KR102291052B1

KR102291052B1 - 수직형 사료배합기의 스크류 구동계

Info

Publication number: KR102291052B1
Application number: KR1020160078346A
Authority: KR
Inventors: 조경호
Original assignee: 유한회사 대성이엔지
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2021-08-19
Also published as: KR20170078495A

Abstract

본 발명은 수직형 사료배합기의 스크류 구동계에 관한 것으로, 기부프레임의 일 측단에 장착된 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 일단이 연결되어, 상기 기부프레임 상에 설치된 호퍼 내에서 조사료를 배합하는 스크류에 상기 구동모터에서 발생된 구동력을 전달하는 전동축; 및 상기 전동축 타단에 연결되어, 상기 전동축으로부터 전달된 상기 구동모터의 구동력을 감속하여 상기 스크류에 전달함으로써 상기 스크류를 회전시키는 감속기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서, 구동모터가 그 회전 구동력을 전동축과 감속기를 통해 스크류에 전달하여 스크류를 회전시키므로, 사료배합기를 실내에 설치할 수 있게 되고, 따라서 이용 편리성을 대폭 향상시킬 수 있게 되며, 감속기의 감속비를 높이고 외형은 간소화할 수 있으므로 제조단가를 줄이면서도 조사료의 배합을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

Description

수직형 사료배합기의 스크류 구동계{Screw Driving System For Vertical Type Stall Feeder}

본 발명은 수직형 사료배합기의 스크류 구동계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동모터에 의해 전동식으로 회전 구동하는 스크류를 통해 호퍼 내에 투입된 조사료 등을 배합할 수 있도록 한 수직형 사료배합기의 스크류 구동계에 관한 것이다.

일반적으로 사료배합기는 조사료, 농후사료, 특수사료 등을 정해진 비율로 배합하여 혼합하는 기계장치로서, 교반수단의 위치나 형태에 따라 오거형(수평형), 릴형, 텀블링형, 수직형 등으로 구분할 수 있다.

이중에서 수직형 사료배합기는 수직하게 배치된 스크류에 의해 중앙부에서 위로 올라간 사료가 외벽쪽으로 자연 낙하하도록 되어 있는 형태로서, 호퍼의 용량에 따라 스크류를 단일에서 복수로 설치한 것으로 부하가 적고, 구조가 비교적 간단한 반면에 중량과 부피가 큰 사료를 오로지 상단의 개구를 통해 투입하여야 하는 단점이 있다.

이러한 수직형 사료배합기의 종래의 일예로서, 도 1에 도면부호 110으로 도시된 '차량 동력을 이용한 차량 설치용 버티컬 사료혼합기(등록특허 제10-1482942호)'를 들 수 있는데, 이 사료혼합기(110)는 도시된 것처럼, 차량(140), 호퍼(130), 스크류 구동계(101), 및 복수의 스크류(120)를 포함하여 구성된다.

따라서, 이 사료 혼합기(110)는 호퍼(130) 내에 볏짚과 건초 등의 조사료를 투입하고, 스크류(120)에 의해 일정 크기로 절단한 다음, 약품과 같은 특수사료를 물과 함께 혼합한 후, 배출함으로써 양질의 사료를 얻을 수 있도록 되어 있다.

이를 위해, 차량(140)의 엔진에서 발생한 회전 구동력은 스크류 구동계(140)를 통해 복수의 스크류(120)로 전달되어 각 스크류(120)를 회전 구동시키는 바, 스크류 구동계(140)는 전동축(105)을 통해 전달된 회전 구동력을 감속기(107)에 의해 감속시켜 스크류(120)로 전달한다.

그런데, 위와 같은 종래의 스크류 구동계(101)는 차량(140)의 엔진으로부터 회전 구동력을 얻도록 되어 있으므로, 실외에서는 사용이 가능하나 실내에서 사용할 수 없어, 축사나 사료공장 등의 내부 일정한 위치에 배치하여 활용할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 스크류 구동계(101)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전동축(105)이 차체와 나란하게 수평으로 배치되는 반면, 감속기(107) 입력축(121)은 호퍼(130) 즉, 지면과 수직하게 배치되므로, 전동축(105)의 구동력을 직각으로 전환하여 감속기(107) 중심축으로 전달하기 위해서는 전동축(105)과 감속기(107) 중심축이 감속기(107) 내부의 베벨기어쌍에 의해 연결된다.

