KR20180033718A - 타원형 편심궤적을 이용한 고소작업 가지정리톱 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구에 관련되며, 이때 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구는 직선로드 작동방향에 대응하는 왕복운동방향으로 편심량이 증가되는 가변 편심궤적을 이용하여 회전체 회전반경 대비 확장된 스트로크를 제공하기 위해 구동휠(10), 유성기어부(20), 유성편심암(30)를 포함하여 주요 구성으로 이루어진다.

Description

타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구{Using a variable elliptical trajectories rotation-linear motion conversion mechanism}
본 발명은 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구에 관련되며, 보다 상세하게는 직선로드 작동방향에 대응하는 왕복운동방향으로 편심량이 증가되는 가변 편심궤적을 이용하여 회전체 회전반경 대비 확장된 스트로크를 제공하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구에 관한 것이다.
통상 모터, 엔진을 포함하는 동력원 출력은 회전동력으로 발생되고, 회전동력은 구동축으로 그대로 전달되어 다양한 기구학적 작동원으로 이용되고 있다.
그리고 톱, 항타기, 파쇄기를 포함하는 왕복직선운동력을 필요로 하는 장비의 경우에는 회전운동을 직선운동을 전환하기 위해 공개번호 특1996-11068호에서 크랭크 시스템에 의해 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환하거나, 반대로 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 기술이 널리 이용되고 있으나, 이러한 크랭크 시스템은 크랭크축의 편심량에 비례하게 스트로크가 증가됨에 따라 장비 콤팩트화에 한계가 따랐다.
또한, 특허공개 제10-2012-95266호에서 기어 이가 180°의 범위만 설치된 캠 형태의 피니언 기어 두 개와 면 랙 기어를 이용하여, 동일한 속도와 힘으로 변환하는 기술이 선공개된바 있으나, 두 개의 피니언 기어를 면 랙 기어 양측에 서로 대향하도록 배치해야 하므로 면 랙 기어 직선 왕복이송방향과 직교하는 방향으로 장비사이즈가 증가되고, 특히 피니언 기어 사이즈에 비례하게 면 랙 기어의 이송거리가 확대되므로 장비의 소형화가 불가능한 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 상세하게는 직선로드 작동방향에 대응하는 왕복운동방향으로 편심량이 증가되는 가변 편심궤적을 이용하여 회전체 회전반경 대비 확장된 스트로크를 제공하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 구동원에 의해 회전운동되고, 중심을 벗어난 위치에 편심홀(12)이 구비되는 구동휠(10); 상기 편심홀(12)에 설치되어 구동휠(10) 중심을 축으로 공전운동되면서, 구동휠(10)과 동심원 상에 설치된 링기어(22)와 치합되어 구동휠(10)과 역방향으로 자전운동되는 유성기어부(20); 상기 유성기어부(20)에 일단이 연결되어, 유성기어(20) 자전운동력에 의해 편심회전되며 직선로드(40)를 왕복이송하도록 구비되는 유성편심암(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 유성편심암(30)은 유성기어부(20)에 연결되는 축홀더부(32)와, 축홀더부(32)에서 유성기어부(20) 중심을 벗어나도록 연장되는 연결암(34)과, 연결암(34) 단부에 직선로드(40)가 연결되도록 축핀(36)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유성편심암(30)은 구동휠(10) 중심을 축으로 회전하는 공전운동력과, 유성기어부(20) 중심을 축으로 회전하는 자전운동력에 의해 임의의 서로 대향하는 양방향 편심량이 증가되어 가변 편심궤적운동력이 발생되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유성편심암(30)에 직선로드(40)를 연결하여 직선 왕복운동력이 발생되고, 직선로드(40)에 톱날, 칼날을 포함하는 절삭기구(T1) 또는 헤머를 포함하는 타격기구(T2) 또는 피스톤을 포함하는 공압기구(T3)가 장착되도록 체결부(42)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 유성편심암의 축핀이 직선로드 왕복이송방향과 대응하는 0° 및 180°구간에서 구동휠 직경보다 확장된 범위까지 이동되어 스트로크가 증가되고, 또 직선로드 왕복이송방향과 직교하는 90° 및 270°구간에서는 축핀이 구동휠 직경과 같거나 축소된 범위까지 이동되어 직선로드 왕복이송방향과 직교하는 폭방향 장비사이즈가 콤팩트하게 축소 설계됨에 따라 직선로드 왕복이송구간에 대해 제한적으로 구동휠 직경 대비 확장된 스토로크를 제공하여 콤팩트한 구조에서 확장된 스트로크를 발생하고, 특히 고소작업용 톱 및 관로청소로봇을 포함하는 장비에 적용하여 소형 경량 구조에서 확장된 스토로크를 발생하는 효과가 있다.
도 1 내지 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 3 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구의 궤적운동 상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구 사용상태도를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구에 관련되며, 이때 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구는 직선로드 작동방향에 대응하는 왕복운동방향으로 편심량이 증가되는 가변 편심궤적을 이용하여 회전체 회전반경 대비 확장된 스트로크를 제공하기 위해 구동휠(10), 유성기어부(20), 유성편심암(30)를 포함하여 주요 구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 구동휠(10)은 구동원에 의해 회전운동되고, 중심을 벗어난 위치에 편심홀(12)이 구비된다. 구동휠(10)은 엔진 또는 모터 구동력이 직접 전달되도록 구성되거나, 예초기의 손잡이대 단부에 장착하여 예초기 엔진을 구동원으로 사용하면서 손잡이대를 이용하여 고소작업이 가능하는 구성도 가능하다.
