KR200452138Y1

KR200452138Y1 - 양방향성 기어드모터

Info

Publication number: KR200452138Y1
Application number: KR2020090004972U
Authority: KR
Inventors: 이희환
Original assignee: (주)유씨알
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2011-02-08
Also published as: KR20100010800U

Abstract

본 고안은 하나의 기어드모터에 대하여 좌,우 1개의 축 또는 양쪽 2개의 축을 동시에 사용할 수 있는 새로운 형태의 양방향성 모터 어셈블리를 구현함으로써, 용도에 따라 자유롭게 동력을 전달할 수 있고, 다양하게 구조를 변형하여 사용할 수 있는 등 기어드모터의 기능과 활용성을 향상시킬 수 있는 양방향성 기어드모터를 제공한다..

양방향성, 기어드모터, 기어박스, 감속기어

Description

양방향성 기어드모터{Bi-directional geared motor}

본 고안은 기어드모터에 관한 것으로서, 특히 모터의 좌,우 1개의 축 또는 양쪽 2개의 축을 동시에 사용할 수 있는 새로운 형태의 양방향성 기어드모터에 관한 것이다.

일반적으로 기어드 모터는 출력 회전축 일단부에 감속 기구를 부착한 것으로서 대부분이 저속 회전을 실현하면서 큰 토크를 얻기 위한 것이다. 이러한 기존의 기어드모터는 전기에너지를 기계(회전)에너지로 전환시켜주는 동력부와, 이 동력부로부터의 회전에너지를 필요한 회전수나 출력방향으로 바꿔주는 기어부로 이루어져 있다.

즉, 기어드모터는, 모터와 감속기를 일체화한 것으로서, 동력원이 되는 모터의 회전을 복수의 기어 세트로 감속하여 출력 가능하게 구성되어 있다.

이러한 기어드 모터는 청소기, 에어콘, 온풍 히터의 풍향 조절용의 루버 등을 요동시키기 위한 구동원으로 이용되고 있을 뿐만 아니라, 전기를 연결하면 회전 수를 일정한 비율로 감속 운전하여 쉽게 동력을 얻을 수 있으므로, 가정용 기기나 산업용 기기 생산 라인의 자동화 등 다양한 용도에 널리 사용되고 있다.

특히, 최근에는 산업용 로봇, 조립식완구 중 여러 가지 부품으로 다양한 형태를 만들고 작동시킬 수 있는 교육용 키트 등에도 널리 사용되고 있는 실정이다.

그러나, 종래의 기어드모터는 하나의 모터에 하나의 출력축이 연결되어 있는 구조여서 일방향의 출력만 발생되기 때문에, 다양한 관절 움직임이 필요한 로봇, 다양한 동력이 요구되는 기기 또는 여러 가지 부품을 결합하여 다양한 형태를 작동시키는 조립식 완구 등에 사용되는 경우에, 각각의 요구되는 동력의 수에 따라 이에 대응하는 수의 기어드모터가 장착되어야 하므로 비용상승은 물론 내부구조가 복잡해질 수밖에 없는 문제점이 있었다.

일 예로, 조립식 완구는 사용자가 원하는 형태로 조립한 후 각각의 부품으로 다시 분해하여 다른 여러 가지 형태로 재조립할 수 있도록 부품들이 모듈화 되어 있는데, 이러한 조립식 완구장치에서 완구장치의 동력을 전달하기 위한 모터와 기어가 별도의 모터박스에 수용된 상태에 일방향으로만 출력을 발생하는 구조로 제작판매되기 때문에, 네 개의 바퀴가 연결된 조립식 자동차를 제작하는 경우에는 각 바퀴의 수에 맞는 기어드모터가 필요하게 되어 다양하게 구조를 변형하여 사용하는데에는 한계가 있었다.

이와 같이, 기어드모터는 산업 전반, 가정용 기기 및 교육용 기기에 걸쳐 다양한 용도로 사용되기 때문에, 본 고안은 기어드모터의 동력원을 다양하게 활용하고자 하는 것을 그 안출의 대상으로 한다.

