KR101360497B1

KR101360497B1 - 기어구조체의 제조방법 및 기어구조체의 중간구조체

Info

Publication number: KR101360497B1
Application number: KR1020120037045A
Authority: KR
Inventors: 데츠조 이시카와; 다카시 하가; 요시타카 시즈
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2014-02-07
Also published as: CN102734427A; KR20120116343A; JP5597159B2; CN102734427B; JP2012218044A; DE102012005487A1

Abstract

[과제] 기어구조체의 기어를 소성 유동에 의하여 고정할 때에, 통형상 부재의 외형의 일부가 변형되었다고 하더라도, 상기 통형상 부재에 형성되는 기어의 형성 정밀도를 높게 유지한다.
[해결수단] 중공축(통형상 부재)(24)의 외주에, 제1 기어(일방의 기어)(26)와 제2 기어(타방의 기어)(28)를 축방향으로 인접하여 형성하는 기어구조체(22)의 제조방법으로서, 중공축(24)의 외주에, 제1 기어(26)를 장착하기 위한 기초치(齒)(홈)(26A)를 형성하는 제1 공정과, 중공축(24)의 외주에, 제2 기어(28)를, 상기 제2 기어(28)의 축방향 양단부에서의 치저원 직경(28d1, 28d2)이 상이하도록 형성하는 제2 공정과, 기초치(齒)(26A)의 외주에, 제1 기어(26)의 기어본체(26B)를 축방향을 따라 압입하고, 상기 기어본체(26B)를 소성 유동에 의하여 상기 기초치(齒)(26A)의 외주에 고정함으로써 상기 제1 기어(26)를 형성하는 제3 공정을 포함한다.

Description

기어구조체의 제조방법 및 기어구조체의 중간구조체{Manufacturing method of gear structure and intermediate structure of gear structure}

본 출원은, 2011년 4월 12일에 출원된 일본특허출원 제2011-087826호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되어 있다.

본 발명은, 기어구조체의 제조방법 및 기어구조체의 중간구조체에 관한 것이다.

동력전달장치 등에 있어서, 예컨대 감속비를 조정하기 위하여 기어구조체가 널리 사용되고 있다. 이런 종류의 기어구조체는, 축(軸)부재의 외주에, 통상 2개의 기어가 축방향으로 인접하여 형성되어 있다. 그리고, 일방측의 기어를 그 기어구조체의 전단(前段)측의 기어와 맞물림시키고, 타방측의 기어를, 그 기어구조체의 후단(後段)측의 기어와 맞물림시킨다. 각 기어의 치수(齒數)를 바꿈으로써, 그 기어구조체를 통하여 동력전달장치 전체의 감속비를 조정할 수 있다.

기어구조체의 축부재에 기어를 고정하는 방법의 하나로서, 예컨대 산업용 로봇의 관절구동을 위한 감속장치 등, 백래시를 꺼리는 용도에 있어서는, 소성(塑性) 유동(流動)을 이용한 결합(소성 결합)에 의하여 기어를 축부재에 고정하는 수법이 제안되고 있다. 이는, 축부재의 외주에 축방향을 따라 홈을 형성하고, 기어본체를 축방향으로 하중을 가하면서 그 축부재의 외주에 압입함으로써 그 기어본체의 내주면을 홈 내에 소성 유동시키는 것이다.

단, 이 수법에서는, 축부재에 2개의 기어가 축방향으로 인접하여 형성되어 있는 기어구조체의 경우, 축부재에 소성 결합하기 위한 홈을 형성하는 공정과, 그 홈에 인접하여 기어를 형성하는 공정을 별개로 실시할 필요가 있다. 그로 인하여, 특허문헌 1에서는, 소성 결합을 행하기 위한 홈과 그 근처에 인접하여 형성하여야 할 기어를 일직선으로 (동시에) 가공함으로써, 보다 효율적인 생산을 실현 가능하게 한 기술을 개시하고 있다.

