KR101243990B1 - 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기 - Google Patents

센터 크랭크식 편심 요동형 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래보다 큰 소음의 발생을 억제하면서 중공공의 활용 가능한 면적을 종래보다 증가시킬 수 있는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기를 제공한다.
편심 요동형 감속기(100)는 내톱니(111)를 갖는 케이스(110)와, 외기어(123)를 가지고 내톱니(111)의 거의 중심에 배치되며 케이스(110)에 대하여 회전 운동하는 중공의 크랭크축(120)과, 내톱니(111)에 맞물리는 외톱니(131a, 132a)를 가지고 크랭크축(120)에 결합하여 크랭크축(120)에 의해 편심 운동하는 외톱니 기어(131, 132)와, 외톱니 기어(131, 132)에 결합하여 외톱니 기어(131, 132)에 의해 케이스(110)에 대하여 회전 운동하는 캐리어(140)와, 모터(40)의 출력축(41)에 장착된 입력 기어(150) 및 외기어(123)에 맞물려 입력 기어(150)로부터의 동력을 외기어(123)에 전달하는 전달 기어(160)를 구비하고, 전달 기어(160)는 캐리어(140)에 회전 가능하게 지지된다.

Description

센터 크랭크식 편심 요동형 감속기{CENTER CRANK TYPE ECCENTRICALLY ROCKING REDUCTION GEAR}
본 발명은 중공공이 형성된 크랭크축이 거의 중심에 배치된 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기에 관한 것이다.
종래의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기로는 내주에 핀들을 등간격으로 매설 배치한 출력부와, 기어를 가지며 출력부의 핀들의 거의 중심에 배치되고 출력부에 대하여 회전 운동하는 캠축과, 출력부의 핀들과 맞물리는 외톱니를 가지며 캠축에 결합하여 캠축에 의해 편심 운동하는 톱니 구비 원반과, 톱니 구비 원반에 결합하는 출력 핀들을 갖는 하우징을 구비하고, 캠축의 기어에 모터로부터의 동력이 전달되는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개 2000-65162호 공보(2 ~ 3 쪽, 도 1 ) 참조).
그러나, 종래의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기에서는, 모터의 출력축에 장착된 입력 기어 및 캠축의 기어가 서로 맞물려 입력 기어로부터의 동력이 캠축의 기어에 직접 전달되기 때문에, 캠축의 기어의 지름이 작은 경우, 캠축의 중공공의 일부가 모터에 의해 막히게 되어 중공공의 활용 가능한 면적을 감소시키게 되는 문제가 있었다.
또한, 캠축의 기어의 지름이 큰 경우에는 모터의 일부가 캠축의 중공공의 일부를 막게 되는 것을 방지할 수 있지만, 캠축의 기어의 원주 속도가 커지므로, 입력 기어와 캠축의 기어의 맞물림에 의한 소음이 커진다는 새로운 문제가 생기게 된다.
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 종래보다 큰 소음의 발생을 억제하면서 중공공의 활용 가능한 면적을 종래보다 증가시킬 수 있는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 내톱니를 갖는 제 1 부재와, 외기어를 가지고 상기 내톱니의 거의 중심에 배치되며 상기 제 1 부재에 대하여 회전 운동하는 중공의 크랭크축과, 상기 내톱니와 맞물리는 외톱니를 가지고 상기 크랭크축에 결합하여 상기 크랭크축에 대하여 편심 운동하는 외톱니 부재와, 상기 외톱니 부재에 결합하여 상기 제 1 부재에 대하여 회전할 수 있는 제 2 부재와, 모터의 출력축에 장착된 입력 기어 및 상기 외기어와 맞물려 상기 입력 기어로부터의 동력을 상기 외기어에 전달하는 전달 기어를 구비하고, 상기 전달 기어는 상기 제 2 부재에 회전 가능하게 지지된 구성을 가지고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 모터의 출력축에 장착된 입력 기어와 크랭크축의 외기어를 이격할 수 있으므로, 모터와 크랭크축의 중공공 사이의 중심간 거리를 종래보다 크게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 크랭크축의 중공공 중 모터에 의해 막히는 면적을 종래보다 줄일 수 있으므로 중공공의 활용 가능한 면적을 종래보다 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 크랭크축의 중공공 중 모터에 의해 막히는 면적을 종래보다 줄일 수 있으므로 크랭크축의 외기어의 지름을 종래보다 크게 할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 전달 기어와 외기어의 맞물림에 의한 소음이 커지는 것을 억제할 수 있어 종래보다 큰 소음의 발생을 억제할 수도 있다.
