KR20160072416A - 에어 모터 - Google Patents

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KR20160072416A
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

본 발명은 예를 들어 에어(Air)와 같은 유체에 의해 작동하는 에어모터에 관한 것이다. 공기가 유입 및 진입되는 각각의 공기유입로와 제1/제2공기진입로 및 유입된 공기가 외부로 배출되는 제1공기배출로와 제2공기배출로가 형성되어 있는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 직선 운동하는 피스톤; 상기 피스톤의 직선 운동에 따라 회전하는 스크루 로드; 상기 피스톤의 직선 운동의 방향에 따라 상기 제1공기진입로와 제2공기진입로에 공기가 교대로 공급되게 공기진입경로를 전환하는 전환 밸브 유닛; 및 상기 스크루 로드의 회전에 따라 선택적으로 함께 회전하는 기어 유닛을 포함한다.

Description

에어 모터 {Air motor}
본 발명은 예를 들어 에어(Air)와 같은 유체에 의해 작동하는 에어모터에 관한 것이다.
산업계에서 모터의 대부분은 전기에 의해 구동된다. 이와 같이 전기에 의해 구동되는 모터들은 이의 회전 구동축의 전단에 필요에 따른 기어가 구비된다. 이러한 기어는 각종의 기계장치에 동력이 직접 전달되게 하거나 벨트 등의 매개 수단에 의해 동력이 전달되게 한다.
이와 같이 산업계에서 사용되는 대부분의 모터는 이의 회전축이 일방향으로 회전하고, 그 동력 전달도 회전축의 회전 방향에 따라 결정된다.
한편, 산업계에서는 에어 그라인더(air grinder)와 같이 에어(air)에 의해 구동되는 공구들이 존재한다. 이러한 에어그라인더와 같이 에어에 의해 작동되는 공구들은 에어컴푸레셔와 같은 에어 공급 수단에 의해 공급되는 에어의 힘에 의해 작동되는 구조를 채택하고 있다.
현재까지는, 에어와 같은 유체를 적절하게 이용하여 산업계에서 사용되는 모터를 대용하는 물품 또는 공구는 개발된 바가 없다.
대한민국 실용신안공개 제20-2013-0005926호 (2013.10.11. 공개, 고안의 명칭 "에어 그라인더")
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 전원 공급 없이 가스 또는 공기와 같은 유체의 공급을 통해 동력을 얻고자 하는 일명 에어 모터를 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
공기가 유입 및 진입되는 각각의 공기유입로와 제1/제2공기진입로 및 유입된 공기가 외부로 배출되는 제1공기배출로와 제2공기배출로가 형성되어 있는 실린더;
상기 실린더의 내부에서 직선 운동하는 피스톤;
상기 피스톤의 직선 운동에 따라 회전하는 스크루 로드;
상기 피스톤의 직선 운동의 방향에 따라 상기 제1공기진입로와 제2공기진입로에 공기가 교대로 공급되게 공기진입경로를 전환하는 전환 밸브 유닛; 및
상기 스크루 로드의 회전에 따라 선택적으로 함께 회전하는 기어 유닛을 포함하는 에어 모터를 제공한다.
본 발명에 의하면, 별도의 전원 공급 없이 가스 또는 공기와 같은 유체의 공급을 통해서만으로 동력을 얻어 일방향 회전 모터에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 에어모터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에어모터의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 에어모터에 적용되는 기술의 원리를 보여주는 도면이다(원리를 보여주기 위한 것으로, 구성요소의 일부는 생략함).
도 5는 본 발명의 에어모터에 적용되는 기어의 작동 방식을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 에어모터는 에어와 같은 유체에 의해 동력이 발생되는 동력발생 유닛(100)과 이러한 동력발생 유닛(100)에 의해 발생된 동력이 전달되게 하는 기어유닛(200)을 포함한다.
도 1 및 도 2와 함께 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 에어모터에 적용되어 있는 동력발생 유닛(100)은 공기가 유입 및 진입되는 각각의 공기유입로(112)와 제1공기진입로(113a, 113b) 및 유입된 공기가 배출되는 제1공기배출로(114a)와 제2공기배출로(114b)가 형성되어 있는 실린더(110)와, 실린더(110)의 내부 공간을 제1챔버(C1)와 제2챔버(C2)로 구획하며 그 자체는 직선 운동을 하는 피스톤(120)과, 피스톤(120)의 직선 운동에 따라 연동하여 회전하는 스크루 로드(130)와, 상기 피스톤(120)의 직선 운동의 방향에 따라 상기 제1공기진입로(113a)와 제2공기진입로(113b)에 공기가 교대로 공급되게 공기진입경로를 전환하는 전환 밸브 유닛(140)을 포함한다.
실린더(110)에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공기유입로(112)를 통해 유입된 공기가 이의 내부로 선택적으로 진입되는 제1공기진입로(113a)와 제2공기진입로(113b)가 형성되어 있다. 여기서, 제1공기진입로(113a)와 제2공기진입로(113b)는 서로 반대적 위치에 배치되며, 서로 반대적 역할을 하게 된다. 가령, 제1공기진입로(113a)를 통해 공기가 실린더(110)의 내부로 진입하게 될 때에는, 제2공기진입로(113b)를 통해서는 실린더(110)의 내부 공기가 배출되게 하는 역할을 하게 된다.
피스톤(120)에 의해 구획된 제1챔버(C1)는 제1공기진입로(113a)와 유체적으로 연통되고, 제2챔버(C2)는 제2공기진입로(113b)와 유체적으로 연통된다. 피스톤(120)은 이러한 제1챔버(C1) 제2챔버(C2)의 내부 압력 차이에 따라 직선 운동을 하게 된다.
피스톤(120)에는 특히 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 이의 내부를 관통하여 스크루 로드(130)가 결합된다. 피스톤 로드(130)의 양 끝단은 실린더(110)에 대한 이의 원활한 회전 운동을 위해 각각의 지지 플레이트(111a, 111b)에 베어링(132a, 132b)에 의한 결합이 이루어질 수 있다. 스크류 로드(130)는 원통형상으로 외주면에 나선홈(131)이 형성되도록 구성될 수 있으며, 피스톤(120)에는 스크루 로드측 나선홈(131)에 삽입될 수 있는 베어링(123)이 결합될 수 있다.
