KR20100134818A

KR20100134818A - 전동축 증속장치 및 이를 구비한 쇼트 블라스트 장치

Info

Publication number: KR20100134818A
Application number: KR1020090053138A
Authority: KR
Inventors: 정연자
Original assignee: 정연자
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-24
Also published as: KR101034749B1

Abstract

본 발명은 전동축 증속장치 및 이를 구비한 쇼트 블라스트 장치에 관한 것으로서, 모터의 회전력이 입력되는 입력축과; 상기 입력축의 일단부에 연결되어 일체로 회전하는 기어박스와; 상기 입력축과 동심을 유지한 상태로 이격되어 고정되는 제1 태양기어와; 상기 기어박스의 회전중심과 이격된 위치에서 상기 기어박스에 회전 가능하게 축삽된 유성기어축에 고정되어 상기 제1 태양기어와 치합하고, 상기 기어박스의 회전 시 상기 제1 태양기어를 중심으로 공전함과 동시에 자전하는 제1 유성기어와; 상기 유성기어축에 고정되어 상기 제1 유성기어와 일체로서 공전함과 동시에 자전하는 제2 유성기어와; 상기 입력축과 동심을 유지한 상태로 이격된 위치에서 상기 제2 유성기어와의 치합으로 인해 회전하는 제2 태양기어; 및 일단부가 상기 제2 태양기어에 고정되어 일체로서 회전하는 종동축을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 적은 부품수에 간단한 구조를 가짐에 따라 현장에 쉽게 적용하여 사용할 수 있으며, 또한 부피가 적고 소음 발생이 적은 전동축 증속장치 및 이를 구비한 쇼트 블라스트 장치를 제공할 수 있다.

증속기, 쇼트 블라스트(shot blast), 유성기어(planetary gear)

Description

전동축 증속장치 및 이를 구비한 쇼트 블라스트 장치{APPARATUS FOR INCREASING SPEED OF ROTATING SHAFT AND SHOT BLAST APPARATUS COMPRISNG THE SAME}

본 발명은 모터 구동에 의한 전동축의 회전속도를 소정의 비율로 증속시켜 종동축에 전달하기 위한 전동축 증속장치 및 이를 구비한 쇼트 블라스트 장치에 관한 것이다.

증속장치라 함은 구동모터의 원동축에서 발생되는 회전력을 다수의 증속용 기어의 조합을 거치면서 배가된 회전속도로 출력하기 위한 장치를 말한다.

이러한 증속장치는 제한적인 모터의 용량에 비해 고 회전력이 요구될 경우에 사용된다.

종래에 범용화되어 사용되고 있는 증속장치로는 벨트-풀리 조합이 있다. 즉, 모터의 구동축에는 큰 직경의 풀리를 설치하고 종동축에는 작은 직경의 풀리를 설치하여 이들 사이에 벨트를 걸어 동력을 전달하는 것이다.

그러나, 벨트-풀리 조합의 증속장치는 비교적 사이즈가 크며 소음이 심하다는 단점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 예를 들어, 특허등록 제662228호 "쇼트 블라스트기의 쇼트볼 분사장치"(등록일: 2006.12.21)에서는 기어박스의 구조를 갖는 증속장치를 제안한 바 있다.

도 1은 상기 등록특허의 대표도로서, 개시된 증속장치(100)에서, 기어결합을 통해 입력축(170)으로부터 동력을 전달받는 제1 전동축(120)은 서로 직교 결합하는 2 쌍의 베벨기어(140, 145; 150, 150)를 통해 증속된 회전력을 종동축(20)에 전달하는 구조를 취한다.

도 2는 이러한 증속장치(100)가 구비된 쇼트 블라스트 장치(shot blast apparatus)를 나타낸다.

도 2에서, 모터(40)로부터 발생되는 회전력은 증속장치(100)에 의해 배가되어 종동축(20)에 전달되고, 이 종동축(20)을 입력축으로 하는 임펠러(impeller, 30)는 일정 배수로 증속된 회전수로 구동되는 것이다.

