KR102114871B1 - 다축 회전이 가능한 혼합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 혼합장치는, 지면에 고정되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 자전가능하도록 결합되는 공전샤프트; 상기 공전샤프트를 자전시키는 구동모터; 상기 공전샤프트의 일단에 고정결합되는 공전회전판; 일단이 상기 공전회전판을 관통하도록 결합되되 자전 가능한 구조로 장착되는 제1자전샤프트; 상기 제1자전샤프트를 자전시키는 자전수단; 상기 제1자전샤프트의 직경방향과 경사각을 갖도록 배열된 경사면을 구비하여 상기 제1자전샤프트의 타단에 결합되는 경사블록; 및 상기 경사블록의 상기 경사면에 장착되는 회전컵을 포함한다. 본 발명에 의한 혼합장치는, 이종(異種)물질이 수용되는 용기가 공전 및 자전은 물론 트위스트까지 가능하도록 구성되어 혼합효과가 우수하고, 하나의 동력장치로 공전과 자전과 트위스트가 모두 가능하므로 내부구성이 단순하고 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다.

Description

다축 회전이 가능한 혼합장치 {Multi-axis rotatable blender}

본 발명은 단일장치에서 다양한 분체와 액체를 혼합 및 분쇄시키기 위하여 시료용기를 회전시키는 장치로서, 시료를 보다 효율적으로 혼합시킬 수 있도록 시료용기를 공전 및 자전만시키는 것이 아니라 트위스트시킬 수 있도록 구성되는 혼합장치에 관한 것이다.

액체나 분체와 같은 시료를 혼합 및 분쇄하기 위한 목적으로 상기 시료를 용기에 담아 상기 용기를 공전시킴과 동시에 자전시킴으로써 상기 시료를 혼합하는 방법 및 장치가 알려져 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 혼합장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 혼합장치의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 혼합장치(1)는, 용기(2)를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비함과 함께, 용기(2)를 자전 및 공전시키는 경우와, 공전만 시키는 경우와의 전환 수단을 구비하고, 용기를 회전시켜서 당해 용기 내에 수용된 재료의 혼합을 행하기 위한 장치이다.

종래의 혼합 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 각종 재료를 수용 가능한 복수의 용기(2)와, 복수의 용기(2)를 각각 지지하는 복수의 용기 홀더(11)와, 용기 홀더(11)를 공전시키는 공전 부재(12)와, 공전 부재(12)와 동축으로 회전 및 비회전의 전환이 가능하게 마련된 원형 부재(13)와, 공전 부재(12)를 회전 구동하는 구동모터(3)와, 이들을 제어하는 제어부를 구비한다.

용기 홀더(11)와 당해 용기 홀더(11)에 지지된 용기(2), 공전 부재(12), 및 원형 부재(13)가 케이스(20)의 내부에 배설된다. 상기 용기 홀더(11)는, 외주부에 원환형상의 당접부(11a)를 가지며, 축받이(34)를 통하여 공전 부재(12)에 자전 가능하게 고정됨과 함께, 당접부(11a)가 원형 부재(13)의 외주부)와 맞닿도록 배설된다. 또한, 당접부(11a)에는, 마찰재가 배설된다. 예를 들면, 마찰재로서, 고무 재료로 이루어지는 오링(31)이 사용된다. 또한 원형 부재(13)가 회전 불능한 상태로 전환이 되어 있는 경우, 공전 부재(12)가 공전할 때에, 용기 홀더(11)의 당접부(11a)와 원형 부재(13) 사이의 마찰력에 의해, 용기 홀더(11)가 자전한다. 따라서 용기 홀더(11) 및 당해 용기 홀더(11)에 지지된 용기(2)가 공전하고 또한 자전하는 작용을 얻을 수 있다.

그러나 이와 같이 구성되는 종래의 혼합장치는, 용기(2)를 공전 및 자전만시킬 수 있을 뿐, 상기 용기(2)를 3차원적으로 흔드는 기능은 구비되어 있지 아니하는바, 시료를 혼합하는데 한계가 있다는 단점이 있다. 즉, 종래의 혼합장치와 같이 용기(2)가 공전 및 자전만 시키는 경우, 용기(2) 내의 시료가 용기(2)의 내벽에 밀착되어 고정되는 경우가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 이와 같이 시료가 용기(2)의 내벽에 밀착 고정되면, 상기 용기(2)를 장시간 공전 및 자전시키더라도 시료가 혼합되는 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

