KR100340955B1 - 기어드모터 - Google Patents

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KR100340955B1
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Abstract

본 발명은 구동모터와 울프롬 유성기어 장치를 포함하는 기어드 모터에 관한 것으로, 상기 울프롬 유성기어 장치는 상기 구동모터에 의해서 작동되고 케이싱내에 배치되어 있으며, 유성캐리어와 상기 유성 캐리어에 의해 회전되는 두 개의 유성휠 및 케이싱과 회전 내접기어에 고정된 내접기어를 가지고, 상기 내접기어들은 하나의 내접기어뒤에 다른 하나의 내접기어가 축방향으로 배열되어 있음을 특징으로 하는 기어드 모터에 관한 것이다. 커다란 직경에 방해받지 않는 통로를 제공하기 위해서, 연속 공동축이 제공되고, 울프림 유성기어 장치가 케이싱과 공동축 사이에 동심형으로 배치되어 있으며, 상기 공동축의 유성캐리어는 공동축에 대하여 회전하도록 설치되어 있고, 상기 공동축의 내접기어들은 두 개의 유성휠과 맞물려 있으며, 회전 내접기어가 출력을 내다.

Description

기어드 모터
본 발명은 구동모터와 울프림(Wolfrom) 유성기어 장치를 포함하는 기어드 모터 (geared motor)에 관한 것으로써, 상기 울프롬 유성기어 장치가 상기 구동모터에 의해서 작동되며 케이싱(Casing)내에 배치되어 있고, 유성 캐리어(Planet Carrier)와 상기 유성 캐리어에 의해 회전되는 두 개의 유성휠(Planet Wheel)및 케이싱과 회전 내접기어에 고정된 내접기어를 가지고 있으며, 상기 내접기어들은 하나의 내접기어 뒤에 다른 하나의 내접기어가 축방향으로 배열된 기어드 모터에 관한 것이다.
로보트에 적용되는 핸드기어 장치는, 기구의 회전축 및 상기 회전축의 직각에 있는 선회축 둘레로 도구를 이동시키기 위해 사용되고, 예를 들면 쥐고, 용접하고, 찌꺼기를 제거하고, 접착제를 붙이는 것에 해당하는데, 이러한 움직임은 인간의 손동작에 해당한다.
일반적으로, 과부하(過負荷) 클러치가 상기 기구와 핸드기어 사이에 설치되어져 기구와 핸드기어를 견고하게 연결해 주는 한편, 충돌을 대비하여 유연 연결부를 형성하고 있다. 기구 또는 과부하 클러치로 동력등을 공급하기 위해서, 전력 및/또는 수력, 기체 역학적 공급라인이나 도료 분무용 공급라인 등의 다른 공급라인들이 필요하고, 상기 공급라인들은 외부로부터 보호없이 상기 기구 또는 과부하 클러치 부분으로 도달된다.
어떤 경우, 상기 핸드 기어 장치에 상기 기구에 대한 모터의 추가적 무게를 부가하지 않고, 기구를 구동하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것은 상기 핸드 기어 장치를 관통하는 리드 쓰루(leadthrough)가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 리드쓰루(Leadthrough)를 갖는 기어드 모터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 구동모터와 울프림 유성기어 장치를 포함하고, 상기 울프림 유성기어 장치가 상기 구동모터에 의해서 구동되며 케이싱내에 배치되어 있고, 유성캐리어와 상기 유성캐리어에 의해 회전되는 다수의 유성휠 및 케이싱과 회전 내접기어에 고정된 내접기어를 가지고, 상기 내접기어들은 하나의 내접기어 뒤에 다른 하나의 내접기어가 축 방향으로 배열되어 있는 기어드 모터에 있어서,
상기 기어드 모터는 연속 공동축이 제공되고; 상기 울플림 유성기어 장치가 케이싱와 공동축 사이에 케이싱(2)와 동심형으로 배치되어 있고; 상기 울프롬 유성기어 장치의 유성캐리어은 공동축에 대하여 회전하도록 설치되어 있으며; 상기 울프롬 유성기어 장치의 내접기어들은 두 개의 유성휠과 맞물려 있고; 회전 내접기어가 출력을 내는 것을 특징으로 하는 기어드 모터를 제공한다.
본 발명의 그 외의 구성은 하나의 설명과 종속항에서 알 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
제 1도는 본 발명에 따른 기어드 모터의 제 1실시예로서, 로보트 팔에 사용되는 핸드기어 장치를 개략적으로 도시한 부분단면도이다.
