KR20170002957A - 안전용 슬립핑 클러치 - Google Patents

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KR20170002957A
KR20170002957A KR1020150092944A KR20150092944A KR20170002957A KR 20170002957 A KR20170002957 A KR 20170002957A KR 1020150092944 A KR1020150092944 A KR 1020150092944A KR 20150092944 A KR20150092944 A KR 20150092944A KR 20170002957 A KR20170002957 A KR 20170002957A
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Abstract

본 발명은 각종 산업기계에서 원동기의 구동력을 전달하거나 차단하는 기능의 안전용 클러치(clutch)에 관한 기술로서, 정전시에도 정확한 작동이 가능하여 기기의 손상을 방지하는 한편 작업자의 안전사고를 방지할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 수리 및 설치작업이 용이하고, 특히 과부하가 해제될 경우, 자동적으로 구동력이 다시 전달되는 안전용 슬립핑 클러치에 관한 기술이다.
이러한 본 발명의 주요 구성은, 원동축에 끼워져 설치되고, 동일한 원주상으로 다수개의 볼홈이 형성된 센터허브; 상기 센터허브의 외주연에 회전가능케 설치되는 플랜지; 상기 센터허브의 외주연에 회전가능케 설치되고, 플랜지의 한쪽에 결합 설치되는 한편 동일한 원주상으로 다수개의 볼홀이 형성된 볼하우징; 상기 볼하우징의 볼홀에 삽입되는 다수개의 볼; 상기 센터허브의 외주연에 끼워져 설치되고, 다수개의 스프링이 끼워져 설치된 작동링; 상기 센터허브의 외주연에 끼워져 설치되고, 작동링의 스프링을 지지하는 압력디스크; 및 상기 센터허브의 외주연에 나사 결합되고, 압력디스크를 고정하는 조절너트;를 포함하여 구현된다.

Description

안전용 슬립핑 클러치 {For safety slipping clutch}
본 발명은 각종 산업기계에서 원동기의 구동력을 전달하거나 차단하는 기능의 안전용 클러치(clutch)에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 산업기계에 과부하가 발생할 경우, 다수개의 볼이 센터허브의 볼홈에서 이탈하여 슬립이 발생하면서 원동기의 구동력이 차단됨으로써, 정전시에도 정확한 작동이 가능하여 기기의 손상을 방지하는 한편 작업자의 안전사고를 방지할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 수리 및 설치작업이 용이하고, 특히 과부하가 해제될 경우, 자동적으로 구동력이 다시 전달되는 안전용 슬립핑 클러치에 관한 기술이다.
일반적으로 산업기계는 자동화 생산설비로 인하여 정밀도가 더욱 요구됨으로써, 원동기(모터, 엔진)의 구동력을 정확하게 전달 및 차단할 필요가 있고, 또한 원동기의 운전시간과 생산공정에 소요되는 시간을 단축하기 위하여 급제동이 요구되며, 이는 자동화 생산공정에서 기계장치의 운전시간을 줄이고, 생산성을 높이는 한편 제조원가를 절감하기 위함이다.
최근 산업기계에서 원동기의 구동력을 전달하거나 차단하는 기능의 안전용 클러치(clutch)는 대부분 에어방식과 전자제어방식 및 기계식 슬립방식이 적용되고 있으며, 여기서 기계식 슬립방식의 클러치는 구조가 비교적 간단하고, 내구성이 우수한 한편 조립 및 분해작업이 간편한 장점이 있다.
기존 산업기계에서 원동기의 구동력을 전달하거나 차단하는 안전용 클러치의 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0828574호(기어타입 에어클러치)가 제시된 바 있다.
상기의 선행기술은 원통형상으로 외주 중앙에 동력을 전달시킬 수 있는 기어형상의 외주기어가 형성되어 회전운동되는 샤프트(Shaft)부; 상기 샤프트부 선단 외주에 위치되며, 샤프트부 외주를 마찰 없이 회전되게 시키는 휠스러스트베어링(Thrust bearing)으로 구성된 휠(Wheel)부; 상기 샤프트부 외주 중앙에 위치되어 회전 및 전후진되며, 휠기어와 결합되어 동력을 전달시키는 클러치기어로 구성된 클러치(Clutch)부; 상기 클러치부 상부에 위치되어 전후진되며, 클러치부가 회전시 마찰 없이 회전되게 시키는 피스톤스러스트베어링(Thrust bearing)과 상기 환단턱 끝단 일측에 회전이 않되게 고정시킬 수 있는 스프링핀을 수용할 수 있는 1차스프링핀홈으로 구성된 피스톤부; 및 상기 피스톤부 후단에 위치되며, 샤프트부가 회전시 마찰 없이 회전되게 시키는 실린더스러스트베어링(Thrust bearing)과 외주 끝단에 복수개가 형성되며, 슬라이드키가 삽입되게 형성된 요홈부로 구성된 실린더부;를 포함하는 구성이다.
