 접촉되게 설치되고 상기 스프링와셔를 가압하도록 소경부의 끝단부분에 걸림돌기가 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 걸림돌기는 출력축의 소경부 외면에 일체로 마련하되 소경부의 주면둘레 전체에 걸쳐 형성시킨 링형으로 마련하거나 부분적으로 돌출시킨 복수의 돌기로 마련될 수 있으며, 이외에 별도의 걸림부재, 즉 C형 내지 E형 스냅 링과 같이 마련하여 고정할 수 있음은 당연하다.
이하, 본 발명에 따른 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하고자 한다.
도 4a는 본 발명에 따른 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a의 측면도이며, 도 5a 및 도 5b는 도 4a에서 출력기어를 발췌하여 나타낸 단면도 및 측면도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 출력축(250)의 소경부(252)에는 그 외측으로 내경부(241)가 끼워져 회전 가능한 상태로 출력기어(240)가 끼워져 있고, 이 출력기어(240)는 스프링와셔(26)에 의해 밀려 클러치와셔(27)와 소정의 마찰력을 갖도록 조립되어 있다.
상기 출력기어(240)는 중앙에 출력축(250)의 소경부(252)로 끼워지는 내경부(241)가 형성되어 있으며, 일면에는 스프링 기능을 가지도록 스프링와셔(26)를 탄성한도 범위 내에서 변형시키기 위한 성형부가 형성되어 있고, 다른 일면에는 클러치와셔(27)가 변형됨 없이 출력축(250)의 걸림돌기(254)에 의해 지지되어 마찰력을 발생시키는 비성형부가 형성되어 있다.
상기 출력기어(240)의 성형부는 스프링와셔(26)가 평판형에서 접시형상으로 성형되는 각도보다 약간 큰 각도를 갖는 접시형상의 홈(242)이 형성되어 있고, 상기 비성형부는 클러치와셔(27)의 변형을 방지하도록 지지하는 접촉부(243)가 형성되어 있다.
상기 출력축(250)은 한쪽에 단턱 면(251)을 갖고 작은 직경의 소경부(252)와 저어널부(253)가 형성되어 있고 단턱 면(251)의 외주면 모서리부분이 스프링와셔(26)와 안정적인 접촉이 이뤄지도록 라운딩 처리되어 있으며, 상기 소경부(252)의 끝단부분에 그 외면에서 직경이 점차로 커지는 형상으로 걸림돌기(254)가 돌출되어 있는 플라스틱사출물로 마련된다.
상기 클러치와셔(27)는 걸림돌기(254)를 통해 소경부(252)에 용이하게 삽입되는 것을 고려하여 외면에서 그 중앙을 향해 절취할 수 있으며, 상기 스프링와셔(26) 및 클러치와셔(27)는 기존의 구성과 동일하게 마련되므로 그 구체적인 설명은 생략하고 동일부호를 사용한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 대하여 참고적으로 조립하는 과정을 살펴본다.
먼저, 출력축(250)의 소경부(252)에 스프링와셔(26)를 삽입하고, 이 스프링와셔(26)가 출력기어(240)의 성형부인 접시형상의 홈(242)내에 안착되면서 접촉되도록 출력기어(240)를 삽입한 다음, 출력기어(240)의 비성형부 내에 클러치와셔(27)가 안착되게 출력축(250)의 소경부(252)에 클러치와셔(27)를 삽입한다.
상기 클러치와셔(27)의 삽입은 소경부(252)의 끝단에서 단턱 면(251)을 향하여 삽입하되, 걸림돌기(254)에 의해 클러치와셔(27)의 절개부가 벌어지면서 삽입되고, 상기 걸림돌기(254)를 통과하는 순간 클러치와셔(27)의 자체탄성에 원래형상으로 복귀되면서 걸림돌기(254)에 걸리게 된다. 이 때, 스프링와셔(26) 또한 출력축(250)의 축방향으로 밀리면서 평판형에서 접시형으로 변형되게 되고 이러한 스프링 와셔(26)의 변형은 스프링와셔(26)의 탄성한도범위 내에서 이뤄지는 것이다.
따라서 클러치와셔(27)에 의해 출력축(250)의 단턱 면(251)과 출력기어(240)의 접촉부(243)가 접촉되어 소정의 마찰력이 갖는 것이다.
