KR20010050182A - 샤프트레스 회전구조체 - Google Patents

Abstract

샤프트를 사용하지 않는 회전구조체로서 회전 응력에 대하여 충분한 강성(剛性)을 가지며 또한 구성부재의 교환작업을 용이하게 할 수 있는 회전구조체를 제공한다.

좌우 양단에 위치하며 구동력을 받아서 회전하는 단부 회전부재(2)와 좌우 의 단부 회전부재 사이에 개장된 하나 또는 복수의 중간 회전부재(4) ∼ (8)와, 중간 회전부재의 내부를 관통하여 단부 회전부재로 연장되는 연결로드(9)를 구비한다.

좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재 또는 좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재 및 중간 회전부재 서로가 착탈이 가능한 결합수단(13)에 의해 결합되는 한편, 단부 회전부재가 상기 연결로드의 좌우단(端)에 의해 서로 연결되어 단부 회전부재와 중간 회전 부재가 일체적으로 회전한다.

Description

샤프트레스 회전구조체{SHAFTLESS ROTARY STRUCTURE}

본 발명은 기어나 회전날 등의 회전체를 샤프트레스의 상태로 회전 가능하게 고정하는 샤프트레스 회전구조체에 관한 것이다.

예를 들면 기어나 풀리 또는 회전날 등의 회전체는 일반적으로 회전축의 축 회전에 고정되어 회전구동력을 받는다.

고정수단으로서는 키나 스플라인 또는 세레이션에 의한 축구조가 알려져 있다. 키를 사용한 구조는 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이, 기어나 회전날(A)을 가지는 보스부재(B)를 회전축(C)의 축 회전에 장착하여 회전축(C)과 보스부재(B)사이에 박은 키(D)에 의해 이들을 일체적으로 고정한 구조이다.

또, 스플라인구조는 회전축과 그 축 회전에 장착하는 보스부재와의 사이에 축방향의 홈 내지 돌조를 형성하고, 이 끼워 맞춤에 의해 보스부재를 회전축에 장착한 구조이며, 보스부재는 축방향으로 슬라이드 할 수 있어, 기어식 변속기 등에 이용되고 있다.

한편, 세레이션구조는 보스부재가 슬라이드하지 않도록 스플라인축에 고정한 구조이며, 보다 큰 토크의 전달에 사용된다.

종래의 상기 회전구조체는 주로 회전축의 축 회전에 기계요소를 가지는 보스부재를 장착한 구조이며, 회전축(샤프트)에 의해 토크를 받아 이 회전축을 통하여 보스부재에 토크가 전달된다. 따라서, 상응하는 축경(軸徑)을 가지는 샤프트를 사용할 필요가 있다.

이에 따라서 보스부재의 축경도 커지게 되어 축 회전의 구조가 대형화되는 문제가 있다.

또, 키홈이나 스플라인홈을 축면(軸面)에 형성함으로써 축의 단면적이 감소하여 강성의 저하나 응력 집중을 유발할 우려가 있다.

또한, 키나 세레이션에 의한 고정구조에서는 보스부재나 회전체의 교환이 어렵다.

본 발명의 목적은 이러한 종래의 회전구조체의 문제를 해결하는데 있다.

구체적으로는, 회전체를 포함하는 복수의 구성부재를 착탈이 가능한 결합수단에 의해 일체화함으로써, 토크전달부재로서의 샤프트를 사용하지 않고 회전응력에 대하여 충분한 강성을 가지며, 또한 상기 구성부재, 특히 회전체의 교환작업을 용이하게 할 수 있는 샤프트레스 회전구조체를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 다음의 구성을 구비한다,

즉, 이 회전구조체는 좌우 양단에 위치하며 구동력을 받아서 회전하는 단부회전부재와 좌우의 단부 회전부재 사이에 개장(介裝)된 하나 또는 복수의 중간 회전부재와 중간 회전부재의 내부를 관통하여 단부 회전부재로 연장되는 연결로드를 구비한다.

