KR101223959B1 - 다단 스크류를 이용한 리프트장치 - Google Patents

다단 스크류를 이용한 리프트장치 Download PDF

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KR101223959B1
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Abstract

본 발명은 다수개의 중공상 축이 동일중심으로 끼워지고, 리드스크류 방식으로 회전력이 전달되어 다수의 축들이 안테나 식의 다단으로 펼쳐져 리프트를 들어올리고, 또한 이들 축들이 하강되면 리프트가 최대한 낮아지며, 상기 축들은 내부에 보강 슬리브가 내장되어서 리프트의 작동시 휨 변형이 보완되도록 한 다단 스크류를 이용한 리프트장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 바닥에 고정 설치되는 베이스의 상부에 중량물을 받쳐주는 승강대가 구비되고, 상기 베이스와 승강대의 사이에는 X자로 교차되는 한쌍의 아암이 구비되며, 상기 아암의 한쪽은 상기 베이스의 윗면 및 승강대의 저면에 힌지로 연결 고정되고, 반대편 자유단 들은 이동바퀴가 각각 구비되며, 상기 베이스에는 모터로 회전되는 중공축을 갖는 기어박스가 구비되고, 상기 중공축에 다단 스크류가 끼워지는데, 상기 다단 스크류는 상기 중공축에 결합되는 중공상의 1차축; 상기 1차축의 중공상 내부로 끼워지고, 상기 1차축의 상단 내주면에 형성된 1차축너트부와 치합되는 2차축나사부가 외주면에 형성된 중공상의 2차축; 상기 2차축의 중공상 내부로 끼워지고, 상기 2차축의 상단 내주면에 형성된 2차축너트부와 치합되는 3차축나사부가 외주면에 형성된 중공상의 3차축으로 구성되고, 상기 3차축의 상단 내주면에는 상기 승강대와 나사체결되는 3차축너트부가 형성되며, 상기 2차축의 하단 외주면과 상기 1차축의 상단 내주면 및 상기 3차축의 하단 외주면과 상기 2차축의 상단 내주면을 연결하는 보강슬리브가 구비되어, 상기 2차축 및 3차축이 최대한 돌출되었을 때 휨 변형이 보완되도록 한 특징이 있다.

Description

다단 스크류를 이용한 리프트장치{Using a multistage screw lift device}
본 발명은 다단 스크류를 이용한 리프트장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수개의 중공상 축이 동일중심으로 끼워지고, 리드스크류 방식으로 회전력이 전달되어 다수의 축들이 안테나 식의 다단으로 펼쳐져 리프트를 들어올리고, 또한 이들 축들이 하강되면 리프트가 최대한 낮아지며, 상기 축들은 내부에 보강 슬리브가 내장되어서 리프트의 작동시 휨 변형이 보완되고 수직정밀도가 향상되도록 한 다단 스크류를 이용한 리프트장치에 관한 것이다.
일반적으로 중량물을 낮은 곳에서 높은 곳으로 이송시키기 위한 리프트(lift)는 주로 유압실린더를 사용하였다. 그러나 상기 유압실린더는 고하중의 출력을 낼 수 있는 장점이 있는 반면에 유지 및 보수에 많은 애로사항이 있다. 상기 유압실린더를 작동하기 위해서는 구비해야할 요소들이 많은데, 유압유를 토출시키는 유압 유니트와 실린더, 속도제어 및 압력을 조절하는 밸브 등과 유압호스 및 각종 연결구, 그리고 주기적인 교체가 필요한 유압작동유가 있다. 또한 장기적인 사용시 유압실린더의 누유가 일어나는 등 많은 관리가 필요한 장비이다. 따라서 고청결이 요구되는 반도체 및 크린룸 공정에는 누유에 의한 유증기 분출이 심각한 불량 원인이 되기 때문에 적용을 기피하고 있는 실정이다.
그래서 유압실린더를 대체 할 수 있는 나사식 스크류 장치를 체택하고 있으나 시중에 생산되는 스크류는 스크류와 너트를 단순하게 연결하는 1단 구조이어서 자체높이가 높은 반면, 리프트의 상승 높이(이송거리)는 적어서 장비 제작에 한계점을 갖고 있는 실정이다.
