KR101266266B1

KR101266266B1 - 감속장치

Info

Publication number: KR101266266B1
Application number: KR1020090095000A
Authority: KR
Inventors: 쥰 다메나가; 다카시 하가; 데츠조 이시카와; 마르커트 요아힘; 크룸바허 라이너
Original assignee: 쿠카 로보테르 게엠베하; 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2013-05-22
Also published as: KR20100045910A; EP2180210B1; JP2010101454A; CN101725642A; EP2180210A1; JP5156961B2; ATE545805T1; CN101725642B

Abstract

[과제] 설계 자유도가 높고, 또한 저비용의 감속장치를 얻는다.

[해결 수단] 출력 부재(16)와 고정 부재(12, 14) 사이에 개재되는 주베어링(18, 20)을 구비한 감속장치(2)에 있어서, 상기 주베어링(18, 20)의 전동체로서 상기 출력 부재(16)의 축선(O1)에 대해 경사진 회전축(O2, O3)을 가지는 복수의 원통 롤러(60A, 61A)로 이루어지는 한 쌍의 원통 롤러열(60, 61)을 배면 맞춤에 의해 구비하고, 또한 상기 주베어링(18, 20)의 외륜을 구성하는 부재로서 전주면(62A) 및 전주 반대면(62B)의 쌍방이 상기 원통 롤러열(60, 61)의 회전축(O2, O3)과 평행한 시트 메탈(62, 63)을 구비한다.

감속장치, 출력 부재, 고정 부재, 주베어링, 원통 롤러, 시트 메탈

Description

감속장치{Reduction apparatus}

본 발명은 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주베어링을 구비한 감속장치에 관한 것이다.

본 발명은 2008년 10월 24일에 출원된 일본 특허출원 제2008-274812호에 기초한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 내에 참조로서 원용된다.

특허 문헌 1에 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주베어링으로서 앵귤러 롤러 베어링을 구비한 감속장치가 개시되어 있다. 이 앵귤러 롤러 베어링은 출력 부재와 고정 부재 사이에 직접 설치되어 있어, 전용의 내외륜을 가지고 있지 않다.

한편, 특허 문헌 2에는 상기 주베어링으로서 테이퍼 롤러 베어링을 구비한 감속장치가 개시되어 있다. 이 감속장치에서도 출력 부재인 출력 플랜지와 고정 부재인 케이싱 부재 사이에 전동체로서 “테이퍼 롤러”가 직접 개재되어 있으며, 출 력 부재에 내륜, 케이싱 부재에 외륜의 기능을 겸용시키고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허공개공보 평 6-200996호(［0026］단락, 도 6)

[특허 문헌 2] 일본 특허 제2741711호(2페이지 우란 32행∼37행, 도 1)

특허 문헌 1 또는 특허 문헌 2에서 개시되어 있는 것 같이 출력 부재에 내륜, 케이싱 부재(고정 부재)에 외륜의 기능을 겸용시킨 베어링 구조의 주베어링에 있어서는 출력 부재 및 케이싱 자체에 이른바 “베어링강”에 상당하는 고강도의 소재를 이용할 필요가 있어 (혹은 전주면 부근에 표면 경화 처리를 실시할 필요가 있어) 비용이 높아짐과 함께 가공성이 나빠, 감속장치로서의 설계 자유도가 작아진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로, 감속장치로서의 설계 자유도가 높고 또한 저비용의 감속장치를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주베어링을 구비한 감속장치에 있어서, 상기 주베어링의 전동체로서, 상기 출력 부재의 축선에 대해 경사진 회전축을 가지는 복수의 원통 롤러로 이루어지는 한 쌍의 원통 롤러열을 구비하고, 또한 상기 주베어링의 내륜 또는 외륜의 적어도 일방을 구성하는 부재로서, 상기 원통 롤러의 전주면(轉走面) 및 전주 반대면의 쌍방이 상기 원통 롤러의 회전축과 평행하게 된 시트 메탈을 구비한 것에 의해, 상기 과제를 해결한 것이다.

본 발명에서는 주베어링의 전동체로서 이른바 “테이퍼 롤러”가 아니라 단 순한 “원통 롤러”를 이용한다. 이 원통 롤러는 출력 부재의 축선에 대해 경사진 회전축을 가지고 있다. 그 때문에, 저비용이며 래디얼 및 스러스트의 쌍방의 하중을 양호하게 받을 수 있다. 또 각 원통 롤러는 시트 메탈의 전주면과는 선접촉으로 맞닿기 때문에 내하중이 크며 백 래시는 작다.

