KR101332819B1 - 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇등에 사용되는 중공형 감속기 가공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선삭 가공된 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지의 양면을 각각 평면 연마하는 단계; 상기 평면 연마된 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지를 볼트로 조립하는 단계; 상기 조립된 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지의 테이퍼 핀 홀 2개소를 리머(reamer)로 가공한 후 테이퍼 핀을 조립하는 단계; 상기 홀드 샤프트와 홀드 플랜지 바닥면 중앙부에 중공부를 보링가공(boring)하는 단계; 상기 가공된 중공부를 기준으로 주변에 다수의 크랭크 샤프트 홀을 보링 가공하는 단계; 상기 다수의 크랭크 샤프트 홀이 가공된 양쪽에 스냅링 자리를 맞추는 단계: 상기 중공부에 테스트 바를 삽입하여 홀드 샤프트의 제1 외륜면 및 제2 외륜면과 홀드 플랜지 외륜면을 동시 연마가공하여 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 가공 연마 후 조립함으로써 발생되는 공차의 결함을 최소한으로 줄여 정밀도를 높이기 위한 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법에 관한 것이다.

Description

중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법{METHOD FOR FABRICATING HOLD SHAFTS AND HOLD FLANGES FOR HOLLOW SHAFT-TYPE SPEED REDUCERS}

본 발명은 로봇 등에 사용되는 중공형 감속기 가공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정밀 로봇 부품으로 사용되는 중공형 감속기 조립함에 있어 중공형 감속기의 일부 부품 중 홀트 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 1차 가공하여 조립한 후 2차 가공 및 연마함으로써, 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 가공 연마 후 조립함으로 발생되는 공차의 결함에 대한 문제점을 최소한으로 줄여 정밀도를 높이기 위한 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇에 사용되는 감속기를 비롯한 여러 가지 부품을 조립시 각각의 부품을 개별적으로 가공 연마한 후 이의 부품들을 조립하여 로봇의 부품 결합체로 사용함으로써, 조립 후 발생되는 공차에 의해 로봇의 기능을 저하시키는 문제점이 있다.

즉, 정밀도를 요하는 로봇부품에 있어서 감속기 부품으로 사용되는 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 가공시 각각 가공 연마 요구되는 공차 범위 내로 가공한다 하더라도 오차범위 내에서 가공된 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 조립하면 미세한 누적 공차가 더해져 결합된 제품의 공자는 크게 발생될 수밖에 없으므로 정밀도를 요하는 로봇의 감속기 부품에서는 치명적인 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제0642307호에 개시되어 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 로봇용 감속기로 사용되는 중공형 감속기의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 1차 가공 후 결합한 다음 2차 가공 및 연마함으로써 발생하는 공차를 최소한으로 줄여 중공형 감속기의 성능을 향상시키고 수명을 오래 지속시킬 수 있도록 한 고품질의 중공형 감속기를 제공함을 목적으로 한 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 중공형 감속기의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지는, 중공부(13)와 다수의 크랭크 샤프트홀(21), 볼트공 및 테이퍼 핀 홀이 형성된 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 각각 1차 선삭 가공하는 단계; 상기 1차 선삭 가공된 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 볼트(15)로 조립하는 단계; 상기 조립된 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 2차 표면연마 가공한 후 다수의 크랭크 샤프트 홀을 가공한 후 표면에 작은 미세 굴곡이 연마되도록 정밀 연마하는 단계로 가공하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 가공된 본 발명은 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 1차 가공 후 조립한 다음 2차 가공 연마하여 중공형 감속기에 결합함으로써 공차의 결함을 최소한으로 줄여 정밀도를 높이기 위한 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법에 관한 것이다.

본 발명은 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 1차 가공 후 조립한 다음 2차 가공 연마하여 중공형 감속기에 결합함으로써 부품을 단품으로 완전 가공하여 조립함으로 발생되는 공차를 최소한으로 줄여 중공형 감속기의 성능을 향상시키고 수명을 오래 지속시킬 수 있도록 한 고품질의 중공형 감속기를 제공하는 효과를 갖는다.