따라서, 본 고안의 목적은 하나의 기어드모터에 대하여 좌,우 1개의 축 또는 양쪽 2개의 축을 동시에 사용할 수 있는 새로운 형태의 양방향성 기어드모터를 구현함으로써, 사용되는 용도에 따라 필요에 맞게 동력을 전달할 수 있고, 다양하게 구조를 변형하여 사용할 수 있는 기어드모터의 기능과 활용성을 향상시킬 수 있는 기어드모터를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 양방향성 기어드모터는 모터와, 상기 모터에서 제공되는 동력을 아웃풋 기어측에 전달하는 감속기어장치와, 상기 감속기어장치로부터 동력을 제공받아 회전하며 전후면을 통해 각각 제1축과 제2축을 연결할 수 있는 아웃풋 기어와, 상기 제2축과 아웃풋 기어 사이에 개재되어 동력을 전달하는 커플러와, 상기 모터, 감속기어장치, 아웃풋 기어 및 커플러를 수용하면서 이것들의 지지기반을 제공하는 케이스 등을 포함하여 이루어지고, 하나의 모터로 2개의 축을 구동할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1축과 제2축은 아웃풋 기어와 커플러로부터 각각 착탈가능한 구조로 조립될 수 있도록 하여, 2개의 축 중 어느 1개만 선택적으로 사용하거나, 또는 2개의 축을 동시에 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 고안에서 제공하는 기어드모터는 하나의 모터에 대하여 좌,우 1개의 축 또는 양쪽 2개의 축을 동시에 사용할 수 있으므로, 기존 모터 하나에 대하여 1개의 축만을 사용하는 기어박스에 비해 모터 구동부의 설계 자유도를 높일 수 있고, 사용되는 기기의 용도에 따라 자유롭게 구조물을 꾸밀 수 있는 장점이 있다.

또한, 기어드모터의 박스를 수평 또는 수직으로도 사용할 수 있고, 또 양쪽의 축을 어느 1개만, 또는 2개를 동시에 사용할 수 있는 등 다양한 구조로 변형이 가능한 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 교육용 로봇에 사용되는 것을 일 예로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 기어드모터 기어박스의 외부 모습을 나타내는 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 고안의 일 실시예에 따른 기어드모터 기어박스의 내부 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 기어드모터 기어박스의 기어류 조합형태를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 기어드모터는 하나의 모터로 좌,우 2개의 축을 동시에 또는 필요시 선택된 1개의 축을 구동하는 방식으로 이루어져 있으며, 이에 따라 다양한 구조의 변형 사용이 가능하도록 되어 있다.

이를 위하여, 상기 기어드모터 기어박스는 분해 및 조립이 가능한 사각박스 형태의 케이스(15), 상기 케이스(15)의 내부에 설치되는 1개의 직류모터(10), 선택적으로 어느 1개만 사용할 수 있거나 또는 2개 모두를 동시에 사용할 수 있는 제1축(13a) 및 제2축(13b), 상기 직류모터(10)로부터 제공받은 동력을 제1축(13a) 및 제2축(13b)을 통해 외부로 출력하는 아웃풋 기어(11), 상기 직류모터(10)와 아웃풋 기어(11) 사이에 개재되어 동력을 전달하는 감속기어장치(12) 등을 포함한다.

상기 케이스(15)는 모터 및 기어류 대부분의 부품들이 설치되는 부분인 케이스 본체(15a)와, 상기 케이스 본체(15a)의 양쪽면을 마감하면서 조립되는 2개의 케이스 커버(15b)로 구성되며, 이러한 본체와 커버는 스크류 체결 및 해제 조작을 통해 쉽게 분해 및 조립할 수 있도록 되어 있다.

상기 직류모터(10)는 건전지 전원을 사용하는 모터로서, 케이스 본체(15a)의 일측, 예를 들면 하단부 위치에 설치되고, 그 모터축에는 인풋 기어(미도시)가 장착되어 있어서 이것을 통해 모터 동력을 감속기어장치(12)측으로 전달할 수 있도록 되어 있다.

상기 아웃풋 기어(11)는 직류모터(10)로부터 동력을 제공받아 2개의 축을 회전시켜주는 수단으로서, 케이스 본체(15a)의 상단부 위치에 설치되고, 전면으로는 제1축(13a)이 직접 연결되는 동시에 후면으로는 후술하는 커플러(14)를 통해 제2축(13b)이 연결된다.

