WO2012057410A1 - 동력전달장치 - Google Patents

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WO2012057410A1
WO2012057410A1 PCT/KR2011/000846 KR2011000846W WO2012057410A1 WO 2012057410 A1 WO2012057410 A1 WO 2012057410A1 KR 2011000846 W KR2011000846 W KR 2011000846W WO 2012057410 A1 WO2012057410 A1 WO 2012057410A1
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WO
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side fixture
input gear
rotating
gear
input
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PCT/KR2011/000846
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English (en)
French (fr)
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임선호
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주식회사 세진아이지비
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Priority to JP2013520629A priority patent/JP5551314B2/ja
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    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H57/00—General details of gearing
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    • F16H57/0482—Gearings with gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18088—Rack and pinion type
    • Y10T74/18104—Shiftable pinion

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device, and more particularly, because it has a simple and simple structure, the installation height can be lowered, so it is easy to apply to compact equipment, and the use of complicated peripheral accessories can be reduced.
  • the present invention relates to a power transmission apparatus which can reduce the frequency of maintenance work and cleaning work more drastically than before, thereby preventing process delay.
  • 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 trains are used throughout a variety of industrial machinery, including semiconductor equipment.
  • FIG. 1 is a side view of the state of use of the power transmission device according to the prior art.
  • the power transmission device 1 is, as shown in FIG. 1, for example, a straight line with a slider 3 (part hatched in FIG. 1) coupled to the base plate 2 in a rail 4 structure. It may be partly coupled to the slider 3 for movement.
  • the power train 1 connected to the slider 3 has a toothed engagement with a rack 5 which is fixed in the area of the base plate 2. (6) is provided.
  • the pinion 6 is coupled to the end of the shaft 7 provided to extend outward of the power train 1 so that the pinion 6 is toothed with the rack 5 when the device of FIG. 1 is coupled.
  • the structure of the power transmission device 1 of FIG. 1 is the form most used in the field.
  • the power transmission device 1 of FIG. 1 has a structure in which the pinion 6 is coupled to the end of the shaft 7 in a structure in which the shaft 7 protrudes outward, a foot print, in particular.
  • H installation height
  • pinion (6) Since lubricants need to be applied to the exterior, the surroundings of equipment are contaminated, and maintenance and cleaning work are frequently required, resulting in various problems such as delay in process. Is required.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is a simple and simple structure, the installation height can be lowered, easy to apply to compact equipment, can reduce the use of complex peripheral accessories as in the prior art, and furthermore maintenance
  • the present invention provides a power transmission apparatus that can reduce the frequency of work and cleaning operations more drastically than before, thereby preventing process delays.
  • the simple and simple structure is not only easy to apply to compact equipment, but also can reduce the use of various peripheral accessories, and furthermore, maintenance and cleaning operations can be achieved.
  • the frequency can be significantly reduced than before, which can prevent the process from being delayed.
  • FIG. 1 is a side view of the state of use of the power transmission device according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view of a power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a state in which the motor adapter is removed in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 2.
  • FIG. 5 is an enlarged view of region A of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of the power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side structural view of FIG. 6.
  • FIG 8 is a perspective view showing a state of use of another type of power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a side structural view of FIG. 8.
  • 10 to 12 are perspective views of a state of use of the power transmission device according to an embodiment of the present invention in various types, respectively.
  • the input gear is connected to the motor rotatable in the forward and reverse direction by the motor;
  • a planetary gear train that is circumscribed to the input gear and rotates in association with the rotation of the input gear about the input gear;
  • a main frame coupled to the plurality of rollers which are rotated while interacting with the rack along the circumferential direction and coupled to the ring gear at an outer side of the ring gear;
  • a non-rotating rear side fixture disposed in an area where the input value is located;
  • a non-rotating front side fixture disposed opposite the non-rotating rear side fixture with the ring gear and the main frame interposed therebetween and coupled to the non-rotating rear side fixture.
  • the main frame may include a front frame part including a plurality of first roller insertion holes into which the plurality of rollers are inserted; A rear frame portion having a plurality of second roller insertion holes communicating with the plurality of first roller insertion holes and disposed in parallel with the front frame portion; And a connection part connecting the front frame part and the rear frame part.
  • a ring gear connecting rib to which the ring gear is connected may be further provided inside the connection part.
  • a lubricant flow hole through which the lubricant flows along the length direction of the roller may be provided inside the roller.
  • the side wall of the roller may be further provided with a lubricant outlet and a lubricant inlet in communication with the lubricant flow hole for entering the lubricant.
  • the lubricant outlet and the lubricant inlet may be arranged in opposite directions along the radial direction of the roller in both end regions of the lubricant flow hole.
  • a lubricant flow channel may be further provided between the first roller insertion holes or the second roller insertion holes to allow the lubricant to flow.
  • the lubricant flow channel may be provided in the front frame part and connected to the first roller insertion holes.
  • An oil seal coupled to both end regions of the roller to keep the position airtight; And a centrifugal bearing coupled to both ends of the roller with the oil seal therebetween to double the rotation of the roller.
  • the apparatus may further include at least one main bearing disposed in an area between the non-rotating rear side fixture and the main frame or an area between the main frame and the non-rotating front side fixture to double the rotation of the main frame.
  • the main bearing may include a rear main bearing disposed between the non-rotating rear side fixture and the main frame; And a front main bearing disposed between the main frame and the non-rotating front side fixture.
  • the non-rotating front side fixture may be provided with a plurality of protrusions extending toward the non-rotating rear side fixture, and each of the plurality of protrusions may have a needle bearing coupled to the planetary gear array.
  • a rear side sealing cover disposed outside the non-rotating rear side fixture to support the non-rotating rear side fixture; And a front side sealing cover disposed outside the non-rotating front side fixture to support the non-rotating front side fixture.
  • An oil seal may be further disposed between the rear side sealing cover and the non-rotating rear side fixture and between the front side sealing cover and the non-rotating front side fixture.
  • An input gear support member for supporting the input gears;
  • at least one connector for rotatably connecting the input gear support member to the motor adapter.
  • the connector includes an input gear support bearing fitted to the input gear support member and connected to a flange area of the input gear support member; A clamp which is fitted to the input garden support member together with the input gear support bearing to allow the motor shaft of the motor to be coupled to the input gear support member; And an oil seal coupled to the input tooth support member to prevent leakage between the input tooth support bearing and the clamp.
  • the planetary gear array may be three planetary gears which are tooth-engaged with an outer surface of the input gear and an inner surface of the ring gear and rotated in conjunction with the rotation of the input gear.
  • Figure 2 is a perspective view of a power transmission device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of the motor adapter in the state detached from Figure 2
  • Figure 4 is an exploded perspective view of Figure 2
  • Figure 5 of Figure 4 An enlarged view of area A.
  • the power transmission device 100 is connected to the motor 10 (see FIGS. 6 and 7) and the input gear 20 rotatable in the forward and reverse directions by the motor 10. ),
  • the planetary gear train 30 which is circumscribed to the input gear 20 around the input gear 20 and rotates in conjunction with the rotation of the input gear 20, and the planetary gear train 30 is inscribed,
  • the ring gear 40 relatively rotated by the gear train 30 and the plurality of rollers 60 rotated relative to each other while interacting with the racks 15 (see FIGS. 6 and 7) are coupled along the circumferential direction.
  • the main frame 50 coupled to the ring gear 40 at the outside of the 40, the non-rotating rear side fixture 70 disposed in the region where the input gear 20 is located, the ring gear 40 and Non-rotating, non-rotating rear side fixture 70 coupled with non-rotating rear side fixture 70 with main frame 50 therebetween. And a front side fixes Miniature 80.
