KR20160109548A - 동력전달장치 - Google Patents

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KR20160109548A
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Abstract

동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치는, 피니언과의 상호작용에 의해 피니언을 직선운동시키는 직선형 랙; 피니언과의 상호작용에 의해 피니언을 곡선운동시키는 곡선형 랙; 및 직선형 랙과 곡선형 랙 사이에서 직선형 랙과 곡선형 랙에 연결되며, 피니언의 직선운동과 곡선운동을 변환시키는 직곡 변환용 랙을 포함한다.

Description

동력전달장치{A TRANSMISSION DEVICE FOR CONVERTING A TORQUE}
본 발명은, 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있는 동력전달장치에 관한 것이다.
동력전달장치는 반도체 장비, LCD, PDP, OLED 등의 평면디스플레이 장비 등을 비롯한 다양한 산업 장비에 직선 혹은 곡선운동을 구현시키기 위해 적용될 수 있다.
즉 동력전달장치는 모터의 회전동력을 기초로 하여 랙과 피니언의 상호작용에 따라 직선 혹은 곡선운동을 구현시킬 수 있다.
예컨대, 랙이 직선형인 경우에는 피니언과의 상호작용에 의해 운동 대상체의 직선운동이 가능하고, 랙이 곡선형인 경우에는 피니언과의 상호작용에 의해 운동 대상체의 곡선운동이 가능하다.
따라서 이러한 구조와 기능을 토대로 하여 랙과 피니언을 적절하게 조합함으로써, 인덱스와 같은 다양한 산업 장비의 직선 혹은 곡선운동을 구현시킬 수 있는 것이다.
한편, 직선운동과 곡선운동을 각각 개별적으로 구현시키려면 직선형 랙이나 곡선형 랙을 각각 단독으로 적용하고 그에 대응되게 피니언을 조합하면 된다.
그렇지만, 직선운동과 곡선운동이 끊이지 않고 연속적으로 구현되도록 하려면 직선형 랙과 곡선형 랙을 상호 연결시켜 사용해야 할 것인데, 특히 직선형 랙과 곡선형 랙의 치형 곡선이 사이클로이드 곡선이거나 트로코이드 곡선인 경우라면 곡률의 차이로 인한 구조적인 한계로 인해 직선형 랙과 곡선형 랙의 연결이 용이하지 않다.
다시 말해, 종래기술의 경우, 직선형 랙의 직선 치형과 곡선형 랙의 곡선 치형의 연속적인 연결이 용이하지 않다.
이처럼 직선형 랙의 직선 치형과 곡선형 랙의 곡선 치형의 연속적인 연결이 용이하지 않을 경우, 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 널리 적용될 수 있는 인덱스(INDEX) 장비의 연속적인 직선 및 곡선운동에 적용이 어려운 등 장비 적용에 많은 제약이 있을 수 있다는 점을 고려해볼 때, 이러한 사항들을 해결할 수 있는 동력전달장치에 대한 구조 보완이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2004-7013942호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있는 동력전달장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 직선운동시키는 직선형 랙; 상기 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 곡선운동시키는 곡선형 랙; 및 상기 직선형 랙과 상기 곡선형 랙 사이에서 상기 직선형 랙과 상기 곡선형 랙에 연결되며, 상기 피니언의 직선운동과 곡선운동을 변환시키는 직곡 변환용 랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치가 제공될 수 있다.
상기 직곡 변환용 랙은, 상기 직선형 랙에 연결되는 직선형 이빨을 구비하는 직선부; 및 일측은 상기 직선부와 연결되고 타측은 상기 곡선형 랙에 연결되는 직곡 변환용 이빨을 구비하는 직곡 변환부를 포함할 수 있다.
상기 직선부와 상기 직곡 변환부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 직선부 상에 상기 직선형 이빨은 다수 개 마련될 수 있다.
상기 직곡 변환부 상에 상기 직곡 변환용 이빨은 1개 또는 2개 마련될 수 있다.
