KR102322601B1 - 중공형 축이 구비된 감속기 시스템 - Google Patents

중공형 축이 구비된 감속기 시스템 Download PDF

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Abstract

셔터케이스 내부에 설치되어 회전력을 전달받아 슬라트 또는 스크린을 감아올리거나 펼치는 롤러파이프, 셔터케이스의 종단에 결합되는 기어박스, 롤러파이프와 수직하도록 기어박스의 일측에 배치되는 전기모터, 전기모터의 구동축과 결합되어 회전되는 구동기어축과, 구동기어축과 수직하도록 치합되어 종단으로 회전력을 전달하는 전환기어축과, 전환기어축의 종단에 내접하여 치합하는 유성기어와, 유성기어를 수용하는 캐리어와, 캐리어 외측으로 노출된 유성기어의 일측과 치합하는 제1링기어, 유성기어의 타측과 치합하는 제2링기어로 구성되는 감속모듈을 포함하여, 롤러파이프의 종단에 제2링기어가 결합되어 회전되도록 한다.

Description

중공형 축이 구비된 감속기 시스템{REDUCER FOR ROLLING DOOR APLLIED HOLLOW SHAFT}
본 발명은 감속기에 관한 것으로, 견고하게 소형화 및 경량화가 가능하고, 전기모터의 배선을 보호 가능한 중공형 축이 구비된 감속기 시스템 에 관한 것이다.
통상적인 셔터는 도 1을 참조하여, 셔터케이스(18), 감겨진 상태로 셔터케이스에 내장되어 있다 펼쳐 저서 하나의 방화벽을 형성하는 철재 슬라트(Slat)(19) 또는 스크린, 슬라트 양 끝단을 지지하면서 승강작용을 유도하는 가이드레일(17), 슬라트 하단부에 결합되는 마감재인 하단바(16), 셔터케이스 내부에 설치되어 구동장치로부터 정, 역회전을 전달받아 슬라트를 감아올리거나 펼치는 롤러파이프(1), 연동제어기로부터 전기제어신호를 수신받아 롤러파이프를 정, 역회전시키는 구동장치로 구성된다.
이러한, 롤러파이프에 깊숙이 삽입 결합되는 종래의 구동장치는 기어드 모터축에 결합되고 모터의 회전력을 강관에 전달하기 위해서 고정볼트(15)에 의해 롤러파이프에 체결된 구동휠(12)과, 모터부에 결합되어 롤러파이프가 회전이 가능한 상태를 유지하도록 지지하는 종동휠(14)과, 모터가 회전됨을 방지하고 롤러파이프의 축 역할을 하는 모터부(13)에 의해 형성된 이점지지구조의 특징을 갖는다.
그러나 이러한 종래의 셔터 구동장치는 롤러파이프에 깊숙이 삽입되어 설치되는 구조로 인해 강관내부에 형성된 부식으로 인한 녹 및 이물질들을 제거하는 과정을 동반하게 되고 이에 따라 조립설치시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 셔터 구동장치를 유지관리하기 위해서는 셔터케이스 해체 및 롤러파이프를 셔터케이스로부터 해체한 후, 롤러파이프에 깊숙이 삽입되어 결합되는 셔터 구동장치를 분리시켜 점검해야하는 문제점이 있었다.
또한, 각 셔터는 그 크기와 하중이 각각 다른데, 이처럼 다양한 사양의 셔터에 적용되는 롤러파이프에 맞는 각각의 셔터 구동장치를 구비해야 하여 규격화가 어려운 문제점이 있었다.
그뿐만 아니라, 모터가 롤러파이프를 회전시키면서 배치된 배선이 롤러파이프의 회전에 의해 같이 회전되어 꼬이거나 끊어지거나 합선될 수 있는 문제가 생길 수 있다.
특허문헌1. 한국 등록실용신안 제20-0448903호 (방화셔터의 구동장치, 2010년 05월 20일) 특허문헌2. 한국 공개실용신안 제20-2010-011856호 (스크린방화셔터의 모터내장형 구동장치, 2010년 12월 08일)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고 하는 것으로서, 제1 목적은, 조립설치시간을 단축할 수 있는 셔터용 감속기를 제공하는 데 있다.
제2 목적은, 셔터케이스 및 롤러파이프의 해체 없이 유지보수가 가능한 셔터용 감속기를 제공하는 데 있다.