이때, 상기 구동원은 도 2 (a)와 같이 구동휠(10) 일측면에 유성기어부(20)가 배치되고, 다른 일측면에 유성편심암(30)이 배치될 경우 구동휠(10) 외주면을 통하여 구동력이 전달되도록 윔휠과 윔기어 구성으로 동력전달이 이루어지고, 이때 구동휠(10) 외주면 일측 또는 양측에 베어링을 포함하는 미끄럼부재를 설치하여 회전운동을 도모하도록 구성된다.
그리고, 도 2 (b)는 구동휠(10) 일측면에 유성기어부(20)와 유성편심암(30)이 중첩 설치된 구성을 도시하는바, 즉 유성기어부(20)를 구동휠(10)에 먼저 설치하고, 유성기어부(20) 상에 유성편심암(30)을 설치하는 방식으로 조립되며, 이때 구동휠(10) 반대편측 중심에 지지축을 설치하여 구동휠(10)이 유성기어부(20) 또는 유성편심암(30)에 간섭없이 간단하게 지지되는 구성도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 유성기어부(20)는 편심홀(12)에 설치되어 구동휠(10) 중심을 축으로 공전운동되면서, 구동휠(10)과 동심원 상에 설치된 링기어(22)와 치합되어 구동휠(10)과 역방향으로 자전운동된다. 유성기어부(20)는 구동휠 대비 작은 사이즈로 형성되어 베어링에 의해 편심홀(12) 상에서 회전가능하게 설치되고, 유성기어부(20) 공전운동 반경내에 대응하도록 링기어(22, 내륜기어)가 설치된다.
이에 상기 구동휠(10)이 구동원에 의해 회전운동되면 유성기어부(20)가 구동원과 함께 구동휠(10) 중심을 축으로 편심회전되고, 이때 유성기어부(20)가 링기어(22)에 치합되어 구동휠(10)과 역방향으로 자전운동력이 발생되면서 유성기어부(20)의 자전운동력에 의해 후술하는 유성편심암(30)이 가변 편심궤적운동(편심궤적 반경이 회전구간별로 상이하여 도 4와 같이 축핀이 타원형의 편심궤적을 그리며 회전하는 운동)하게 된다.
이때, 상기 유성편심암(30)은 유성기어부(20)에 일단이 연결되어, 유성기어(20) 자전운동력에 의해 편심회전된다. 유성편심암(30)은 유성기어부(20)에 연결되는 축홀더부(32)와, 축홀더부(32)에서 유성기어부(20) 중심을 벗어나도록 연장되는 연결암(34)과, 연결암(34) 단부에 직선로드(40)가 연결되도록 축핀(36)이 구비된다. 도 1에서 축핀(36)과 대응하는 직선로드(40) 단부에는 장공형홀이 형성되어 직선로드 왕복이송방향과 직교하는 방향으로 유동되는 축핀(36)을 유연하게 수용하게 된다.
도 2 (a)는 유성편심암(30)이 구동휠(10)을 기준으로 유성기어부(20) 반대측에 배치된 상태를 도시하고, 도 2 (b)는 유성편심암(30)이 유성기어부(20)에 장착된 상태를 도시한다.
그리고, 상기 유성편심암(30)은 연결암(34)에 의해 유성기어부(20) 중심에서 벗어나 연장된 위치에 축핀(36)이 구비되어, 유성기어부(20)의 회전각도에 따라 도 4처럼 구동휠(10) 중심으로 부터 최대 이격구간과 최소 이격구간을 가지도록 타원형으로 편심궤적운동된다.
즉, 상기 유성편심암(30)은 구동휠(10) 중심을 축으로 회전하는 공전운동력과, 유성기어부(20) 중심을 축으로 회전하는 자전운동력에 의해 임의의 서로 대향하는 양방향 편심량이 증가되어 가변 편심궤적운동력이 발생되도록 구비된다. 도 3 (a)의 유성기어부 위치를 0°기준으로 하여, 도 3 (a) 및 3 (c)와 같이 유성기어부(20)가 0° 및 180°일때 유성편심암(30)의 축핀(36)이 구동휠 중심으로 부터 최대 이격구간까지 이송되고, 반면 도 3 (b) 및 3 (d)처럼 유성기어부(20)가 90° 및 270°일때 유성편심암(30)의 축핀(36)이 구동휠 중심으로 부터 최소 이격구간으로근접하게 이송된다.
이에 도 4처럼 유성편심암(30)의 축핀(36)은 직선로드(40) 왕복이송방향인 0° 및 180°구간에서 구동휠(10) 직경보다 확장된 범위까지 이동되어 스트로크가 증가되고, 또 직선로드(40) 왕복이송방향과 직교하는 90° 및 270°구간에서는 축핀(36)이 구동휠(10) 직경과 같거나 축소된 범위까지 이동되어 직선로드(40) 왕복이송방향과 직교하는 폭방향 장비사이즈가 콤팩트하게 축소 설계가능하다. 즉, 종래에는 직선로드 스트로크를 확장하기 위해 구동휠 사이즈 확장이 불가피하였으나, 본원은 직선로드(40) 왕복이송구간에 대해 제한적으로 구동휠(10) 직경 대비 확장된 스토로크를 제공하여 장비의 콤팩트화와 더불어 관로청소로봇을 포함하는 소형 장비에 적용하여 협속한 공간에서 확장(증폭)된 스토로크를 발생하게 된다.
또한, 상기 유성편심암(30)에 직선로드(40)를 연결하여 직선 왕복운동력이 발생되고, 직선로드(40)에 톱날, 칼날을 포함하는 절삭기구(T1) 또는 헤머, 쐐기를 포함하는 타격기구(T2) 또는 피스톤을 포함하는 공압기구(T3)가 장착되도록 체결부(42)가 구비된다. 체결부(42)는 키와 키홈 또는 볼팅을 포함하는 구성으로 적용된다.
그리고, 상기 직선로드(40)에는 직선 왕복운동을 필요로 하는 다양한 기구를 탈부착가능하게 장착되는바, 도 5 (a)는 톱날을 장착한 가지정리톱으로 이용되는 실시예이고, 도 5 (b)는 헤머가 장착된 항타기를 나타내는 구성이며, 도 5 (c)는 피스톤을 적용하여 실린더와 함께 공압을 이용한 항타기 또는 압축기로 이용되는 실시예를 나타낸다. 도면에 도시하지 않았지만, 제품을 로딩/언로딩하는 이송셔틀에 적용하는 구성도 가능하다.
한편, 상기 직선로드에 적용되는 기구는 상기 설명한 절삭기구, 타격기구, 공압기구에 국한되지 않고, 회전운동을 직선운동으로 전환하는 기계 기구분야에 적용되어 콤팩트한 구조에서 증폭된 스토로크를 제공하게 된다.
10: 구동휠 20: 유동기어부
30: 유성편심암 40: 직선로드

