WO2012144725A2 - 동력전달장치 - Google Patents

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WO2012144725A2
WO2012144725A2 PCT/KR2012/000660 KR2012000660W WO2012144725A2 WO 2012144725 A2 WO2012144725 A2 WO 2012144725A2 KR 2012000660 W KR2012000660 W KR 2012000660W WO 2012144725 A2 WO2012144725 A2 WO 2012144725A2
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rack
central
support bearing
pinch
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임선호
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주식회사 세진아이지비
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    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18088—Rack and pinion type

Definitions

  • the present invention relates to a power train, and more particularly, to drive one or multiple pinch wheels with a single driver, which can provide an increased payload than before while using a limited size rack.
  • a reduction ratio of a desired degree without complicated deceleration device it is related to a power transmission device capable of maximizing the efficiency of power transmission by enabling all rolling motions from rotational motion by input gear to linear motion by rack. .
  • the power transmission device is roughly classified into a rack and pinion for converting a rotational motion into a linear motion, or a gear train for converting a rotational speed and a torque while transmitting only a rack and pinion and a rotational motion.
  • the gear transmission based on the involute curve is mainly used for the power transmission system of the power transmission system, but in rare cases, the tooth and pin tooth based on the cycloid curve are rarely used.
  • Such power transmission devices are widely used in various industrial machines including semiconductor equipment, flat panel display equipment such as LCD, PDP and OLED.
  • one pinion is geared and operated in one rack, and the pinion moves with respect to the rack or the rack moves with respect to the pinion. Will deliver the desired power.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to drive one or multiple pinch wheels with a single driver, which can provide increased payloads than conventional ones without using a limited size rack, but also without complicated reduction gears. It is possible to realize the reduction ratio of the degree, and to provide a power transmission device that can maximize the efficiency of power transmission by enabling all the rolling motions from the rotational motion by the input gear to the linear motion by the rack.
  • the present invention it is possible to drive one or multiple pinch wheels with a single driver to provide increased payloads than conventional ones while using a limited size rack, and to realize a desired reduction ratio without complicated reduction gears. It is possible to maximize the efficiency of power transmission because all rolling motions are possible from the rotational motion by the input gear and the linear motion by the rack.
  • FIG. 1 is a perspective view of a state of use of the power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the pinch wheel.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an internal structure of the power transmission pin shown in FIG. 4.
  • a rack having a plurality of rack-type;
  • a pinch difference having a plurality of power transmission pins which are rotated relatively along the rack tooth type for power transmission, and provided in a plurality of spaced apart from each other along a longitudinal direction of the rack;
  • an input gear disposed between the pinch wheels so that the plurality of pinch wheels can be rotated at the same speed with each other and rotatably connecting the pinch wheels.
  • the pinch difference the body for rotatably supporting the plurality of power transmission pins; And a rotation support bearing unit coupled to a central region of the body to support rotational movement of the body.
  • the bodies may be a pair of bodies spaced apart from each other and arranged side by side and connected to both ends of the power transmission pins.
  • the rotating support bearing units may be disposed symmetrically to the pair of bodies, respectively, so that radial loads generated from power transmission with the input gear cancel each other to minimize external forces applied to the rotating support bearing unit. .
  • the rotating support bearing unit may include: a plurality of pin support bearings arranged at equal angle intervals along the circumferential direction of the body by the number of the power transmission pins to support the rotational movement of the power transmission pins one by one; And a central rotation axis provided at a rotation center of the body and forming a rotation center with respect to the body and a rotation center with respect to the power transmission pins.
  • the central rotating shaft may be fastened to the body by a plurality of fastening members.
  • the rotating support bearing unit may further include a central rotating shaft support bearing disposed coaxially with the central rotating shaft between the central rotating shaft and the body to support the rotating center according to the rotating motion of the body.
  • the rotating support bearing unit may further include a central oil seal connected to the central rotating shaft support bearing to lubricate and seal the central rotating shaft support bearing.
  • the rotation support bearing unit may further include a plurality of outer oil seals provided corresponding to the pin support bearings one by one to seal pin insertion support holes in the body in which the power transmission pins are inserted and supported.
  • a lubricant flow hole through which lubricant flows along the longitudinal direction of the power transmission pin may be provided in the power transmission pin.
  • Sidewalls of the power transmission pins may be provided with a lubricant outlet and a lubricant inlet communicating with the lubricant flow hole to allow the lubricant to enter and exit.
  • the lubricant outlet and the lubricant inlet may be arranged in opposite directions along the radial direction of the power transfer pin in both end regions of the lubricant flow hole.
  • the input gear may include: an input gear main body having a plurality of input tooth types interacting with one another corresponding to the power transmission pins of the pin teeth in a circumferential direction; And an input gear shaft provided to protrude from a central region of the input gear body.
