KR20130017947A - 기어 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정상 가동시에는 동력을 전달하고, 비정상 가동시에는 피동축으로부터 분리하여 다른 피동축으로 교체 설치가 가능한 기어 클러치에 관한 것으로,
본 발명의 실시 형태에 따른 기어 클러치는, 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어가 형성되며 단부 측면에 돌출부가 형성된 수 샤프트; 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어가 형성되며 상기 수 샤프트에 형성된 돌출부와 대응하는 위치에 홈부가 형성된 암 샤프트; 및, 상기 수 샤프트 및 암 샤프트의 외주에 형성되며 상기 수 샤프트 및 암 샤프트에 형성된 외주기어와 맞물리는 기어 형상의 내주기어가 형성된 외부 기어부를 포함하며, 상기 외부 기어부를 해제하면 상기 수 샤프트 및 암 샤프트를 분리할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

기어 클러치{Gear clutch}

본 발명은 기어 클러치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정상 가동시에는 동력을 전달하고, 비정상 가동시에는 피동축으로부터 분리하여 다른 피동축으로 교체 설치가 가능한 기어 클러치에 관한 것이다.

제철소의 여러 분야 공정에서 이송 공정이 수행된다. 이송 공정은 콘베이어 벨트와 그 하부에 배치되는 다수개의 이송 롤러를 사용하여 수행되는데, 이 이송 롤러는 주로 구동 모터에 의해 구동된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제철소에서 수행되는 이송 공정에서는 예를 들어 10개 내지 12개의 이송 롤러(도면에서는 6개로 도시되어 있으나, 좌우 한쌍으로 설치되는 것으로, 반대쪽은 대칭이므로 이에 대한 도시는 생략한다)를 체인으로 연결시켜서 구동하며, 구동 모터가 이들 이송 롤러 중에서 제1 이송 롤러(1)와 제12 이송 롤러(2)를 구동시키면 나머지 이송 롤러들(3~6)은 감겨진 체인(7)에 의해 구동된다.

조업 중, 구동 모터(8)의 오작동이나 비작동, 또는 이송 롤러의 작동 불량 또는 체인의 궤도 이탈과 같은 비정상적인 조업 상태가 발생하면, 조업 설비의 가동을 중지하고 문제가 발생한 구동 모터를 교체하거나 이송 롤러를 교체하거나 체인을 수리해야 한다. 그러나, 이러한 구동 모터의 교체, 이송 롤러의 교체 등은 즉시 수행되지 못하고, 과도한 시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 대규모 설비의 수리 교체이므로 작업 인력의 로드가 크다는 문제점이 있다. 이로 인해, 이송이 지연되어 주편의 실수율이 하락하는 문제점이 있다.

한국공개특허 2009-0115107호

본 발명의 일 기술적 과제는, 정상 가동시에는 동력을 전달하고 비정상적인 조업 상태 발생시에는 피동축으로부터 분리하여 다른 피동축으로 교체 설치가 가능한 기어 클러치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 일 기술적 과제는 수리 교체를 위한 인력 및 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 기어 클러치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 기어 클러치는,

외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어가 형성되며 단부 측면에 돌출부가 형성된 수 샤프트; 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어가 형성되며 상기 수 샤프트에 형성된 돌출부와 대응하는 위치에 홈부가 형성된 암 샤프트; 및, 상기 수 샤프트 및 암 샤프트의 외주에 형성되며 상기 수 샤프트 및 암 샤프트에 형성된 외주기어와 맞물리는 기어 형상의 내주기어가 형성된 외부 기어부를 포함하며, 상기 외부 기어부를 해제하면 상기 수 샤프트 및 암 샤프트를 분리할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 외부 기어부를 당겨서 상기 암 샤프트의 외주면을 노출시켜서 상기 외부 기어부를 해제할 수 있다.

상기 외부 기어부의 내주면에는 홈이 형성되어 있으며, 상기 수 샤프트의 외주면에는 상기 홈에 삽입될 수 있는 스토퍼 볼이 탄성 부재에 의해 지지되어 내설된 스토퍼 홈이 형성될 수 있다.

상기 홈은 외부 기어부 내주면을 따라 원형 링 형상으로 형성되고, 상기 스토퍼 홈은 상기 수 샤프트의 외주면을 따라 원형 링 형상으로 형성될 수 있다.

상기 암 샤프트 내부에는 상기 돌출부가 끼워지는 원통 형상의 슬리브가 형성되며, 상기 슬리브의 외측에는 베어링이 형성될 수 있다.