또한, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 상기 제 2 부재는 상기 외톱니 부재로부터 토크가 전달되는 토크 전달 핀을 가지고, 상기 전달 기어는 상기 토크 전달 핀에 회전 가능하게 지지된 구성으로 할 수도 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 외톱니 부재로부터의 토크의 전달뿐만 아니라 전달 기어의 지지도 토크 전달 핀이 수행하기 때문에, 전달 기어의 지지를 위한 부품이 늘어나는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 상기 전달 기어와 상기 토크 전달 핀 사이에 배치된 베어링을 구비하고, 상기 토크 전달 핀이 베어링 강재로 이루어지며 표면이 상기 베어링의 전동면인 구성으로 할 수도 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 베어링의 구조를 간략화할 수 있다.
또한, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는, 상기 전달 부재가 상기 입력 기어와 맞물림과 동시에 이 입력 기어보다 지름이 큰 대경(大徑) 기어 및 상기 외기어와 맞물림과 동시에 이 외기어보다 지름이 작은 소경(小徑) 기어를 갖는 회전 가능한 외기어 열체(列體)인 구성으로 할 수도 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 더욱 전단계에서의 감속이 가능하게 되어 보다 큰 감속비를 얻을 수 있다.
본 발명은 종래보다 큰 소음의 발생을 억제하면서 중공공의 활용 가능한 면적을 종래보다 증가시킬 수 있는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기를 구비한 산업용 로봇의 관절의 측면 단면도.
도 2는 도 1에 나타낸 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 크랭크축, 캐리어, 입력 기어 및 전달 기어의 II-II 단면도.
도 3은 도 1에 나타낸 관절의 모터와, 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 크랭크축, 토크 전달 핀, 입력 기어 및 전달 기어의 측면 단면도.
도 4는 도 1에 나타낸 관절의 모터와, 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 크랭크축, 캐리어, 입력 기어 및 전달 기어의 상면도.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기를 구비한 산업용 로봇의 관절의 측면 단면도.
도 6은 도 5에 나타낸 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 VI-VI 단면도.
도 7은 도 5에 나타낸 관절의 모터와, 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 입력 기어, 전달 기어 및 크랭크축과의 맞물림부의 단면을 전개하여 나타낸 설명 도.
도 8은 도 5에 나타낸 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 VIII-VIII 단면도.
도 9는 도 5에 나타낸 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기에서의 지지 부재의 상면도.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.
(실시예 1)
먼저, 실시예 1에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기의 구조에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 산업용 로봇에 이용되는 관절(10)은 기초틀(20)과, 기초틀(20)에 대하여 선회하는 선회체(30)와, 선회체(30)에 고정되며 기초틀(20)에 대하여 선회체(30)를 회전시키기 위한 동력을 발생시키는 모터(40)와, 기초틀(20) 및 선회체(30)에 고정되며 모터(40)에 의해 발생된 동력을 감속하여 기초틀(20)에 대한 선회체(30)의 동력으로 하는 본 실시예에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기로서의 편심 요동형 감속기(100)를 구비하고 있다.