  • the motor 10 is a part that generates the rotational power by the power applied.
  • the servomotor which can be rotated in both forward and reverse directions and which is easy to control can be applied.
  • the scope of the present invention is not limited thereto, and various motors other than a servo motor, for example, a step motor, may be applied.
  • the input gear 20 is a part that is rotated in the forward or reverse direction by receiving the rotational power provided from the motor 10. Therefore, the input gear 20 is connected to the motor 10, the structure thereof will be described with reference to FIG.
  • the input gear 20 is supported by the input gear support member 21, as shown in FIG.
  • the input gear 20 is coupled to or integrally processed at the end of the input gear support member 21 having the shape of a shaft.
  • a flange 22 having a diameter larger than that of other areas of the input gear support member 21 is provided.
  • the motor 10 is seated and supported by the motor adapter 11, and the input gear support member 21 is rotatably connected to the motor adapter 11 by the connector 23.
  • the connector 23 is input to the input gear support member 21 together with the input gear support bearing 23a connected to the flange 22 region of the input gear support member 21 and the input gear support bearing 23a.
  • a clamp 23c fitted to the gardenia support member 21 and allowing a motor shaft (not shown) of the motor 10 to be coupled to the input tooth support member 21, an input tooth support bearing 23a and a clamp 23c. It is provided with an oil seal (23b) coupled to the input gear support member 21 to prevent leakage between.
  • the input toothed support bearing 23a is engaged while contacting the flange 22 region of the input toothed support member 21.
  • the clamp 23c is fastened to the input gear support member 21 to form a body with the input gear support member 21.
  • the clamp 23c is provided in an annular shape with one side open.
  • the bolts P are positioned at one opening of the clamp 23c.
  • the motor shaft (not shown) of the motor 10 coupled from the opposite side forms a body with the input gear support member 21. That is, the clamp 23c tightens the plurality of leg portions 21a inward when the motor shaft of the motor 10 is inserted between the plurality of leg portions 21a so that the motor shaft of the motor 10 has a plurality of leg portions. It serves to be fixed between (21a).
  • the final coupling state as shown in FIG. In this state, when the motor 10 rotates in the forward and reverse directions, the input gear support member 21 is rotated in association with the motor 10 so that the input gear 20 at its end can be rotated.
  • the planetary gear sequence 30 is circumscribed to the input gear 20 around the input gear 20 and rotates in association with the rotation of the input gear 20.
  • the planetary gear train 30 has three planetary gears 30a which are meshed with the outer surface of the input gear 20 and the inner surface of the ring gear 40 and rotated in conjunction with the rotation of the input gear 20. To be prepared.
  • the three planetary gears 30a all have the same shape and structure.
  • the planetary gear sequence 30 is provided using the three planetary gears 30a in a planar arrangement, but the number and arrangement of the planetary gears 30a constituting the planetary gear sequence 30 are It may differ from that shown.
  • the planetary gear array 30 may be applied to any number of internal planetary gear arrays.
  • the ring gear 40 is a portion in which the planetary gear sequence 30 composed of three planetary gears 30a is inscribed.
  • the ring gear 40 is rotated relative to the planetary gear array 30. This is because the non-rotating front side fixture 80 connected to the planetary gear sequence 30 is non-rotating, i.e., maintained in a fixed state.
  • the non-rotating front side fixture 80 is generally rotated in the present embodiment. Since the side fixture 80 is fixed, the ring gear 40 on which the planetary tooth sequence 30 is circumscribed rotates. As a result, the present embodiment has a principle that the input rotational power of the input gear 20 is transmitted to the rotational movement of the ring gear 40 through the planetary gear array 30.
  • the main frame 50 is a portion coupled to the ring gear 40 at the outside of the ring gear 40. As described above, since the input rotational power of the input gear 20 is transmitted to the rotational motion of the ring gear 40, the main frame 50 and the ring gear 40 as the ring gear 40 is rotated It is rotating at the same time
  • the main frame 50 is coupled with a plurality of rollers 60 rotated relative to each other while interacting with the rack 15 (see FIGS. 6 and 7).
  • the teeth of rack 15 may include both cycloidal and trocoids.
  • the main frame 50 may be provided in three parts, namely, the front frame part 51, the rear frame part 52, and the connection part 53.
  • the front frame portion 51, the rear frame portion 52 and the connecting portion 53 are only classified by position for convenience of description, they are preferably made of one body.
  • the front frame portion 51 has a disk-shaped structure that faces toward the planetary gear sequence 30.
  • the front frame part 51 is provided with a plurality of first roller insertion holes 51a into which a plurality of rollers 60 are inserted.
  • the first roller insertion holes 51a are provided as many as the number of rollers 60, and are regularly arranged along the circumferential direction of the front frame part 51 at equal angle intervals.
  • the rear frame portion 52 is a disk-shaped structure that faces the motor adapter 11 and is arranged side by side with the front frame portion 51.
  • a plurality of second roller insertion holes 52a into which the plurality of rollers 60 are inserted are also provided in the rear frame portion 52 so as to communicate with the first roller insertion holes 51a.
  • the plurality of rollers 60 may be connected to the main frame 50 in such a manner that both ends thereof are inserted into the first and second roller insertion holes 51a and 52a, as shown in FIGS. 2 and 3. .
  • the connecting portion 53 is a portion that connects the front frame portion 51 and the rear frame portion 52 and has a smaller diameter than the front frame portion 51 and the rear frame portion 52 so that the rollers 60 rotate when the rollers 60 are rotated.
  • a ring gear connecting rib 54 to which the ring gear 40 is connected is provided inside the connecting portion 53.
  • the ring gear connecting rib 54 has a protruding jaw structure protruding radially inward from the inside of the connecting portion 53.
  • the ring gear 40 is connected to the main frame 50 by being bolted or pinned after the ring gear 40 is folded to the ring gear connecting rib 54 of the protruding jaw structure. In this embodiment, it is possible to produce even one body.
  • the ring gear 40 forms a body with the main frame 50, and the plurality of rollers 60 are coupled to the main frame 50, the ring gear 40 is connected to the main frame 50 by the input rotational power of the input gear 20.
  • the planetary gear array 30 is rotated and the ring gear 40 is relatively rotated by the planetary gear array 30 so that the main frame 50 forming the body with the ring gear 40 can be rotated. .
  • the power transmission device 100 of the present embodiment is further provided with main bearings 57a and 57b as a means for doubling the rotation of the main frame 50.
  • the main bearings 57a and 57b may be ball bearings, but other bearings may be applied.
  • the roller during the rotation of the main frame 50 60 will only idle along the main frame 50.
  • rollers 60 are relatively rotatably coupled to the main frame 50 so as to be able to rotate in place.
  • the rollers 60 rotate while rotating along the main frame 50.
  • the rotation of the rollers 60 is a motion implemented only when the rack 15 is in contact with and interacts with the rollers 60 as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the rollers 60 are coupled to the main frame 50 in a structure capable of rotating in parallel, and a structure for rotating the rollers 60 on the main frame 50 and a lubrication structure for smoothly maintaining the rotation are applied together. It is preferable to be.
  • a lubricant flow hole 61 through which lubricant flows in the length direction of the roller 60 is provided inside the roller 60.
  • the side wall of the roller 60 is provided with a lubricant outlet 62 and a lubricant inlet 63 in communication with the lubricant flow hole 61, through which the lubricant flows in and out of the lubricant flow hole 61.
  • the lubricant outlet 62 and the lubricant inlet 63 may be arranged in opposite directions along the radial direction of the roller 60 in both end regions of the lubricant flow hole 61 as shown in FIG. 5.
  • the first roller insertion holes 51a of the front frame part 51 are lubricated so as to flow through the first roller insertion holes 51a.
