KR100438684B1

KR100438684B1 - Harmonic drive

Info

Publication number: KR100438684B1
Application number: KR10-1999-0015852A
Authority: KR
Inventors: 오용범; 오세훈; 전한수
Original assignee: 주식회사 광신기공; 오세훈; 오용범
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2004-07-02
Also published as: KR20000072902A

Abstract

본 발명은 하모닉 감속기에 관한 것이다. 본 발명은 하모닉 감속기에서 플랙 스플라인(20)과 서큘러 스플라인(30)의 이가 보다 개선된 물림율을 가지고 간섭없이 맞물려 회동되도록 한 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 서로 다른 중심과 곡률을 가지는 원을 조합하여 플랙 스플라인(20)의 피치원을 타원으로 형성하고, 상기 피치원을 기준으로 플랙 스플라인(20)의 이를 창성한 것이다. 이때, 상기 플랙 스플라인(20)의 이는 몇개의 구간으로 나누어 창성한다. 즉, 실제로 서큘러 스플라인(30)의 이와 맞물리는 구간에서는 원호치형으로 조합된 타원체인 웨이브 발생기(10)에 의해 발생된 플랙 스플라인(20)의 치형운동 곡선을 이용하여 치형곡선을 형성하고 그 외의 구간에서는 이의 물림이 시작되고 끝날 때 이의 간섭이 없도록 이를 직선구간으로 형성하거나 원래보다 작은 곡률로 창성한다.The present invention relates to a harmonic reducer. The present invention is to allow the teeth of the flap spline 20 and the circular spline 30 in the harmonic reducer to be rotated without interfering with improved bite rate. To this end, the present invention combines circles having different centers and curvatures to form a pitch circle of the flag spline 20 as an ellipse, and creates the flag of the flag spline 20 based on the pitch circle. At this time, the flag of the flag spline 20 is generated by dividing into several sections. That is, in the section where the spline 30 is actually engaged with the tooth, the tooth curve is formed using the tooth motion curve of the flag spline 20 generated by the wave generator 10 which is an ellipsoid combined in an arc shape. In Essence, the bite is formed into a straight section or created with a curvature smaller than the original so that there is no interference when the bite starts and ends.

Description

Harmonic Reducer {Harmonic drive}

본 발명은 하모닉 감속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하모닉 감속기에서 사용되는 유연치합기어의 치형상에 관한 것이다.The present invention relates to a harmonic reducer, and more particularly to the tooth shape of the flexible toothed gear used in the harmonic reducer.

하모닉 감속기는 산업용 로보트, NC공작기계, 반도체 제조장치 등에 널리 사용되는 것으로, 소형경량이면서도 전달토크 용량이 크고 고 감속비를 얻을 수 있으며, 백래쉬가 극히 적고 각도 전달정도와 회전정도가 우수한 특징을 가진 것이다. 도 1에는 이와 같은 일반적인 하모닉 감속기가 도시되어 있다.Harmonic gear reducers are widely used in industrial robots, NC machine tools, and semiconductor manufacturing equipment. They are small in size, have high transmission torque capacity, high reduction ratios, extremely low backlash, and excellent angle transmission and rotation accuracy. . 1 shows such a general harmonic reducer.

이에 도시된 바에 따르면, 하모닉 감속기는 웨이브 발생기(Wave generator)(10)와, 플랙 스플라인(20) 그리고 서큘러 스플라인(30)으로 구성된다. 상기 웨이브 발생기(10)는 타원형상의 캠(11)의 외주에 내,외륜이 유연한 볼베어링(12)이 끼워져 구성된다. 이와 같은 웨이브 발생기(10)에서 상기 볼베어링(12)의 내륜은 캠(11)에 고정되어 있지만, 외륜은 볼을 매개체로 하여 탄성변형을 한다. 그리고, 상기 캠(11)은 일반적으로 입력축(13)에 연결된다.According to this, the harmonic reducer is composed of a wave generator (10), a flap spline 20 and a circular spline (30). The wave generator 10 is configured by inserting a ball bearing 12 having a flexible inner and outer ring on the outer circumference of the elliptical cam 11. In such a wave generator 10, the inner ring of the ball bearing 12 is fixed to the cam 11, the outer ring is elastically deformed using the ball as a medium. In addition, the cam 11 is generally connected to the input shaft 13.

