KR100582446B1

KR100582446B1 - 고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기

Info

Publication number: KR100582446B1
Application number: KR1020040102812A
Authority: KR
Inventors: 강종철
Original assignee: 강종철
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-05-23

Abstract

본 발명은 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기에 관한 것으로, 산업용으로 사용되는 모든 모터의 출력회전수를 줄이고 출력토오크를 높여주는 감속기에 대한 고안으로써, 하이퍼 사이클로이드 기어 구동방식을 채택하여, 압력축에 대한 편심량 만큼 출력축과 편심량을 형성하여 입력축의 편심량을 출력축의 편심량으로 보상하므로 백래쉬를 줄여주어 진동이 없는 정밀한 감속을 달성하고, 높은 감속비를 얻도록 발명한 고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기에 관한 것이다.

하이퍼 사이클로이드 기어, 편심, 감속기

Description

고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기 {Reduction gear using high efficiency hyper cycloid gear }

도 1은 종래에 따른 하이퍼 사이클로이드 감속기의 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기의 결합 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기의 A-A단면도.

도 5는 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기의 B-B단면도.

도 6은 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기 치형의 다른 일실시예를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 모터 102 : 모터축

110 : 입력편심축 120 : 스퍼어 기어

124 : 관통공 130 : 출력편심축

140 : 내측기어 150 : 하우징

160 : 하우징커버 162 : 체결공

164 : 걸림턱 170 : 원형판

172 : 안착공 174 : 삽입공

본 발명은 모터의 감속기에 관한 것으로서, 산업용으로 사용되는 모든 모터의 출력회전수를 줄이고 출력토오크를 높여주는 감속기에 대한 발명으로써, 하이퍼 사이클로이드 기어 구동방식을 채택함으로써, 감속기의 부피를 줄이고 강성을 높이며 높은 감속비를 얻을 수 있도록 발명한 고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기에 관한 것이다.

상기한 기술을 이용한 출원번호 10-1993-0012330번의 하이퍼 사이클로이드기어링을 이용한 픽업이송장치에서 이용하고 있다.

출원번호 10-1993-0012330번의 구성을 첨부된 예시도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 모터(10)의 모터축(12)에 연하여 편심축(20)과 스퍼어기어(30)의 중심부에 형성된 결합공(32)에 베어링(34)을 결합하고 고정캡(38)로 고정시킨다.

상기 스퍼어기어(30)의 관통공(36)에는 유니버설 죠인트(50)의 연결핀(52)을 결합하되, 관통공의 직경을 연결핀(52)의 직경보다 약 2배크기로 하고, 또한 연결 핀(52)의 직경은 편심축(20)의 편심량의 2배로 하여, 스퍼어기어(30)는 지지대(60)의 내접기어(40)와 비슷한 치차수로 구성되어 내접기어(40)와 결합되는 구조로 되어있다.

상기와 같은 종래의 기술의 경우, 스퍼어 기어(30)의 편심 회전량을 피하여 출력을 하기 위해 스퍼어 기어(30)에 관통홀(36)을 형성하고, 편심량의 차이보다 더 큰 차이만큼의 연결핀(52)을 이용하여 출력축인 유니버셜 죠인트(50)에 연결함으로써, 감속된 저속의 출력은 얻을 수가 있지만, 스퍼어 기어(30)의 관통공(36)과 연결핀(52)의 치수차가 크므로 인하여 역방향 부하인 백래쉬(back lash)가 과다하게 발생하게 된다.

