KR100977142B1

KR100977142B1 - 감속기

Info

Publication number: KR100977142B1
Application number: KR1020080044824A
Authority: KR
Inventors: 아키라 야마모토
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2010-08-20
Also published as: TWI339712B; DE102008024384A1; US20080287243A1; KR20080101717A; JP4870022B2; JP2008286261A; US8171822B2; CN101307827A; TW200846576A

Abstract

[과제] 운전시에 있어서의 감속기 내부의 내압 상승, 및, 오일 누출을 방지한다.

[해결 수단] 운전시에 있어서 적어도 일부가 유동화(流動化)하는 윤활제를 내부에 수용하고, 그 내부와 외부가 밀폐된 감속기(100)로서, 감속기(100)의 내부와 외부를 유통 가능하게 연결하는 연결부(170)를 설치함과 함께, 이 연결부(170)의 연결을, 발유(撥油; oil repellent)성, 통기성, 기름 비(非)침투성을 구비한 차단부재(164)로 차단한다. 또한, 이와 같이 구성한 감속기(100)의 자세를 축차적으로 변화시키면서 사용한다.

감속기, 연결부, 차단부재, 발유성, 통기성, 기름 비침투성

Description

감속기{Reducer}

본 발명은, 입력된 동력(動力)을 감속하여 출력하는 감속기의 기술분야에 관한 것이다.

종래로부터, 감속기의 내부에는, 마찰 저감, 냉각 등을 목적으로 그리스(grease) 등의 윤활제가 수용되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 윤활제로서는 그리스나 오일이 이용되지만, 일반적으로, 그리스에 비하여 오일 쪽이 마찰 저감능력, 냉각능력이 높은 것도 알려져 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2006-038108호 공보

감속기를 콤팩트하게 구성하기 위하여서는, 감속기를 구성하는 각 부재(기어 등)를 작게 구성함으로써 실현할 수 있지만, 그러면 감속기의 출력(용량)도 작아져 버린다. 따라서 감속기를 구성하는 각 부재를 작게 구성하는 것이 아니라, 감속기의 내부공간(윤활제가 수용되는 공간)을 작게 함으로써, 감속기의 출력을 유지하면서(또는 높이면서) 감속기의 콤팩트화를 도모한다는 착상이 존재한다.

감속기의 출력을 높게 유지하기 위하여서는 그리스가 아니라 오일에 의한 윤활이 유리하다. 한편, 콤팩트화를 위하여 감속기의 내부공간을 작게 설계하였을 경우에는, 그 감속기의 운전에 의한 내압의 상승에 의하여, 수용되는 윤활제가 누출되기 쉽게 되어 버린다. 이는, 내부공간이 작아짐으로써, 내압의 상승을 흡수할 수 있는 버퍼(buffer)가 작아지기 때문이라고 생각된다.

내압 상승을 방지하는데에는, 예컨대 감속기에 「공기빼기용 구멍」을 마련하면 되지만, 감속기가 운전시 항상 일정한 자세로 사용된다고는 한정되지 않아서, 단순히 「공기빼기용 구멍」을 마련하였다고 하여도, 운전시 자세의 변화가 생기면, 그 구멍으로부터 오일이 누출되어 버린다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 동시에 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 오일 누출과 내압 상승을 동시에 방지하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 운전시에 있어서 적어도 일부가 유동화하는 윤활제를 내부에 수용하고, 그 내부와 외부가 밀폐된 감속기로서, 상기 감속기의 내부와 외부를 유통 가능하게 연결하는 연결부를 설치함과 함께, 이 연결부의 연결을, 발유(撥油; oil repellent)성, 통기성, 기름 비(非)침투성을 구비한 차단부재로 차단함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다. 이와 같은 구성을 채용한 결과, 감속기를 사용함으로써 감속기의 내압이 상승한 경우이더라도, 「통기성」을 가지는 차단부재를 통하여 공기가 감속기 외부에 유도되어, 내압의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 이 차단부재는, 「기름 비(非)침투성」을 가지고 있기 때문에, 기어 오일이 감속기 외부로 누출되어 버리는 일도 없다. 또한, 이 차단부재는, 「발유성」까지도 가지고 있기 때문에, 일단 차단부재에 기어 오일이 부착되어도, 즉시 차단부재로부터 기어 오일이 튕겨져서 제거되기 때문에, 기어 오일이 막이 되어서 차단부재의 「통기성」을 저해하는 일도 없다. 즉, 이 감속기의 자세가, 운전 중에 축차(逐次)적으로 변화되면서 사용된 경우이더라도, 수용하는 기어 오일을 누출하지 않고, 사용하는 것이 가능하게 되어 있다.