이를 위해, 전동축(105)과 감속기(107) 중심축은 꼬인 관계로 배치될 수밖에 없으며, 전동축(105)과 베벨기어쌍의 구동기어는 중간에 전동기어쌍 등을 개재시켜 연결하게 되므로, 소요 부품수가 증대되어, 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 꼬인 관계로 배치된 전동축(105)과 감속기(107) 중심축의 형상과 전동기어쌍 등의 설치로 인해 감속기(107) 하우징의 외형이 도 2에 도시된 것처럼 전후좌우로 커져 차지하는 공간이 증대되므로, 스크류 구동계(101)의 디자인이나 설계가 까다로워지는 문제점도 있었다.

KR 10-1482942

본 발명은 위와 같은 종래의 사료혼합기의 스크류 구동계가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 구동모터에 의해 구동력을 발생시키면서도 감속기의 감속비를 높여 스크류를 통해 충분한 구동토크를 얻어냄으로써, 원하는 데로 조사료 등을 배합할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.

또한, 위와 같이 다중 스크류를 회전 구동시키는 동력을 구동모터를 통해 얻어냄으로써, 실내에서도 사용가능하게 설치될 수 있도록 하는 데에도 그 목적이 있다.

또한, 구동모터에 연결된 전동축과 축결합되는 감속기의 입력축과 감속기에서 다중 스크류로 동력을 전달하는 감속축의 연결구조를 최적화함으로써, 감속기의 구조를 간소화시키고자 하는 데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기부프레임의 일 측단에 장착된 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 일단이 연결되어, 상기 기부프레임 상에 설치된 호퍼 내에서 조사료를 배합하는 스크류에 상기 구동모터에서 발생된 구동력을 전달하는 전동축; 및 상기 전동축 타단에 연결되어, 상기 전동축으로부터 전달된 상기 구동모터(3)의 구동력을 감속하여 상기 스크류에 전달함으로써 상기 스크류를 회전시키는 감속기;를 포함하여 이루어지는 수직형 사료배합기의 스크류 구동계를 제공한다.

또한, 상기 감속기는, 상기 전동축 타단에 연결되어, 상기 구동모터의 구동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축의 상에 동축 상으로 장착된 구동 베벨기어와, 상기 구동 베벨기어에 직각으로 결합된 종동 베벨기어로 이루어져, 상기 입력축에서 상기 구동 베벨기어로 전달된 상기 구동력을 상기 종동 베벨기어에 의해 직각방향으로 전환시키는 베벨기어쌍; 상기 종동 베벨기어의 베벨기어축에 1단 썬기어가 연결되어, 상기 베벨기어쌍에서 출력되는 상기 구동력을 1차적으로 감속시키는 1단 유성기어뭉치; 상기 1단 유성기어뭉치의 1단 캐리어에 2단 썬기어가 연결되어, 상기 1단 유성기어뭉치에서 출력되는 상기 구동력을 2차적으로 감속시키는 2단 유성기어뭉치; 상기 2단 유성기어뭉치의 2단 캐리어에 연결되어, 상기 2단 유성기어뭉치에서 출력되는 상기 구동력을 상기 스크류로 전달하여 상기 스크류를 회전시키는 출력축; 및 상기 입력축으로부터 상기 출력축으로 이어지는 일련의 부품을 둘러싸는 하우징뭉치;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베벨기어쌍을 둘러싸는 상기 하우징뭉치의 베벨케이스는 상기 입력축 위에 배치되도록 바닥면에 세워짐으로써, 상기 입력축의 축선과 상기 베벨기어축의 축선이 직교할 수 있도록 상기 베벨기어축을 지지하는 축받이를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수직형 사료배합기의 스크류 구동계에 따르면, 호퍼 일측에 나란히 배치된 구동모터가 그 회전 구동력을 전동축과 감속기를 통해 스크류에 전달하여 스크류를 회전시키므로, 엔진에 의해 스크류를 구동하지 않기 때문에 사료배합기를 축사나 사료공장 등 실내에 설치할 수 있게 되고, 따라서 이용 편리성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 위와 같이 구동모터에 의해 스크류를 구동함에 있어, 구동모터로부터 전달된 회전 구동력을 감속기에 의해, 보다 구체적으로는 2단으로 구성된 유성기어뭉치에 의해 2단으로 감속할 수 있으므로, 구동모터의 상대적으로 낮은 구동토크에 의해서도 스크류를 배합에 충분한 구동토크로 구동시킬 수 있게 된다.