또, 본 발명의 주베어링은 내륜 또는 외륜을 가지지만, 전용의 베어링용 내륜 또는 외륜은 아니고 “시트 메탈”을 이용한다. 여기서 말하는 “시트 메탈”이란 “전주면과 전주 반대면이 평행하고 또한 전주면 및 전주 반대면 모두 출력 부재의 축선에 대해 상기 원통 롤러의 경사각과 동일한 경사각을 가지고 장착되어 있는 부재”를 가리키고 있다. 요컨대, 이 시트 메탈은 말하자면 1장의 강판을 변형시키는 것에 의해 형성한 것으로, 전주면으로서의 충분한 경도 등의 특성은 가지고 있지만, 이른바 베어링의 내외륜으로서 요구되는 강성(특히 진원(眞圓)을 유지하기 위한 강성)에 대해서는 반드시 가지지는 않은 부재라고 할 수 있다. 시트 메탈이 전주면으로서의 경도 등의 특성을 가지고 있기 때문에, 출력 부재나 고정 부재는 베어링강일 필요는 없고, 전주면의 표면 경화 처리 등도 기본적으로 불필요하기 때문에, 저비용화를 실현할 수 있음과 함께 설계 자유도를 높일 수 있다.

또 시트 메탈은 설계상의 형상의 자유도가 높기 때문에 원통 롤러의 위치 결정이나 자신의 위치 결정이 용이하고, 나아가서는 후술하는 바와 같이 예를 들면 다른 부재의 위치 결정의 용도 등에도 적극적으로 이용할 수 있어, 감속장치 자체의 설계 자유도를 높일 수 있다.

또한 본 발명에서 말하는 “출력 부재”와 “고정 부재”는 상대적인 것이 다. 예를 들면 로봇의 관절 구동용으로서 적용되고 있는 경우에는 주목하는 부재를 바꾸면 출력 부재와 고정 부재는 역전된다. 또 로봇의 관절 자체가 움직이고 있는 점에서 출력 부재도 고정 부재도 공장의 토대에서 본다면 움직이고 있는 것이다. 즉, 본 발명에서 말하는 고정 부재는 반드시 절대적으로 정지하고 있다고 하는 의미로는 사용되지 않는다. 단, 감속장치의 각 부재 중에서 출력 부재는 고정 부재에 대해 매우 느린 상대 회전 속도로, 또한 매우 큰 토크로 회전하고 있다. 즉, 본 발명에 관련되는 “주베어링”은 감속장치의 베어링 중에서 상대 회전 속도는 매우 느리지만(예를 들면 100rpm 이하), 취급하는 토크는 매우 큰 개소(또는 거기에 준하는 개소)에 이용되는 베어링을 의미하고 있다.

본 발명에 의하면 설계 자유도가 높고 또한 저비용의 감속장치를 얻을 수 있게 된다.

이하 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태의 일례에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례가 적용된 로봇용 정밀 제어 기계의 감속장치의 단면도, 도 2는 그 주요부 확대도이다.

이 감속장치(2)는 로봇을 제어하기 위한, 예를 들면 백 래시 15분(15/60도) ∼1분(1/60도) 정도의 정밀 기계에 사용되는 것으로, 전단에 도시하지 않은 모터로부터의 구동력을 받는 등속 직교 기어 기구(4), 후단에 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기어 기구(6)를 구비한다. 이 감속장치(2)는 로봇(전체는 도시 생략)의 제1 부재(8)와 제2 부재(10) 사이에 배치되며, 제1 부재(8)에 대해 제2 부재(10)를 상대적으로 회전 구동한다. 따라서 이 실시 형태에서는 후술하는 제1, 제2 플랜지체(12, 14)가 고정 부재, 케이싱(16)이 출력 부재에 상당한다. 즉, 이른바 테두리 회전형의 감속장치이다.

본 발명에 관련되는 한 쌍의 주베어링(18, 20) 중 제1 주베어링(18)은 제1 플랜지체(12)와 케이싱(16) 사이에, 제2 주베어링(20)은 제2 플랜지체(14)와 케이싱(16) 사이에 각각 장착되어 있다.

이하 구체적인 구성을 상세하게 서술한다.