일본 공개특허 2010-167446호 공보(청구항 1, 단락 [0005])

그러나, 이 특허문헌 1에서 개시된 생산수법은, 필연적으로 인접하여 형성한 기어가 형성된 후에 소성 결합을 행하게 되는 점에서, 축부재가 중공(中空)의 통형상 부재인 경우에는, 그 통형상 부재가 소성 결합시에 변형되어 버려서, 특히 (소성 결합을 행하는 기어와 인접하여 설치되어 있는) 기어의 형성 정밀도를 정확하게 확보할 수 없는 경우가 있다는 문제가 있었다.

이 문제는, 그 통형상 부재의 두께가 외경에 대하여 얇을 때일수록, 현저하여지는 경향이 있다. 환언하면, 이 문제는, 통형상 부재의 두께를 증대시킴으로써 어느 정도 회피할 수 있다. 그러나, 통형상 부재의 두께의 증대는, 단순히 기어구조체(나아가서는 기어구조체가 장착된 동력전달장치)의 중량 증대, 코스트의 증대를 초래할 뿐만 아니라, 확보하고자 하는 중공부의 공간이 그만큼 작아져 버리는 것을 의미하여, 디메리트가 크다.

본 발명은, 이러한 종래의 문제를 해소하기 위하여 이루어진 것으로서, 통형상 부재의 외주에 복수의 기어를 축방향으로 인접하여 형성한 기어구조체를 정밀도 높게 제조할 수 있는 기어구조체의 제조방법, 및, 그 제조방법을 실시하기에 적합한 기어구조체의 중간구조체를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은, 통형상 부재의 외주에, 적어도 2개의 기어를 축방향으로 인접하여 형성하는 기어구조체의 제조방법으로서, 상기 통형상 부재의 외주에, 상기 2개의 기어 중 일방의 기어를 장착하기 위한 홈을 형성하는 제1 공정과, 상기 통형상 부재의 외주에, 상기 2개의 기어 중, 타방의 기어를, 그 타방의 기어의 축방향 양단부에서의 치저원(齒底圓; 톱니바닥 원) 직경이 상이하도록 형성하는 제2 공정과, 상기 홈의 외주에, 상기 일방의 기어의 기어본체를 축방향을 따라 압입하고, 그 기어본체를 소성 유동에 의하여 상기 홈의 외주에 고정함으로써 당해 일방의 기어를 형성하는 제3 공정을 포함함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

발명자의 관찰에 의하면, 통형상 부재의 외주에 2개(이상)의 기어를 축방향으로 인접하여 형성하는 기어구조체에 있어서, 적어도 일방의 기어를 소성 결합에 의하여 형성하는 경우, 특히 소성 결합하는 기어와 인접한 기어(타방의 기어)가, 그 통형상 부재의 변형의 영향을 받아서 통형상 부재의 축심에 대하여 기울어져 버리는 경향이 있다.

본 발명은, 이 지적 발견에 근거하여, 적어도 이 인접한 기어(타방의 기어)를, 그 축방향 양단부의 치저원 직경이 상이하도록 형성한다. 이는, 환언하면, 그 타방의 기어를, (기준피치 및 모듈은 불변이지만) 피치원이 축방향의 일단측과 타단측에서 상이하도록 형성하는 것을 의미하고 있다. 즉, 본 발명에서는, 이 통형상 부재의 변형에 의하여 타방의 기어가 기우는 것을 예견하고, 이 타방의 기어를 통형상 부재에 대하여, 미리 반대로 기울인 상태로 형성하여 두는 것이다.