종래 특허 제464620호 및 등록실용 제199262호에는 다단 스크류 방식의 이송장치가 제안된 바 있다. 그러나 이들 방식은 나사축을 단순하게 2단으로 구성하여 출몰되도록 한 것이다. 따라서 2단 이상으로 나사축을 증가시킬 수 없으며, 특히 겹쳐져서 높이가 낮았던 나사축들이 위쪽으로 전개되어 높이가 증가되면 1차축과 2차축의 경계부는 겹치는 부분이 감소되므로 휨 하중에 취약해 지는 등의 기술적인 문제가 있었다.
또한 등록실용 제241595호 및 실용공개 제1989-16328호 역시 다단 스크류 방식의 이송장치 이나, 이 방식들 역시 1차축과 2차축의 경계부는 겹치는 부분이 감소되어 휨 하중에 취약하고, 또한 1차축에 모터와 연결되는 기어부를 직접 형성해야 되므로 구조가 복잡해지는 등의 기술적인 단점이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점들을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 다수개의 중공상 축이 동일중심으로 끼워지고, 리드스크류 방식으로 회전력이 전달되어 다수의 축들이 안테나 식의 다단으로 펼쳐져 리프트를 들어올리고, 또한 이들 축들이 하강되면 리프트가 최대한 낮아지며, 상기 축들은 내부에 보강 슬리브가 내장되어서 리프트의 작동시 휨 변형이 보완되고 수직정밀도가 향상되도록 한 다단 스크류를 이용한 리프트장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 동력을 전달하는 1차축은 모터와 연결되는 기어부를 형성하지 않아 구조가 간단하고, 모터로 회전되는 기어박스에는 중공축을 마련하여 상기 1차축이 키 결합 방식으로 단순히 끼워지면 모터의 회전력이 전달되도록 함으로써, 상기 기어박스에 결합된 1차축의 돌출량이 감소되어 리프트를 낮게 제작할수 있으며, 또한 다수의 축들이 쉽게 분해되므로 교체 및 수리가 편리한 다단 스크류를 이용한 리프트장치를 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 바닥에 고정 설치되는 베이스의 상부에 중량물을 받쳐주는 승강대가 구비되고, 상기 베이스와 승강대의 사이에는 X자로 교차되는 한쌍의 아암이 구비되며, 상기 아암의 한쪽은 상기 베이스의 윗면 및 승강대의 저면에 힌지로 연결 고정되고, 반대편 자유단 들은 이동바퀴가 각각 구비되며, 상기 베이스에는 모터로 회전되는 중공축을 갖는 기어박스가 구비되고, 상기 중공축에 다단 스크류가 끼워지는데, 상기 다단 스크류는 상기 중공축에 결합되는 중공상의 1차축; 상기 1차축의 중공상 내부로 끼워지고, 상기 1차축의 상단 내주면에 형성된 1차축너트부와 치합되는 2차축나사부가 외주면에 형성된 중공상의 2차축; 상기 2차축의 중공상 내부로 끼워지고, 상기 2차축의 상단 내주면에 형성된 2차축너트부와 치합되는 3차축나사부가 외주면에 형성된 중공상의 3차축으로 구성되고, 상기 3차축의 상단 내주면에는 상기 승강대와 나사체결되는 3차축너트부가 형성되며, 상기 2차축의 하단 외주면과 상기 1차축의 상단 내주면 및 상기 3차축의 하단 외주면과 상기 2차축의 상단 내주면을 연결하는 보강슬리브가 구비되어, 상기 2차축 및 3차축이 최대한 돌출되었을 때 휨 변형이 보완되도록 한 특징이 있다.
본 발명에 따르면 모터의 회전력을 전달하는 중공상의 1차축, 상기 1차축에 끼워지는 중공상의 2차축 및 상기 2차축에 끼워지는 중공상의 3차축으로 다단 스크류가 구성된다. 상기 리프트에는 하부의 베이스에 기어박스가 구비되는데, 상기 기어박스에는 상기 1차축이 끼워지고 이를 회전시키는 중공축이 마련된다. 따라서 1차축이 기어박스에 결합되면 결합 높이를 낮출 수 있으므로 리프트의 전체 높이를 낮출 수 있다.
종래 1차축으로만 구성된 스크류 방식의 리프트는 1차축의 높이가 증감되지 않기 때문에 리프트를 최대한 낮추는데 한계가 있었다. 그리고 1차축의 높이 이상으로 리프트를 들어올릴 수 도 없었다. 그러나 본 발명은 상기 축들이 전개되어 돌출되면 종래 1차축으로만 구성된 방식에 비하여 2배 이상으로 리프트를 들어올릴 수 있으며, 축들이 포개져 높이가 낮아지므로 리프트를 최대한 낮출 수도 있다.