KR 10-2012-0098955 A1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이종(異種)물질이 수용되는 용기가 공전 및 자전은 물론 트위스트까지 가능하도록 구성되어 짧은시간에 혼합 효과가 우수하고, 하나의 동력장치로 공전과 자전, 트위스트가 모두 가능하도록 구성되어 구성이 단순하고 제조비용이 저렴한 혼합 및 분쇄장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 의한 혼합장치는, 지면에 고정되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 자전가능하도록 결합되는 공전샤프트; 상기 공전샤프트를 자전시키는 구동모터; 상기 공전샤프트의 일단에 고정결합되는 공전회전판; 일단이 상기 공전회전판을 관통하도록 결합되되 자전 가능한 구조로 장착되는 제1자전샤프트; 상기 제1자전샤프트를 자전시키는 자전수단; 상기 제1자전샤프트의 직경방향과 경사각을 갖도록 배열된 경사면을 구비하여 상기 제1자전샤프트의 타단에 결합되는 경사블록; 상기 제2자전샤프트가 원심력에 의해 자전하도록 상기 제2자전샤프트가 관통하는 부위에 장착되는 베어링; 및 상기 제2자전샤프트의 타단에 결합되는 회전컵을 포함하고, 상기 제2자전샤프트의 길이방향 중심축은 상기 경사면과 직각을 이루는 구조를 가진다.

상기 자전수단은, 상기 공전샤프트로부터 동력을 전달받아 상기 제1자전샤프트에 전달하여, 상기 공전샤프트의 자전시에 상기 제1자전샤프트를 자전시키는 동력전달벨트를 구비할 수 있다.

상기 공전샤프트의 타단에 착탈가능한 구조로 결합되는 복수개의 무게추를 더 포함하고, 상기 회전컵과 상기 무게추는, 상기 공전샤프트의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 서로 대향하도록 결합될 수 있다.

상기 베어링은, 상기 제2자전샤프트가 한 방향으로 자전하도록 하기 위해 전체 또는 일부가 클러치 베어링으로 구비될 수 있다.

상기 경사블록 및 상기 회전컵과 결합구조를 가지는 상기 제1자전샤프트는 상기 공전회전판에 복수 개 구비되고, 상기 복수 개의 제1자전샤프트는 상기 공전샤프트가 결합된 지점을 기준으로 방사형으로 배열될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 혼합장치는, 지면에 고정되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 자전가능하도록 결합되는 공전샤프트; 상기 공전샤프트를 자전시키는 구동모터; 상기 공전샤프트의 일단에 고정결합되는 공전회전판; 일단이 상기 공전회전판을 관통하도록 결합되되 자전 가능한 구조로 장착되는 제1자전샤프트; 상기 제1자전샤프트를 자전시키는 자전수단; 상기 제1자전샤프트의 타단에 결합되는 회전컵; 을 포함하여 구성되며, 상기 회전컵의 길이방향 중심축은 상기 제1자전샤프트의 길이방향 중심축과 교차하도록 배열된다.

상기 제1자전샤프트의 타단에는 상기 회전컵의 바닥이 결합되는 경사블록이 구비되고, 상기 경사블록 중 상기 회전컵의 바닥과 결합되는 측에는, 상기 제1자전샤프트의 직경방향과 경사각을 갖도록 배열된 경사면이 형성될 수 있다.

상기 자전수단은, 상기 공전샤프트의 일단이 중심축을 관통하도록 상기 고정프레임에 고정결합되며 내주면 전체에 걸쳐 내경이빨이 형성된 링기어와, 상기 링기어의 내경이빨과 기어결합되는 외경이빨이 외주면에 형성되어 상기 링기어의 내주면을 따라 공전하면서 자전하는 위성기어로 구성되며, 상기 공전회전판은 상기 링기어의 일측을 덮도록 장착되고, 상기 제1자전샤프트는, 상기 공전회전판을 관통한 일단이 상기 위성기어의 회전축 상에 고정결합되어, 상기 위성기어와 일체로 공전 및 자전하도록 구성될 수있다.

상기 공전회전판 중 상기 제1자전샤프트가 관통하는 부위에 장착되는 베어링과; 상기 공전회전판에 착탈 가능한 구조로 결합되는 복수 개의 무게추를 더 포함하고, 상기 회전컵과 상기 무게추는, 상기 공전샤프트가 결합된 지점을 기준으로 대향되는 지점에 결합될 수 있다.

상기 경사블록 및 상기 회전컵과 결합구조를 가지는 상기 제1자전샤프트는 상기 공전회전판에 복수 개 구비되되, 상기 복수 개의 제1자전샤프트는 상기 공전샤프트가 결합된 지점을 기준으로 방사형으로 배열될 수 있다.