제 1도를 참조하면, 로보트 팔에 사용되는 2축의 핸드기어 장치는 공동축(1)을 포함하는데, 상기 공동축(1)은 핸드기어 장치의 회전축 역할을 하고, 실제로 공동실린더형이나 환상형이며, 커버링(2a)이 구비되어 있는 케이싱(2)과 연결되고, 상기 공동축(1)이 상기 케이싱(2)에 대하여 고정되어 있다. 상기 케이싱(2)은 측면 플랜지(3)을 갖음으로써 구동모터(4)를 케이싱(2)에 플랜지로 체결시킨다. 구동모터(4)는 구동축(5)를 가지고, 상기 구동측(5) 위에는 베벨 피니언(Bevel Pinion)(6)이 부착된다.
상기 베벨 피니언(6)은 5륜 기어 또는 울프롬 유성기어 장치(7)을 구동시키는 역할을 한다. 상기 나선 유성기어 장치(7)는 별로 작동하지는 않지만, 180° 로 오프셋되는(offset) 두 개의 유성휠 핀(9)을 수용하는 유성캐리어(8)를 포함하고, 동축으로 공동축(1)까지 연장되며, 상기 공동축(1) 위에는 유성휠(11)이 니들 베어링(Needle Bearing)(10)내에 설치되어진다. 상기 베벨 피니언(6)과 면접(面接)된 울프롬 유성기어 장치(7)의 한쪽에, 베벨 피니언(6)과 맞물려진 베벨 기어(12)가 유성캐리어(8)에 장착되어 상기 유성캐리어(8)가 구동모터(4)에 의해서 구동된다.
케이싱(2)내의 내접기어(13)는 케이싱 (2)에 단단히 고정되고, 출력 내접기어(14)는 상기 내접기어(13)와 동축으로 배열되어, 이들 두 내접기어는 유성휠(11)과 맞물려 있다.
출력 내접기어(14)는 핸드기어 장치의 한쪽 끝면에 위치하며, 기구 또는 과부하 제한기를 고정시키기 위하여 마운팅 플랜지(Mounting Flange)(15)로 떠 받치고 있다. 밀봉장치(16', 16" )는 각각 마운팅 플랜지(15)와 공동축(1) 및 마운팅플랜지(15)와 케이싱(2) 사이에 고정된다. 더욱이, 출력 내접기어(14)는 케이싱(2) 내에선 작동됨이 없이, 예를 들어 축 또는 방사 방향으로 작동되는 베어링 배열(17)에 의해 설치되어 있다.
유성 캐리어(8)는 니들베어링(8)에 의해서 베벨기어(12)가 면접된 말단에 공동축(1)에 설치되는 반면, 원뿔 롤러 베어링(9)은 마운팅 플랜지(15)와 면접된 상기 유성 캐리어(8)의 말단과 출력 내접기어(14) 사이에 배치되어 있다.
상기 설계는 대단히 소형이고, 전체 직경이 비교적 작은 통로와 충분한 고출력 회전력을 갖는 커다란 직경의 통로를 허용하는 반면, 5륜 기어 또는 울프림 유성기어 장치(7)는 복합 유성기어 장치로, 100 : 1 정도의 고감속비를 가져 매우 정밀하게 위치를 결정 한다.
직접적으로 결합되는 구동모터(4) 대신에, 예를 들어 코기드(Cogged) 벨트에 의해서는 결합되는 구동모터(4)를 사용할 수 있고, 전기한 경우에 있어서 구동축(5)이 코기드벨트 휠에 연결된다.
관절연결부의 선회축에 대한 선회 드라이브(20)는 구동모터 또는 코기드 벨트 구동의 형태로 케이싱(2)에 작용하여 구동축(5) 또는 구동축(5)에 평행한 축에 대하여 공동축(1)의 직각방향으로 자유롭게 선회한다.
제 2도는 본 발명에 따른 기어드 모터의 제 2실시예로써, 일부를 개략적으로 도시한 부분단면도이다.
제 2도의 좌측단면을 참조하면, 구동모터(4)는 리졸버(Resolver)(21)를 구비한 교류 서보링(servo ring)모터로써, 케이싱(2) 내에 배치되어 있다. 리졸버(21)는 구동모터(4)의 회전속도와 비틀림각에 해당하는 신호를 전자 조절 시스템(도시되지 않음)으로 보낸다. 구동모터(4)는 공동축(1)에 니들베어링(도시되지 않음)에 의해서 설치된 공동 피니언(22)를 작동시키고, 상기 공동 피니언(22)는 유성휠(11)과 교대로 맞물리며, 같은 방식으로 5륜 기어 또는 울프롬 유성기어 장치(7)를 작동시킨다.