모터축(22)의 선단에는 제1 베벨 기어(24)가 직접 절삭 형성되어 있다. 제1 베벨 기어(24)는 동일한 치수(齒數)의 제2 베벨 기어(26)와 맞물리는 것에 의해 상기 등속 직교 기어 기구(4)를 형성하여 회전 방향을 직각으로 변경하고 있다. 제2 베벨 기어(26)는 후단의 감속 기어 기구(6)의 입력축(32)에 스플라인(34)을 개재하여 연결되어 있다. (후단의) 입력축(32)은 한 쌍의 볼 베어링(36, 38)으로 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 지지되어 있다. 입력축(32)에는 3개의 편심체(40A∼40C)가 일체적으로 형성되어 있다. 각 편심체(40A∼40C)의 편심 위상은 원주 방향으로 120도씩 어긋나 있다. 각 편심체(40A∼40C)의 외주에는 롤러(42A∼42C)를 개재하여 합계 3개의 외치(外齒)기어(44A∼44C)가 요동 회전이 가능하게 장착되어 있다. 각 외치기어(44A∼44C)는 내치(內齒)기어(46)에 내접하여 맞물려 있다.

내치기어(46)의 치수(齒數)는 외치기어(44A∼44C)의 치수(齒數)보다 “1”만큼 많게 설정되어 있다. 내치기어(46)는 이 실시 형태에서는 케이싱(16)과 일체화되고, (테두리 회전형의) 출력 부재로서 기능하고 있다. 또, 그 내치기어(46)의 내치는 원호 치형이며, 구체적으로는 원호상의 홈(46A)에 회전이 가능하게 끼워진 원통형의 외부핀(46B)에 의해 구성되어 있다. 내치기어(46)는 볼트(47)를 개재하여 로봇의 상기 제2 부재(10)와 연결되어 있다. 내치기어(46)의 축방향 양단부의 내주에는 그 주베어링(18, 20)이 배치되어 있다. 이 내치기어(46) 및 주베어링(18, 20) 부근의 구성에 대해서는 후에 상세하게 서술한다.

각 외치기어(44A∼44C)에는 복수의 내부핀 구멍(44A1∼44C1)이 축방향으로 관통하여 형성되어 있다. 내부핀 구멍(44A1∼44C1)에는 내부 롤러(48)가 씌워진 내부핀(50)이 (편심체(40A∼40C)의 편심량에 상당하는 만큼의 간극을 두고) 헐겁게 끼워져 있다. 내부핀(50)은 제1 플랜지체(12)로부터 일체적으로 돌출·형성되어 있으며, 볼트(52)에 의해 제2 플랜지체(14)와 연결되어 있다. 따라서 제1, 제2 플랜지체(12, 14)는 모두 고정 부재로서 일체적으로 로봇의 상기 제1 부재(8)에 고정되어 있게 된다.

또한 도면의 부호 54는 로봇의 제1 부재(8)와 제1 플랜지체(12)를 연결하기 위한 볼트구멍이다. 로봇의 제1 부재(8)와 제1 플랜지체(12)는 모터축(22)이 존재하지 않는 부분에서 도시하지 않은 볼트를 그 볼트구멍(54)에 끼워 넣는 것에 의해 연결된다.

다음에, 도 1∼도 3을 함께 참조하여 주베어링(18, 20) 주변의 구성에 대해 상세하게 설명한다.

이 실시 형태에서는 (고정 부재의 반경 방향 외측에 위치하고 있는) 출력 부재인 케이싱(16)과 고정 부재인 제1, 제2 플랜지체(12, 14) 사이에 한 쌍의 주베어링(18, 20)이 개재되어 있다. 주베어링(18, 20)은 그 전동체로서 배면 조합으로 장착된 한 쌍의 원통 롤러열(60, 61)을 구비한다. 각 원통 롤러열(60, 61)은 제1, 제2 플랜지체(12, 14)의 축선(O1)에 대해서 45도 경사진 회전축(O2, O3)을 가지도록 늘어선 복수의 원통 롤러(60A, 61A)로 구성되어 있다. 이 원통 롤러(60A, 61A)로는 이른바 크로스 롤러 베어링에 이용하는 직경과 높이(축방향 길이)가 동일한 원통 롤러를 전용할 수 있다.