이러한 구성의 선행기술은 고정되어 운동하지 않는 실린더부에 공압을 주입시킬 수 있는 공압부와 기어타입 에어클러치를 회전되지 않게 고정시키는 슬라이드키가 삽입되는 요홈부을 형성시켜 공압을 전달시키는 에어호스의 이탈을 방지시키며, 수회에 걸쳐 전후진 운동을 하게되어 슬라이드키와의 마찰로 인한 피스톤의 미세한 오작동으로 인해 정확한 동력전달을 하지 못하게 되어 생산제품의 불량 및 부품자체를 교체하여 유지비용이 상승되는 요인을 제거할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 상기 선행기술은 실린더에 에어를 주입하여 구동력을 전달 및 차단하는 에어방식으로 정전시 정확한 작동이 불가능하여 산업기계에 손상이 발생할 뿐만 아니라 작업시 안전사고가 발생할 수 있으며, 또한 구조가 복잡하여 수리 및 설치작업이 어려운 한편 오동작이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0828574호. 대한민국 등록특허 제10-0912621호. 대한민국 등록특허 제10-1288624호. 대한민국 등록특허 제10-1484048호.
본 발명은 종래 안전용 클러치의 선행기술에서 정전시 정확한 작동이 불가능하여 산업기계에 손상이 발생할 뿐만 아니라 작업시 안전사고가 발생하고, 오동작을 일으키는 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 산업기계에 과부하가 발생할 경우, 다수개의 볼이 센터허브의 볼홈에서 이탈하여 슬립이 발생하면서 원동기의 구동력이 차단되고, 과부하가 해제될 경우, 다수개의 볼이 센터허브의 볼홈에 안착되면서 자동적으로 구동력이 다시 전달되는 안전용 슬립핑 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 공압이나 전기를 사용하지 않는 기계식으로 다수개의 볼을 적용한 슬립방식으로서, 정전시에도 정확한 작동이 가능하여 기기의 손상을 방지하는 한편 작업자의 안전사고를 방지할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 수리 및 설치작업이 용이하고, 과부하로부터 산업기계의 설비를 보호하는 안전용 슬립핑 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
원동축에 끼워져 설치되고, 동일한 원주상으로 다수개의 볼홈이 형성된 센터허브; 상기 센터허브의 외주연에 회전가능케 설치되는 플랜지; 상기 센터허브의 외주연에 회전가능케 설치되고, 플랜지의 한쪽에 결합 설치되는 한편 동일한 원주상으로 다수개의 볼홀이 형성된 볼하우징; 상기 볼하우징의 볼홀에 삽입되는 다수개의 볼; 상기 센터허브의 외주연에 끼워져 설치되고, 볼하우징의 한쪽에 밀착 설치되는 한편 다수개의 스프링이 끼워져 설치된 작동링; 상기 센터허브의 외주연에 끼워져 설치되고, 작동링의 스프링을 지지하는 압력디스크; 및 상기 센터허브의 외주연에 나사 결합되고, 압력디스크를 고정하는 조절너트;를 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 실시예로서, 센터허브는 원통 형상으로 구성되고, 일측 외주면 둘레에 원형상으로 직경이 큰 볼플랜지가 형성되는 한편 볼플랜지의 한쪽 측면에 동일한 원주상으로 다수개의 볼홈이 형성되며, 상기 볼홈은 반구 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예로서, 볼하우징은 원형의 플레이트 형상으로 구성되고, 측면에 동일한 원주상으로 다수개의 볼홀이 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예는 산업기계에 과부하가 발생할 경우, 다수개의 볼이 센터허브의 볼홈에서 이탈하여 슬립이 발생하면서 원동기의 구동력을 차단함으로써, 정전시에도 정확한 작동이 가능하여 기기의 파손 및 손상을 방지하는 한편 작업자의 안전사고를 방지할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 수리 및 설치작업이 용이한 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 실시예는 산업기계에 작용하는 과부하가 해제될 경우, 다수개의 볼이 센터허브의 볼홈에 안착되면서 자동적으로 구동력이 다시 전달됨으로써, 산업기계의 운전효율과 생산성을 높이는 한편 다수개의 볼을 적용한 슬립방식으로 구조가 간단하고, 제작 및 설치작업이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 설치상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 2는 본 발명에서 조립상태를 나타낸 정단면도.