또한, 위와 같이 배치된 구동모터의 구동축과 전동축을 통해 연결되는 감속기의 입력축과, 입력축의 회전 구동력을 직각으로 전환하는 베벨기어쌍의 베벨기어축이 동일평면 상에서 직교하도록 배치되므로, 구동모터의 회전 구동력을 스크류까지 직각으로 전환하는 데 소요되는 부품의 수를 대폭 줄일 수 있고, 따라서 감속기의 외형을 대폭적으로 축소시킬 수 있게 되어, 감속기의 제조단가를 절감할 수 있음은 물론이고, 감속기의 디자인이나 설계를 간소화하여 감속기의 설치나 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량을 이용한 수직형 사료배합기를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 사료배합기의 스크류 구동계를 도시한 사시도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 사료배합기의 스크류 구동계를 도시한 정면도.
도 4는 도 3에 도시된 감속기의 정단면도.
도 5는 도 4에 도시된 베벨케이스의 사시도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 사료배합기의 스크류 구동계를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 스크류 구동계는 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 구동모터(3), 전동축(5), 및 감속기(7)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 구동모터(3)는 사료배합기(10)의 호퍼(40) 내에서 호퍼(40)에 투입된 조사료 등을 배합하는 스크류(20)를 회전시키기 위한 회전 구동력을 발생시키는 구동원으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 사료배합기(10)의 기부프레임(30)의 일 측단에 장착되는 바, 전동구조를 단순화시키도록 기부프레임(30)에서 측방으로 돌출된 지지대(11) 위에 호퍼(40)의 길이방향과 나란하게 배치된다.

상기 전동축(5)은 위 구동모터(3)에서 발생된 회전 구동력을 스크류(20)로 전달하는 전동수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 일단은 구동모터(3)의 구동축(13)에 연결되고, 타단은 감속기(7)에 연결된다. 이를 위해, 전동축(5)은 도 3에 도시된 것처럼, 기부프레임(30)의 길이방향으로 나란하게 장착된 지지베어링(14)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 감속기(7)는 위 전동축(5)을 통해 전달된 구동모터(3)의 회전 구동력을 감속하는 장치로서, 전동축(5)의 모터(3) 대향 측단에 연결되는 바, 3 내지 4 배 정도 되는 감속비 즉, 예컨대 65 : 1 내외의 감속비로 구동모터(3)의 출력을 감속하여 스크류(20)를 회전시킨다.

이를 위해, 감속기(7)는 도 4에 도시된 것처럼, 입력축(21), 베벨기어쌍(23,24), 1단 유성기어뭉치(25), 2단 유성기어뭉치(27), 출력축(29), 및 하우징뭉치(31)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 입력축(21)은 전동축(5)과 연결되어 구동모터(3)의 회전 구동력을 받아들이는 부분으로, 도 3와 같이 전동축(5) 타단에 연결되어 기부프레임(30)과 나란하게 배치된다. 이를 위해, 입력축(21)은 도 4에 도시된 것처럼, 베벨케이스(53) 양측단에 장착된 한 쌍의 테이퍼 롤러베어링(33)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 베벨기어쌍(23,24)은 입력축(21)으로 입력된 구동모터(3)의 회전 구동력을 스크류(20)를 향해 직각으로 전환하는 수단으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력축(21)의 상에 동축 상으로 장착된 구동 베벨기어(23)와, 구동 베벨기어(23)에 직각으로 결합되는 종동 베벨기어(24)로 이루진다. 따라서, 입력축(21)으로 입력된 회전 구동력은 구동 베벨기어(23)을 통해 종동 베벨기어(24)를 회전시켜 종동 베벨기어축(35)을 수선을 중심으로 회전시킨다. 이때, 베벨기어축(35)은 아래 설명되는 축받이(61)에 의해 입력축(21) 위쪽에 지지된다.

상기 1단 유성기어뭉치(25)는 도 4에 도시된 것처럼, 기어축(38)이 축조인트(36)에 의해 베벨기어축(35)에 축결합된 1단 썬기어(37), 이 1단 썬기어(37) 외주에 물린 복수의 1단 유성기어(39), 이 1단 유성기어(39) 외주를 둘러싸면서 맞물림된 1단 링기어(41), 그리고 1단 유성기어(39)의 기어축(42)들을 하나로 묶는 1단 캐리어(43)로 이루어진다.