  • a lubricant flow channel 51b connecting the first roller insertion holes 51a is provided.
  • the lubricant flow channel 51b may be provided on both or both of the front frame portion 51 and the rear frame portion 52, and is shown on the front frame portion 51 side in this embodiment.
  • the lubricant can pass through the first roller insertion holes 51a through the lubricant flow channel 51b while passing through the lubricant inlet 63, the lubricant flow hole 61 and the lubricant outlet 62. Accordingly, the rotation of the roller 60 on the main frame 50 may be smoother.
  • oil seals 55a and 55b are fitted in both end regions of the roller 60, and roller 60 is disposed at both ends of the roller 60 with the oil seals 55a and 55b interposed therebetween.
  • Rotation that is, centrifugal bearings 56a and 56b that double the rotation.
  • the oil seals 55a and 55b are coupled to both end regions of the roller 60, and the rear side sealing cover 96a and the front side sealing cover 96b are finally coupled to both ends of the apparatus as described later.
  • the lubricant may be exposed to the outside to contaminate the surrounding environment.
  • the ring gear 40 and the main frame 50, and the main bearings 57a and 57b, located therebetween, are assembled in one assembly. It is a part that is mutually coupled to provide a.
  • the non-rotating rear side fixture 70 and the non-rotating front side fixture 80 are maintained in a fixed position without being rotated unlike the main frame 50 which is rotated.
  • the non-rotating front side fixture 80 also called a carrier
  • the ring gear 40 which is the opposite side of the planetary gear sequence 30, can be rotated relative to induce rotational movement of the main frame 50 to which the rollers 60 are coupled. It becomes possible.
  • the non-rotating front side fixture 80 is provided with a plurality of protrusions 81 extending toward the non-rotating rear side fixture 70.
  • the needle bearings 82 are coupled to the plurality of protrusions 81, respectively, and are connected to the planetary gear array 30. Due to this structure, the non-rotating front side fixture 80 can be fixed in position without being co-rotated with the planetary gear sequence 30.
  • the rear side sealing cover 96a and the front side sealing cover 96b are coupled to the outside of the non-rotating rear side fixture 70 and the non-rotating front side fixture 80, respectively.
  • the rear side sealing cover 96a and the front side sealing cover 96b are responsible for sealing at that position.
  • Oil seals 98a and 98b are further coupled between the rear side sealing cover 96a and the non-rotating rear side fixture 70 and between the front side sealing cover 96b and the non-rotating front side fixture 80, respectively. do.
  • the planetary gear sequence 30 composed of three planetary gears 30a meshed with the input gear 20 is rotated.
  • the non-rotating front side fixture 80 is connected to the planetary gear sequence 30 because the needle bearing 82 is coupled to the protrusion 81 and connected to the planetary gear sequence 30. It is not rotated together but fixed in place. Therefore, when the planetary gear array 30 is rotated, that is, the ring gear 40 opposite to the planetary gear array 30 is rotated in place.
  • the ring gear 40 forms a body with the main frame 50 by the ring gear connecting rib 54, when the ring gear 40 is rotated by the action of the planetary gear sequence 30, the main frame 50 is rotated. Also rotated together. When the main frame 50 rotates, the main frame 50 may be more smoothly rotated by the action of the main bearings 57a and 57b.
  • the power transmission device 100 of the present embodiment is not used alone in the form of Figure 2, it is common to be used with the rack 15 attached to the apparatus as shown in Figures 6 and 7, in this case the roller 60 ) Are engaged with the rack 15 to linearly or linearly or curvedly move the rack 15. As such, when the rollers 60 rotate in engagement with the rack 15, the rollers 60 rotate.
  • the power transmission device 100 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7 for one use state used by applying to a semiconductor device or a system.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state of use of the power transmission device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a side structural view of FIG.
  • the power transmission device of the present embodiment 100 can be used.
  • the plurality of rollers (60) provided in the power transmission device 100 of the present embodiment is arranged so as to interact with the rack 15, the power transmission device 100 to the upper portion of the slider 13 bolt (B) It is enough to fix it.
  • the rollers 60 rotate linearly along the longitudinal direction of the rack 15 while rotating together with the main frame 50. Can linearly move along the direction of the arrow of FIG.
  • the linear transmission of the slider 13 may be similar to the conventional power transmission device 100 described with reference to Figure 1, but the power transmission device 100 of the present embodiment is a conventional power transmission of FIG.
  • the pinion 6 is coupled to the end of the shaft 7 in a structure in which the shaft 7 protrudes outward.
  • the rollers 60 which interact with the rack 15 substantially, are fitted into the main frame 50, and are coupled between the non-rotating rear side fixture 70 and the non-rotating front side fixture 80. Since the main frame 50 to which the rollers 60 are coupled has an assembly structure that is compactly assembled, the size of the device, in particular, the height of the device can be reduced overall. Therefore, even compact equipment can be applied.
  • the power transmission device 100 of the present embodiment is connected to the rotation of the gears 60, such as the input gear 20, the planetary gear sequence 30 and the ring gear 40, which is located inside the device of the rollers 60 Due to the simple structure of inducing rotational movement, unlike the conventional power transmission device 1 of FIG. 1, complicated peripheral accessories such as a gear box or a shrink fitting coupling need to be used. none.
  • the power transmission device 100 of the present embodiment can be provided with a simple structure, the frequency of maintenance work and cleaning work can be significantly reduced than before, thereby preventing the process from being delayed. .
  • the installation height can be lowered, so that it is easy to apply to compact equipment, and the use of complicated peripheral accessories as in the prior art can be reduced, and furthermore, maintenance
  • the frequency of operations and cleaning operations can be significantly reduced than before, thus preventing process delays.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state of use of another type of power transmission device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a side structural view of FIG. 8.
  • the power transmission device 100 of the present embodiment is illustrated and described as being used in the form of being coupled to the upper portion of the slider (13).
  • a partial region that is, a main frame 50 region, is disposed between the base plate 12a and the slider 13a so that the rollers 60 may be racked. It may also be used in a form to interact with 15a).
  • 10 to 12 are perspective views of a state of use of the power transmission device according to an embodiment of the present invention in various types, respectively.
  • the linear motion of the rack 15b may be provided.
  • the power transmission device 100 of the present embodiment straightens the sliders 13, 13a (see FIGS. 6 and 8) to which the power transmission device 100 of the present embodiment or the power transmission device 100 of the present embodiment is coupled. It may be used for the purpose of movement, or for the purpose of linear or rotational movement of the other racks 15b to 15d, and these applications may be used for the apparatus or system in which the power transmission device 100 of the present embodiment may be used. It may be chosen appropriately for the environment.
  • the present invention can be used in a variety of industrial equipment that requires power transmission, such as semiconductor equipment, display equipment, automobile or ship-related equipment, precision control equipment, robot equipment.

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Abstract

동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치는, 모터와 연결되어 모터에 의해 정역방향으로 회전 가능한 입력치차; 입력치차를 중심으로 입력치차에 외접되고 입력치차의 회전에 연동하여 회전되는 유성치차열; 유성치차열이 내접되며, 유성치차열에 의해 상대 회전되는 링 기어; 랙과 상호작용하면서 상대 회전되는 다수의 롤러가 원주방향을 따라 결합되며, 링 기어의 외곽에서 링 기어와 결합되는 메인 프레임; 입력치차가 위치된 영역에 배치되는 비회전 리어 사이드 픽스츄어; 및 링 기어 및 메인 프레임을 사이에 두고 비회전 리어 사이드 픽스츄어의 반대편에 배치되어 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 결합되는 비회전 프런트 사이드 픽스츄어를 포함한다.