또한 상기 축들은 하단에 보강 슬리브가 끼워진다. 상기 보강 슬리브는 축들이 서로 포개져 높이가 낮아지면 함께 포개지므로 축들의 높이를 낮출 수 있으며, 축들이 최대한 전개되어 높이가 증가되면 해당 축들의 하단에서 빠지면서 축의 하단 길이가 늘어난다. 따라서 축과 축의 경계부가 보강 슬리브에 의해 겹쳐지는 부분이 늘어나므로 수직정밀도가 향상되고, 휨 하중에 대한 응력이 증가되어 리프트의 좌굴 현상이 발생되지 않는다.
또한 각 보강 슬리브 내부에는 스프링이 마련되어 축의 하강시 이를 탄력적으로 받쳐준다. 축들이 포개져 높이가 낮아지는 동안 스프링이 압축되면서 축을 받쳐주므로 중량물을 실은 리프트의 하강시 축들의 나사부 파손이 방지되는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 리프트의 정면도
도 2는 본 발명 한 실시예의 다단 스크류의 단면도
도 3은 본 발명 한 실시예의 다단 스크류의 작동상태도
도 4는 본 발명 다른 실시예의 리프트의 정면도
도 1내지 도 3에서 본 발명 한 실시예의 리프트장치는 바닥에 고정 설치되는 베이스(50)의 상부에 중량물을 받쳐주는 승강대(51)가 구비된다. 상기 베이스(50)와 승강대(51)의 사이에는 X자로 교차되는 한쌍의 아암(52)이 구비되는데, 상기 아암(52)의 한쪽은 상기 베이스(50)의 윗면 및 승강대(51)의 저면에 힌지(53)로 연결 고정되고, 반대편 자유단 들은 이동바퀴(54)가 각각 구비된다.
상기 베이스(50)의 윗면 한쪽에는 모터(45)로 회전되는 중공축(41)을 갖는 기어박스(40)가 고정 구비된다. 그리고 상기 중공축(41)에 다단 스크류가 결합된다. 상기 다나 스크류는 순차적으로 끼워지는 중공상의 1차축(10), 중공상의 2차축(20) 및 중공상의 3차축(30)으로 구성된다. 상기 3차축(30) 내부에 또 다른 4차 및 5차축이 차례로 끼워질 수 있다. 상기 1차축(10)은 내부에 2차축(20)이 수용되는 공간이 마련되며, 상단 내주면에는 상기 2차축(20)의 외주면에 형성된 2차축나사부(21)와 치합되는 1차축너트부(11)가 형성된다.
상기 1차축(10)은 상기 기어박스(40)의 중공축(41)과 키 및 키홈 방식으로 체결되어 중공축(41)의 회전력이 1차축(10)으로 전달되는 단순 끼움 방식이다. 따라서 1차축(10)을 기어박스(40)에 쉽게 장착하고 분해할 수 있는 이점이 있으며, 상기 1차축(10)이 기어박스(40) 내부에 들어가므로 돌출량이 낮아지는 효과가 있다. 상기 기어박스(40) 내부에는 베어링(42)으로 회전지지되는 상기 중공축(41)의 외주면에 웜휠(43)이 형성되고, 상기 웜휠(43)과 치합되는 윔기어(44)가 구비되며, 상기 웜기어(44)는 모터(45)로 회전된다. 상기 모터(45)가 작동되면 상기 2차축(20) 및 3차축(30)이 순차적으로 돌출되고, 상기 3차축(30) 상단의 승강대(51)가 함께 상승된다.
상기 2차축(20)은 내부에 상기 3차축(30)이 수용되는 공간이 마련되며, 상단 내주면에는 상기 3차축(30)의 외주면에 형성된 3차축나사부(31)와 치합되는 2차축너트부(22)가 형성된다. 또한 상기 2차축(20) 및 3차축(30)의 하부에는 보강슬리브가 마련되어 휨하중에 대한 응력이 보강된다.