  • the input tooth may be provided as any one tooth selected from a trochoid tooth, a cycloid tooth, and an involute tooth.
  • the input tooth may be a single input tooth, and the plurality of pin teeth may be arranged in pairs with respect to the single input tooth disposed therebetween.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state of use of the power transmission device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an enlarged view of the main portion of Figure 1
  • Figure 3 is an enlarged perspective view of the input gear
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the pin tooth.
  • 5 is an internal structural diagram of the power transmission pin shown in FIG.
  • the power transmission device of the present embodiment includes a rack 110 having a plurality of rack teeth 111 and along the rack teeth 111 for power transmission. It has a plurality of power transmission pins 140 that are rotated relative to each other, a plurality of pinch difference 120 and a plurality of pinch difference 120 is provided at a same speed to each other spaced apart from each other along the longitudinal direction of the rack 110 An input tooth 180 is disposed between the pinch teeth 120 so as to be rotated so as to rotatably connect the pinch teeth 120.
  • the rack 110 is a linear rod-shaped gear and performs linear movement due to interaction with the pinch wheels 120.
  • the present embodiment has a structure in which a plurality of pinch gears 120 are connected and arranged by an input gear 180 to one rack 110, but the rack 110 having a limited size is increased compared to the related art. There is an advantage that can provide a full payload.
  • the plurality of racks 111 are continuously formed along the longitudinal direction of the rack 110 at one side of the rack 110.
  • the plurality of rack teeth 111 may be applied to any one tooth selected from a trochoid tooth, a cycloid tooth, and an involute tooth.
  • the pinch wheel 120 performs the rotational movement, while the rack 110 performs the linear movement.
  • two pinches 120 having the same structure as each other are applied.
  • three or more pinch differences 120 may be used in combination.
  • the power transmission device of the present embodiment moves or moves the pinch car 120 with respect to the rack 110. As the rack 110 moves, the corresponding power may be provided to the processing apparatus.
  • This pinch difference 120 is mainly shown in Figure 4, the body 130, and rotatably supported on the body 130 and relative to the rack-shaped 111 of the rack 110 for power transmission.
  • a plurality of power transmission pins 140 to be rotated, and the rotation support bearing unit 150 is coupled to the central region of the body 130 to support the rotational movement of the body 130.
  • the body 130 is arranged in pairs side by side and spaced apart from each other by less than or less than the length of the power transmission pin 140.
  • the pair of bodies 130 are connected to both ends of the power transmission pin 140 to allow the power transmission pins 140 to be rotatably supported.
  • the body 130 is provided with a plurality of pin insertion support holes 131 which are supported while the power transmission pins 140 are inserted at equiangular intervals along the circumferential direction.
  • the power transmission pins 140 are rotatably supported between the pair of bodies 130 to interact with the rack teeth 111 of the rack 110. That is, the power transmission pins 140 are substantially engaged with each other by engaging the rack-type 111 to deliver the desired power.
  • the power transmission pins 140 When the power transmission pins 140 are coupled to the body 130, if the power transmission pins 140 are fixed to the body 130 in a press-fit manner or the like, the power transmission pins 140 may be rotated when the body 130 is rotated. ) Will only revolve along the body 130.
  • the power transmission pins 140 are rotatably coupled to the body 130 so that the rotation can be performed at the same time in parallel. That is, as described later, the plurality of pin support bearings 152 may transmit the power transmission pins 140 in place.
  • the power transmission pins 140 rotate in parallel while revolving along the body 130.
  • the rotation of the power transmission pins 140 is a motion that is implemented only when the power transmission pins 140 in contact with the rack 111 of the rack 110 in contact with each other.
  • the power transmission pins 140 may be coupled to the body 130 so that the power transmission pins 140 may be rotated in addition to the revolution.
  • the lubrication structure for smoothly maintaining the rotation of the power transmission pins 140 on the body 130 may be applied together.
  • a lubricant flow hole 141 through which lubricant flows in the longitudinal direction of the power transmission pin 140 is provided inside the power transmission pin 140.
  • the side wall of the power transmission pin 140 is provided with a lubricant outlet 142 and a lubricant inlet 143 which communicate with the lubricant flow hole 141 to allow the lubricant to flow in and out through the lubricant flow hole 141.
  • the lubricant outlet 142 and the lubricant inlet 143 may be disposed in opposite directions along the radial direction of the power transmission pin 140 in both end regions of the lubricant flow hole 141 as shown in FIG. 5.
  • the lubricant outlet 142 and the lubricant inlet 143 may be disposed in the same direction.
  • the rotation support bearing unit 150 is coupled to the central region of the body 130 to support the rotational movement of the body 130.
  • the rotary support bearing unit 150 is symmetrically coupled to the pair of bodies 130, respectively. Therefore, the radial loads generated from the power transmission with the input gear 180 may be canceled with each other, thereby minimizing the external force applied to the rotation support bearing unit 150. Therefore, the durability of the rotation support bearing unit 150 is increased and can be used for a long time.