Description

동력전달장치
본 발명은, 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 설치 높이를 낮출 수 있어 콤팩트한 장비에 적용이 용이하고, 종래처럼 복잡한 주변 부속품의 사용을 줄일 수 있으며, 나아가 메인티넌스(maintenance) 작업과 클리닝(cleaning) 작업의 빈도를 종래보다 현격하게 줄일 수 있어 공정이 지연되는 것을 예방할 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 등을 비롯한 다양한 산업 기계 등에 두루 사용되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 동력전달장치의 사용상태 측면 구조도이다.
종래기술에 따른 동력전달장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대 베이스 플레이트(2)에 대하여 레일(4) 구조로 결합된 슬라이더(3, 도 1에 빗금으로 해칭된 부분)를 직선운동시키기 위하여 슬라이더(3)에 부분적으로 결합될 수 있다.
베이스 플레이트(2)에 대한 슬라이더(3)의 직선운동을 위해, 슬라이더(3)에 연결되는 동력전달장치(1)에는 베이스 플레이트(2) 영역에 위치 고정되는 랙(5)과 치형 맞물림되는 피니언(6)이 마련된다.
피니언(6)은 동력전달장치(1)의 외측으로 연장되게 마련되는 샤프트(7)의 단부에 결합되어 도 1과 같은 장치의 결합 시 랙(5)과 치형 맞물림된다.
이러한 구조에 의해, 동력전달장치(1)의 모터(8)가 동작되면 동력전달장치(1)의 내장부품들의 상호작용에 기초하여 샤프트(7)가 회전되면서 피니언(6)이 회전된다.
이때, 피니언(6)은 위치 고정된 랙(5)과 치형 맞물림되어 있기 때문에 결과적으로 회전되는 피니언(6)은 랙(5)의 길이 방향을 따라 직선운동하게 됨으로써, 베이스 플레이트(2)에 대한 슬라이더(3)의 직선운동이 구현되며, 슬라이더(3) 상에 원하는 부품이나 장치를 로딩시킬 경우 해당 부품이나 장치를 직선운동시킬 수 있다.
이러한 도 1의 동력전달장치(1) 구조는 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 형태이다. 그렇지만, 도 1의 동력전달장치(1)는 샤프트(7)가 외측으로 돌출된 구조에서 샤프트(7)의 단부에 피니언(6)이 결합되는 구조를 가지고 있기 때문에 풋 프린트(foot print), 특히 설치 높이(H)가 높아질 수밖에 없어 콤팩트한 장비에 적용이 어려운 문제, 기어박스(gear box) 내지는 쉬링크 피팅 커플링(shrink fitting coupling) 등의 복잡한 주변 부속품이 요구되는 문제, 피니언(6)의 외면으로 윤활제가 도포되어야 하기 때문에 장비의 주변이 오염되는 문제, 구조상 메인티넌스(maintenance) 작업과 클리닝(cleaning) 작업이 수시로 요구되어 공정이 지연되는 문제 등 다양한 문제를 발생시키고 있으므로 이에 대한 구조 개선이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 설치 높이를 낮출 수 있어 콤팩트한 장비에 적용이 용이하고, 종래처럼 복잡한 주변 부속품의 사용을 줄일 수 있으며, 나아가 메인티넌스(maintenance) 작업과 클리닝(cleaning) 작업의 빈도를 종래보다 현격하게 줄일 수 있어 공정이 지연되는 것을 예방할 수 있는 동력전달장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 콤팩트한 장비에 적용이 용이할 뿐만 아니라 다양한 주변 부속품이 사용되는 것을 감소시킬 수 있으며, 나아가 메인티넌스(maintenance) 작업과 클리닝(cleaning) 작업의 빈도를 종래보다 현격하게 줄일 수 있어 공정이 지연되는 것을 예방할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 동력전달장치의 사용상태 측면 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 모터 어댑터를 분리한 상태의 사시도이다.
도 4는 도 2의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 A 영역의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 사용 상태 사시도이다.
도 7은 도 6의 측면 구조도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 다른 타입으로 사용하고 있는 사용상태 사시도이다.
도 9는 도 8의 측면 구조도이다.
도 10 내지 도 12는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치를 다양한 타입으로 사용하고 있는 사용상태 사시도이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모터와 연결되어 상기 모터에 의해 정역방향으로 회전 가능한 입력치차; 상기 입력치차를 중심으로 상기 입력치차에 외접되고 상기 입력치차의 회전에 연동하여 회전되는 유성치차열; 상기 유성치차열이 내접되며, 상기 유성치차열에 의해 상대 회전되는 링 기어; 랙과 상호작용하면서 상대 회전되는 다수의 롤러가 원주방향을 따라 결합되며, 상기 링 기어의 외곽에서 상기 링 기어와 결합되는 메인 프레임; 상기 입력치차가 위치된 영역에 배치되는 비회전 리어 사이드 픽스츄어; 및 상기 링 기어 및 상기 메인 프레임을 사이에 두고 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어의 반대편에 배치되어 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 결합되는 비회전 프런트 사이드 픽스츄어를 포함하는 동력전달장치가 제공될 수 있다.
상기 메인 프레임은, 상기 다수의 롤러가 삽입되는 다수의 제1 롤러 삽입홀을 구비하는 프런트 프레임부; 상기 다수의 제1 롤러 삽입홀과 연통되는 다수의 제2 롤러 삽입홀을 구비하며, 상기 프런트 프레임부와 나란하게 배치되는 리어 프레임부; 및 상기 프런트 프레임부와 상기 리어 프레임부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 연결부의 내측에는 상기 링 기어가 연결되는 링 기어 연결리브가 더 마련될 수 있다.
상기 롤러의 내부에는 상기 롤러의 길이방향을 따라 윤활제가 유동되는 윤활제 유동홀이 마련될 수 있다.
상기 롤러의 측벽에는 상기 윤활제 유동홀과 연통되어 상기 윤활제가 출입되는 윤활제 출구와 윤활제 입구가 더 마련될 수 있다.
상기 윤활제 출구와 상기 윤활제 입구는 상기 윤활제 유동홀의 양단부 영역에서 상기 롤러의 반경방향을 따라 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다.
상기 제1 롤러 삽입홀들 사이 또는 상기 제2 롤러 삽입홀들 사이에는 상기 윤활제의 유동을 허용하는 윤활제 유동 채널이 더 마련될 수 있다.
상기 윤활제 유동 채널은 상기 프런트 프레임부에 마련되어 상기 제1 롤러 삽입홀들에 연결될 수 있다.
상기 롤러의 양단부 영역에 각각 결합되어 해당 위치를 기밀유지시키는 오일 실; 및 상기 오일 실을 사이에 두고 상기 롤러의 양단부에 각각 결합되어 상기 롤러의 회전을 배가시키는 원심 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 상기 메인 프레임 사이 영역 또는 상기 메인 프레임과 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어 사이 영역에 배치되어 상기 메인 프레임의 회전을 배가시키는 적어도 하나의 메인 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 메인 베어링은, 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 상기 메인 프레임 사이에 배치되는 리어 메인 베어링; 및 상기 메인 프레임과 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어 사이에 배치되는 프런트 메인 베어링을 포함할 수 있다.
상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어에는 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어를 향해 연장되는 다수의 돌기부가 마련될 수 있으며, 상기 다수의 돌기부 각각에는 니들 베어링이 결합되어 상기 유성치차열에 연결될 수 있다.
상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어의 바깥쪽에 배치되어 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어를 지지하는 리어 사이드 실링커버; 및 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어의 바깥쪽에 배치되어 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어를 지지하는 프런트 사이드 실링커버를 더 포함할 수 있다.