이에 따라, 상기 아웃풋 기어(11)가 회전하면 이와 일체식으로 조립되어 있는 제1기어(13a)와 제2기어(13b)도 함께 회전할 수 있게 된다.

물론, 아웃풋 기어(11)와 제2기어(13b)를 연결해주는 커플러(14)도 함께 회 전될 수 있게 된다.

상기 감속기어장치(12)는 기어 크기 및 잇수가 다른 여러 개의 기어류, 예를 들면 3개의 감속기어를 이용하여 모터의 동력을 3단계로 감속시킨 후에 아웃풋 기어(11)측에 전달하는 역할을 한다.

이를 위하여, 상기 감속기어장치(12)는 대기어부와 소기어부를 통해 소정의 배치 형태를 이루면서 서로 맞물려 있는 제1감속기어(18), 제2감속기어(19) 및 제3감속기어(20)의 조합 형태로 이루어지고, 직류모터(10)의 인풋 기어로부터 받은 동력을 제1감속기어(18)→제2감속기어(19)→제3감속기어(20)를 거쳐 감속한 후, 아웃풋 기어(11)측으로 전달하는 동력전달체계를 가지게 된다.

상기 제1축(13a)과 제2축(13b)은 동력을 최종 출력하는 수단으로서, 케이스 바깥쪽으로 연장되는 부분에 로봇의 바퀴가 장착되고, 축 회전에 의해 바퀴가 굴러갈 수 있게 된다.

이때의 제1축(13a) 및 제2축(13b)은 축선방향으로 슬라이드 가능하면서 원주방향으로 걸림이 가능한 대략 "+"자 형태의 단면을 갖고 있으며, 이에 따라 필요시 축선방향으로 용이하게 착탈될 수 있게 된다.

물론, 상기 제1축(13a)이 결합되는 아웃풋 기어(11)의 전면 홈부(22a)와 상기 제2축(13b)이 결합되는 커플러(14)의 일측 단부 홈부(22b)도 대략 "+"자 형태의 단면을 갖는 홈 형태로 이루어져 있다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 케이스 본체(15a)와 양쪽의 케이스 커버(15b)가 조립되어 하나의 케이스(15)를 이루고, 케이스 본체(15a)의 내부에는 아래쪽으로 직류모터(10)가 설치되며, 상기 케이스 본체(15a)와 한쪽 케이스 커버(15b) 사이의 공간에는 본체측과 커버측에 양단 지지되는 구조로 설치되는 중간쯤의 제1축부재(16)와 아래쪽의 제2축부재(23)가 마련된다.

이때의 축부재들은 감속기어류를 지지하는 중심축 역할을 한다.

그리고, 상기 케이스 본체(15a)와 한쪽 케이스 커버(15b) 사이 공간의 윗쪽에는 전면쪽의 홈부(22a)와 후면쪽의 축부(21)를 갖는 아웃풋 기어(11)가 배치되고, 이때의 아웃풋 기어(11)는 커버측과 본체측에 양단 지지되는 구조로 설치된다.

이렇게 설치되는 아웃풋 기어(11)의 홈부(22a)에는 제1축(13a)이 결합되고, 이에 따라 아웃풋 기어(11)의 회전에 따른 동력이 축을 통해 출력될 수 있게 된다.

또한, 상기 케이스 본체(15a)와 다른 한쪽 케이스 커버(15b) 사이 공간의 윗쪽에는 양단부에 홈부(22b)를 갖는 원통형의 커플러(14)가 배치되고, 이때의 커플러(14)의 한쪽 단부는 이곳까지 연장되어 있는 아웃풋 기어(11)의 축부(21)에 결합되는 동시에 다른 한쪽 단부는 케이스 커버(15b)측에 지지된다.

여기서, 아웃풋 기어(11)의 축부(21)와 커플러(14)의 홈부(22b)의 경우에도 대략 "+"자 형태의 단면 구조로 결합되어, 기어와 커플러가 일체식으로 함께 회전될 수 있게 된다.

이렇게 설치되는 커플러(14)는 아웃풋 기어(11)의 회전시 함께 회전될 수 있고, 결국 커플러(14)에 조립되는 제2축(13b) 또한 회전되면서 동력이 축을 통해 출 력될 수 있게 된다.