도 3은 본 발명에서 센터허브를 나타낸 정단면도 및 측면도.
도 4는 본 발명에서 볼하우징을 나타낸 정단면도 및 측면도.
도 5는 본 발명에서 작동상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 6은 본 발명에서 작동상태를 나타낸 요부 측면도.
도 7은 본 발명에서 실시예의 설치상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 8은 본 발명에서 실시예의 설치상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 9는 본 발명에서 실시예의 설치상태를 나타낸 요부 정단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성을 살펴보면, 원동축에 끼워져 설치되고, 동일한 원주상으로 다수개의 볼홈(12)이 형성된 센터허브(10); 상기 센터허브(10)의 외주연에 베어링(21)으로 회전가능케 설치되는 플랜지(20); 상기 센터허브(10)의 외주연에 회전가능케 설치되고, 플랜지(20)의 한쪽에 결합 설치되는 한편 동일한 원주상으로 다수개의 볼홀(31)이 형성된 볼하우징(30); 상기 볼하우징(30)의 볼홀(31)에 삽입되는 다수개의 볼(40); 상기 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 설치되고, 볼하우징(30)의 한쪽에 밀착 설치되는 한편 다수개의 스프링(52)이 끼워져 설치된 작동링(50); 상기 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 설치되고, 작동링(50)의 스프링(52)을 지지하는 압력디스크(60); 및 상기 센터허브(10)의 외주연에 나사 결합되고, 압력디스크(60)를 고정하는 조절너트(70);를 포함하여 이루어진다.
상기 실시예의 주요 구성에서 센터허브(10)는 원동기(모터, 엔진)의 구동축인 원동축이 결합되어 원동기로부터 구동력을 전달받아 회전하는 기능으로서, 상기 센터허브(10)는 도면에서 도 1 내지 도 3과 같이, 원통 형상으로 구성되고, 중공의 중심부에 원동축이 끼워져 키(key)로 결합 설치된다.
상기에서 센터허브(10)는 일측 외주면 둘레에 원형상으로 직경이 큰 볼플랜지(11)가 형성되고, 상기 볼플랜지(11)의 한쪽 측면에 다수개(4~7)의 볼홈(12)이 형성되며, 상기 볼홈(12)은 반구 형상으로 형성되는 한편 동일한 원주상에 각각 다른 각도의 범위로 위치한다.
또한 센터허브(10)는 볼플랜지(11)의 일측 외주면에서 중공으로 관통되는 체결홀(13)이 형성되며, 상기 체결홀(13)은 중공에 끼워져 결합된 원동축을 고정하기 위한 기능으로서, 체결볼트가 나사 결합된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 플랜지(20)는 원동축의 구동력을 종동축으로 전달하는 기능으로서, 상기 플랜지(20)는 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 원통 형상으로 구성되고, 센터허브(10)의 볼플랜지(11) 외주연에 위치하도록 센터허브(10)의 한쪽에 베어링(21)을 매개체로 회전가능케 설치된다.
상기에서 플랜지(20)는 한쪽 측면에 어댑터(100)가 체결볼트(110)로 결합 설치될 수 있으며, 상기 어댑터(100)의 중공에 종동축이 끼워져 결합 설치됨으로써, 원동축의 구동력이 종동축으로 전달된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 볼하우징(30)은 원동축의 구동력을 전달 및 차단하는 기능의 볼(40)이 삽입되는 구성품으로서, 상기 볼하우징(30)은 도면에서 도 1 내지 도 2 및 도 4와 같이, 원형의 플레이트 형상으로 구성되고, 센터허브(10)에서 볼홈(12)의 측면에 위치하도록 센터허브(10)의 외주연에 니들베어링(32)을 매개체로 회전가능케 설치된다.
상기에서 볼하우징(30)은 측면에 다수개(4~7)의 볼홀(31)이 관통 형성되며, 상기 볼홀(31)은 원형으로 형성되는 한편 동일한 원주상에 각각 다른 각도의 범위로 위치한다.