이 실시 형태에서는 출력 부재인 케이싱(16)의 측에만 주베어링(18, 20)의 외륜을 구성하는 시트 메탈(62, 63)이 배치되어 있으며, 내륜측은 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 직접 전주면(12A, 14A)이 형성되어 있다. 시트 메탈(62, 63)은 전주면(62A, 63A) 및 전주 반대면(62B, 63B)의 쌍방이 원통 롤러(60A, 61A)의 회전축(O2, O3)과 평행하다. 즉, 시트 메탈(62, 63)의 전주면(62A, 63A) 및 전주 반대면(62B, 63B)은 제1, 제2 플랜지체(12, 14)의 축선(O1)에 대해서는 45도 경사되어 있게 된다. 시트 메탈(62, 63)은 1장의 강판을 굽힘 변형시키는 것에 의해 제조된다. 시트 메탈(62, 63)의 소재로는 S55C, SCM440, SCM420, SUJ2 등 베어링에 적절한 강재를 선택할 수 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 케이싱(16)의 축방향 양단부의 내주에는 시트 메탈(62, 63)로부터의 하중을 지지하기 위한 한 쌍의 지지면(16A, 16B)이 형성되어 있다. 이 지지면(16A, 16B)은 원통 롤러(60A, 61A)의 회전축(O2, O3)과 평행하게 형성되어 있다. 지지면(16A, 16B)은 전주면을 구성하지 않기 때문에, 이 실시 형태에서는 주철(주조)에 의해 케이싱(16)을 제조하고 있고, 상기 지지면(16A, 16B)에는 특히 표면 경화 처리 등도 행하지 않았다. 또 이 지지면(16A, 16B) 사이에는 내치기어(46)의 내치를 구성하는 외부핀(46B)을 지지하기 위한 원호상의 홈(46A)이 축방향으로 뚫려 있으며, 이 홈(46A)에 외부핀(46B)이 회전이 가능하게 장착되어 있다. 이 구성에 의해, 내치기어(46)의 지름을 크게 하여 토크 업을 꾀하면서도 외부핀(46B)의 장착이 용이하다. 또한 지지면(16A, 16B)은 케이싱(16)의 형상이나 외부핀(46B)의 지름에 따라서는(예를 들면 외부핀(46B) 전체를 지지면(16A, 16B)의 최소지름부보다 지름 방향 외측에 위치시키도록 장착하는 경우), “홈”이 아니라 “구멍”이 형성되어 있어도 된다. 나아가서는 이 외부핀(46B)의 장착용 홈이나 구멍은 일방의 지지면(16A 또는 16B)에만 형성되어 있어도 된다(반드시 지지면(16A 및 16B)의 쌍방의 측으로부터 외부핀(46B)을 장착하는 구성으로 되어 있을 필요는 없다).

이 실시 형태에서는, 시트 메탈(62, 63)은 상기 전주면(62A, 63A)으로부터 벗어난 위치에까지 반경 방향 내측으로 연장되며, 이 연장부(62C, 63C)에 의해 외부핀(46B)의 축방향 이동을 규제하고 있다. 또 이 실시 형태에 관련되는 시트 메탈(62, 63)은 이 연장부(62C, 63C)에 의해 상기 외치기어(44A, 44C)의 축방향의 이동도 규제하고 있다. 이 때문에 이 실시 형태에서는 1개의 부재인 시트 메탈(62, 63)이 주베어링(18, 20)의 외륜, 외부핀(46B)의 축방향 이동 규제 부재, 및 외치기어(44A, 44C)의 축방향 이동 규제 부재로서의 3가지 기능을 겸비하게 된다.

또한 도면의 부호 70은 오일 시일이다.

다음에 이 감속장치(2)의 작용을 설명한다.

모터축(22)이 회전하면 그 모터축(22)에 형성되어 있는 제1 베벨 기어(24)가 회전한다. 제1 베벨 기어(24)가 회전하면 그 제1 베벨 기어(24)와 맞물려 있는 제2 베벨 기어(26)가 회전하고, 스플라인(34)을 개재하여 후단의 감속 기어 기구(6)의 입력축(32)이 회전한다. 입력축(32)이 회전하면 편심체(40A∼40C) 및 롤러(42A∼42C)를 개재하여 3개의 외치기어(44A∼44C)가 원주 방향으로 120도의 위상으로 편심 요동한다.

