KR100884819B1 - 다단형 싸이클로이드 감속기 - Google Patents

다단형 싸이클로이드 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수개의 싸이클로이드 디스크와 감속용 디스크를 합성하여 1단형 구조에서 고 감속비를 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다단형 싸이클로이드 감속기에 관한 것으로,
외부 동력을 전달하는 구동입력축과; 상기 구동입력축에 편심캠 및 베어링을 통해 내측이 결합되고 타측이 링기어에 외측이 결합되어 구동입력축의 회전속도를 저속으로 변환해서 출력하는 외측기어구조의 제 1 싸이클로이드 디스크와; 상기 제 1 싸이클로이드 디스크와 결합핀으로 결합되어 제 1 싸이클론 디스크의 회전속도와 동일한 속도로 회전하는 감속 전달용 디스크와; 상기 감속 전달용 디스크의 출력측에 편심캠 및 베어링을 통해 내측이 연결되고 외측이 링기어에 결합되어 감속 전달용 디스크의 회전속도를 저속으로 변환해서 출력하는 외측 기어구조의 제 2 싸이클로이드 디스크와; 상기 제 2 싸이클로이드 디스크와 결합핀으로 결합되어 제 2 싸이클로이드 디스크의 회전속도와 동일한 속도로 회전하는 구동출력축을 포함하여 구성함이 특징이다.
다단, 싸이클로이드, 감속기

Description

다단형 싸이클로이드 감속기{A Cycloid Reducer with Multilevel For Motor}
본 발명은 다단형 싸이클로이드 감속기에 관한 것으로, 특히 다수개의 싸이클로이드 디스크와 감속용 디스크를 합성하여 1단형 구조에서 고 감속비를 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다단형 싸이클로이드 감속기에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 싸이클로이드 감속기는 다양한 감속비와 고 감속비를 얻기 위하여 도 1에서 도시된 바와 같이 싸이클로이드 감속기의 구조가 2단형으로 구성되었다.
즉, 종래의 싸이클로이드 감속기는 케이스(37) 일측면에 내부에 오일시일(32)이 끼워진 앤드 캡(33)을 장착하고, 상기 앤드 캡(33) 중앙부를 관통하여 상기 케이스(37) 내부에 삽입된 슬로우 스피드 축(35)을 구비한다.
상기 슬로우 스피드 축(35) 일측 끝단에 키(31)가 장착되며 상기 슬로우 스피드 축(35)의 양측은 베어링(34)(36)으로 지지된다.
상기 케이스(37) 일측면에 링 기어 하우징(44)이 장착된다. 상기 링 기어 하우징(44) 내부에 다수개의 링 기어 핀(45)이 장착되며, 상기 링 기어 핀(45)과 맞물리도록 상기 링 기어 하우징(44) 내부에 복수개의 싸이클로이드 디스크(41)를 구 비한다.
상기 싸이클로이드 디스크(41)를 관통하여 상기 슬로우 스피드 축(35)에 축 핀(39)의 일측 끝단이 삽입되어 상기 싸이클로이드 디스크와 슬로우 스피드 축(35)을 연결하며, 상기 축 핀(39) 외주면에는 슬로우축 롤러(42)가 끼워지고, 상기 복수개의 싸이클로이드 디스크(41) 사이에는 스페이서 링(43)이 삽입되며, 상기 싸이클로이드 디스크(41) 중앙부에는 편심 베어링(40)이 끼워진다. 상기 링 기어 하우징(44) 일측면에 중간 커버(46)가 장착된다. 상기 중간 커버(46)를 관통하여 상기 편심 베어링(40)의 내륜에 일측이 삽입되어 양측단이 베어링(38)(51)으로 지지된 중간축(53)을 구비한다.
상기 중간 커버(46) 일측면에 링 기어 하우징(54)을 장착하며, 상기 링 기어 하우징(54) 내부에 다수개의 링 기어 핀(48)을 구비한다. 상기 링 기어 핀(48)과 맞물리도록 상기 링 기어 하우징(54) 내부에 복수개 의 싸이클로이드 디스크(55)를 구비한다. 상기 싸이클로이드 디스크(55)를 관통하여 상기 중간 축(53)의 일측면에 축 핀(47)의 일측 끝단이 삽입되어 상기 중간축(53)과 싸이클로이드 디스크(55)를 연결한다.