편심 요동형 감속기(100)는 내톱니(111)를 갖는 제 1 부재로서의 케이스(110)와, 편심부(121, 122) 및 외기어(123)를 가지며 내톱니(111)의 거의 중심에 배치되고 케이스(110)에 대하여 회전 운동하는 중공의 크랭크축(120)과, 내톱니(111)에 맞물리는 외톱니(131a)를 가지며 크랭크축(120)의 편심부(121)에 결합하 여 크랭크축(120)에 의해 편심 운동되는 외톱니 부재로서의 외톱니 기어(131)와, 내톱니(111)에 맞물리는 외톱니(132a)를 가지며 크랭크축(120)의 편심부(122)에 결합하여 크랭크축(120)에 의해 편심 운동되는 외톱니 부재로서의 외톱니 기어(132)와, 외톱니 기어(131)에 결합하여 외톱니 기어(131)에 의해 케이스(110)에 대하여 회전 운동되는 제 2 부재로서의 캐리어(140)와, 모터(40)의 출력축(41)에 장착된 입력 기어(150)와, 입력 기어(150) 및 외기어(123)에 맞물려 입력 기어(150)로부터의 동력을 외기어(123)에 전달하는 전달 기어(160)와, 케이스(110)에 대하여 캐리어(140)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(171, 172)과, 크랭크축(120)에 대하여 외톱니 기어(131)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(173)과, 크랭크축(120)에 대하여 외톱니 기어(132)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(174)과, 크랭크축(120)에 대하여 캐리어(140)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(175, 176)을 구비하고 있다.
크랭크축(120)은 기초틀(20)의 구멍(20a)이나 선회체(30)의 구멍(30a)에 삽입되어 있다.
캐리어(140)는 외톱니 기어(131)의 구멍(131b) 및 외톱니 기어(132)의 구멍(132b)에 삽입되는 기둥부(141a)를 갖는 원판(141)과, 원판(141)과 함께 외톱니 기어(131, 132)를 사이에 끼우는 위치에 배치된 원판(142)과, 원판(141, 142)을 체결하는 볼트(143)와, 원판(141, 142)에 압입되어 외톱니 기어(131)로부터 토크가 전달되는 토크 전달 핀(144)과, 외톱니 기어(131)의 구멍(131c) 및 외톱니 기어(132)의 구멍(132c)에 삽입됨과 동시에 토크 전달 핀(144)이 회전 가능하게 삽입되어 외톱니 기어(131, 132) 및 토크 전달 핀(144)에 결합하는 롤러(145)를 구비하 고 있다. 기둥부(141a), 볼트(143), 토크 전달 핀(144), 롤러(145)는 크랭크축(120)의 축선을 중심으로 한 원주상에 각각 복수로 배치되어 있다. 또한, 캐리어(140)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 입력 기어(150), 전달 기어(160) 및 외기어(123)가 수납되는 홈(140a)이 형성되어 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(100)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 토크 전달 핀(144)에 회전 가능하게 삽입되며 원판(141)(도 1 참조) 및 전달 기어(160)의 상호 간섭을 방지하는 축받이(181)와, 토크 전달 핀(144)에 대하여 전달 기어(160)를 회전 가능하게 지지하는 래디얼 베어링(182)과, 토크 전달 핀(144)에 압입되어 전달 기어(160)가 토크 전달 핀(144)으로부터 빠지는 것을 방지하는 빠짐 방지구(183)와, 전달 기어(160)와의 접촉에 의한 빠짐 방지구(183)의 마모를 방지하는 와셔(184)를 구비하고 있다. 또한, 토크 전달 핀(144)은 베어링 강재(고탄소 크롬 베어링강, 예를 들면 SUJ2재)로 이루어지며, 표면이 래디얼 베어링(182)의 전동면이다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 관절(10)은 기초틀(20) 및 크랭크축(120)의 극간을 봉하는 오일 씰(51)과, 선회체(30) 및 크랭크축(120)의 극간을 봉하는 오일 씰(52)과, 케이스(110) 및 원판(141)의 극간을 봉하는 오일 씰(53)과, 기초틀(20) 및 케이스(110)를 고정하는 볼트(61)와, 선회체(30) 및 모터(40)를 고정하는 볼트(62)와, 선회체(30) 및 원판(141)의 위치 결정을 하는 위치 결정 핀(63)과, 선회체(30) 및 원판(141)을 고정하는 볼트(64)와, 선회체(30)의 구멍(30a) 및 크랭크축(120)의 중공공(120a)을 지나는 배선(70)을 구비하고 있다. 또한, 볼트(61, 64)는 크랭크축(120)의 축선을 중심으로 한 원주상에 각각 복수로 배치되어 있다. 또한, 볼트(62)는 모터(40)의 출력축(41)의 축선을 중심으로 한 원주상에 복수로 배치되어 있다.