상기 리어 사이드 실링커버와 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어 사이, 그리고 상기 프런트 사이드 실링커버와 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어 사이에는 각각 오일 씰이 더 배치될 수 있다.
상기 입력치차를 지지하는 입력치차 지지부재; 상기 모터가 안착되는 모터 어댑터; 및 상기 모터 어댑터에 상기 입력치차 지지부재를 회전 가능하게 연결시키는 적어도 하나의 연결구를 더 포함할 수 있다.
상기 연결구는, 상기 입력치차 지지부재에 끼워져 상기 입력치차 지지부재의 플랜지 영역에 연결되는 입력치차지지베어링; 상기 입력치차지지베어링과 함께 상기 입력치자 지지부재에 끼워지되 상기 모터의 모터축이 상기 입력치차 지지부재에 결합되도록 하는 클램프; 및 상기 입력치차지지베어링과 상기 클램프 사이의 누유방지를 위해 상기 입력치차 지지부재에 결합되는 오일 씰을 포함할 수 있다.
상기 유성치차열은, 상기 입력치차의 외면과 상기 링 기어의 내면에 치형 맞물림되어 상기 입력치차의 회전에 연동하여 회전되는 3개의 유성치차일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에서 모터 어댑터를 분리한 상태의 사시도이며, 도 4는 도 2의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 A 영역의 확대도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 동력전달장치(100)는, 모터(10, 도 6 및 도 7 참조)와 연결되어 모터(10)에 의해 정역방향으로 회전 가능한 입력치차(20)와, 입력치차(20)를 중심으로 입력치차(20)에 외접되고 입력치차(20)의 회전에 연동하여 회전되는 유성치차열(30)과, 유성치차열(30)이 내접되며, 유성치차열(30)에 의해 상대 회전되는 링 기어(40)와, 랙(15, 도 6 및 도 7 참조)과 상호작용하면서 상대 회전되는 다수의 롤러(60)가 원주방향을 따라 결합되며 링 기어(40)의 외곽에서 링 기어(40)와 결합되는 메인 프레임(50)과, 입력치차(20)가 위치된 영역에 배치되는 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와, 링 기어(40) 및 메인 프레임(50)을 사이에 두고 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)의 반대편에 배치되어 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와 결합되는 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)를 포함한다.
모터(10)는 인가되는 전원에 의해 회전동력을 발생시키는 부분이다. 정역 방향 모두로 회전이 가능하면서도 제어가 용이한 서보모터가 적용될 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니며, 서보모터 외의 다른 다양한 모터, 예컨대 스텝 모터 등이 적용되어도 무방하다.
입력치차(20)는 모터(10)에서 제공되는 회전 동력을 전달받아 정방향 혹은 역방향으로 회전되는 부분이다. 따라서 입력치차(20)는 모터(10)와 연결되는데, 이의 구조에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
입력치차(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 입력치차 지지부재(21)에 의해 지지된다.
다시 말해, 본 실시예의 경우, 대략 샤프트(shaft)의 형태를 갖는 입력치차 지지부재(21)의 단부에 입력치차(20)가 결합되는 혹은 일체로 가공되는 형태를 갖는다. 입력치차(20)가 위치되는 입력치차 지지부재(21)의 단부 영역에는 입력치차 지지부재(21)의 다른 영역보다 직경이 큰 플랜지(22)가 마련된다.
모터(10)는 모터 어댑터(11)에 안착되어 지지되며, 이러한 모터 어댑터(11)에 입력치차 지지부재(21)가 연결구(23)에 의해 회전 가능하게 연결된다.
연결구(23)는, 입력치차 지지부재(21)에 끼워져 입력치차 지지부재(21)의 플랜지(22) 영역에 연결되는 입력치차지지베어링(23a)과, 입력치차지지베어링(23a)과 함께 입력치자 지지부재(21)에 끼워지되 모터(10)의 모터축(미도시)이 입력치차 지지부재(21)에 결합되도록 하는 클램프(23c)와, 입력치차지지베어링(23a)과 클램프(23c) 사이의 누유방지를 위해 입력치차 지지부재(21)에 결합되는 오일 씰(23b)을 구비한다.
입력치차지지베어링(23a)은 입력치차 지지부재(21)의 플랜지(22) 영역까지 접하면서 체결된다. 클램프(23c)는 입력치차 지지부재(21)에 체결되어 입력치차 지지부재(21)와 한 몸체를 이룬다.
이러한 클램프(23c)는 일측이 개방된 고리 형상으로 마련된다. 입력치차 지지부재(21)의 단부에 마련되는 다수의 다리부(21a)가 클램프(23c) 내의 관통홀(23d)에 삽입된 때 클램프(23c)의 일측 개방부에 위치된 볼트(P)로 개방부를 조임으로써 반대편에서 결합되는 모터(10)의 모터축(미도시)이 입력치차 지지부재(21)와 한 몸체를 이루도록 한다. 즉 클램프(23c)는 다수의 다리부(21a) 사이로 모터(10)의 모터축이 삽입된 때 다수의 다리부(21a)를 내측 방향으로 조임으로써 모터(10)의 모터축이 다수의 다리부(21a) 사이에서 고정되도록 하는 역할을 한다.
모터 어댑터(11)에 모터(10)가 연결된 후 모터(10)의 모터축(미도시)이 홀더(23c)에 의해 입력치차 지지부재(21)와 고정되면 도 2와 같은 최종 결합 상태가 되는데, 이러한 상태에서 모터(10)가 정역방향으로 회전되면 이에 연동하여 입력치차 지지부재(21)가 회전되면서 그 단부의 입력치차(20)가 회전될 수 있게 된다.
유성치차열(30)은 입력치차(20)를 중심으로 입력치차(20)에 외접되어 입력치차(20)의 회전에 연동하여 회전된다.
본 실시예에서 유성치차열(30)은 입력치차(20)의 외면과 링 기어(40)의 내면에 치형 맞물림되어 입력치차(20)의 회전에 연동하여 회전되는 3개의 유성치차(30a)로 마련된다. 3개의 유성치차(30a)는 모두 동일한 형상과 구조를 갖는다.
물론, 본 실시예의 경우, 평면 배열 상태의 3개의 유성치차(30a)를 사용하여 유성치차열(30)을 마련하고 있지만 유성치차열(30)을 이루는 유성치차(30a)의 개수와 배열 구조는 도시된 것과 다를 수 있다.
예컨대, 감속비를 높이려 하는 경우에는 유성치차(30a)의 개수를 줄일 수 있고, 강한 토크 출력을 제공하고자 할 때는 유성치차(30a)의 개수를 늘릴 수 있고, 일반적인 유성치차 대신 내접식 유성치차열을 구비할 수도 있으므로 내부동력전달 부분의 구조는 상황에 따라 충분히 달라질 수 있어서 도면에 도시된 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 수는 없다. 결과적으로 유성치차열(30)은 내접식 유성치차열 등으로 얼마든지 변경 적용될 수 있다.
링 기어(40)는 3개의 유성치차(30a)로 된 유성치차열(30)이 내접되는 부분이다.
자세히 후술하겠지만, 입력치차(20)의 입력 회전동력에 의해 유성치차열(30)이 회전될 때, 링 기어(40)는 유성치차열(30)에 대해 상대 회전하게 된다. 이는, 유성치차열(30)에 연결되는 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)가 비회전, 즉 고정된 상태를 유지하고 있기 때문이다.