상기 싸이클로이드 디스크(55) 중앙부에 편심 베어링(56)이 삽입되고 상기 링 기어 하우징(54) 일측면에 내부에 오일시일(57)이 삽입된 플랜지(50)가 장착된다. 상기 플랜지(50)를 관통하여 일측이 상기 편심베어링(56)의 내륜에 삽입되며 양측단이 베어링(49)(52)으로 지지된 중공 입력 축(58)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 싸이클로이드 감속기는 중공 입력 축(58)에 연결된 싸이 클로이드 디스크(55)가 상기 중공 입력축(58)에 장착된 편심 베어링(56)에 의해 링 기어 하우징(54) 내부에서 편심회전을 함으로써 1차 감속을 하며, 상기에서 1차 감속된 동력은 축 핀(47)에 의해 싸이클로이드 디스크(55)와 연결된 중간축(53)에 전달되며, 상기 중간축(53)에 전달된 동력은 중간축(53)에 연결된 또 다른 싸이클로이드 디스크(41)에 전달되어 상기 싸이클로이드 디스크(41)가 편심회전을 함으로써 2차 감속을 하여 상기 싸이클로이드 디스크(41)와 축 핀(39)에 의해 연결된 슬로우 스피드 축(35)에 최종 감속된 동력이 전달되어 출력된다.
상기와 같이 2단형으로 구성된 싸이클로이드 감속기는 조립되는 부품이 많음으로 인하여 구조가 복잡하고, 제품의 크기가 커지며, 제조 원가가 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,
일단형 싸이클로이드 감속기 구조에 적어도 2단의 싸이클로이드 감속용 디스크를 구비하여 고 감속비를 갖는 싸이클로이드 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 외측에 기어가 형성된 싸이클로이드 디스크와, 사이클로이드 디스크와 내접하여 맞물리게 설치된 링기어 하우징을 포함하여 이루어지는 싸이클로이드 감속기에 있어서,
외부 동력을 전달하는 구동입력축과; 상기 구동입력축에 편심캠 및 베어링을 통해 내측이 결합되고 타측이 링기어에 외측이 결합되어 구동입력축의 회전속도를 저속으로 변환해서 출력하는 외측기어구조의 제 1 싸이클로이드 디스크와; 상기 제 1 싸이클로이드 디스크와 결합핀으로 결합되어 제 1 싸이클론 디스크의 회전속도와 동일한 속도로 회전하는 감속 전달용 디스크와; 상기 감속 전달용 디스크의 출력측에 편심캠 및 베어링을 통해 내측이 연결되고 외측이 링기어에 결합되어 감속 전달용 디스크의 회전속도를 저속으로 변환해서 출력하는 외측 기어구조의 제 2 싸이클로이드 디스크와; 상기 제 2 싸이클로이드 디스크와 결합핀으로 결합되어 제 2 싸이클로이드 디스크의 회전속도와 동일한 속도로 회전하는 구동출력축을 포 함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 감속 전달용 디스크는 지지용 베어링을 통해 구동입력축의 외주연에 맞물린 것이 특징이다.
또한, 상기 구동 출력축은 지지용 베어링을 통해 감속 전달용 디스크의 외주연에 맞물린 것이 특징이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직 한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 일개의 하우징에 다단의 싸이클로이드 디스크를 설치하여 각각의 감속비를 곱한 고 감속비를 갖는 싸이클로이드 감속기를 제공한다.
아울러, 생산 자동화장치 및 소형로봇의 수요증가에 맞는 초소형 정밀 감속기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 다단 싸이클로이드 감속기 구성도.
도 3은 본 발명의 다단 싸이클로이드의 기어 구조 구성도.
도 4는 본 발명의 다단 싸이클로이드 감속기 부분 절개도.
도 5는 본 발명의 다단 싸이클로이드 감속기 수직 단면도로서,
본 발명의 구성요소를 구분하면, 구동입력축(100)과, 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와, 감속전달용 디스크(300)와, 제 2 싸이클로이드 디스크(400)와, 링기어 하우징(500)과, 구동출력축(600)으로 구분할 수 있다.
구동입력축(100)은 외부 동력을 전달받아 중계하는 구성수단으로서 일측에 편심캠(110)이 일체로 형성되고, 외부 동력에 의한 회전 속도와 동일하게 회전한다.
제 1 싸이클로이드 디스크(200)는 중앙부가 홀이 형성된 원반 형태로서 내측이 구동입력축(100)의 편심캠(110)에 지지용 베어링(120)을 통해 결합되고, 외측이 링기어 하우징(500)에 맞물린 형태이다. 제 1 싸이클로이드 디스크(200)의 기어(210)는 링기어 하우징(500)의 기어(510)와 기어수가 차이가 있어서 그 차이만큼 감속된 상태로 회전한다.
감속전달용 디스크(300)는 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 결합핀(10)으로 결합되어 제 1 싸이클로이드 디스크(200)의 회전속도와 동일한 속도로 회전하며, 출력측 구동축(340)에는 편심캠(310)이 일체로 형성된다.