또한, 기초틀(20) 및 케이스(110)의 결합면, 선회체(30) 및 모터(40)의 결합면, 선회체(30) 및 원판(141)의 결합면은 각각 씰제 등에 의해 밀봉되어 있다.
다음으로, 관절(10)의 동작에 대하여 설명한다.
모터(40)가 동력을 발생하면, 모터(40)에 의해 발생된 동력은 모터(40)의 출력축(41)에 장착된 입력 기어(150), 전달 기어(160), 및 크랭크축(120)의 외기어(123)를 통하여 감속되어 크랭크축(120)에 전달되고, 크랭크축(120)의 편심부(121, 122)를 통하여 외톱니 기어(131, 132)에 전달되며, 외톱니 기어(131, 132)의 외톱니(131a, 132a), 케이스(110)의 내톱니(111), 및 토크 전달 핀(144)을 통하여 감속되어 캐리어(140)에 전달된다.
따라서, 케이스(110)에 대하여 캐리어(140)가 회전하고, 캐리어(140)에 고정된 선회체(30)는 케이스(110)가 고정된 기초틀(20)에 대하여 회전한다.
이상에 설명한 바와 같이, 편심 요동형 감속기(100)는 모터(40)의 출력축(41)에 장착된 입력 기어(150)와 크랭크축(120)의 외기어(123)에 맞물려 입력 기어(150)로부터의 동력을 외기어(123)에 전달하는 전달 기어(160)를 구비함으로써, 입력 기어(150)와 외기어(123)를 이격할 수 있기 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이 모터(40)와 크랭크축(120)의 중공공(120a) 사이의 중심간 거리를 종래보다 크게 할 수 있다. 따라서, 편심 요동형 감속기(100)는 크랭크축(120)의 중공공(120a) 중 모터(40)에 의해 막히는 면적을 종래보다 줄일 수 있기 때문에, 중공공(120a)의 활용 가능한 면적을 종래보다 늘일 수 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(100)는 크랭크축(120)의 중공공(120a) 중 모터(40)에 의해 막히는 면적을 종래보다 줄일 수 있기 때문에, 크랭크축(120)의 외기어(123)의 지름을 종래보다 크게 할 필요가 없다. 따라서, 편심 요동형 감속기(100)는 전달 기어(160)와 외기어(123)의 맞물림에 의한 소음이 커지는 것을 억제할 수 있어, 종래보다 큰 소음의 발생을 억제할 수도 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(100)는 외톱니 기어(131, 132)로부터의 토크의 전달뿐만 아니라 전달 기어(160)의 지지도 토크 전달 핀(144)이 수행하기 때문에, 전달 기어(160)의 지지를 위한 부품이 늘어나는 것을 억제할 수 있다. 물론, 후술하는 바와 같이 본원의 편심 요동형 감속기에서는 토크 전달 핀(144) 이외의 부품에 의해 전달 기어를 지지하도록 되어 있어도 좋다.
또한, 편심 요동형 감속기(100)는 토크 전달 핀(144)이 베어링 강재로 이루어지고, 토크 전달 핀(144)의 표면이 래디얼 베어링(182)의 전동면이기 때문에, 래디얼 베어링(182)의 구조를 간략화할 수 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(100)는 입력 기어(150), 전달 기어(160) 및 외기어(123)가 캐리어(140)의 홈(140a)에 수납되기 때문에, 입력 기어(150), 전달 기어(160) 및 외기어(123) 중 적어도 하나가 캐리어(140)의 홈(140a) 바깥으로 완전히 나와 있는 구성과 비교하여, 크랭크축(120)의 축선의 연장 방향으로 짧아질 수 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(100)는 전달 기어(160) 및 외기어(123)가 캐리어(140)의 홈(140a)에 완전히 수납되기 때문에, 예를 들어 산업용 로봇으로서가 아니라 편심 요동형 감속기(100) 단독으로 수송이나 반송되고 있을 때에 전달 기어(160) 및 외기어(123)가 다른 부재에 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 관절(10)은 기초틀(20) 및 크랭크축(120)의 극간, 선회체(30) 및 크랭크축(120)의 극간, 케이스(110) 및 원판(141)의 극간이 각각 오일 씰(51, 52, 53)에 의해 봉해지고, 기초틀(20) 및 케이스(110)의 결합면, 선회체(30) 및 원판(141)의 결합면이 각각 씰제 등에 의해 봉해져 있기 때문에, 선회체(30) 및 원판(141)의 결합면이 각각 씰제 등에 의해 봉해지고 선회체(30)에 모터(40)가 장착됨으로써 편심 요동형 감속기(100) 내에 윤활제를 밀봉할 수 있다.