이로써, 통형상 부재의 외주의 홈에 기어본체를 강한 하중으로 압입함으로써 소성 결합할 때에, 통형상 부재의 일부가 변형되었다고 하더라도, 타방의 기어는 "변형 후"에 있어서 올바른 고정상태(형성상태)를 결과적으로 유지할 수 있게 되어, 정밀도 높은 기어구조체를 제조할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기어구조체의 기어를 소성 유동에 의하여 고정할 때에, 통형상 부재의 외형의 일부가 변형되었다고 하더라도, 그 통형상 부재에 형성되는 기어의 형성 정밀도를 높게 유지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 기어구조체의 제조방법에 있어서의 제조공정을 나타내는 것으로서, (A)는 이깎기 전의 기어 블랭크를 나타낸 단면도, (B)는 이깎기 후이고 또한 기어본체를 압입하기 전의 중간구조체의 단면도, (C)는 기어본체를 압입한 후의 기어구조체의 단면도이다.
도 2는, 상기 제조방법에 따라 제조하고자 하는 기어구조체가 장착되어 있는 감속장치의 구성을 나타내는 것으로서, (A)는 전체 단면도, (B)는 (A)의 IIB－IIB단면도, (C)는 (A)의 IIC－IIC 단면도, (D)는 (A)의 IID 부분의 확대 단면도이다.
도 3은, 종래의 기어구조체의 제조방법에 있어서의 제조공정을 나타내는 것으로서, (A)는 이깎기 후이고 또한 기어본체를 압입하기 전의 단면도, (B)는 기어본체를 압입한 후의 단면도이다.

이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다.

도 2는, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 기어구조체의 제조방법에 의하여 제조하고자 하는 기어구조체가 장착되어 있는 산업용 로봇의 관절구동용의 감속장치를 나타낸다.

도 2의 (A)는 그 전체 단면도, (B)는 (A)의 IIB－IIB 단면도, (C)는 (A)의 IIC－IIC 단면도, (D)는 (A)의 IID 부분의 확대 단면도이다.

감속장치(G1)는, 입력부(12), 감속비조정부(14), 및 메인감속기구부(16)를 구비한다.

상기 입력부(12)는, 도시하지 않은 모터로부터의 회전을 받는 부분으로서, 이 실시형태에서는 입력축(18) 및 그 입력축(18)과 일체화된 피니언(20)을 가지고 있다.

상기 감속비조정부(14)는, 기어구조체(22)에 의하여 구성되어 있다.

이 기어구조체(22)는, 중공축(통형상 부재)(24)의 외주에, 제1 기어(26) 및 제2 기어(28)의 합계 2개의 기어가 축방향으로 인접하여 형성되어 있다. 이 기어구조체(22)의 보다 구체적인 구성에 대해서는, 후에 그 기어구조체(22)의 제조방법을 설명할 때 상술한다.

상기 메인감속기구부(16)는, 요동내접 맞물림형의 유성기어기구로 구성되어 있다. 메인감속기구부(16)는, 기어구조체(22)의 제1 기어(26)와 맞물리는 제3 기어(30)를 입력기어로서 구비한다. 제3 기어(30)는, 편심체축(32)에 고정되어 있다. 도 2에 있어서는, 제3 기어(30) 및 편심체축(32)은, 1세트만 묘사되어 있지만, 이 제3 기어(30) 및 편심체축(32)은, 실제로는 3세트 배치되어 있다. 편심체축(32)에는, 2개의 편심체(34)가 일체적으로 형성되어 있고, 롤러(36)를 통하여 외치(外齒)기어(38)가 편심(요동)회전 가능하게 조립되어 있다. 외치기어(38)는, 내치(內齒)기어(40)에 내접하여 맞물려 있다. 내치기어(40)는, 케이싱(42)과 일체화되어 있고, 그 치수(齒數)는 외치기어(38)의 치수(齒數)보다 약간 (예컨대 1 만큼) 많다. 상기 편심체축(32)은, 한 쌍의 제1, 제2 캐리어(43, 44)에 원추롤러 베어링(46, 47)을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 제1, 제2 캐리어(43, 44)는 볼트(48)에 의하여 일체화되고, 한 쌍의 앵귤러 볼 베어링(50, 51)을 통하여 케이싱(42)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

