KR20160003653U - 마그네트 기어 - Google Patents

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노승선
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텐진 자화전자 주식회사
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/005—Magnetic gearings with physical contact between gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
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Abstract

마그네트 기어가 개시된다. 본 고안에 따른 마그네트 기어는 샤프트와 결합하기 위한 볼트체결 시 파손되지 않도록 강성을 유지하여 제품의 내구성과 신뢰성을 확보하고, 충분한 강도를 유지하면서도 제품의 제조비용을 낮춰 생산성을 향상시키고 범용성을 높일 수 있으며, 마그네트의 자계 형성을 도와 정확한 동력 전달과 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다.

Description

마그네트 기어{magnet gear}
본 고안은 마그네트 기어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 샤프트와 결합하기 위한 볼트체결 시 파손되지 않도록 강성을 유지하고, 제조비용을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 마그네트 기어에 관한 것이다.
종래부터 알려진 동력의 전달 시스템은 기계적인 접촉을 수반하는 기어 전달 방식을 채택해 왔었다. 일반적으로 기어(gear)는 두 개 또는 그 이상의 회전축 사이에 회전이나 동력을 전달하기 위한 것으로서, 축에 끼운 원판 모양의 회전체에 같은 간격의 돌기 내지 톱니(기어의 이)를 만들고, 이를 서로 물리면서 회전시켜 미끄럼이나 에너지의 손실 없이 운동이나 동력을 전달할 수 있는 장치이다.
기어는 동력이나 회전의 전달이 확실하며, 정확한 속도비로 전달할 수 있고, 구조도 비교적 간단할 뿐만 아니라, 동력 손실도 적고 수명도 긴 장점이 있어 여러 가지 기계 구조에 널리 쓰인다.
그러나 이러한 기계식 기어는 기어 간에 맞물려 움직일 때 소음이 발생하고, 기어 간의 맞물림에 의한 파티클(particle) 즉, 티끌 입자가 발생하며, 장시간 사용 시 내구성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 정기적으로 윤활유를 공급해야 주어야 하는 단점이 있다.
이러한 기계식 기어를 대체하는 기술로서 최근에는 자기의 흡인력 및 반발력을 이용해 비접촉으로 동력을 전달하는 마그네트 기어(magnet gear)가 개발되어 사용되고 있다.
마그네트 기어는 전술한 파티클에 의한 오염에 대비하여 고도의 청정이 요구되는 LCD 제조설비, 반도체 제조설비, 제약설비, 식품 제조설비 등에 자석을 이용하여 비접촉 방식으로 동력을 전달하는 장치로서 사용된다.
특히, 디스플레이 장치에 사용되는 글라스나 대면적의 반도체 웨이퍼의 이송을 담당하는 컨베이어 장치에 이 마그네틱 기어가 적용되는 사례가 늘고 있다.
그런데 전술한 마그네트 기어는 회전축 즉, 샤프트(shaft)가 결합하는 몸체를 금속 재질인 알루미늄으로 가공하는 경우 적절한 강성을 확보할 수 있지만 비용이 증가하는 문제가 있다.
그리고 알루미늄 대신 합성수지를 적용한 사출물로 대체하는 경우에는 샤프트가 결합하기 위한 볼트 체결 시 볼트 조임에 의한 변형이나 손상이 발생할 수 있고, 큰 동력 전달에 따른 피로도를 견디지 못하고 파손이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 전술한 문제점을 해결함으로써 샤프트와 결합하기 위한 볼트체결 시 파손되지 않도록 강성을 유지하고, 제조비를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 마그네트 기어의 필요성이 대두되고 있다.
본 고안의 실시예들은 마그네트 기어가 샤프트와 결합하기 위한 볼트체결 시 파손되지 않도록 강성을 유지하여 제품의 내구성과 신뢰성을 확보하고자 한다.
또한, 충분한 강도를 유지하면서도 제품의 제조비용을 낮춰 생산성을 향상시키고 범용성을 높이고자 한다.
또한, 마그네트의 자계 형성을 도와 큰 동력 전달을 가능하게 하고 제어의 정확성을 향상시키고자 한다.