  • rotation support bearing unit 150 is symmetrically coupled to the pair of bodies 130, respectively, it has an excellent advantage of being able to withstand two times more loads than the existing one on the same bearing basis.
  • the rotation support bearing unit 150 includes a plurality of pin support bearings 152, a central rotating shaft 154, and a central rotating shaft support bearing 156.
  • the plurality of pin support bearings 152 are arranged at equal angle intervals along the circumferential direction of the body 130 by the number of the power transmission pins 140 to support the rotational movement of the power transmission pins 140 one by one.
  • the pin support bearing 152 may be applied to various rolling bearings having excellent rigidity including ball bearings.
  • An outer oil seal 159 is disposed one by one between the pin support bearings 152 and the power transmission pins 130 to seal the pin insertion support hole 131 into which the power transmission pins 130 are inserted and supported.
  • the central rotation axis 154 is provided at the rotation center of the body 130, and serves to form a rotation center for the body 130 and a rotation center for the power transmission pins 140.
  • the central rotation shaft 154 forms a rotation axis of the pinch wheel 120.
  • the central rotation shaft 154 is coupled to the rotation center of the body 130 by a plurality of fastening members 161.
  • the central rotation shaft 154 has a plurality of fastening holes 154a through which the fastening members 161 may be fastened.
  • the central rotation shaft support bearing 156 is disposed coaxially with the central rotation shaft 154 between the central rotation shaft 154 and the body 130 to support the rotation center according to the rotational movement of the body 130.
  • the central rotating shaft support bearing 156 may also be applied to various rolling bearings having excellent rigidity, including ball bearings.
  • a central oil seal 158 is provided around the central rotation shaft support bearing 156.
  • the central oil seal 158 is connected to the central rotating shaft support bearing 156 to lubricate and seal the central rotating shaft support bearing 156.
  • the input gear 180 is arranged between the pinch gear 120 so that the pinch gear 120, that is, the two pinch gear 120 in the present embodiment can be rotated at the same speed with each other, 120 are rotatably connected.
  • the conventional problem is solved by connecting the pinch wheels 120 to the input gear 180 while applying the plurality of pinch wheels 120 having the aforementioned structural features.
  • the input gear 180 corresponds to the power transmission pins 140 of the pinch gears 120 one by one, and a plurality of input tooth types 182 circumferentially interact with each other.
  • the input gear main body 181 formed along the direction and the input gear shaft 183 protruding from the center area of the input gear main body 181 are included.
  • the input tooth main body 181 is provided smaller than the size of the pin tooth difference 120. Therefore, the number of input tooth molds 182 formed on the outer surface of the input gear body 181 is smaller than the number of the power transmission pins 140.
  • the number of input teeth 182 may be appropriately designed depending on the environment of the process in which the power train is used.
  • the input tooth shape 182 may be applied to any one tooth selected from a trochoid tooth, a cycloid tooth, and an involute tooth.
  • the input gear shaft 183 may be a portion to which a driver (not shown) is connected. If the driver is connected to the input gear shaft 183, the initial power is provided through the input gear shaft 183 to be directed to the input gear 180, and then the rack gear 110 through the pin gears 120. Can be delivered.
  • the reduction ratio 2 can be accurately implemented.
  • the power transmission pins 140 provided on the pinch wheels 120 are engaged with each other while engaging the rack pins 111 of the rack 110. That is, the pinch difference 120 performs the rotational movement, and the rack 110 performs the linear movement.
  • the linear motion of the rack 110 may be performed to provide power to the processing apparatus according to the linear motion of the rack 110.
  • the rack 110 is fixed, since the pinch wheels 120 are rotated and moved along the rack 110, the linear motion or the rotational motion may be provided to the processing apparatus.
  • the power transmission device of the present embodiment having such a structure and operation, it is possible to drive one or a plurality of pinch wheels 120 with a single driver to increase the payload compared to the conventional while using a limited size rack 110 Not only can provide a reduction ratio of the desired degree without complicated deceleration device, in particular, all the rolling motion from the rotational motion by the input gear 180 to the linear motion by the rack 110 is possible to power transmission It will be possible to maximize the efficiency of.
  • the power transmission device of the present invention can be used in various machine tools requiring rotational motion or linear motion, as well as industrial mechanical devices, semiconductor or flat display manufacturing equipment, and various logistics transport equipment.

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Abstract

동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치는, 다수의 랙치형을 구비하는 랙; 동력 전달을 위해 랙치형을 따라 상대 회전되는 다수의 동력전달핀을 구비하며, 랙의 길이 방향을 따라 상호 이격되게 다수 개 마련되는 핀치차; 및 다수의 핀치차가 서로 동일한 속도로 회전될 수 있도록 핀치차들 사이에 배치되어 핀치차들을 회전 가능하게 연결하는 입력치차를 포함한다.