메인감속기구부(16)의 작용을 간단히 설명하면, 예컨대, 케이싱(42)(내치기어(40))을 고정한 경우에는, 편심체축(32)의 회전에 의하여 외치기어(38)가 내치기어(40)에 내접하면서 천천히 자전하고, 이 자전이 편심체축(32)의 축심(O1) 둘레의 공전, 즉 제1 캐리어(43)(및 제2 캐리어 (44))의 회전(자전)으로서 인출된다. 한편 제1 캐리어(43)(및 제2 캐리어(44))를 고정한 경우에는, 편심체축(32)의 공전이 구속되기 때문에, 외치기어(38)는 자전하지 않는다(할 수 없다). 이로 인하여, 공전이 구속된 편심체축(32)의 회전(자전)에 의하여 외치기어(38)가 내치기어(40)에 내접하면서 요동만을 행한다. 이 요동에 의하여, 내치기어(40)가 회전하고, 그 내치기어(40)와 일체화되어 있는 케이싱(42)이 회전한다(이른바 하우징 회전).

이 실시형태에 관한 감속장치(G1)는, 산업용 로봇에 그 관절구동용으로서 장착되고, 케이싱(42) 및 제1 캐리어(43) 중 일방이 전단前段）암(arm)측의 부재에, 타방이 후단後段）암측의 부재(모두 도시생략)에 각각 고정되어 있다. 이로써, 후단 암을 전단 암에 대하여 상대적으로 회전시킬 수 있다.

다만, 본 발명에 있어서는, 기어구조체가 장착되는 장치(이 실시형태에서는 기어구조체(22)가 장착되는 감속장치(G1))의 구체적인 구성에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다.

다음으로, 기어구조체(22)의 상세한 구성을 설명한다.

기어구조체(22)는, 상기 서술한 바와 같이, 중공축(통형상 부재)(24)의 외주에, 제1 기어(26) 및 제2 기어(28)를 축방향으로 인접하여 형성한 것이다. 이 중 제1 기어(26)는 기초치(齒)(홈)(26A)에 대하여 기어본체(26B)를 소성 결합함으로써 형성된다. 여기서, 본 실시형태에 있어서는, 제1 기어(26)를 장착하기 위한 "홈"을, 제2 기어(28)와 동일한 공구로 이깎기함으로써 형성하기 때문에, "기초치(齒)(26A)"라고 칭하고 있지만, 이 기초치(齒)(26A)는, 이른바 기어의 치(齒)일 필요는 없고, 제1 기어(26)의 내주가 소성 유동할 수 있는 홈이면 된다. 기어본체(26B)는, 외주에 치부(齒部)(26B1)를 가짐과 함께, 반경방향 중앙부에 중공부(26B2)를 가진 링 형상의 부재이다. 제2 기어(28)는 중공축(24)에 일체적으로 형성된다. 중공축(24)은, 한 쌍의 베어링(25, 27)을 통하여 제2 캐리어(44) 및 전단측의 부재(도시 생략)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

이 실시형태에 관한 기어구조체(22)에서는, 제2 기어(28)가 입력부(12)의 피니언(20)과 맞물려 있고, 제1 기어(26)가 메인감속기구부(16)의 입력축인 제3 기어(30)와 맞물려 있다. 피니언(20)과 제2 기어(28)의 맞물림은 "감속", 제1 기어(26)와 제3 기어(30)의 맞물림은 "증속"이다. 각 기어, 특히 제1 기어(26)의 치수(齒數)(및 그 제1 기어(26)와 맞물리는 제3 기어(30)의 치수(齒數))를 조정함으로써, 감속장치(G1) 전체의 감속비를 조정 가능하다.

이 기어구조체(22)는, 이하와 같이 하여 제조된다.