본 고안의 일 측면에 따르면, 기어 몸체와, 상기 기어 몸체 외주면에 결합하며 N극과 S극이 교번하여 착자되는 마그네트와, 상기 기어 몸체 일측에 형성되며, 회전 운동하는 샤프트가 삽입되어 결합하는 플랜지 및, 상기 플랜지 내측에 구비되며, 상기 플랜지의 강도를 보강하는 금속 재질의 강도보강체를 포함하는 마그네트 기어가 제공될 수 있다.
상기 강도보강체는 상기 기어 몸체의 인서트 사출성형 시 상기 플랜지 내측에 삽입될 수 있다.
상기 강도보강체는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
본 고안에 따른 마그네트 기어는 상기 기어 몸체와 마그네트 사이에 개재되며, 상기 마그네트의 자계 형성을 돕는 금속지지체를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 금속지지체는 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
본 고안에 따른 마그네트 기어는 상기 플랜지에 상기 샤프트와의 볼트체결을 위해 형성되는 제1 볼트홀과, 상기 강도보강체의 상기 제1 볼트홀에 대응하는 위치에 형성되는 제2 볼트홀을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 고안의 실시예들은 마그네트 기어가 샤프트와 결합하기 위한 볼트체결 시 파손되지 않도록 강성을 유지하여 제품의 내구성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 충분한 강도를 유지하면서도 제품의 제조비용을 낮춰 생산성을 향상시키고 범용성을 높일 수 있다.
또한, 마그네트의 자계 형성을 도와 큰 동력 전달을 가능하게 하고 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어가 적용된 컨베이어 시스템의 정면도
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어가 적용된 컨베이어 시스템의 측면도
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어의 사시도
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어의 분해사시도
도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어의 단면도
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 고안은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 고안의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어가 적용된 컨베이어 시스템의 정면도이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어가 적용된 컨베이어 시스템의 측면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어가 적용된 컨베이어 시스템은 기존의 기계식 기어를 이용한 컨베이어 시스템과 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
도 1과 도 2에서 보는 것과 같이, 시스템 양측에는 프레임(104)이 설치되고 상기 프레임(104) 사이에 롤러 샤프트(101)가 연결될 수 있다. 상기 롤러 샤프트(101) 양 측부에는 디스플레이용 글라스 내지 반도체용 웨이퍼(108, 이하 '글라스') 등이 지지되는 샤프트 플랜지(103)가 설치된다.
상기 롤러 샤프트(101) 상에는 글라스(108)를 이동시킬 수 있도록 상기 롤러 샤프트(101)와 함께 회전하는 롤러(102)가 다수 개 배치된다. 상기 프레임(104) 내부에는 상기 롤러 샤프트(101)의 회전을 원활하게 하기 위해 제1 베어링(105)이 삽입된다.
상기 롤러 샤프트(101)의 끝단에는 제1 마그네트 기어(200a)가 연결되며 상기 제1 마그네트 기어(200a)와 소정 간격 이격되어 제2 마그네트 기어(200b)가 배치된다. 상기 제2 마그네트 기어(200b)는 구동 샤프트(109)에 연결되고 구동 샤프트(109)는 헤리컬기어(112)에 의해 구동모터(113)에 연결되어 동력을 전달받는다..
상기 구동 샤프트(109)는 샤프트 지지부(110)에 의해 지지되는데, 상기 샤프트 지지부(110) 내에는 제2 베어링(111)이 구비되어 구동 샤프트(109)의 회전을 원활하게 돕는다.
이와 같이 구성된 컨베이어 시스템은 상기 구동모터(113)의 구동에 의해 구동 샤프트(109)가 회전하고, 구동 샤프트(109)가 회전함에 따라 제2 마그네트 기어(200b)도 함께 회전한다.
그리고 상기 제2 마그네트 기어(200b)와 제1 마그네트 기어(200a)는 상호 자력에 의해 회전하게 되며, 제1 마그네트 기어(200a)의 회전에 의해 롤러 샤프트(101)가 회전하면서 글라스(108)가 이동하게 된다.
여기서 상기 제1 마그네트 기어(200a)와 제2 마그네트 기어(200b)는 상하 직교형으로 배치되었는데 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 마그네트 기어(200a)와 제2 마그네트 기어(200b)의 회전축이 서로 평행하게 배치되는 수평 배치형으로 컨베이어 시스템을 구성하는 것도 가능하다. 그리고 그에 따라 마그네트 기어(200a, 200b)의 자력 착자구조 또한 여러 가지로 변형 실시될 수 있다.