상기 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 중앙부가 홀이 형성된 원반 형태로서 감속전달용 디스크(300)의 편심캠(310)에 지지용 베어링(320)을 통하여 내측이 결합되며, 외측은 링기어 하우징(500)에 결합된다. 이에 따라 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 감속전달용 디스크(300)로부터 전달되는 속도에서 제 2 싸이클로이드 디스크(400)와 링기어 하우징(500)의 기어비에 따라서 다시한번 감속되어 회전한다.
구동출력축(600)는 최종 출력축으로서 연결부재(610)와 일체로 형성되며 연결부재(610)는 제 2 싸이클로이드 디스크(400)와 결합핀(20)으로 결합되고, 감속전달용 디스크 구동축(340)의 베어링(330)에 지지되어 회전되며, 제 2 싸이클로이드 디스크(400)의 속도와 동일한 속도로 회전하여 외부로 출력한다. 620은 구동출력축 지지용 베어링으로서 구동출력축(600)의 회전을 지지하며, 그 외측에 구동출력측 하우징(700)이 설치된다. 아울러 구동 입력축(100)의 외주연에는 입력측 밀폐부(30)가 설치되고, 구동 출력축(600)의 외주연에는 출력측 밀폐부(40)가 설치되며, 이들은 하우징을 밀폐하는 구성요소로서 본 발명의 기술사상에는 큰 영향을 미치지 아니한다.
이하에서 본 발명의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
싸이클로이드 감속기는 큰 감속비가 필요한 경우 주로 사용되는 감속기로서, 본 발명에서는 2개의 싸이클로이드 디스크를 일개의 하우징에 다단으로 설치하여 고 감속기능을 갖는 다단형 싸이클로이드 감속기를 제공코자 개발한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 다수개의 링기어(510)가 내측에 설치된 링기어 하우징(500)을 구비하고, 링기어(510)의 내측에는 외형이 싸이클로이드 곡선으로 형 성된 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 제 2 싸이클로이드 디스크(400)의 기어(210, 410)가 맞물리는 형태로 설치되며, 상기 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 감속 전달용 디스크(300)를 통해 상호 연결되는 구조이다.
즉, 본 발명의 링기어 하우징(500)에는 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 제 2 싸이클로이드 디스크(400)가 내접되고, 그 사이를 감속 전달용 디스크(300)가 연결하여 구성되어 있는 것이다.
상기 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 다수의 고정핀(220)이 유격을 둔 채로 삽입되어 있으며, 제 1 싸이클로이드 디스크(200)는 구동입력축(100)의 구동입력축(100)의 편심캠(110)에 베어링(120)을 통해 결합되어 구동입력축(100)의 회전동력을 전달받아 감속된 회전이 이루어지도록 한다.
그리고, 결합핀(10)에 의하여 감속전달용 디스크(200)와 연결되어 감속된 회전속도를 감속전달용 디스크(200)에 전달하며, 감속전달용 디스크(200)의 구동축(340)에 설치된 편심캠(310)에 베어링(320)을 통해 연결된 제 2 싸이클로이드 디스크(400)가 링기어(510)의 기어비에 따라 다시한번 감속된 속도로 회전되어 그 속도를 외부로 출력한다.
이에 따라 구동출력축(600)은 2번 감속된 속도로 회전하여 고 감속된 속도로 회전할 수 있게 되는 것이다.
실제 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 제 2 싸이클로이드 디스크(400)의 회 전을 살펴보면, 구동입력축 편심캠(110) 및 감속 전달용 디스크 편심캠(310)의 회전에 의해 상기 제 1 싸이클로이드 디스크(200) 및 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 상기 링기어(101)을 차례로 접하면서, 편심캠(110, 310)의 회전방향과 동일한 방향 및 동일한 속도로 공전하게 된다.
이와 동시에, 상기 제 1 싸이클로이드 디스크(200) 및 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 공전방향과 반대방향으로 자전하게 되는 데, 자전속도는 상기 링기어(510)와 제 1 싸이클로이드 디스크(200) 및 제 2 싸이클로이드 디스크(400)의 외주에 형성된 기어(210, 410)의 개수에 의해 정해진다.
본 발명의 실시예에서는 링기어(510)의 개수가 13개이고 제 1 싸이클로이드 디스크 기어(210) 및 제 2 싸이클로이드 기어(10)의 개수가 12개인바, 디스크가 1회 공전하면, 자전수는 (링기어의 개수 - 디스크 기어의 개수) / 디스크 기어의 개수가 된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 제 1 싸이클로이드 디스크(200)가 구동입력축(100)의 회전속도의 1/12만큼 회전하게 되며, 결과적으로 제 1 싸이클로이드 디스크(200)는 구동 입력축(100)의 회전속도의 1/12 만큼 감속된 속도로 회전하게 되고, 이에 따라 감속 전달용 디스크(300)의 속도 역시 구동입력축(100)의 회전속도의 1/12만큼 감속된 속도로 회전하게 된다.