이때, 본 발명에서는, 하나의 바람직한 실시 형태로서, 피스톤(120)은 피스톤 로드(130)에 편심축으로 결합된다. 즉, 본 발명의 하나의 실시 형태에서는, 피스톤(120)이 피스톤 로드(130)에 편심축으로 결합되므로, 피스톤(120)의 회전을 억제할 수 있는 별도의 수단 없이도, 피스톤(120)의 직선 운동 만으로 피스톤 로드(130)가 회전 운동을 하게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 에어모터에서는, 실린더(110) 내에서의 피스톤(120)의 왕복 운동에 의해 피스톤 로드(130)가 피스톤(120)의 운동 방향에 따라 회전 방향이 바뀌게 된다.
따라서, 공기유입로(112)를 통해 유입된 공기가 제1공기진입로(113a)를 통해 실린더(110)의 내부로 유입되면, 제1챔버(C1)의 압력이 증가하여 피스톤(120)은 도 3에서와 같이 좌향 이동하게 되고, 이에 따라 스크루 로드(130)가 예를 들어 시계방향으로 회전하게 되고, 반대로, 공기유입로(112)를 통해 유입된 공기가 제2공기진입로(113b)를 통해 실린더(110)의 내부로 유입되면, 제2챔버(C2)의 압력이 증가하여 피스톤(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 우향 이동하게 되고, 이에 따라 스크루 로드(130)가 예를 들어 시계반대방향으로 회전하게 된다.
이때, 제1챔버(C1)와 제2챔버(C2) 간에 유입된 공기가 혼합되지 않도록, 실린더(110)의 내주면에 맞닿는 피스톤(120) 부분과 스크루 로드(130)의 외주면에 맞닿는 피스튼(120) 부분에 별도의 O-링과 같은 별도의 패킹 수단(122, 124)이 각각 장착되는 것이 바람직하다.
전환 밸브 유닛(140)은 상기 피스톤(120)의 직선 운동의 방향에 따라 상기 제1공기진입로(113a)와 제2공기진입로(113b)에 공기가 교대로 공급되게 공기진입경로를 전환하고, 실린더(110) 내부의 공기를 제1공기배출로(114a)와 제2공기배출로(114b)로 교대로 배출되게 공기배출경로를 전환하는 역할을 한다.
이를 위해, 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 전환 밸브 유닛(140)은 이의 양단에 패킹 수단(144a, 146a)(144b, 146b)이 제공된 개폐부(142a, 142b)와 각각의 상기 개폐부(142a, 142b)로부터 각각의 제1공기진입로(113a, 113b)를 통해 실린더(110)의 내측으로 지향된 링크부(148a, 148b)와 각각의 상기 링크부(148a, 148b)의 끝단에 형성되어 상기 피스톤(120)의 후퇴면에 맞닿아 후퇴면의 후퇴 동작에 연동하여 후퇴하는 스위칭 부분(150a, 150b)을 포함한다.
이때, 실린더(110)에 형성된 각각의 제1공기배출로(114a)(114b) 부분에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 공기의 선택적인 배출을 위해 공동이 마련되고, 그 공동은 상기 전환 밸브 유닛(140)의 이동에 따라 개방 또는 폐쇄되게 구성된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 공기유입로(112)를 통해 유입된 공기가 화살표로 도시된 바와 같이 실린더(110)의 외측 공간을 따라 제1공기진입로(113a)를 통해 실린더(110)의 내부로 진입될 때, 전환 밸브 유닛(140)은 최초 도면상 우측으로 지향되고, 이때 도면상 우측 부분의 제2공기배출로(114b)는 후퇴 방향 끝에 제공되어 있는 패킹수단(144a)에 의해 폐쇄되어 실린더(110)의 제1챔버(C1)의 압력이 높아져 피스톤(130)은 도면상 좌측으로 이동하게 된다. 이때, 실린더(110)의 제2챔버(C2)에 채워져 있는 공기는 화살표로 도시된 바와 같이 도면상 좌측 부분의 제1공기배출로(114a)를 통해 배출된다.
피스톤(130)이 도 4에 도시된 바와 같이 도면상 완전히 좌측으로 이동하게 되면, 피스톤(130)의 다른 후퇴면이 전환 밸브 유닛(140)의 스위칭 부분(150b)을 도면상 좌측으로 밀게 되고, 그에 따라 공기의 진입 및 배출 경로가 전환된다. 이와 같이 공기의 지속적인 유입에 따라 피스톤(130)은 실린더(110) 내부에서 계속해서 왕복 운동을 하게 되고, 이러한 피스톤(130)의 왕복 운동에 따라 피스톤 로드(120) 또한 시계방향으로 및 반시계방향으로 교대로 회전하게 된다.
이러한 동력발생 유닛(100)에 의해 발생된 스크루 로드(130)의 교번적인 정방향 및 역방향의 회전 동작은 기어유닛(200)에 전달된다.
이러한 기어 유닛(200)은 특히 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스크루 로드에 축상 결합되는 주로드(main rod), 상기 주로드에 결합되어 있는 역방향 또는 정방향의 입력단 베벨 클러치 기어(210)와 정방향 또는 역방향의 출력단 베벨 클러치 기어(230), 및 상기 역방향 또는 정방향의 입력단 베벨 클러치 기어와 상기 정방향 또는 역방향의 출력단 베벨 클러치 기어 사이에 상호 수직으로 체결되어 매개 역할을 하는 매개적 베벨 기어(220)를 포함한다.
상기 역방향 또는 정방향의 입력단 베벨 클러치 기어(210)의 내부와 상기 정방향 또는 역방향의 출력단 베벨 클러치 기어(230)의 내부에는 역방향 또는 정방향 및 정방향 또는 역방향의 편도 베어링이 각각 삽입된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 에어모터에서는 스크루 로드(130)의 정방향 또는 역방향 회전과 무관하게 모터의 출력축에서는 일방향 회전 동작만을 생성하게 되는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 동력 발생 유닛
110 : 실런더
120 : 피스톤
130 : 피스톤 로드
140 : 밸브 전환 유닛
200 : 기어 유닛