그리고, 좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재 또는 좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재 및 중간 회전부재 서로가 착탈이 가능한 결합수단에 의해 결합되는 한편, 단부 회전부재가 상기 연결로드의 좌우단에 의해 서로 연결되어 단부 회전부재와 중간 회전부재가 일체적으로 회전하는 것이다.

본 발명의 회전구조체는 회전력의 전달구조가 종래와 다르다.

즉, 좌우의 단부 회전부재가 베어링으로 지지되고 또한 베어링으로 지지되는 부재에 연결되어, 단부 회전부재를 통하여 회전력이 중간 회전부재에 전달된다.

중간 회전부재에는 회전날이나 기어 외에 종래의 회전축의 축 주위에 장착되어 회전 구동되는 모든 부재가 포함된다. 중간 회전부재는 단수이건 복수이건 관계없다.

앞에 설명한 바와 같이, 종래의 회전구조체는 보스부재를 통하여 기어나 회전날을 샤프트에 관통 장착한 구조이며, 샤프트가 베어링으로 지지되어 회전력을 전달한다.

본 발명의 회전구조체는 단부 회전부재와 중간 회전부재가 일체로 연결되어봉형(棒形)의 회전구조체를 형성하고 있으며, 양단에 위치하는 단부 회전부재가 베어링으로 지지되어 회전력을 전달한다.

축심(軸芯)에 위치하는 연결로드는 단부 회전부재 및 중간 회전부재를 일체로 연결하기 위한 부재이며, 베어링을 통하여 회전토크를 직접적으로 받는 부재가 아니므로, 종래의 샤프트와 같은 굵은 축경을 필요로 하지 않는다.

시판되는 저가의 스터드(stud)볼트 등의 재료를 사용할 수 있으며, 이로써 축구조 전체도 소형으로 될 뿐만 아니라 중량도 가벼워진다.

본 발명의 회전구조체를 구성하는 단부 회전부재와 중간 회전부재 또는 중간 회전부재끼리는, 바람직하게는 핀에 의한 삽입 결합 또는 접합면 상호의 요철(凹凸)에 의한 끼워 맞춤에 의해 결합된다.

물론 결합수단은 각 부재 서로를 결합, 분리가 가능한 것이라면 그 외의 수단을 채용할 수도 있다.

또, 예를 들면 최소한 한쪽의 단부 회전부재에 연결로드를 나사식으로 결합하여 조임으로써, 또는 연결로드의 선단에 장착한 너트를 조임으로써 좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재가 착탈이 가능하게 일체화된다.

이상과 같은 결합구조로 함으로써, 중간 회전부재가 단부 회전부재에 사이에 끼워져 고정되고, 또 단부 회전부재와 중간 회전부재의 사이 및 중간 회전부재끼리가 핀이나 끼워 넣음 등에 의해 축 회전에 움직이지 않도록 고정되어 단부 회전부재와 중간 회전부재가 일체로 연결된 봉형의 회전구조체가 된다.

이 회전구조본체는 단부 회전부재와 중간 회전부재가 핀 등을 통하여 일체로 연결되어 있으므로 회전토크에 대하여 충분한 강성을 가진다.

연결로드의 나사를 느슨하게 함으로써, 단부 회전부재는 연결로드에서 분리되어 중간 회전부재의 결합도 해제된다.

이로써, 임의의 구성부재를 분리할 수 있어 각 부재의 교환도 용이하게 할 수 있다.

그리고, 핀을 사용하는 경우 핀의 형상이나 개수는 제한되지 않는다. 부재의 형상에 따라서 환형(丸形)핀 또는 이형(異形) 핀을 적절하게 사용하여, 부재의 축 대상으로 적당한 개수를 사용하면 된다.

핀을 대신하여 접합면끼리의 끼워 넣음을 결합수단으로 하는 경우, 단부 회전부재와 중간 회전부재의 접합면 또는 중간 회전부재끼리의 접합면에 서로 끼워 맞추는 요철을 형성하여 부재끼리를 동일축에 끼워 넣음으로써 이들을 일체적으로 결합한다.

회전축은 축 회전에 회전토크를 받으므로 핀은 회전토크에 대하여 직각 방향(축방향)으로 형성되고, 또 끼워 넣는 경우에는 접합면의 직경방향으로 요철을 형성한다.