상기 암 샤프트 외주면에는 상기 외부 기어부의 이탈을 방지하는 이탈 방지 스토퍼가 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시 형태에 의하면, 비정상적인 조업 상태 발생시에 문제가 발생한 구동 모터와 이송 롤러의 이음축을 분리하여 다른 피동축으로 교체 설치가 가능하므로, 단시간에 수리 작업을 완료하여 조업 설비의 재가동을 촉진시킬 수 있다. 또한, 설비 자체에 대한 수리가 아닌 기어 클러치 자체의 분리 및 재결합으로 수리 작업을 수행할 수 있으므로 수리 교체를 위한 인력 및 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수리 교체 시간의 단축으로 이송 지연을 방지할 수 있게 되어 주편의 실수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 제철소에서 수행되는 일반적인 이송 공정의 일부를 도시한 도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 클러치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 클러치를 도시한 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 클러치의 동작 과정을 도시한 단면도,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기어 클러치가 설치된 이송 장치가 도시된 도로써, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기어 클러치가 분리되는 과정을 도시한 도이고, 도 8은 분리된 기어 클러치가 다른 이송 롤러에 결합 설치되는 과정을 도시한 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 클러치를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 클러치를 도시한 단면도, 도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 클러치의 동작 과정을 도시한 단면도, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기어 클러치가 설치된 이송 장치가 도시된 도로써, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기어 클러치가 분리되는 과정을 도시한 도이고, 도 8은 분리된 기어 클러치가 다른 이송 롤러에 결합 설치되는 과정을 도시한 도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 클러치는, 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어(110)가 형성되며 단부 측면에 돌출부(120)가 형성된 수 샤프트(100)와, 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어(210)가 형성되며 상기 수 샤프트에 형성된 돌출부와 대응하는 위치에 홈부(220)가 형성된 암 샤프트(200)와, 상기 수 샤프트 및 암 샤프트의 외주에 형성되며 상기 수 샤프트 및 암 샤프트에 형성된 외주기어와 맞물리는 기어 형상의 내주기어(310)가 형성된 외부 기어부(300)를 포함한다. 여기서, 상기 외부 기어부를 해제하면 상기 수 샤프트 및 암 샤프트를 분리할 수 있다.

본 실시예에서 구동 모터(1200, 도 6 참조)에 의해 생성되는 회전력은 수 샤프트 측에 형성된 조인트(예를 들어 유니버셜 조인트(1110, 도 6 참조))를 거쳐서 수 샤프트(100)에 전달되고, 수 샤프트(100)에 전달된 회전력은 수 샤프트(100)와 암 샤프트(200)의 외주에 형성된 외주기어(110, 210)와 맞물리도록 형성된 외부 기어부(300)(도 9 참조)를 통해 암 샤프트(200)에 전달된다. 수 샤프트(100), 외부 기어부(300) 및 암 샤프트(200)를 통해 전달된 회전력은 암 샤프트(200) 측에 형성된 조인트(1120, 도 6 참조)를 거쳐서 최종적으로 이송 롤러(1300, 도 6 참조)로 전달되어 이송 롤러를 구동시키고 이송물이 이송되도록 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 클러치는 정상 가동시에는 동력을 전달하고 비정상적인 조업 상태 발생시에는 피동축으로부터 분리하여 다른 피동축으로 교체 설치가 가능하다.

상기 수 샤프트(100)는 일 단부 측면에 돌출부(120)가 형성된 원통 형상으로 형성되며, 타단 측면에는 조인트, 예를 들어 유니버셜 조인트(1110)가 연결 형성된다. 한편, 유니버셜 조인트(1110)는 구동 모터(1200)와 연결 형성된다. 상기 수 샤프트(100)의 외주 소정 영역에는 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어(110)가 형성되고, 회전 운동에 의해 외부 기어부(300) 및, 암 샤프트(200)에 동력을 전달한다.

상기 암 샤프트(200)는 상기 수 샤프트(100)와 연동하여 구동 모터의 회전력을 축으로 전달하는 것으로, 상기 수 샤프트(100)와 접촉하는 측면에는 상기 수 샤프트(100)에 형성된 돌출부(120)와 대응하는 위치에 홈부(220)가 형성되며, 그 반대 측면에는 조인트, 예를 들어 유니버셜 조인트(1120)가 연결 형성된다. 상기 암 샤프트(200)의 외주 소정 영역에는 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어(210)가 형성되고, 회전 운동에 의해 유니버셜 조인트(1120) 및 이에 연결된 이송 롤러(1300)에 동력을 전달한다.