그러나, 상기 등록특허에 개시된 증속장치(100)는 부피가 비교적 크고 부품수 및 가공수 또한 많이 요구되는 관계로 쉽게 적용해서 사용하기가 곤란하다는 문제가 있었다.

또한, 베벨기어 등의 전동요소가 많기 때문에 소음 발생에도 취약하다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 적은 부품수에 간단한 구조를 가짐에 따라 현장에 쉽게 적 용하여 사용할 수 있으며, 또한 부피가 적고 소음 발생이 적은 전동축 증속장치 및 이를 구비한 쇼트 블라스트 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전동축 증속장치에 있어서, 모터의 회전력이 입력되는 입력축과; 상기 입력축의 일단부에 연결되어 일체로 회전하는 기어박스와; 상기 입력축과 동심을 유지한 상태로 이격되어 고정되는 제1 태양기어와; 상기 기어박스의 회전중심과 이격된 위치에서 상기 기어박스에 회전 가능하게 축삽된 유성기어축에 고정되어 상기 제1 태양기어와 치합하고, 상기 기어박스의 회전 시 상기 제1 태양기어를 중심으로 공전함과 동시에 자전하는 제1 유성기어와; 상기 유성기어축에 고정되어 상기 제1 유성기어와 일체로서 공전함과 동시에 자전하는 제2 유성기어와; 상기 입력축과 동심을 유지한 상태로 이격된 위치에서 상기 제2 유성기어와의 치합으로 인해 회전하는 제2 태양기어; 및 일단부가 상기 제2 태양기어에 고정되어 일체로서 회전하는 종동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치를 제공한다.

여기서, 상기 제1 태양기어와 상기 제1 유성기어는 N:1의 기어비를 가지고, 상기 제2 태양기어와 상기 제2 유성기어는 1:N의 기어비를 가질 수 있다(여기서, N은 1보다 큰 분수).

이때, 대표적으로 상기 N은 2일 수 있다.

한편, 상기 유성기어축은 복수 개로 구비되어 상기 기어박스의 회전중심 둘레에 일정 각도로 배치되고, 상기 제1 유성기어와 상기 제2 유성기어는 각 유성기 어축마다 마련될 수도 있다.

이때, 상기 유성기어축은 2개로 구비되어 상기 기어박스의 회전중심 둘레에 180도 간격으로 배치될 수도 있다.

또한, 상기 제1 유성기어는 상기 기어박스의 일측면으로 돌출되는 상기 유성기어축의 일단부에 고정 결합되고, 상기 제2 유성기어는 상기 기어박스의 내부에 배치되어 상기 유성기어축에 고정 결합되며, 상기 제2 태양기어는 상기 기어박스의 내부에 배치되어 상기 기어박스의 일측면으로 회전가능하게 축삽되는 상기 종동축의 일단부에 고정 결합된 상태에서 상기 제2 유성기어와 치합할 수도 있다.

이때, 상기 전동축 증속장치는, 개방된 일측면을 가지며 폐쇄된 타측면으로는 상기 입력축이 회전 가능하게 축삽되고 내부에 상기 기어박스가 회전 가능하게 수용 지지되는 케이싱 드럼과, 상기 케이싱 드럼의 개방된 일측면을 폐쇄하며 내측으로는 상기 출력축이 회전 가능하게 축삽되는 케이싱 커버를 구비한 케이싱을 더 포함할 수도 있다.

여기서, 상기 제1 태양기어는 상기 케이싱 커버의 내측면에 고정 결합될 수도 있다.