도1은 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 가공하는 단계를 나타낸 공정도.
도2는 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 1차 가공 후 결합한 상태를 나타 단면도.
도3은 본 발명에 따른 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 결합한 상태의 일측면도.
도4는 본 발명에 따른 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 결합한 상태의 중공형 감속기의 일측면을 나타낸 예시도.
도5는 본 발명에 따른 홀드 샤프트와 홀드 플랜지의 크랭크 샤프트 홀에 크랭크 샤프트가 설치된 상태를 나타낸 일부 절결 상태의 요부발췌도.
도6은 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지가 설치된 중공형 감속기의 단면도.

이하 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 중공형 감속기는 산업용 로봇 등에 사용되는 것으로 중공형 감속기는 중앙부에 중공형으로 이루어져 공간부가 형성되며 이의 공간부에는 인풋트 샤프트가 끼워지고 인풋트 샤프트의 중공부에는 케이블 관이 끼워져 로봇을 작동하기 위한 전선과 와이어 등이 설치된다.

또한, 본 발명이 설치되는 중공형 감속기는 전체적인 직경 크기는 최소화하고 중앙부의 중공부는 최대한으로 공간부의 직경 크기를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 산업용 로봇에 사용되는 중공형 감속기는 미세한 움직임과 정밀도가 높아야하므로 감속기를 구성하고 있는 각각의 부품의 가공오차를 최소화시켜 고정밀의 중공형 감속기를 제공할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 본 발명의 감속기를 구성하고 있는 부품 중에서도 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)의 가공에 따른 정밀도를 높이이기 위해 1차 선삭 가공하여 볼트를 조립한 후 외부의 표면가공과 연마를 실시함으로써 각각 단품 가공 후 조립하여 발생되는 오차를 줄일 수 있도록 한 것이다.

이를 구체적으로 설명하면,

홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 가공하여 형상화하고 다수의 크랭크 샤프트 홀(21)과, 다수의 볼트공, 테이퍼 핀 홀 등을 형성하여 선삭 가공된 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지의 양면을 각각 평면 연마하여 1차 가공한다.

상기 평면 연마된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)를 볼트로 조립한다.

상기 조립된 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지의 테이퍼 핀 홀 2개소를 리머(reamer)로 가공한 후 테이퍼 핀(14)을 조립한다.

상기 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 바닥면 기준으로 중앙부에 58Φ 중공부 1개소를 보링가공(boring) 한다.

즉, 상기 홀드 샤프트와 홀드 플랜지가 결합된 중앙부는 케이블 관이 끼워질 수 있도록 소정의 크기로 중공부가 형성되어 있으므로 이의 중공부 내면을 보링한다.

상기 가공된 중공부를 기준으로 주변의 상하 부에 형성된 22Φ 크랭크 샤프트 홀 2개소를 보링 가공한다. 이때 크랭크 샤프트의 홀은 2개 또는 3개로 형성될 수 있다.

상기 상하 부에 2개 내지 3개로 형성되는 크랭크 샤프트(20)는 일측에 기어가 형성되어 감속시 사이클 로드 기어의 유성기어 역할을 한다.

또한, 크랭크 샤프트의 일측 외주면에는 리들 베어링(22)이 결합되고 양측 단부에 위치하는 크랭크 샤프트 홀에는 스냅링(23)이 위치하도록 홈이 형성된다.

상기 스냅 링이 끼워지는 홈은 2개의 크랭크 샤프트 홀이 가공된 양쪽 단부에 형성되며 크랭크 샤프트 양측에 끼워지는 리들 베어링이 고정될 수 있도록 설치된다.

상기와 같이 결합된 홀드 샤프트와 홀드 플랜지의 중공부에 형성된 각각의 홀부를 보링한 후에는 중공부(13)에 테스트 바를 삽입한 후 홀드 샤프트(11)의 제1 외륜면(16) 및 제2 외륜면(17)과 홀드 플랜지(12)의 외륜면(18)을 동시 연마가공 한다.

상기와 같이 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)의 제1 외륜면(16) 및 제2 외륜면(17)과 외륜면(18)을 동시 연마가공하는 것은 연마시 발생되는 공차를 최소화시켜 감속기의 정밀도를 높이기 위한 것이다.