상기 2차축(20)은 하부 외주연에 중공상의 2차축슬리브(23)가 끼워지는데, 상기 2차축(20)의 하단 외주면에는 외향걸림턱(25)이 형성되고 상기 2차축슬리브(23)의 상단 내주면에는 내향걸림턱(26)이 형성된다. 그리고 상기 2차축슬리브(23)의 내부에는 상기 2차축(20)의 하단을 받치는 2차축스프링(24)이 구비된다. 또한 상기 3차축(30)은 하부 외주연에 중공상의 3차축슬리브(33)가 끼워지는데, 상기 3차축(30)의 하단 외주면에는 외향걸림턱(35)이 형성되고 상기 3차축슬리브(33)의 상단 내주면에는 내향걸림턱(36)이 형성된다. 그리고 상기 3차축슬리브(33)의 내부에는 상기 3차축(30)의 하단을 받치는 3차축스프링(34)이 구비된다. 상기 3차축(30)의 상단 내주면에는 3차축너트부(32)가 형성되어 상기 승강대(51)와 고정볼트(55)로 체결된다.
이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 리프트장치는 도 1 에서와 같이 1차축(10), 2차축(20) 및 3차축(30)이 겹쳐지면 승강대(51)가 하강되어 높이가 낮아진 상태로 된다. 이 상태에서 모터(45)의 작동으로 중공축(41)이 회전되면 상기 1차축(10)은 제자리에서 회전만 하게 된다. 상기 3차축(30)은 승강대(51)와 고정볼트(55)로 연결되어 고정된 상태이고, 상기 2차축(20)은 상기 1차축(10)과 함께 제자리에서 회전되기 때문에 리드스크류의 원리대로 상기 2차축너트부(22)가 회전되는 동안 상기 3차축나사부(31)는 직선운동을 하면서 상기 3차축(30)을 상승시켜 상기 승강대(51)을 들어 올린다.
상기 2차축너트부(22)는 상기 1차축너트부(11) 보다 직경이 작고, 상기 3차축나사부(31)와의 회전 마찰력이 상기 1차축너트부(11) 및 2차축나사부(21)와의 마찰력보다 작다. 따라서 상기 1차축(10)이 회전되면 그 회전력이 상기 1차축너트부(11)와 치합된 2차축(20)으로 전달되고, 상기 2차축(20)은 1차축(10)과 함께 회전되면서 상기 2차축너트부(22)와 치합된 상기 3차축(30)을 상승시킨다.
도 3에서와 같이 상기 3차축(30)이 최대한 상승되면 3차축(30)의 하단에 구비된 3차축슬리브(33)의 내향걸림턱(36)이 상기 2차축(20) 상단의 2차축너트부(22) 밑면에 닿으면서 더 이상 상승되지 않고, 상기 2차축(20)은 회전 정지된다. 이때부터 상기 2차축(20)과 3차축(30)은 하나의 기둥처럼 상기 승강대(51)에 회전 정지상태로 연결된다. 계속해서 상기 1차축(10)이 회전되면 리드스크류의 원리대로 상기 1차축너트부(11)가 회전되는 동안 상기 2차축나사부(21)는 직선운동을 하면서 상기 2차축(20)및 이와 연결된 3차축(30)을 상승시켜 상기 승강대(51)을 계속 들어올린다. 그리고 상기 2차축슬리브(23)의 상단에 형성된 내향걸림턱(26)이 상기 1차축(10) 상단의 1차축너트부(11)에 닿으면 1차축(10)의 회전이 정지된 상태에서 상기 승강대(51)가 최대한 펼쳐진다.
본 발명 한 실시예는 2차축(20)이 상승되면 이의 하부에 마련된 2차축슬리브(23)가 1차축(10)의 내부로 연장되므로 휨 하중에 대한 응력이 보완되는 효과가 있다. 또한 3차축(30) 역시 3차축슬리브(33)가 2차축(20)의 내부로 연장되어 휨 하중에 대한 응력이 보완되므로 2차축(20) 및 3차축(30)이 길게 돌출되더라도 내구성에 지장이 없다. 또한 1차축(10)이 승강대(51)를 상승시킬 때의 역방향으로 회전 되어 상기 2차축(20) 및 3차축(30)이 상승될 때의 역순으로 하강되면 각 슬리브(23)(33)에 마련된 2차축스프링(24) 및 3차축스프링(34)이 압축되면서 해당 2차축(20) 및 3차축(30)의 하강 거리가 제한하므로 과도한 하강으로 인하여 나사부의 마모 및 파손이 방지되는 효과도 있다.
도 4는 본 발명 다른 실시예로써, 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 한쌍의 아암이 상부아암(52b) 및 하부아암(52a)으로 두벌 마련되어 본 발명 한 실시예보다 상기 승강대(51)를 2배 상승시키는 이점이 있다. 상기 아암(52b)(52a)들은 한쪽이 하부힌지(53a), 중간힌지(53b) 및 상부힌지(53c)를 통하여 베이스(50) 및 승강대(51)에 연결되고, 반대쪽은 이동바퀴(54)가 구비된다. 또한 상기 다단 스크류의 3차축(30) 상단은 상기 중간힌지(53b)와 고정 결합된다.