통상의 경우는 입력치차(20)의 입력 회전동력에 의해 유성치차열(30)이 회전될 때, 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)가 동회전되는 것이 일반적이나 본 실시예의 경우, 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)가 고정된 상태를 유지하기 때문에, 반대로 유성치차열(30)이 외접되는 링 기어(40)가 회전하게 되는 것이다. 결과적으로, 본 실시예는 입력치차(20)의 입력 회전동력이 유성치차열(30)을 통해 링 기어(40)의 회전운동으로 전달되는 원리를 갖는다.
메인 프레임(50)은 링 기어(40)의 외곽에서 링 기어(40)와 결합되는 부분이다. 앞서 기술한 바와 같이, 입력치차(20)의 입력 회전동력은 링 기어(40)의 회전운동으로 전달되기 때문에, 링 기어(40)가 회전됨에 따라 메인 프레임(50)이 링 기어(40)와 동회전된다.
이러한 메인 프레임(50)에는 랙(15, 도 6 및 도 7 참조)과 상호작용하면서 상대 회전되는 다수의 롤러(60)가 원주방향을 따라 결합된다. 랙(15)의 치형은 사이클로이드와 트로코이드 모두가 포함될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 메인 프레임(50)과 롤러(60)의 구조에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
메인 프레임(50)은 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 3 파트, 즉 프런트 프레임부(51), 리어 프레임부(52) 및 연결부(53)로 마련될 수 있다. 물론, 프런트 프레임부(51), 리어 프레임부(52) 및 연결부(53)는 설명의 편의를 위해 위치별로 분류한 것일 뿐 이들은 한 몸체로 제작되는 편이 바람직하다.
프런트 프레임부(51)는 유성치차열(30) 쪽으로 향하는 원반형 구조를 갖는다. 프런트 프레임부(51)에는 다수의 롤러(60)가 삽입되는 다수의 제1 롤러 삽입홀(51a)이 마련된다. 제1 롤러 삽입홀(51a)은 롤러(60)의 개수만큼 마련되며, 프런트 프레임부(51)의 원주방향을 따라 등각도 간격을 가지고 규칙적으로 배열된다.
리어 프레임부(52)는 모터 어댑터(11) 쪽으로 향하는 원반형 구조로서 프런트 프레임부(51)와 나란하게 배치된다. 리어 프레임부(52)에도 다수의 롤러(60)가 삽입되는 다수의 제2 롤러 삽입홀(52a)이 제1 롤러 삽입홀(51a)들과 상호 연통되게 마련된다.
결과적으로 다수의 롤러(60)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 롤러 삽입홀(51a,52a)에 그 양단부가 삽입되는 형태로 메인 프레임(50)에 연결될 수 있다.
연결부(53)는 프런트 프레임부(51)와 리어 프레임부(52)를 연결하는 부분으로서 프런트 프레임부(51)와 리어 프레임부(52)보다는 직경이 좁게 마련되어 롤러(60)들이 회전될 때 간섭되지 않도록 한다.
이러한 연결부(53)의 내측에는 링 기어(40)가 연결되는 링 기어 연결리브(54)가 마련된다. 링 기어 연결리브(54)는 연결부(53)의 내측에서 반경방향 내측으로 돌출된 돌출턱 구조를 갖는다. 이러한 돌출턱 구조의 링 기어 연결리브(54)에 링 기어(40)가 접면된 후 볼트 혹은 핀 결합됨으로써 링 기어(40)는 메인 프레임(50)에 연결되어 메인 프레임(50)과 한 몸체를 이룰 수 있는데, 실시상에서는 한 몸체로도 제작이 가능하다.
이와 같이, 링 기어(40)가 메인 프레임(50)과 한 몸체를 이루며, 또한 메인 프레임(50)에 다수의 롤러(60)가 결합되어 있기 때문에, 입력치차(20)의 입력 회전동력에 의해 유성치차열(30)의 회전되고 유성치차열(30)에 의해 링 기어(40)가 상대 회전됨으로써 결과적으로 링 기어(40)와 한 몸체를 이루는 메인 프레임(50)이 회전될 수 있게 되는 것이다.
본 실시예의 동력전달장치(100)에는 메인 프레임(50)의 회전을 배가시키기 위한 수단으로서 메인 베어링(57a,57b)이 더 마련된다. 즉 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와 메인 프레임(50) 사이에 리어 메인 베어링(57a)이, 그리고 메인 프레임(50)과 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80) 사이에 프런트 메인 베어링(57b)이 배치되어 메인 프레임(50)의 회전이 보다 원활해질 수 있도록 하고 있다. 메인 베어링(57a,57b)은 볼 베어링일 수 있지만 다른 베어링이 적용되어도 무방하다.
한편, 다수의 롤러(60)가 메인 프레임(50)에 결합될 때, 다수의 롤러(60)가 메인 프레임(50)에 압입식 등의 방법으로 고정되어 있다면 메인 프레임(50)의 회전 시 롤러(60)들은 메인 프레임(50)을 따라 공전만 하게 된다.
하지만, 본 실시예의 경우, 롤러(60)들은 그 자리에서 자전을 병행할 수 있도록 메인 프레임(50)에 상대 회전 가능하게 결합된다.
따라서 메인 프레임(50)의 회전 시 롤러(60)들은 메인 프레임(50)을 따라 공전도하면서 자전을 병행하게 된다. 물론, 롤러(60)들의 자전은 도 6 및 도 7처럼 롤러(60)들에 랙(15)이 접하여 상호작용할 때만 구현되는 운동이다.
이처럼 롤러(60)들이 자전을 병행할 수 있는 구조로 메인 프레임(50)에 결합되기 위해서는 메인 프레임(50) 상에서 롤러(60)들을 회전시키기 위한 구조와 회전을 원활하게 유지시키는 윤활 구조가 함께 적용되는 것이 바람직하다.
이에 대해 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 롤러(60)의 내부에는 롤러(60)의 길이 방향을 윤활제가 유동되는 윤활제 유동홀(61)이 마련된다. 그리고 롤러(60)의 측벽에는 윤활제 유동홀(61)과 연통되어 윤활제가 윤활제 유동홀(61)을 통해 출입되는 윤활제 출구(62)와 윤활제 입구(63)가 마련된다.
반드시 그러한 것은 아니지만 윤활제 출구(62)와 윤활제 입구(63)는 도 5처럼 윤활제 유동홀(61)의 양단부 영역에서 롤러(60)의 반경방향을 따라 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다.
이와 같은 롤러(60)의 윤활 구조에 더하여 프런트 프레임부(51)의 제1 롤러 삽입홀(51a)들에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 롤러 삽입홀(51a)들을 통해 윤활제가 유동되도록 제1 롤러 삽입홀(51a)들을 연결하는 윤활제 유동 채널(51b)이 마련된다. 윤활제 유동 채널(51b)은 프런트 프레임부(51)와 리어 프레임부(52) 양쪽, 또는 어느 한쪽에 마련될 수도 있으며, 본 실시예에서는 프런트 프레임부(51) 쪽에 도시하였다.
이러한 구조에 의해, 윤활제는 윤활제 입구(63), 윤활제 유동홀(61) 및 윤활제 출구(62)를 경유하는 한편 윤활제 유동 채널(51b)을 통해 제1 롤러 삽입홀(51a)들을 경유할 수 있으며, 이에 따라 메인 프레임(50) 상에서의 롤러(60)에 대한 자전이 보다 원활해질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 롤러(60)의 양단부 영역에는 각각 오일 실(55a,55b)이 끼워지며, 오일 실(55a,55b)을 사이에 두고 롤러(60)의 양단부에는 롤러(60)의 회전, 즉 자전을 배가시키는 원심 베어링(56a,56b)이 결합된다.