그래서 상기와 같은 감속기는 정밀기기용으로는 사용이 불가하며 정밀도가 필요 없는 단순 이송용으로만 사용이 가능한 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 하이퍼 사이클로이드 기어 구동방식을 채택하여, 입력축에 대한 편심량 만큼 출력축에 편심량을 형성하여 입력축의 편심량을 출력축의 편심량으로 보상하므로 백래쉬를 줄여주어 진동이 없는 정밀한 감속을 달성하고, 감속기의 부피를 줄이고 강성을 높이며 높은 감속비를 얻는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 축에 연결되어 모터축의 회전을 편심되게 전달하는 입력편심축과, 상기 입력편심축이 중앙에 베어링에 의해 연결되고, 3개 이상의 관통홀을 갖는 스퍼어 기어와, 상기 스퍼어 기어의 외면에 맞물려 형성되며, 상기 모터축의 회전에 의해 스퍼어 기어가 공전 및 자전을 하게 하는 내접기어와, 상기 내접기어에 맞물려 회전하는 스퍼어 기어의 편심된 중심을 보상하여 공전운동의 흔들림을 상쇄하고, 상기 모터축상의 회전으로 전환시키고, 상기 관통홀에서 베어링에 의해 결합되는 출력편심축과, 상기 출력편심축이 연결되기 위해 베어링이 구비된 삽입공이 형성되고, 상기 스퍼어 기어의 전후에 구비되어 모터축의 회전을 전달하는 원형판과, 상기 원형판에 이탈을 방지하기 위해 상기 하우징과 나사 결합되고, 베어링을 개재하여 원형판을 지지하는 하우징 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기를 제공한다.

상기한 구조는 기어의 접촉율이 평기어 끼리의 조합보다 현저하게 높으므로 보다 높은 출력 토오크를 얻을수 있으며, 감속기의 크기를 작게 하고도 높은 감속비의 실현이 가능하므로 보다 경제적인 감속기를 생산 할 수 있다.

또한, 많은 기어를 거쳐 감속하는 기어 박스에 비하여 누적 백래쉬가 없으므로 보다 정밀한 감속기를 만들 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 또는 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드의 결합 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드의 A-A단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드의 B-B단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기 치형의 다른 일실시예를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기는 모터(100)의 모터축(102)에 연결되어 모터축(102)의 회전을 편심되게 전달하는 입력편심축(110)과, 상기 입력편심축(110)이 중앙에 결합공베어링(126)에 의해 연결되고, 3개 이상의 관통홀(124)을 갖는 스퍼어 기어(120)와, 상기 스퍼어 기어(120)의 외면에 맞물려 형성되며, 상기 모터축(102)의 회전에 의해 스퍼어 기어(120)가 공전 및 자전을 하게 하며, 하우징(150)과 결합된 내접기어(140)와, 상기 내접기어(140)에 맞물려 회전하는 스퍼어 기어(120)의 편심된 중심을 보상하여 공전운동의 흔들림을 상쇄하고, 상기 모터축(102)상의 회전으로 전환시키고, 상기 관통홀(124)에서 편심축베어링(128)에 의해 결합되는 출력편심축(130)과, 상기 출력편심축(130)이 연결되기 위해 삽입공베어링(178)이 구비된 삽입공(174)이 형성되고, 상기 스퍼어 기어(120)의 앞뒤에 구비되어 모터축(102)의 회전을 전달하는 원형판(170)과, 상기 원형판에 이탈을 방지하기 위해 상기 하우징과 나사 결합되고, 베어링을 개재하여 원형판을 지지하는 하우징 커버를 포함하여 이루어져 있다.

바람직하게 상기 출력편심축(130)은 중앙에 큰 원통형상에 양단 혹은 일단에는 중심이 다른 작은 원통이 형성되어 편심된 중앙부위는 스퍼어 기어(120)의 관통 홀(124)에 조립되고, 나머지 양단 혹은 일단은 스퍼어 기어(120)의 전후에 구비된 원형판(170)의 삽입공(174)에 결합된다.

상기 스퍼어 기어(120)와 내접기어(140)의 공히 피치원 기준으로 치끝높이를 간섭이 생기지 않을 만큼 낮추어 높은 감속비를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 동력을 전달하는 모터(100)에 모터축(102)이 형성되고, 상기 모터축(102)의 회전을 편심되게 전달되도록 입력편심축(110)이 결합된다.

