KR20050078262A - 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웜기어를 장착한 모터에서 웜기어의 동작에 의해 발생하는 추력으로 인해 모터 내부의 스토퍼가 마모되는 것을 방지하기 위한 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치에 관한 것이다. 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 본 발명에 따른 장치는, 모터 샤프트의 축방향 단부로부터 소정의 거리만큼 이격되어 설치된 것으로, 모터 샤프트가 추력에 의해 밀려나오는 것을 막는 스토퍼; 및 상기 모터 샤프트가 좌우로 흔들리는 것을 막기 위해 모터 샤프트의 양 옆에 소정의 거리만큼 이격되어 각각 설치된 고무재질의 측벽을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 모터의 샤프트에 전달되는 추력에 의해 모터 내부의 스토퍼 및 축받침의 마모를 방지함으로써, 회전시 샤프트의 흔들림으로 야기되는 구동 소음을 줄이고 모터의 전체적인 구동성능을 유지할 수 있도록 한다.

Description

웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치{A device for preventing thrust transmitted to a shaft of motor to which a worm gear is connected}
본 발명은 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 웜기어의 동작에 의해 발생하는 추력으로 인해 모터 내부의 코일 스토퍼가 마모되는 것을 방지하기 위한 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 프린터나 복합기 등에서 사용되는 롤러는 웜기어(Worm gear)를 장착한 모터를 이용하여 회전되는 경우가 많다. 즉, 모터의 샤프트에 웜기어를 장착하고, 상기 웜기어에 기어를 물려 모터를 회전시키면 웜기어를 통해 회전방향이 직각으로 변환되어 동력이 전달되는 경우가 많다. 도 1은 이러한 구성의 동작을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(10)의 샤프트(20)에 나선형의 나사산이 형성된 웜기어(40)가 장착되고, 상기 웜기어(40)에 일반적인 기어(30) 맞물려 있는 상태에서, 모터(10)가 동작하여 샤프트(20)가 회전하면 상기 샤프트(20)의 회전 방향과 수직 방향으로 기어(30)가 회전하게 된다.
한편, 도 2는 모터(10)의 일반적인 내부 구성을 도시하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 모터(10)의 내부의 샤프트(20)에는 코일(16)이 권선되어 있으며, 상기 코일(16) 양측으로 모터(10)의 하우징 내벽에 영구자석(18)이 부착되어 있다. 이때, 코일(16)에 전류가 흐르면 코일(16) 주위에 자기력이 발생하여 상기 영구자석(18)과의 상호작용으로 샤프트(20)가 회전하게 된다. 이때, 샤프트(20)가 안정적으로 회전할 수 있도록 모터(10)의 하우징 내벽에 축받침(12)이 고정되어 있다. 또한, 샤프트(20)를 모터(20) 내에 고정시키고 샤프트(20) 및 코일(16)의 상하 움직임을 방지하도록 상기 샤프트(20)에 코일 스토퍼(14)가 고정되어 있다.
그런데, 이처럼 웜기어(30)에 다른 기어(40)를 물려 회전하게 하면 모터(10)의 샤프트(20)에는 상기 모터(10)의 회전 방향 및 기어(40)의 회전 방향과 직각방향으로 추력(thrust)이 작용하게 된다. 즉, 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 샤프트(20)의 축을 따라 추력이 작용하게 된다. 이러한 추력이 강해지면 모터(10) 내부에서 코일(16) 및 샤프트(20)의 상하 움직임을 막아주는 코일 스토퍼(14) 및 축받침(12)이 상호간의 마찰에 의해 점차적으로 마모된다. 마모가 심화되면, 상기 모터(10)는 정상적으로 동작을 하지 못하고, 샤프트(20)의 흔들림에 의해 가동시 소음이 커지게 되는 등 구동 성능이 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 웜기어가 장착된 모터의 샤프트 끝 부분에 추력을 막아주기 위한 장치를 마련하여, 모터의 샤프트에 전달되는 추력에 의해 모터 내부의 코일 스토퍼 및 축받침의 마모를 방지하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 코일 스토퍼 및 축받침의 마모를 방지함으로써, 회전시 샤프트의 흔들림으로 야기되는 구동 소음을 줄이고 모터의 전체적인 구동성능을 유지할 수 있도록 하는 추력 방지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 구성에 대해 개략적으로 설명을 하자면, 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 본 발명에 따른 장치는, 모터 샤프트의 축방향 단부로부터 소정의 거리만큼 이격되어 설치된 것으로, 모터 샤프트가 추력에 의해 밀려나오는 것을 막는 스토퍼; 및 상기 모터 샤프트가 좌우로 흔들리는 것을 막기 위해 모터 샤프트의 양 옆에 소정의 거리만큼 이격되어 각각 설치된 고무재질의 측벽을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 스토퍼는 오일을 함유한 베어링 재질의 금속판인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 구성 및 동작 상의 특징에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 본 발명에 따른 장치(50)의 구성을 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 추력 방지 장치(50)에서는, 모터 샤프트(20)의 축방향으로 작용하는 추력에 의해 모터 샤프트(20)가 지나치게 밀려나오는 것을 막기 위해, 모터 샤프트(20)의 단부로부터 일정한 거리를 두고 스토퍼(Stopper)(53)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 스토퍼(53)는 모터(10) 등과 같은 다른 장치와 마찬가지로 프린터 등의 본체 프레임 부분(60)에 설치 및 고정된다.