상기 직곡 변환용 이빨은, 센터 축심에 대하여 양측면의 치형이 비대칭적으로 형성될 수 있다.
상기 직곡 변환용 이빨의 일 측면에 형성되는 제1 치형의 곡률은 상기 곡선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치될 수 있다.
상기 직곡 변환용 이빨의 타 측면에 형성되는 제2 치형의 곡률은 상기 직선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치될 수 있다.
상기 직선형 랙, 상기 곡선형 랙 및 상기 직곡 변환용 랙의 치형 곡선은 사이클로이드 곡선 또는 트로코이드 곡선일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 직선운동시키는 직선형 랙; 및 상기 직선형 랙과 연결되고 상기 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 곡선운동시키는 곡선형 랙을 구비하는 랙을 포함하며, 상기 곡선형 랙과 연결되는 상기 직선형 랙의 단부에는 상기 피니언의 직선운동과 곡선운동을 상호간 변환시키는 직곡 변환용 이빨이 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치가 제공될 수 있다.
상기 직곡 변환용 이빨은 1개 또는 2개 마련될 수 있으며, 상기 직곡 변환용 이빨은 센터 축심에 대하여 양측면의 치형이 비대칭적으로 형성될 수 있다.
상기 직곡 변환용 이빨의 일 측면에 형성되는 제1 치형의 곡률은 상기 곡선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치될 수 있으며, 상기 직곡 변환용 이빨의 타 측면에 형성되는 제2 치형의 곡률은 상기 직선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치될 수 있으며, 상기 직선형 랙, 상기 곡선형 랙 및 상기 직곡 변환용 랙의 치형 곡선은 사이클로이드 곡선 또는 트로코이드 곡선일 수 있다.
상기 피니언은, 원 형상의 배열 구조를 가지며, 상기 직선형 랙과 상기 곡선형 랙의 치형에 상호간 대응되어 회전되는 다수의 동력전달핀을 포함할 수 있다.
상기 피니언은, 상기 동력전달핀들과 연결되고 상기 동력전달핀들을 회전 가능하게 지지하는 핀 회전 지지부; 및 상기 핀 회전 지지부의 반경 방향 내측에 배치되어 상기 핀 회전 지지부와 연결되며, 외측에 배치되는 상기 핀 회전 지지부가 회전되기 위한 회전 동력을 발생시키는 외전형 모터부를 더 포함할 수 있다.
상기 핀 회전 지지부는 상기 동력전달핀을 회전 가능하게 지지하며, 상기 로터와 하나의 몸체를 형성하는 로터 연결바디를 포함할 수 있으며, 상기 로터 연결바디는 상기 동력전달핀의 양측 단부 영역에 하나씩 한 쌍으로 배치되어 상기 동력전달핀들과 연결될 수 있다.
상기 외전형 모터부는, 상기 핀 회전 지지부의 반경 방향 내측에서 상기 핀 회전 지지부와 연결되며, 상기 핀 회전 지지부와 함께 회전되는 로터; 및 상기 로터의 반경 방향 내측에 고정 배치되며, 인가되는 전류에 의해 상기 로터를 회전시키는 스테이터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
도 2는 도 1의 요부 확대도이다.
도 3은 도 2의 요부 확대도로서 피니언을 제거한 상태의 도면이다.
도 4는 도 3의 분리도이다.
도 5는 도 3의 A 영역의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
도 10은 피니언의 변형 실시예예로서, 피니언의 개략적인 내부 구조도이다.
도 11은 도 10에 도시된 동력전달핀과 핀 회전 지지부의 분해 사시도이다.
도 12는 도 10의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 외전형 모터부의 확대도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이고, 도 2는 도 1의 요부 확대도이며, 도 3은 도 2의 요부 확대도로서 피니언을 제거한 상태의 도면이고, 도 4는 도 3의 분리도이며, 도 5는 도 3의 A 영역의 확대도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 동력전달장치는 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있도록 한 것으로서, 피니언(100)과, 피니언(100)을 직선운동시키는 직선형 랙(110)과, 피니언(100)을 곡선운동시키는 곡선형 랙(120)과, 피니언(100)의 직선운동과 곡선운동을 변환시키는 직곡 변환용 랙(130)을 포함할 수 있다.