이 실시 형태에서는 각 외치기어(44A∼44C)의 내부핀 구멍(44A1∼44C1)을 내부핀(50)이 관통하고 있으며, 제1, 제2 플랜지체(12, 14)와 일체화된 상태로 로봇의 제1 부재(8)에 고정되어 있기 때문에, 각 외치기어(44A∼44C)는 자전할 수 없다. 이 때문에 입력축(32)이 1회 회전하여 각 외치기어(44A∼44C)가 1회 요동하면, 그 외치기어(44A∼44C)의 요동에 의해 내치기어(46)와의 맞물림 위치가 차례로 어긋나서 내치기어(46)가 외치기어(44A∼44C)에 대해 치수(齒數)차 “1”분만큼 상대 회전하는(자전하는) 현상이 일어난다. 이 내치기어(46)의 회전은 그 내치기어(46)와 일체화되어 있는 케이싱(16)의 회전이 되어 나타나며, 볼트(47)을 개재하여 로봇의 제2 부재(10)를 (로봇의 제1 부재(8)에 대해) 회전시킨다. 또한 이 회전 속도는 예를 들면 이 실시 형태와 같은 로봇 구동용의 감속장치(2)의 경우, 커도 100rpm이다. 이 정도의 회전 속도라면 “원통 롤러”로도 충분히 실용이 될 수 있다. 반대로 그 이상 빨라지면 내륜측―외륜측의 속도차가 커져 발열에 의한 윤활유 건조, 나아가서는 손상이 생길 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.

여기서 이 실시 형태에서는 제1, 제2 플랜지체(12, 14)가 배면 맞춤으로 장착된 한 쌍의 주베어링(18, 20)으로 케이싱(16)의 축방향 양단부의 내주에서 지지되어 있다. 주베어링(18, 20)의 각 원통 롤러(60A, 61A)는, 내륜측은 제1, 제2 플랜지체(12, 14)의 전주면(12A, 14A)에 직접 접촉하고 있다. 즉, 제1, 제2 플랜지체(12, 14) 자체가 원통 롤러(60A, 61A)의 내륜으로서 기능하고 있다. 또 외륜측은, 각 원통 롤러(60A, 61A)는 시트 메탈(62, 63)의 전주면(62A, 63A)에 접촉하고 있으며, 시트 메탈(62, 63)의 전주 반대면(62B, 63B)이 케이싱(16)의 지지면(16A, 16B)에 맞닿아 있다. 이 때문에 시트 메탈(62, 63)은 주베어링(18, 20)의 전주면(62A, 63A)으로서의 경도를 제공하며, 한편 케이싱의 지지면(16A, 16B)은 그 시트 메탈(62, 63)을 배면으로부터 지지함으로써 주베어링(18, 20)에 필요한 진원도(眞圓度) 및 강성을 제공하게 된다. 따라서 케이싱(16) 자체를 베어링강과 같은 강재로 제조할 필요가 없고, 주조에 의한 제조로 충분하기 때문에, 중량·대형 부재인 케이싱(16)을 저비용으로 제조할 수 있게 된다. 또 케이싱(16)은 주베어링(18, 20)의 전주면을 제공하지 않기 때문에, 지지면(16A, 16B)에 대해 특별한 표면 경화 처리를 행할 필요도 없다. 이상으로부터, 감속장치의 설계 자유도를 높일 수도 있다. 한편 시트 메탈(62, 63)은 케이싱(16)의 지지면(16A, 16B)에 의해 전주 반대면(62B, 63B)측이 지지되어 있기 때문에 (통상의 베어링의 외륜이라면 필요해지는) 진원도나 강성을 확보할 필요가 없어, 전주면(62A, 63A)으로서 소정의 특성(예를 들면 경도, 혹은 마찰 계수 등)의 관점에서 음미된 소재를 사용할 수 있다. 또, 시트 메탈(62, 63)은 1장의 강판으로 제조할 수 있기 때문에 저비용이다.

그리고 이 실시 형태에서는 시트 메탈(62, 63)을 전주면(62A, 63A)으로부터 벗어난 위치에까지 반경 방향 내측으로 연장시키고, 이 연장부(62C, 63C)에 내치기어(46)의 내치를 구성하는 외부핀(46B)의 축방향 이동 규제, 및 외치기어(44A∼44C)의 축방향 이동 규제도 행하도록 하고 있기 때문에, 이들 기능을 실현하기 위한 별도의 구성을 필요로 하지 않는다. 그 때문에 감속장치(2) 전체로서의 부품 점수의 삭감 및 제조 공정의 간략화가 가능하다. 이것은 시트 메탈(62, 63)이 주베어링(18, 20)만을 위해 제조된 전용 외륜이 아니라 1장의 강판으로 제조되는 부재인 점을 오히려 적극적으로 이용한 이점이라고 할 수 있다.