제3 목적은, 규격화가 가능한 셔터용 감속기를 제공하는 데 있다.
제4 목적은, 모터의 회전에도 배선이 꼬이거나 끊어지거나 합선되지 않는 셔터용 감속기를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 셔터케이스 내부에 설치되어 회전력을 전달받아 슬라트 또는 스크린을 감아올리거나 펼치는 롤러파이프, 상기 셔터케이스의 종단에 결합되는 기어박스, 상기 롤러파이프와 수직하도록 상기 기어박스의 일측에 배치되는 전기모터, 상기 전기모터의 구동축과 결합되어 회전되는 구동기어축과, 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 구동기어축과 수직하도록 치합되어 종단으로 회전력을 전달하는 전환기어축(320)와, 상기 전환기어축(320)의 종단에 형성된 선기어에 내접하여 치합하는 유성기어와, 상기 유성기어를 수용하는 캐리어와, 상기 캐리어 외측으로 노출된 상기 유성기어의 일측과 치합하는 제1링기어, 상기 유성기어의 타측과 치합하는 제2링기어로 구성되는 감속모듈을 포함하여, 상기 롤러파이프의 종단에 상기 제2링기어가 결합되어 회전되도록 한다.
또한, 상기 구동기어축은, 상기 기어박스 내부에 회전 가능하도록 베어링 결합되고, 종단이 종축베벨기어로 구성되고, 일측이 상기 종단에 인접하는 깊이로 관통되어 그 내측면에 제1키홈이 형성되며, 상기 전기모터의 구동축의 외측면에는 상기 제1키홈에 대응하는 제2키홈이 형성되어 상기 제1키홈 및 상기 제2키홈이 키에 의해 상호 결합되면 상기 구동기어축 종축 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전환기어축(320)는 중공의 축으로 상기 종축베벨기어와 상응하도록 횡축베벨기어로 형성되고, 상기 기어박스에 회전 가능하도록 베어링 결합되어 상기 구동기어축으로부터 전달된 종축 회전력을 횡축 회전력으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1링기어의 외측면 단부는 단면구조로 면취가공되고, 상기 제1링기어가 삽입 결합되는 상기 기어박스의 내부 영역은 상기 제1링기어의 외측면 구조에 상응하는 단면구조로 면취가공되어 상호 고정되어 슬립을 방지하여, 고효율의 출력이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 유성기어는 3개 한세트로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전환기어축(320)의 선기어의 치수는 21 개이고 상기 유성기어의 치수는 12 개이며 상기 제1링기어 치수는 42 개, 상기 제2링기어 치수는 45개로, 상기 감속모듈은 44의 감속비를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러파이프와 상기 제2링기어는 키 체결구조에 의해 상호 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기모터는 상기 기어박스에 어댑터에 의해 상호 조립되어 다양한 모터용량의 전기모터를 조립하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전환기어축(320)의 중공을 통해 케이블이 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 셔터용 감속기는 롤러파이프의 외측에 상응하는 셔터 종단에 결합되는 구조로, 셔터케이스 외부에서 이물질 제거가 가능하여 조립설치시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 셔터 종단에서 독립적인 결합 및 분리가 가능하여 셔터케이스 및 롤러파이프의 해체 없이 유지 보수가 가능하다.
또한, 회전력을 제공하는 규격화된 감속모듈 외에, 셔터의 크기와 하중에 따라 회전력을 제공하는 전기모터만을 필요에 따라 변경 가능하여 규격화가 가능하다.
또한, 전환기어축이 중공으로 형성되어 전기모터 등의 케이블이 전환기어축을 통과할 수 있도록 구성되어 전환기어축의 회전에 의해 케이블이 서로 꼬이거나 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
더 나아가, 웜기어 방식을 대체하여, 전동 셔터의 부피를 최소화할 수 있고, 유성기어의 캐리어수를 10개 내외로 구성하여 토크 전달력을 높여 고하중의 셔터도 바람의 영향에 쉽게 쳐지지 않도록 하여 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 셔터용 감속기에 관한 도면이다.
도 2은 본 발명에 따른 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기의 전단면도이다.
도 4는 도 2 내지 도 3의 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2 내지 도 4의 감속모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 감속모듈 일부의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른, 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기(10)의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본문에서 타측은 제2링기어(370)측 방향을 말하고, 일측은 횡축베벨기어(321)측 방향을 말한다.