먼저, 도 1 (A)에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 돌기부(54, 56)가 일체 형성된 기어 블랭크(이깎기 전의 소재)(58)가 준비된다. 제1 돌기부(54)는, 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)의 치고(齒高)(26h)에 상당하는 높이(54h)를 가짐과 함께, 그 기초치(齒)(26A)의 치폭(齒幅)(26w)에 상당하는 축방향 폭(54w)을 가지고 있다. 여기서, "기초치(齒)(26A)의 치고(齒高)"란, 기초치(齒)(홈)(26A)의 산(山)부의 높이에 상당하고, 구체적으로는 중공축(24)의 내주와 기초치(齒)(26A)의 치선(齒先)(홈의 산(山)부의 정점) 사이의 거리를 의미하고 있다. 다만, 이 "기초치(齒)(26A)의 치고(齒高)"는, 중공축(24)의 축심으로부터 치선(齒先)까지의 거리라고 정의하여도 된다. 또한, 제2 돌기부(56)는, 제2 기어(28)의 치고(齒高)(28h)에 상당하는 높이(56h)를 가짐과 함께, 그 제2 기어(28)의 치폭(齒幅)(28w)에 상당하는 축방향 폭(56w)을 가지고 있다. 다만, "제2 기어(28)의 치고(齒高)"란, 앞서와 마찬가지로, 제2 기어(28)의 산부의 높이에 상당하고, 구체적으로는 중공축(24)의 내주와 제2 기어(28)의 치선 사이의 거리를 의미하고 있다. 다만, 이 "제2 기어(28)의 치고(齒高)"에 대해서도, 중공축(24)의 축심으로부터 치선까지의 거리라고 정의하여도 된다. 제1 돌기부(54)와 제2 돌기부(56) 사이에는, 간극(δ1)이 형성되어 있다. 이 제1, 제2 돌기부(54, 56) 간의 간극(δ1)은, 이깎기 후에 있어서 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)와 제2 기어(28) 사이의 간극(δ2)으로서 잔존하게 된다.

도 1 (A)로부터 분명한 바와 같이, 이 실시형태에서는, 제1, 제2 돌기부(54, 56)의 높이(54h, 56h)는, 기어본체(26B)를 삽입하는 측이 높게 되어 있고, 축방향 에 있어서 일정하지 않다. 그 결과로서, 제1, 제2 기어(26, 28)의 치고(齒高)(26h, 28h)도, 기어본체(26B)를 삽입하는 측이 높게 형성되어 있다. 단, 이 제1, 제2 돌기부(54, 56)의 높이(54h, 56h)의 경사는, 후술하는 "치저원(齒底圓) 직경이 축방향에서 일정하지 않다"는 것과는, 직접적으로는 관계되어 있지 않다.

다음으로, 도 1 (B)에 나타내는 바와 같이, 제1 돌기부(54)에 대하여 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)를 형성함과 함께(제1 공정), 그대로 동일한 공구에 의하여 연속적으로 제2 돌기부(56)에 대하여 제2 기어(28)의 치부(齒部)를 형성한다(제2 공정).

이때, 적어도 제2 기어(28)의 치부(齒部)는, 축방향 양단부에서의 치저원(齒底圓) 직경(28d)이 상이하도록 형성한다. 즉, 제2 기어(28)의 제1 기어측의 치저원 직경은, 28d1이고, 제1 기어 반대측의 치저원 직경은, 28d2로서, 제1 기어측의 치저원 직경(28d1) 쪽이 크다(28d1 ＞ 28d2). 이는, 기준피치 및 모듈은 동일하지만, 피치원(28p)이 제1 기어측으로 갈수록, 크게 되어 있는 것을 의미하고 있다.

다만, 이 실시형태에서는, 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)에 대해서도, 그 축방향 양단부에서의 치저원 직경(홈의 저부(底部)의 직경: 즉, 중공축(24)의 축심과 홈의 저부의 거리)(26d)이 상이하도록 형성되어 있다. 즉, 이 실시형태에서는, 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)의 제2 기어 반대측의 치저원 직경은, 26d1이고, 제2 기어측의 치저원 직경은 26d2로서, 제2 기어 반대측의 치저원 직경(26d1) 쪽이 크다(26d1 ＞ 26d2).

또한, 상기 서술한 바와 같이, 이 실시형태에서는, 제1, 제2 돌기부(54, 56)의 높이(54h, 56h)가 축방향으로 일정하지 않았던 것에 기인하여, 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)의 치고(齒高)(26h) 및 제2 기어(28)의 치고(齒高)(28h)도 축방향으로 일정하지 않고, 각각 치저원 직경(26d, 28d)의 경사를 따른 경사를 가지고 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)의 제2 기어(28)측의 치고(齒高)(26h)가, 제2 기어(28)의 제1 기어(26)측의 치고(齒高)(28h)보다 Δh만큼 낮게 형성되어 있다. 이 치고(齒高)차(Δh)에 기인하여 생기는 단차부(60)는, 제1 기어(26)의 기어본체(26B)를 기초치(齒)(26A)에 압입할 때의 "스토퍼부"로서 기능한다.

