KR20170008499A - 모터 클러치를 구비한 기어드 모터 - Google Patents

모터 클러치를 구비한 기어드 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기어드 모터에 관한 것으로서, 상세하게는 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해지더라도 모터 및 모터 주변 구조물을 보호할 수 있는 모터 클러치 기능을 구비한 기어드 모터에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 모터 클러치를 구비한 기어드 모터는 회전력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 고정 연결된 기어 샤프트와, 상기 기어 샤프트와 체결되거나 분리되는 모터 클러치와, 상기 모터 클러치와 체결되는 기어와, 상기 기어와 결합하는 기어 커버와, 상기 모터 클러치와 상기 기어 커버 사이에서 압축되어 상기 모터 클러치를 미는 스프링을 포함한다.

Description

모터 클러치를 구비한 기어드 모터{Geared motor having motor clutch}
본 발명은 기어드 모터(geared motor)에 관한 것으로서, 상세하게는 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해지더라도 모터 및 모터 주변 구조물을 보호할 수 있는 클러치 기능을 구비한 기어드 모터에 관한 것이다.
기어드 모터(geared motor)는 감속기 역할을 하는 기어가 결합되어 있는 모터를 말한다. 기어드 모터는 모터 회전축을 다양한 기어 비율로 전환하여 회전속도와 힘을 조절할 수 있다.
기어드 모터의 기어에 일측의 기어가 연결되어 모터 회전력보다 큰 부하가 가해지면 기어의 회전은 중단되나 기어에 연결된 기어드 모터는 계속해서 회전을 하려고 하기 때문에 기어드 모터가 과열된다.
이러한 과부하가 기어드 모터에 장시간 지속되거나 빈번히 발생하게 되면 기어드 모터의 수명이 단축되고 기어드 모터를 사용하는 제품에 오동작이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1257105호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기어에 허용 토크 이상의 부하가 걸리더라도 기어드 모터의 회전 동작에 영향을 주지 않는 기어드 모터를 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 클러치를 구비한 기어드 모터는 회전력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 고정 연결된 기어 샤프트와, 상기 기어 샤프트와 체결되거나 분리되는 모터 클러치와, 상기 모터 클러치와 체결되는 기어와, 상기 기어와 결합하는 기어 커버와, 상기 모터 클러치와 상기 기어 커버 사이에서 압축되어 상기 모터 클러치를 미는 스프링을 포함한다.
상기 기어 샤프트에는 일정 간격의 홈이 형성되고, 상기 모터 클러치에는 상기 기어 샤프트의 홈에 대응하는 일정 간격의 돌기가 형성되어, 상기 모터 클러치의 돌기가 상기 기어 샤프트의 홈에 삽입되거나 이탈함으로써 상기 기어 샤프트와 상기 모터 클러치가 체결되거나 분리되는 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 회전 중 상기 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해지면 상기 기어 및 상기 모터 클러치의 회전은 중단되고 상기 기어 샤프트는 회전하고자 함에 따라 상기 압축된 스프링이 상기 기어 커버 쪽으로 풀리면서 상기 기어 샤프트의 홈에 삽입된 상기 모터 클러치의 돌기가 이탈되어 상기 기어 샤프트와 상기 모터 클러치가 분리된 상태로 상기 기어 샤프트만 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 클러치를 구비한 기어드 모터는 회전력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 고정된 모터 클러치와, 상기 모터 클러치와 체결되거나 분리되는 기어와, 상기 모터에 설치된 와셔와, 상기 와셔와 상기 기어 사이에서 설치되어 상기 기어를 상기 모터 클러치로 미는 스프링을 포함한다.
상기 모터 클러치에는 홈이 형성되고, 상기 기어에는 상기 모터 클러치의 홈에 대응하는 돌기가 형성되어, 상기 기어의 돌기가 상기 모터 클러치의 홈에 삽입되거나 이탈함으로써 상기 기어와 상기 모터 클러치가 체결되거나 분리되는 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 회전 중 상기 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해지면 상기 기어의 회전은 중단되고 상기 모터의 회전축은 회전하고자 함에 따라 상기 스프링이 상기 와셔 쪽으로 압축되면서 상기 모터 클러치의 홈에 삽입된 상기 기어의 돌기가 이탈되어 상기 기어와 상기 모터 클러치가 분리된 상태로 상기 모터 클러치만 회전하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기어드 모터는 외부로부터 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해져서 기어의 회전이 중단된 경우 모터의 회전축도 동시에 회전 중단되지 않고 공회전이 되도록 함으로써 기어드 모터에 발생되는 과부하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 외부 과부하로 인한 기어드 모터의 과열현상을 막고 과열현상의 장시간 지속이나 반복으로 인해 기어드 모터의 수명이 짧아지거나 장치의 오동작이 발생되는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정 기어형 모터의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 고정 기어형 모터의 분해 사시.
도 3은 본 발명에 따른 고정 기어형 모터의 단면 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 모터 클러치와 기어의 결합 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 고정 기어형 모터의 슬립 발생 전 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 고정 기어형 모터의 슬립 발생 후 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유동 기어형 모터의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 유동 기어형 모터의 슬립 발생 전 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 유동 기어형 모터의 슬립 발생 후 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