도 2은 본 발명에 따른 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기(10)를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기(10)의 전단면도이다.
도 2내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기(10)는, 전체적으로, 셔터케이스 내부에 설치되어 전기모터(200)의 회전력을 전달받아 슬라트 또는 스크린을 감아올리거나 펼치는 롤러파이프(도면 미도시), 기어박스(100), 전기모터(200) 및 감속모듈(300)로 구성된 것을 요지로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기어박스(100)는 감속모듈(300), 전환기어축(320) 및 구동기어축(310)이 모두 삽입 결합가능하도록 T 경로로 관통된 육각면체 형상으로 형성된다.
위의 T경로로 관통된 홀의 입구에 인접하게는 리데나(오일씰)(r)을 결합하여 외부로부터 대기측 먼지나 이물질의 기어박스(100) 내부로의 칩입을 방지하고, 모터의 진동 등이 구동기어축(310), 전환기어축 및 감속모듈(300)로 미치는 영향을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.
전기모터(200)는 롤러파이프와 수직하도록 기어박스(100) 저면에 배치된다.
감속모듈(300)은 전기모터(200)의 구동축(210)과 결합되어 회전되는 구동기어축(310)과, 길이방향으로 중공이 형성되고 구동기어축(310)과 일측이 수직하게 치합되어 타측으로 회전력을 전달하는 전환기어축(320)과, 전환기어축(320)의 타측에 형성된 선기어(323)가 내접되도록 치합되는 유성기어(330)와, 유성기어(330)를 수용하는 캐리어(340)와, 캐리어(340) 외측으로 노출된 유성기어(330)의 일측과 치합하는 제1링기어(350)와, 유성기어(330)의 타측과 치합하는 제2링기어(370)로 구성된다.
구동기어축(310) 및 제2링기어(370)의 타측 외주면과 그에 상응하는 기어박스(100)의 내부 사이에는 스러스트 니들 롤러 베어링(b2)이 결합된다. 이와 같은 구조로, 축방향으로 작용하는 하중을 흡수할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제2링기어(370)의 일측을 중심으로 외주면을 감싸도록 배치되는 스러스트 니들 롤러 베어링(b2)에 상응하는 형상 및 크기로 기어박스(100) 내주면이 단차되어 제1베어링홈(도면 도시, 도면 부호 미도시)이 형성된다. 또한, 제1베어링홈과 수직되도록 배치되는 스러스트 니들 롤러베어링(b2)에 상응하는 형상 및 크기로 제2링기어(370)의 외주면이 단차되어 제2베어링홈(도면 도시, 도면 부호 미도시)이 형성된다. 제2링기어(370)의 외주면에 배치되는 스러스트 니들 롤러 베어링(b2)은 기어박스(100)의 타측을 개폐 가능하도록 커버하는 커버(110)에 의해 고정된다. 이는 후술하는 바와 같이, 기어박스(100)의 일측처럼 와셔(w)로 고정될 수 있으나, 감속모듈(300)의 안정적인 회전을 위해 커버(110)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 바와 같이, 제2링기어(370)는 일측이 유성기어(330)의 타측과 치합되는 내접기어(371)가 형성되고, 타측은 관통되어 길이방향을 따라 제3키홈(373)이 형성된다. 이때 롤러파이프의 피구동축(도면 미도시)에는 제3키홈(373)에 대응되는 제4키홈(도면 미도시)이 형성되어, 제3키홈(373) 및 제4키홈에 키가 체결되는 구조에 의해 상호 결합된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 구동기어축(310)은 기어박스(100) 내부에 회전 가능하도록 결합되고, 상부에 종축베벨기어(311)가 형성되며, 하부가 종축베벨기어(311)에 인접하는 깊이로 단차되어 내주면에 길이방향을 따라 제1키홈(313)이 형성된다. 이에 따라, 전기모터(200)의 구동축(210)은 제1키홈(313)에 대응하는 제2키홈(211)이 형성되어, 제1키홈(313) 및 제2키홈(211)이 키에 의해 상호 체결되면, 구동기어축(310)의 종(縱)방향 회전력이 상기 전환기어축(320)으로 전달된다.