이처럼 롤러(60)의 양단부 영역에는 각각 오일 실(55a,55b)이 결합되고, 또한 후술하는 것처럼 최종적으로 장치의 양단부에 리어 사이드 실링커버(96a)와 프런트 사이드 실링커버(96b)가 결합되기 때문에, 종래와 달리 윤활제가 외부로 노출되어 주변 환경을 오염시키는 문제를 해소할 수 있다.
비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)는, 그 사이에 위치되는 링 기어(40) 및 메인 프레임(50), 그리고 메인 베어링(57a,57b)이 하나의 어셈블리를 마련할 수 있도록 상호간 결합되는 부분이다.
앞서도 기술한 바와 같이, 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)는 회전되는 메인 프레임(50)과는 달리 회전되지 않고 위치 고정된 상태를 유지한다.
특히, 본 실시예의 경우, 캐리어라 불리기도 하는 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)가 유성치차열(30)과 함께 회전되지 않고 위치 고정되어 있기 때문에, 입력치차(20)의 입력 회전동력에 의해 유성치차열(30)이 회전될 때, 유성치차열(30)의 상대편인 링 기어(40)가 상대 회전될 수 있게 됨으로써 롤러(60)들이 결합된 메인 프레임(50)의 회전운동을 유도할 수 있게 된다.
비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)에는 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)를 향해 연장되는 다수의 돌기부(81)가 마련된다. 그리고 다수의 돌기부(81)에는 각각 니들 베어링(82)이 결합되어 유성치차열(30)에 연결된다. 이러한 구조로 인해, 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)는 유성치차열(30)과 동회전되지 않고 위치 고정될 수 있다.
비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)의 외측에는 각각 리어 사이드 실링커버(96a)와 프런트 사이드 실링커버(96b)가 결합된다. 리어 사이드 실링커버(96a)와 프런트 사이드 실링커버(96b)는 그 위치에서 실링을 담당한다.
리어 사이드 실링커버(96a)와 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70) 사이, 그리고 프런트 사이드 실링커버(96b)와 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80) 사이에는 각각 오일 씰(98a,98b)이 더 결합된다.
이러한 구성을 갖는 동력전달장치(100)의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.
모터(10)가 동작되면 모터(10)와 연결된 입력치차 지지부재(21)가 회전됨으로써 입력치차(20)가 일방향으로 회전된다.
입력치차(20)가 일방향으로 회전되면 입력치차(20)와 기어 맞물림되어 있는 3개의 유성치차(30a)로 된 유성치차열(30)이 회전된다.
이때, 앞서 반복해서 설명한 바와 같이, 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80)는 돌기부(81)에 니들 베어링(82)이 결합되어 유성치차열(30)에 연결되어 있기 때문에 유성치차열(30)과 함께 회전되지 않고 그 자리에 위치 고정된다. 때문에 유성치차열(30)의 회전 시 즉 유성치차열(30)이 제자리에서 회전됨에 따라 그의 반대편인 링 기어(40)가 회전하게 된다.
링 기어(40)는 링 기어 연결리브(54)에 의해 메인 프레임(50)과 한 몸체를 형성하고 있으므로 유성치차열(30)의 작용에 의해 링 기어(40)가 회전되면 메인 프레임(50) 역시 함께 회전된다. 메인 프레임(50)의 회전 시 메인 베어링(57a,57b)의 작용에 의해 메인 프레임(50)의 회전이 보다 원활해질 수 있다.
위와 같은 동작에 의해 메인 프레임(50)이 회전하게 되면, 메인 프레임(50)에 결합된 다수의 롤러(60)들은 메인 프레임(50)을 따라 공전하게 된다.
한편, 본 실시예의 동력전달장치(100)는 도 2의 형태 단독으로 사용되는 것은 아니며, 도 6 및 도 7과 같은 장치에 부속되어 랙(15)과 함께 사용되는 것이 일반적인데, 이때는 롤러(60)들이 랙(15)과 맞물림되어 랙(15)에 대해 직선운동하거나 랙(15)을 직선 혹은 곡선운동시키게 된다. 이처럼 롤러(60)들이 랙(15)과 맞물려 회전할 때는 롤러(60)의 자전도 이루어진다.
그러면, 본 실시예에 따른 동력전달장치(100)를 반도체 장치나 시스템 등에 적용하여 사용하는 하나의 사용 상태에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 자세히 알아보도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 사용 상태 사시도이고, 도 7은 도 6의 측면 구조도이다.
예컨대 랙(15)이 일측에 고정된 베이스 플레이트(12)에 대하여 레일(14) 구조로 결합된 슬라이더(13)를 도 6의 화살표 방향으로 직선운동시키고자 할 때, 본 실시예의 동력전달장치(100)를 사용할 수 있다.
이때는 본 실시예의 동력전달장치(100)에 마련되는 다수의 롤러(60)가 랙(15)에 맞물려 상호작용할 수 있도록 배치하면서 슬라이더(13)의 상부에 동력전달장치(100)를 볼트(B)로 고정시키면 그것으로 충분하다.
그러면, 앞서 기술한 바와 같이, 모터(10)가 동작되면 입력치차(20)에 의해 유성치차열(30)의 회전을 유도하여 결과적으로 링 기어(40)를 통한 메인 프레임(50)의 회전운동을 발생시킴으로써 메인 프레임(50)에 결합된 롤러(60)들은 메인 프레임(50)과 함께 회전하면서 랙(15)의 길이방향을 따라 직선운동한다.
본 실시예의 동력전달장치(100)는 슬라이더(13)에 고정되어 있기 때문에 롤러(60)들은 메인 프레임(50)과 함께 회전하면서 랙(15)의 길이방향을 따라 직선운동함에 따라 슬라이더(13)는 도 6의 화살표 방향을 따라 직선운동할 수 있게 된다.
한편, 슬라이더(13)의 직선운동을 이끌어내고 있다는 점에서는 도 1에서 설명한 통상의 동력전달장치(100)와 일견 유사할 수 있지만, 본 실시예의 동력전달장치(100)는 도 1의 종래 동력전달장치(1)와는 달리 샤프트(7)가 외측으로 돌출된 구조에서 샤프트(7)의 단부에 피니언(6)이 결합되는 구조를 가지고 있지 않다.
즉 실질적으로 랙(15)과 상호작용하는 롤러(60)들이 메인 프레임(50)에 끼워지는 형태로 결합되고, 비회전 리어 사이드 픽스츄어(70)와 비회전 프런트 사이드 픽스츄어(80) 사이에서 롤러(60)들이 결합된 메인 프레임(50)이 콤팩트하게 조립되는 어셈블리 구조를 가지고 있기 때문에 장치의 사이즈, 특히 장치의 높이를 전반적으로 줄일 수 있다. 따라서 콤팩트한 장비라도 적용이 가능하다.
뿐만 아니라 본 실시예의 동력전달장치(100)는 장치의 내부에 위치되는 입력치차(20), 유성치차열(30) 및 링 기어(40) 등의 상호 상대적인 기어 회전에 연동하여 롤러(60)들의 회전운동을 유도하는 단순한 구조를 가지고 있기 때문에, 도 1의 종래 동력전달장치(1)와는 달리 기어박스(gear box) 내지는 쉬링크 피팅 커플링(shrink fitting coupling) 등의 복잡한 주변 부속품이 사용될 필요가 없다.
이처럼 본 실시예의 동력전달장치(100)는 단순 구조로 마련될 수 있기 때문에 메인티넌스(maintenance) 작업과 클리닝(cleaning) 작업의 빈도를 종래보다 현격하게 줄일 수 있어 공정이 지연되는 것을 예방할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 설치 높이를 낮출 수 있어 콤팩트한 장비에 적용이 용이하고, 종래처럼 복잡한 주변 부속품의 사용을 줄일 수 있으며, 나아가 메인티넌스(maintenance) 작업과 클리닝(cleaning) 작업의 빈도를 종래보다 현격하게 줄일 수 있어 공정이 지연되는 것을 예방할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치의 다른 타입으로 사용하고 있는 사용상태 사시도이고, 도 9는 도 8의 측면 구조도이다.