본 발명에 따른 기어드 모터(geared motor)의 클러치 적용 방식은 크게 고정 기어형과 유동 기어형으로 구분될 수 있다. 고정 기어형은 기어가 모터 축 방향으로 병진운동을 못하거나 설계요구 조건상 병진운동을 해서는 안 되는 구조에 적용된다. 반면 유동 기어형은 기어가 모터 축 방향으로 병진운동을 할 수 있는 구조이다.
유동 기어형은 고정 기어형에 비하여 구성이 간단하고 제작이 용이하지만 운용 중 기어의 움직임이 발생하므로 적용범위에 제한이 있다. 반면 고정 기어형은 운용 중 기어의 움직임이 없기 때문에 안정적인 기어 작동이 가능하다.
고정 기어형 기어드 모터는 본 발명의 제1 실시예로서, 유동 기어형 기어드 모터는 본 발명의 제2 실시예로서 구체적으로 설명한다.
제1 실시예 : 고정 기어형 기어드 모터
도 1은 본 발명에 따른 고정 기어형 모터의 사시도를 나타내고, 도 2는 고정 기어형 모터의 분해 사시도를 나타내고, 도 3은 고정 기어형 모터의 단면 사시도를 나타내고, 도 4는 모터 클러치와 기어의 결합 사시도를 나타내고, 도 5는 고정 기어형 모터의 슬립 발생 전 단면도를 나타내고, 도 6은 고정 기어형 모터의 슬립 발생 후 단면도를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 모터(10) 회전축에 감속기 역할을 하는 기어 박스(11)가 연결되고 기어박스(11) 회전축에 기어 샤프트(12)가 연결된다.
기어 샤프트(12)는 제1 샤프트(12b) 및 제2 샤프트(12c)로 구성된다. 제1 샤프트(12b)는 기어박스(11) 회전축에 연결되고, 제2 샤프트(12c)는 제1 샤프트(12b)에 체결되어 제1 샤프트(12b)의 회전 시 함께 회전한다.
제2 샤프트(12c)에는 일정한 간격의 홈(12a)이 형성되어 있으며, 모터 클러치(22)에는 같은 간격의 돌기(22b)가 형성되어 있다.
제1 샤프트(12b)에 먼저 모터 클러치(22)가 끼워지고 이어서 스프링(21)이 끼워진다. 다음 기어(20)가 제1 샤프트(12b)에 끼워진다. 기어(20)가 제1 샤프트(12b)에 끼워질 때 모터 클러치(22)의 돌출부(22a)가 기어(20)의 홈(20a)에 삽입되면서 모터 클러치(22)가 기어(20) 내부에 체결되고 모터 클러치(22)와 기어(20)의 회전 운동이 일체화된다.
이어서 기어 커버(23)에 기어(20)가 끼워지고 기어 커버(23)의 중앙 홈(23a)에 제1 샤프트(12b)의 단부가 삽입되면서 기어 커버(23)가 기어 샤프트(12)에 체결될 때, 스프링(21)은 모터 클러치(22)와 기어 커버(23) 사이에서 압축되어 스프링의 압축력으로 모터 클러치(22)를 밀고 있는 상태가 된다.
이 스프링의 압축력에 의해 도 5와 같이 제2 샤프트(12c)의 홈(12a)에 모터 클러치(22)의 돌기(22b)가 삽입되면서 모터 클러치(22)가 기어 샤프트(12)에 체결된다.
모터(10)가 회전하면 기어 샤프트(12)가 모터(10)의 회전력을 모터 클러치(22)로 전달하고 모터 클러치(22)와 기어(20)가 함께 회전하게 된다.
이러한 상태에서 기어(20)에 돌기의 구성 및 스프링에 따른 허용 토크 이상의 부하가 가해지면 기어(20)는 회전을 멈추고 이와 연결된 모터 클러치(22)도 회전을 멈추게 된다.
그러나 모터(10)는 계속 회전하고 이에 따라 기어 샤프트(12)도 계속 회전하려고 한다. 따라서 허용 토크 이상의 부하는 스프링(21)의 압축력을 이기고 기어 샤프트(12)와 모터 클러치(22) 사이에 슬립(slip)을 발생시킨다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 스프링(21)의 압축이 기어 커버 쪽으로 풀리고 이에 따라 모터 클러치(22)의 돌기(22b)가 제2 기어 샤프트(12c)의 홈(12a)에서 떨어지면서 슬립이 발생하여, 모터 클러치(22)와 기어 샤프트(12)가 분리된 상태로 기어 샤프트(12)만 회전하게 된다.
제2 실시예 : 유동 기어형 기어드 모터
도 7은 본 발명에 따른 유동 기어형 모터의 사시도를 나타내고, 도 8은 유동 기어형 모터의 슬립 발생 전 단면도를 나타내고, 도 9는 유동 기어형 모터의 슬립 발생 후 단면도를 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 고정 기어형 모터와 같이 모터(50) 회전축에 감속기 역할을 하는 기어 박스(51)가 연결되고 기어 박스(51)의 모터 회전축(52)에 기어(53) 및 모터 클러치(54)가 연결된다.
여기서 유동 기어형 모터의 경우 기어의 축 방향 이동이 허용되기 때문에 고정 기어형 모터처럼 기어 내부에 모터 클러치를 구성할 필요가 없다.
도 8은 정상 체결 상태로서, 스프링(58)은 기어(53)와 와셔(57) 사이에 장착되어 기어(53)를 모터 클러치(54) 쪽으로 미는 상태이다. 이러한 스프링의 힘에 의해 기어(53)의 돌기(53a)가 모터 클러치(54)의 홈(54a)에 체결된다.
모터 클러치(54)는 모터 클러치 고정부(55, 56)에 의해 모터 회전축(52)에 고정되어 있다.
모터(50)가 회전하면 모터 회전축(52)의 회전력이 모터 클러치(54)로 전달되고 모터 클러치(54)와 기어(53)가 함께 회전하게 된다.
이러한 상태에서, 기어(53)에 허용 토크 이상의 부하가 가해지면 기어(53)는 회전을 멈추지만 모터(50)는 계속 회전하기 때문에 모터 회전축(52)도 계속 회전하려고 하므로 이에 따라 허용 토크 이상의 부하는 스프링(58)의 힘을 이기고 기어(53)와 모터 클러치(54) 사이에 슬립을 발생시킨다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 스프링(58)이 와셔(57) 쪽으로 압축되어 기어(53)의 돌기(53a)가 모터 클러치(54)의 홈(54a)에서 떨어지면서 슬립이 발생하여, 기어(53)와 모터 클러치(54)가 분리된 상태로 모터 회전축(52)과 함께 모터 클러치(54)만 회전하게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
10, 50: 모터 11, 51: 기어 박스
12: 기어 샤프트 20, 53: 기어
21, 58: 스프링 22, 54: 모터 클러치
12a, 54a: 홈 22b, 53a: 돌기
23: 기어 커버 55, 56: 모터 클러치 고정부
23a: 중앙 홈 57: 와셔