중간 회전부재는 회전날을 비롯하여 상기한 바와 같이 여러가지 종류의 회전부재를 포함한다.

따라서, 중간 회전부재가 복수의 것으로 이루어지는 경우 다른 종류의 회전부재를 조합하도록 해도 된다.

예를 들면 합성수지재의 커터장치에 본 회전구조체를 적용하는 경우, 복수의 분쇄날과 복수의 회전커터날을 번갈아 배치한다.

날 크기나 외형 또는 형상이 다른 것을 중간 회전부재로서 서로 결합할 수 도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 샤프트레스 회전구조체의 단면도.

도 2는 도 1의 구조체의 Ⅱ-Ⅱ 에서 본 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 샤프트레스 회전구조체의 단면도.

도 4는 종래의 회전구조체의 일 예를 나타낸 단면도.

도 5는 도 4의 직경방향의 단면도.

(도면의 주요부분에 관한 부호의 설명)

1 : 회전커터, 2, 3 : 단부 회전부재

4 : 제 1 중간 회전부재, 4a, 6a, 8a : 분쇄날

4b, 6b, 8b : 삽통공, 4c, 6c, 8c : 긴 구멍

5 : 제 2 중간 회전부재, 5a, 7a : 중심공

5b, 7b : 관통공, 6 : 제 3 중간 회전부재

7 : 제 4 중간 회전부재, 8 : 제 5 중간 회전부재

9 : 연결로드, 10 : 너트

11, 12 : 베어링, 13 : 핀

A : 기어 또는 분쇄날, B : 보스부재,

C : 회전축, D : 키

다음, 본 발명을 도시한 실시예에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명을 플라스틱런너분쇄기의 회전커터에 적용한 경우의 샤프트레스 회전구조체의 축방향 단면도, 도 2는 그 직경방향의 단면도이다.

도면중 부호 1 은 회전커터를 이루는 샤프트레스 회전구조체이며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 좌우 양단에 위치하는 단부 회전부재(2),(3)와, 단부 회전부재(2) ,(3)사이에 개장(介裝)된 제1에서 제5의 5개의 중간 회전부재(4)∼(8)와, 모든 중간 회전부재(4)∼(8)의 중심을 관통하여 양단의 단부 회전부재(2),(3)에 결합된 연결로드 (9)를 구비한다.

그리고, 이들 단부 회전부재(2),(3)와 모든 중간 회전부재(4)∼(8)는 연결로드(9) 및 후술하는 결합수단에 의해 일체적으로 연결되어 전체적으로 축형상을 이루고 있다.

2a 는 좌측의 단부 회전부재(2)의 중심을 관통하여 연장하는 관통공으로, 연결로드(9)의 정상부가 삽통되어 있다. 좌측의 단부 회전부재(2)의 외단면에서 돌출한 연결로드(9)의 정상부(9a)는 너트(10)로 조여져 고정되어 있다.

3a 는 다른 쪽(도면중 우측)의 단부 회전부재(3)의 내단면 중심에 형성된 암나사구멍으로, 연결로드(9)의 선단에 형성된 수나사부(9b)가 나사 장착되어 있다.

11, 12 는 단부 회전부재(2),(3)의 외주에 장착된 베어링이다.

제1과 제3 및 제5의 중간 회전부재(4),(6),(8)는 외주면에 산형(山型)의 분쇄날(4a),(6a),(8a)을 가지는 두꺼운 대략 원통형의 회전날로 이루어지고, 모두 동일한 크기로 형성되어 있다.

제1과 제5의 중간 회전부재(4),(8)의 바깥쪽 끝면은 대향하는 단부 회전부재 (2),(3)의 안쪽 끝면과 꼭 밀착하도록 거의 동일한 직경으로 평활하게 마무리되어 있다.

분쇄날(4a),(6a),(8a)은 도 2에 나타낸 바와 같이 중간 회전부재(4),(6) ,(8)의 외주면에 직경방향으로 연속하는 동시에 축방향으로 등간격을 두고 다수 돌출하여 형성되어 있다.