원통 롤러(60A, 61A)는 단순한 “원통 롤러”이기 때문에 저비용이며, 또, 회전축(O2, O3)과 외주(전주면(62A, 63A)과 접촉하는 면)가 평행하기 때문에 축방향으로 이동하려고 하는 분력이 기본적으로 발생하지 않는다. 그 때문에 원통 롤러(60A, 61A) 자체의 축방향의 규제 수단을 생략하거나 또는 간소화할 수 있으며, 발열도 억제할 수 있다. 또 이러한 복수의 원통 롤러(60A, 61A)를 “배면을 맞춘 한 쌍의 원통 롤러열(60, 61)”로서 장착하고 있다. 이 때문에 래디얼 및 스러스트 의 쌍방의 하중을 양호하게 지지할 수 있다. 또한 각 원통 롤러(60A, 61A)는 시트 메탈(62, 63)의 전주면(62A, 63A)과는 선접촉으로 맞닿기 때문에, 내하중이 크고 또한 백 래시는 작다.

다음에 도 4 및 도 5를 이용하여 본 발명의 다른 실시 형태의 일례에 대해 설명한다.

이 실시 형태에서는 주베어링(76, 78)의 외륜에 상기 실시 형태에 있어서의 시트 메탈(62, 63)과 동일한 외륜측 시트 메탈을 사용함과 함께 내륜에 대해서도 내륜측 시트 메탈(84, 85)을 사용하도록 하고 있다. 주베어링(76, 78)의 전동체로서, 배면 조합으로 장착된 한 쌍의 원통 롤러열(88, 90)을 구비하는 점, 각 원통 롤러열(88, 90)이 제1, 제2 플랜지체(12, 14)의 축선(O1)에 대해 45도 경사진 회전축(O2, O3)을 가지며 늘어선 복수의 원통 롤러(88A, 90A)로 구성되어 있는 점에 대해서는 앞의 실시 형태와 동일하다. 또, 내륜측 시트 메탈(84, 85)도 (외륜측 시트 메탈(62, 63)과 마찬가지로) 전주면(84A, 85A) 및 전주 반대면(84B, 85B)의 쌍방이 원통 롤러(88A, 90A)의 회전축(O2, O3)과 평행하다.

여기서 내륜측 시트 메탈(84, 85)은 외륜측 시트 메탈(62, 63)보다 얇은 강판에 의해 형성되어 있다. 이것은 내륜측 시트 메탈(84, 85)과 외륜측 시트 메탈(62, 63)에 걸리는 토크와 수명의 밸런스를 고려했기 때문이다. 특히 본 실시 형태에 있어서는, 외륜측은 외부핀(46B)이나 외치기어(44A∼44C)를 누르는 기능을 갖게 하기 위해 두꺼운 것이 바람직하다. 제1 플랜지체(12)측의 내륜측 시트 메탈(84)은 전주면(84A)으로부터 벗어난 위치에까지 반경 방향 외측으로 연장되어 있고, 이 연장부(84C)에 오일 시일(70)의 더스트 립(70A)이 맞닿아 있다. 그 결과, 오일 시일(70)의 기능을 보다 높일 수 있음과 함께 그 오일 시일(70)의 축방향의 위치 결정을 (예를 들면 안쪽으로 너무 들어가거나 하는 일 없이) 보다 적정하게 행할 수 있게 된다. 또 제2 플랜지체(14) 측에 사용되고 있는 내륜측 시트 메탈(85)은 제1 플랜지체(12)측과 같은 “오일 시일과의 관계”가 없기 때문에, 전주면(85A) 및 전주 반대면(85B)에 상당하는 위치에만 존재하는 단순한 직선형상의 단면 형상을 가지는 형상으로 되어 있다.

그리고 이 실시 형태에 있어서는 도 5에 나타내는 바와 같이 원통 롤러(90A)(도시하지는 않지만 원통 롤러(88A)에서도 마찬가지)의 축방향 단부에 크라우닝부(90A1)를 형성하여 로봇의 움직임의 반력을 받았을 때에도 원통 롤러(90A)의 축방향 단부에 이른바 에지 로드라고 불리는 피크 하중이 발생하지 않게 하고 있다.

이 실시 형태에서는 감속장치(2)의 축방향 외측의 단부에만 크라우닝부(90A1)를 형성하도록 하고 있지만, 감속장치의 축방향 내측의 단부에 있어서도 크라우닝부(90A2)를 형성하도록 해도 된다(2점 쇄선 참조). 이 경우에서도 감속장치(2)의 축방향 외측의 크라우닝부(90A1)의 크라우닝량을 축방향 내측의 크라우닝부(90A2)의 크라우닝량보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이것은 주베어링(76, 78)의 내륜측과 외륜측에 비틀림 변위가 발생한 경우에 축방향 외측 쪽이 변위가 더 커지므로 에지 로드가 생기기 쉽기 때문이다. 단, 물론 동일한 크기의 크라우닝부로 해도 된다.