우선, 피니언(100)은 회전되면서 직선형 랙(110), 직곡 변환용 랙(130) 및 곡선형 랙(120)의 궤적을 따라 이동하면서 직선운동 또는 곡선운동을 수행할 수 있다. 즉 피니언(100)은 직선형 랙(110), 직곡 변환용 랙(130) 및 곡선형 랙(120)의 궤적을 따라 이동할 수도 있고, 반대로 곡선형 랙(120), 직곡 변환용 랙(130) 및 직선형 랙(110)의 궤적을 따라 이동할 수도 있다.
본 실시예의 경우, 피니언(100)은 도 1 및 도 2처럼 직선형 랙(110), 직곡 변환용 랙(130) 및 곡선형 랙(120)에 내접되어 회전되면서 직선운동 또는 곡선운동을 수행하고 있다. 물론, 외접의 경우도 가능한데, 이에 대해서는 후술한다.
이러한 피니언(100)은 원반 형상을 갖는 피니언 바디(101)와, 피니언 바디(101)에 결합되는 다수의 동력전달핀(102)을 포함할 수 있다.
동력전달핀(102)은 피니언 바디(101)에서 원 형상의 배열 구조를 가지며, 직선형 랙(110), 직곡 변환용 랙(130) 및 곡선형 랙(120)들에 형성되는 이빨(111,131,132,121)의 치형에 상호간 대응되면서 회전된다.
이와 같은 동력전달핀(102)의 회전을 위해 피니언(100)에는 다수의 부품이 부가될 수도 있다.
따라서 피니언(100)은 도면에 도시된 것 이외에도 도시하지 않은 윤활공 피니언, 감속기 내장형 피니언, 외전 모터형 피니언 등 다양한 것이 적용될 수 있는데, 어떠한 것이 적용되더라도 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
다양한 종류의 피니언들 중에서 외전 모터형 피니언에 대해서는 아래의 실시예에서 설명하기로 하고, 여기서는 생략한다.
다음으로, 직선형 랙(110)은 피니언(100)과의 상호작용에 의해 피니언을 직선운동시키는 역할을 하고, 곡선형 랙(120)은 피니언(100)과의 상호작용에 의해 피니언을 곡선운동시키는 역할을 한다.
본 실시예의 경우, 도 1에 도시된 것처럼 대략적인 반원 형상의 곡선형 랙(120)의 양단부에 직곡 변환용 랙(130)이 연결된 다음에 직선형 랙(110)이 각각 연결되는 구조를 개시하고 있다.
한편, 앞서도 기술한 것처럼 피니언(100)에 대한 직선운동과 곡선운동이 끊이지 않고 연속적으로 구현되도록 하려면 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)을 상호 연결시켜 사용해야 한다. 이를 위해 직곡 변환용 랙(130)이 적용된다.
직곡 변환용 랙(130)은 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120) 사이에서 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)에 연결되며, 피니언(100)의 직선운동과 곡선운동을 변환시키는 역할을 한다.
이때, 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)의 치형 곡선이 사이클로이드 곡선이거나 트로코이드 곡선인 경우라면 곡률의 차이로 인한 구조적인 한계로 인해 단순히 연결시키기가 곤란하다.
참고로, 사이클로이드 곡선은 원의 원주 상에 점을 찍고 원이 직선 위로 구를 때 그 점이 이루는 자취를 가리킨다. 이에 반해, 트로코이드 곡선은 원주 상의 점이 아닌 원 밖이나 내부의 고정된 점이 이루는 자취를 가리킨다.
이러한 사이클로이드 곡선과 트로코이드 곡선을 이용하여 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)의 이빨(111,121)을 형성한 경우에는 이빨(111,121)들의 곡률 차이로 인한 구조적인 한계로 인해 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)을 임의로 연결하기가 곤란하기 때문에 현재까지 적용된 예가 없다.
