KR102654227B1 - 탄소섬유를 이용한 커플링 - Google Patents

탄소섬유를 이용한 커플링 Download PDF

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Abstract

토크리플 발생이 최소화되어 정밀도가 개선되도록, 본 발명은 제1축부가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제1축삽입홀이 길이방향으로 관통 형성되는 제1링부; 상기 제1링부와 길이방향으로 이격 배치되되, 제2축부가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제2축삽입홀이 상기 제1축삽입홀과 길이방향으로 정렬되며 관통 형성되는 제2링부; 및 상기 제1링부가 회전되면 원주방향을 따라 비틀린 상태에서 상기 제2링부에 토크리플이 보정된 회전력을 전달하도록 양단부가 상기 제1링부 및 상기 제2링부의 각 외주면에 원주방향을 따라 용융 결합되고, 복수개의 탄소섬유 직조체가 제1방향 및 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 교차 배열되는 형태로 구비되는 회전전달부를 포함하는 탄소섬유를 이용한 커플링을 제공한다.

Description

탄소섬유를 이용한 커플링{coupling using carbon fiber}
본 발명은 탄소섬유를 이용한 커플링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크리플 발생이 최소화되어 정밀도가 개선되는 탄소섬유를 이용한 커플링에 관한 것이다.
일반적으로 모터 또는 발전기의 성능 시험시 온도, 습도 등의 환경 시험을 위해 검사용 챔버가 사용된다. 이때, 모터 또는 발전기는 다양한 산업현장에 사용되는데 고정밀도가 요구되는 산업에 적용하기 위해 검사 단계에서 정밀한 검사가 수행되어야 한다.
여기서, 종래의 모터 또는 발전기의 검사방식은 검사용 모터를 준비하고, 검사용 모터의 축에 검사대상 모터를 연결한 뒤, 내부에 공간이 형성된 챔버를 검사대상 모터로 이동시켜 검사대상 모터가 챔버 내부 공간에 배치된 상태에서 검사가 수행되었다.
이때, 검사용 모터는 챔버의 외부에 배치되어 검사용 모터와 검사대상 모터 사이에 연결되는 축 또한 외부로 노출 배치된다. 그리고, 검사대상 모터가 챔버에 의해 외부와 단열 밀폐 및 차단된 상태에서 항온, 항습에 따른 환경 시험 등이 수행되었다.
그리고, 검사용 모터와 검사대상 모터 사이에는 동력 전달을 위한 커플링이 사용된다. 이러한 커플링은 디스크 타입, 올댐 타입, 또는 죠 타입으로 구비될 수 있으며 금속 재질, 우레탄 등의 재질로서 구비되어 축의 오정렬을 완충시킬 수 있다.
여기서, 검사용 모터가 구동됨에 따라 커플링을 통해 동력 연결된 검사대상 모터가 연동되어 회전될 수 있다. 이때, 커플링의 각 타입마다 완충력이 상이하여 각각의 비틀림강성을 가지고 있다.
그러나, 커플링의 비틀림강성이 강하면 토크전달력이 뛰어나지만 토크리플 성분까지 전달하는 문제점이 있으며, 토크리플 성분이 전달되면 토크리플 성분을 억제해야 하는 응용분야에서 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 비틀림강성이 강하면서도 토크리플 성분의 전달이 최소화되기 위한 커플링의 개발이 요구되고 있다.