또한 상기 실시 형태에 있어서는, 입력축에 대해 직교 기어 기구를 개재하여 동력이 입력되도록 구성되어 있었지만, 입력 기구는 반드시 직교 기어 기구일 필요는 없다. 또 감속장치 자체의 감속 기구의 구성도 상기 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면 단순 유성이어도 되고, 도 6에 나타나는 것 같은 이른바 분배 타입의 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기어 기구를 가지는 것이어도 된다.

도 6에 나타나는 실시 형태에서는 도시하지 않은 모터의 출력은 이음매(112)를 개재하여 그 이음매(112)의 선단에 형성된 스퍼 피니언(114)에 전달된다. 스퍼 피니언(114)에는 3개(도 6에 있어서는 그 중 1개만 도시)의 분배 기어(116)가 동시에 서로 맞물려 있으며, 3개의 편심체축(도 6에 있어서는 그 중 1개만 도시)(118)이 동시에 동방향으로 동일한 속도로 구동되게 되어 있다.

각 편심체축(118)에는 편심체(120A, 120B)가 일체적으로 형성되어 있고, 각 편심체축(118)의 각 편심체(120A, 120B)가 동위상으로 회전하는 것에 의해 외치기어(122A, 122B)가 요동되게 되어 있다. 이 예에서도 내치기어(124)(케이싱(126)) 및 제1, 제2 플랜지체(128, 130) 중 어느 측이 고정 부재가 되어도 되며, 또 출력 부재가 되어도 된다. 만일 내치기어(124)(케이싱(126)가 고정되는 경우에는 외치기어(122A, 122B)는 각 편심체축(118)이 1회 회전할 때 1회 요동하고, 내치기어(124)와의 치수(齒數)차에 상당하는 분만큼 내치기어(124)에 대해 상대 회전(자전)하게 된다. 이 상대 회전은 그 3개의 편심체축(118)의 감속장치(139)의 축선(O4) 둘레의 공전으로서 제1, 제2 플랜지체(128, 130)로부터 취출된다. 이때의 내치기어(124)(고정 부재)에 대한 제1, 제2 플랜지체(128, 130)(출력 부재)의 상대 회전을 주베어링(136, 138)이 지지한다.

또한 케이싱(126)은 주철제이며, 제1, 제2 플랜지체(128, 130)는 볼트(141, 143)에 의해 일체화되어 있다.

(도면상 좌우의 배치가 반대로 되어 있지만) 주베어링(136)의 구성은 도 4의 주베어링(78)의 구성과 기본적으로 동일하고, 주베어링(138)의 구성은 도 4의 주베어링(76)의 구성과 기본적으로 동일하다.

즉, 이 감속장치(139)는 주베어링(136, 138)의 전동체로서 제1, 제2 플랜지체(128, 130)(출력 부재)의 축선(O4)에 대해 45도 경사진 회전축(O5, O6)을 가지는 한 쌍의 원통 롤러열(140, 142)을 구비한다. 또, 주베어링(136, 138)은 내륜측 시트 메탈(144, 146) 및 외륜측 시트 메탈(148, 150)을 가진다.

외륜용의 시트 메탈(148, 150)은 전송면(전주면)(148A, 150A)으로부터 벗어난 위치에까지 연장되며, 내치기어(124)의 내치를 구성하는 외부핀(124B) 및 외치기어(122A, 122B)의 축방향의 이동을 규제하고 있다. 내륜용의 시트 메탈(146)은 전주면(146A)으로부터 벗어난 위치에까지 연장되며, 그 연장부에 오일 시일(160)의 더스트 립(160A)이 맞닿아 있다.

상기 외륜의 시트 메탈(148, 150)의 두께는 내륜의 시트 메탈(144, 146)의 두께보다 두껍게 하고 있다. 또한 케이싱(126)에 대한 제1, 제2 플랜지체(128, 130)의 상대 회전 속도는 이 실시 형태에서도 100rpm 이하이다.

이 실시 형태에 관련되는 감속장치(139)는 이러한 구성을 가지며, 주베어링(136, 138)에 관해 앞의 실시 형태와 거의 동일한 작용 효과를 얻고 있다.

또한 상기 실시 형태에 있어서는 주철에 의해 케이싱을 제조하도록 하였지만, 케이싱(혹은 플랜지체)의 소재는 (베어링의 소재로서의 특성이 요구되지 않기 때문에) 예를 들면 알루미늄 등으로 제조하는 것도 가능하고, 이 경우에는 장치 전체의 경량화를 실현할 수 있다.