상기 볼하우징(30)은 측면의 가장자리 둘레에 다수개의 체결공(33)이 관통 형성되며, 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 회전가능케 설치된 상태에서 다수개의 체결볼트로 플랜지(20)의 측면에 결합 설치된다.
상기에서 볼하우징(30)의 측면에 관통 형성된 다수개의 볼홀(31)은 센터허브(10)의 볼플랜지(11)에 형성된 다수개의 볼홈(12)과 서로 대응하는 위치에 형성된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 볼(40)은 슬립작동으로 원동축의 구동력을 전달 및 차단하는 기능으로서, 상기 볼(40)은 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 내구성과 내식성이 우수하고, 마찰 마모가 적은 합금강 또는 스테인리스강 등으로 구성됨이 바람직하다.
상기에서 볼(40)은 볼하우징(30)의 볼홀(31)에 각각 삽입되어 설치되며, 상기 볼홀(31)에 각각 2개 이상으로 삽입되는 한편 센터허브(10)의 볼홈(12)에 각각 안착되어 위치한다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 작동링(50)은 다수개의 볼(40)을 가압하는 기능으로서, 상기 작동링(50)은 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 원통 형상으로 구성되고, 한쪽 측면에 플랜지부가 형성되는 한편 볼하우징(30)의 측면에 위치하도록 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 이동가능케 설치된다.
상기에서 작동링(50)은 볼하우징(30)이 위치한 대향쪽 측면에 동일한 원주상으로 다수개의 스프링홀(51)이 형성되고, 상기 스프링홀(51)에 각각 스프링(52)이 끼워져 설치된다.
작동링(50)은 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 이동가능케 설치된 상태에서 스프링(52)의 탄성력을 받아 볼하우징(30)에 삽입된 다수개의 볼(40)을 한쪽 측면이 밀착하여 가압하게 된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 압력디스크(60)는 다수개의 스프링(52)을 지지하여 작동링(50)을 가압하는 기능으로서, 상기 압력디스크(60)는 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 원형의 플레이트 형상으로 구성되고, 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 이동가능케 설치된다.
상기에서 압력디스크(60)는 센터허브(10)의 외주연에 스플라인(spline) 구조로 이동가능케 설치될 수 있으며, 작동링(50)의 측면에 위치하여 다수개의 스프링(52)을 지지함으로써, 스프링(52)의 탄성력으로 작동링(50)을 가압하게 된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 조절너트(70)는 스프링(52)의 탄성압력을 조절하는 기능으로서, 상기 조절너트(70)는 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 센터허브(10)의 단부 외주연에 나사 결합되고, 스프링(52)의 대향쪽에서 압력디스크(60)를 지지하여 고정하게 된다.
한편 조절너트(70)가 풀리지 않도록 센터허브(10)에 고정하기 위한 방법으로, 먼저 센터허브(10)의 외부연에 고정와셔(71)를 끼운 다음, 조절너트(70)를 센터허브(10)에 나사 결합하여 설치할 수 있다.
센터허브(10)에서 조절너트(70)를 풀거나 조여서 압력디스크(60)를 어느 한쪽으로 이동시켜 위치를 달리함에 따라 스프링(52)의 탄성압력을 조절할 수 있으며, 이로 인해 작동링(50)을 통하여 다수개의 볼(40)에 가해지는 가압력을 조절하게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 작동과정을 살펴보면, 우선 도면에서 도 5 (a)는 원동기의 구동력이 전달되는 상태로서, 볼하우징(30)에 삽입된 2개의 볼(40) 중에서 볼플랜지(11)의 방향으로 위치한 볼(40)이 볼홈(12)에 안착되어 원동축을 통해 센터허브(10)로 전달되는 구동력이 볼하우징(30)과 플랜지(20)를 통하여 종동축으로 전달된다.
한편 도면에서 도 5 (b)는 원동기의 구동력이 차단된 상태로서, 원동축 또는 종동축에 과부하가 발생할 경우, 도면에서 도 6과 같이, 원동기의 구동력에 의해 센터허브(10)의 볼홈(12)에 안착된 볼(40)이 작동링(50)이 위치한 방향으로 밀리면서 볼홈(12)에서 이탈하여 슬립이 발생함에 따라 센터허브(10)에서 볼하우징(30)과 플랜지(20)로 전달되는 구동력이 차단된다.
