KR101510225B1 - 자석을 이용한 토크 리미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석을 이용하여 필요에 따라 용이하게 제한 토크의 조절이 가능한 토크 리미터에 관한 것이다.
본 발명의 토크 리미터 (torque limiter) 는 한 쌍의 회전체 간의 전달 토크를 제한하는 토크 리미터로서, 제1 회전체; 상기 제1 회전체와 동축으로 회전하도록 구성되는 제2 회전체; 상기 제2 회전체를 향하여 개방되도록 상기 제1 회전체에 형성된 슬라이드 홀에 삽입되며, 상기 제2 회전체와 접하거나 떨어지는 회전력 전달체; 상기 회전력 전달체가 상기 제2 회전체와 대면하는 면의 반대측에 고정되는 영구자석; 및 상기 슬라이드 홀 내에 삽입되며, 상기 영구자석과 대면함과 함께 상기 영구자석에 이격되도록 배치되고, 상기 영구자석을 상기 제2 회전체 방향으로 밀어내도록 구성되는 척력용 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 토크 리미터에 따르면, 볼에 가해지는 힘을 균일하게 조절할 수 있고, 구조가 간단하여 설치가 용이하며, 정기적인 유지보수 필요성을 최소화할 수 있고, 사후적으로 제한 토크의 값을 조절하기 용이하다.

Description

자석을 이용한 토크 리미터{TORQUE LIMITOR USING MAGNET}

본 발명은 자석을 이용한 토크 리미터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자석을 이용하여 필요에 따라 용이하게 제한 토크의 조절이 가능한 토크 리미터에 관한 것이다.

모터 등과 같은 구동 장치의 출력축에 능력 이상의 과부하 (overload) 가 작용하면, 구동 장치는 큰 손상을 받을 수 있다. 이를 방지하기 위해, 미리 설정된 제한 토크의 값을 넘어선 경우 출력축과 구동축을 연결을 분리시키는 토크 리미터 (torque limiter) 가 사용된다.

도 1은 기존의 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 기존의 토크 리미터 (10) 는 모터 등과 같은 구동 장치에 연결되는 구동축 (1) 과 이 구동축 (1) 의 토크를 전달받는 출력축 (2) 을 포함하여 구성된다.

구동축 (1) 과 출력축 (2) 은 복수의 볼베어링 (3) 에 의해 회전 가능하게 결합되며, 출력축 (2) 에 삽입되어 있는 금속제의 볼 (4) 에 의해 구동축 (1) 과 출력축 (2) 이 고정될 수 있다. 볼 (4) 은 스프링 (5) 에 의해 구동축 (1) 의 플랜지부 (6) 에 수직 방향으로 가압되어, 플랜지부 (6) 의 표면에 형성된 홈 (7) 에 볼 (4) 이 안착된다.

볼 (4) 이 구동축 (1) 의 플랜지부 (6) 의 홈 (7) 에 삽입된 상태에서는 구동축 (1) 과 출력축 (2) 이 서로 고정되어 구동축 (1) 의 토크가 출력축 (2) 으로 전달된다. 반면, 출력축 (2) 에 과부하가 걸리게 되면, 볼 (4) 이 홈 (7) 으로부터 이탈하게 되면서 구동축 (1) 과 출력축 (2) 은 상대회전을 하게 됨에 따라, 출력축 (2) 으로 토크가 전달되지 않게 된다.

볼 (4) 을 가압하는 수단으로서는 도 1과 같이 스프링 (5) 을 사용하는 것이 일반적이다. 스프링으로서는 도 1과 같은 코일 스프링을 사용하기도 하며, 또한 판 스프링을 사용하기도 한다.