전술한 배치에 있어서, 유성캐리어(8)는 두 개의 내접기어(13, 14)와 관련하여 두개의 볼 베어링(18', 19')에 의해서 설치되고, 공동 피니언(22)과 관련하여 또다른 베어링(23)에 의해서 설치되는 반면, 출력 내접기어(14)는 출력 축부분(14')을 갖고, 상기 출력 축부분(14')은 예를 들어 나사에 의해서 각각 출력 내접기어(14)로부터 떨어져 조립되는 동시에 출력 내접기어(14)에 고정되어 있고, 출력 축부분(14')에 플랜지 또는 그 종류의 다른 것이 출력면 위에 고정될 수 있다.
또한, 폐회로 홀딩 브레이크(24)에 있어서, 상기 폐회로 홀딩 브레이크(24)의 브레이크 라이닝(Lining) (25)은 공동 피니언(22)의 링(26) 위에 함께 작용하는 해당 표면과 연동 상태를 초래할 수 있다. 폐회로 홀딩 브레이크 (24)의 브레이크 모멘트는 구동모터(4)의 정격 모멘트(Raged moment)를 수 배 초과하여, 폐회로 홀딩 브레이크(24)가 안전 브레이크로 사용될 수 있다.
제 2도의 우측단면을 참조하면, 축방향으로 짧아진 형태의 설계를 얻기 위해서 구동모터(4)는 케이싱(2) 위에 외부로 배치되고 공동 피니언(22) 또는 유성캐리어(8)와 적당한 축커플링(27)에 의해 결합된다.
또한, 만약 공동축(1)이 동시에 회전해야 한다면, 상기 공동축(1)은 출력내접기어(14)와 알맞게 결합된다.
두 개의 유성휠(11) 대신에, 울프롬 유성기어 장치(7)는 많은 수의 유성휠(11), 예를들어 세 개 내지 네 개의 유성휠(11)을 가질 수 있다.
제 1도와 제 2도의 실시예에서 슬립-은 앵귤러 기어(slip-on angular gear)장치가 형성되고, 핸드기어 장치뿐만 아니라 다양한 용도로 사용될 수 있다.
제 3도는 본 발명에 따른 리프팅 기어장치를 개략적으로 도시한 부분단면도이다. 제 3도를 참조하면, 리프팅 기어 장치로 사용되는 기어드 모터로서, 커버 플레이트(28)과 플랜지(29)가 각각 케이싱(2)의 말단에 플랜지로 고정되고, 플랜지(29)는 지지 · 보호해주는 튜브(30)와 조립되어 있다. 상기 기어드 모터는 볼 롤러 스핀들 드라이브를 작동시키는데 도움이 되는데, 상기 볼 롤러 스핀들(31)은 회전하지 않도록, 케이싱에 꽉 조여 있는 공동축(1)에 의해 고정되어 있는 반면, 출력 내접기어(14) 또는 함께 회전되는 공동축(1)은 스핀들 너트처럼 작동된다. 한쪽 말단에 배치된 볼 롤러 스핀들(31)은 포크형 말단 또는 볼형 말단(32)으로 장치되고, 다른 한쪽 말단에는 포크헤드(34)를 위한 포크(33)가 장치된다. 포크(33)는 동시에 토크 지지체로서 도움을 준다. (비틀림 잠금)
벨로스(35) 또는 나선스프링(36)의 형태로 커버는, 플랜지(28)과 포크헤드(32) 또는 볼헤드(32) 사이에 장착된다. 리밋트 스위치(도시되지 않음)는 지지 보호해주는 튜브(30)에 장치되어 있어서 볼 롤러 스핀들(31)의 스트로크 엔드의 위치를 보장하여 준다.
상기 공동축(1)은 종단면 공동축 형태로, 선형으로 운동할 수 있는 멀티플-스플라인드(multiple-splined)축 또는 다각형축을 수용할 수 있다. 기압 또는 수압 실린더 또는 삽입 가능한 고체 또는 소정의 축은 특별한 사양(斜湯)에 따라서 공동축(1)의 헝태로 수용되어질 수 있다.
본 발명의 구조에 의하면, 기어드 모터는 소형 디자인으로 무게가 가볍고 고발동력과 고위치 정밀도를 가지는 반면, 상기 기어드 모터는 크고 가장자리를 방해받지 않는 공동축 통로를 가지며, 함께 회전하거나 정지해 있는 공동축을 통하여 파워, 조절케이블 및/또는 물질을 공급할 수 있는 잇점이 있다.
제 1도는 본 발명에 따른 기어드 모터의 제 1실시예로서, 로보트 팔에 사용되는 핸드기어 장치를 개략적으로 도시한 부분단면도.