하지만, 본 실시예의 경우, 직곡 변환용 랙(130)을 이용하여 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)을 연결함으로써, 설사 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)의 치형 곡선이 사이클로이드 곡선이거나 트로코이드 곡선일지라도 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)을 도 1처럼 단락 없이 유연하면서도 용이하게 연결하고 있는 것이다.
직곡 변환용 랙(130)에 의해 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)이 도 1처럼 유연하게 연결될 경우, 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 널리 적용될 수 있는 인덱스(INDEX) 장비의 연속적인 직선 및 곡선운동에 적용될 수 있기 때문에 그 활용 폭을 대폭 향상시킬 수 있을 것이라 예상된다.
한편, 본 실시예에 적용되는 직곡 변환용 랙(130)은 직선형 랙(110)에 연결되는 직선형 이빨(131)을 구비하는 직선부(130a)와, 일측은 직선부(130a)의 직선형 이빨(131)과 연결되고 타측은 곡선형 랙(120)에 연결되는 직곡 변환용 이빨(132)을 구비하는 직곡 변환부(130b)를 포함한다.
이때, 직선부(130a)와 직곡 변환부(130b)는 치형만을 볼 때, 분리형으로서 상호간 결합되어도 무방하다. 하지만, 동력전달에 필요한 작용과 반작용을 고려해볼 때, 직선부(130a)와 직곡 변환부(130b)는 일체로 제작되어 적용되는 것이 바람직하다.
직선부(130a) 상에 마련되는 직선형 이빨(131)은 실질적으로 직선형 랙(110)의 이빨(111)들과 그 치형이 동일한데, 직선부(130a) 상에 마련되는 직선형 이빨(131)은 다수 개, 예컨대 적어도 서너 개의 개수는 확보되는 편이 바람직할 수 있다.
한편, 직곡 변환부(130b) 상에 마련되는 직곡 변환용 이빨(132)은 1개 또는 2개 마련될 수 있다.
물론, 직곡 변환용 이빨(132)이 3개 이상 적용되는 것을 고려해볼 수도 있으나 이러한 경우에는 고가의 피니언(100)이 너무 커지게 되어 실용적이지 않을 수 있다. 때문에, 직곡 변환용 이빨(132)은 직곡 변환용 랙(130)의 단부에 1개 또는 2개 마련되는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 직곡 변환용 이빨(132)은 곡선형 랙(120)과 연결됨으로써, 피니언(100)의 직선운동을 곡선운동으로, 혹은 피니언(100)의 곡선운동을 직선운동으로 변환시키는 역할을 한다.
이러한 직곡 변환용 이빨(132)은 도 5처럼 센터 축심(C/L)에 대하여 양측면의 치형(132a,132b)이 비대칭적으로 형성된다. 즉 직곡 변환용 이빨(132)은 센터 축심(C/L)에 대하여 양측면의 치형(132a,132b) 곡률이 서로 다르다.
본 실시예처럼 직곡 변환용 이빨(132)의 양측면 치형(132a,132b)이 비대칭적으로 형성되기 때문에 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)의 치형 곡선이 사이클로이드 곡선이거나 트로코이드 곡선일지라도 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)을 도 1처럼 용이하게 연결할 수 있는 것이다.
뿐만 아니라 도 2처럼 피니언(100)의 동력전달핀(102)들이 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)의 이빨(111,121)을 따라 회전되면서 이동될 때, 궤도 이탈 없이 안정적으로 이동될 수 있게 된다.
이때, 직곡 변환용 이빨(132)의 일 측면에 형성되는 제1 치형(132a)의 곡률은 곡선형 랙(120)에 형성되는 이빨(121)들의 치형 곡률과 일치될 수 있다. 그리고 직곡 변환용 이빨(120)의 타 측면에 형성되는 제2 치형(132b)의 곡률은 직선형 랙(110)에 형성되는 이빨(111)들의 치형 곡률과 일치될 수 있다.