(실시예 2)
이어서, 실시예 2에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기(200)의 구조에 대하여 설명한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 산업용 로봇에 이용되는 관절(10A)은 제 1 아암 부재(20A)와, 제 1 아암 부재(20A)에 대하여 선회하는 제 2 아암 부재(30A)와, 제 1 아암 부재(20A)에 형성된 구멍(20Aa)에 그 하단이 O링(277)에 의해 밀폐된 상태로 삽입 고정됨과 동시에 그 상단이 볼트(278)로 고정된 중공공(270a)을 갖는 통체(270)와, 모터 장착 부재(280)에 볼트(도시하지 않음)에 의해 고정되며 제 1 아암 부재(20A)에 대하여 제 2 아암 부재(30A)를 상대 회전시키기 위한 동력을 발생시키는 모터(40A)와, 제 1 아암 부재(20A) 및 제 2 아암 부재(30A)에 고정되며 모 터(40A)에 의해 발생된 동력을 감속하여 제 1 아암 부재(20A)에 대한 제 2 아암 부재(30A)의 동력으로 하는 본 실시예에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기로서의 편심 요동형 감속기(200)를 구비하고 있다. 본 실시예에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기에 있어서, 제 1 아암 부재(20A)와 제 2 아암 부재(30A)는 상대 회전 가능하게 구성되어 있으며, 그 적용 형태에 따라 모터(40A)의 동력은, 제 2 아암 부재(30A)를 고정으로 한 경우에는 제 1 아암 부재(20A)의 회전으로서 출력되고, 제 1 아암 부재(20A)를 고정으로 한 경우에는 제 2 아암 부재(30B)의 회전으로서 출력된다.
편심 요동형 감속기(200)는 내톱니(211)를 갖는 제 1 부재로서의 케이스(210)와, 편심부(221), 편심부(222) 및 외기어(223)를 가지며 내톱니(211)의 거의 중심에 배치된 크랭크축(220)과, 내톱니(211)에 맞물리는 외톱니(231a)를 가지며 크랭크축(220)의 편심부(221)에 결합하여 크랭크축(220)에 의해 편심 운동되는 외톱니 부재로서의 외톱니 기어(231)와, 내톱니(211)에 맞물리는 외톱니(232a)를 가지며 크랭크축(220)의 편심부(222)에 결합하여 크랭크축(220)에 의해 편심 운동되는 외톱니 부재로서의 외톱니 기어(232)와, 외톱니 기어(231)에 결합하여 외톱니 기어(231)에 의해 케이스(210)를 상대 회전 운동할 수 있는 제 2 부재로서의 지지 부재(240)와, 모터(40A)의 출력축에 장착된 입력 기어(250)와, 입력 기어(250) 및 외기어(223)에 맞물려 입력 기어(250)로부터의 동력을 외기어(223)에 전달하는 전달 기어(260)와, 케이스(210)와 지지 부재(240)를 상대 회전 가능하게 지지하는 베어링(271, 272)과, 크랭크축(220)에 대하여 외톱니 기어(231)를 회전 가능하게 지 지하는 베어링(273)과, 크랭크축(220)에 대하여 외톱니 기어(232)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(274)과, 지지 부재(240)에 대하여 크랭크축(220)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(275, 276)을 구비하고 있다.