도 6 및 도 7의 경우에는 본 실시예의 동력전달장치(100)가 슬라이더(13)의 상부에 결합되는 형태로 사용되는 것에 관해 도시 및 설명하였다.
하지만, 본 실시예의 동력전달장치(100)는 도 8 및 도 7처럼 일부 영역, 즉 메인 프레임(50) 영역이 베이스 플레이트(12a)와 슬라이더(13a) 사이에 배치되어 롤러(60)들이 랙(15a)과 상호작용하도록 하는 형태로 사용될 수도 있다.
이와 같은 형태로 본 실시예의 동력전달장치(100)를 사용하더라도 도 8에 도시된 화살표 방향으로의 슬라이더(13a)의 직선운동을 구현시키는 데에는 아무런 무리가 없다.
도 10 내지 도 12는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달장치를 다양한 타입으로 사용하고 있는 사용상태 사시도이다.
전술한 실시예의 경우, 본 실시예의 동력전달장치(100)가 결합된 슬라이더(13,13a, 도 6 및 도 8 참조)를 직선운동시키는 것에 관해 설명하였다.
하지만, 반대의 경우도 충분히 가능하다.
예컨대, 도 10처럼 본 실시예의 동력전달장치(100)를 위치 고정시키고 롤러(60)들을 회전시키는 경우, 랙(15b)의 직선운동을 제공할 수 있다.
마찬가지로, 도 11 및 도 12처럼 본 실시예의 동력전달장치(100)를 랙(15c,15d)에 각각 내접 또는 외접시키면서 위치 고정시키고 롤러(60)들을 회전시키는 경우, 랙(15c,15d)들의 회전운동을 이끌어낼 수 있다.
결과적으로 본 실시예의 동력전달장치(100)는 본 실시예의 동력전달장치(100) 자체 혹은 본 실시예의 동력전달장치(100)가 결합된 슬라이더(13,13a, 도 6 및 도 8 참조)를 직선운동시키려 하는 용도로 사용될 수도 있고, 혹은 상대편 랙(15b~15d)들을 직선 혹은 회전운동시키려 하는 용도로 사용될 수도 있는데, 이러한 용도들은 본 실시예의 동력전달장치(100)가 사용될 수 있는 장치 혹은 시스템의 환경에 맞게 적절하게 선택될 수 있을 것이다.
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 발명은 동력전달이 요구되는 다양한 산업분야의 장비들, 예컨대 반도체 장비, 디스플레이 장비, 자동차 또는 선박 관련 장비, 정밀제어 장비, 로봇 장비 등에 이용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 모터와 연결되어 상기 모터에 의해 정역방향으로 회전 가능한 입력치차;
    상기 입력치차를 중심으로 상기 입력치차에 외접되고 상기 입력치차의 회전에 연동하여 회전되는 유성치차열;
    상기 유성치차열이 내접되며, 상기 유성치차열에 의해 상대 회전되는 링 기어;
    랙과 상호작용하면서 상대 회전되는 다수의 롤러가 원주방향을 따라 결합되며, 상기 링 기어의 외곽에서 상기 링 기어와 결합되는 메인 프레임;
    상기 입력치차가 위치된 영역에 배치되는 비회전 리어 사이드 픽스츄어; 및
    상기 링 기어 및 상기 메인 프레임을 사이에 두고 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어의 반대편에 배치되어 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 결합되는 비회전 프런트 사이드 픽스츄어를 포함하는 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 프레임은,
    상기 다수의 롤러가 삽입되는 다수의 제1 롤러 삽입홀을 구비하는 프런트 프레임부;
    상기 다수의 제1 롤러 삽입홀과 연통되는 다수의 제2 롤러 삽입홀을 구비하며, 상기 프런트 프레임부와 나란하게 배치되는 리어 프레임부; 및
    상기 프런트 프레임부와 상기 리어 프레임부를 연결하는 연결부를 포함하는 동력전달장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부의 내측에는 상기 링 기어가 연결되는 링 기어 연결리브가 더 마련되는 동력전달장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 롤러의 내부에는 상기 롤러의 길이방향을 따라 윤활제가 유동되는 윤활제 유동홀이 마련되는 동력전달장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 롤러의 측벽에는 상기 윤활제 유동홀과 연통되어 상기 윤활제가 출입되는 윤활제 출구와 윤활제 입구가 더 마련되는 동력전달장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 윤활제 출구와 상기 윤활제 입구는 상기 윤활제 유동홀의 양단부 영역에서 상기 롤러의 반경방향을 따라 서로 반대 방향으로 배치되는 동력전달장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 롤러 삽입홀들 사이 또는 상기 제2 롤러 삽입홀들 사이에는 상기 윤활제의 유동을 허용하는 윤활제 유동 채널이 더 마련되는 동력전달장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 윤활제 유동 채널은 상기 프런트 프레임부에 마련되어 상기 제1 롤러 삽입홀들에 연결되는 동력전달장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 롤러의 양단부 영역에 각각 결합되어 해당 위치를 기밀유지시키는 오일 실; 및
    상기 오일 실을 사이에 두고 상기 롤러의 양단부에 각각 결합되어 상기 롤러의 회전을 배가시키는 원심 베어링을 더 포함하는 동력전달장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 상기 메인 프레임 사이 영역 또는 상기 메인 프레임과 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어 사이 영역에 배치되어 상기 메인 프레임의 회전을 배가시키는 적어도 하나의 메인 베어링을 더 포함하는 동력전달장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메인 베어링은,
    상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어와 상기 메인 프레임 사이에 배치되는 리어 메인 베어링; 및
    상기 메인 프레임과 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어 사이에 배치되는 프런트 메인 베어링을 포함하는 동력전달장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어에는 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어를 향해 연장되는 다수의 돌기부가 마련되며,
    상기 다수의 돌기부 각각에는 니들 베어링이 결합되어 상기 유성치차열에 연결되는 동력전달장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어의 바깥쪽에 배치되어 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어를 지지하는 리어 사이드 실링커버; 및
    상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어의 바깥쪽에 배치되어 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어를 지지하는 프런트 사이드 실링커버를 더 포함하는 동력전달장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 리어 사이드 실링커버와 상기 비회전 리어 사이드 픽스츄어 사이, 그리고 상기 프런트 사이드 실링커버와 상기 비회전 프런트 사이드 픽스츄어 사이에는 각각 오일 씰이 더 배치되는 동력전달장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 입력치차를 지지하는 입력치차 지지부재;
    상기 모터가 안착되는 모터 어댑터; 및
    상기 모터 어댑터에 상기 입력치차 지지부재를 회전 가능하게 연결시키는 적어도 하나의 연결구를 더 포함하는 동력전달장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연결구는,
    상기 입력치차 지지부재에 끼워져 상기 입력치차 지지부재의 플랜지 영역에 연결되는 입력치차지지베어링;
    상기 입력치차지지베어링과 함께 상기 입력치자 지지부재에 끼워지되 상기 모터의 모터축이 상기 입력치차 지지부재에 결합되도록 하는 클램프; 및
    상기 입력치차지지베어링과 상기 클램프 사이의 누유방지를 위해 상기 입력치차 지지부재에 결합되는 오일 씰을 포함하는 동력전달장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 유성치차열은, 상기 입력치차의 외면과 상기 링 기어의 내면에 치형 맞물림되어 상기 입력치차의 회전에 연동하여 회전되는 3개의 유성치차인 동력전달장치.
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