또한, 상기 전동축 증속장치는 상기 제2 유성기어와 상기 제2 태양기어 사이에 개재되는 아이들 기어(idle gear)를 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상기한 전동축 증속장치를 구비한 것을 특징으로 하는 쇼트 블라스트 장치를 제공할 수도 있다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 증속장치에 의하면, 부품수가 적고 또한 적은 부피를 차지함에 따라 소형화할 수 있고 또한 적은 비용으로 현장에 쉽게 적용하여 사용할 수 있으며 나아가 구동 시의 소음발생 또한 크게 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전동축 증속장치(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터의 회전력이 입력되는 입력축(210), 이 입력축(210)을 회전 가능하게 지지하는 케이싱(290) 그리고 그 내부에 수용되는 기어박스(220), 제1 및 제2 태양기어(230, 270), 제1 및 제2 유성기어(250, 260), 증속된 회전력이 출력되는 종동축(280) 등을 포함하여 구성된다.

기어박스(220)는 도면에서 좌측면이 개구된 기어박스 드럼(221)과, 이 기어박스 드럼(221)의 개구를 덮는 기어박스 커버(222)를 포함한다.

기어박스 드럼(221)은 입력축(210)의 일단부와 일체로 회전하도록 연결되고, 베어링 결합을 통해 상기 입력축(210)과 함께 케이싱 드럼(291)에 회전 가능하게 지지된다.

케이싱 드럼(291)은 도면에서 좌측면이 개방되어 이 부분이 케이싱 커버(292)와 결합하여 폐쇄된다.

제1 태양기어(230)는 케이싱 커버(292)의 내측면에 고정 결합되되 상기 입력축(210)과 동심을 유지한 상태로 이격 고정된다.

제1 태양기어(230)의 둘레로는 제1 유성기어(250)가 치합하여 그 둘레로 공전함과 동시에 자전을 행하는 바, 상기 제1 유성기어(250)는 기어박스(220)에 회전 가능하게 축삽되는 유성기어축(240)의 일단부에 고정되어 이와 일체로 회전한다.

유성기어축(240)의 타측 중간부에는 제2 유성기어(260)가 고정되어 상기 기어박스(220)의 내부에 배치된다.

따라서, 제2 유성기어(260)는 제1 유성기어(250)와 일체로서 공전 및 자전 운동을 행하게 된다.

제2 태양기어(270)는 상기 제2 유성기어(260)가 공전하는 중심선 상에 배치되어 서로 치합하며, 후술하는 바와 같이 제2 유성기어(260)의 회전수를 일정 배수로 증가된 조건하에서 전달받게 된다.

종동축(280)은 케이싱 커버(292)에 회전 가능하게 지지된 상태에서 그 일단부가 상기 제2 태양기어(270)에 고정 결합되어 이와 일체로서 회전한다.

상기와 같은 전동축 증속장치(200)에서, 유성기어축(240)과 제1 및 제2 유성기어(250, 260)는 각각 기어박스(220)의 회전중심 둘레에 일정 각도로 복수개로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 각각 2개씩 구비되어 서로 180도 간격으로 배치되어 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 전동축 증속장치(200)의 전동 관계를 살펴보면, 모터(40)의 회전력은 입력축(210)을 통해 이와 일체로 결합된 기어박스(220)를 회전 구동시킨다.

기어박스(220)의 회전으로 인해 유성기어축(240)도 함께 회전하게 되며, 이때 그 일단부에 고정 결합되는 제1 유성기어(250)는 상기 유성기어축(240)과 함께 종동축(280)의 둘레로 공전하면서 동시에, 고정된 제1 태양기어(230)와 치합되어 있는 관계로 자전을 하게 된다.

제2 유성기어(260)도 유성기어축(240)과 일체로 연결되어 있어 공전을 하고, 또한 상기 제1 유성기어(250)의 자전으로 인해 동일한 각속도로 자전 운동을 병행한다.

상기한 제2 유성기어(260)의 자전 운동으로 인해 이와 치합되어 있는 제2 태양기어(270)도 맞물려 회전하게 된다. 이때의 회전속도는 상기 제2 유성기어(240)와의 잇수비, 즉 기어비에 의한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동축 증속장치(200)의 증속 효과를 설명하기 위한 개념도로서, 증속과 관련된 주요 구성요소인 기어박스(220), 제1, 2 태양기어(230, 270) 및 제1, 2 유성기어(250, 260)의 연동관계를 나타낸다.

