KR102556217B1 - 마그넷 기어 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 입력축으로 제공된 회전운동을 병진운동으로 변환하여 전달하는 마그넷 기어 어셈블리에 있어서, 자성(磁性)을 가지며, 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 전달되는 동력으로 회전운동하는 마그넷 웜 기어와, 외주면이 자성을 띄며, 상기 마그넷 웜 기어의 회전운동에 따라 상기 마그넷 웜 기어와 비접촉 연동하여 회전운동하는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 회전운동에 따라 상기 피니언 기어의 동작에 맞추어 길이 방향인 전방 또는 후방으로 이동하는 랙 기어를 포함하는 마그넷 기어 어셈블리를 제공한다.

Description

마그넷 기어 어셈블리{MAGNET GEAR ASSEMBLY}

본 발명은 마그넷 기어 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적재물을 이송하는 이송장치에 적용 가능한 마그넷 기어 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 알려져 있는 기어를 이용하는 동력전달장치는 기어의 기계적 결합에 의해 동력을 전달하는 것으로, 평 기어, 헬리컬 기어, 베벨 기어, 웜기어, 랙앤피니언 기어 등이 있다.

그러나, 이러한 기계식 기어는 기어 간의 맞물림에 의해 소음이 발생하고, 기어의 마모 및 미세금속가루가 발생할 뿐만 아니라, 내구성 및 열화에 대한 문제가 있었으며, 동작시 코깅(Cogging, 흔들림이나 충격)이 심하고 정기적으로 윤활유를 공급해야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 고청정 환경이 요구되는 LCD 제조설비, 반도체 설비, 제약설비, 식품 제조설비 등에서는 기계식 기어를 사용하지 않고 비접촉식 기어를 사용하게 된다.

이러한 비접촉식 기어로는 자기력을 이용한 마그네트 기어가 있으며, 특히 이송장치 등에서는 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0099938호 "마그네트 기어"와 같은 피니언(Pinion)형태의 마그네틱 기어와 마그네틱 랙 기어를 이용하게 된다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0099938호 "마그네트 기어"를 살펴보면, 마그네트가 회동축에 나란한 직선형으로 배치되어 있어, 회동시 마그네틱 랙 기어와 마그네틱 피니언 기어 간의 인력과 척력이 급격하게 변화하면서 반복되기 때문에, 동력전달시 발생하는 코깅문제를 효율적으로 해결하지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2010-0099938호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동력전달과정에서 발생하는 코깅(cogging)을 최소화할 수 있는 코깅 감소가 가능한 마그넷 기어 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 입력축으로 제공된 회전운동을 병진운동으로 변환하여 전달하는 마그넷 기어 어셈블리에 있어서, 자성(磁性)을 가지며, 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 전달되는 동력으로 회전운동하는 마그넷 웜 기어와, 외주면이 자성을 띄며, 상기 마그넷 웜 기어의 회전운동에 따라 상기 마그넷 웜 기어와 비접촉 연동하여 회전운동하는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 회전운동에 따라 상기 피니언 기어의 동작에 맞추어 길이 방향인 전방 또는 후방으로 이동하는 랙 기어를 포함하는 마그넷 기어 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 랙 기어는, 외주면에 자성을 띄는 상기 피니언 기어의 동작에 맞춰 길이 방향으로 이동하도록 자성을 가지는 마그넷 기어로서, 상기 피니언 기어와 비접촉 연동될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 마그넷 웜 기어는, N극과 S극이 상기 마그넷 웜 기어의 외주면에 대하여 나선방향으로 서로 교호 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 피니언 기어는, 상기 피니언 기어의 외주면의 중앙부분인 제1 영역이 상기 피니언 기어의 외주면의 양측부분인 제2 영역에 대하여 오목하게 굴곡지도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 영역의 N극과 S극은, 상기 마그넷 웜 기어의 N극 및 S극의 배열 구조와 대응되도록 나선방향으로 교호 배열되고,상기 제2 영역의 N극과 S극은, 상기 랙 기어의 N극 및 S극의 배열 구조와 대응되도록 원주 방향으로 교호 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 마그넷 웜 기어는 원통형 디스크 형태로 형성되며, 상기 마그넷 웜 기어는 상기 피니언 기어의 제1 영역에 인접한 위치에 배치되어 상기 피니언 기어와 비접촉 연동하여 회전될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 랙 기어는 사각 형상의 플레이트(plate)로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 랙 기어는 자성을 가지는 마그넷 기어이고, 상기 랙 기어를 구성하는 N극과 S극이 길이 방향으로 서로 교호 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 동력전달과정에서 발생하는 코깅(cogging)을 최소화할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도1은 일반적인 웜 기어(worm gear)와 랙앤피니언(rack and pinion)을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷 기어 어셈블리를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷 웜 기어와 피니언 기어를 도시한 도면이다.
도4는 본 발명에 의한 마그넷 기어 어셈블리의 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그넷 기어 어셈블리를 이용하여 적재물을 이송하는 이송시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 일반적인 웜 기어(worm gear)와 랙앤피니언(rack and pinion)을 도시한 도면이다.