이들 회전날로 이루어지는 중간 회전부재(4),(6),(8)는 축심에 연결로드(9)의 외경보다 큰 직경의 삽통공(4b),(6b),(8b)을 가진다.

제2와 제4의 중간 회전부재(3),(5)는 제1 및 제3 및 제5의 중간 회전부재 (4),(6),(8)와 달리, 두꺼운 플레이트형상의 대형 회전날로 이루어진다.

이들 회전날(3),(5)은 도 2에 나타낸 바와 같이 축 대칭으로 1쌍의 크게 만곡되어 연장되는 날 끝을 가지며, 상기 삽통공과 동일 직경의 중심공(5a),(7a)을 가진다.

제2와 제4의 중간 회전부재(3),(5)는 제4의 중간 회전부재(5)쪽이 제2의 중간 회전부재(3)보다 작게 형성되어 있다.

각 중간 회전부재(4)∼(8)의 끝면 또는 판면은 서로 간극이 없이 접합되도록 표면 형성되어 있다.

또, 좌우의 단부 회전부재(2),(3)와 제1, 제3, 제5의 중간 회전부재(통형의 분쇄회전날)(4),(6),(8)의 각 접합면에는 축방향으로 연장되는 핀삽입용의 긴 구멍 (2b),(3b),(4c),(6c),(8c)이 상하로 2개소씩 형성되어 있다.

제2 및 제4의 중간 회전부재(판형의 대형회전날)(5),(7)의 판면에는 핀삽통용 관통공(5b),(7b)이 동일하게 상하로 2개소 형성되어 있다.

그리고, 이들 단부 회전부재(2),(3)와 중간 회전부재(4)∼(8)의 각 접합면의 긴 구멍과 관통공은 서로 접합되는 면에 있는 것끼리가 일치하여 연통상태를 유지하는 위치에 형성되어 있다.

따라서, 단부 회전부재(2),(3)와 중간 회전부재(4)∼(8)는 연통하는 긴 구멍 (2b)와 (4c), (4c)와 (5b)와 (6c), (6c)와 (7b)와 (8c), (8c)와 (3b)에 핀(13)을 각각 삽입하여 서로 대응하는 것을 접합함으로써 일체적으로 연결된다.

핀(13)은 각 접합면에서 축 대상으로 2개 배설되므로, 이 핀(13)에 의해 각 부재의 개개의 축 회전의 움직임이 고정된다.

중간 회전부재(4)∼(8)인 각 회전날의 축심에 위치하는 관통공(4b),(6b), (8b)와 중심공(5a),(7a)에는 연결로드(9)가 여유있게 관통되어 있다.

연결로드 정상부(9a)의 너트(10)를 조임으로써 연결로드 양단에 고정된 단부 회전부재(2),(3)가 중간 회전부재(4)∼(8)를 조이고, 이로써 단부 회전부재(2),(3)와 중간 회전부재(4)∼(8)가 일체로 결합하여 봉형의 회전커터가 된다.

그리고, 도면중 부호 14 는 연결로드(9)에 나사식으로 결합되는 너트(10)를 보호하는 캡이다.

이 회전커터는 베어링(11)을 통하여 단부 회전부재(2)가 회전토크를 받으면 단부 회전부재(2),(3)와 중간 회전부재(4)∼(8)의 각 회전날이 일체적으로 회전하여 절단 내지 파쇄작용을 한다.

연결로드(9)는 단부 회전부재(2),(3)와 중간 회전부재(4)∼(8)를 조여서 고정하는데 불과하므로 가동시에 회전날에 걸리는 부하가 직접적으로 걸리는 일은 없다.

또, 너트(10)를 풀어서 단부 회전부재(2)를 분리하는 것만으로 단부 회전부재 (2),(3)와 중간 회전부재(4)∼(8)의 고정이 해제되므로, 구성부재는 무리없이 간단하게 분리된다.

조립도 중간 회전부재끼리(4)∼(8) 및 중간 회전부재(4),(8)와 단부 회전부재(2),(3)를 핀접합하는 것만으로 이들이 간단하게 접합되고, 또한 연결로드 (9)의 너트(10)를 조이는 방향으로 회동하는 것만으로 각 구성부재가 긴밀하게 고정된다.