전달 기어(260)는 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 모터(40A)의 출력축에 장착된 입력 기어(250)보다 지름이 크고 이 입력 기어(250)와 맞물리는 대경 기어(261)(2점 쇄선은 기어의 골을 나타낸다)와, 크랭크축(220)의 외기어(223)보다 지름이 작고 이 외기어(223)에 맞물리는 소경 기어(262)(파선은 이끝원을 나타낸다)를 구비하고 있다. 즉, 전달 기어(260)는 전단 감속 기구를 구성하고, 모터(40A)의 회전은 감속되어 크랭크축(220)의 외기어(223)에 입력된다. 이러한 전단 감속 기구를 설치함으로써, 모터(40A)의 회전을 보다 큰 감속비로 크랭크축(220)의 외톱니 기어(223)에 입력할 수 있다. 이들 입력 기어(250), 전달 기어(260) 및 외기어(223)는 모터 장착 부재(280)에 형성된 요(凹)부(280a)에 수납된다. 즉, 입력 기어(250), 전달 기어(260) 및 외기어(223)는 제 2 아암 부재(30A) 내에 수납된다.
크랭크축(220)의 중공공(220a)에는 제 1 아암 부재(20A)와 모터 장착 부재(280)를 연결하고 있는 통체(270)가 삽입되어 있다.
지지 부재(240)는 외톱니 기어(231)의 구멍(231b) 및 외톱니 기어(232)의 구멍(232b)에 삽입되는 기둥부(241a)가 일체 형성된 원판(241)과, 원판(241)과 함께 외톱니 기어(231, 232)를 사이에 끼우는 위치에 배치된 원판(242)과, 원판(241, 242)을 체결하는 볼트(243)와, 기둥 형상부(241a)의 외주에 회전 가능하게 삽입되어 외톱니 기어(231, 232)와 기둥 형상부(241a)를 서로 회전 가능하게 결합시키는 롤러(245)를 구비하고 있다. 기둥부(241a), 볼트(243), 롤러(245)는 크랭크축(220)의 축선을 중심으로 한 원주상에 각각 복수로 배치되어 있다(본 실시 예에서는 6곳에 배치된다).
도 5 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 이 편심 요동형 감속기(200)에서는 외톱니 기어(231)의 구멍(231b) 및 외톱니 기어(232)의 구멍(232b)에 삽입되어 있는 기둥 형상부(241a)가 외톱니 기어(231, 232)와 결합하여 외톱니 기어(231, 232)로부터의 토크를 지지 부재(240)에 전달하는 배치로 하여 원판(241)에 일체 형성되어 있다. 즉, 기둥 형상부(241a)는 볼트(243)에 의해 원판(242)과 체결, 위치 결정에 기여하는 부재일 뿐만 아니라, 토크 전달 부재로서의 기능을 겸하고 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(200)는 도 5 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 전달 기어(260)는 지지축(244)에 삽입되어 지지되어 있다. 전달 기어(260)와 지지축(244) 사이에는 니들 롤러 베어링(282)이 설치되어 있고, 전달 기어(260)는 지지축(244)에 롤링 접촉하여 회전 가능하게 지지되어 있다.
지지 부재(240)의 상면에는 도 9에 나타내는 바와 같이 모터축 장착공(246a)(둘레 방향으로 3개소 배치), 지지축 장착공(246b)(1개소), 및 볼트(243)의 삽입공(246c)(둘레 방향으로 6개소)이 둘레 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 이 지지축(244)은 지지축(244) 중에 형성된 볼트공(244a)에 삽입된 지지축 볼트(244b)를 지지축 장착공(246b) 중에 형성된 지지축 볼트공(246bb)에 나사 장착함으로써 지지 부재(240)에 대하여 고정된다. 이와 같이 하여, 전달 기어(260)는 지지 부재(240)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다.
또한, 본 실시예에서는 모터 장착 부재 장착공(246a), 지지축 볼트공(246bb)을 나사골이 내어진 관통공으로서 형성하고 있다. 따라서, 모터 장착 부재 장착공(246a), 지지축 볼트공(246bb)을 "스냅 탭"을 삽입하는 나사골 구멍으로서 사용할 수 있다.