상기 웨이브 발생기(10)의 볼베어링(12)의 외주에는 플랙 스플라인(20)이 끼워진다. 상기 플랙 스플라인(20)은 얇은 컵 형상의 금속 탄성체로서, 일단부의 외주에 이가 성형되어 있고 타단부는 일반적으로 출력축(도시되지 않음)에 연결된다.A flap spline 20 is fitted to the outer circumference of the ball bearing 12 of the wave generator 10. The flap spline 20 is a thin cup-shaped metal elastic body, which is molded on the outer circumference of one end and is generally connected to an output shaft (not shown).

그리고, 상기 서큘러 스플라인(30)은 강체로 이루어진 링 형상으로서, 그 내주에는 상기 플랙 스플라인(20)의 이와 맞물리는 치형이 성형되어 있으며 일반적으로 케이싱(도시되지 않음)에 고정된다. 상기 서큘러 스플라인(30)의 내부에 형성된 이의 수는 플랙 스플라인(20)의 잇수에 비하여 통상 2개에서 4개가 더 많다.In addition, the circular spline 30 is a ring shape made of a rigid body, and teeth thereof engaged with the flap spline 20 are molded on the inner circumference thereof and are generally fixed to a casing (not shown). The number of teeth formed inside the circular spline 30 is generally two to four more than the number of teeth of the flag spline 20.

이와 같이 구성되는 하모닉 감속기의 작동관계를 도 2를 참고하여 설명한다. 입력축(13)과 연결된 타원형상의 캠(11)이 웨이브 발생기(10)의 회전에 의해 회전하면 플랙 스플라인(2)은 타원 형상으로 변하여 타원의 장축 부분에서 서큘러 스플라인(30)의 이와 맞물리게 되고, 단축부분에서는 이가 서로 떨어진 상태를 유지하게 된다. 여기서 상기 서큘러 스플라인(30)을 고정하고 웨이브 발생기(10)를 시계방향으로 회전시키면 플랙 스플라인(2)은 탄성변형하게 되고, 서큘러 스플라인(3)과 맞물리는 이의 위치는 순차적으로 이동한다. 웨이브 발생기(10)가 완전히 일회전하게 되면 플랙 스플라인(20)은 그 잇수차이만큼 반대방향으로 회전하게 되고, 이러한 반대방향의 회전으로 감속이 이루어지게 된다.The operation relationship of the harmonic reducer configured as described above will be described with reference to FIG. 2. When the elliptical cam 11 connected to the input shaft 13 is rotated by the rotation of the wave generator 10, the flag spline 2 is changed into an ellipse shape and is engaged with the teeth of the circular spline 30 at the long axis portion of the ellipse. In the part it stays away from each other. Here, when the circular spline 30 is fixed and the wave generator 10 is rotated clockwise, the flag spline 2 is elastically deformed, and its position engaged with the circular spline 3 moves sequentially. When the wave generator 10 is rotated one complete rotation, the flag spline 20 is rotated in the opposite direction by the number of teeth, the deceleration is made by the rotation in the opposite direction.

이와 같은 하모닉 감속기의 플랙 스프라인(20)과 서큘러 스플라인(30)의 치형은 일반 인벌루트 치형의 랙으로 창성된 기어를 사용한 것으로 이물림시의 간섭현상이나 응력면에서 여러차례 문제가 되어 왔다. 이를 해결하기 위해 최근에 상기 웨이브 발생기(1)에 의해 변형되는 플랙스플라인(2)의 변형곡선을 하모닉 곡선이라 정의하고 이 곡선을 적절한 크기로 매핑하여 플랙 스플라인(2)과 서큘러 스플라인(3)의 치형으로 만들어 사용하는 것이 미국특허 제4,823,638호 및 5,782,143에 개시되어 있다.The teeth of the flap spline 20 and the circular spline 30 of the harmonic reducer are gears formed by racks of general involute teeth, which have been a problem many times in terms of interference and stress during bite. In order to solve this problem, the deformation curve of the flex spline 2 which is recently deformed by the wave generator 1 is defined as a harmonic curve, and the curve is mapped to an appropriate size so that the spline 2 and the circular spline 3 It is disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,823,638 and 5,782,143 for use with teeth.