따라서, 1단 유성기어뭉치(25)는 종동 베벨기어(24)의 베벨기어축(35)에 1단 썬기어(37)가 연결되고, 1단 캐리어(43)가 2단 썬기어(45)의 기어축(46)에 연결됨으로써, 베벨기어쌍(23,24)에서 출력되는 회전 구동력을 1차적으로 감속시킨 뒤, 2단 유성기어뭉치(27)로 전달한다.

상기 2단 유성기어뭉치(27)는 도 4에 도시된 것처럼, 기어축(46)이 1단 캐리어(43)에 연결된 2단 썬기어(45), 이 2단 썬기어(45) 외주에 물린 복수의 2단 유성기어(47), 이 2단 유성기어(47) 외주를 둘러싸면서 맞물림된 2단 링기어(49), 그리고 2단 유성기어(47)의 기어축(48)들을 하나로 묶는 2단 캐리어(51)로 이루어진다.

따라서, 2단 유성기어뭉치(27)는 1단 유성기어뭉치(25)의 1단 캐리어(43)에 2단 썬기어(45)가 연결되고, 2단 캐리어(51)가 출력축(29)에 연결됨으로써, 1단 유성기어뭉치(25)에서 감속되어 나온 회전 구동력을 2차적으로 감속시켜 출력축(29)으로 전달한다.

상기 출력축(29)은 2단 유성기어뭉치(27)에서 출력된 회전 구동력을 스크류(20)로 전달하는 부재로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상하 한 쌍의 테이퍼롤러(52)에 의해 하우징뭉치(31) 내주면에 수직하게 세워져 회전 가능하게 장착되는 한편, 2단 유성기어뭉치(27)의 2단 캐리어(51)에 축결합됨으로써, 스크류(20)를 2단 감속 회전시켜, 스크류(20)를 통해 호퍼(40) 내에 수용된 조사료 등을 배합한다.

상기 하우징뭉치(31)는 위에서 설명한 각종 부품들 즉, 입력축(21), 베벨기어쌍(23,24), 1단 유성기어뭉치(25), 2단 유성기어뭉치(27), 및 출력축(29) 등을 둘러싸는 외부 몸체로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 베벨케이스(53), 연결케이스(55), 스페이서(57), 및 하우징(59)을 포함하여 이루어지는 바, 베벨케이스(53)는 입력축(21)과 베벨기어쌍(23,24)을 수용하며, 연결케이스(55)와 스페이서(57)는 1단 및 2단 유성기어뭉치(25,27)를 둘러싸고, 하우징(59)은 출력축(29)을 둘러싼다.

이때, 베벨케이스(53)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 축받이(61)를 구비하는 바, 이 축받이(61)는 도시된 것처럼, 베벨케이스(53)의 바닥면(65)에 세워진 지지기둥(63)에 의해 입력축(21) 위에 배치되어, 테이퍼 롤러베어링(62)을 통해 베벨기어축(35)을 입력축(21) 위에 직각으로 지지함으로써, 베벨기어축(35)의 축선이 입력축(21)의 축선과 직교할 수 있도록 즉, 베벨기어축(35)이 입력축(21)과 동일 평면 상에서 직각으로 배치될 수 있도록 한다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직형 사료배합기의 스크류 구동계(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스크류 구동계(1)에 의하면, 호퍼(40)에 투입된 조사료 등을 배합하고자 할 때, 최초로 구동모터(3)가 작동된다.

이에 따라 구동모터(3)에서 발생된 회전 구동력은 전동축(5)을 통해 감속기(7)로 전달된다. 이때, 감속기(7)로 전달된 회전 구동력은 입력축(21)을 통해 구동 베벨기어(23)를 회전시키며, 이 구동 베벨기어(23)가 회전함으로써 종동 베벨기어(24)를 회전시켜, 입력축(21)에 입력된 수평방향의 회전 구동력을 수직하게 직각으로 전환한다.

이렇게 직각으로 전환된 회전 구동력은 베벨기어축(35)과 축조인트(66)를 통해 1단 유성기어뭉치(25)로 전달되며, 1단 유성기어뭉치(25)에 의해 1차적으로 감속된다.