이하에서는 위와 같이 동력 전달 장치로 사용되는 마그네트 기어(200a, 200b)에 대하여 더욱 상세히 살펴보도록 한다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어의 사시도이고, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어의 분해사시도이다. 도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 마그네트 기어(200)는 크게 기어 몸체(210)와, 상기 기어 몸체(210) 외주면에 결합하며 N극과 S극이 교번하여 착자되는 마그네트(220)와, 상기 기어 몸체(210) 일측에 형성되며, 회전 운동하는 샤프트(미도시, 도 1과 도 2의 롤러 샤프트와 구동 샤프트 참조)가 삽입되어 결합하는 플랜지(212)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3에서 보는 바와 같이 완성된 상기 마그네트 기어(200)는 전체적으로 원통형의 형상으로 이루어진다. 상기 마그네트 기어(200)는 프레임을 이루는 기어 몸체(210)를 포함한다.
상기 기어 몸체(210)는 축방향을 따라 외경이 달라지는 원통형으로 이루어지는데, 축방향으로 중공이 형성되어 전술한 샤프트가 삽입되어 체결될 수 있다. 상기 기어 몸체(210) 외주면에는 마그네트(220)가 결합하여 고정되고, 상기 기어 몸체(210) 일측에는 다른 부분보다 외경이 큰 플랜지(212)가 형성된다.
상기 샤프트는 상기 플랜지(212)측으로 삽입되어 체결될 수 있다. 상기 플랜지(212)를 포함한 기어 몸체(210)는 합성수지를 사출성형함으로써 사출물로 이루어질 수 있다.
상기 플랜지(212)에는 샤프트와 볼트체결할 수 있도록 제1 볼트홀(214)이 형성될 수 있다. 즉, 샤프트가 플랜지(212)를 통해 삽입된 상태에서 제1 볼트홀(214)을 통해 볼트체결함으로써 샤프트와 마그네트 기어(200)가 고정되는 것이다.
그런데 전술한 바와 같이 상기 플랜지(212)는 기어 몸체(210)와 함께 합성수지의 사출물로서 일체로 형성되어 강성이 낮기 때문에 샤프트와 볼트체결하는 경우 볼트를 조이면서 변형이 발생할 수 있다. 그리고 샤프트에 의한 동력전달 시 강한 회전력을 전달하면서 특히 샤프트와 체결된 플랜지(212) 부분에 파손이 발생할 수 있다.
기존에는 이를 방지하고 충분한 강성을 확보하기 위하여 기어 몸체(210)를 알루미늄 등 금속 재질로 가공하여 적용하기도 했는데 그 경우에는 재료비가 증가하여 채산성을 맞추기 어려운 문제를 야기하게 된다.
따라서 본 고안의 실시예에서는 상기 플랜지(212) 내측에 구비되며, 상기 플랜지(212)의 강도를 보강하는 금속 재질의 강도보강체(240)가 추가로 구비된다. 상기 강도보강체(240)는 상기 플랜지(212) 부분보다 작은 외경을 갖는 링형으로 이루어질 수 있으며, 상기 플랜지(212) 내부에 삽입된 형태로 적용될 수 있다.
상기 강도보강체(240)는 예를 들어 상기 플랜지(212)에 홈을 형성하고 삽입하여 고정하는 방식으로 구비될 수 있지만, 본 실시예에서는 인서트 사출방식을 적용하여 기어 몸체(210)의 사출 시 플랜지(212) 내측에 상기 강도보강체(240)가 삽입된 구조로 일체로 형성시킬 수 있다.
이와 같이 일반적인 사출물보다 강도가 높은 강도보강체(240)를 적용함으로써 샤프트와의 볼트체결을 위한 충분한 강성을 확보하면서도 플랜지(212)보다 작은 부피를 갖는 부분만 금속 재질의 강도보강체(240)가 적용되기 때문에 제조비용도 상대적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
여기서 상기 강도보강체(240)는 알루미늄을 링형으로 가공하여 제조할 수 있는데 구체적으로 AL6062가 적용될 수 있다. 물론 상기 강도보강체(240)는 이에 한정되는 것은 아니며 강도가 높은 다양한 금속 재질을 적용하여 구성하는 것도 가능하다.