상기 입력편심축(110)은 원통형상으로 일단에 단(112)를 형성하고, 모터방향으로 편심된 작은 원통이 돌출된 형상이다.

상기 모터축(102)에 연결된 입력편심축(110)과 상기 스퍼어 기어(120)를 결합공베어링(126)을 이용하여 결합공(122)에 삽입하여 연결하고, 상기 내접기어(140)는 모터축(102)와 동일 축 선상에 위치하도록 상기 하우징(150)과 나사(미도시)로 조립한다.

상기 스퍼어 기어(120)에는 용량에 따라 3개 이상(바람직하게는 3~4개)의 관통공(124)을 형성하고, 상기 관통공(124)에 입력편심축(110)과 같은 편심량을 가진 출력편심축(130)을 편심축베어링(128)을 이용하여 연결한다.

상기 출력편심축(130)은 중앙에 큰 원통형상에 양단 또는 일단에는 중심이 다른 작은 원통이 형성되어 있어 편심된 중앙부위는 스퍼어 기어(120)의 관통홀(124)에 조립되며 나머지 양단 혹은 일단은 상기 원형판(170)에 형성된 삽입공(174)에 삽입공베어링(176)을 이용하여 결합하여, 상기 스퍼어 기어(120)의 공전과 동기 회전하도록 한다.

상기 원형판(170)은 가장자리에 절곡되어 지지턱(171)을 형성하고 중앙에 상기 입력편심축(110)의 단부(112)가 안착되기 위한 안착홈(172)이 형성되며, 상기 안착홈(172)에는 안착공베어링(176)이 구비된다.

상기 내접기어(140)를 고정시킨 하우징(150)에는 내부 공간 확보를 위해 하우징커버(160)를 구비하여 나사(미도시)로 결합한다.

상기 하우징커버(160)는 중앙 개구부에 걸림턱(164)을 형성하고, 상기 걸림턱(164)과 상기 원형판(170)의 가장자리에 형성된 지지턱(171)사이에 각각 커버베어링(166)으로 연결하여서, 상기 하우징(150)을 고정시킬 경우 상기 원형판(170)을 통하여 감속된 회전이 출력이 되고, 반대로 원형판(170)을 고정시킬 경우 하우징(150)을 통하여 감속된 회전이 출력되는 구조를 가진다.

이하, 상기 구성을 갖는 본 발명의 일실시예의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.

상기 모터(100)의 모터축(102)에 연결된 입력편심축(110)이 회전하게 되면 결합공베어링(126)으로 연결된 스퍼어 기어(120)는 내측기어(140) 내에서 공전운동을 하면서 스퍼어 기어(120)에 형성된 잇수와 내측기어에 형성된 잇수의 차이에 의해 자전을 하게된다.

예를 들어서, 스퍼어 기어(120)를 입력편심축(110)에 의해 시계방향으로 회전시킬 경우에는 스퍼어 기어(120)자체는 시계방향으로 회전하더라도 내측기어(140)와 맞물려 있는 관계로 내측기어(140)의 내측을 따라서 반시계 방향으로 자전 을 하게 되는 것이다.

상기 스퍼어 기어(120)의 자전하는 운동량이 결국 감속이 되어 출력되는 회전수이므로, 이를 이용한 감속을 원형판(170)에 전달해야 한다.

그래서, 상기 스퍼어 기어(120)의 관통공(124)에 출력편심축(130)을 연결하여 공전운동의 흔들림을 상쇄하고, 상기 원형판(170)이 모터(100)의 모터축(102)과 동일 선상에서 회전한다.

이때, 상기 하우징(150)을 고정시키면 원형판(170)을 통하여 감속된 회전수가 출력이 되고, 상기 원형판(170)을 고정할 경우, 하우징(150)이 감속된 회전수로 출력된다.