그러므로, 중간 회전부재(4)∼(8)인 회전날의 교환작업도 매우 간단하고 단시간에 할 수 있다.

절단대상에 따라서 회전날을 교체함으로써 우수한 파쇄효과 내지 절단효과를 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 샤프트레스 회전구조체로, 5개의 중간 회전부재(24)∼(28)중 제2와 제4의 중간 회전부재(25),(27)가 직경과 치수(齒數)가다른 기어로 구성되어 있다.

남은 중간 회전부재(24),(26),(28)는 외주면에 날을 갖지 않는 단순한 슬리브형으로 형성되어 있다.

다른 구성은 도 1 및 2의 실시예와 동일하다.

이 샤프트레스 회전구조체는 구동력을 전달하는 기어 윤열(輪列)기구로서 기능한다.

본 발명의 회전구조체는 단부 회전부재를 통하여 회전토크를 받아서 단부 회전부재 및 중간 회전부재가 일체로 회전하므로, 큰 회전토크에 대해서도 충분한 강성을 갖게 할 수 있다.

한편, 연결로드에 큰 부하가 직접 가해지지 않으므로, 종래와 같은 축경이 큰 샤프트를 사용할 필요가 없고, 축 회전의 구조를 소형화할 수 있다.

또, 상기 회전구조체에는 단부 회전부재 및 중간 회전부재가 착탈이 가능하게 조여서 고정됨으로써 회전축과 동일한 구조체가 형성되므로, 개개의 부재의 조립이 용이하고, 또한 단부 회전부재를 분리함으로써 단부 회전부재와 중간 회전부재의 고정을 해제하여 개개의 부재를 간단하게 분리할 수 있다.

그러므로, 보수가 용이하고 개개의 부재의 교환도 간단하게 할 수 있다.

본 발명의 회전구조체는 넓은 분야에 이용할 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면 축형(軸型)의 회전커터나 축형 기어의 구조로서 적합하다.

특히 본 발명의 회전구조체를 가지는 회전커터는 다른 외경 및 형상의 회전날을 복수개 조합하여 사용할 수 있으므로, 처리대상에 따라서 날끝의 형상이나 크기가 다른 복수의 회전날을 조합함으로써 우수한 파쇄효과 내지 절단효과를 얻을 수 있다.

또, 축형 기어에 있어서는 치(齒)홈이나 외경이 다른 기어를 교체함으로써 변속비가 다른 변속장치를 용이하게 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 좌우 양단에 위치하며 구동력을 받아서 회전하는 단부 회전부재와,

   좌우의 단부 회전부재 사이에 개장(介裝)된 하나 또는 복수의 중간 회전부재와,

   중간 회전부재의 내부를 관통하여 단부 회전부재로 연장되는 연결로드를 구비하며,

   좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재 또는 좌우의 단부 회전부재와 중간 회전부재 및 중간 회전부재 서로가 착탈이 가능한 결합수단에 의해 결합되는 한편, 단부 회전부재가 상기 연결로드의 좌우단에 의해 서로 연결되어 단부 회전부재와 중간 회전 부재가 일체적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 단부 회전부재가 베어링으로 지지되고, 또는 베어링으로 지지되는 부재에 연결되어 회전구동력을 받는 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
3. 제1항에 있어서, 단부 회전부재와 중간 회전부재 또는 중간 회전부재끼리가 핀결합 또는 접합면 서로의 요철에 의한 끼워 맞춤에 의해 착탈이 가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 회전부재는 외주에 분쇄날을 구비한 회전날인 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 회전부재는 외주에 날끝을 가지는 회전커터인 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 중간 회전부재는 그 일부의 것이 외주에 날끝을 가지는 회전커터날이며, 타부(他部)의 것이 외주에 분쇄날을 구비한 회전날인 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 회전부재로서 외경 및/또는 형상이 다른 복수의 회전커터날을 가지는 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 회전부재가 기어인 것을 특징으로 하는 샤프트레스 회전구조체.