우선, 도 5를 참조하면, 기어박스(220)는 반시계 방향으로 W1의 각속도로 회전하는 바, 이는 도 3의 입력축(210) 및 모터(40)의 구동축과 같은 각속도임을 확인할 수 있다.

기어박스(220)의 회전으로 제1 유성기어(250)도 같은 각속도(W1)로, 고정된 제1 태양기어(230)의 둘레로 공전함과 동시에 기어박스(220)와 같이 반시계 방향으로 자전을 하게 된다.

이때, 제1 유성기어(250)가 자전하는 각속도(W2)는 제1 태양기어(230)와의 기어비에 의한다.

즉, 제1 유성기어(250)와 제1 태양기어(230)의 기어비가 1:N이라면 제1 유성기어(250)의 자전 각속도(W2)는 W1의 N배, 즉 N*W1이 된다. 예를 들어, 상기 기어 비가 1:2라면 제1 유성기어(250)의 자전 각속도(W2)는 기어박스(220)의 회전 각속도(W1)의 2배가 된다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 제2 유성기어(260)는 유성기어축(도 3의 240)을 통해 상기한 제1 유성기어(250)와 동일하게 회전, 즉 공전 및 자전을 행하므로 이 또한 W1의 각속도로 공전하면서 동시에 W2의 각속도로 자전을 하게 된다.

그리고, 이러한 제2 유성기어(260)와 치합하고 있는 제2 태양기어(270)는 상기 제2 유성기어(260)와의 기어비에 따라 반대방향, 즉 시계방향으로 회전하게 된다.

제2 태양기어(270)의 회전 각속도(W3)는, 제2 태양기어(270)와 제2 유성기어(260)의 기어비가 1:N이라면 제2 태양기어(270)의 회전 각속도(W3)는 W2의 N배, 즉 N*W2가 되며, 이는 곧 종동축(도 3의 280)의 회전 각속도가 된다.

결과적으로, 제2 태양기어(270)의 회전 각속도(W3)는, W3 = N*W2 = N*(N*W1) = N²*W1 이 된다.

따라서, 예를 들어, 상기 제1 유성기어(250)와 제1 태양기어(230)의 기어비가 1:2이고 상기 제2 유성기어(260)와 제2 태양기어(270)의 기어비가 2:1이라면, 제2 태양기어(270)의 자전 각속도(W3)는 입력축(210)의 회전 각속도(W1)의 4배가 된다.

즉, 종동축(280)은 입력축(210)의 4배 속도로 증속되어 회전한다.

한편, 상기에서 N은 2 이외의 다른 수, 예를 들어 3일 수도 있으며 이때의 종동축(280)의 회전속도는 입력축(210)의 9배가 된다.

전동축 증속장치(200)의 증속 기능은 상기 N이 1보다 큰 분수일 경우 달성 가능하다.

한편, 이상과 같은 전동축 증속장치(200)에 의하면 종동축(280)의 회전방향은 입력축(210)과 반대가 되는 바, 필요에 따라서는 상기한 제2 유성기어(260)와 제2 태양기어(270)의 사이에 아이들 기어(idle gear, 도면 미도시)를 개재시킴으로서 서로 같은 방향으로 회전되도록 할 수도 있다. 이 경우, 상기한 기어비의 변동이 있을 수도 있으나, 이의 방지를 위해 상기 개재되는 아이들 기어의 크기만큼 종동축(280)을 상기 입력축(210)으로부터 평행 이동시킨 위치에 놓이도록 할 수도 있다.