이에 따르면, 최근의 하모닉 감속기의 경향은 인벌루트 치형 대신에 새로운 형태의 치형을 이용하여 물림율과 치저부분에서 발생하는 응력을 줄여 효율개선과 수명연장을 이루려 하고 있다. 일반적으로 물림율을 개선하기 위해서 가장 요구되는 것은 이 물림시의 연속적인 이 접촉이다. 이를 위해 상기 특허에서는 기존의 기어 창성이론 대신 웨이브 발생기(10)에 의해 발생되는 플랙 스플라인(20)의 변형으로 인해 생기는 하모닉 곡선을 이용하여 적당한 형태로 매핑을 하여 치형을 창성한다.According to this, the trend of the recent harmonic reducer is to improve the efficiency and the life span by reducing the bite rate and the stress generated in the base part by using a new type of tooth instead of the involute tooth. In general, the most required to improve the bite rate is this continuous contact at the time of the bite. To this end, the patent uses a harmonic curve generated by the deformation of the flag spline 20 generated by the wave generator 10 instead of the conventional gear generating theory to create a tooth shape by mapping to an appropriate shape.

하지만, 상기 특허에 개시된 바는 실제의 제품에 적용하기에는 적당하지 않았으며, 그 결과 이 사이의 간섭이 생기거나 이물림시 윤활막이 깨어지는 등의 문제점이 발생하였다. 다시 말해 물림시 곡선 접촉면에서 곡율이 작아서 접촉응력이 커지게 되고 이로 인해 큰 하중을 받는 경우 윤활막이 깨져 이의 마모가 심하게 일어나는 문제가 있었다.However, the disclosed in the patent was not suitable for applying to the actual product, as a result of the interference between them or problems such as breakage of the lubricating film when bite. In other words, the curvature at the curved contact surface during the bite is large, the contact stress is increased, which causes a problem that the wear of the lubricating film is broken when a large load is received.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하모닉 감속기에 사용되는 새로운 치형을 제공하여 물림율을 좋게 하고 이 사이의 간섭을 방지하도록 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, to provide a new tooth used in the harmonic reducer to improve the bite rate and to prevent interference therebetween.

도 1은 일반적인 하모닉 감속기의 구성을 보인 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing the configuration of a typical harmonic reducer.

도 2는 하모닉 감속기의 동작원리를 순차적으로 보인 동작원리도.Figure 2 is an operation principle showing the operation principle of the harmonic reducer sequentially.

도 3은 본 발명의 하모닉 감속기를 구성하는 플랙 스플라인의 피치원을 보인 그래프.3 is a graph showing the pitch circle of the flag spline constituting the harmonic reducer of the present invention.

도 4는 본 발명을 구성하는 플랙 스플라인의 치형 개념도.4 is a tooth conceptual diagram of a flag spline constituting the present invention;

도 5는 본 발명을 구성하는 플랙 스플라인의 치형의 요부 구성을 보인 도면.Fig. 5 is a view showing the main part configuration of teeth of the flag spline constituting the present invention.

도 6은 본 발명을 구성하는 서큘러 스플라인의 치형 개념도.6 is a tooth conceptual diagram of a circular spline constituting the present invention;

도 7은 도 3에 도시된 피치원과 종래의 피치원에 따른 이물림 깊이를 비교하여 보인 그래프.FIG. 7 is a graph showing comparison of the bite depth according to the pitch circle and the conventional pitch circle shown in FIG.

도 8a 및 8b는 각각 타원 변형량이 작은 경우와 큰 경우에 본 발명의 플랙 스플라인과 서큘러 스플라인의 이가 서로 맞물리는 것을 보인 상태도.8A and 8B are state diagrams showing that teeth of the spline and circular splines of the present invention are engaged with each other when the elliptic deformation amount is small and large.

도 9는 본 발명에서의 운동방정식을 제시하기 위해 서큘러 스플라인과 플랙 스플라인의 피치원 사이의 관계를 보인 그래프.9 is a graph showing the relationship between the circular spline and the pitch circle of the flag spline in order to present the equation of motion in the present invention.