샤프트와의 볼트체결을 위해 상기 강도보강체(240)의 상기 제1 볼트홀(214)에 대응하는 위치에는 제2 볼트홀(244)이 형성될 수 있다. 따라서 볼트(미도시)를 제1 볼트홀(214)에 삽입하면 제2 볼트홀(244)을 관통하게 되고 샤프트와 연결되어 볼트체결이 가능하다
한편, 전술한 바와 같이 상기 기어 몸체(210) 외주면에는 마그네트(220)가 결합한다. 상기 마그네트(220)는 내부가 뚫린 링형으로 이루어짐으로써 상기 기어 몸체(210) 외주면에 끼워져 결합할 수 있다. 상기 마그네트(220)는 원주를 따라 N극과 S극이 교번하여 착자되는데 구체적인 착자 형태는 마그네트 기어(200)의 배치형태에 따라 다르게 구성될 수 있다.
상기 마그네트(220)와 기어 몸체(210)의 결합은 접착제를 적용하여 접착 방식으로 이루어질 수 있지만 그 외 열융착 등 다양한 방식이 적용되는 것도 가능하다.
그리고 상기 기어 몸체(210)와 마그네트(220) 사이에는 상기 마그네트(220)의 자계 형성을 돕는 금속지지체(230)가 추가로 개재될 수 있다.
상기 마그네트 기어(200)는 일반적인 기어의 톱니 대신 서로 이웃하는 마그네트(220)들 상호 간에 그 착자된 형태에 따라 발생하는 인력과 척력에 의해 회전력을 전달하게 된다.
따라서 상기 금속지지체(230)를 통해 자계 형성이 원활하게 이루어져 자속밀도가 고르게 분포되고 또한 그 크기가 커지면 마그네트 기어(200)들 사이에 큰 회전력이 전달될 수 있음은 물론 동력의 제어 또한 원활하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
상기 금속지지체(230)는 스틸 재질로 이루어질 수 있는데 구체적으로 스틸 45C가 적용될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며 마그네트(220)의 자계 형성을 돕기 위한 다양한 재질의 금속지지체(230)가 적용될 수 있다.
지금까지 설명한 본 고안의 실시예들에 따른 마그네트 기어는 샤프트와 결합하기 위한 볼트체결 시 파손되지 않도록 강성을 유지하여 제품의 내구성과 신뢰성을 확보하고, 충분한 강도를 유지하면서도 제품의 제조비용을 낮춰 생산성을 향상시키고 범용성을 높일 수 있으며, 마그네트의 자계 형성을 도와 정확한 동력 전달과 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 고안의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 고안의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 고안의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
101 : 롤러 샤프트 102 : 롤러
103 : 샤프트 플랜지 104 : 프레임
105 : 제1 베어링 108 : 글라스
109 : 구동 샤프트 110 : 샤프트 지지부
111 : 제2 베어링 112 : 헬리컬기어
113 : 구동모터 200, 200a, 200b : 마그네트 기어
210 : 기어 몸체 212 : 플랜지
214 : 제1 볼트홀 220 : 마그네트
230 : 금속지지체 240 : 강도보강체
244 : 제2 볼트홀

Claims (6)

  1. 기어 몸체;
    상기 기어 몸체 외주면에 결합하며 N극과 S극이 교번하여 착자되는 마그네트;
    상기 기어 몸체 일측에 형성되며, 회전 운동하는 샤프트가 삽입되어 결합하는 플랜지; 및
    상기 플랜지 내측에 구비되며, 상기 플랜지의 강도를 보강하는 금속 재질의 강도보강체;를 포함하는 마그네트 기어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강도보강체는 상기 기어 몸체의 인서트 사출성형 시 상기 플랜지 내측에 삽입되는 것을 특징으로 하는 마그네트 기어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강도보강체는 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트 기어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기어 몸체와 마그네트 사이에 개재되며, 상기 마그네트의 자계 형성을 돕는 금속지지체를 더 포함하는 마그네트 기어.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속지지체는 스틸 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트 기어.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 플랜지에 상기 샤프트와의 볼트체결을 위해 형성되는 제1 볼트홀과, 상기 강도보강체의 상기 제1 볼트홀에 대응하는 위치에 형성되는 제2 볼트홀을 더 포함하는 마그네트 기어.
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