이와 같이 실시되는 본 발명의 첨부도면을 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 가공하는 단계를 나타낸 공정도로서, 중공형 감속기의 구성품인 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 가공함에 있어서 먼저 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 1차 선삭 가공(turning operations)한다. 1차 선삭 가공된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)의 양면을 각각 평면 연마하는 단계 → 평면 연마된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)를 볼트(15)로 조립하는 단계 → 조립된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)의 테이퍼 핀 홀 2개소를 리머(reamer)로 가공한 후 테이퍼 핀(14)을 조립하는 단계 → 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 바닥면 중앙부의 중공부(13) 1개소를 보링가공(boring)하는 단계 → 가공된 중공부(13)를 기준으로 주변에 크랭크 샤프트 홀(21) 2개소를 보링가공 하는 단계 → 2개소의 크랭크 샤프트 홀(21)이 가공된 양쪽에 스냅링(23) 자리를 맞추는 단계 → 중공부에 테스트 바를 삽입하여 홀드 샤프트(11)의 제1 외륜면(16) )및 제2 외륜면(17)과 홀드 플랜지 외륜면(18)을 동시 연마가공하는 단계로 실시된다. 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지는 1차 각각의 부품형 형상화 작업과 각각의 홀 형성 작업을 한 후 양면의 평면작업을 하여 1차 가공을 실시한다.

상기 1차 가공한 홀드 플랜지와 홀드 샤프트를 볼트로 결합한 후 각각의 홀을 보링 연마와 표면 연마를 실시하여 2차 가공을 마무리한 후 감속기 부품으로 결합된다.

도2는 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 1차 가공 후 결합한 상태를 나타 단면도로서, 도2는 홀드플랜지와 홀드 샤프트를 볼트로 결합한 상태로서 수직선상 단면이 아니라 크랭크 샤프트 홀과 볼트의 결합부를 나타낼 수 있도록 60도로 절단한 상태의 단면도를 나타낸 것이다.

또한, 결합된 홀드 샤프트와 홀드 플랜지의 중앙부에는 중공부(13)가 형성되어 케이블관이 관통될 수 있도록 한다.

상기 결합된 홀드 샤프트와 홀드 플랜지의 외면은 제1 외륜면(16) 및 제2 외륜면(17)과 외륜면(18)이 형성되며 이의 표면은 중공형 감속기(10)의 케이싱(27)과 베어링부가 대응 결합되므로 공차를 최대한 줄일 수 있도록 동일 공정으로 결합된 상태에서 정밀가공한다.

도3은 본 발명에 따른 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 결합한 상태의 일 측면도로서, 중앙부에 중공부(13)가 형성되고 그 외주 변에 크랭크 샤프트 홀(21)과 볼트(15), 테이퍼 핀(14)이 설치된다.

도4는 본 발명에 따른 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 결합한 상태의 중공형 감속기의 일측면을 나타낸 예시도로서, 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지가 설치된 사이클로드 기어의 중앙부에 중공부(13)가 형성되어 인풋트 기어(26)를 갖는 인풋트 샤프트(25)가 설치되고 인풋트 샤프트는 중공부로 이루어져 케이블이 설치되고, 중공부(13) 외주변에 3개의 크랭크 샤프트 홀이 형성되어 크랭크 샤프트(20)가 설치된다.

또한 크랭크 샤프트(20)와 크랭크 샤프트(20) 사이에는 다수의 볼트(15)와 테이퍼 핀(TAPER PIN)(14)이 설치된다.

또한 홀드 샤프트(11)의 제1 외륜면(16)과 제2 외륜면(17) 및 홀드 플랜지의 외륜면에는 베어링이 설치된다.

상기 다수의 크랭크 샤프트는 일측에 평 기어가 설치되어 중공부(13)에 설치된 인풋트 샤프트(25)의 인풋트 기어(26)와 맞물려 회전이 증속된 후 사이클 로이드 디스크 외주면에 설치된 사이클 로이드의 기어와 핀(볼)의 회전에 의해 감속된다.(도시 없음)

도5는 본 발명에 따른 홀드 샤프트와 홀드 플랜지의 크랭크 샤프트 홀에 크랭크 샤프트가 설치된 상태를 나타낸 일부 절결 상태의 요부발췌도로서, 크랭크 샤프트 일측에 평기어(24)가 설치되고 크랭크 샤프트(20)는 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)의 크랭크 샤프트 홀(21)에 설치된다.