Description

동력전달장치
본 발명은, 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단일의 구동기로 하나 또는 다수의 핀치차를 구동시킬 수 있어 제한된 크기의 랙을 사용하면서도 종래보다 증가된 가반하중을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 감속장치 없이도 원하는 정도의 감속비를 구현할 수 있으며, 입력치차에 의한 회전운동을 비롯하여 랙에 의한 직선운동까지 모든 구름운동이 가능하여 동력전달에의 효율을 극대화시킬 수 있는 동력전달장치에 관한 것이다.
동력전달장치는 회전운동을 직선운동으로, 또는 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 랙과 피니언, 회전운동만을 전달하되 회전속도와 토크를 변환시키는 기어열로 대별된다.
통상의 경우에 있어 동력전달장치의 동력전달체계는 인벌류트 곡선을 원리로 한 치형이 주로 사용되고 있지만 드물게 사이클로이드 곡선을 원리로 한 치형과 핀치차를 사용하는 경우도 있다.
이러한 동력전달장치는 반도체 장비, LCD, PDP, OLED 등의 평면디스플레이 장비 등을 비롯한 다양한 산업 기계 등에 두루 사용되고 있다.
한편, 다양한 산업 기계에 적용되고 있거나 적용을 준비 중인 동력전달장치의 경우, 하나의 랙에 하나의 피니언이 기어 맞물림되어 동작되는 것이 대부분이며, 랙에 대하여 피니언이 운동하거나 피니언에 대하여 랙이 운동하면서 원하는 동력을 전달하게 된다.
하지만, 위와 같은 통상적인 경우와 달리, 만약 가반하중이 크지만 랙의 크기 제한이 있는 경우에는 하나의 랙에 대하여 다수의 피니언(또는 핀치차)과 그에 따른 구동기가 필요한데, 이때는 다수의 구동기의 동기 속도를 일치시켜야 하는 어려움이 있다.
뿐만 아니라 고속 이송에 필요한 감속비의 구현에 어려움이 있어 적용이 지연되고 있는 것이 현실이므로 이에 대한 구조 개선이 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일의 구동기로 하나 또는 다수의 핀치차를 구동시킬 수 있어 제한된 크기의 랙을 사용하면서도 종래보다 증가된 가반하중을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 감속장치 없이도 원하는 정도의 감속비를 구현할 수 있으며, 입력치차에 의한 회전운동을 비롯하여 랙에 의한 직선운동까지 모든 구름운동이 가능하여 동력전달에의 효율을 극대화시킬 수 있는 동력전달장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 단일의 구동기로 하나 또는 다수의 핀치차를 구동시킬 수 있어 제한된 크기의 랙을 사용하면서도 종래보다 증가된 가반하중을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 감속장치 없이도 원하는 정도의 감속비를 구현할 수 있으며, 입력치차에 의한 회전운동을 비롯하여 랙에 의한 직선운동까지 모든 구름운동이 가능하여 동력전달에의 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 사용 상태 사시도이다.
도 2는 도 1의 요부 확대도이다.
도 3은 입력치차의 확대 사시도이다.
도 4는 핀치차의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 동력전달핀의 내부 구조도이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 랙치형을 구비하는 랙; 동력 전달을 위해 상기 랙치형을 따라 상대 회전되는 다수의 동력전달핀을 구비하며, 상기 랙의 길이 방향을 따라 상호 이격되게 다수 개 마련되는 핀치차; 및 상기 다수의 핀치차가 서로 동일한 속도로 회전될 수 있도록 상기 핀치차들 사이에 배치되어 상기 핀치차들을 회전 가능하게 연결하는 입력치차를 포함하는 동력전달장치가 제공될 수 있다.
상기 핀치차는, 상기 다수의 동력전달핀을 회전 가능하게 지지하는 바디; 및 상기 바디의 중앙 영역에 결합되어 상기 바디의 회전운동을 지지하는 회전지지 베어링유닛을 포함할 수 있다.
상기 바디는 상호간 이격되고 나란하게 배치되어 상기 동력전달핀들의 양단부와 연결되는 한 쌍의 바디일 수 있다.
상기 입력치차와의 동력전달에서 발생되는 반경 하중이 서로 상쇄되어 상기 회전지지 베어링유닛에 부가되는 외력을 최소화시킬 수 있도록, 상기 회전지지 베어링유닛은 상기 한 쌍의 바디에 각각 대칭되게 배치될 수 있다.
상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 동력전달핀들의 개수만큼 상기 바디의 원주 방향을 따라 상호 등각도 간격으로 배열되어 상기 동력전달핀들의 자전 운동을 하나씩 지지하는 다수의 핀지지베어링; 및 상기 바디의 회전 중심부에 마련되며, 상기 바디에 대해서는 자전 중심을 형성하고 상기 동력전달핀들에 대해서는 공전 중심을 형성하는 중심부 자전축을 포함할 수 있다.