보다 높은 정밀도를 위하여 내접기어(140) 혹은 스퍼어 기어(120)중 하나를 이중구조로 하여 서로 어긋나도록 조립하여 백래쉬를 감소시키면 더욱 정밀한 감속비의 출력이 가능하다.

또 다른 일실시예로서, 도 6에서 도시한 바와 같이 높은 감속비를 원할 경우, 상기 내접기어(140)와 스퍼어 기어(120)의 치차수 차이가 작아야 하는데 기어 치열(121,141) 상호간에 간섭이 생겨 조립이 불가하므로, 기어의 유효경에서 치 끝까지의 높이를 작게 하여 간섭을 피하도록 구성한다.

이 경우도 기어의 접촉율이 40%이상이 되므로, 출력토크의 유지가 가능하다.

다른 사이클로이드 감속기의 경우 이러한 문제 때문에 원형핀을 이용하거나 특수치형을 제작하여 기어로 사용하고 있으나, 본 발명과 같이 기어 이의 높이를 줄일 경우 표준치형의 기어로 사용이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기에 의하면 하이퍼 사이클로이드 기어 구동방식을 채택함으로써, 접촉율이 평기어 끼리의 조합보다 현저하게 높으므로 보다 높은 출력토오크를 얻을 수 있으며, 기어의 숫자가 단 두개뿐이므로 감속기의 크기를 작게 하고도 높은 감속비의 실현이 가능하여 보다 경제적인 감속기를 생산할 수 있다.

그리고, 입력편심축에 대한 편심량 만큼 출력편심축에 의해 편심량을 상쇄하여, 입력축의 편심량을 출력축의 편심량으로 보상하므로 백래쉬를 줄여주고 진동이 없는 정밀한 감속을 달성하고, 높은 감속비를 얻도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

또한, 기어의 유효경에서 치 끝까지의 높이를 작게 하여 접촉되는 기어의 잇수가 30% 이상 45%까지 가능하므로 높은 출력토오크와 정밀한 감속비를 얻을 수 있고, 표준치형의 치차를 사용하므로 저렴한 가격으로 생산이 가능하다.

Claims

모터의 축에 연결되어 모터축의 회전을 편심되게 전달하는 입력편심축과;

상기 입력편심축이 중앙에 베어링에 의해 연결되고, 3개 이상의 관통홀을 갖는 스퍼어 기어와;

상기 스퍼어 기어의 외면에 맞물려 형성되며, 상기 모터축의 회전에 의해 스퍼어 기어가 공전 및 자전을 하게 하는 내접기어와;

상기 내접기어에 맞물려 회전하는 스퍼어 기어의 편심된 중심을 보상하여 공전운동의 흔들림을 상쇄하고, 상기 모터축선상의 회전으로 전환시키고, 상기 관통홀에서 베어링에 의해 결합되는 다수의 출력편심축과;

상기 출력편심축이 연결되기 위해 베어링이 구비된 삽입공이 형성되고, 상기 스퍼어 기어의 앞뒤에 구비되어 모터축의 회전을 전달하는 원형판과;

상기 원형판에 이탈을 방지하기 위해 상기 하우징과 나사 결합되고, 베어링을 개재하여 원형판을 지지하는 하우징 커버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기.
제 1항에 있어서,

상기 출력편심축은 중앙에 큰 원통형상에 양단 혹은 일단에는 중심이 다른 작은 원통이 형성되어 편심된 중앙부위는 스퍼어 기어의 관통홀에 조립되고, 나머 지 양단은 스퍼어 기어의 전후에 구비된 원형판의 삽입공에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 고효율 하이퍼 사이클로이드 기어 감속기.
제 1항에 있어서,

상기 내접기어와 스퍼어 기어 공히 피치원 기준으로 치끝높이를 간섭이 생기지 않을 만큼 낮추어 높은 감속비를 얻을 수 있는 고효율 하이퍼 사이클로이드 감속기.