도 10은 기어의 치형창성에 있어서 크라우닝방식을 보인 개념도.10 is a conceptual view showing a crowning method in the tooth creation of the gear.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10: 웨이브 발생기 11: 캠10: wave generator 11: cam

12: 볼 베어링 13: 입력축12: ball bearing 13: input shaft

20: 플랙 스플라인 30: 서큘러 스플라인20: Flag Spline 30: Circular Spline

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 입력측과 연결되고 타원 형상의 캠을 구비한 웨이브발생기와; 출력측과 연결되고 유연한 성질을 가져 상기 웨이브 발생기의 캠의 외주에 끼워져 설치되고 그 외주면에 이가 형성되어 있는 플랙 스플라인과; 상기 플랙 스플라인의 이와 맞물리는 이가 그 내주면에 형성되어 있고 강체인 서큘러 스플라인을 포함하여 구성되고, 상기 플랙 스플라인의 피치원은 각각 서로 다른 중심과 곡률을 가지는 2개의 원을 조합한 타원으로 형성되고, 상기 플랙 스플라인과 서큘러 스플라인의 이가 서로 맞물리는 구간을 제외한 구간은 이가 물리는 것과 빠져나가는 것이 원활하게 되도록 치형곡선를 창성함에 있어 원래의 곡률보다 작은 곡률로 형성한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a wave generator connected to the input side and having an elliptic cam; A flap spline connected to an output side and having a flexible property to be fitted to an outer circumference of a cam of the wave generator and having teeth formed on an outer circumferential surface thereof; Teeth engaging with the flap spline are formed on its inner peripheral surface and comprise a circular spline which is a rigid body, pitch circle of the flap spline is formed of an ellipse combining two circles each having a different center and curvature, The section except the section where the teeth of the flag spline and the circular spline mesh with each other is formed to have a curvature smaller than the original curvature in generating the tooth curve so that the teeth are smoothly bited out.

이와 같은 구성의 하모닉 감속기에 의하면, 플랙 스플라인과 서큘러 스플라인의 이의 물림율이 좋아지고 이의 간섭이 방지되어 감속효율이 좋고 내구성이 좋아지는 이점이 있다.According to the harmonic reducer having such a configuration, the bit spline and the circular spline have a good bite rate and the interference thereof is prevented, so that the deceleration efficiency is good and the durability is improved.

한편, 상기 플랙 스플라인의 피치원은 각각 (0,y₀)점을 중심으로 하는 제1원, (-x₀,0)를 중심으로 하는 제2원, (0,-y₀)를 중심으로 하는 제3원, (x₀,0)를 중심으로 하는 제4원을 45°간격으로 번갈아 연결하여 형성한다.On the other hand, the pitch spline of the flag spline is the first circle centered on the (0, y ₀ ) point, the second circle centered on (-x ₀ , 0), (0, -y ₀ ) To form a third circle, the fourth circle centered on (x ₀ , 0) alternately at 45 ° intervals.

상기 플랙 스플라인과 서큘러 스플라인의 이를 창성함에 있어서, 이들이 서로 맞물리는 구간은 크라우닝 방식을 적용한다.In the creation of the flag spline and the circular spline, the section in which they interlock with each other applies a crowning method.

여기서, 상기 플랙 스플라인과 서큘러 스플라인의 이가 맞물리는 구간은 원호치형으로 조합된 타원체인 웨이브 발생기에 의해 발생된 플랙 스플라인의 치형운동곡선을 이용하여 치형곡선을 1/2크기로 매핑하여 형성하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the tooth splicing portion of the circular spline and the circular spline are formed by mapping the tooth curve to 1/2 size using the tooth motion curve of the flag spline generated by the wave generator, which is an ellipsoid combined in an arc shape. Do.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 하모닉 감속기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 이때, 하모닉 감속기를 구성하는웨이브 발생기, 플랙 스플라인 및 서큘러 스플라인은 도 1의 도면 부호를 원용하여 설명한다.With reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the harmonic reducer according to the present invention having such a configuration will be described in detail. At this time, the wave generator, the flag spline and the circular spline constituting the harmonic reducer will be described using reference numerals of FIG. 1.