참고로, 제1 치형(132a)의 곡률은 설계상의 곡선운동형태 즉, 감속비, 치접촉률, 전위량 등에 따라, 제2 치형(132b)의 곡률은 설계상의 직선운동형태 즉, 치접촉률, 1회전당 이송량, 전위량 등에 따라 변화하므로 그 조합은 무궁무진하다 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 직곡 변환용 랙(130)을 이용하여 직선형 랙(110)과 곡선형 랙(120)을 연결할 경우, 피니언(100)의 직선운동 또는 곡선운동을 연속적으로 수행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 동력전달장치의 경우에도 직선형 랙(210)과 대략적인 반원 형상의 곡선형 랙(220)을 연결시키기 위해 직곡 변환용 이빨(232)을 구비하는 직곡 변환용 랙(230)이 적용되고 있다.
이때, 피니언(100)은 전술한 실시예와 달리, 직선형 랙(210), 직곡 변환용 랙(230) 및 곡선형 랙(220)에 외접되어 회전되면서 직선운동 또는 곡선운동을 수행할 수 있다. 즉 피니언(100)은 직선운동, 곡선운동, 직선운동을 끊이지 않고 연속적으로 수행할 수 있다.
이와 같이 피니언(100)이 외접되는 경우에도 직곡 변환용 이빨(232)을 구비하는 직곡 변환용 랙(230)이 적용되어 직선형 랙(210)과 곡선형 랙(220)을 유연하게 연결시킬 수 있다.
본 실시예의 구조가 적용되더라도 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
이들 도면에 도시된 동력전달장치들의 경우에는 모두가 반원 형상을 갖는 한 쌍의 곡선형 랙(320,420)의 단부들에 각각 직곡 변환용 이빨(332,432)을 구비하는 직곡 변환용 랙(330,430)이 연결되고, 직곡 변환용 랙(330,430)들 사이에 직선형 랙(310,410)이 연결되어 하나의 폐루프를 형성하는 구조를 갖는다.
이때, 피니언(100)은 랙(310~330,410~430)들에 내접(도 7) 또는 외접(도 8)되어 랙(310~330,410~430)들을 따라 연속적으로 회전될 수 있다.
이와 같은 구조에서도 다수의 직곡 변환용 랙(330,430)에 의해 직선형 랙(310,410)들과 곡선형 랙(320,420)들이 용이하게 연결될 수 있기 때문에 피니언(100)의 내접(도 7) 또는 외접(도 8)에 따른 운동을 용이하게 수행할 수 있다.
본 실시예의 구조가 적용되더라도 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 동력전달장치의 평면 구조도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 동력전달장치의 경우, 곡률이 서로 다른 제1 및 제2 곡선형 랙(520a,520b)을 제1 및 제2 직선형 랙(510a,510b)이 연결하는 구조를 갖는다.
이와 같은 구조인 경우에는 직곡 변환용 이빨(532a~532c)이 제1 및 제2 직선형 랙(510a,510b)들의 단부에 1개 또는 2개씩 마련될 수 있다.
부연하면, 제1 직선형 랙(510a)의 경우에는 제1 곡선형 랙(520a)에 직접 연결되기 때문에 제1 곡선형 랙(520a)과 연결되는 제1 직선형 랙(510a)의 단부에 1개 또는 2개의 직곡 변환용 이빨(532a)이 형성될 수 있다. 직곡 변환용 이빨(532a)의 구조와 특징은 전술한 실시예의 것으로 대체한다.
이에 반해, 제2 직선형 랙(510b)의 경우에는 제1 직선형 랙(510a)과 달리, 그 양 단부에 제1 및 제2 곡선형 랙(520a,520b)이 연결되어야 하기 때문에 직곡 변환용 이빨(532b,532c)은 제2 직선형 랙(510b)의 양 단부에 각각 형성되어야 한다. 이때, 제1 및 제2 곡선형 랙(520a,520b)의 곡률이 다르기 때문에 제2 직선형 랙(510b)의 양 단부에 형성되는 직곡 변환용 이빨(532b,532c)의 양측면 치형 곡률 역시 상이할 수 있다.