그리고, 이상과 같은 전동축 증속장치(200)는 상기 종래기술에서 언급된 바 있는 쇼트 블라스트 장치에 적용 가능함은 물론이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동축 증속장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 입력축(210)이 모터(40)의 구동축과 직접 동일 축선상으로 연결될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 입력축(210)이 벨트-풀리 연결을 통해 상기 모터(40)와 간접적으로 전동되는 방식을 취할 수도 있다(도 2 참조).

또한, 상기한 전동축 증속장치(200)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과한 것이므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등 범위에 의해 정하여진다.

도 1은 종래의 전동축 증속장치를 나타낸 단면도,

도 2는 종래의 쇼트 블라스트 장치를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동축 증속장치를 나타낸 단면도,

도 4는 도 3의 전동축 증속장치의 주요부 결합관계를 개념적으로 나타낸 평면도,

도 5 및 도 6은 도 3의 전동축 증속장치의 증속 기능을 설명하기 위한 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 전동축 증속장치 210: 입력축

220: 기어박스 230: 제1 태양기어

240: 유성기어축 250: 제1 유성기어

260: 제2 유성기어 270: 제2 태양기어

280: 종동축

Claims

전동축 증속장치에 있어서,

모터의 회전력이 입력되는 입력축과;

상기 입력축의 일단부에 연결되어 일체로 회전하는 기어박스와;

상기 입력축과 동심을 유지한 상태로 이격되어 고정되는 제1 태양기어와;

상기 기어박스의 회전중심과 이격된 위치에서 상기 기어박스에 회전 가능하게 축삽된 유성기어축에 고정되어 상기 제1 태양기어와 치합하고, 상기 기어박스의 회전 시 상기 제1 태양기어를 중심으로 공전함과 동시에 자전하는 제1 유성기어와;

상기 유성기어축에 고정되어 상기 제1 유성기어와 일체로서 공전함과 동시에 자전하는 제2 유성기어와;

상기 입력축과 동심을 유지한 상태로 이격된 위치에서 상기 제2 유성기어와의 치합으로 인해 회전하는 제2 태양기어; 및

일단부가 상기 제2 태양기어에 고정되어 일체로서 회전하는 종동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 태양기어와 상기 제1 유성기어는 N:1의 기어비를 가지고, 상기 제2 태양기어와 상기 제2 유성기어는 1:N의 기어비를 가지는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치(여기서, N은 1보다 큰 분수).
제2항에 있어서,

상기 N은 2인 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제1항에 있어서,

상기 유성기어축은 복수 개로 구비되어 상기 기어박스의 회전중심 둘레에 일정 각도로 배치되고, 상기 제1 유성기어와 상기 제2 유성기어는 각 유성기어축마다 마련된 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제4항에 있어서,

상기 유성기어축은 2개로 구비되어 상기 기어박스의 회전중심 둘레에 180도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 유성기어는 상기 기어박스의 일측면으로 돌출되는 상기 유성기어축의 일단부에 고정 결합되고, 상기 제2 유성기어는 상기 기어박스의 내부에 배치되어 상기 유성기어축에 고정 결합되며, 상기 제2 태양기어는 상기 기어박스의 내부에 배치되어 상기 기어박스의 일측면으로 회전가능하게 축삽되는 상기 종동축의 일단부에 고정 결합된 상태에서 상기 제2 유성기어와 치합하는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제6항에 있어서,

개방된 일측면을 가지며 폐쇄된 타측면으로는 상기 입력축이 회전 가능하게 축삽되고 내부에 상기 기어박스가 회전 가능하게 수용 지지되는 케이싱 드럼과, 상기 케이싱 드럼의 개방된 일측면을 폐쇄하며 내측으로는 상기 출력축이 회전 가능하게 축삽되는 케이싱 커버를 구비한 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제7항에 있어서,

상기 제1 태양기어는 상기 케이싱 커버의 내측면에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 유성기어와 상기 제2 태양기어 사이에 개재되는 아이들 기어(idle gear)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동축 증속장치.
제1항의 전동축 증속장치를 구비한 것을 특징으로 하는 쇼트 블라스트 장치.