이 도 1 (B)의 상태의 기어구조체(22)의 "중간구조체(62)"는, 이것 자체를 기어구조체(22)의 중간제품으로서, 재고관리(혹은 유통)의 대상으로 할 수 있다. 그것은, 이 중간구조체(62)를 베이스로 하여, 압입할 기어본체(26B)를 적절히 선택함으로써, 다양한 감속비의 조정이 가능한 기어구조체(22)를 용이하게 제조할 수 있기 때문이다.

마지막으로, 도 1 (C)에 나타내는 바와 같이, 제1 기어(26)의 기초치(齒)(26A)의 외주에, 그 제1 기어(26)의 기어본체(26B)를 축방향을 따라 제2 기어(28)의 단차부(60)에 맞닿을 때까지 압입하여 하중을 가한다(제3 공정). 이로써, 기어본체(26B)를 소성 유동에 의한 결합에 의하여 기초치(齒)(26A)의 외주에 백래시없이 고정할 수 있고, 소성 결합에 의한 제1 기어(26)의 형성이 완료된다.

이 실시형태에서는, 이러한 구성의 기어구조체(22)를, 이러한 제조방법에 따라 제조함으로써, 이하와 같은 작용효과를 얻을 수 있다. 다만, 이 설명을 하기 전에, 이해를 용이하게 하기 위하여, 먼저, 비교예로서 종래의 기어구조체, 혹은 그 제조방법에 있어서 발생하고 있었던 문제점에 대하여 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3에서는, 편의상 도 1과 동일한 번호의 말미에 r이 붙여진 부호를 부여하고 있다.

도 3 (A)을 참조하여, 종래의 기어구조체(22r)의 제조방법에 있어서는, 제1 기어(26r)의 기초치(齒)(26Ar) 및 제2 기어(28r)의 치고(齒高)(26Ahr, 28hr), 피치원(26Apr, 28pr), 및 치저원 직경(26Adr, 28dr) 등은, 각각의 축방향의 각 위치에서 동일하였다. 그로 인하여, 이 상태에서 제1 기어(26r)의 기초치(齒)(26Ar)의 외주에 그 제1 기어(26r)의 기어본체(26Br)를 축방향을 따라 압입하여 하중을 가하면, 도 3 (B)에 과장되어 나타나는 바와 같은 상태가 형성된다. 즉, 특히 (소성 결합하지 않는 쪽의) 인접하여 형성된 제2 기어(28r)가, 중공축(24r)의 변형의 영향을 직접적으로 받게 되어, 축방향에 있어서 동일하여야 할 피치원(26Apr, 28pr) 등이 축심(O1)에 대하여 기울어져 버린다. 이 상태는, 결과적으로 제2 기어(28r)와 그 상대방 기어(상기 실시형태에 있어서는 피니언(20))의 맞물림에, 이른바 편측 접촉을 발생시켜서, 원활한 동력의 전달이 저해된다.

이에 반하여, 상기 실시형태에 있어서의 기어구조체(22)의 제조방법에 의하면, 도 1 (A),(B)에 나타내는 바와 같이, 소성 결합시의 중공축(24)의 변형을 미리 상정하고, 기어구조체(22)의 중간구조체(62)에 있어서의 제2 기어(28)의 축방향 양단부에서의 치저원 직경(28d1, 28d2)이 상이하도록(28d1 ＞ 28d2) 그 제2 기어(28)가 형성되어 있다. 이로 인하여, 도 1 (C)에 나타내는 바와 같이, 소성 결합한 후에 있어서, 결과적으로 제2 기어(28)의 피치원(28p) 외에, 치저원 직경(28d) 및 치고(齒高)(28h) 등도 축방향의 각 위치에서 동일하게 할 수 있어, 편측 접촉을 방지할 수 있다.