하지만, 볼 (4) 을 가압하는 수단으로서 스프링을 사용하면, 볼 (4) 에 가해지는 힘을 균일하게 조절하기 힘들고, 구조가 복잡하여 설치가 용이하지 않으며, 교체 등의 정기적인 유지보수가 필요하고, 사후적으로 제한 토크의 값을 조절하기 어려운 문제점에 직면하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 볼에 가해지는 힘을 균일하게 조절할 수 있고, 구조가 간단하여 설치가 용이하며, 정기적인 유지보수 필요성을 최소화할 수 있고, 사후적으로 제한 토크의 값을 조절하기 용이한 자석을 이용한 토크 리미터를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 토크 리미터 (torque limiter) 는 한 쌍의 회전체 간의 전달 토크를 제한하는 토크 리미터로서, 제1 회전체; 상기 제1 회전체와 동축으로 회전하도록 구성되는 제2 회전체; 상기 제2 회전체를 향하여 개방되도록 상기 제1 회전체에 형성된 슬라이드 홀에 삽입되며, 상기 제2 회전체와 접하거나 떨어지는 회전력 전달체; 상기 회전력 전달체가 상기 제2 회전체와 대면하는 면의 반대측에 고정되는 영구자석; 및 상기 슬라이드 홀 내에 삽입되며, 상기 영구자석과 대면함과 함께 상기 영구자석에 이격되도록 배치되고, 상기 영구자석을 상기 제2 회전체 방향으로 밀어내도록 구성되는 척력용 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 영구자석과 상기 척력용 자석 간의 척력을 조절하는 척력 조절 수단; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회전력 전달체는 금속제 볼이며, 상기 제2 회전체에는 상기 볼이 안착될 수 있는 안착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 척력용 자석은 영구자석으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 척력용 자석은 전자석으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 척력 조절 수단은 상기 척력용 자석을 상기 슬라이드 홀 내에서 이동시킬 수 있는 조절 나사인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 회전체에는 돌출된 플랜지부가 형성되고, 상기 회전력 전달체는 상기 플랜지부에 상기 제1 회전체 및 상기 제2 회전체의 회전축과 평행한 방향으로 가압되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 회전체 및 상기 제2 회전체 중 어느 하나는 구동축이며, 다른 하나는 출력축인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토크 리미터에 따르면, 볼에 가해지는 힘을 균일하게 조절할 수 있고, 구조가 간단하여 설치가 용이하며, 정기적인 유지보수 필요성을 최소화할 수 있고, 사후적으로 제한 토크의 값을 조절하기 용이하다.

도 1은 기존의 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 토크 리미터 (100) 의 실시예들에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 리미터 (100) 는 제1 회전체 (110) 와, 제2 회전체 (120) 와, 회전력 전달체 (130) 와, 영구자석 (140) 과, 척력용 자석 (150) 과 척력 조절 수단 (160) 을 포함하여 구성된다.

제1 회전체 (110) 와 제2 회전체 (120) 는 서로 동축으로 회전하도록 구성되는데, 제1 회전체 (110) 및 제2 회전체 (120) 중 어느 하나가 구동축이고, 다른 하나가 출력축으로 기능한다. 제1 회전체 (110) 와 제2 회전체 (120) 는 복수의 베어링 (101) 에 의해 회전 가능하게 연결된다.

회전력 전달체 (130) 는 제1 회전체 (110) 와 제2 회전체 (120) 를 고정하여, 제1 회전체 (110) 와 제2 회전체 (120) 간의 토크 전달을 가능하게 하며, 도 2에서는 금속제의 볼이 사용되는 것을 예시하고 있다. 회전력 전달체 (130) 는, 제2 회전체 (120) 를 향하여 개방되도록 제1 회전체 (110) 에 형성된 슬라이드 홀 (111) 에 삽입되며, 제2 회전체 (120) 와 접하거나 떨어짐으로써 토크 전달을 조절한다.

구체적으로, 도 2를 참조하여, 가압 구조에 대해 설명하면, 제2 회전체 (120) 에는 돌출된 플랜지부 (121) 가 형성되고, 회전력 전달체 (130) 는 플랜지부 (121) 에 제1 회전체 (110) 및 제2 회전체 (120) 의 회전축과 평행한 방향으로 가압되도록 배치된다. 플랜지부 (121) 에는 회전력 전달체 (130) 가 안착될 수 있는 안착홈 (122) 이 형성되어 있다.

그러나, 도 2와 같은 배치는 예시에 불과하며, 회전력 전달체 (130) 가 제1 회전체 (110) 및 제2 회전체 (120) 의 회전축에 수직인 방향으로 가압되도록 배치하여도 무방하다. 이러한 경우, 후술할 척력 조절 수단 (160) 은 제1 회전체 (110) 의 측부에 배치되게 된다.

한편, 회전력 전달체 (130) 는 본 실시예에서 볼 형상으로 예시하고 있으나, 이러한 형상에 한정하는 것은 아니며, 제2 회전체 (120) 를 가압할 수 있다면 어떠한 형상을 가져도 무방하다.

영구자석 (140) 은, 회전력 전달체 (130) 가 제2 회전체 (120) 와 대면하는 면의 반대측에 고정된다. 영구자석 (140) 도 제1 회전체 (110) 의 슬라이드 홀 (111) 에 삽입되어, 그 내부에서 슬라이드가 가능하다.

척력용 자석 (150) 은 슬라이드 홀 (111) 내에 삽입되며, 영구자석 (140) 과 대면함과 함께 영구자석 (140) 에 이격되도록 배치되고, 영구자석 (140) 을 제2 회전체 (120) 방향으로 밀어내도록 구성된다. 즉, 척력용 자석 (150) 은, 영구자석 (140) 과의 척력을 이용하여 회전력 전달체 (130) 를 제2 회전체 (120) 에 가압하는 역할을 한다.