상기 케이스 본체(15a)와 다른 한쪽 케이스 커버(15b) 사이의 공간에는 직류모터(10)의 구동축에서 발생한 회전력을 적정한 RPM으로 감속시킨 후에 아웃풋 기어(11)측으로 전달하는 감속기어장치(12)가 설치된다.

상기 감속기어장치(12)는 3개의 감속기어, 제1감속기어(18), 제2감속기어(19) 및 제3감속기어(20)로 구성되고, 각 감속기어드은 제1축부재(16)와 제2축부재(23)를 이용하여 적절한 배치 형태로 설치된다.

예를 들면, 제1축부재(16)상에는 제1감속기어(18)와 제3감속기어(20)가 앞뒤로 배치되는 형태로 함께 설치되고, 그 아래쪽의 제2축부재(23)상에는 제2감속기어(19)가 설치된다.

이러한 감속기어들은 대기어부와 소기어부를 가지는 2단 기어 형태로 이루어져 있으며, 대기어부와 소기어부를 통해 서로 간에, 또 인풋 기어(17) 및 아웃풋 기어(11)측과 소정의 감속비가 조성되도록 적절히 치합 전동되는 구조로 배치된다.

즉, 상기 제1감속기어(18)는 대기어부(18a)를 이용하여 직류모터(10)의 모터축에 장착되어 있는 인풋 기어(17)측과 맞물려 접동되는 동시에 소기어부(18b)를 이용하여 제2감속기어(19)측과 맞물려 접동되고, 상기 제2감속기어(19)는 대기어부(19a)를 이용하여 제1감속기어(18)의 소기어부(18b)와 맞물려 접동되는 동시에 소기어부(19b)를 이용하여 제3감속기어(20)측과 맞물려 접동되며, 상기 제3감속기어(20)는 대기어부(20a)를 이용하여 제2감속기어(19)의 소기어부(19b)와 맞물려 접동되는 동시에 소기어부(20b)를 이용하여 아웃풋 기어(11)측과 맞물려 접동된다.

이에 따라, 직류모터(10)가 작동하면 이때의 동력은 인풋 기어(17)→제1감속기어(18)→제2감속기어(19)→제3감속기어(20)→아웃풋 기어(11)로 이어지는 동력전달체계를 거쳐 제1축(13a) 및/또는 제2축(13b)을 통해 바퀴를 돌려줄 수 있게 되는 것이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 여러 사용예를 나타내는 평면도이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 여기서는 모터 기어박스(100) 1개를 사용하는 예를 보여준다.

예를 들면, 케이스의 측면쪽에서 양편으로 연장되는 제1축과 제2축에 각각 바퀴(110)를 장착하여 1개의 모터로 좌,우 2개의 축을 동시에 구동시킬 수 있다.

이때, 상기 제1축과 제2축의 경우 아웃풋 기어측과 커플러측으로부터 각각 착탈이 가능하므로, 사용자는 임의로 어느 1개의 축만을 조립하여 사용할 수도 있다.

즉, 필요에 따라 2개의 축 중 어느 1개만 선택적으로 사용하거나, 또는 2개의 축을 동시에 사용할 수 있다.

도 5b 및 도 5c에 도시한 바와 같이, 여기서는 모터 기어박스(100) 2개를 사용하는 예를 보여준다.

로봇의 용도에 따라 2개의 모터 기어박스를 브라켓(120)으로 연결하고, 각 모터 기어박스에 1개씩 구비되는 총 2개의 축에 바퀴(110)를 장착하여 사용할 수 있다.