도6은 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지가 설치된 중공형 감속기의 단면도로서, 본 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지가 감속기 케이싱(27) 내부에 설치된다.

도6에서 알 수 있는 바와 같이 본원 발명의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지는 중공형 감속기의 구성 요소에 있어서 매우 중요한 구성품으로서 감속기의 내부에 설치되어 크랭크 샤프트(20)과 크랭크 샤프트가 회전될 수 있도록 지지하는 니들 베어링(22), 크랭크 샤프트 일측에 설치되어 인풋트 기어(26)와 맞물리는 평기어(24)의 구성이 유기적으로 결합될 수 있도록 한다.

따라서, 감속기 케이싱(27) 내부에 설치되는 홀드 샤프트와 홀드 플랜지의 가공 공차가 클 경우 크랭크 샤프트의 평기어와 인풋트 기어의 맞물림 각도가 미세하게 어긋나 부하가 발생하고 부하에 의한 마모가 발생함으로 로봇의 문제점이 발생된다. 이와 같이 로봇에 설치되는 중공형 감속기 수십개 이상으로 설치됨으로 그중에 하나의 공중형 감속기에 고장이 발생하면 첨단 장비를 운영하는 로봇의 동작에 문제가 발생되어 생산능력의 저하와 경제적인 손실이 발생된다.

이와 같은 문제점을 해결하는 것은 상기 설명한 바와 같이 감속기의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지를 각각 가공 조립하지 않고 1차 가공 후 조립한 다음 가공 및 연마함으로써 공차를 최소화시켜 첨단 정밀산업에 투입되는 로봇의 성능향상과 품질향상을 이루게 된다.

10: 중공형 감속기 11:홀드 샤프트
12:홀드 플랜지 13중공부
14:테이퍼 핀 15:볼트
16:제1 외륜면 17:제2 외륜면
18:홀드 플랜지 외륜면 20:크랭크 샤프트
21:크랭크 샤프트 홀 22:니들 베어링
23:스냅링 24:평기어
25:인풋트 샤프트 26:인풋트 기어
27:케이싱

Claims (2)

1. 중공형 감속기의 홀드 샤프트와 홀드 플랜지는,
   중공부(13)와 다수의 크랭크 샤프트 홀(21), 볼트공 및 테이퍼 핀 홀이 형성된 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 각각 1차 선삭 가공하는 단계;
   상기 1차 선삭 가공된 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 볼트(15)로 조립하는 단계;
   상기 조립된 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 2차 표면연마 가공한 후 다수 형성된 크랭크 샤프트 홀을 보링 가공한 후 다시 표면을 연마하는 단계로 가공하는 것을 특징으로 하는 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공 방법.
2. 제1항에 있어서
   홀드 샤프트와 홀드 플랜지는,
   선삭 가공된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)의 양면을 각각 평면 연마하는 단계;
   상기 평면 연마된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)를 볼트(15)로 조립하는 단계;
   상기 조립된 홀드 샤프트(11) 및 홀드 플랜지(12)의 테이퍼 핀 홀 2개소를 리머(reamer)로 가공한 후 테이퍼 핀(14)을 조립하는 단계;
   상기 홀드 샤프트(11)와 홀드 플랜지(12)를 바닥면 중앙부의 중공부(13) 1개소를 보링가공(boring)하는 단계;
   상기 가공된 중공부(13)를 기준으로 주변에 크랭크 샤프트 홀(21) 2개소를 보링가공 하는 단계;
   상기 2개소의 크랭크 샤프트 홀(21)이 가공된 양쪽에 스냅링(23) 자리를 맞추는 단계:
   상기 중공부에 테스트 바를 삽입하여 홀드 샤프트(11)의 제1 외륜면(16) 및 제2 외륜면(17)과 홀드 플랜지 외륜면(18)을 동시 연마가공하는 것을 특징으로 하는 중공형 감속기의 홀드 샤프트 및 홀드 플랜지 가공방법.

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