즉, 편심 요동형 감속기(200)를 분해할 때, 볼트(243) 등의 체결 부재를 떼어 낸 상태에서도 여전히 부품끼리가 결합하여, 수작업으로는 분해할 수 없는 상태가 되는 경우가 있다. 이러한 경우, 이들의 나사골 구멍에 스냅 탭으로서의 볼트를 삽입하여 나사 조임을 수행하면, 볼트 선단이 내부의 부재(외톱니 기어(231))에 맞닿는다. 이 상태에서 더욱 나사 조임을 수행하면, 스냅 탭의 볼트가 외톱니 기어(231)를 축 방향으로 가압하는 힘이 생겨, 원판(241)과 원판(242), 혹은 원판(242)을 케이스(210)로부터 떼어 내는 힘을 발생시킬 수 있다. 이러한 작업에 의해, 부품끼리가 결합 상태에 있는 경우라도 지지 부재(240)를 용이하게 분해할 수 있게 된다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 관절(10A)은 지지 부재(240)의 원판(241)과 케이스(210) 사이의 극간을 봉하는 오일 씰(251)과, 제 2 아암 부재(30A)와 모터 장착 부재(280) 사이의 극간을 봉하는 오일 씰(252)과, 제 1 아암 부재(20A)와 지지 부재(240)를 고정하는 볼트(261)와, 제 2 아암 부재(30A)와 케이스(210)를 고정하는 볼트(262)를 구비하고 있다. 오일 씰(251, 252)은 외부에서 편심 요동형 감속기(200) 내부로 분진 등이 침입하는 것을 방지하고, 또한, 감속기(200) 내부에서 외부로 윤활제가 누출되는 것을 방지한다. 또한, 볼트(261, 262)는 크랭크축(220) 의 축선을 중심으로 한 원주상에 각각 복수로 배치되어 있다.
다음으로, 관절(10A)의 동작에 대하여 설명한다.
모터(40A)가 동력을 발생하면, 모터(40A)에 의해 발생된 동력은 모터(40A)의 출력축에 장착된 입력 기어(250), 전달 기어(260)의 대경 기어(261) 및 소경 기어(262), 크랭크축(220)의 외기어(223)를 통하여 감속되어 크랭크축(220)에 전달되고, 크랭크축(220)의 편심부(221, 222)를 통하여 외톱니 기어(231, 232)에 전달된다. 또한 동력은 외톱니 기어(231, 232)의 외톱니(231a, 232a), 케이스(210)의 내톱니(211)에서 감속되고, 기둥 형상부(240a)를 통하여 지지 부재(240), 제 1 아암 부재(20A)에 전달된다(제 2 아암 부재(30A)를 고정으로 한 경우). 혹은 외톱니 기어(231, 232)에 전달된 동력이 외톱니(231a, 232a)로부터 내톱니(211)를 통하여 케이스(210), 제 2 아암 부재(30B)에 전달된다(제 1 아암 부재(20A)를 고정으로 한 경우).
따라서, 케이스(210)에 대하여 지지 부재(240)가 상대 회전하고, 지지 부재(240)에 고정된 제 1 아암 부재(20A)는 케이스(210)가 고정된 제 2 아암 부재(30A)에 대하여 상대 회전한다.
이상에 설명한 바와 같이, 편심 요동형 감속기(200)는 그 대경 기어(261)가 모터(40A)의 출력축에 장착된 입력 기어(250)와 맞물리고, 그 소경 기어(262)가 크랭크축(220)의 외기어(223)와 맞물려, 입력 기어(250)로부터의 동력을 외기어(223)에 전달하는 전달 기어(260)를 구비함으로써, 입력 기어(250)와 외기어(223)를 이격할 수 있기 때문에, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 모터(40A)와, 크랭크 축(220)의 중공공(220a) 사이의 중심간 거리를 종래보다 크게 할 수 있다. 따라서, 편심 요동형 감속기(200)는 크랭크축(220)의 중공공(220a) 중 모터(40A)에 의해 막히는 면적을 종래보다 줄일 수 있기 때문에, 중공공(220a)의 활용 가능한 면적을 종래보다 늘일 수 있다.