모터 샤프트(20)와 스토퍼(53) 사이의 이격은 모터(10)의 엔드 플레이(End play(축방향 밀림): 모터의 회전시 발생하는 샤프트 방향으로의 움직임)량(D2)만큼 떨어지게 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 모터 샤프트(20)는 원래 가지고 있는 엔드 플레이량 이상으로 바깥쪽으로 힘을 받지 않게 된다. 즉, 모터 샤프트(20)가 추력의 작용에 의해 엔드 플레이량(D2) 이상으로 바깥쪽으로 밀리게 되는 순간, 스토퍼(53)와 부딪혀 가로막히면서 더 이상 밀리게 되지 않게 된다. 따라서, 본 발명에서는, 추력에 의해 모터 샤프트(20)가 밀리게 되는 범위는 모터(10)가 원래 가지고 있는 엔드 플레이량 이내로 제한된다. 이로 인해, 상기 모터(10) 내부의 코일 스토퍼(14)와 축받침(12) 사이의 마찰이 모터 본래의 규격 이상을 벗어나지 않게 되므로, 내부 코일의 움직임을 막는 코일 스토퍼(14)와 축받침(12)의 마모로 인해 모터(10)의 구동 성능이 저하되는 것을 막을 수 있으며, 그로 인해 발생하는 진동 소음을 막을 수 있다.
한편, 추력에 의해 모터 샤프트(20)가 밀리게 되면서 상기 스토퍼(53)와 접하게 되는 경우, 회전하는 상기 모터 샤프트(20)와 스토퍼(53) 사이에 마찰이 발생할 수 있다. 이는 모터(10)의 회전에 큰 부하를 줄 수도 있으며, 또한 상기 모터 샤트프(20)와 스토퍼(53) 사이의 마찰 소음이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 스토퍼(53)는 베어링(Bearing)의 재료로 사용되는 금속과 같이 오일(Oil)을 자체적으로 함유하는 금속판으로 이루어지는 것이 적당하다. 그러한 금속재료는 다공질 재료에 오일을 침투시킴으로써 금속 표면에서 윤활작용이 일어나도록 제조된다. 상기 스토퍼(53)가 이러한 금속 재료로 이루어지게 되면, 모터 샤프트(20)가 스토퍼(53)와 접촉하여 회전할 때 마찰을 줄일 수 있으므로, 모터(10)에 부하가 거의 걸리지 않으며 소음 또한 최소화할 수 있다.