이와 같이, 1차 감속된 회전 구동력은 1단 캐리어(43)를 통해 2단 유성기어뭉치(27)로 전달되어, 2단 유성기어뭉치(27)에 의해 2차적으로 최종 감속이 이루어진다.

끝으로, 2단 유성기어뭉치(27)에서 최종 감속된 회전 구동력은 출력축(29)으로 전달되고, 출력축(29)에 의해 스크류(20)로 전달되어 스크류(20)를 큰 토크로 회전시키게 되며, 스크류(20)에 의해 호퍼(40) 내의 조사료 등이 배합됨으로써, 일련의 배합 작업이 완성된다.

1 : 스크류 구동계 3 : 모터
5 : 전동축 7 : 감속기
10 : 사료배합기 11 : 지지대
20 : 스크류 21 : 입력축
23, 24 : 베벨기어쌍 25 : 1단 유성기어뭉치
27 : 2단 유성기어뭉치 29 : 출력축
30 : 기부프레임 31 : 하우징뭉치
33 : 롤러베어링 40 : 호퍼
53 : 베벨케이스 61 : 축받이

Claims

기부프레임(30)의 일 측단에 장착된 구동모터(3);
상기 구동모터(3)의 구동축(13)에 일단이 연결되어, 상기 기부프레임(30) 상에 설치된 호퍼(40) 내에서 조사료를 배합하는 스크류(20)에 상기 구동모터(3)에서 발생된 구동력을 전달하는 전동축(5); 및
상기 전동축(5) 타단에 연결되어, 상기 전동축(5)으로부터 전달된 상기 구동모터(3)의 구동력을 감속하여 상기 스크류(20)에 전달함으로써 상기 스크류(20)를 회전시키는 감속기(7);를 포함하여 이루어지며,
상기 감속기(7)는,
상기 전동축(5) 타단에 연결되어, 상기 구동모터(3)의 구동력이 입력되는 입력축(21);
상기 입력축(21)의 상에 동축 상으로 장착된 구동 베벨기어(23)와, 상기 구동 베벨기어(23)에 직각으로 결합된 종동 베벨기어(24)로 이루어져, 상기 입력축(21)에서 상기 구동 베벨기어(23)로 전달된 상기 구동력을 상기 종동 베벨기어(24)에 의해 직각방향으로 전환시키는 베벨기어쌍(23,24);
상기 종동 베벨기어(24)의 베벨기어축(35)에 1단 썬기어(37)가 연결되어, 상기 베벨기어쌍(23,24)에서 출력되는 상기 구동력을 1차적으로 감속시키는 1단 유성기어뭉치(25);
상기 1단 유성기어뭉치(25)의 1단 캐리어(43)에 2단 썬기어(45)가 연결되어, 상기 1단 유성기어뭉치(25)에서 출력되는 상기 구동력을 2차적으로 감속시키는 2단 유성기어뭉치(27);
상기 2단 유성기어뭉치(27)의 2단 캐리어(51)에 연결되어, 상기 2단 유성기어뭉치(27)에서 출력되는 상기 구동력을 상기 스크류(20)로 전달하여 상기 스크류(20)를 회전시키는 출력축(29); 및
상기 입력축(21)으로부터 상기 출력축(29)으로 이어지는 일련의 부품을 둘러싸는 하우징뭉치(31);를 포함하여 이루어지며,
상기 입력축(21)은 상기 하우징뭉치(31)의 양측단에 회전 가능하게 지지되고,
상기 입력축(21)으로 입력된 상기 구동모터(3)의 회전 구동력은 상기 구동 베벨기어(23)와 상기 종동 베벨기어(24)를 통해 상기 입력축(21)과 직교하는 상기 베벨기어축(35)로 전달된 다음, 상기 베벨기어축(35)에서 축조인트(36)를 통해 상기 1단 썬기어(37)의 기어축(38)으로 전달됨으로써, 상기 1단 유성기어뭉치(25)와 상기 2단 유성기어뭉치(27)를 통해 상기 출력축(29)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 수직형 사료배합기의 스크류 구동계.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 베벨기어쌍(23,24)을 둘러싸는 상기 하우징뭉치(31)의 베벨케이스(53)는 상기 입력축(21) 위에 배치되도록 바닥면에 세워짐으로써, 상기 입력축(21)의 축선과 상기 베벨기어축(35)의 축선이 직교할 수 있도록 상기 베벨기어축(35)을 지지하는 축받이(61)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 사료배합기의 스크류 구동계.