Claims (6)

  1. 회전력을 제공하는 모터와,
    상기 모터의 회전축에 고정 연결된 기어 샤프트와,
    상기 기어 샤프트와 체결되거나 분리되는 모터 클러치와,
    상기 모터 클러치와 체결되는 기어와,
    상기 기어와 결합하는 기어 커버와,
    상기 모터 클러치와 상기 기어 커버 사이에서 압축되어 상기 모터 클러치를 미는 스프링을 포함하는 모터 클러치를 구비한 기어드 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기어 샤프트에는 일정 간격의 홈이 형성되고, 상기 모터 클러치에는 상기 기어 샤프트의 홈에 대응하는 일정 간격의 돌기가 형성되어, 상기 모터 클러치의 돌기가 상기 기어 샤프트의 홈에 삽입되거나 이탈함으로써 상기 기어 샤프트와 상기 모터 클러치가 체결되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모터의 회전 중 상기 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해지면 상기 기어 및 상기 모터 클러치의 회전은 중단되고 상기 기어 샤프트는 회전하고자 함에 따라 상기 압축된 스프링이 상기 기어 커버 쪽으로 풀리면서 상기 기어 샤프트의 홈에 삽입된 상기 모터 클러치의 돌기가 이탈되어 상기 기어 샤프트와 상기 모터 클러치가 분리된 상태로 상기 기어 샤프트만 회전하는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  4. 회전력을 제공하는 모터와,
    상기 모터의 회전축에 고정된 모터 클러치와,
    상기 모터 클러치와 체결되거나 분리되는 기어와,
    상기 모터에 설치된 와셔와,
    상기 와셔와 상기 기어 사이에서 설치되어 상기 기어를 상기 모터 클러치로 미는 스프링을 포함하는 모터 클러치를 구비한 기어드 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모터 클러치에는 홈이 형성되고, 상기 기어에는 상기 모터 클러치의 홈에 대응하는 돌기가 형성되어, 상기 기어의 돌기가 상기 모터 클러치의 홈에 삽입되거나 이탈함으로써 상기 기어와 상기 모터 클러치가 체결되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모터의 회전 중 상기 기어에 허용 토크 이상의 부하가 가해지면 상기 기어의 회전은 중단되고 상기 모터의 회전축은 회전하고자 함에 따라 상기 스프링이 상기 와셔 쪽으로 압축되면서 상기 모터 클러치의 홈에 삽입된 상기 기어의 돌기가 이탈되어 상기 기어와 상기 모터 클러치가 분리된 상태로 상기 모터 클러치만 회전하는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
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