도 3에는 본 실시예에 의한 플랙 스플라인(20)의 피치원이 도시되어 있는데, 그 구성을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 도 3의 제1원호구간(C1)은 (0,y₀)점을 중심으로 하는 원에 의해 형성되는 것으로, 45°에 해당되는 원호를 구성한다. 그리고 제2원호구간(C2)은 (-x₀,0)점을 중심으로 하는 원에 의해 형성되는 것으로, 역시 45°에 해당하는 원호를 형성한다. 또한 제3원호구간(C3)과 제4원호구간(C4)은 각각 (0,-y₀)과 (x₀,0)점을 중심으로 하는 원에 의해 형성되는 것으로, 역시 45°에 해당하는 원호를 형성한다.3 shows a pitch circle of the flag spline 20 according to the present embodiment, which will be described below. First, the first circular arc section C1 of FIG. 3 is formed by a circle centered on a (0, y ₀ ) point and constitutes an arc corresponding to 45 °. The second circular arc section C2 is formed by a circle centered on a (-x ₀ , 0) point, and also forms an arc corresponding to 45 °. In addition, the third arc section C3 and the fourth arc section C4 are each formed by a circle centered on the points (0, -y ₀ ) and (x ₀ , 0), respectively, corresponding to 45 °. Form an arc.

이와 같은 구성에 의해 플랙 서플라인(20)의 피치원은 타원형태가 되고 제1원호구간(C1)의 방정식은 다음과 같다.By such a configuration, the pitch circle of the flag supply 20 becomes elliptical, and the equation of the first arc section C1 is as follows.

여기서, 그리고이다.here , And to be.

그리고, 제2원호구간(C2)의 방정식은 다음과 같다.Then, the equation of the second circular arc section C2 is as follows.

여기서이다.here to be.

따라서, therefore,

여기서 x₀와 y₀를 같다고 놓으면 다음과 같이 된다.Where x ₀ and y ₀ are equal to

여기서 d_e는 편심에 의해 변형되는 플랙 서플라인의 변형량이다.Where d _e is the amount of deformation of the flag supply deformed by the eccentricity.

한편, 상기와 같이 플랙 서플라인(20)의 피치원을 결정한 후에는 치형을 설계하게 되는데, 본 실시예에서는 인벌루트의 치형 창성 방법인 랙을 기준으로 치형을 설계하였다.On the other hand, after determining the pitch circle of the flap supply 20 as described above, the tooth is designed, in the present embodiment, the tooth was designed based on the rack which is the tooth creation method of the involute.

먼저, 본 실시예에서는 기존의 스퍼 기어 설계시에 주는 크라우닝 설계를 사용하였다. 즉, 플랙 서플라인(20)의 이와 서큘러 스플라인(30)의 이를 창성함에 있어 직선형의 치형에 외치차인 플랙 스플라인(20)에는 치선원에, 내치차인 서큘러 스플라인(30)은 내경 안쪽인 치선원에 각각 크라우닝을 주는 방식을 채택하였다.First, in this embodiment, the crowning design given at the time of the existing spur gear design was used. That is, in forming the teeth of the flap supply 20 and the teeth of the circular spline 30, the flap spline 20, which is an external tooth in the straight tooth shape, is placed in the tooth line source, and the inner spline 30 is in the inner tooth tooth circle. Each gave a crowning scheme.

도 10에는 기존의 스퍼기어 설계시에 주는 크라우닝 설계 개념도가 도시되어 있다. 여기서 크라우닝 방식이란 전형적인 스퍼기어를 설계함에 있어서 치형간섭을 줄이기 위해 기어의 이끝부분을 적당히 둥그스름하게 가공하는 것을 말한다. 도 10에서는 h_e에 해당하는 부분을 곡률 R_e로 크라우닝한 것을 보이고 있다.FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a crowning design given to an existing spur gear design. The crowning method here refers to the proper rounding of the gear teeth to reduce tooth interference in the design of typical spur gears. 10 shows that the portion corresponding to h _e is crowned with curvature R _e .