Claims (5)

  1. 구동원에 의해 회전운동되고, 중심을 벗어난 위치에 편심홀(12)이 구비되는 구동휠(10);
    상기 편심홀(12)에 설치되어 구동휠(10) 중심을 축으로 공전운동되면서, 구동휠(10)과 동심원 상에 설치된 링기어(22)와 치합되어 구동휠(10)과 역방향으로 자전운동되는 유성기어부(20);
    상기 유성기어부(20)에 연결되어, 유성기어(20) 자전운동력에 의해 편심회전되며 직선로드(40)를 왕복이송하도록 구비되는 유성편심암(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유성편심암(30)은 유성기어부(20)에 연결되는 축홀더부(32)와, 축홀더부(32)에서 유성기어부(20) 중심을 벗어나도록 연장되는 연결암(34)과, 연결암(34) 단부에 직선로드(40)가 연결되도록 축핀(36)이 구비되는 것을 특징으로 하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유성편심암(30)은 구동휠(10) 중심을 축으로 회전하는 공전운동력과, 유성기어부(20) 중심을 축으로 회전하는 자전운동력에 의해 임의의 서로 대향하는 양방향 편심량이 증가되어 가변 편심궤적운동력이 발생되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유성편심암(30)에 직선로드(40)를 연결하여 직선 왕복운동력이 발생되고, 직선로드(40)에 톱날, 칼날을 포함하는 절삭기구(T1) 또는 헤머를 포함하는 타격기구(T2) 또는 피스톤을 포함하는 공압기구(T3)가 장착되도록 체결부(42)가 구비되는 것을 특징으로 하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 축핀(36)과 대응하는 직선로드(40) 단부에는 장공형홀(40a)이 형성되어 직선로드 왕복이송방향과 직교하는 방향으로 유동되는 축핀(36)을 유연하게 수용하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 타원형 편심궤적을 이용한 회전-직선운동 변환기구.






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