또한, 제1 기어(26)에서는, (설령 중공축(24)이 다소 변형되었다고 하더라도) 기어본체(26B)가 가지는 강성에 의하여, 축방향의 각 위치에 있어서 피치원(26Bp)을 동일하게 유지할 수 있기 때문에, 결국, 제1, 제2 기어(26, 28)의 양쪽 모두, 중공축(24)(의 축심(O1))에 대하여 정밀한 형성 정밀도를 유지할 수 있다.

이 작용효과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 제2 공정에 있어서의 "타방의 기어(실시형태에서는 제2 기어(28))의 축방향 양단부에서의 치저원 직경이 상이하도록 형성한다"라고 되어 있는 것은, 어디까지나, 제1 기어의 기어본체를 소성 결합한 후에 있어서, 결과적으로 제2 기어의 특히 피치원을, 축방향의 각 위치에서 동일하게 하는 것을 의도하는 것이다.

이와 같이 하여 제조된 기어구조체(22)를 이용함으로써, 제1 기어(26)의 기어본체(26B), 및 그 기어본체(26B)와 맞물리는 메인감속기구부(16)의 제3 기어(30)의 치수(齒數)를 각각 적절히 선택함으로써, 감속장치(G1)의 감속비를 (어느 범위 내에서) 임의로 조정할 수 있다. 제1 기어(26) 및 제2 기어(28)는, 모두 중공축(24)과 백래시없이 완전히 일체화되어 있기 때문에, 본 기어구조체(22)는, 예컨대 이 실시형태로 예시한 산업용 로봇의 감속장치(G1)와 같은 백래시를 피해야 하는 용도에 특히 적합하다.

다만, 본 발명에서는, 기어본체가 소성 결합되는 "일방의 기어(실시형태에서는 제1 기어(26))"를 장착하기 위한 "홈"에 대해서는, 반드시 중간구조체의 단계에서 미리 축방향 양단부에서 치저원 직경이 상이하도록 제조하는 것을 요구하지 않는다. 그것은, 소성 결합되는 쪽의 기어는, 기어본체 자체의 강성을 이용할 수 있기 때문에 소성 결합 후에 있어서도, 어느 정도 정밀도가 높은 피치원을 축방향의 각 위치에 있어서 유지할 수 있기 때문이다. 그러나, 상기 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는, 소성 결합되는 쪽의 기어의 홈에 대해서도, 이러한 변형을 예견한 구성을 채용하도록 하는 것을 금지하는 것은 아니고, 이 경우에는, 도 3 (B) 및 도 1 (C)의 묘사의 비교로부터 분명한 바와 같이, 홈과 기어본체의 소성 결합을 보다 양호하게 행할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 제1 기어의 기초치(齒)(홈)의 제2 기어측 단부의 치고(齒高)가 제2 기어의 제1 기어측 단부의 치고(齒高)보다 낮게 형성되도록 구성하고, 이로써 생기는 단차부를 제3 공정의 소성 결합시의 기어본체의 스토퍼부로서 기능시키도록 하였지만, 본 발명에 있어서는, 예컨대, 스토퍼부로서 기능하는 별도의 부재 등을 이용할 수 있다면, 이 구성은 반드시 필요한 것은 아니다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 제1 공정의 기초치(齒)(홈)와, 제2 공정의 제2 기어의 치부(齒部)를, 동일한 공구에 의하여 연속적으로 가공하도록 하였었지만, 본 발명에 있어서는, 제1 공정의 홈과, 제2 공정의 제2 기어의 치부는, 반드시 동일한 공구에 의하여 연속적으로 가공할 필요는 없고, 예컨대, 다른 가공공구를 이용하여 독립된 공정에서 각각 가공하여도 된다. 이와 같이 독립된 공정에서 각각 치부(齒部)를 형성하도록 하면, 통형상 부재의 변형의 매커니즘을 보다 정확하게 반영시킬 수 있고, 결과적으로 보다 높은 형성 정밀도를 가지는 기어구조체를 얻을 수 있다.