한국 공개특허 제10-2008-0062286호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 토크리플 발생이 최소화되어 정밀도가 개선되는 탄소섬유를 이용한 커플링을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1축부가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제1축삽입홀이 길이방향으로 관통 형성되는 제1링부; 상기 제1링부와 길이방향으로 이격 배치되되, 제2축부가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제2축삽입홀이 상기 제1축삽입홀과 길이방향으로 정렬되며 관통 형성되는 제2링부; 및 상기 제1링부가 회전되면 원주방향을 따라 비틀린 상태에서 상기 제2링부에 토크리플이 보정된 회전력을 전달하도록 양단부가 상기 제1링부 및 상기 제2링부의 각 외주면에 원주방향을 따라 용융 결합되고, 복수개의 탄소섬유 직조체가 제1방향 및 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 교차 배열되는 형태로 구비되는 회전전달부를 포함하되, 상기 회전전달부는 상기 제1방향을 따라 연장되도록 구비되되 상기 제2방향을 따라 상호간 균일한 간격으로 밀집되며 배열되는 복수개의 제1패턴직조체와, 상기 제2방향을 따라 연장되도록 구비되되 상기 제1방향을 따라 상호간 균일한 간격으로 밀집되며 배열되어 상기 제1패턴직조체의 반경방향 외측 및 내측 중 적어도 어느 일측에 수직으로 교차 배열되며 권취 적층 결합되는 복수개의 제2패턴직조체를 포함하고, 탄소섬유 직조체의 층수에 대응되어 상기 제1링부에서 상기 제2링부로 전달되는 회전력의 허용최대치가 결정되도록 상기 제1패턴직조체 및 상기 제2패턴직조체는 다겹으로 수직 교차 배열되며 상기 제1링부 및 상기 제2링부의 각 외주면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 적층 결합되되, 상기 제1패턴직조체 및 상기 제2패턴직조체는 상기 제1축삽입홀 및 상기 제2축삽입홀의 관통 방향과 45°각도로 각각 경사지게 배치되며, 상기 제1링부 및 상기 제2링부에는 상기 회전전달부의 단부에 대향되는 각 외주면 내측단에 원주방향을 따라 제1딤플홈 및 제2딤플홈이 복수개소 함몰 형성되되, 각 상기 제1딤플홈 및 각 상기 제2딤플홈은 반경방향 내측으로 갈수록 오목한 형태로 라운드지게 함몰 형성되며, 각 상기 제1딤플홈 및 각 상기 제2딤플홈에 상기 회전전달부의 양단부가 상기 열가압장치에 의해 열가압됨에 따라 굴곡 변형되어 면접촉되며 용융 결합됨을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 커플링을 제공한다.
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상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상호 이격된 제1링부 및 제2링부의 외주면에 유기적 운동이 가능한 다겹의 탄소섬유 직조체로서 구비되는 회전전달부의 양단부가 결합되므로 회전력 전달시 축정렬 불량으로 인한 장비 파손이 예방되어 내구성이 개선될 수 있다.
둘째, 회전전달부는 제1패턴직조체의 반경방향으로 제2패턴직조체가 다겹으로 수직 교차 배열되며 권취 적층 결합되므로 회전전달부의 유기적 운동시의 탄성력이 개선되어 전달되는 회전력의 허용최대치가 증가되며, 순간적인 회전력 급증시에도 회전전달부의 파단이 예방되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 제1링부 및 제2링부의 외주면에 지그재그 형태로 복수개소 오목하게 함몰 형성된 각 제1딤플홈 및 각 제2딤플홈에 회전전달부의 양단부가 열가압장치에 의해 열가압됨에 따라 굴곡 변형되어 면접촉되며 용융 결합되므로 제1링부에서 제2링부로 전달되는 회전력의 허용최대치가 현저히 증가될 수 있다.
넷째, 제1축삽입홀 및 제2축삽입홀의 관통 방향을 기준으로 하여 제1패턴직조체 및 제2패턴직조체 전체의 배치 각도를 제조시에 상이하게 조절하여 설정함에 따라 토크 허용최대치의 측정에 적용되기 위해 허용최대치가 간편하게 조절될 수 있는 회전전달부가 제공될 수 있는 시너지 효과를 제공할 수 있다.
다섯째, 제1축삽입홀 및 제2축삽입홀의 관통 방향과 45°각도로 각각 경사지게 배치된 제1패턴직조체 및 제2패턴직조체에 의해 원주방향으로의 회전시 비틀어지면서 직조체 각각에 작용하는 저항력이 완화되므로 평행 및 수직으로 배치되는 경우보다 전달되는 전달력이 더욱 개선될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제조과정을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 사용상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 나타낸 분해사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 측면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제1변형예를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제2변형예를 나타낸 측면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제3변형예를 나타낸 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제조과정을 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 나타낸 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 사용상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 나타낸 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링을 측면도이다.