제 2도는 본 발명에 따른 기어드 모터의 제 2실시예로서, 일부를 개략적으로 도시한 부분단면도.
제 3도는 본 발명에 따른 리프팅(lifting) 기어장치를 개략적으로 도시한 부분단면도.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1 : 공동축 21 : 리졸버
2 : 케이싱 22 : 공동피니언
4 : 구동모터 24 : 폐회로 홀딩 브레이크
6 : 베벨피니언 28 : 커버 플레이트
7 : 울프롬 유성기어 30 : 튜브
8 : 유성캐리어 31 : 볼 롤러 스핀들
10 : 니들 베어링 35 : 벨로스
11 : 유성휠 36 : 나선스프링
13 : 내접기어

Claims (18)

  1. 구동모터(4)와 울프롬 유성기어 장치(7)를 포함하고,
    상기 울프롬 유성기어 장치(7)가 상기 구동모터(4)에 의해서 구동되며 케이싱(2)내에 배치되어 있고, 유성캐리어(8)와 상기 유성캐리어에 의해 회전되는 다수의 유성휠(11) 및 케이싱과 회전 내접기어(14)에 고정된 내접기어(13)를 가지고, 상기 내접기어들은 하나의 내접기어 뒤에 다른 하나의 내접기어가 축방향으로 배열되어 있는 기어드 모터에 있어서,
    상기 기어드 모터는 연속 공동축(1)이 제공되고; 상기 울프롬 유성기어 장치(7)가 케이싱(2)와 공동축(1) 사이에 케이싱(2)와 동심형으로 배치되어 있고; 상기 울프롬 유성기어 장치(7)의 유성캐리어(8)은 공동축(1)에 대하여 회전하도록 설치되어 있으며; 상기 울프롬 유성기어 장치(7)의 내접기어들 (13, 14)은 두 개의 유성휠(11)과 맞물려 있고; 회전 내접기어(14)가 출력을 내는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 울프롬 유성기어 장치(7)가 울프롬 유성기어 장치(7)의 유성휠(11)과 맞물려 있는 동공 피니언(22)에 의해서 구동되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  3. 제 1항에 었어서, 상기 울프롬 유성기어 장치(7)가 울프롬 유성기어 장치(7)의 유성캐리어(8) 위에 위치된 기어(12)와 피니언(6)에 의해서 구동되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 피니언(6)은 베벨 피니언이고, 상기 기어(12)는 베벨 기어인 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 내접기어(14)가 상기 케이싱(2)에 관련하여 축 또는 방사 방향으로 작용하는 베어링의 배열(17)에 의해서 설치되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  6. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한항에 있어서, 상기 구동모터(4)가 서보 모터인 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동모터(4)가 링 모터로서, 공동축(1)과 동축으로 케이싱(2)안에 배치된 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  8. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동모터(4)가 링모터로서, 공동축(1)과 동축으로 케이싱(2) 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  9. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 회전속도와 비틀림각에 종속하는 신호를 전송하는 리졸버(21)가 구동모터(4)와 다운스트림에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  10. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한항에 있어서, 폐회로 홀딩 브레이크(24)가 제공되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 폐회로 홀딩 브레이크(24)의 모멘트가 구동모터(4)의 정격 모멘트를 초과되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  12. 제 1항 내지 제 4항, 및 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동축(1)이 케이싱(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  13. 제 1항 내지 제 4항 및 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동축(1)이 회전 내접기어(14)와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  14. 제 1항 내지 제 4항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동축(1)이 울프롬 유성기어 장치(7)에 대한 구동축으로써 구동모터(4)와 결합되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  15. 제 1항 내지 제 4항, 및 제 11항중 어느 한항에 있어서, 상기 케이싱(2)이 원통형인 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 케이싱(2)은 핸드기어 장치의 부분으로서 케이싱(2)의 실린더축에 대하여 직각으로 선회하고, 상기 케이싱(2)의 한쪽 말단에 위치하고 상기 케이싱(2)와 관련하여 케이싱(2)의 실린더축에 대하여 회전할 수 있는 마운팅 플랜지(15)를 포함하고, 회전 내접기어(14)에 고정되어 있는 반면, 상기 케이싱(2)에 공동축(1)이 고정되는 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  17. 제 1항 내지 제 4항, 및 제 11항중 어느 한항에 있어서, 상기 공동축(1)이 연속 볼 롤러 스핀들(31)을 수용하고, 회전 내접 기어(14)가 스핀들 너트 형태인 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  18. 제 1항 내지 제 4항, 및 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동축(1)이 종단면 공동축인 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
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