상기 크라우닝 방식에서 결정하여야 할 사항은 곡률과 그 곡률의 중심점을 구하는 것이다. 여기서 기존의 하모닉 곡선을 사용할 경우 완전한 중심점과 곡율을 얻을 수 없었다. 따라서, 본 발명에서는 상기 피치원을 사용하고, 원호치형으로 조합된 타원체인 웨이브 발생기(10)에 의해 발생된 플랙 스플라인(20)의 치형운동 곡선을 이용하여 치형곡선을 형성하였다.The matter to be determined in the crowning method is to find the curvature and the center point of the curvature. In this case, it was not possible to obtain the perfect center point and curvature using the existing harmonic curve. Accordingly, in the present invention, a tooth curve is formed by using the tooth curve of the flag spline 20 generated by the wave generator 10, which is an ellipsoid combined in an arc shape.

여기서, 상기 식에 의해 창성되는 이의 구간은 상기 플랙 서플라인(20)과 서큘러 스플라인(30)의 이가 서로 맞물리는 구간에만 적용하게 된다. 이와 같은 구간은 도 4의 G2구간에 해당된다. 즉, 상기 식에 의해 주어진 곡선을 1/2크기로 매핑하여 G2구간을 형성하게 된다. 이와 같이 1/2로 매핑하는 이유는 양쪽에 똑같은 크기로 곡율을 주는 것이 가장 접촉응력을 줄일 수 있기 때문이다.Here, the section of the tooth created by the above formula is applied only to the section where the teeth of the flap supply 20 and the circular spline 30 mesh with each other. Such a section corresponds to section G2 of FIG. 4. That is, the curve given by the above equation is mapped to 1/2 size to form the G2 section. The reason for mapping to 1/2 is that giving the same curvature on both sides reduces the contact stress most.

그리고, 상기 이가 맞물리는 구간(G2)을 제외한 나머지 구간(G1,G3,G4)은 상기 플랙 서플라인(20)과 서큘러 스플라인(30)의 이가 맞물려 연동될 때, 간섭되는 현상을 방지하기 위해 적당한 곡률을 주어 형성한다. 즉, G1구간은 상기 하모닉 곡선에 의해 형성되는 곡률보다 작은 곡률을 주어 이물림이 시작되는 부분에서의 간섭을 피할 수 있도록 한다.The remaining sections G1, G3, and G4, except for the section G2 where the teeth are engaged, are suitable for preventing the interfering phenomenon when the teeth of the flap supply 20 and the circular spline 30 are interlocked with each other. Form by giving curvature. That is, the G1 section gives a curvature smaller than the curvature formed by the harmonic curve so as to avoid interference at the portion where the bite starts.

한편, 상기 G1구간과 G2구간의 형상이 도 5에 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 5에 도시된 것에서 알 수 있듯이, G2구간은 플랙 스플라인(20)의 치형운동곡선을 1/2크기로 매핑한 것이고, G1 구간은 두개의 원호부분으로 이루어진 것으로 그 중심점은 각각 (x₀,y₀)와 (x₀ ^',y₀ ^')이다. 그리고, G2구간의 왼쪽의 UU구간은 상기 하모닉 곡선을 매핑함에 의해 만들어지는 구간으로 탄성변형을 고려한 오프셋(offset)이고, Δx부분은 직선에 가까운 치형을 얻어내기 위해 제거되는 부분이다.Meanwhile, the shape of the G1 section and the G2 section is shown in more detail in FIG. 5. As can be seen in Figure 5, the G2 section is a mapping of the tooth motion curve of the flag spline 20 to 1/2 size, G1 section is composed of two circular arcs, the center point of each (x ₀ , y ₀ ) and (x ₀ ^' , y ₀ ^' ). The UU section on the left side of the G2 section is an offset created by mapping the harmonic curves and is an offset considering elastic deformation, and the Δx part is removed to obtain a tooth close to a straight line.