동시에 제 2 싸이클로이드 디스크(400) 역시 기어(410) 갯수가 12개이고 링기어 갯수가 13개이므로 감속 전달용 디스크(300)의 회전속도의 1/12만큼 회전된다. 결과적으로 제 2 싸이클로이드 디스크(400)는 구동 입력축(100)의 1/12 * 1/12의 속도로 회전하게 되어 최초 구동입력축(100) 속도의 1/144로 회전하게 된 다.
만약에 본 발명에서 3단의 싸이클로이드 디스크를 설계한다면 1/12 * 1/12 * 1/12의 최종 속도가 출력되므로, 초기 구동입력축 속도의 1/1728의 속도로 최종 출력속도가 결정된다.
결국, 본 발명의 실시예에 의한 링기어 기어갯수 및 제 1, 2 싸이클로이드 디스크 기어갯수에 따르면 구동출력축(600)은 구동입력축(100)의 1/144의 속도로 저감되어 회전한다.
물론, 싸이클로이드 디스크 기어와 링기어의 갯수에 따라서 상기 수치는 변화하게 되며, 결론적으로 다단의 감속이 이루어지므로 최초 감속 속도의 제곱의 속도로 저감되며, 더 많은 다단(3단 내지 4단)의 싸이클로이드 디스크를 제작할 경우 초기 입력속도의 세제곱 네제곱의 속도비로 저감된 속도가 최종 출력된다.
도 1은 종래의 싸이클로이드 감속기 구성도.
도 2는 본 발명의 다단 싸이클로이드 감속기 구성도.
도 3은 본 발명의 다단 싸이클로이드의 기어 구조 구성도.
도 4는 본 발명의 다단 싸이클로이드 감속기 부분 절개도.
도 5는 본 발명의 다단 싸이클로이드 감속기 수직 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20: 결합핀
30: 입력측 밀폐부
40: 출력측 밀폐부
100: 구동입력축
110: 구동입력축 편심캠
120: 구동입력축 편심캠 지지용 베어링
130: 구동입력축 지지용 베어링
200: 제 1 싸이클로이드 디스크
210: 제 1 싸이클로이드 디스크 기어
300: 감속전달용 디스크
310: 감속 전달용 디스크 편심캠
320: 감속 전달용 디스크 편심캠 지지용 베어링
330: 감속 전달용 디스크 지지용 베어링
340: 감속 전달용 디스크 구동축
400: 제 2 싸이클로이드 디스크
410: 제 2 싸이클로이드 디스크 기어
500: 링기어 하우징
510: 링기어 하우징 기어
600: 구동 출력축
610: 구동 출력축 연결부재
620: 구동 출력축 지지용 베어링
700: 구동 출력축 하우징
500: 링기어 하우징
600: 구동출력축

Claims (3)

  1. 외측에 기어가 형성된 싸이클로이드 디스크와, 사이클로이드 디스크와 내접하여 맞물리게 설치된 링기어 하우징을 포함하여 이루어지는 싸이클로이드 감속기에 있어서,
    외부 동력을 전달하는 구동입력축(100)과,
    상기 구동입력축(100)의 편심캠(110) 및 베어링(120)을 통해 내측이 결합되고 링기어(510)에 외측이 결합되어 구동입력축(100)의 회전속도를 저속으로 변환해서 출력하는 외측기어구조의 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와;
    상기 제 1 싸이클로이드 디스크(200)와 결합핀(10)으로 결합되어 제 1 싸이클론 디스크(200)의 회전속도와 동일한 속도로 회전하는 감속 전달용 디스크(300)와;
    상기 감속 전달용 디스크(300)의 출력측에 편심캠(310) 및 베어링(320)을 통해 내측이 연결되고 외측이 링기어(510)에 결합되어 감속 전달용 디스크(300)의 회전속도를 저속으로 변환해서 출력하는 외측 기어구조의 제 2 싸이클로이드 디스크(400)와;
    상기 제 2 싸이클로이드 디스크(400)와 결합핀(20)으로 결합되어 제 2 싸이클로이드 디스크(400)의 회전속도와 동일한 속도로 회전하는 구동출력축(600)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 다단형 싸이클로이드 감속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감속 전달용 디스크는 지지용 베어링을 통해 구동입력축의 외주연에 맞물린 것을 특징으로 하는 다단형 싸이클로이드 감속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 출력축은 지지용 베어링을 통해 감속 전달용 디스크의 외주연에 맞물린 것을 특징으로 하는 다단형 싸이클로이드 감속기.
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