여기서, 본 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서의 「발유성」이란, 기어 오일 등의 기름을 튕길 수 있는 성질이다. 「통기성」이란, 공기를 통과시킬 수 있는 성질이다. 「기름 비침투성」이란, 기름이 스며들지 않는(통과하지 않음) 성질이다.

본 발명을 적용함으로써, 오일 누출과 내압 상승을 동시에 방지할 수 있는 결과, 콤팩트하면서 고출력인 감속기를 제공할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예의 일례에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 일례에 관련되는 감속기(100)의 측단면도이다. 도 2는, 감속기(100)에 이용되는 마개(160)의 확대도이다.

＜감속기(100)의 구조＞

감속기(100)는, 입력축(102)에 입력된 동력(회전력)을 감속하여, 상대기계(도시하지 않음)에 출력하기 위한 기계이다. 축심(O)을 중심으로 회전 가능한 입력축(102)에는, 편심체(104)가 일체적으로 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 편심체(104)가 3개 형성되어 있고, 각각 약 120°위상이 다르도록 구성되어 있다. 이 편심체(104)는, 편심체용 베어링(106)을 통하여 외치기어(110)에 각각 접촉하고 있다. 이 외치기어(110)는 자신의 중심구멍(110B)에서 편심체용 베어링(106)과 접촉함과 동시에, 외측 핀(116)에 맞물림하고 있다. 외치기어(110)에는 복수(複數)의 내측 핀구멍(110A)이 마련되고(도면상에는 하나밖에 나타나 있지 않음), 그 내측 핀구멍(110A)에 내측 롤러(114)를 통하여 내측 핀(112)이 여유를 가지고 맞물림하고 있다. 이 내측 핀(112)은 원반(圓盤) 형상의 제1 플랜지(118)와 일체적으로 형성되어 있다. 이 제1 플랜지(118)는, 제1 베어링(140)을 통하여 상술한 입력축(102)으로부터 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 입력축(102)에는, 이 제1 베어링(140)에 대하여 외치기어(110)를 끼워서 축방향 반대 측에 제2 베어링(142)이 배치되어 있다. 이 제2 베어링(142)은, 입력축(102)과 원반 형상의 제2 플랜지(124)를 회전 가능하게 지지하고 있다. 이 제2 플랜지(124)는 볼트(126)를 통하여 프레임 바디(122)와 일체적으로 회전 가능하게 연결 고정되어 있다. 또한, 이 프레임 바디(122)의 내주면(內周面)에, 상술한 외측 핀(116)이 복수 설치되어 있다. 여기서, 도면상에는 나타나 있지 않지만, 외치기어(110)의 잇수(齒數)와, 외측 핀(116)의 수에는 근소한 차(1 내지 3 정도)가 설정되어 있다.

한편, 제1 플랜지(118)의 반경방향 가장 외측에는, 프레임 바디(122)를 덮어 에워싸는 식으로, 케이싱(120)이 볼트(127)에 의하여 연결 고정되어 있다. 또한, 이 케이싱(120)과 상술한 프레임 바디(122)는, 크로스롤러 베어링(128)을 통하여 상대적으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 즉, 크로스롤러 베어링(128)을 중심으로 보면, 이 케이싱(120)이 크로스롤러 베어링(128)의 외륜으로서 기능하고, 한편, 프레임 바디(122)가 이 크로스롤러 베어링(128)의 내륜으로서 기능하는 구성으로 되어 있다.