또한, 제2 기어에 대해서는, 상기 실시형태에 있어서는, 통형상 부재에 형성된 것을 그대로 제2 기어로서 이용하도록 하였었지만, 본 발명에서는, 이 제2 기어를, 홈으로 하여 제2 기어의 기어본체를 소성 유동에 의하여 결합하여도 되고, 기타의 방법에 의하여 고정하여도 된다. 즉, 본 발명에 있어서의 "기어를 형성"이란, 통형상 부재에 직접 형성하는 것뿐만 아니라, 별개의 기어본체를 통형상 부재에 고정하는 구성도 포함한다. 이 경우에도, 제2 기어를 형성(고정)한 후에, 제1 기어의 기어본체를 소성 결합한 후에 있어서의 제2 기어의 기울기를 저감시킬 수 있다고 하는 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 홈(기초치(齒)(26A))에 대해서도, 통형상 부재에 직접 형성하는 것에 한정되는 것이 아니라, 홈이 형성된 링 형상 부재를 통형상 부재에 고정함으로써 형성하여도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 통형상 부재에 제1, 제2 기어의 2개만의 기어가 형성되는 예가 나타나 있지만, 본 발명에 있어서는, 통형상 부재에 또 다른 기어가 축방향으로 인접하여 형성되어 있는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우, 그 다른 기어를 본 발명의 범주로부터 제외하여 설계하여도 되고, 또한, 그 다른 기어도 "본 발명의 제2 기어"로서 치저원 직경을 고려한 설계로 형성하도록 하여도 된다.

G1…감속장치
12…입력부
14…감속비조정부
16…메인감속기구부
18…입력축
20…피니언
22…기어구조체
24…중공축(통형상 부재)
26…제1 기어
26A…홈
26B…기어본체
28…제2 기어
28d1, 28d2…제2 기어의 축방향 단부의 치저원 직경

Claims

통형상 부재의 외주에, 적어도 2개의 기어를 축방향으로 인접하여 형성하는 기어구조체의 제조방법으로서,
상기 통형상 부재의 외주에, 상기 2개의 기어 중 일방의 기어를 장착하기 위한 홈을 형성하는 제1 공정과,
상기 통형상 부재의 외주에, 상기 2개의 기어 중, 타방의 기어를, 상기 타방의 기어의 축방향 양단부에서의 치저원(齒底圓) 직경이 상이하도록 형성하는 제2 공정과,
상기 홈의 외주에, 상기 일방의 기어의 기어본체를 축방향을 따라 압입하고, 상기 기어본체를 소성(塑性) 유동(流動)에 의하여 상기 홈의 외주에 고정함으로써 상기 일방의 기어를 형성하는 제3 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어구조체의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서의 홈도, 상기 홈의 축방향 양단부에서의 상기 홈의 저부(底部)의 직경이 상이하도록 형성되는 것
을 특징으로 하는 기어구조체의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 홈의 상기 타방의 기어측의 단부에 있어서의 산(山)부의 높이가, 상기 타방의 기어의 상기 일방의 기어측의 단부의 치고(齒高)보다 낮게 형성되어 있는 것
을 특징으로 하는 기어구조체의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 공정의 상기 홈과, 상기 제2 공정의 상기 타방의 기어의 치부(齒部)를, 동일한 공구에 의하여 연속적으로 가공하는 것
을 특징으로 하는 기어구조체의 제조방법.
통형상 부재의 외주에 형성된 홈에, 기어본체가 소성 유동에 의하여 결합된 제1 기어와, 상기 제1 기어에 축방향으로 인접하여 형성되는 제2 기어를 가지는 기어구조체를 제조하기 위하여 사용하는 중간구조체로서,
상기 홈과, 자신의 축방향 양단부에서의 치저원 직경이 상이하도록 형성된 상기 제2 기어가, 축방향으로 인접하여 형성된 기어구조체의 중간구조체.