또한, 모터 기어박스(100)에 구비되는 축이 종전과 같이 케이스 측면부 중앙쪽에 위치되지 않고 어느 한쪽으로 치우치게 위치되므로, 즉 케이스 측면부 하단쪽에 위치되므로, 수직방향으로 사용할 수 있거나(도 5b), 수평방향으로 사용할 수 있고(도 5c), 결국 로봇의 구동 메카니즘을 다양하게 변형시켜 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 고안의 양방향성 직류모터 기어박스는 직류모터의 구동축에서 발생한 회전력을 기어 크기 및 잇수가 다른 여러 개의 감속기어를 활용하여 적정한 RPM으로 감속하고, 좌,우 어느쪽으로도 별도의 독립된 축을 사용하여 모터의 회전력을 전달받을 수 있으므로, 모터 1개로 좌,우 1개의 축 또는 양쪽 2개의 축을 동시에 사용할 수 있고, 모터 기어박스를 1개 또는 2개를 사용하여 로봇의 용도에 따라 자유롭게 구조물을 꾸밀 수 있으며, 모터 기어박스를 수평 또는 수직으로도 사용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

이상으로 본 고안에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 고안이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

또한, 본 고안의 양방향성 기어드모터는 교육용 로봇에 적용한 것을 일 예로 설명하였지만, 본 고안은 상술한 예의 용도로 한정되는 것이 아니라 산업용 기기 또는 가정용 기기 등 전반에 걸쳐 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 외부 모습을 나타내는 사시도

도 2a,2b는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 내부 모습을 나타내는 사시도

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 기어류 조합형태를 나타내는 사시도

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 내부 구조를 나타내는 단면도

도 5a,5b,5c는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류모터 기어박스의 여러 사용예를 나타내는 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 직류모터 11 : 아웃풋 기어

12 : 감속기어장치 13a : 제1축

13b : 제2축 14 : 커플러

15 : 케이스 16 : 제1축부재

17 : 인풋 기어 18 : 제1감속기어

19 : 제2감속기어 20 : 제3감속기어

21 : 축부 22a,22b : 홈부

23 : 제2축부재

Claims

모터(10)와, 상기 모터(10)에서 제공되는 동력을 아웃풋 기어(11)측에 전달하는 감속기어장치(12)와, 상기 감속기어장치(12)로부터 동력을 제공받아 회전하며 전후면의 홈부(22a)와 축부(21)를 통해 각각 제1축(13a)과 제2축(13b)을 연결하여 양방향으로 동력을 출력할 수 있는 아웃풋 기어(11)와, 모터(10), 감속기어장치(12) 및 아웃풋 기어(11)를 수용하면서 이것들의 지지기반을 제공하는 케이스(15)를 포함하여 이루어지고, 하나의 모터로 2개의 축을 구동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 양방향성 기어드모터.
청구항 1에 있어서, 상기 제2축(13b)과 아웃풋 기어(11) 사이에 개재되어, 아웃풋 기어의 회전력을 제2축으로 전달하는 커플러(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향성 기어드모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 감속기어장치(12)는 제1축부재(16)상에 지지되면서 대기어부(18a)를 이용하여 모터(10)측의 인풋 기어(17)와 접동하는 제1감속기어(18)와, 제2축부재(23)상에 지지되면서 대기어부(19a)를 이용하여 제1감속기어(18)의 소기어부(18b)와 접동하는 제2감속기어(19)와, 제1축부재(16)상에 지지되면서 대기어부(20a)를 이용하여 제2감속기어(19)의 소기어부(19b)와 접동하는 동시에 소기어부(20b)를 이용하여 아웃풋 기어(11)와 접동하는 제3감속기어(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향성 기어드모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1축(13a)과 제2축(13b)은 아웃풋 기어(11)와 커플러(14)로부터 각각 착탈가능한 구조로 조립되어, 2개의 축 중 어느 1개만 선택적으로 사용하거나, 또는 2개의 축을 동시에 사용할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 교육용 로봇에 사용되는 양방향성 기어드모터.
청구항 4에 있어서, 상기 제1축(13a)과 제2축(13b)은 원주방향으로 걸림이 가능한 “+” 형태의 단면을 갖고, 상기 제1축(13a)이 결합되는 아웃풋 기어(11)의 전면 홈부(22a)와 상기 제2축(13b)이 결합되는 커플러(14)의 일측 단부 홈부(22b)도 “+” 형태의 단면을 갖는 홈 형태로 이루어진 것을 특징으로 양방향성 기어드모터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1축(13a)과 제2축(13b)은 케이스(15)의 측면부 상단쪽을 통해 조립되는 구조로 이루어져, 기어박스의 수직방향 또는 수평방향의 사용을 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 양방향성 기어드모터.