본 발명에 의한 혼합장치는, 이종(異種)물질이 수용되는 용기가 공전 및 자전은 물론 트위스트까지 가능하도록 구성되어 종래의 혼합장치보다 짧은 시간에 혼합 및 분쇄 효과가 우수하고, 하나의 동력장치로 공전과 자전과 트위스트가 모두 가능하며 내부구성이 단순하고 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 혼합장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 혼합장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 혼합장치의 단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 혼합장치에서 제1자전샤프트가 자전함에 따라 회전컵이 트위스트하는 형상을 도시한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 혼합장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 혼합장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 혼합장치의 단면도이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 제1자전샤프트가 자전함에 따라 회전컵이 트위스트하는 형상을 도시한다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 혼합장치의 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 혼합장치의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 혼합장치는 액체나 분체와 같은 시료를 혼합하기 위한 장치로서, 시료가 섞이는 용기의 공전과 자전이 동시에 이루어짐을 물론, 트위스트 동작까지 동시에 이루어져, 용기 내의 시료가 보다 효과적으로 혼합될 수 있다는 점에 특징이 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 혼합장치의 사시도이고 도 3은 도 2의 단면도이고, 도 4는 도 2 및 도 3의 혼합장치의 제1자전샤프트가 자전함에 따라 회전컵이 트위스트하는 형상을 도시한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 혼합장치는, 지면에 고정되는 고정프레임(100)과, 상기 고정프레임(100)에 자전가능하도록 결합되는 공전샤프트(200)와, 상기 공전샤프트(200)를 자전시키는 구동모터(300)와, 상기 공전샤프트(200)의 일단(도 3에서는 좌측단)에 고정결합되는 공전회전판(600)과, 일단(도 3에서는 우측단)이 상기 공전회전판(600)을 관통하도록 결합되되 자전 가능한 구조로 장착되는 제1자전샤프트(700)와, 상기 제1자전샤프트(700)를 자전시키는 자전수단과, 상기 제1자전샤프트(700)의 직경방향 또는 자전축 방향과 일정 경사각을 갖도록 배열된 경사면(712)을 구비하여 상기 제1자전샤프트(700)의 타단(도 3에서는 좌측단)에 결합되는 경사블록(710)과, 일단(도 3에서는 우측단)이 상기 경사면(712)을 관통하도록 결합되고 자전가능한 구조로 장착되는 제2자전샤프트(900) 및 상기 제2자전샤프트(900)가 관통하는 부위에 장착되는 베어링(730)과, 상기 제2자전샤프트(900)의 타단(도 3에서는 좌측단)에 결합되는 회전컵(800)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.

상기 자전수단은, 상기 공전샤프트(200)로부터 동력을 전달받아 상기 제1자전샤프트(700)에 전달하여, 상기 공전샤프트(200)의 자전시에 상기 제1자전샤프트(700)를 자전시키는 동력전달벨트(250)로 구비될 수 있다.

따라서 상기 제1자전샤프트(700)는, 공전샤프트(200)가 자전할 때 상기 동력전달벨트(250)로 동력을 전달받아 자전하게 된다. 또한 상기 제1자전샤프트(700)는 상기 공전회전판(600)을 관통하도록 결합되어 있기 때문에, 상기 공전샤프트(200)가 자전하게 되면, 상기 공전회전판(600)의 회전에 따라 공전을 하게 되고, 이와 동시에 상기 동력전달벨트(250)에 의해 동력을 전달받아 자전을 하게 된다.

한편, 상기 구동모터(300)의 구동축(310)과 공전샤프트(200)는 동력전달벨트(320)에 의해 연결되어 있는바, 상기 구동모터(300)가 구동하여 구동축(310)이 회전될 때 상기 구동축(310)의 회전력은 동력전달벨트(320)를 통해 공전샤프트(200)로 전달되어 상기 공전샤프트(200)가 자전을 하게 된다. 이때 본 실시예에서는 구동모터(300)의 회전력이 동력전달벨트(320)에 의해 공전샤프트(200)로 전달되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 구동모터(300)의 회전력이 공전샤프트(200)로 전달되는 구성은 어떠한 방식으로도 대체될 수 있다.

결과적으로, 상기 공전회전판(600)은 공전샤프트(200)의 일단에 고정 결합되므로 상기 공전샤프트(200)가 자전할 때 상기 공전회전판(600) 역시 자전을 하게 되며, 상기 공전회전판(600)을 관통하도록 장착되는 제1자전샤프트(700)는 공전회전판(600)의 자전축을 중심으로 공전을 하게 된다. 상기 공전회전판(600)이 자전을 할 때 상기 제1자전샤프트(700)는 자전을 하면서 동시에 공전을 하게 된다.

또한, 상기 제1자전샤프트(700)가 공전회전판(600)에 결합된 상태를 유지하면서 보다 원활하게 자전할 수 있도록, 상기 공전회전판(600) 중 상기 제1자전샤프트(700)가 관통하는 부위에는 베어링(610)이 구비될 수 있다. 이러한 베어링(610)은 여러 분야에 걸쳐 다양한 용도로 활용되고 있는바, 상기 베어링(610)의 내부구조 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 본 발명의 제1실시예에 의한 혼합장치는, 상기 회전컵(800)의 길이방향 중심축이 제1자전샤프트(700)와 회전축 또는 상기 공전샤프트(200)의 회전축과 평행하도록 장착되는 것이 아니라 일정 각도 어긋나도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다. 이와 같이 회전컵(800)이 일정 경사를 가지도록 결합되면, 제1자전샤프트(700)가 자전을 할 때 회전컵(800)은 제1자전샤프트(700)와 동일하게 자전만 하는 것이 아니라 도 4에 도시된 바와 같이 트위스트 동작을 하게 되된다.