또한 상기 실시 형태에 있어서는, 외륜만 혹은 내륜 및 외륜의 쌍방에 시트 메탈을 적용한 예가 나타나 있지만, 본 발명은 내륜측에만 시트 메탈을 적용할 수도 있다.

나아가서는 상기 실시 형태에 있어서는 원통 롤러가 제1, 제2 플랜지체의 축선에 대해 45도 경사지도록 하여 장착되도록 설정되어 있지만, 본 발명에 있어서는 원통 롤러의 축선에 대한 경사는 45도에 한정되지 않는다.

로봇이나 공작기계와 같은 정밀 제어 기계의 구동용의 감속장치로서 특히 유용하다.

[도 1] 본 발명의 실시 형태의 일례에 관련되는 감속장치의 단면도

[도 2] 도 1의 주요부 확대도

[도 3] (A)는 주베어링 부근의 분해 단면도, (B)는 (A)의 ⅢB―ⅢB선을 따른 단면도

[도 4] 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 감속장치의 단면도

[도 5] 상기 실시 형태의 주베어링의 확대도

[도 6] 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관련되는 감속장치의 단면도

*부호의 설명*

2 : 감속장치

4 : 등속 직교 기어 기구

6 : 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기어 기구

8 : 로봇의 제1 부재

10 : 로봇의 제2 부재

12 : 제1 플랜지체

14 : 제2 플랜지체

16 : 케이싱

16A, 16B : 지지면

18, 20 : 주베어링

22 : 모터축

32 : 입력축

60, 61 : 원통 롤러열

60A, 61A : 원통 롤러

62, 63 : 시트 메탈

62A, 63A : 전주면

62B, 63B : 전주 반대면

62C, 63C : 연장부

Claims

출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주(主)베어링을 구비한 감속장치에 있어서,

상기 주베어링의 전동(轉動)체로서, 상기 출력 부재의 축선에 대해 경사진 회전축을 가지는 복수의 원통 롤러로 이루어지는 한 쌍의 원통 롤러열(列)을 구비하고, 또한

상기 주베어링의 내륜 및 외륜 중 적어도 일방을 구성하는 시트메탈을 구비하며,

상기 시트메탈의 상기 원통롤러에 대한 전주(轉走)면 및 전주 반대면은, 공히 상기 원통롤러의 회전축과 평행하게 이루어지고,

상기 출력 부재 또는 상기 고정 부재 중 적어도 지름 방향 외측에 위치하는 부재의 축방향 단부의 내주에, 상기 원통 롤러의 회전축과 평행이고, 또한 상기 시트메탈의 상기 전주 반대면을 지지하는 지지면을 형성하고, 상기 지지면의 축방향 내측에 상기 감속장치 내의 내치기어의 내치를 구성하는 외부핀을 설치하며,

상기 출력 부재 또는 상기 고정 부재의, 상기 지지면이 형성되는 부분과 상기 외부핀이 설치되는 부분은 일체이고,

상기 지지면으로부터 축방향으로 상기 외부핀을 설치하기 위한 홈 또는 구멍을 형성하고,

상기 시트 메탈을 상기 전주면으로부터 벗어난 위치에까지 연장시키고, 상기 연장부에 의해 상기 외부핀의 축방향의 이동을 규제한 것을 특징으로 하는 감속장치.
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청구항 1에 있어서,

상기 시트 메탈을 상기 전주면으로부터 벗어난 위치에까지 연장시키고, 상기 연장부에 의해 상기 감속장치 내의 기어의 축방향의 이동을 규제한 것을 특징으로 하는 감속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 시트 메탈을 상기 전주면으로부터 벗어난 위치에까지 연장시키고, 상기 연장부에 오일 시일의 더스트 립을 맞닿게 한 것을 특징으로 하는 감속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 원통 롤러의 축방향 양단부에 크라우닝부를 형성하고, 또한 감속장치의 축방향 외측의 크라우닝부의 크라우닝량을 감속장치의 축방향 내측의 크라우닝부의 크라우닝량보다 크게 한 것을 특징으로 하는 감속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 주베어링의 내륜 및 외륜의 쌍방을 상기 시트 메탈로 구성함과 함께, 외륜의 시트 메탈의 두께를 내륜의 시트 메탈의 두께보다 두껍게 한 것을 특징으로 하는 감속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 출력 부재와 고정 부재의 상대 회전 속도가 100rpm 이하인 것을 특징으로 하는 감속장치.