또한, 전달 기어(260)를 대경 기어(261)와 소경 기어(262)로 구성함으로써 더욱 전단계에서의 감속이 가능해져, 보다 큰 감속비를 얻을 수 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(200)는 크랭크축(220)의 중공공(220a) 중 모터(40A)에 의해 막히는 면적을 종래보다 줄일 수 있기 때문에, 크랭크축(220)의 외기어(223)의 지름을 종래보다 크게 할 필요가 없다. 따라서, 편심 요동형 감속기(200)는 전달 기어(260)와 외기어(223)의 맞물림에 의한 소음이 커지는 것을 억제할 수 있어, 종래보다 큰 소음의 발생을 억제할 수도 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(200)는 지지 부재를 구성하는 한 쌍의 원판(241, 242) 중 한 쪽에 서로를 위치 결정, 체결하기 위하여 형성된 기둥 형상부(241a)를 외톱니 기어(231, 232)로부터의 토크의 전달에 이용할 수 있는 구성으로 하였기 때문에, 토크 전달 핀 등을 별도로 배치할 필요가 없어 토크 전달을 위한 부품이 늘어나는 것을 억제할 수 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(200)는 입력 기어(250), 전달 기어(260) 및 외기어(223)가 모터 장착 부재(280)에 형성된 요(凹)부(280a)에 수납되기 때문에, 입력 기어(250), 전달 기어(260) 및 외기어(223) 중 적어도 하나가 모터 장착 부재(280) 바깥으로 완전히 나와 있는 구성과 비교하여, 크랭크축(220)의 축선의 연장 방향으 로 짧아질 수 있다.
또한, 편심 요동형 감속기(200)는 전달 기어(260) 및 외기어(223)가 모터 장착 부재(280)의 요(凹)부(280a)에 완전히 수납되어, 제 2 아암 부재(30A) 내에 수납되기 때문에, 예를 들어 산업용 로봇으로서가 아니라 편심 요동형 감속기(200) 단독으로 수송이나 반송되고 있을 때에 전달 기어(260) 및 외기어(223)가 다른 부재에 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 관절(10A)은 지지 부재(240)와 케이스(210) 사이의 극간, 제 2 아암 부재(30A)와 모터 지지 부재(280) 사이의 극간이 각각 오일 씰(251, 252)에 의해 밀봉되어 있기 때문에, 편심 요동형 감속기(200) 내에 윤활제를 밀봉할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기는 종래보다 큰 소음의 발생을 억제하면서 중공공의 활용 가능한 면적을 종래보다 증가시킬 수 있다는 효과를 가지며, 산업용 로봇 등의 산업용 기계의 관절 부분에 사용되는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기 등으로서 유용하다.

Claims (4)

  1. 내톱니를 갖는 제 1 부재;
    외기어를 가지고 상기 내톱니의 중심에 배치되며 상기 제 1 부재에 대하여 회전 운동하는 중공의 크랭크축;
    상기 내톱니에 맞물리는 외톱니를 가지고 상기 크랭크축에 결합하여 상기 크랭크축에 대하여 편심 운동하는 외톱니 부재;
    상기 외톱니 부재에 결합하여 상기 제 1 부재에 대하여 회전할 수 있는 제 2 부재; 및
    모터의 출력축에 장착된 입력 기어 및 상기 외기어에 맞물려 상기 입력 기어로부터의 동력을 상기 외기어에 전달하는 전달 기어를 구비하고,
    상기 전달 기어는 상기 제 2 부재에 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 부재는 상기 외톱니 부재로부터 토크가 전달되는 토크 전달 핀을 가지고,
    상기 전달 기어는 상기 토크 전달 핀에 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전달 기어와 상기 토크 전달 핀 사이에 배치된 베어링을 구비하고,
    상기 토크 전달 핀은 베어링 강재로 이루어지며 표면이 상기 베어링의 전동면인 것을 특징으로 하는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전달 기어는 상기 입력 기어와 맞물리고 상기 입력 기어보다 지름이 큰 대경(大徑) 기어와, 상기 외기어와 맞물리고 상기 외기어보다 지름이 작은 소경(小徑) 기어를 갖는 회전 가능한 외기어 열체(列體)인 것을 특징으로 하는 센터 크랭크식 편심 요동형 감속기.
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