위에서 설명하였듯이, 본 발명에 따른 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치는 출력축(250)이 절삭 내지 단조가공에 의존하는 금속인 아닌 거의 별도의 가공이 필요 없는 플라스틱사출물이어서 대량생산이 가능하고, 출력축(250)의 소경부(252)에 출력기어(240)와 함께 클러치와셔(27) 및 스프링와셔(26)를 조립할 때 코킹작업을 수행하지 않고 단순히 출력기어(240)의 성형부인 홈(242)내에 스프링와셔(26)를 안착시킨 상태에서 출력축(250)의 소경부(252)에 삽입하고 클러치와셔(27)를 삽입하는 조립작업으로 이루어짐으로써 보다 효율적이고 경제적으로 제작할 수 있는 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 다른 실시예의 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 나타낸 도면으로서, 출력축(250)의 소경부(252) 주면에 부분적으로 복수개의 걸림돌기(255)를 마련한 것이다.
상기와 같은 다른 실시 예의 구성에 의하면, 출력축(250)의 소경부(252) 외면에 부분적으로 걸림돌기(255)를 마련한 것이므로 출력축(250) 및 출력기어(240)의 구성이 단순하고 이로 인한 조립작업이 보다 용이하게 이뤄질 수 있는 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치를 나타낸 도면으로서, 스프링와셔(26)를 가압할 수 있도록 출력축(250)의 소경부(252) 끝단부분에 링형 홈(256)을 마련하고 이 링형 홈(256)에 시형 스냅링(270)을 삽입 설치한 것이다.
상기와 같이 구성된 또 다른 실시예의 구성에 의하면, 출력축(250)의 소경부(252) 외면에서 외부로 돌출되지 않고 직선형으로 단순히 링형 홈(256)을 형성한 단순한 형상이어서 사출금형의 제작이 용이하며, 시형 스냅링(270)을 외측으로 약간 확장시킨 상태에서 오형 매개물(262)을 밀어 넣으면서 고정하는 것이므로 조립작업이 용이하여 작업능률이 향상되는 것이다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치는 출력기어의 성형부 내에 안착되는 스프링와셔가 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분과 접촉되게 설치하고 상기 스프링와셔가 가압되도록 출력축의 소경부에 이와 일체로 된 걸림돌기나 별도로 된 걸림부재(예를 들어, 스냅링)를 마련함으로써 기존의 절삭가공이라든가 코킹작업이 필요 없어 조립작업이 단순하고 용이하며, 이로 인하여 작업능률의 향상과 생산단가를 다운시킬 수 있는 유용한 발명이다.
또한 본 발명은 출력기어 일면에 성형부를 접시형의 홈으로 마련하고 이 성형부에 스프링와셔를 안착시켜 출력축의 단턱 면과 접촉시킴으로써 출력축과 스프링와셔 간의 마찰로 전환되게 되며, 이로 인하여 탄성한도 내에서 변형되는 스프링와셔의 중간 부분을 출력축이 가압하기 때문에 구조적인 측면에서 보다 안정적이고 마찰면적이 증대되는 유용한 발명이다.

Claims (5)

  1. 적어도 한쪽에 직각의 단턱 면을 갖고 소경부가 형성된 출력축;
    이 출력축의 소경부에 삽입되어 회전가능하게 설치되며 일면에는 접촉부를 갖는 비성형부가 마련되고 다른 일면에는 접시형상의 홈을 갖는 성형부가 형성된 출력기어;
    이 출력기어의 비성형부에 안착되어 출력축에 설치되는 클러치와셔;
    상기 출력기어의 성형부에 안착되어 탄성변형이 이루어지도록 출력축의 소경부에 가압 설치되는 스프링와셔; 를 포함하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치에 있어서,
    상기 출력기어의 성형부 내에 안착되는 스프링와셔가 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분과 접촉되게 설치되고 상기 스프링와셔를 가압하도록 소경부의 끝단부분에 걸림돌기가 마련되는 것을 특징으로 하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 걸림돌기는 출력축의 소경부 외면에 일체로 마련되고 소경부의 주면둘레 전체에 걸쳐 형성시킨 링형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 걸림돌기는 출력축의 소경부 외면에 일체로 마련되고 소경부의 주면둘레에 부분적으로 돌출시킨 복수의 걸림돌기로 마련되는 것을 특징으로 하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 걸림돌기는 소경부의 끝단부분에 형성되는 링형 홈으로 끼워지는 별도의 시형 스냅링으로 마련되는 것을 특징으로 하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출력축의 단턱 면의 외주면 모서리부분은 스프링와셔와 안정적인 접촉이 이뤄지도록 라운딩 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 기어식 스텝핑 모터의 기어보호 장치.
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