도 1 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링(100)은 제1링부(10), 제2링부(20), 그리고 회전전달부(30)를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제조방법은 제1링부, 제2링부, 및 회전전달부 준비, 회전전달부의 일단부가 제1링부에 결합, 회전전달부의 타단부가 제2링부에 결합의 일련의 단계를 포함한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 제1단계에서, 선택적으로 토크를 출력하는 검사구동부의 제1축부(1a)가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제1축삽입홀(11)이 길이방향으로 관통 형성되는 제1링부(10)와, 링형으로 구비되어 검사대상 모터 및 검사대상 발전기 중 어느 하나로 구비되는 검사대상 구동장치의 제2축부(1b)가 삽입되도록 중앙부에 상기 제2축삽입홀(20a)이 관통 형성되는 제2링부(20)와, 탄소섬유로서 구비되는 회전전달부(30)가 준비된다.
여기서, 상기 제1단계는, 상기 제1링부(10)에 상기 제1축삽입홀(11)이 길이방향으로 관통 형성되는 단계와, 상기 제2링부(20)에 상기 제2축삽입홀(20a)이 길이방향으로 관통 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 제2단계에서, 상기 회전전달부(30)의 일단부가 상기 제1링부(10)의 외주면에 배치되고, 상기 제1링부(10)의 원주방향을 따라 반경방향 외측을 감싸며 배치되는 열가압장치(200)가 상기 회전전달부(30)의 일단부를 상기 제1링부(10)의 반경방향 내측으로 열가압하여 상기 회전전달부(30)의 일단부가 상기 제1링부(10)에 용융 결합된다.
이때, 상기 제2단계에서, 상기 회전전달부(30)는 적어도 한겹 이상의 탄소섬유 직조체 권취물로서 구비되어 일단부가 상기 제1링부(10)의 외주면에 원주방향을 따라 상기 열가압장치(200)를 통해 동시에 용융 결합됨이 바람직하다.
여기서, 상기 열가압장치(200)가 상기 회전전달부(30)의 일단부가 용융되기 위한 용융온도 이상으로 가열된 상태에서 상기 회전전달부(30)의 일단부를 반경방향 내측으로 가압하여 상기 제1링부(10)의 외주면에 용융 결합될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 제3단계에서, 상기 제2링부(20)가 상기 제1링부(10)와 길이방향으로 이격 배치되며 상기 제1축삽입홀(11)과 상기 제2축삽입홀(20a)이 길이방향으로 정렬되되, 상기 회전전달부(30)의 타단부가 상기 제2링부(20)의 외주면에 배치되고, 상기 열가압장치(200)가 상기 회전전달부(30)의 타단부를 상기 제2링부(20)의 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 열가압하여 상기 회전전달부(30)의 타단부가 상기 제2링부(20)에 용융 결합된다.
여기서, 상기 제3단계는, 상기 제1링부(10)의 반경방향 외측을 감싸며 배치된 상기 열가압장치(200)가 길이방향을 따라 상기 제2링부(20)의 반경방향 외측으로 이동되는 단계를 더 포함할 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 열가압장치(200)가 이동되지 않고 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)를 길이방향으로 이동시켜 상기 제2링부(20)의 외면은 상기 열가압장치(200)의 반경방향 내측으로 정렬 이동될 수도 있다.
이때, 상기 제3단계에서, 상기 회전전달부(30)의 타단부가 상기 제2링부(20)의 외주면에 원주방향을 따라 상기 열가압장치(200)를 통해 동시에 용융 결합됨이 바람직하다.
여기서, 상기 열가압장치(200)가 상기 회전전달부(30)의 타단부가 용융되기 위한 용융온도 이상으로 가열된 상태에서 상기 회전전달부(30)의 타단부를 반경방향 내측으로 가압하여 상기 제2링부(20)의 외주면에 용융 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제3단계에서, 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)는 길이방향을 따라 상호 이격되며 정렬되되, 상기 제1링부(10)와 상기 제2링부(20)의 사이 및 상기 회전전달부(30)의 반경방향 내측에는 상기 이격공간(s)이 형성됨이 바람직하다.