상기 경사블록(710)은 상기 회전컵(800)이 일정경사를 가지면서 상기 제1자전샤프트(700)와 결합되도록 하기 위한 것이다. 상기 경사블록(710)에는 상기 제1자전샤프트(700)의 직경방향 또는 자전축 방향과 일정 경사각을 갖도록 배열된 경사면(712)이 형성된다. 여기서 상기 경사면(712)의 경사각이 너무 작으면 즉, 회전컵(800)의 트위스트 효과가 미미해져 종래의 혼합장치와 큰 차이가 없어지고, 회전컵(800)의 경사각이 20~40°를 초과하는 경우 회전컵(800)의 트위스트가 과도하게 발생되므로 용기 내의 시료가 용기의 내벽에 밀착되어 혼합효과가 오히려 떨어지는 문제가 발생된다. 따라서 상기 경사면의 경사각 즉, 경사블록(710)의 경사면(712) 경사각은 20~40°로 설정됨이 바람직하다.

본 발명에서 상기 경사면(712)에 상기 회전컵(800)을 장착하여 혼합장치를 구성하는 것도 가능하다. 혼합의 효과를 극대화하기 위해서 상기 제2자전샤프트(900)가 구성된다.

상기 제2자전샤프트(900)는 일단(도 3에서는 우측단)이 상기 경사면(712)을 관통하도록 결합되고 자전가능한 구조로 장착되게 된다. 상기 제2자전샤프트(900)는 길이방향 중심축이 상기 경사면(712)과는 직각을 이루도록 구성될 수 있다.

상기 제2자전샤프트(900)가 관통하는 부위에 장착되는 상기 베어링(730)은 원심력에 의해 상기 제2자전샤프트(900)가 자전가능하도록 하기 위한 것이다.

상기 베어링(730)은 원심력에 의해 상기 제2자전샤프트(900)가 양방향 자전가능하도록 하기 위해 일반적인 베어링으로 전체가 구성될 수 있다. 이와 달리 상기 베어링(730)은 상기 제2자전샤프트(900)가 한방향으로만 자전가능하도록 하기 위해 클러치 베어링으로 전체가 구성될 수 있다. 양방향 자전 또는 한방향 자전을 위한 베어링은 혼합 및 분쇄 효율 등을 고려하여 선택될 수 있다.

여기서, 한방향 자전을 위해 상기 베어링(730)이 클러치 베어링으로만 구성되는 경우 내구성이 저하될 수 있기 때문에, 상기 베어링(730)은 일부는 한 방향으로 자전가능한 구조의 클러치 베어링으로, 나머지는 양방향으로 자전가능한 구조의 일반 베어링으로 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 3에 도시된 3개의 베어링 중 하나는 클러치 베어링으로 구성하고 나머지 2개의 베어링은 일반 베어링으로 구성하는 것이 가능하고, 이와 달리 2개의 베어링을 클러치 베어링으로 구성하고 나머지 1개의 베어링은 일반 베어링으로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 도 3의 맨 하단의 세번째 베어링은 클러치 베어링으로 구성하고, 첫번째와 두번째 베어링은 일반 베어링으로 구성하는 것이 가능하다.

상기 회전컵(800)은 상기 제2자전샤프트(900)의 타단에 장착되게 되면, 상기 회전컵(800)은 수평공전, 자전, 경사공전, 트위스트 등 입체적인 회전이 가능한 구조를 가지게 된다.

여기서 상기 회전컵(800)이 공전을 1회전 하는 동안 회전컵(800)의 자전속도가 너무 느리면 시료의 유동성이 떨어지고, 회전컵(800)이 공전을 1회전 하는 동안 회전컵(800)의 자전속도가 너무 빠르면 용기 내의 시료가 용기의 내벽에 밀착되어 상기 용기의 길이방향으로 움직이지 못하게 되는 문제가 발생될 수 있다. 상기 제1자전샤프트(700)는 상기 공전샤프트(200)와 1:1 비율로 회전하도록 구성될 수 있다. 즉 상기 공전샤프트(200)의 1회전시 상기 제1자전샤프트(700)도 1회전 하도록 구성될 수 있으며, 이의 비율은 필요에 따라 다양하게 변경가능하다.

물론, 상기 회전컵(800)의 경사각과 자전속도는 시료의 물성 및 회전컵(800)의 규격 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

상술한 본 발명의 제1실시예에 의한 혼합장치는, 구동모터(300)가 동작하면, 상기 공전샤프트(200)가 자전하게 되고, 이에 따라 공전회전판(600)이 자전하게 된다. 동시에 제1자전샤프트(700)가 자전하게 된다. 이에 따라 상기 회전컵(800)은 공전회전판(600)을 따라 공전을 하면서, 상기 제1자전샤프트(700)와 결합된 상기 경사블록(710)의 자전에 의해 일정경사를 가지면서 공전하는 경사공전을 하게 된다. 또한 동시에, 상기 경사면(712)의 자전에 따른 원심력 및 관성에 의해 상기 제2자전샤프트(900)가 자전을 하게 되면서 이에 결합된 상기 회전컵(800)은 자전을 하게 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 혼합장치에 포함되는 회전컵(800)은, 공전샤프트(200)의 자전축을 중심으로 하는 공전과 제1자전샤프트(700)의 공전축을 중심으로 하는 공전, 제2자전샤프트(900)을 자전축으로 하는 자전을 하면서 길이방향 중심축의 경사방향이 지속적으로 변경되는 트위스트 동작까지 할 수 있다는 장점 즉, 입체적인 회전이 가능하다는 장점이 있다.