본 실시예의 구조가 적용되더라도 직선 치형과 곡선 치형의 연속적인 연결이 가능해질 수 있으며, 이로 인해 반도체나 평면디스플레이 장비 등에 적용되는 인덱스(INDEX)의 연속적인 직선 및 곡선운동을 구현시킬 수 있다.
한편, 도 10은 피니언의 변형 실시예예로서, 피니언의 개략적인 내부 구조도이고, 도 11은 도 10에 도시된 동력전달핀과 핀 회전 지지부의 분해 사시도이며, 도 12는 도 10의 B-B선에 따른 단면도이고, 도 13은 도 12에 도시된 외전형 모터부의 확대도이다.
피니언(200)의 구조는 도 10에 도시된 것처럼 외전 모터형으로 적용될 수 있다. 물론, 앞서 기술한 것처럼 윤활공 피니언이나 감속기 내장형 피니언이 적용되더라도 관계는 없다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 피니언(200)은 원 형상의 배열 구조를 갖는 다수의 동력전달핀(220)과, 동력전달핀(220)들을 회전 가능하게 지지하는 핀 회전 지지부(230)와, 핀 회전 지지부(230)의 반경 방향 내측에 배치되어 핀 회전 지지부(230)가 회전되기 위한 회전 동력을 발생시키는 외전형 모터부(260)를 포함할 수 있다.
동력전달핀(220)들은 전술한 실시예들에서 설명된 랙(미도시)과 상호작용한다.
핀 회전 지지부(230)는 원 형상의 배열 구조를 갖는 동력전달핀(220)들과 연결되는 구조물로서, 동력전달핀(220)들을 회전 가능하게 지지한다.
이러한 핀 회전 지지부(230)는 로터 연결바디(240), 핀 지지용 베어링(251), 그리고 오일 실(252)을 포함한다.
로터 연결바디(240)는 동력전달핀(220)을 회전 가능하게 지지하며, 로터(261)와 하나의 몸체를 형성하는 구조물이다. 로터 연결바디(240)는 동력전달핀(220)의 양측 단부 영역에 하나씩 한 쌍으로 배치되어 동력전달핀(220)들과 연결된다.
즉 로터 연결바디(240)는 동력전달핀(220)의 길이만큼 혹은 그보다 작게 상호간 이격되고 나란하게 한 쌍으로 배치되며, 한 쌍의 로터 연결바디(240)는 동력전달핀(220)의 양단부와 연결되어 동력전달핀(220)들이 회전 가능하게 지지되도록 한다.
로터 연결바디(240)에는 동력전달핀(220)들이 삽입되면서 지지되는 핀 삽입 지지홀(241)이 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 다수 개 마련된다.
핀 지지용 베어링(251)은 동력전달핀(220)들의 개수만큼 로터 연결바디(240)의 원주 방향을 따라 상호 등각도 간격으로 배열되어 동력전달핀(220)들의 자전 운동을 지지하는 역할을 한다. 핀 지지용 베어링(251)은 볼 베어링을 비롯하여 강성이 우수한 다양한 구름베어링으로 적용될 수 있다.
오일 실(252)은 핀 지지용 베어링(251)에 하나씩 대응되게 마련되어 동력전달핀(220)들이 삽입되어 지지되는 로터 연결바디(240) 내의 핀 삽입 지지홀(241)을 실링한다.
본 실시예에서는 한 쌍의 로터 연결바디(240)가 적용되고 있기 때문에 한 쌍의 로터 연결바디(240) 측에 각각 핀 지지용 베어링(251)과 오일 실(252)이 적용된다. 다시 말해, 동력전달핀(220)을 기준으로 해서 로터 연결바디(240), 핀 지지용 베어링(251) 및 오일 실(252)은 각각 대칭되는 구조를 이룰 수 있다. 따라서 조립 작업 역시 용이해질 수 있다.
한편, 외전형 모터부(260)는 핀 회전 지지부(230)의 반경 방향 내측에 배치되어 핀 회전 지지부(230)와 연결되며, 외측에 배치되는 핀 회전 지지부(230)가 회전되기 위한 회전 동력을 발생시키는 역할을 한다.