상기에서 센터허브(10)의 볼홈(12)과 다수개의 볼(40) 및 볼하우징(30) 사이에 슬립이 발생할 경우, 원동기의 구동력이 차단되고, 원동축 또는 종동축에 작용하던 과부하가 해제되면, 센터허브(10) 또는 볼하우징(30)의 회전으로 동일한 원주상에 각각 다른 각도의 범위로 위치하는 볼홈(12)과 볼홀(31)이 과부하로 이탈되었던 각도의 최초위치로 놓이면서 볼홈(12)에 볼(40)이 안착되어 원동기의 구동력이 종동축으로 다시 전달된다.
이러한 본 발명의 실시예는 원동축 또는 종동축의 위치를 달리하여 배치할 수 있으며, 도면에서 도 1과 같이, 플랜지(20)에 어댑터(100)를 설치하여 원동축의 구동력을 종동축으로 전달하거나 또는 도면에서 도 7 내지 도 9와 같이, 산업기계에 따라 플랜지(20)에 기어(200)ㆍ스프라켓(300)ㆍ풀리(400) 중에서 어느 하나를 설치하여 원동기의 구동력을 전달할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 산업기계에 과부하가 발생할 경우, 다수개의 볼이 센터허브의 볼홈에서 이탈하여 슬립이 발생하면서 원동기의 구동력이 차단됨으로써, 정전시에도 정확한 작동이 가능하여 기기의 파손 및 손상을 방지하는 한편 작업자의 안전사고를 방지할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 수리 및 설치작업이 용이하다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 센터허브 11: 볼플랜지
12: 볼홈 20: 플랜지
21: 베어링 30: 볼하우징
31: 볼홀 32: 니들베어링
40: 볼 50: 작동링
51: 스프링홀 52: 스프링
60: 압력디스크 70: 조절너트
100: 어댑터 200: 기어
300: 스프라켓 400: 풀리

Claims (5)

  1. 원동축에 끼워져 설치되고, 동일한 원주상으로 다수개의 볼홈(12)이 형성된 센터허브(10);
    상기 센터허브(10)의 외주연에 베어링(21)으로 회전가능케 설치되는 플랜지(20);
    상기 센터허브(10)의 외주연에 회전가능케 설치되고, 플랜지(20)의 한쪽에 결합 설치되는 한편 동일한 원주상으로 다수개의 볼홀(31)이 형성된 볼하우징(30);
    상기 볼하우징(30)의 볼홀(31)에 삽입되는 다수개의 볼(40);
    상기 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 설치되고, 볼하우징(30)의 한쪽에 밀착 설치되는 한편 다수개의 스프링(52)이 끼워져 설치된 작동링(50);
    상기 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 설치되고, 작동링(50)의 스프링(52)을 지지하는 압력디스크(60); 및
    상기 센터허브(10)의 외주연에 나사 결합되고, 압력디스크(60)를 고정하는 조절너트(70);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 안전용 슬립핑 클러치.
  2. 제1항에 있어서,
    센터허브(10)는,
    원통 형상으로 구성되고, 일측 외주면 둘레에 원형상으로 직경이 큰 볼플랜지(11)가 형성되는 한편 볼플랜지(11)의 한쪽 측면에 동일한 원주상으로 다수개의 볼홈(12)이 형성되며, 상기 볼홈(12)은 반구 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 안전용 슬립핑 클러치.
  3. 제1항에 있어서,
    볼하우징(30)은,
    원형의 플레이트 형상으로 구성되고, 측면에 동일한 원주상으로 다수개의 볼홀(31)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 안전용 슬립핑 클러치.
  4. 제1항에 있어서,
    작동링(50)은,
    한쪽 측면에 플랜지부가 형성되고, 볼하우징(30)의 측면에 위치하도록 센터허브(10)의 외주연에 끼워져 이동가능케 설치되는 한편 볼하우징(30)이 위치한 대향쪽 측면에 동일한 원주상으로 다수개의 스프링홀(51)이 형성되며, 상기 스프링홀(51)에 각각 스프링(52)이 끼워져 설치된 것을 특징으로 하는 안전용 슬립핑 클러치.
  5. 제1항에 있어서,
    센터허브(10)에 형성된 다수개의 볼홈(12)과 볼하우징(30)에 형성된 다수개의 볼홀(31)은 서로 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 안전용 슬립핑 클러치.
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