도1의 (a)와 같은 통상적인 웜 기어(worm gear)는 웜 휠(worm wheel)과 웜(worm) 간에 직각으로 교차하지 않는 2축간에 큰 감속비의 회전을 전동할 수 있다. 웜 기어는 나사형 웜과 이러한 웜에 맞물려지는 웜 휠로 이루어진다.

도1의 (b)와 같은 통상적인 랙앤피니언(rack and pinion)은 랙(rack)과, 피니언(pinion)의 상호간 맞물림에 의해 회전운동을 병진운동, 즉, 전방 또는 후방으로 향하는 병진운동으로 바꾸는 기어이다.

이하에서 설명하는 본 발명의 마그넷 기어 어셈블리는 상술한 바와 같은 웜 기어와, 랙앤피니언의 구동 원리를 모두 이용하되 모두 자성을 가지는 마그네틱 기어로 구성되는 것이 특징이다.

본 발명의 마그넷 기어 어셈블리(100)는 입력축으로 제공된 회전운동을 병진운동으로 변환하여 전달하는 마그넷 기어 어셈블리(magnet gear assembly)이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷 기어 어셈블리를 도시한 도면이다.

도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마그넷 기어 어셈블리는 랙 기어(110), 피니언 기어(130), 그리고 마그넷 웜 기어(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 마그넷 웜 기어(150)는 자성(磁性)을 가지며, 동력원과 연결되어 동력원으로부터 전달되는 동력으로 회전운동할 수 있다. 여기서, 상기 동력원은 모터 등의 동력원을 의미하며, 본 발명의 실시예에 따른 마그넷 웜 기어(150)는 동력원과 동축상에 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 피니언 기어(130)는 외주면에 자성을 띄는 기어로서, 마그넷 웜 기어(150)의 회전운동에 따라 마그넷 웜 기어(150)와 비접촉 연동하여 회전운동할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 랙 기어(110)는 피니언 기어(130)의 회전운동에 따라 피니언 기어(130)의 동작에 맞추어 길이 방향인 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.

본 발명의 피니언 기어(130)는 도2에 도시된 바와 같이, 랙 기어(110)의 일 표면에 위치할 수 있고, 랙 기어(110)는 마그넷 웜 기어(150)와 피니언 기어(130)의 회전 동작에 따라서 길이 방향의 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷 웜 기어와 피니언 기어를 도시한 도면이다.

도3을 참조하면, 본 발명의 피니언 기어(130)는 외주면에서 중앙 부분인 제1 영역(131)이, 외주면에서 양측 부분인 제2 영역(133)에 대하여 오목하게 굴곡지도록 형성되는 형태로 구현될 수 있다.

그리고, 마그넷 웜 기어(150)는 도3에 도시된 바와 같이, 원통형 디스크 형태로 형성되어, 피니언 기어(130)의 제1 영역(131)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

다만, 본 발명의 피니언 기어(130)와 마그넷 웜 기어(150)는 마그넷 기어로서, 상호간 자력에 의해 동작됨에 따라 비접촉 연동되므로, 피니언 기어(130)와 마그넷 웜 기어(150)의 사이에는 소정의 간격이 형성될 수 있다.