따라서 본 발명의 제1실시예에 의한 혼합장치를 이용하면, 회전컵(800)에 장착된 용기(미도시) 내의 시료가 2번의 공전 및 자전을 하면서 용기의 길이방향으로도 움직이는 3차원적인 혼합이 가능해진다는 장점이 있다.

추가적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 공전회전판(600)에 하나의 회전컵(800)이 설치되면 공전회전판(600)이 자전을 할 때 회전컵(800)의 원심력이 공전회전판(600)의 일측으로만 집중되므로 상기 공전샤프트(200)가 흔들리게 되고, 이에 따라 진동 및 소음이 크게 발생하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명에 의한 혼합장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 공전회전판(600)에 착탈 가능한 구조로 결합되는 복수 개의 무게추(620)를 더 포함할 수 있다. 상기 무게추(620)는 상기 공전샤프트(200)의 중심점을 기준으로 상기 회전컵(800) 또는 상기 제1자전샤프트(700)가 결합된 지점과 대각선 방향으로 서로 대향되는 지점에 결합되는바, 공전샤프트(200) 자전 시 공전회전판(600)이 어느 일측으로 쏠리지 아니하고 균형을 이루면서 자전을 하게 되고, 상기 언급한 진동 및 소음을 현저히 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상기 무게추(620)의 무게는 회전컵(800)에 장착되는 용기 및 시료의 무게에 따라 증감될 수 있도록, 본 실시예에 도시된 바와 같이 무게추(620)의 설치 개수가 조절 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 혼합장치의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 혼합장치는, 한 번에 많은 양의 시료를 혼합할 수 있도록, 하나의 공전회전판(600)에 복수 개의 제1자전샤프트(700)가 장착될 수 있다. 이와 같이 제1자전샤프트(700)가 복수 개 장착되면, 회전컵(800) 및 경사블록(710) 및 경사면(712) 역시 복수 개 장착되는바, 한 번에 많은 양의 시료를 혼합할 수 있다. 또한, 각각의 용기에 서로 다른 종류의 시료를 채울 수 있으므로 한 번에 여러 종류의 혼합 및 분쇄작업을 수행할 수 있다는 장점도 있다.

이때, 공전회전판(600) 자전 시 발생되는 원심력이 공전회전판(600)의 어느 일측으로 집중되지 아니하도록, 상기 복수 개의 제1자전샤프트(700)는 상기 공전샤프트(200)가 결합된 지점을 기준으로 방사형으로 배열됨이 바람직하다. 이와 같이 공전샤프트(200)가 방사형으로 배열되면, 공전샤프트(200)에 결합되는 회전컵(800) 및 용기 역시 방사형으로 배열되는바, 공전회전판(600)이 안정적으로 자전을 하게 된다는 장점이 있다.

또한, 복수 개의 회전컵(800)이 방사형으로 배열되면, 별도의 무게추(620)를 설치할 필요가 없으므로 구성이 간단해지고 작업성이 개선된다는 장점이 있다. 이때, 하나의 공전회전판(600)에 장착되는 제1자전샤프트(700) 및 회전컵(800)의 개수는 사용자의 선택에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

여기서 상기 회전컵(800)는 상기 제2자전샤프트(900)가 구비됨이 없이 상기 경사면(712)에 직접 장착되는 것도 가능하고, 도 2 내지 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 상기 제2자전샤프트(900)를 구비하여 상기 제2자전샤프트(900)의 타단에 결합되는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 혼합장치의 사시도이고, 도 7은 도 6의 혼합장치의 단면도이며, 도 8은 도 6 및 도 7의 혼합장치의 제1자전샤프트가 자전함에 따라 회전컵이 트위스트하는 형상을 도시한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 혼합장치는, 지면에 고정되는 고정프레임(100)과, 상기 고정프레임(100)에 자전가능하도록 결합되는 공전샤프트(200)와, 상기 공전샤프트(200)를 자전시키는 구동모터(300)와, 상기 공전샤프트(200)의 일단(도 7에서는 좌측단)에 고정결합되는 공전회전판(600)과, 일단(도 7에서는 우측단)이 상기 공전회전판(600)을 관통하도록 결합되되 자전 가능한 구조로 장착되는 제1자전샤프트(700)와, 상기 제1자전샤프트(700)를 자전시키는 자전수단과, 상기 제1자전샤프트(700)의 타단(도 7에서는 좌측단)에 결합되는 회전컵(800)을 포함하여 구성된다.