이러한, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)은 검사대상 모터 및 검사대상 발전기의 성능 시험시 온도, 습도 등의 환경 시험을 위해 사용되는 구동장치용 부하 시험 장치(미도시) 등에 적용될 수 있으며, 적용분야가 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)은 제1축부(1a) 및 상기 검사대상 구동장치의 제2축부(1b) 간의 동력 연결을 매개하도록 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 구동장치용 부하 시험 장치(미도시)의 검사구동부(미도시)는 검사대상 모터 및 검사대상 발전기 중 어느 하나로 구비되는 검사대상 구동장치(미도시)에 동력 연결되며 길이방향으로 배치되는 제1축부(1a)와, 상기 제1축부(1a)의 후측에 동력 연결되어 선택적으로 토크를 출력하는 부하생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 부하생성부(미도시)는 모터로서 구비될 수 있으며, 상기 제1축부(1a)는 상기 부하생성부의 회전축으로서 구비됨으로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 제1축부(1a)는 상기 부하생성부(미도시)로부터 전방으로 연장 돌출됨으로 이해함이 바람직하다.
또한, 상기 검사구동부(미도시)는 상기 검사대상 구동장치의 토크를 측정하도록 한쌍의 탄소섬유를 이용한 커플링(100) 사이에 동력 연결되며 안착부(미도시)의 상부에 회전 가능하게 안착 및 지지되는 토크센서(미도시)와, 상기 제1축부(1a)에 동력 연결되되 메인챔버(미도시)의 수직격벽부(미도시)에 형성된 관통홀(미도시)에 회전 가능하게 관통 삽입 배치되며 상기 검사대상 구동장치에 동력 연결되는 스핀들(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 토크센서(미도시)의 하부에는 상기 안착부(미도시)와 연결되는 지지수단(미도시)이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제1축부(1a)의 단부에 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100) 중 어느 하나의 일측이 동력 연결되고, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)의 타측에 상기 토크센서(미도시)의 일측이 연결될 수 있다. 또한, 상기 토크센서(미도시)의 타측에 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100) 중 다른 하나의 일측이 연결되되, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)의 타측에 스핀들(미도시)의 일측이 동력 연결될 수 있다. 이때, 상기 스핀들(미도시)의 타측이 상기 검사대상 구동장치(미도시)에 동력 연결될 수 있다.
따라서, 상기 검사대상 구동장치와 상기 부하생성부(미도시) 사이에 한쌍의 탄소섬유를 이용한 커플링(100)이 이중으로 배치됨과 더불어 상기 토크센서(미도시)가 상기 안착부(미도시)의 상부에 지지되므로 전달되는 토크리플 성분이 더욱 완화될 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)은 상기 제1축부(1a)가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제1축삽입홀(11)이 길이방향으로 관통 형성되는 상기 제1링부(10)를 포함함이 바람직하다.
그리고, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)은 상기 제1링부(10)와 길이방향으로 이격 배치되되 링형으로 구비되어 상기 검사대상 구동장치의 제2축부(1b)가 삽입되도록 중앙부에 상기 제2축삽입홀(20a)이 상기 제1축삽입홀(11)과 길이방향으로 정렬되며 관통 형성되는 상기 제2링부(20)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)는 기설정된 길이방향 두께를 갖도록 구비되고 철, 알루미늄 등의 금속 재질로 구비됨이 가장 바람직하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(20a)은 상기 검사대상 구동장치의 제2축부(1b) 및 상기 제1축부(1a)의 직경에 대응되어 다양한 크기로 설정 및 형성될 수 있다.
더불어, 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)는 각 외경이 상호간 대응되도록 설정될 수 있으며, 경우에 따라 상호간 상이한 외경을 갖도록 설정될 수도 있다.
그리고, 상기 제1링부(10)에는 상기 회전전달부(30)의 단부에 대향되는 외주면 내측단에 원주방향 및 상기 제1링부(10)의 길이방향을 따라 제1딤플홈(14)이 지그재그 형태로 복수개소 반경방향 내측으로 함몰 형성될 수 있다.