또한, 프레임 바디(122)와 케이싱(120) 사이에 실(seal) 부재(130)가 압입되어 배치되어 있다. 또한, 제1 플랜지(118)와 입력축(102) 사이로서, 제1 베어링(140)의 외측(도 1에 있어서 우측)에는, 실 부재(144)가 배치되어 있다. 또한, 제2 플랜지(124)와 입력축(102) 사이로서, 제2 베어링(142)의 외측(도 1에 있어서 좌측)에는, 실 부재(146)가 배치되어 있다. 또한, 제1 플랜지(118)와 케이싱(120)의 연결부분, 및, 제2 플랜지(124)와 프레임 바디(122)의 연결부분에는 각각 O링(147, 148)이 배치되어 있다. 이들 실 부재(130, 144, 146) 및 O링(147, 148)에 의하여 감속기(100)의 내부와 외부가 밀폐되어 있다.

또한, 케이싱(120)에는, 이 감속기(100)의 내부와 외부를 유통 가능하게 연결하는 관통구멍(150)이 마련되어 있고, 이 관통구멍(150)에는 마개(끼움부재)(160)가 장착되어 있다(상세한 것은 후술함).

또한, 이 감속기(100)의 내부에는, 윤활제로서의 기어 오일(도시하지 않음)이 수용되어 있다. 다만, 수용되는 윤활제는, 감속기(100)의 운전시에 있어서 적어도 일부가 유동화하는 종류의 윤활제이면 되고, 상온에 있어서 반드시 액체인 윤활제에 한정되는 것은 아니다.

＜마개의 구조에 대하여＞

다음으로 도 2를 참조하면서, 마개(160)의 구조에 대하여 설명한다.

마개(끼움부재)(160)는, 삽입부(161)와 비(非)삽입부(162)로 이루어지며, 이 삽입부(161)가 케이싱(120)에 마련된 관통구멍(150) 내에 끼워지도록 장착된다. 예컨대 이 삽입부(161)에 나사(168)를 형성하고, 관통구멍(150)에도 나사를 형성함으로써 양자를 나사결합시켜서 장착하는 구성을 채용하여도 좋다. 마개(160)는, 본체(163)와 이 본체(163)에 연결된 커버(165)를 가지고 있다. 이 본체(163)와 커 버(165)는 일부에 간극(G)을 가진 상태로 연결되어 있다. 또한, 본체(163)에는, 상술한 간극(G)과 유통 가능하게 연결되도록, 중앙구멍(중공부(中空部))(163A)이 마련되어 있다. 그 결과, 이 마개(160)가 케이싱(120)에 마련된 관통구멍(150)에 장착되면, 관통구멍(150) 및 중앙구멍(163A) 및 간극(G)에 의하여 「감속기의 내부와 외부를 유통 가능하게 연결하는 연결부(170)」가 형성되는 것이 된다. 또한, 이 중앙구멍(163A)과 간극(G)의 연결(즉 연결부(170)의 연결)을 차단하도록 시트 형상의 차단부재(164)가 배치되어 있다. 이 차단부재는, 「발유(撥油)성」, 「통기성」, 「기름 비(非)침투성」을 동시에 구비한 부재이다. 구체적인 소재로서는, PTFE(폴리 테트라 플루오로 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene)) 다공질막(多孔質膜)과 폴리에스테르 부직포를 층 형상으로 접착시킨 것으로서, PTFE 다공질막을 감속기의 내부 측으로 향하여 배치한다. 즉, 이 차단부재(164)에 의하여, 중앙구멍(163A)으로부터 간극(G)을 통하여 입출구멍(166)으로부터의 공기의 입출이 가능하도록 구성되어 있다. 한편으로, 기어 오일은 차단부재(164)에 의하여 차단되기 때문에, 간극(G)을 통하여 입출구멍(166) 측으로 누출되는 일은 없다.