상기 중심부 자전축은 다수의 체결부재에 의해 상기 바디 쪽에 체결될 수 있다.
상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 중심부 자전축과 상기 바디 사이에서 상기 중심부 자전축과 동축적으로 배치되어 상기 바디의 자전 운동에 따른 자전 중심을 지지하는 중심부 자전축 지지베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 중심부 자전축 지지베어링과 연결되어 상기 중심부 자전축 지지베어링을 윤활 및 실링하는 중심부 오일 실을 더 포함할 수 있다.
상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 핀지지베어링에 하나씩 대응되게 마련되어 상기 동력전달핀들이 삽입되어 지지되는 상기 바디 내의 핀 삽입 지지홀을 실링하는 다수의 외곽부 오일 실을 더 포함할 수 있다.
상기 동력전달핀의 내부에는 상기 동력전달핀의 길이방향을 따라 윤활제가 유동되는 윤활제 유동홀이 마련될 수 있다.
상기 동력전달핀의 측벽에는 상기 윤활제 유동홀과 연통되어 상기 윤활제가 출입되는 윤활제 출구와 윤활제 입구가 마련될 수 있다.
상기 윤활제 출구와 상기 윤활제 입구는 상기 윤활제 유동홀의 양단부 영역에서 상기 동력전달핀의 반경방향을 따라 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다.
상기 입력치차는, 상기 핀치차들의 동력전달핀들과 하나씩 대응되면서 상호 작용하는 다수의 입력치형이 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 입력치차 본체; 및 상기 입력치차 본체의 중앙 영역으로부터 돌출되게 마련되는 입력치차 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 입력치형은, 트로코이드(trochoid) 치형, 사이클로이드(cycloid) 치형 및 인벌류트(involute) 치형 중에서 선택되는 어느 하나의 치형으로 마련될 수 있다.
상기 입력치차는 단일의 입력치차일 수 있으며, 상기 다수의 핀치차는 그 사이에 배치되는 상기 단일의 입력치차에 대해 한 쌍으로 배열될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 일 실시예에 따른 동력전달장치의 사용 상태 사시도이고, 도 2는 도 1의 요부 확대도이며, 도 3은 입력치차의 확대 사시도이고, 도 4는 핀치차의 분해 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 동력전달핀의 내부 구조도이다.
이들 도면을 참조하되 우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 동력전달장치는, 다수의 랙치형(111)을 구비하는 랙(110)과, 동력 전달을 위해 랙치형(111)을 따라 상대 회전되는 다수의 동력전달핀(140)을 구비하며, 랙(110)의 길이 방향을 따라 상호 이격되게 다수 개 마련되는 핀치차(120)와, 다수의 핀치차(120)가 서로 동일한 속도로 회전될 수 있도록 핀치차(120)들 사이에 배치되어 핀치차(120)들을 회전 가능하게 연결하는 입력치차(180)를 포함한다.
랙(110)은 직선형의 막대형 기어로서 핀치차(120)들과의 상호 작용에 기인하여 직선운동을 한다.
후술하겠지만 본 실시예의 경우, 하나의 랙(110)에 입력치차(180)에 의해 다수의 핀치차(120)가 연결되어 배치되는 구조를 가지기 때문에 제한된 크기의 랙(110)을 사용하면서도 종래보다 증가된 가반하중을 제공할 수 있는 장점이 있다.
다시 말해, 부품수가 감소될 뿐만 아니라 장비의 풋 프린트(foot print) 역시 감소되면서도 오히려 종래보다 용량은 적어도 2배 이상 증가할 수 있다.
다수의 랙치형(111)은 랙(110)의 일측에서 랙(110)의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성된다. 이러한 다수의 랙치형(111)은 트로코이드(trochoid) 치형, 사이클로이드(cycloid) 치형 및 인벌류트(involute) 치형 중에서 선택되는 어느 하나의 치형으로 적용될 수 있다.
랙(110)이 직선운동을 수행하는 것에 반해 핀치차(120)는 회전운동을 수행한다. 본 실시예의 경우, 서로 동일한 구조를 갖는 2개의 핀치차(120)가 적용되고 있다. 물론, 이러한 구조는 하나의 실시예에 불과하므로 3개 이상의 핀치차(120)가 조합되어 사용될 수도 있을 것이다.
랙(110)이 직선운동을 수행하고 핀치차(120)가 회전운동을 수행하기 때문에, 본 실시예의 동력전달장치는 랙(110)에 대하여 핀치차(120)가 운동하거나 핀치차(120)에 대하여 랙(110)이 운동하면서 그에 맞는 동력을 공정 장치로 제공할 수 있다.