한편, 상기 암 샤프트(200)의 내측에는 수 샤프트(100)에 형성된 돌출부(120)의 외주에 끼워지는 원통형의 슬리브(230)가 형성되어 있고, 상기 돌출부(120)의 외주가 마찰없이 회전되게 하는 베어링(240)이 형성되어 있으며, 상기 슬리브(230) 및 베어링(240)과 수 샤프트(100)와 접촉면 사이에 개재되는 스토퍼(250)가 형성되어 있다. 또한, 스토퍼(250)와 돌출부(120)가 접촉하는 측면에는 윤활유가 새는 것을 방지하는 오일 씰링(260)이 형성되어 있으며, 스토퍼(250)와 수 샤프트(100)가 접촉하는 측면에는 스토퍼(250)가 암 샤프트(200)에 고정되도록 하는 소켓 볼트(270)가 형성되어 있다.

또한, 암 샤프트(200)의 외주면에는 상기 외부 기어부(300)의 이탈을 방지하는 이탈 방지 스토퍼(280)가 형성되어 있다. 상기 이탈 방지 스토퍼(280)는 상기 암 샤프트(200)와 일체로 형성될 수도 있고, 분리형으로 하여 암 샤프트(200)에 착탈되도록 할 수도 있다.

상기 외부 기어부(300)는 상기 수 샤프트(100) 및 암 샤프트(200)의 외주에 원통 형상으로 형성되며, 내주측에는 상기 수 샤프트 및 암 샤프트에 형성된 외주기어(110, 210)와 맞물리는 기어 형상의 내주기어(310)가 형성된다. 상기 외부 기어부(300)는 수 샤프트(100) 및 암 샤프트(200)의 외주와 분리 가능하도록 형성되는데, 예를 들어 외부 기어부(300)를 인위적으로 당겨서 수 샤프트(100) 및 암 샤프트(200)의 외주로부터 분리되도록 할 수 있다. 외부 기어부(300)의 내주기어(310)와 수 샤프트(100) 및 암 샤프트(200)의 외주기어(110, 210)가 기어 결을 따라 맞물리도록 되어 있기 때문에, 기어 결을 따라 밀어서 결합할 수 있으며, 당겨서 결합을 해제할 수 있다. 밀어서 결합할 때, 이탈 방지 스토퍼(280)는 원하는 위치에 외부 기어부(300)가 설치될 수 있도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 클러치는, 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어(110)가 형성되며 단부 측면에 돌출부(120)가 형성된 수 샤프트(100)와, 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어(210)가 형성되며 상기 수 샤프트에 형성된 돌출부와 대응하는 위치에 홈부(220)가 형성된 암 샤프트(200)와, 상기 수 샤프트 및 암 샤프트의 외주에 형성되며 상기 수 샤프트 및 암 샤프트에 형성된 외주기어와 맞물리는 기어 형상의 내주기어(310)가 형성된 외부 기어부(300)를 포함하고, 상기 외부 기어부의 내주면에는 홈(320)이 형성되어 있으며, 상기 수 샤프트의 외주면에는 상기 홈에 삽입될 수 있는 스토퍼 볼(132)이 탄성 부재(131)에 의해 지지되어 내설된 스토퍼 홈(130)이 형성된다. 물론, 일 실시예와 마찬가지로 상기 외부 기어부(300)를 해제하면 상기 수 샤프트(100) 및 암 샤프트(200)를 분리할 수 있다. 본 실시예에서 전술한 일 실시예와 동일한 도면 부호는 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.

상기 홈(320)은 외부 기어부 내주면의 소정 위치에 오목한 형상으로 형성되며, 상기 스토퍼 볼(132)은 상기 홈(320)에 삽입될 수 있는 형상으로 형성된다. 상기 스토퍼 볼은 상기 수 샤프트(100)의 외주면에 형성된 스토퍼 홈(130)에 탄성 부재(131)에 의해 지지되어 내설된다. 상기 탄성 부재(131)로는 예를 들어 스프링이나 합성 고무 등을 사용할 수 있다. 상기 홈(320)은 외부 기어부 내주면을 따라 원형 링 형상으로 형성되고, 상기 스토퍼 홈(130)은 수 샤프트(100)의 외주면을 따라 원형 링 형상으로 형성될 수도 있다.

본 실시예의 기어 클러치는 외부 기어부(300)를 당겨서 상기 암 샤프트의 외주면을 노출시켜서 수 샤프트(100) 및 암 샤프트(200)를 분리할 때, 스토퍼 볼(132)이 홈(320)에 삽입되면 외부 기어부(300)가 더 이상 당겨지지 않도록 하여 외부 기어부(300) 해제시 보다 효율적으로 작업이 수행되도록 할 수 있다.