Claims (4)

  1. 공기가 유입 및 진입되는 각각의 공기유입로와 제1/제2공기진입로 및 유입된 공기가 외부로 배출되는 제1공기배출로와 제2공기배출로가 형성되어 있는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 직선 운동하는 피스톤;
    상기 피스톤의 직선 운동에 따라 회전하는 스크루 로드;
    상기 피스톤의 직선 운동의 방향에 따라 상기 제1공기진입로와 제2공기진입로에 공기가 교대로 공급되게 공기진입경로를 전환하는 전환 밸브 유닛; 및
    상기 스크루 로드의 회전에 따라 선택적으로 함께 회전하는 기어 유닛을 포함하는 에어 모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기어 유닛은 하나의 축에 상호 반대로 동작하는 편도 베어링들이 제공되어 상기 스크루 로드의 회전 방향에 무관하게 일방향으로의 출력이 이루어지게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 모터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기어 유닛은 상기 스크루 로드에 축상 결합되는 주로드(main rod), 상기 주로드에 결합되어 있는 역방향 또는 정방향의 입력단 베벨 클러치 기어와 정방향 또는 역방향의 출력단 베벨 클러치 기어, 및 상기 역방향 또는 정방향의 입력단 베벨 클러치 기어와 상기 정방향 또는 역방향의 출력단 베벨 클러치 기어 사이에 상호 수직으로 체결되어 매개 역할을 하는 매개적 베벨 기어를 포함하며,
    상기 역방향 또는 정방향의 입력단 베벨 클러치 기어의 내부와 상기 정방향 또는 역방향의 출력단 베벨 클러치 기어의 내부에는 역방향 또는 정방향 및 정방향 또는 역방향의 편도 베어링이 각각 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 모터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크루 로더는 외주면에 나선홈이 형성되어 있고, 상기 스크루 로더측 나선홈에 대응되는 상기 피스톤의 내주면에 나선돌기가 형성되어 있으며, 상기 실린더의 내부에는 길이방향으로 로드가 고정 설치되어 있고, 상기 실린더측 로드에 상기 피스톤이 길이방향으로 이동 가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 모터.

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