다만, 본 실시예에서는, 이 마개(160)가 관통구멍(150)에 장착된 상태에서, 마개(160)의 내부 측 단면(160A)이, 관통구멍(150)의 도중에 위치하게 되는 구성으로 되어 있다(도 1 참조). 이 외에도, 도 3에 나타내는 바와 같이, 마개(260)의 일부(돌출부(260A))가, 관통구멍(150)을 빠져나가게 되는 식으로, 관통구멍(150)의 내부 측 단면(120A)보다도 더욱 내부 측으로 돌출하게 되는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 하면, 이 돌출부(260A)에 차단부재(264)를 배치하는 것이 가능 하게 된다. 즉, 연결부가, 감속기의 케이싱(120)에 마련된 관통구멍(150)에 끼워지고 또한 중공부(263A)를 가지는 마개(260)로 구성되어, 이 마개(260)가, 관통구멍(150)의 내부 측 단면(120A)보다도 더욱 내부 측으로 돌출하여, 이 돌출부(260A)에 차단부재(264)를 배치하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 운전에 의하여 유동하는 윤활제가 보다 차단부재(264)에 접촉하기 쉬운 상태가 되어, 만에 하나, 마모분(磨耗粉) 등이 차단부재(264)의 표면에 부착된 경우이더라도, 윤활제에 의하여 씻어 없앰으로써, 이 차단부재(264)가 가지는 「발유성」, 「통기성」을 보다 확실하게 발휘시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 감속기(100)에 있어서는, 「연결부」와 「차단부재」가 하나(한 세트) 형성되어 있었다. 그러나 이에 한하지 않고 복수의 연결부, 차단부재를 설치하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 예컨대, 감속기(100)와 같이 감속기 입력축(102)의 축심과 출력축(제2 플랜지(124))의 축심이 일치하게 되는 감속기에 있어서는 감속기 출력축의 축심 및 감속기 입력축의 축심을 통과시키는 평면, 감속기의 출력축과 감속기의 입력축이 일치하지 않는 감속기(예컨대 직교형이나 평행형의 감속기 등)의 경우에는, 일방(一方)의 축심을 통과시키고 또한 타방(他方)의 축심과 평행인 평면, 또는, 어느 쪽의 축심과도 평행인 평면을 기준으로 하여 그 양측에 각각 한 세트의 연결부와 차단부재를 배치하는 구성을 채용하여도 좋다. 예컨대, 이들 평면으로부터 수직방향의 위치에 각각 연결부와 차단부재를 배치하면, 감속기의 자세에 관계없이 항상 적어도 하나의 연결부가 외부와 통기 가능하게 된다(즉 항상 적어도 하나의 연결부에 배치된 차단부재에 대하여 윤활제가 접촉하고 있지 않음). 물론, 수직방향만으로 한정되는 것은 아니며, 감속기의 종류, 운전상황을 고려하여 적절한 위치에 배치하는 것이 가능하다. 또한, 상기 평면을 기준으로 하여 양측에 배치되고 있는 한에 있어서, 3개 이상의 연결부, 차단부재가 배치되어 있어도 좋다.