더불어, 상기 제2링부(20)에는 상기 회전전달부(30)의 단부에 대향되는 외주면 내측단에 원주방향 및 상기 제2링부(20)의 길이방향을 따라 제2딤플홈(24)이 지그재그 형태로 복수개소 반경방향 내측으로 함몰 형성될 수 있다.
여기서, 각 상기 제1딤플홈(14) 및 각 상기 제2딤플홈(24)은 반경방향 내측으로 갈수록 오목한 형태로 라운드지게 함몰 형성됨이 바람직하다. 또한, 각 상기 제1딤플홈(14) 간의 간격 및 각 상기 제2딤플홈(24) 간의 간격은 상호간 균일한 간격으로 이격 배치되며 정렬됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 외주면에 지그재그 형태로 복수개소 오목하게 함몰 형성된 각 상기 제1딤플홈(14) 및 각 상기 제2딤플홈(24)에 상기 회전전달부(30)의 양단부가 상기 열가압장치(200)에 의해 열가압됨에 따라 굴곡 변형되어 면접촉되며 용융 결합되므로 파단되기 전까지 제1링부에서 제2링부로 전달되는 회전력의 허용최대치가 현저히 증가되어 제품의 내구성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)은 양단부가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 각 외주면에 원주방향을 따라 양단부가 결합되는 회전전달부(30)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 회전전달부(30)의 양단부가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 각 외면측 길이방향 내측단에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 회전전달부(30)는 상기 제1링부(10)가 회전되면 원주방향을 따라 비틀린 상태에서 상기 제2링부(20)에 토크리플이 보정된 회전력을 전달하도록 양단부가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 각 외주면에 원주방향을 따라 용융 결합되고, 복수개의 탄소섬유 직조체가 제1방향 및 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 교차 배열되는 형태로 구비됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 회전전달부(30)를 수지가 함유된 탄소섬유 강화 플라스틱이 아니라 순수한 탄소섬유 직조체 자체로서 권취된 권취물로 구비됨에 따라 일관되고 예측가능한 범위의 토크 허용최대치에 따라 파단될 수 있는 안정적이고 신뢰성이 개선된 회전전달부가 제공될 수 있다.
이때, 상기 회전전달부(30)는 한겹 이상, 즉 다겹의 탄소섬유 직조체 권취물로서 구비됨이 바람직하다. 이때, 토크리플이라 함은 모터 샤프트가 회전함에 따라 출력 토크가 주기적으로 증가 또는 감소하는 것을 의미한다.
또한, 한겹의 탄소섬유 직조체 권취물이라 함은 양단부가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)에 각각 연결된 복수개의 탄소섬유가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 외면에 원주방향을 따라 상호 밀집되며 배열된 집합체를 의미한다. 즉, 상기 회전전달부(30)는 이러한 탄소섬유 직조체 권취물이 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 외면에 반경방향을 따라 한겹 이상 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 탄소섬유 직조체 권취물의 층(layer)수에 대응되어 상기 제1링부(10)에서 상기 제2링부(20)로 전달되는 회전력의 허용최대치가 결정될 수 있다. 이때, 상기 제1링부(10)에서 상기 제2링부(20)로 전달되는 회전력의 허용최대치를 초과하는 외력이 작용하는 경우 상기 탄소섬유 직조체 권취물로서 구비된 상기 회전전달부(30)가 파단되어 토크 리미터로서 사용될 수 있다. 즉, 상기 제1링부(10)에서 상기 제2링부(20)로 전달되는 회전력이 허용최대치 이하이면 파단되지 않고 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)가 안정적으로 연동 회전되고, 허용최대치를 초과하면 회전전달부(30)가 파단될 수 있다.
또한, 상기 회전전달부(30)는 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 각 외주면 내측단에 원주방향을 따라 균일한 간격으로 상호 밀집되며 순차적으로 배열됨이 바람직하다.
그리고, 상기 회전전달부(30)는 양단부가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 각 외주면에 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 가압 및 가열되어 용융 결합됨이 바람직하다.