즉, 상기 도 5의 G2구간 왼쪽 부분에 도 4의 G4구간과 G3구간이 연속적으로 존재하게 된다. 이때, 상기 G4구간은 설계의 편리성을 위해 직선구간으로 형성하게 된다. 이와 같은 G4구간은 종래의 치형에서는 주로 이물림이 발생되는 구간이나 본 발명에서는 이물림이 일어나지 않는 부분이다. 따라서 상기 G4구간은 이물림과 상관없는 부분이어서 직선구간으로 형성하여도 상관없는 것이다. 한편, G3구간은 이의 밑부분에서 2개의 곡률을 준 부분이다.That is, the sections G4 and G3 of FIG. 4 are continuously present in the left portion of the section G2 of FIG. 5. At this time, the G4 section is formed in a straight section for the convenience of design. Such a G4 section is a section in which a bite occurs mainly in a conventional tooth shape or a part where a bite does not occur in the present invention. Therefore, the G4 section is a part irrelevant to the bite, so it may be formed as a straight section. On the other hand, the G3 section has two curvatures at the bottom thereof.

한편, 도 6에는 서큘러 스플라인(30)의 치형 개념도가 도시되어 있는데, 이 역시 4개의 구간(G1',G2',G3',G4')으로 구성된다. 여기서 G3'구간은 상기 G2구간과 대응되는 구간으로 G2구간과 같은 방식으로 창성되고, G2'구간은 직선구간으로 창성된다.Meanwhile, FIG. 6 illustrates a tooth profile of the circular spline 30, which is also composed of four sections G1 ′, G2 ′, G3 ′, and G4 ′. Here, the section G3 'is a section corresponding to the section G2 and is created in the same manner as the section G2, and the section G2' is created as a straight section.

그리고, 상기 G4'구간은 원래의 치형곡률보다 작은 곡률로 주어 이물림이 시작되는 부분에서의 간섭을 피할 수 있도록 하였다. 그리고, 상기 G1'구간은 상기 G3구간과 대응되는 방식으로 창성된다.In addition, the G4 'section has a curvature smaller than the original tooth curvature so as to avoid interference at the start of the bite. The G1 'section is created in a manner corresponding to the G3 section.

이와 같이 플랙 스플라인(20)과 서큘러 스플라인(30)의 이를 각각 구간을 나누어서 합성치형으로 창성한 이유는 이물림이 시작되고 끝나게 되는 때에는 부드럽게 이가 빠져나가게 만들어 주기 위함이다.As such, the reason why the flap spline 20 and the circular spline 30 are divided into sections and created as a synthetic tooth type is to make the tooth fall smoothly when the bite starts and ends.

한편, 도 7에는 종래의 피치원과 기존 피치원에 따른 이물림 깊이를 비교하고 있는데, 이에 따르면, 본 발명에서 이가 물리는 깊이가 더 깊은 것을 알 수 있다. 이는 실제 이물림시 훨씬 더 깊게 물림으로 인해서 물림율이 향상될 수 있다는 것을 뜻한다고 할 수 있다. 여기서, 도 7의 A영역이 실제 이물림 영역으로서 이 영역에서 반경값이 더 큼을 알 수 있다. 따라서, 주요 물림위치에서 물림이 오랜 시간 지속된다. 이와 같은 사실은 이가 서로 맞물려 회동될 때 실제로 이가 맞물리는 위치에서 물림이 오래 지속되는 것으로 하중을 받는 상태에서는 물림이 천천히 진행되고 상기 이외의 구간에서는 급격하게 이의 상대적인 이동이 일어나게 되어 마모의 면에서 유리하게 된다.On the other hand, Figure 7 compares the depth of the bite according to the conventional pitch source and the existing pitch source, according to this, it can be seen that the depth of biting in the present invention is deeper. This may mean that the bite rate can be improved by actually biting deeper. Here, it can be seen that the area A of FIG. 7 is the actual debris area and the radius value is larger in this area. Therefore, the bite lasts a long time in the main bite position. This fact is that when the teeth are rotated in engagement with each other, the bite lasts for a long time in the position where the teeth are engaged, and the bite proceeds slowly under the load and the relative movement of the teeth occurs suddenly in other areas than above. Done.