다시 말해, 본 실시예의 동력전달장치(200)의 경우, 외전형 모터부(260)가 핀 회전 지지부(230)의 내측에 배치된 상태에서 바깥쪽에 배치되는 구조물인 핀 회전 지지부(230) 및 동력전달핀(220)을 회전시키는 구조를 갖는다. 이러한 경우, 종전처럼 별도의 모터를 직결시켜야 하는 복잡한 구조를 탈피할 수 있음은 물론 장치의 전체적인 높이뿐만 아니라 외관 사이즈를 현저하게 감소시킬 수 있다.
외전형 모터부(260)는 핀 회전 지지부(230)의 반경 방향 내측에서 핀 회전 지지부(230)와 연결되며, 핀 회전 지지부(230)와 함께 회전되는 로터(261)와, 로터(261)의 반경 방향 내측에 고정 배치되며, 인가되는 전류에 의해 로터(261)를 회전시키는 스테이터(262)를 포함한다.
로터(261)는 자석으로 마련되고, 스테이터(262)는 전선이 감긴 코일 구조체로 마련된다. 이에, 스테이터(262)에 전류를 흘려주면 플레밍의 법칙에 따라 자력이 발생되고, 이를 교차로 변경시켜 주면 로터(261)의 자석은 유도되는 자성의 극성에 맞춰서 회전된다.
이때, 로터(261)에 로터 연결바디(240)가 결합되어 있기 때문에 로터(261)가 회전되면 로터 연결바디(240) 역시 함께 회전되면서 동력전달핀(220)들이 회전되도록 유도할 수 있다.
스테이터(262)의 내측에는 고정 샤프트(263)가 마련된다. 회전이 가능한 로터(261)와 달리 고정 샤프트(263)는 회전되지 않고 고정된다.
따라서 고정 샤프트(263)에는 절대위치 감지센서(270) 등의 센서가 마련될 수 있다. 본 실시예에서 절대위치 감지센서(270)는 고정 샤프트(263)의 단부에 결합되어 동력전달핀(220)들의 절대위치를 감지하는 역할을 한다. 예컨대, 절대위치가 틀어진 경우, 외전형 모터부(260)의 동작을 강제로 정지시키는 등의 제어가 이루어질 수 있다.
외전형 모터부(260)의 주변에는 외전형 모터부(260)를 보호하는 마감캡(275)이 마련된다. 마감캡(275)으로 인해 외전형 모터부(260)가 보호될 수 있으며, 마감캡(275)을 개방할 경우에는 외전형 모터부(260)의 유지보수의 통로를 이룰 수 있다.
마감캡(275)의 반대편에는 동력전달핀(220)들의 주변에 배치되며, 외전형 모터부(260)에서 발생되는 열을 방열시키는 히트 싱크(278)가 마련된다.
히트 싱크(278)는 하우징 구조로 형성될 수 있는데, 그 내부에는 본 실시예에 따른 동력전달장치(200)의 제어를 위한 각종 제어회로(280)가 마련된다.
여기서, 제어회로(280)는 전원 회로(281), 무선 통신 회로(282), MCU 회로(283), 그리고 외전형 모터부 구동 회로(284) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 전원 회로(281), 무선 통신 회로(282), MCU 회로(283), 그리고 외전형 모터부 구동 회로(284)가 모두 적용된 것으로 도시하였으나 이들 중 일부는 적용에서 제외될 수도 있다.