상기 자전수단은, 상기 공전샤프트(200)의 일단(도 7에서는 좌측단)이 중심축을 관통하도록 상기 고정프레임(100)에 고정결합되며 내주면 전체에 걸쳐 내경이빨(410)이 형성된 링기어(400)와, 상기 링기어(400)의 내경이빨(410)과 기어결합되는 외경이빨(510)이 외주면에 형성되어 상기 링기어(400)의 내주면을 따라 공전하면서 자전하는 위성기어(500)를 포함하여 구성된다.

이때 상기 공전회전판(600)은 링기어(400)의 일측(도 7에서는 우측)을 덮도록 장착되고, 상기 제1자전샤프트(700)는 상기 공전회전판(600)을 관통한 일단(도 7에서는 우측단)이 상기 위성기어(500)의 회전축 상에 고정결합된다. 따라서 상기 제1자전샤프트(700)는, 공전샤프트(200) 및 공전회전판(600)이 자전하여 위성기어(500)가 링기어(400)의 내측면을 타고 구르면서 자전을 할 때, 상기 위성기어(500)와 일체로 자전을 하면서 링기어(400)의 내측면을 따라 공전을 하게 된다.

이때 본 실시예에서는 제1자전샤프트(700)가 링기어(400) 및 위성기어(500)에 의해 자전하는 구성만을 도시하고 있으나, 상기 제1자전샤프트(700)는 공전회전판(600)에 의해 공전하면서 별도의 모터 및 풀리 등에 의해 자전 가능하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 상기 제1자전샤프트(700)가 공전을 하면서 자전을 하는 동력전달구조는 본원발명이 해당하는 분야에서 다양하게 상용화되어 있는바, 상기 자전수단에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 구동모터(300)의 구동축(310)과 공전샤프트(200)는 동력전달벨트(320)에 의해 연결되어 있는바, 상기 구동모터(300)가 구동하여 구동축(310)이 회전될 때 상기 구동축(310)의 회전력은 동력전달벨트(320)를 통해 공전샤프트(200)로 전달되어 상기 공전샤프트(200)가 자전을 하게 된다. 이때 본 실시예에서는 구동모터(300)의 회전력이 동력전달벨트(320)에 의해 공전샤프트(200)로 전달되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 구동모터(300)의 회전력이 공전샤프트(200)로 전달되는 구성은 어떠한 방식으로도 대체될 수 있다.

상기 공전회전판(600)은 공전샤프트(200)의 일단에 고정 결합되므로 상기 공전샤프트(200)가 자전할 때 상기 공전회전판(600) 역시 자전을 하게 되며, 상기 공전회전판(600)을 관통하도록 장착되는 제1자전샤프트(700)는 공전회전판(600)의 자전축을 중심으로 공전을 하게 된다. 한편 상기 링기어(400)의 내측으로 인입된 제1자전샤프트(700)의 끝단은 링기어(400)의 내측에 기어결합된 위성기어(500)의 회전축 상에 결합되고, 상기 위성기어(500)는 링기어(400)의 내측면(더 명확하게는 내측이빨)을 타고 구르는 동작을 수행하는바, 상기 공전회전판(600)이 자전을 할 때 상기 제1자전샤프트(700)가와 링기어(400)는 자전을 하면서 동시에 공전을 하게 된다. 이와 같이 위성기어(500)가 링기어(400)의 내측면을 타고 구르면서 자전과 공전을 동시에 수행하는 동작은 기어를 이용한 동력전달 분야에서 널리 상용화되어 있는바, 제1자전샤프트(700) 및 위성기어(500)가 자전과 공전을 동시에 수행하는 원리에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 제1자전샤프트(700)가 공전회전판(600)에 결합된 상태를 유지하면서 보다 원활하게 자전할 수 있도록, 상기 공전회전판(600) 중 상기 제1자전샤프트(700)가 관통하는 부위에는 베어링(610)이 구비될 수 있다. 이러한 베어링(610)은 여러 분야에 걸쳐 다양한 용도로 활용되고 있는바, 상기 베어링(610)의 내부구조 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이때 본 발명에 의한 혼합장치는, 상기 회전컵(800)이 제1자전샤프트(700)와 회전축이 일치하도록 장착되는 것이 아니라 일정 각도 어긋나도록 즉, 상기 회전컵(800)의 길이방향 중심축이 상기 제1자전샤프트(700)의 길이방향 중심축과 교차하도록 장착된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다. 이와 같이 회전컵(800)과 제1자전샤프트(700)가 일정 각도 어긋나도록 경사지게 결합되면, 제1자전샤프트(700)가 자전을 할 때 회전컵(800)은 제1자전샤프트(700)와 동일하게 자전만 하는 것이 아니라 도 8에 도시된 바와 같이 트위스트 동작을 하게 되된다.

이와 같이 본 발명에 의한 혼합장치에 포함되는 회전컵(800)은, 공전샤프트(200)의 자전축을 중심으로 하는 공전과 제1자전샤프트(700)의 자전축을 중심으로 하는 자전을 하면서 길이방향 중심축의 경사방향이 지속적으로 변경되는 트위스트 동작까지 할 수 있다는 장점 즉, 3개의 축을 중심으로 입체적인 회전이 가능하다는 장점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 혼합장치를 이용하면, 회전컵(800)에 장착된 용기(미도시) 내의 시료가 공전 및 자전을 하면서 용기의 길이방향으로도 움직이는 3차원적인 혼합이 가능해진다는 장점이 있다.