상기 스토퍼(53)에 추가하여, 본 발명에서는 모터 샤프트(20)가 좌우로 흔들리는 것을 막기 위해 상기 모터 샤프트(20)의 양 옆에 고무재질의 측벽(51)을 각각 설치한다. 여기서, 상기 고무재질의 측벽(51)은 상기 모터 샤프트(20)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 설치는데, 그 거리는 모터(10)의 래디얼 플레이(Radial Play: 모터의 회전시에 발생하는 샤프트의 수직 방향으로의 움직임)량 보다는 적어도 커야 한다. 상기 측벽(51)이 래디얼 플레이량 보다 가까이 설치되어 있으면, 모터(10)의 가동시 모터 샤프트(20)와 너무 빈번하게 부딪히게 되어 상기 샤프트(20)의 회전을 방해할 수도 있기 때문이다. 따라서, 상기 측벽(51)은 "모터 샤프트(20)의 래디얼 플레이량 + 소정의 마진(Margin)량"(D1)만큼 떨어지는 위치에 설치된다. 바람직하게는 상기 마진량은 1~2mm 정도인 것이 적당하다. 이러한 측벽(51)은 모터 샤프트(20)가 좌우로 지나치게 흔들리는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 고무재질로 되어 있기 때문에 진동소음을 줄일 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(53)는 상기 고무재질의 두 측벽(51) 사이에 직각을 이루며 끼워지도록 한다. 이렇게 함으로써, 웜기어가 장착된 모터(10)의 동작시 모터 샤프트(20)에 가해지는 추력에 의해 모터 샤프트(20)가 스토퍼(53)에 충돌하게 될 때, 금속판의 스토퍼(53)가 밀려나 프린터 등의 장치 본체에 충격을 주는 것을 방지할 수 있으며 추력에 의한 충격을 완화시킬 수 있다.
도 4는 상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 추력 방지 장치(50)가 설치된 전체의 모습을 도시한다. 도시된 바와 같이, 웜기어(40)가 장착된 모터(10)가 동작하여 모터 샤프트(20)가 회전하게 되면, 웜기어(40)가 함께 회전하게 되고, 이에 따라 상기 웜기어(40)에 맞물린 기어(30)가 회전하게 되면서 회전운동을 직각 방향으로 전달한다. 이때, 모터 샤프트(20)에 축방향으로 추력이 작용하게 되는데, 상기 추력에 의해 모터 샤프트(20)가 스토퍼(51)를 향해 밀리게 된다. 그러나, 상기 모터 샤프트(20)는 스토퍼(51)에 의해 더 이상 이동하지 않게 된다. 따라서, 종래에 비해 모터(10) 내부의 마모가 적게 되어, 구동 성능이 떨어지지 않고 소음도 최소화될 수 있다. 여기서, 상기 스토퍼(51)의 재료는 베어링 등에 사용되는 오일 함유 금속이기 때문에, 모터 샤프트(20)와의 마찰도 거의 발생하지 않는다.
지금까지 본 발명의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명하였다. 상술한 본 발명의 상세한 설명을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따르면, 웜기어가 장착된 모터 샤프트 끝부분 근방에 스토퍼를 설치함으로써, 웜기어로부터 기어로의 동력 전달 과정에서 발생하는 축방향의 추력을 막을 수 있다. 따라서, 모터 내부에 있는 코일 스토퍼의 마모를 막고, 모터의 구동 성능을 유지할 수 있게 하며, 코일 스토퍼의 마모후 발생하는 샤프트의 흔들림으로 인해 야기되는 구동 소음을 막을 수 있다.
도 1은 웜기어가 샤프트에 장착된 종래의 모터의 동작을 도시한다.
도 2는 모터 내부의 일반적인 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 본 발명에 따른 장치의 구성을 도시한다.
도 4는 웜기어가 샤프트에 장착된 모터에서 본 발명에 따라 샤프트에 전해지는 추력을 막는 원리를 설명하는 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10.....모터 14.....코일 스토퍼
16.....모터 코일 20.....샤프트
30.....기어 40.....웜기어
50.....추력 방지 장치 51.....고무재질의 측벽
53.....추력 방지 스토퍼

Claims (5)

  1. 웜기어를 장착한 모터에서 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치에 있어서,
    모터 샤프트의 축방향 단부로부터 소정의 거리만큼 이격되어 설치된 것으로, 모터 샤프트가 추력에 의해 밀려나오는 것을 막는 스토퍼; 및
    상기 모터 샤프트가 좌우로 흔들리는 것을 막기 위해 모터 샤프트의 양 옆에 소정의 거리만큼 이격되어 각각 설치된 고무재질의 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 모터 샤프트의 양 옆에 각각 설치된 상기 고무재질의 두 측벽 사이에 직각을 이루며 끼워지는 것을 특징으로 하는 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 오일을 함유한 베어링용 재질의 금속판인 것을 특징으로 하는 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 샤프트의 단부와 스토퍼 사이의 거리는 대략 모터의 엔드 플레이(End Play)량과 같은 것을 특징으로 하는 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 샤프트와 고무재질의 측벽 사이의 거리는 적어도 상기 모터의 래디얼 플레이(Radial Play)량 보다 큰 것을 특징으로 하는 샤프트에 전해지는 추력을 막는 장치.
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