이때, 상기 제1링부(10)가 회전되면 탄소 섬유 재질인 상기 회전전달부(30)의 일측이 먼저 회전방향을 따라 1차 연동 회전되어 상기 회전전달부(30)가 비틀린 상태에서 상기 회전전달부(30)의 타측이 2차 연동 회전되며 상기 제2링부(20)에 회전력을 전달한다.
여기서, 상기 제1링부(10)의 회전에 의한 상기 제2링부(20)로의 회전력 전달시 토크리플이 보정되도록, 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)는 길이방향으로 상호 이격 배치되며, 상기 제1링부(10)와 상기 제2링부(20)의 사이 및 상기 회전전달부(30)의 반경방향 내측에는 이격공간(s)이 형성됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 제1링부(10)가 회전되면 회전력이 상기 회전전달부(30)를 통해 상기 제2링부(20)로 전달될 수 있다.
그리고, 상기 회전전달부(30)는 복수개의 탄소섬유 직조체가 제1방향 및 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 교차 배열되는 형태로 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 회전전달부(30)는 상기 제1방향을 따라 연장되도록 구비되되 상기 제2방향을 따라 상호간 균일한 간격으로 밀집되며 배열되는 복수개의 제1패턴직조체(31)를 포함함이 바람직하다.
이때, 본 발명의 일실시예에서, 상기 제1방향은 상기 제1축부(1a) 및 상기 제2축부(1b)의 연장방향과 동일한 방향으로 설정됨이 바람직하며, 상기 제2방향은 상기 회전전달부(30)의 원주방향과 동일한 방향으로 설정됨이 바람직하다.
즉, 복수개의 제1패턴직조체(31)는 상기 제1축부(1a) 및 상기 제2축부(1b)의 연장방향과 동일한 방향을 따라 배열되되, 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)에 대응되는 외경을 갖도록 원주방향을 따라 상호 밀집되며 배열됨이 바람직하다.
그리고, 상기 회전전달부(30)는 상기 제2방향을 따라 연장되도록 구비되되 상기 제1방향을 따라 상호간 균일한 간격으로 밀집되며 배열되어 상기 제1패턴직조체(31)의 반경방향 외측 및 내측 중 적어도 어느 일측에 수직으로 교차 배열되며 권취 적층 결합되는 복수개의 제2패턴직조체(32)를 포함함이 바람직하다.
즉, 복수개의 제2패턴직조체(32)는 상기 제1패턴직조체(31)의 반경방향 외측 및 내측 중 적어도 어느 일측에 상기 회전전달부(30)의 원주방향을 따라 연장되도록 배열되되, 상기 제1축부(1a) 및 상기 제2축부(1b)의 연장방향과 동일한 방향을 따라 상호 밀집되며 배열됨이 바람직하다.
여기서, 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)는 상호간 '井'자 형태로 상호간 수직으로 교차 배열됨이 바람직하다. 이때, 상기 제1패턴직조체(31)는 중공형 원통 형상으로 형성되며, 상기 제2패턴직조체(32)는 상기 제1패턴직조체(31)의 반경방향 외측 및 내측 중 적어도 어느 일측, 바람직하게는 반경방향 외측에 권취 적층됨이 바람직하다.
또한, 상기 회전전달부(30)의 길이방향 양단부가 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 외주에 용융 결합시 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)는 상기 열가압장치(200)에 의해 상호간 용융 결합될 수 있다. 더욱이, 경우에 따라 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32) 간의 접합을 위해 접착수단이 더 구비될 수도 있다.
그리고, 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)는 탄소섬유 직조체의 층수에 대응되어 상기 제1링부(10)에서 상기 제2링부(20)로 전달되는 회전력의 허용최대치가 결정되도록 다겹으로 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 각 외주면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 적층 결합됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 회전전달부(30)는 상기 제1패턴직조체(31)의 반경방향으로 상기 제2패턴직조체(32)가 다겹으로 수직 교차 배열되며 권취 적층 결합되므로 상기 회전전달부(30)의 유기적 운동시의 탄성력이 개선되어 전달되는 회전력의 허용최대치가 증가되며, 순간적인 회전력 급증시에도 회전전달부의 파단이 예방되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상호간 수직으로 교차 배열된 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32) 전체의 배치 각도가 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향을 기준으로 하여 조절되도록 설정됨이 바람직하다.