전술한 바와 같이, 구동기어축(310)은 회전 가능하도록 기어박스(100)에 베어링 결합되는데, 이때 베어링은 스러스트 니들 롤러 베어링(b2)으로, 일측이 종축베벨기어(311)의 단부에 안착되어 외주면을 감싸도록 결합되고, 타측이 구동기어축(310)의 하부에 결합되는 리데나(또는, 오일씰)(r)에 의해 고정된다.
또한, 전환기어축(320)은 중공의 축으로 종축베벨기어(311)와 상호 치합되는 횡축베벨기어(321)가 일측에 형성되고, 기어박스(100)에 회전 가능하도록 베어링 결합되어 상기 구동기어축(310)으로부터 전달된 종방향 회전력을 횡(橫)방향 회전력으로 전환시킨다. 이때, 베어링은 볼베어링(b)으로, 횡축베벨기어(321)의 일측에 배치되어 기어박스(100)와 끼움 결합되는 것이 바람직하다. 베어링의 타측은 횡축베벨기어(321)로 고정되고, 일측은 전환기어축(320)의 일측에 결합되는 리데나(r)에 의해 고정된다.
또한, 전환기어축(320)의 일측 단부에는 볼베어링(b)이 결합된다. 이 볼베어링(b)에 의해 전술한 리데나(r)가 이탈되지 않으며, 이 볼베어링(b)은 기어박스(100)에 결합된 와셔(w)에 의해 고정되어 기어박스 내부의 감속모듈을 기어박스 내부에 고정시킨다.
도 4는 도 2 내지 도 3의 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기(10)의 분해 사시도이고, 도 5는 도 2 내지 도 4의 감속모듈(300)의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 감속모듈(300) 일부의 분해 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전기모터(200)는 어댑터(230)에 내장되어 기어박스(100)에 상호 조립됨으로써, 다양한 모터용량의 전기모터(200)를 조립할 수 있고, 외부요인으로부터 전기모터(200)를 보호할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1링기어(350)의 외측면 단부는 세 면이 단면구조로 면취가공되고, 제1링기어(350)가 삽입 결합되는 기어박스(100)의 내부 영역은 제1링기어(350)의 외측면 구조에 상응하는 단면구조로 면취가공되어, 제1링기어(350)가 기어박스(100)에 견고하게 고정된다. 이에 따라 슬립(slip)이 방지되어 고효율의 높은 토크 출력이 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어(340)는 유성기어(330)의 양측을 마주보도록 결합되는 한 쌍(340a, 340b)으로 형성되어, 한 쌍의 받침판(도면 도시, 도면 부호 미도시), 보조리브(도면 도시, 도면 부호 미도시), 회전축(도면 도시,도면 부호 미도시) 및 보조축(도면 미도시)를 포함한다.
한 쌍의 받침판은 유성기어(330)의 양단에 서로 평행하게 배치된다.
보조리브는 한 쌍의 받침판에서 유성기어(330)와 이웃하게 서로 마주보도록 복수개가 돌출되어 형성된다. 유성기어(330)와 동심이 되도록 양 단이 각각 한 쌍의 받침판에 삽입 결합되는 복수개의 회전축을 포함한다. 또한, 유성기어(330)와 이웃하도록 배치되고 양단이 각각 보조리브에 삽입 결합되는 복수개의 보조축을 추가로 포함할 수 있다.
이와 같은 캐리어(340) 구조는 유성기어(330)가 안정적으로 자전 및 공전을 가능하게 함과 동시에 제1링기어(350) 및 제2링기어(370)에 의해 유성기어(330)로부터 분리되지 않고 견고하게 고정될 수 있도록 한다.
도 4 내지 도 6를 참조하여, 감속모듈의 감속비에 대해 설명하도록 한다.
전환기어축(320)의 선기어(323) 치수는 21개이고 유성기어(330)의 치수는 각 12개이며 제1링기어(350) 치수는 42개, 제2링기어(370) 치수는 45개로 형성되는데 이에 따라, 본 발명의 감속모듈(300)은 44의 감속비를 제공한다.
유성기어(330)는 3개가 한 세트로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1링기어(350) 및 제2링기어(370)와 외접 치합되어 치합강도가 높아져 안정적인 회전력의 출력이 가능하다.