이러한 핀치차(120)는, 주로 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(130)와, 바디(130)에 회전 가능하게 지지되고 동력 전달을 위해 랙(110)의 랙치형(111)을 따라 상대 회전되는 다수의 동력전달핀(140)과, 바디(130)의 중앙 영역에 결합되어 바디(130)의 회전운동을 지지하는 회전지지 베어링유닛(150)을 포함한다.
바디(130)는 동력전달핀(140)의 길이만큼 혹은 그보다 작게 상호간 이격되고 나란하게 한 쌍으로 배치된다. 한 쌍의 바디(130)는 동력전달핀(140)의 양단부와 연결되어 동력전달핀(140)들이 회전 가능하게 지지되도록 한다.
바디(130)에는 동력전달핀(140)들이 삽입되면서 지지되는 핀 삽입 지지홀(131)이 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 다수 개 마련된다.
동력전달핀(140)들은 한 쌍의 바디(130) 사이에서 회전 가능하게 지지되어 랙(110)의 랙치형(111)과 상호 작용한다. 즉 실질적으로 동력전달핀(140)들이 랙치형(111)에 하나씩 맞물림되면서 상호 작용함으로써 원하는 동력을 전달하게 된다.
동력전달핀(140)들이 바디(130)에 결합될 때, 동력전달핀(140)들이 바디(130)에 압입식 등의 방법으로 고정되는 경우라면 바디(130)의 회전 시 동력전달핀(140)들은 바디(130)를 따라 공전만 하게 된다.
하지만, 본 실시예의 경우, 동력전달핀(140)들은 그 자리에서 자전을 병행할 수 있도록 바디(130)에 상대 회전 가능하게 결합된다. 즉 후술하는 것처럼 다수의 핀지지베어링(152)에 의해 동력전달핀(140)들은 그 자리에서 자전 운동을 수행할 수 있다.
결과적으로 바디(130)의 회전 시 동력전달핀(140)들은 바디(130)를 따라 공전도하면서 자전을 병행하게 된다. 물론, 동력전달핀(140)들의 자전은 동력전달핀(140)들에 랙(110)의 랙치형(111)에 접하여 상호 작용할 때만 구현되는 운동이다.
이처럼 동력전달핀(140)들이 바디(130)에 결합되어 공전 외에 자전될 수 있으려면 바디(130) 상에서 동력전달핀(140)들의 회전을 원활하게 유지시키는 윤활 구조가 함께 적용되는 것이 바람직하다.
이에 대해 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 동력전달핀(140)의 내부에는 동력전달핀(140)의 길이 방향을 윤활제가 유동되는 윤활제 유동홀(141)이 마련된다. 그리고 동력전달핀(140)의 측벽에는 윤활제 유동홀(141)과 연통되어 윤활제가 윤활제 유동홀(141)을 통해 출입되는 윤활제 출구(142)와 윤활제 입구(143)가 마련된다.
윤활제 출구(142)와 윤활제 입구(143)는 도 5처럼 윤활제 유동홀(141)의 양단부 영역에서 동력전달핀(140)의 반경방향을 따라 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다. 물론, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않으므로 윤활제 출구(142)와 윤활제 입구(143)는 서로 같은 방향으로 배치될 수도 있다.
회전지지 베어링유닛(150)은 바디(130)의 중앙 영역에 결합되어 바디(130)의 회전운동을 지지한다.
본 실시예의 경우, 회전지지 베어링유닛(150)은 한 쌍의 바디(130)에 각각 대칭되게 결합된다. 따라서 입력치차(180)와의 동력전달에서 발생되는 반경 하중이 서로 상쇄될 수 있으며, 이로 인해 회전지지 베어링유닛(150)에 부가되는 외력을 최소화시킬 수 있다. 따라서 회전지지 베어링유닛(150)의 내구성이 높아져 장기간 사용될 수 있다.
뿐만 아니라 회전지지 베어링유닛(150)이 한 쌍의 바디(130)에 각각 대칭되게 결합됨에 따라 동일 베어링 기준으로 기존보다 2배 이상의 하중을 견딜 수 있는 우수한 장점을 갖는다.
이러한 회전지지 베어링유닛(150)은, 다수의 핀지지베어링(152), 중심부 자전축(154) 및 중심부 자전축 지지베어링(156)을 포함한다.
다수의 핀지지베어링(152)은, 동력전달핀(140)들의 개수만큼 바디(130)의 원주 방향을 따라 상호 등각도 간격으로 배열되어 동력전달핀(140)들의 자전 운동을 하나씩 지지한다.
핀지지베어링(152)은 볼 베어링을 비롯하여 강성이 우수한 다양한 구름베어링으로 적용될 수 있다.
핀지지베어링(152)들과 동력전달핀(130)들 사이에는 외곽부 오일 실(159)이 하나씩 배치되어 동력전달핀(130)들이 삽입되어 지지되는 핀 삽입 지지홀(131)을 실링한다.