다음으로, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 기어 클러치의 동작 과정을 설명한다.

조업 중에 구동 모터의 오작동이나 비작동, 또는 체인의 궤도 이탈과 같은 비정상적인 조업 상태가 발생하면, 조업 설비의 가동을 중지하고, 문제가 된 구동 모터나 이송 롤러와 연결된 부분의 기어 클러치를 분리하도록 한다. 예를 들어, 제1 이송 롤러(1310) 쪽의 체인(1410)의 궤도 이탈이 발생하면 제1 이송 롤러(1310)와 구동 모터를 축이음하는 기어 클러치(A)를 분리하여 제2 이송 롤러(1320) 쪽으로 재결합하여 조업을 재가동하게 한다.

이를 위해, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 암 샤프트(200)의 외주면이 노출되도록 외부 기어부(300)를 당긴다. 이때, 스토퍼 볼(132)이 홈(320)에 삽입되면 외부 기어부(300)가 더 이상 당겨지지 않게 된다. 물론, 무리한 힘을 가하면 당겨질 수는 있다.

그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 암 샤프트(200)의 외주면이 노출되면 수 샤프트(100)나 암 샤프트(200) 중 적어도 어느 한 쪽을 당겨서 수 샤프트 및 암 샤프트를 분리한다. 도면에서는 수 샤프트 및 암 샤프트가 그 양단에 구동 모터(1200)와 이송 롤러(1300)가 연결되어 있는 상태로 분리되는 것을 도시하였으나, 구동 모터(1200)와 이송 롤러(1300)를 먼저 분리하고 수 샤프트 및 암 샤프트를 분리할 수 있다.

그 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 분리된 암 샤프트(200)를 정상 가동이 가능한 구동축, 예를 들어 제2 이송 롤러(1320) 축에 설치하고, 수 샤프트(100)의 돌출부(120)를 암 샤프트(200)의 홈부(220)에 끼우고, 외부 기어부(300)를 이탈 방지 스토퍼(280)가 있는 위치까지 밀어서 기어 클러치의 설치를 완료한다.

본 발명의 실시예들에 따른 기어 클러치는, 비정상적인 조업 상태 발생시에 문제가 발생한 구동 모터와 이송 롤러의 이음축을 분리하여 다른 피동축으로 교체 설치가 가능하므로, 단시간에 수리 작업을 완료하여 조업 설비의 재가동을 촉진시킬 수 있다. 또한, 설비 자체에 대한 수리가 아닌 기어 클러치 자체의 분리 및 재결합으로 수리 작업을 수행할 수 있으므로 수리 교체를 위한 인력 및 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수리 교체 시간의 단축으로 이송 지연을 방지할 수 있게 되어 주편의 실수율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 기어 클러치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

100 : 수 샤프트 120 : 돌출부
200 : 암 샤프트 220 : 홈부
300 : 외부 기어부

Claims (6)

1. 외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어가 형성되며 단부 측면에 돌출부가 형성된 수 샤프트;
   외주에 동력을 전달시킬 수 있는 기어 형상의 외주기어가 형성되며 상기 수 샤프트에 형성된 돌출부와 대응하는 위치에 홈부가 형성된 암 샤프트; 및,
   상기 수 샤프트 및 암 샤프트의 외주에 형성되며 상기 수 샤프트 및 암 샤프트에 형성된 외주기어와 맞물리는 기어 형상의 내주기어가 형성된 외부 기어부를 포함하며,
   상기 외부 기어부를 해제하면 상기 수 샤프트 및 암 샤프트를 분리할 수 있는 기어 클러치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 외부 기어부를 당겨서 상기 암 샤프트의 외주면을 노출시켜서 상기 외부 기어부를 해제하는 기어 클러치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 외부 기어부의 내주면에는 홈이 형성되어 있으며, 상기 수 샤프트의 외주면에는 상기 홈에 삽입될 수 있는 스토퍼 볼이 탄성 부재에 의해 지지되어 내설된 스토퍼 홈이 형성된 기어 클러치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 홈은 외부 기어부 내주면을 따라 원형 링 형상으로 형성되고, 상기 스토퍼 홈은 상기 수 샤프트의 외주면을 따라 원형 링 형상으로 형성된 기어 클러치.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 암 샤프트 내부에는 상기 돌출부가 끼워지는 원통 형상의 슬리브가 형성되며, 상기 슬리브의 외측에는 베어링이 형성된 기어 클러치.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 암 샤프트 외주면에는 상기 외부 기어부의 이탈을 방지하는 이탈 방지 스토퍼가 형성된 기어 클러치.
   

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