한편, 제1자전샤프트(700)에 결합된 회전컵(800)이 혼합과정에서 흔들리거나 탈거되지 아니하도록, 상기 제1자전샤프트(700)의 타단에는 상기 회전컵(800)의 바닥이 결합되는 경사블록(710)이 구비되고, 상기 회전컵(800)은 경사블록(710)에 결합됨이 바람직하다. 상기 경사블록(710) 중 상기 회전컵(800)의 바닥과 결합되는 측(도 3에서는 좌측)에는 상기 제1자전샤프트(700)의 직경방향과 경사각을 갖도록 배열된 경사면(712)이 형성되는바, 상기 경사블록(710)의 경사면(712)에 안착된 회전컵(800)은 매우 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 회전컵(800)의 경사각이 너무 작으면 즉, 회전컵(800)의 길이방향 중심축과 제1자전샤프트(700)의 자전축 간의 교차각도가 너무 작으면 회전컵(800)의 트위스트 효과가 미미해져 종래의 혼합장치와 큰 차이가 없어지고, 회전컵(800)의 경사각이 20~40°를 초과하는 경우 회전컵(800)의 트위스트가 과도하게 발생되므로 용기 내의 시료가 용기의 내벽에 밀착되어 혼합효과가 오히려 떨어지는 문제가 발생된다. 따라서 상기 회전컵(800)의 경사각 즉, 경사블록(710)의 경사면(712) 경사각은 20~40°로 설정됨이 바람직하다.

또한, 회전컵(800)이 공전을 1회전 하는 동안 회전컵(800)의 자전속도가 너무 느리면 시료의 유동성이 떨어지고, 회전컵(800)이 공전을 1회전 하는 동안 회전컵(800)의 자전속도가 너무 빠르면 용기 내의 시료가 용기의 내벽에 밀착되어 상기 용기의 길이방향으로 움직이지 못하게 되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서 상기 위성기어(500)는 상기 링기어(400)의 내주면을 따라 1회전 공전할 때 2회전 자전하도록 구성됨이 바람직하다.

물론, 상기 회전컵(800)의 경사각과 자전속도는 시료의 물성 및 회전컵(800)의 규격 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

한편, 회전컵(800)의 공전 반경은 위성기어(500)의 크기에 따라 결정된다. 즉, 링기어(400)의 내경 대비 위성기어(500)의 외경이 크면 공전샤프트(200)와 제1자전샤프트(700) 간의 거리가 좁아지므로 공전 반경이 작아지고, 링기어(400)의 내경 대비 위성기어(500)의 외경이 작으면 공전샤프트(200)와 제1자전샤프트(700) 간의 거리가 커지므로 공전 반경이 증가하게 된다.

이때, 공전 반경이 너무 작으면 회전컵(800)의 자전속도가 공전속도 대비 과도하게 커지고, 공전 반경이 너무 크면 회전컵(800)의 자전속도가 공전속도 대비 과도하게 작아지므로, 상기 링기어(400) 내경은 상기 위성기어(500) 외경의 2.5배 내지 3.0배로 설정됨이 바람직하다.

한편, 상기 회전컵(800)의 장착되는 경사각은 시료의 종류나 회전컵(800)의 공전속도 및 자전속도 등 여러가지 조건에 따라 변경됨이 바람직한데, 도 3에 도시된 바와 같이 경사블록(710)과 제1자전샤프트(700)가 일체로 형성되면 회전컵(800)의 경사각 조절이 불가하다는 문제가 발생된다. 물론, 경사블록(710)의 경사면(712)이 상이하게 제작된 또 다른 제1자전샤프트(700)로 교체를 하는 경우 회전컵(800)의 경사각을 조절할 수 있으나, 제1자전샤프트(700)를 교체하기 위해서는 제1자전샤프트(700)를 감싸는 베어링(610) 및 위성기어(500)까지 모두 탈거해야 한다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 혼합장치는 제1자전샤프트(700)를 탈거하지 아니하더라도 회전컵(800)의 경사각을 조절할 수 있도록, 상기 경사블록(710)이 상기 제1자전샤프트(700)에 착탈 가능한 구조로 결합될 수 있다.