척력용 자석 (150) 으로서는 도 2와 같이 영구자석을 사용할 수 있으며, 이 경우 영구자석 (140) 과 같은 극이 대면하여 척력이 작용될 수 있게 배치한다. 또한, 별도로 도시하지는 아니하였으나 척력용 자석 (150) 으로서 전자석을 사용할 수도 있다. 이 경우, 전자석에 인가되는 전류의 방향을 조절하여 영구자석 (140) 과 척력이 작용하도록 제어한다.

척력 조절 수단 (160) 은 영구자석 (140) 과 척력용 자석 (150) 간의 척력을 조절하는 수단이다. 척력 조절 수단 (160) 은 도 2와 같이 척력용 자석 (150) 을 슬라이드 홀 (111) 내에서 이동시킬 수 있는 조절 나사가 이용될 수 있다. 조절 나사를 이용한다면 척력은 이격 거리에 반비례하므로, 영구자석 (140) 과 척력용 자석 (150) 간의 이격 거리를 조정함으로써, 회전력 전달체 (130) 에 가해지는 가압력을 조정할 수 있다. 한편, 척력용 자석 (150) 으로서 전자석을 사용하는 경우에는 전류의 양을 조정하여 척력을 조정할 수 있으므로, 전자석을 제어하는 제어 장치가 척력 조절 수단으로서 기능하게 된다.

상술한 구성을 가진 일 실시예의 토크 리미터 (100) 는, 제1 회전체 (110) 의 슬라이드 홀 (111) 로 척력용 자석 (150) 을 슬라이드 가능하게 삽입시키고, 이후 영구자석 (140) 과 회전력 전달체 (130) 를 슬라이드 홀 (111) 에 슬라이드 가능하게 삽입함으로써, 간단하게 제작이 가능하다. 제작 후에는 척력 조절 수단 (160) 으로서, 제한 토크의 값을 사후적으로 용이하게 조정할 수 있다.

또한, 기존의 토크 리미터와는 다르게, 자석의 척력을 이용하여 비접촉 방식으로 가압력을 제공함으로써, 충격에 따른 피로를 받지 않아 유지 보수의 필요성을 최소화할 수 있다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 토크 리미터 (100) 는 구동축과 출력축을 사용하는 구조에 널리 사용될 수 있으며, 예를 들어 차단기를 구동하는 부품으로서 사용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

예를 들어, 척력 조절 수단 (160) 은 생략될 수 있다.

110…제1 회전체 111…슬라이드 홀
120…제2 회전체 121…플랜지부
122…안착홈 130…회전력 전달체
140…영구자석 150…척력용 자석
160…척력 조절 수단
100…본 발명의 토크 리미터

Claims (8)

1. 사후적으로 설정된 제한 토크 값으로 한 쌍의 회전체 간의 전달 토크를 제한하는 토크 리미터 (torque limitor) 에 있어서,
   제1 회전체;
   상기 제1 회전체와 동축으로 회전하도록 구성되는 제2 회전체;
   상기 제2 회전체를 향하여 개방되도록 상기 제1 회전체에 형성된 슬라이드 홀에 삽입되며, 상기 제2 회전체와 접하거나 떨어지는 회전력 전달체;
   상기 회전력 전달체가 상기 제2 회전체와 대면하는 면의 반대측에 고정되는 영구자석;
   상기 슬라이드 홀 내에 삽입되며, 상기 영구자석과 대면함과 함께 상기 영구자석에 이격되도록 배치되고, 비접촉 방식으로 상기 영구자석을 상기 제2 회전체 방향으로 밀어내도록 상기 영구자석과 동일한 극으로 구성되는 척력용 자석; 및
   상기 영구자석과 상기 척력용 자석 간의 척력을 조절하는 척력 조절 수단을 포함하되, 상기 척력 조절 수단은, 상기 영구 자석이 상기 회전력 전달체를 가압하도록 하기위해, 정회전 또는 역회전 방식으로 상기 슬라이드 홀 내에서 상기 척력용 자석을 물리적으로 가압함으로써 상기 영구 자석과 상기 척력용 자석의 이격 거리를 조절하면, 상기 영구 자석과 상기 척력용 자석 상호 간에는 상기 이격 거리에 반비례하는 척력이 발생하고, 상기 영구 자석은 상기 척력에 기반하여 상기 회전력 전달체를 가압하도록 하는 조절 나사이며,
   상기 회전력 전달체는, 금속제 볼이며, 상기 제2 회전체에는 상기 볼이 안착될 수 있는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 리미터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 척력용 자석은 전자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 리미터.
6. 삭제
7. 제1 항 또는 제5 항에 있어서,
   상기 제2 회전체에는 돌출된 플랜지부가 형성되고,
   상기 회전력 전달체는 상기 플랜지부에 상기 제1 회전체 및 상기 제2 회전체의 회전축과 평행한 방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 토크 리미터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 회전체 및 상기 제2 회전체 중 어느 하나는 구동축이며, 다른 하나는 출력축인 것을 특징으로 하는 토크 리미터.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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