본 발명에 의한 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기(10)는 롤러파이프의 외측에 상응하는 셔터 종단에 결합되는 구조로, 셔터케이스 외부에서 이물질 제거가 가능하여 조립시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 셔터 종단에서 독립적인 결합 및 분리가 가능하여 셔터케이스 및 롤러파이프의 해체 없이 유지 보수가 가능하다.
또한, 모터(200) 속도를 롤러파이프의 회전력으로 감속시키는 감속모듈(300)이 규격화되고, 셔터의 크기와 하중에 따라 회전력을 제공하는 전기모터(200)만을 필요에 따른 사양에 맞춰 변경 가능하다.
그뿐만 아니라, 전환기어축(320) 및 제2링기어(370)의 중심축이 관통되어 중공의 형상으로 형성되어 전기모터(200) 등의 케이블이 전환기어축(320)을 통과할 수 있도록 구성되어 전환기어축(320)의 회전에 의해 케이블이 서로 꼬이거나 끊어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 전술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
b: 볼베어링 b2: 스러스트 니들 롤러 베어링
w: 와셔 10: 중공형 축을 적용한 셔터용 감속기
100: 기어박스 110: 커버
200: 전기모터 210: 전기모터 구동축
211: 제2키홈 230: 어댑터
300: 감속모듈 310: 구동기어축
311: 종축베벨기어 313: 제1키홈
320: 전환기어축 321: 횡축베벨기어
323: 선기어 330: 유성기어
340: 캐리어 350: 제1링기어
370: 제2링기어 371: 내접기어
373: 제3키홈

Claims (9)

  1. 셔터케이스 내부에 설치되어 회전력을 전달받아 슬라트 또는 스크린을 감아올리거나 펼치는 롤러파이프;
    상기 셔터케이스의 종단에 결합되는 기어박스;
    상기 롤러파이프와 수직하도록 상기 기어박스의 저면에 배치되는 전기모터;
    상기 전기모터의 구동축과 결합되어 회전되는 구동기어축과, 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 구동기어축과 일측이 수직하게 치합되어 타측으로 회전력을 전달하는 전환기어축과, 상기 전환기어축의 타측에 형성된 선기어가 내접되도록 치합하는 유성기어와, 상기 유성기어를 수용하는 캐리어와, 상기 캐리어 외측으로 노출된 상기 유성기어의 일측과 치합하는 제1링기어, 상기 유성기어의 타측과 치합하는 제2링기어로 구성되는 감속모듈;을 포함하여,
    상기 롤러파이프의 종단에 상기 제2링기어가 결합되어 회전되도록 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동기어축은,
    상기 기어박스 내부에 회전 가능하도록 베어링 결합되고, 상부에 종축베벨기어가 형성되고, 하부가 상기 종축베벨기어에 인접하는 깊이로 단차되어 내주면에 길이방향을 따라 제1키홈이 형성되며,
    상기 전기모터의 구동축은,
    상기 제1키홈에 대응되는 제2키홈이 형성되어, 상기 제1키홈 및 상기 제2키홈이 키에 의해 상호 체결되면 상기 구동기어축의 종(縱)방향 회전력이 상기 전환기어축으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전환기어축은,
    중공의 축으로 상기 종축베벨기어와 상호 치합되는 횡축베벨기어가 일측에 형성되고,
    상기 기어박스에 회전 가능하도록 베어링 결합되어 상기 구동기어축으로부터 전달된 종방향 회전력을 횡(橫)방향 회전력으로 전환시키는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1링기어의 외측면 단부는 단면구조로 면취가공되고, 상기 제1링기어가 삽입 결합되는 상기 기어박스의 내부 영역은 상기 제1링기어의 외측면 구조에 상응하는 단면구조로 면취가공되어, 상기 제1링기어가 상기 기어박스에 고정되는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    유성기어는 3개가 한 세트로 구성되는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전환기어축의 선기어의 치수는 21 개이고 상기 유성기어의 치수는 각 12 개이며 상기 제1링기어 치수는 42 개, 상기 제2링기어 치수는 45개로, 상기 감속모듈은 44의 감속비를 제공하는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 롤러파이프와 상기 제2링기어는 키 체결구조에 의해 상호 결합하는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전기모터는 상기 기어박스에 어댑터에 의해 상호 조립되어 다양한 모터용량의 전기모터를 조립하는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 전환기어축의 중공을 통해 케이블이 통과되어 결합되는 것을 특징으로 하는, 중공형 축이 구비된 감속기 시스템.
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