도4는 본 발명에 의한 마그넷 기어 어셈블리의 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.

본 발명의 피니언 기어(130)와 마그넷 웜 기어(150)는 도4에 도시된 바와 같이 외주면에 자성을 띌 수 있다.

일 실시예에 따른 마그넷 웜 기어(150)는 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교호 배열되되, 외주면에 대하여 나선 방향으로 N극과 S극이 서로 교호 배열된 형태로 구현될 수 있다.

마그넷 웜 기어(150)의 N극과 S극은 나선 방향으로 교호 배열됨에 따라 나선방향으로 자력을 발생시킨다.

그리고, 일 실시예에 따른 피니언 기어(130)는 오목한 영역인 제1 영역(131)에서의 N극과 S극의 배치 형태와 피니언 기어(130)의 양측 영역인 제2 영역(133)에서의 N극과 S극의 배치 형태는 서로 상이하게 구현될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1 영역(131)에 배열되는 N극과 S극은, 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교호 배열된 마그넷 웜 기어(150)와 같이 나선 방향으로 교호 배열된 형태로 구현될 수 있다.

그리고, 피니언 기어(130)의 제2 영역(133)은 외주면을 따라 길이 방향으로 N 극과 S극이 교호 배열된 형태로 구현될 수 있다. 즉, 원주 방향으로 N극과 S극이 교호 배치될 수 있다.

이와 같은, 마그넷 웜 기어(150)의 양극 배열 형태와, 피니언 기어(130)의 양극 배열 형태는 도1의 (a)와 같은 웜 기어의 웜 휠 및 웜이 맞물리는 기어 형태에 대응하는 배열 형태이다. 길이 방향으로 양극이 교호 배열되는 피니언 기어(130)와 양극이 외주면에 대하여 나선방향으로 교호 배열되는 마그넷 웜 기어(150)는 서로 반대되는 극성이 만남에 따라 상호간 소정의 간격을 두고 상호 회전 동작할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 랙 기어(110) 역시 마찬가지로 피니언 기어(130)의 회전 동작에 맞춰 길이 방향으로 이동하도록 외주면에 자성을 띈 형태로 형성될 수 있다.

도4를 참조하면, 본 발명의 랙 기어(110)는 피니언 기어(130)와 인접한 일면이 길이 방향(수직 방향)으로 N극과 S극이 교호 배열된 형태로 구현됨에 따라, 피니언 기어(130)와 소정의 간격을 두고 비접촉 상태로 길이 방향으로 이동할 수 있다.

본 발명의 피니언 기어(130)의 외주면에 형성되는 양극 배열 패턴과 랙 기어(110)의 일면에 형성되는 양극 배열 패턴은 서로 상응하는 형태(길이 방향의 교호 배열)로 형성됨이 바람직하다.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 피니언 기어(130)의 제1 영역(131)의 외주면에 형성된 양극의 교호 배치 형태는 마그넷 웜 기어(150)의 외주면에 형성된 양극의 교호 배치 형태와 대응되고, 피니언 기어(130)의 제2 영역(133)의 외주면에 형성된 양극의 교호 배치 형태는 랙 기어(110)의 외주면에 형성된 양극의 교호 배치 형태와 대응된다.

랙 기어(110)의 길이 방향과 피니언 기어(130)의 중심축 방향은 서로 직교하도록 구성될 수 있다. 따라서, 피니언 기어(130)가 회전함에 따라 마그네틱 간의 인력에 의해 랙 기어(110)가 길이방향으로 이동할 수 있다.

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 랙 기어(110)는 일 실시예인 도4에 도시된 바와 같은 사각 형상의 플레이트(plate)로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그넷 웜 기어(150)와 피니언 기어(130)의 기어비는 1:2가 바람직하다. 1:2로 구현되는 기어비를 통해 극성의 강한 인력(토크)을 완화하여, 기어들간 동작에 의해 보다 부드럽게 극성 이동되도록 구현할 수 있다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그넷 기어 어셈블리를 이용하여 적재물을 이송하는 이송장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마그넷 기어 어셈블리(100)를 이용하면 적재물을 이송하는 이송장치가 지면에 닿도록 정방향으로 위치하지 않고, 천장쪽에 부착되는 역방향으로 설치되어, 하부면에 적재물(30)을 이송하는 방식으로 구현될 수 있다.