히트 싱크(278) 내에서 상기 외전형 모터부(260)와 상기 제어회로(280) 사이에는 에어 플로(air flow)를 위한 에어 플로 공간부(279)가 형성된다. 에어 플로 공간부(279)로 인해 외전형 모터부(260)에서 발생되는 열이 제어회로(280)로 직접 전달되어 제어회로(280)가 손상되는 현상을 예방할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 피니언 101 : 피니언 바디
102 : 동력전달핀 110 : 직선형 랙
120 : 곡선형 랙 130 : 직곡 변환용 랙
130a : 직선부 130b : 직곡 변환부
131 : 직선형 이빨 132 : 직곡 변환용 이빨

Claims (16)

  1. 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 직선운동시키는 직선형 랙;
    상기 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 곡선운동시키는 곡선형 랙; 및
    상기 직선형 랙과 상기 곡선형 랙 사이에서 상기 직선형 랙과 상기 곡선형 랙에 연결되며, 상기 피니언의 직선운동과 곡선운동을 변환시키는 직곡 변환용 랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직곡 변환용 랙은,
    상기 직선형 랙에 연결되는 직선형 이빨을 구비하는 직선부; 및
    일측은 상기 직선부와 연결되고 타측은 상기 곡선형 랙에 연결되는 직곡 변환용 이빨을 구비하는 직곡 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직선부와 상기 직곡 변환부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 직선부 상에 상기 직선형 이빨은 다수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 직곡 변환부 상에 상기 직곡 변환용 이빨은 1개 또는 2개 마련되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 직곡 변환용 이빨은,
    센터 축심에 대하여 양측면의 치형이 비대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 직곡 변환용 이빨의 일 측면에 형성되는 제1 치형의 곡률은 상기 곡선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 직곡 변환용 이빨의 타 측면에 형성되는 제2 치형의 곡률은 상기 직선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 직선형 랙, 상기 곡선형 랙 및 상기 직곡 변환용 랙의 치형 곡선은 사이클로이드 곡선 또는 트로코이드 곡선인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  10. 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 직선운동시키는 직선형 랙; 및
    상기 직선형 랙과 연결되고 상기 피니언과의 상호작용에 의해 상기 피니언을 곡선운동시키는 곡선형 랙을 구비하는 랙을 포함하며,
    상기 곡선형 랙과 연결되는 상기 직선형 랙의 단부에는 상기 피니언의 직선운동과 곡선운동을 상호간 변환시키는 직곡 변환용 이빨이 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 직곡 변환용 이빨은 1개 또는 2개 마련되며,
    상기 직곡 변환용 이빨은 센터 축심에 대하여 양측면의 치형이 비대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 직곡 변환용 이빨의 일 측면에 형성되는 제1 치형의 곡률은 상기 곡선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치되며,
    상기 직곡 변환용 이빨의 타 측면에 형성되는 제2 치형의 곡률은 상기 직선형 랙에 형성되는 이빨들의 치형 곡률과 일치되며,
    상기 직선형 랙, 상기 곡선형 랙 및 상기 직곡 변환용 랙의 치형 곡선은 사이클로이드 곡선 또는 트로코이드 곡선인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  13. 제1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 피니언은,
    원 형상의 배열 구조를 가지며, 상기 직선형 랙과 상기 곡선형 랙의 치형에 상호간 대응되어 회전되는 다수의 동력전달핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 피니언은,
    상기 동력전달핀들과 연결되고 상기 동력전달핀들을 회전 가능하게 지지하는 핀 회전 지지부; 및
    상기 핀 회전 지지부의 반경 방향 내측에 배치되어 상기 핀 회전 지지부와 연결되며, 외측에 배치되는 상기 핀 회전 지지부가 회전되기 위한 회전 동력을 발생시키는 외전형 모터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 핀 회전 지지부는 상기 동력전달핀을 회전 가능하게 지지하며, 상기 로터와 하나의 몸체를 형성하는 로터 연결바디를 포함하며,
    상기 로터 연결바디는 상기 동력전달핀의 양측 단부 영역에 하나씩 한 쌍으로 배치되어 상기 동력전달핀들과 연결되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 외전형 모터부는,
    상기 핀 회전 지지부의 반경 방향 내측에서 상기 핀 회전 지지부와 연결되며, 상기 핀 회전 지지부와 함께 회전되는 로터; 및
    상기 로터의 반경 방향 내측에 고정 배치되며, 인가되는 전류에 의해 상기 로터를 회전시키는 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
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