＜감속기(100)의 작용＞

다음으로 이 감속기(100)의 작용에 대하여 설명한다. 입력축(102)에 대하여 동력원(도시하지 않음)으로부터의 동력(회전력)이 전달되면, 이 입력축(102)에 일체적으로 형성되어 있는 편심체(104)가 편심 회전한다. 이 편심체(104)의 편심된 회전은, 편심체용 베어링(106)을 통하여 외치기어(110)에 전달된다. 즉, 외치기어(110)가 축심(O)에 대하여 요동(搖動)하면서 회전을 시작한다. 한편으로, 이 외치기어(110)는 외측 핀(116)에도 맞물림하고 있기 때문에 회전이 규제되어, 거의 요동만을 행하게 된다. 또한, 상술한 대로 이 외치기어(110)와 외측 핀(116) 사이에는 근소한 차(잇수 차)가 설정되어 있기 때문에, 외치기어(110)가 1회 요동회전할 때마다 그 잇수 차만큼 외측 핀(116)에 대하여 자전(自轉)하게 된다. 이 외측 핀(116)에 대한 외치기어(110)의 자전성분(상대회전성분)이 내측 핀(112) 및 내측 롤러(114)를 통하여 제1 플랜지(118)에 인출되는 것이 된다. 이때, 외치기어(110)의 요동성분은, 외치기어(110)와 내측 핀(112) 및 내측 롤러(114)의 유동 맞물림에 의하여 소거되는 결과, 그 자전성분(상대회전성분)만이 인출된다.

그 결과, 제1 플랜지(180)에 연결 고정되어 있는 케이싱(120)과, 외측 핀(116)이 배치되어 있는 프레임 바디(122)가 상대회전하게 된다. 또한, 이 상대회전은, 크로스롤러 베어링(128)에 의하여 원활하게 행하여진다.

다만 본 실시예에 있어서는, 제2 플랜지(124)가 고정되어 있기 때문에, 입력축(102)의 회전이 감속된 다음에 제1 플랜지(118)의 회전으로서 출력된다. 한편, 이 제1 플랜지(118) 측을 고정하였을 경우에는, 입력축(102)에 입력된 회전이 감속된 후, 제2 플랜지(124) 측으로 출력되게 된다.

본 실시예에서는, 감속기(100)의 내부와 외부를 유통 가능하게 연결하는 연결부로서 케이싱(120)에 관통구멍(150)을 마련하여, 이 관통구멍(150)에 마개(160)를 장착하고 있다. 그 결과, 감속기(100)를 사용함으로써 감속기의 내압이 상승하였을 경우라도, 「통기성」을 가지는 차단부재(164)를 통하여 공기가 감속기(100)의 외부로 유도되어, 내압의 상승이 억제될 수 있다. 또한, 그 차단부재(164)는, 「기름 비침투성」을 가지고 있기 때문에, 기어 오일이 감속기(100)의 외부로 누출되어 버리는 일도 없다. 또한, 이 차단부재(164)는, 「발유성」까지도 가지고 있기 때문에, 일단 차단부재(164)에 기어 오일이 부착되어도, 즉시 차단부재(164)로부터 기어 오일이 튕겨져서 제거되기 때문에, 기어 오일이 막이 되어 차단부재(164)의 「통기성」을 저해하는 일도 없다. 즉, 이 감속기(100)의 자세가, 운전 중에 축차적으로 변화되면서 사용되었을 경우이더라도, 상승한 내압을 조정하면서 또한 수용하는 기어 오일을 누출하지 않고, 사용하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 생각을 바꾸면, 본 실시예와 같이 「발유성」, 「통기성」, 「기름 비침투성」을 가지는 차단부재에 의하여 연결부(170)의 연결을 차단할 뿐만 아니라, 적극적으로 운전시의 자세 변화가 일어나도록 (감속기를) 사용함으로써, 보다 본 발명의 기술적인 의의를 명확하게 할 수 있다. 즉, 적극적으로 감속기의 자세를 변화시킴으로써, 차단부재(164)에 대하여 기어 오일이 접촉 및 비접촉을 반복한다. 설령, 기어 오일이 차단부재(164)에 접촉한 채인 상태(차단부재(164)가 기어 오일에 잠겨 있는 상태)가 계속되면, 아무리 차단부재(164)가 「통기성」을 가지고 있었다고 하더라도 그 기능을 발휘시키는 것은 불가능하다. 그러나 기어 오일의 접촉 및 비접촉이 반복되도록 감속기의 자세를 변화시키면, 차단부재(164)의 「발유성」에 의하여 「통기성」을 확보할 수 있어, 내압의 상승, 게다가 오일 누출을 방지하는 것이 가능하게 되어 있다. 예컨대, 산업용 로봇의 관절을 구동하기 위하여 그 로봇 아암부분 등에 설치하여 사용하면 특히 유효하다.