중심부 자전축(154)은, 바디(130)의 회전 중심부에 마련되며, 바디(130)에 대해서는 자전 중심을 형성하고 동력전달핀(140)들에 대해서는 공전 중심을 형성하는 역할을 한다. 다시 말해, 중심부 자전축(154)은 핀치차(120)의 회전축심을 이룬다.
이러한 중심부 자전축(154)은 다수의 체결부재(161)에 의해 바디(130)의 회전 중심부에 결합된다. 중심부 자전축(154)에는 체결부재(161)들이 체결될 수 있는 다수의 체결홀(154a)이 형성된다.
중심부 자전축 지지베어링(156)은, 중심부 자전축(154)과 바디(130) 사이에서 중심부 자전축(154)과 동축적으로 배치되어 바디(130)의 자전 운동에 따른 자전 중심을 지지하는 역할을 한다.
중심부 자전축 지지베어링(156) 역시 볼 베어링을 비롯하여 강성이 우수한 다양한 구름베어링으로 적용될 수 있다.
중심부 자전축 지지베어링(156)의 주변에는 중심부 오일 실(158)이 마련된다. 중심부 오일 실(158)은 중심부 자전축 지지베어링(156)과 연결되어 중심부 자전축 지지베어링(156)을 윤활 및 실링하는 역할을 한다.
한편, 입력치차(180)는 다수의 핀치차(120), 즉 본 실시예의 경우 2개의 핀치차(120)가 서로 동일한 속도로 회전될 수 있도록 핀치차(120)들 사이에 배치되어 핀치차(120)들을 회전 가능하게 연결한다.
앞서도 기술한 것처럼 가반하중이 크지만 랙(110)의 크기 제한이 있는 경우에는 도 1처럼 하나의 랙(110)에 대하여 다수의 핀치차(120)를 적용하는 것을 예상해볼 수 있지만 종래에는 핀치차(120)들의 회전을 동기화시키기 어려웠다. 이는 단순 피니언을 적용하여 왔기 때문인 것으로 예상된다.
하지만, 본 실시예의 경우, 전술한 구조적인 특징을 갖는 다수의 핀치차(120)들을 적용하면서 핀치차(120)들을 입력치차(180)로 연결시킴으로써 종래의 문제점을 해소하고 있는 것이다.
이러한 입력치차(180)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 핀치차(120)들의 동력전달핀(140)들과 하나씩 대응되면서 상호 작용하는 다수의 입력치형(182)이 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 입력치차 본체(181)와, 입력치차 본체(181)의 중앙 영역으로부터 돌출되게 마련되는 입력치차 샤프트(183)를 포함한다.
입력치차 본체(181)는 핀치차(120)의 사이즈보다 작게 마련된다. 따라서 입력치차 본체(181)의 외면에 형성되는 입력치형(182)들의 개수가 동력전달핀(140)들의 개수보다 적다.
따라서 핀치차(120)와 더불어 감속비 구현에 유리하다. 입력치형(182)들의 개수는 본 동력전달장치가 사용되는 공정의 환경에 따라 적절하게 설계될 수 있다.
이때의 입력치형(182)은 트로코이드(trochoid) 치형, 사이클로이드(cycloid) 치형 및 인벌류트(involute) 치형 중에서 선택되는 어느 하나의 치형으로 적용될 수 있다.
입력치차 샤프트(183)는 도시 않은 구동기가 연결되는 부분일 수 있다. 만약, 입력치차 샤프트(183)에 구동기가 연결되면, 최초의 동력은 입력치차 샤프트(183)를 통해 제공되어 입력치차(180)로 향하게 되며, 이어 핀치차(120)들을 통해 랙기어(110)로 전달될 수 있다.
본 실시예의 경우, 입력치형(182)들의 개수가 8개, 동력전달핀(140)들의 개수가 16개 사용되고 있으므로 정확하게 감속비 2를 구현할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 입력치차 샤프트(183)에 구동기가 연결된 경우, 구동기가 동작되면 입력치차(180)가 회전되면서 입력치차(180)와 연결된 한 쌍의 핀치차(120)가 회전된다.
핀치차(120)들이 회전되면, 핀치차(120)들에 마련되는 동력전달핀(140)이 랙(110)의 랙치형(111)을 따라 하나씩 맞물리면서 상호 작용하게 된다. 즉 핀치차(120)는 회전운동을, 그리고 랙(110)은 직선운동을 수행한다.
따라서 랙(110)에 대하여 핀치차(120)가 운동하거나 핀치차(120)에 대하여 랙(110)이 운동하면서 그에 맞는 동력을 공정 장치로 제공할 수 있다.