따라서 사용자는 회전컵(800)의 경사각을 변경시키고자 하는 경우, 제1자전샤프트(700)는 그대로 두고 경사블록(710)만을 다른 종류(경사면(712)이 상이한 다른 종류)로 교체함으로써, 회전컵(800)의 경사각을 보다 용이하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 공전회전판(600)에 하나의 회전컵(800)이 설치되면 공전회전판(600)이 자전을 할 때 회전컵(800)의 원심력이 공전회전판(600)의 일측으로만 집중되므로 상기 공전샤프트(200)가 흔들리게 되고, 이에 따라 진동 및 소음이 크게 발생하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명에 의한 혼합장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 공전회전판(600)에 착탈 가능한 구조로 결합되는 복수 개의 무게추(620)를 더 포함할 수 있다. 상기 회전컵(800)(또는 제1자전샤프트(700))와 상기 무게추(620)는 상기 공전샤프트(200)가 결합된 지점을 기준으로 대향되는 지점에 결합되는바, 공전샤프트(200) 자전 시 공전회전판(600)이 어느 일측으로 쏠리지 아니하고 균형을 이루면서 자전을 하게 되고, 상기 언급한 진동 및 소음을 현저히 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상기 무게추(620)의 무게는 회전컵(800)에 장착되는 용기 및 시료의 무게에 따라 증감될 수 있도록, 본 실시예에 도시된 바와 같이 무게추(620)의 설치 개수가 조절 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 혼합장치 단면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 혼합장치는 많은 양의 시료를 혼합할 수 있도록, 하나의 공전회전판(600)에 복수 개의 제1자전샤프트(700)가 장착될 수 있다. 이와 같이 제1자전샤프트(700)가 복수 개 장착되면, 회전컵(800) 및 용기 역시 복수 개 장착되는바, 한 번에 많은 양의 시료를 혼합할 수 있다. 또한, 각각의 용기에 서로 다른 종류의 시료를 채울 수 있으므로 한 번에 여러 종류의 혼합작업을 수행할 수 있다는 장점도 있다.

이때, 공전회전판(600) 자전 시 발생되는 원심력이 공전회전판(600)의 어느 일측으로 집중되지 아니하도록, 상기 복수 개의 제1자전샤프트(700)는 상기 공전샤프트(200)가 결합된 지점을 기준으로 방사형으로 배열됨이 바람직하다. 이와 같이 공전샤프트(200)가 방사형으로 배열되면, 공전샤프트(200)에 결합되는 회전컵(800) 및 용기 역시 방사형으로 배열되는바, 공전회전판(600)이 안정적으로 자전을 하게 된다는 장점이 있다.

또한, 복수 개의 회전컵(800)이 방사형으로 배열되면, 별도의 무게추(620)를 설치할 필요가 없으므로 구성이 간단해지고 작업성이 개선된다는 장점이 있다. 이때, 하나의 공전회전판(600)에 장착되는 제1자전샤프트(700) 및 회전컵(800)의 개수는 사용자의 선택에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 고정프레임 200 : 공전샤프트
250 : 동력전달벨트 300 : 구동모터
310 : 구동축 320 : 동력전달벨트
400 : 링기어 410 : 내경이빨
500 : 위성기어 510 : 외경이빨
600 : 공전회전판 610 : 베어링
620 : 무게추 700 : 제1자전샤프트
710 : 경사블록 712 : 경사면
800 : 회전컵 730 : 베어링
900 ; 제2자전샤프트

Claims (10)

1. 지면에 고정되는 고정프레임;
   상기 고정프레임에 자전가능하도록 결합되는 공전샤프트;
   상기 공전샤프트를 자전시키는 구동모터;
   상기 공전샤프트의 일단에 고정결합되는 공전회전판;
   일단이 상기 공전회전판을 관통하도록 결합되되 자전 가능한 구조로 장착되는 제1자전샤프트;
   상기 공전샤프트로부터 동력을 전달받아 상기 제1자전샤프트에 전달함으로써 상기 공전샤프트의 자전시에 상기 제1자전샤프트를 자전시키는 동력전달벨트를 구비하는 자전수단;
   상기 제1자전샤프트의 직경방향 또는 자전축 방향과 일정 경사각을 갖도록 배열된 경사면을 구비하여 상기 제1자전샤프트의 타단에 결합되는 경사블록;
   일단이 상기 경사면을 관통하도록 결합되고 자전가능한 구조로 장착되는 제2자전샤프트;
   상기 제2자전샤프트가 원심력에 의해 자전하도록 상기 제2자전샤프트가 관통하는 부위에 장착되는 복수 개의 베어링; 및
   상기 제2자전샤프트의 타단에 결합되는 회전컵을 포함하고,
   상기 제2자전샤프트의 길이방향 중심축은 상기 경사면과 직각을 이루는 구조를 가지며,
   상기 복수 개의 베어링은 상기 제2자전샤프트가 한 방향으로 자전하도록 하기 위해 전체 또는 일부가 클러치 베어링인 것을 특징으로 하는 혼합장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 공전샤프트의 타단에 착탈가능한 구조로 결합되는 복수개의 무게추를 더 포함하고,
   상기 회전컵과 상기 무게추는, 상기 공전샤프트의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 서로 대향하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 혼합장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 경사블록 및 상기 회전컵과 결합구조를 가지는 상기 제1자전샤프트는 상기 공전회전판에 복수 개 구비되고,
   상기 복수 개의 제1자전샤프트는 상기 공전샤프트가 결합된 지점을 기준으로 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 혼합장치
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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