도5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적재물을 이송하는 이송장치는 마그넷 기어 어셈블리 장치(10)와, 이송장치 프레임(20)을 포함하여 구성될 수 있고, 또 다른 예로 적재물(30)과 적재물(30)의 양측에 배치되는 글라스 척(glass chuck)(40)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 마그넷 기어 어셈블리 장치(10)는 도2 내지 도4를 참조하여 상술한 복수의 마그넷 기어 어셈블리(100)가 배열된 장치이다.

그리고, 이송장치 프레임(20)은 하부 내측에 마그넷 기어 어셈블리 장치(10)가 형성될 수 있는 공간을 제공하며, 하부 외표면에 부착된 형태로 적재물(30)이 일방향을 향하여 이송되도록 천장에 설치된 형태로 구현될 수 있다.

본 실시예와 같은 적재물을 이송하는 이송장치는 적재물을 제조하는 제조 공정에서 이용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에서 적재물은 OLED 패널일 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 마그넷 기어 어셈블리(100)를 이용하면, 종래에 OLED 패널(30)의 증착 공정에서 롤러(roller)와 척(chuck)간의 접촉에 따라 척의 하중으로 인한 마모 및 분진 발생을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 마그넷 기어 어셈블리
110: 랙 기어
130: 피니언 기어
150: 마그넷 웜 기어

Claims (8)

1. 입력축으로 제공된 회전운동을 병진운동으로 변환하여 전달하는 마그넷 기어 어셈블리에 있어서,
   자성(磁性)을 가지며, 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 전달되는 동력으로 회전운동하는 마그넷 웜 기어와,
   외주면이 자성을 띄며, 상기 마그넷 웜 기어의 회전운동에 따라 상기 마그넷 웜 기어와 비접촉 연동하여 회전운동하는 피니언 기어와,
   상기 피니언 기어의 회전운동에 따라 상기 피니언 기어의 동작에 맞추어 길이 방향인 전방 또는 후방으로 이동하는 랙 기어를 포함하며,
   상기 랙 기어는, 외주면에 자성을 띄는 상기 피니언 기어의 동작에 맞춰 길이 방향으로 이동하도록 자성을 가지는 마그넷 기어로서, 상기 피니언 기어와 비접촉 연동되며,
   상기 마그넷 웜 기어는, N극과 S극이 상기 마그넷 웜 기어의 외주면에 대하여 나선방향으로 서로 교호 배열되고,
   상기 피니언 기어는, 상기 피니언 기어의 외주면의 중앙부분인 제1 영역이 상기 피니언 기어의 외주면의 양측부분인 제2 영역에 대하여 오목하게 굴곡지도록 형성되며,
   상기 제1 영역의 N극과 S극은, 상기 마그넷 웜 기어의 N극 및 S극의 배열 구조와 대응되도록 나선방향으로 교호 배열되고,
   상기 제2 영역의 N극과 S극은, 상기 랙 기어의 N극 및 S극의 배열 구조와 대응되도록 원주 방향으로 교호 배열되며,
   상기 마그넷 웜 기어는 원통형 디스크 형태로 형성되며, 상기 마그넷 웜 기어는 상기 피니언 기어의 제1 영역에 인접한 위치에 배치되어 상기 피니언 기어와 비접촉 연동하여 회전하며,
   상기 랙 기어는 자성을 가지는 마그넷 기어이고, 상기 랙 기어를 구성하는 N극과 S극이 길이 방향으로 서로 교호 배열되는 것을 특징으로 하는 마그넷 기어 어셈블리.
   
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6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 랙 기어는 사각 형상의 플레이트(plate)로 형성되는 것을 특징으로 하는 마그넷 기어 어셈블리.
   
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