즉, 상기 탄소섬유를 이용한 커플링(100)의 제조시에 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향을 기준으로 하여 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32) 전체의 배치 각도를 상이하게 조절하여 설정함에 따라 토크 허용최대치의 측정에 적용되기 위해 허용최대치가 간편하게 조절될 수 있는 회전전달부(30)가 제공될 수 있는 시너지(synergy) 효과를 제공할 수 있다.
예컨대, 도 6을 참조하면, 상기 제1패턴직조체(31)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 0°각도로 평행하게 배치되고, 상기 제2패턴직조체(32)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 90°각도로 수직으로 배치되어 상기 제1패턴직조체(31)에 권취됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1링부(10)의 회전에 의한 상기 제2링부(20)로의 회전력 전달시 상기 제1패턴직조체(31)에 수직으로 권취된 상기 제2패턴직조체(32)에 의해 플렉시블 탄성력이 더욱 강화될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제1변형예를 나타낸 측면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 45°각도로 경사지게 각각 배치됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1링부(10)의 회전에 의한 상기 제2링부(20)로의 회전력 전달시 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 45°각도로 각각 배치된 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)에 의해 전달되는 전달력이 더욱 강화될 수 있다.
즉, 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 45°각도로 각각 배치된 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)에 의해 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 원주방향으로의 회전시 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32)가 비틀어지면서 직조체 각각에 작용하는 저항력이 완화되므로, 상기 제1패턴직조체(31)가 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 0°각도로 평행하게 배치되고 상기 제2패턴직조체(32)가 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 90°각도로 수직으로 배치되는 경우보다, 전달되는 전달력이 더욱 개선될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제2변형예를 나타낸 측면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 제1패턴직조체(31)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 0° 내지 44°각도로 경사지게 배치되고, 상기 제2패턴직조체(32)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 46° 내지 89°각도로 경사지게 배치됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1링부(10)의 회전에 의한 상기 제2링부(20)로의 회전력 전달시, 정방향 회전에 따른 전달력이 더욱 강화될 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링의 제3변형예를 나타낸 측면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 제1패턴직조체(31)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 46° 내지 89°각도로 경사지게 배치되고, 상기 제2패턴직조체(32)는 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향과 0° 내지 44°각도로 경사지게 배치됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1링부(10)의 회전에 의한 상기 제2링부(20)로의 회전력 전달시, 상기 정방향의 반대방향인 역방향 회전에 따른 전달력이 더욱 강화될 수 있다.
즉, 본 발명은 상호간 수직으로 교차 배열되며 원주방향을 따라 반경방향으로 권추 적층된 상기 제1패턴직조체(31) 및 상기 제2패턴직조체(32) 전체의 배치 각도가 상기 제1축삽입홀(11) 및 상기 제2축삽입홀(21)의 관통 방향을 기준으로 하여 조절되도록 설정됨에 따라 토크전달력의 조절이 가능하며, 유기적인 탄성력에 의해 토크리플 성분이 흡수될 수 있다. 이에 따라, 전달하고자 하는 토크전달력의 정밀한 설정이 가능하므로 구동시 정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 탄소섬유를 이용한 커플링은 상기 제1축부(1a)가 삽입되는 상기 제1링부(10)와, 상기 검사대상 구동장치의 제2축부(1b)가 삽입되되 상기 제1링부(10)와 길이방향으로 이격된 상기 제2링부(20)의 각 외주면에 유기적 운동이 가능한 적어도 한겹 이상의 탄소섬유 직조체 권취물로서 구비되는 상기 회전전달부(30)의 양단부가 결합되므로 회전력 전달시 축정렬 불량으로 인한 장비 파손이 예방되어 내구성이 개선될 수 있다.