도 8a에는 본 발명에 의한 치형에서 이물림 상태가 연속적으로 도시되어 있는데, 타원 변형량이 작은 경우가 도시되어 있고, 도 8b에는 타원 변형량이 큰 경우가 도시되어 있다. 이에 따르면 각각 플랙 스플라인(20)의 G2구간과 서큘러 스플라인(30)의 G3'구간이 서로 맞물리고 그 외의 부분에서는 맞물림이 없이 이의 움직임이 신속하게 이루어짐을 알 수 있다. 그리고, 상기 플랙 스플라인(20)의 타원변형량에 따라 곡률과 중심점이 달라지고 또한 이물림이 달라짐을 알 수 있다.In Fig. 8A, the toothed state of the present invention is continuously shown, but the case where the amount of elliptic deformation is small is shown, and the case where the amount of elliptic deformation is large is shown in Fig. 8B. According to this, it can be seen that the G2 section of the flag spline 20 and the G3 'section of the circular spline 30 are engaged with each other, and the movement thereof is performed quickly without being engaged in the other parts. In addition, it can be seen that the curvature and the center point are different according to the amount of elliptic deformation of the flag spline 20, and the foreign material is changed.

참고로 본 발명에서의 운동방정식은 다음과 같이 표시된다.For reference, the equation of motion in the present invention is represented as follows.

여기서,이다.here, to be.

이는 도 9를 참고로 유도될 수 있다. 여기서는 간단하게 원리만을 설명하기로 한다.This can be derived with reference to FIG. 9. Here, only the principle will be explained briefly.

우선 서큘러 스플라인(30)의 임의의 점 T에 새로운 좌표 x-y를 세우고, 또한플랙 스플라인(20)의 첫번째 곡선이 시작되는 부분에 S를 세우고, 상기 점 T의 좌표를 기준으로 플랙 스플라인(20)의 이가 운동하는 것을 관찰하여 만들어 낸 것이다.First, a new coordinate xy is set at an arbitrary point T of the circular spline 30, and S is set at the beginning of the first curve of the flag spline 20, and the flag spline 20 is set based on the coordinate of the point T. It was created by observing this movement.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 하모닉 감속기는 플랙스플라인의 피치원을 서로 다른 중심과 곡률을 가지는 다수개의 원을 결합하여 타원으로 형성하고, 플랙스플라인과 서큘러 스플라인의 이가 맞물리는 구간 이외의 치형은 이물림이 시작되는 것과 끝나는 것이 부드럽게 이루어지도록 별도의 곡률을 가지도록 구간을 나누어 창성하였으므로 상대적으로 물림율이 향상되고, 이간섭이 줄어들게 되어 접촉응력이 줄어들고 내구성이 좋아지는 효과가 있다.As described in detail above, the harmonic reducer according to the present invention forms a pitch circle of the flex spline by combining a plurality of circles having different centers and curvatures into an ellipse, and teeth other than a section where the teeth of the flex spline and the circular spline interlock. Since the section is created to have a separate curvature so that the start and end of the bite is smooth, the bite rate is improved, the interference is reduced, the contact stress is reduced and the durability is improved.

Claims

A wave generator connected to the input side and having an elliptic cam;

A flap spline connected to an output side and having a flexible property to be fitted to an outer circumference of a cam of the wave generator and having teeth formed on an outer circumferential surface thereof;

Teeth engaging with the flap splines are formed on the inner circumferential surface and comprise a circular spline which is a rigid body,

The pitch circle of the flag spline is formed of an ellipse combining a circle having a different center and curvature, respectively,

And a section other than the section where the teeth of the flag spline and the circular spline mesh with each other is formed with a curvature smaller than the original curvature in generating the teeth so that teeth can be bited and escaped smoothly.

The pitch circle of the flag spline is a first circle centered on a (0, y ₀ ) point, a second circle centered on (-x ₀ , 0), and (0, -y _0). Harmonic reducer characterized in that the third circle centered on the (x), (4 0) centered around (x _0,0 ) alternately formed at 45 ° intervals.

The harmonic reducer according to claim 1, wherein in the creation of the flag spline and the circular spline, the sections in which they interlock with each other apply a crowning method.

The tooth splice of claim 1 or 3, wherein the teeth splices of the flag spline and the circular spline are formed by mapping a tooth motion curve of the flag spline generated by the wave generator, which is an ellipsoid combined in a circular arc shape, to a size of 1/2. Harmonic reducer characterized in that.