이처럼 구성된 본 발명 다른 실시예는 중공축(41)의 회전으로 1차축(10) 및 2차축(20)이 회전되면 리드스크류의 원리대로 3차축(30)이 상승되면서 중간힌지(53b)를 들어 올리는데, 상기 3차축(30)이 최대한 상승되어 하부가 상기 2차축(20)과 닿으면 이때부터 상기 2차축(20)이 상승되면서 승강대(51)를 상승시킨다. 이때 상기 상부아암(52) 및 하부아암(52)이 2단으로 펼쳐지면서 승강대(51)를 2배로 상승시킨다.
10 : 1차축 11 : 1차축너트부
20 : 2차축 21 : 2차축나사부
22 : 2차축너트부 23 : 2차축슬리브
24 : 2차축스프링 30 : 3차축
31 : 3차축나사부 32 : 3차축너트부
33 : 3차축슬리브 34 : 3차축스프링
40 : 기어박스 41 : 중공축
42 : 베어링 43 : 웜휠
44 : 웜기어 45 : 모터
50 : 베이스 51 : 승강대
52 : 아암 53 : 힌지
54 : 이동바퀴

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 바닥에 고정 설치되는 베이스(50)의 상부에 중량물을 받쳐주는 승강대(51)가 구비되고, 상기 베이스(50)와 승강대(51)의 사이에는 X자로 교차되는 한쌍의 아암(52)이 구비되며, 상기 아암(52)의 한쪽은 상기 베이스(50)의 윗면 및 승강대(51)의 저면에 힌지(53)로 연결 고정되고, 반대편 자유단 들은 이동바퀴(54)가 각각 구비되며, 상기 베이스(50)에는 모터(45)로 회전되는 중공축(41)을 갖는 기어박스(40)가 구비되고, 상기 중공축(41)에 다단 스크류가 끼워지는데, 상기 다단 스크류는 상기 중공축에 결합되는 중공상의 1차축(10); 상기 1차축(10)의 중공상 내부로 끼워지고, 상기 1차축(10)의 상단 내주면에 형성된 1차축너트부(11)와 치합되는 2차축나사부(21)가 외주면에 형성된 중공상의 2차축(20); 상기 2차축(20)의 중공상 내부로 끼워지고, 상기 2차축(20)의 상단 내주면에 형성된 2차축너트부(22)와 치합되는 3차축나사부(31)가 외주면에 형성된 중공상의 3차축(30)으로 구성되고, 상기 3차축(30)의 상단 내주면에는 상기 승강대(51)와 나사체결되는 3차축너트부(32)가 형성된 다단 스크류를 이용한 리프트장치에 있어서,
    상기 2차축(20)의 하단 외주면과 상기 1차축(10)의 상단 내주면 및 상기 3차축(30)의 하단 외주면과 상기 2차축(20)의 상단 내주면을 연결하는 2차축슬리브(23) 및 3차축슬리브(33)가 구비되어, 상기 2차축(20) 및 3차축(30)이 최대한 돌출되었을 때 휨 변형이 보완되도록 하되,
    상기 2차축슬리브(23)는 상단 내주면에 내향돌기(26)가 형성되어 상기 2차축(20)의 하단 외주면에 형성된 외향돌기(25)에 걸린 상태에서 상기 2차축슬리브(23)가 상기 1차축(10) 내부에서 상기 2차축(20)을 지탱하며,
    상기 3차축슬리브(33)는 상단 내주면에 내향돌기(36)가 형성되어 상기 3차축(30)의 하단 외주면에 형성된 외향돌기(35)에 걸린 상태에서 상기 3차축슬리브(33)가 상기 2차축(20) 내부에서 상기 3차축을 지탱하도록 한 것을 특징으로 하는 다단 스크류를 이용한 리프트장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 2차축슬리브(23)의 내부에는 2차축스프링(24)이 내장되어 상기 2차축(20)이 최대로 하강될 때 탄성적으로 받쳐주며,
    상기 3차축슬리브(33)의 내부에는 3차축스프링(34)이 내장되어 상기 3차축(30)이 최대로 하강될 때 탄성적으로 받쳐주도록 한 것을 특징으로 하는 다단 스크류를 이용한 리프트장치.
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