또한, 상기 제1링부(10)가 회전되면 상기 회전전달부(30)의 일측이 회전방향을 따라 1차 회전되어 비틀린 상태에서 상기 회전전달부(30)의 타측이 2차 연동 회전되며 상기 제2링부(20)에 회전력을 전달하는 유기적 운동을 통해 토크리플이 보정 및 완화되어 환경 시험시 도출되는 검사대상 구동장치의 성능데이터에 대한 정확도 및 신뢰도가 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 전달가능한 회전력의 허용최대치에 대응하여 탄소섬유 직조체 권취물이 다겹으로 상기 제1링부(10) 및 상기 제2링부(20)의 외주면에 반경방향을 따라 적층된 상태에서 상기 열가압장치(200)를 통해 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 가압 및 가열되어 용융 결합되어 전달하고자 하는 토크전달력의 정밀한 설정이 가능하므로 제조정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상기 제1링부(10)에서 상기 제2링부(20)로 전달되는 회전력의 허용최대치를 초과하는 외력이 작용하는 경우 탄소섬유 직조체 권취물로서 구비된 상기 회전전달부(30)가 파단됨에 따라 회전력의 전달이 신속하게 차단되므로 상기 검사구동부와 상기 검사대상 구동장치의 파손이 미연에 방지되어 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 탄소섬유를 이용한 커플링 10: 제1링부
10a: 제1축삽입홀 10b: 제1체결홀
10c: 제1체결부재 20: 제2링부
20a: 제2축삽입홀 20b: 제2체결홀
20c: 제2체결부재 30: 회전전달부
200: 열가압장치

Claims (5)

  1. 제1축부가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제1축삽입홀이 길이방향으로 관통 형성되는 제1링부;
    상기 제1링부와 길이방향으로 이격 배치되되, 제2축부가 삽입되도록 링형으로 구비되어 중앙부에 제2축삽입홀이 상기 제1축삽입홀과 길이방향으로 정렬되며 관통 형성되는 제2링부; 및
    상기 제1링부가 회전되면 원주방향을 따라 비틀린 상태에서 상기 제2링부에 토크리플이 보정된 회전력을 전달하도록 양단부가 상기 제1링부 및 상기 제2링부의 각 외주면에 원주방향을 따라 용융 결합되고, 복수개의 탄소섬유 직조체가 제1방향 및 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 교차 배열되는 형태로 구비되는 회전전달부를 포함하되,
    상기 회전전달부는 상기 제1방향을 따라 연장되도록 구비되되 상기 제2방향을 따라 상호간 균일한 간격으로 밀집되며 배열되는 복수개의 제1패턴직조체와, 상기 제2방향을 따라 연장되도록 구비되되 상기 제1방향을 따라 상호간 균일한 간격으로 밀집되며 배열되어 상기 제1패턴직조체의 반경방향 외측 및 내측 중 적어도 어느 일측에 수직으로 교차 배열되며 권취 적층 결합되는 복수개의 제2패턴직조체를 포함하고,
    탄소섬유 직조체의 층수에 대응되어 상기 제1링부에서 상기 제2링부로 전달되는 회전력의 허용최대치가 결정되도록 상기 제1패턴직조체 및 상기 제2패턴직조체는 다겹으로 수직 교차 배열되며 상기 제1링부 및 상기 제2링부의 각 외주면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 적층 결합되되, 상기 제1패턴직조체 및 상기 제2패턴직조체는 상기 제1축삽입홀 및 상기 제2축삽입홀의 관통 방향과 45°각도로 각각 경사지게 배치되며,
    상기 제1링부 및 상기 제2링부에는 상기 회전전달부의 단부에 대향되는 각 외주면 내측단에 원주방향을 따라 제1딤플홈 및 제2딤플홈이 복수개소 함몰 형성되되, 각 상기 제1딤플홈 및 각 상기 제2딤플홈은 반경방향 내측으로 갈수록 오목한 형태로 라운드지게 함몰 형성되며, 각 상기 제1딤플홈 및 각 상기 제2딤플홈에 상기 회전전달부의 양단부가 열가압장치에 의해 열가압됨에 따라 굴곡 변형되어 면접촉되며 용융 결합됨을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 커플링.
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