다만, 상기에서는, 감속기로서 내접요동 맞물림형 유성기어 감속기를 예로 설명하고 있지만, 감속기의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다. 요동이나 비요동을 막론하고, 또한, 유성(遊星)이나 비유성을 막론하고, 널리 감속기에 적용하는 것이 가능하다.

또한, 마개(160)는 차단부재(164)를 구비한 단순한 하나의 실시예이며, 항상 본 실시예와 같은 「마개」일 필요는 없고, 연결부의 연결을 차단부재로서 차단할 수 있는 한에 있어서, 다양한 구성을 채용하는 것이 가능하다.

예컨대, 산업용 로봇 구동용, 전동공구의 구동용, 건설기계의 구동용, 선박 의 구동용, 자동차의 구동용, 항공기의 구동용 등과 같이, 운전시의 자세가 일정하지 않은 장치(기계)를 구동하기 위한 감속기로서 특히 적절하다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 일례에 관련되는 감속기(100)의 측단면도

도 2는, 감속기(100)에 이용되는 마개(160)의 확대도

도 3은, 마개의 다른 실시예를 나타낸 도면

*부호의 설명*

100 : 감속기

102 : 입력축

104 : 편심체

106 : 편심체용 베어링

110 : 외치기어

110A : 내측 핀구멍

110B : 중심구멍

112 : 내측 핀

114 : 내측 롤러

116 : 외측 핀

118 : 제1 플랜지

120 : 케이싱

122 : 프레임 바디

124 : 제2 플랜지

126 : 볼트구멍

127 : 볼트

128 : 크로스롤러 베어링

130, 144, 146 : 실(seal) 부재

140, 142 : 베어링

147, 148 : O링

150 : 관통구멍

160 : 마개

161 : 삽입부

162 : 비삽입부

163 : 본체

163A : 중공구멍

164 : 차단부재

165 : 커버

170 : 연결부

G : 간극

Claims

운전시에 있어서 적어도 일부가 유동화(流動化)하는 윤활제를 내부에 수용하고, 그 내부와 외부가 밀폐된 감속기로서,

상기 감속기의 내부와 외부를 유통 가능하게 연결하는 연결부를 설치함과 함께,

이 연결부의 연결을, 발유(撥油; oil repellent)성, 통기성, 기름 비(非)침투성을 구비한 차단부재로 차단하며,

상기 연결부가, 상기 감속기의 케이싱에 마련된 관통구멍에 끼워지고 또한 중공부(中空部)를 가지는 끼움부재로 구성되고,

상기 끼움부재가, 상기 관통구멍의 내부 측 단면(端面)보다도 더욱 내부 측으로 돌출하여, 이 돌출부에 상기 차단부재가 배치되어 있으며,

상기 감속기는, 산업용 로봇의 관절에 장착하여 사용되는 것을 특징으로 하는 감속기.
청구항 1에 있어서,

상기 연결부와 상기 차단부재가, 그 감속기 출력축의 축심 및 그 감속기 입력축의 축심을 통과시키는 평면, 또는, 상기 일방(一方)의 축심을 통과시키고 또한 타방(他方)의 축심과 평행인 평면, 또는, 상기 어느 쪽 축심과도 평행인 평면을 기준으로 하여 양측에 적어도 한 세트씩 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 감속기.
삭제
청구항 1에 있어서,

이 감속기는, 그 자세가 운전 중에 변화하는 형태로 사용되며, 상기 차단부재에 대하여 상기 윤활제의 접촉 및 비접촉이 반복되는 것을 특징으로 하는 감속기.
삭제