예컨대, 핀치차(120)들이 제자리에서 회전운동을 하는 경우에는 랙(110)의 직선운동이 수행되어 랙(110)의 직선운동에 따른 동력을 공정 장치로 제공할 수 있다. 반대로, 랙(110)이 고정된 경우라면 핀치차(120)들이 랙(110)을 따라 회전되면서 이동하기 때문에 이때에도 직선운동 내지는 회전운동을 공정 장치로 제공할 수 있다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 동력전달장치에 따르면, 단일의 구동기로 하나 또는 다수의 핀치차(120)를 구동시킬 수 있어 제한된 크기의 랙(110)을 사용하면서도 종래보다 증가된 가반하중을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 감속장치 없이도 원하는 정도의 감속비를 구현할 수 있으며, 특히 입력치차(180)에 의한 회전운동을 비롯하여 랙(110)에 의한 직선운동까지 모든 구름운동이 가능하여 동력전달에의 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
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.
본 발명의 동력전달장치는 회전 운동 또는 직선 운동을 요하는 각종 공작기계를 비롯하여 산업용 기계 장치, 반도체 혹은 평면디스플레이 제조 설비, 그리고 각종 물류 이송 설비 등에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 다수의 랙치형을 구비하는 랙;
    동력 전달을 위해 상기 랙치형을 따라 상대 회전되는 다수의 동력전달핀을 구비하며, 상기 랙의 길이 방향을 따라 상호 이격되게 다수 개 마련되는 핀치차; 및
    상기 다수의 핀치차가 서로 동일한 속도로 회전될 수 있도록 상기 핀치차들 사이에 배치되어 상기 핀치차들을 회전 가능하게 연결하는 입력치차를 포함하는 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀치차는,
    상기 다수의 동력전달핀을 회전 가능하게 지지하는 바디; 및
    상기 바디의 중앙 영역에 결합되어 상기 바디의 회전운동을 지지하는 회전지지 베어링유닛을 포함하는 동력전달장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바디는 상호간 이격되고 나란하게 배치되어 상기 동력전달핀들의 양단부와 연결되는 한 쌍의 바디인 동력전달장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력치차와의 동력전달에서 발생되는 반경 하중이 서로 상쇄되어 상기 회전지지 베어링유닛에 부가되는 외력을 최소화시킬 수 있도록, 상기 회전지지 베어링유닛은 상기 한 쌍의 바디에 각각 대칭되게 배치되는 동력전달장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 회전지지 베어링유닛은,
    상기 동력전달핀들의 개수만큼 상기 바디의 원주 방향을 따라 상호 등각도 간격으로 배열되어 상기 동력전달핀들의 자전 운동을 하나씩 지지하는 다수의 핀지지베어링; 및
    상기 바디의 회전 중심부에 마련되며, 상기 바디에 대해서는 자전 중심을 형성하고 상기 동력전달핀들에 대해서는 공전 중심을 형성하는 중심부 자전축을 포함하는 동력전달장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중심부 자전축은 다수의 체결부재에 의해 상기 바디 쪽에 체결되는 동력전달장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 중심부 자전축과 상기 바디 사이에서 상기 중심부 자전축과 동축적으로 배치되어 상기 바디의 자전 운동에 따른 자전 중심을 지지하는 중심부 자전축 지지베어링을 더 포함하는 동력전달장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 중심부 자전축 지지베어링과 연결되어 상기 중심부 자전축 지지베어링을 윤활 및 실링하는 중심부 오일 실을 더 포함하는 동력전달장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 회전지지 베어링유닛은, 상기 핀지지베어링에 하나씩 대응되게 마련되어 상기 동력전달핀들이 삽입되어 지지되는 상기 바디 내의 핀 삽입 지지홀을 실링하는 다수의 외곽부 오일 실을 더 포함하는 동력전달장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달핀의 내부에는 상기 동력전달핀의 길이방향을 따라 윤활제가 유동되는 윤활제 유동홀이 마련되는 동력전달장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 동력전달핀의 측벽에는 상기 윤활제 유동홀과 연통되어 상기 윤활제가 출입되는 윤활제 출구와 윤활제 입구가 마련되는 동력전달장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 윤활제 출구와 상기 윤활제 입구는 상기 윤활제 유동홀의 양단부 영역에서 상기 동력전달핀의 반경방향을 따라 서로 반대 방향으로 배치되는 동력전달장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 입력치차는,
    상기 핀치차들의 동력전달핀들과 하나씩 대응되면서 상호 작용하는 다수의 입력치형이 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 입력치차 본체; 및
    상기 입력치차 본체의 중앙 영역으로부터 돌출되게 마련되는 입력치차 샤프트를 포함하는 동력전달장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 입력치형은, 트로코이드(trochoid) 치형, 사이클로이드(cycloid) 치형 및 인벌류트(involute) 치형 중에서 선택되는 어느 하나의 치형으로 마련되는 동력전달장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 입력치차는 단일의 입력치차이며,
    상기 다수의 핀치차는 그 사이에 배치되는 상기 단일의 입력치차에 대해 한 쌍으로 배열되는 동력전달장치.
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