KR101408203B1 - Revolutionary vector reducer with planetary gear - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유성기어 방식의 RV감속기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유성기어 원리를 이용함으로써 큰 감속기를 얻을 수 있으며 동시에 크랭크샤프트의 위치를 회전중심으로부터 멀리 하여 큰 토오크를 견딜 수 있도록 한 유성기어 방식의 RV감속기에 관한 것이다.The present invention relates to a planetary gear type RV speed reducer, and more particularly, to a planetary gear type planetary gear system capable of obtaining a large speed reducer by using a planetary gear principle and at the same time being able to withstand a large torque away from the center of rotation of a crankshaft To an RV reducer.
일반적으로, 감속기는 모터 등과 같은 동력장치로부터 입력되는 고속의 회전력을 저속의 회전력으로 출력하기 위한 동력전달장치이다. 이러한 감속기는 산업용 로봇의 관절 등에 장착되어 동력장치로부터 입력되는 고속의 회전력을 로봇의 아암 등에서 요구되는 적절한 회전력으로 감속시키는 역할을 한다.Generally, a speed reducer is a power transmission device for outputting a high-speed rotational force inputted from a power device such as a motor at a low rotational speed. Such a speed reducer serves to decelerate a high-speed rotational force input from a power unit to an appropriate rotational force required by an arm or the like of a robot mounted on a joint or the like of an industrial robot.
감속기는 감속방식에 따라 다양한 종류가 개발되어 있다. 감속기는 예를 들어, 조화(harmonic) 감속기, 사이클로(cyclo) 감속기, RV(revolutionary vector)감속기, 볼(ball) 감속기 및 유성기어 감속기 등이 있다. Various types of reducers have been developed according to the deceleration method. The decelerators include, for example, a harmonic reducer, a cyclo reducer, a revolutionary vector (RV) reducer, a ball reducer, and a planetary gear reducer.
조화 감속기는 일반적으로 내치형상의 기어가 형성된 원형 스플라인과, 원형 스플라인의 내치기어에 맞물리도록 외치형상의 기어가 형성된 가요성 스플라인을 포함하며, 원형 스플라인 및 가요성 스플라인의 기어의 잇수 차이에 의해 발생되는 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시키게 된다. The harmonic reducer includes a circular spline in which an internal gear is generally formed and a flexible spline in which external gears are formed so as to mesh with the internal gear of the circular spline. The harmonic reducer is generated by the difference in the number of teeth of the circular spline and the flexible spline So that the input high-speed rotational force is decelerated to a low speed.
사이클로 감속기는 일반적으로 핀기어와, 핀기어에 대응하여 맞물리도록 사이클로이드 치형이 형성되며 크랭크축에 의해 상대 회전하는 편심기어를 포함하며, 상기 핀기어 및 편심기어의 잇수 차이에 의해 발생되는 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시키게 된다. RV 감속기는 사이클로 감속기와 유사한 구조를 가지고 있다.Generally, the cycle reducer includes a pin gear, and an eccentric gear having a cyclic tooth profile to be engaged with the pin gear and relatively rotating by a crankshaft. The relative rotation generated by the difference in the number of teeth of the pin gear and the eccentric gear So that the inputted high-speed rotational force is decelerated to low speed. The RV reducer has a structure similar to that of a cycle reducer.
유성기어 감속기는 일반적으로 상호 맞물려 돌아가는 복수의 기어를 포함하며, 입력측의 기어와 출력측의 기어의 잇수비를 이용하여 회전속도를 감속시키게 된다.The planetary gear reducer generally includes a plurality of gears that mesh with each other and decelerate the rotation speed by using the gear ratio of the input side gear and the output side gear ratio.
볼 감속기는 서로 대향하게 배치된 제1 및 제2동력판과, 제1 및 제2동력판의 대향되는 판면에 사이클로이드 곡선으로 형성된 안내홈과, 안내홈에서 구름운동하는 구동볼을 포함하며, 구동볼이 안내홈을 따라 이동하면서 발생되는 제1 및 제2동력판의 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시키게 된다.The ball reducer includes first and second power plates arranged opposite to each other, a guide groove formed by a cycloid curve on an opposite plate surface of the first and second power plates, and a drive ball rolling in the guide groove, The rotation speed of the input high-speed rotation is decelerated to low speed by using the relative rotation of the first and second power plates generated as the ball moves along the guide groove.
최근에 감속기는 산업용 로봇뿐만 아니라 인체 등 다양한 분야에 광범위하게 사용되는 추세이며, 이러한 감속기가 인체 등의 다양한 분야에 사용되기 위해서는 소형화뿐만 아니라 동력전달위한 안정적인 구동성이 요구된다. 그러나, 이러한 기존의 감속기들은 소형화, 안정적인 구동성 및 제작의 용이성 등을 달성하기 위해서는 해결해야할 어려운 문제들이 있다. 예를 들어, 조화 감속기의 경우에는 비교적 소형화가 용이한 편이나, 강성 및 진동특성 등에 의해 상대적으로 안정적인 구동성을 실현하기가 어렵다. 사이클로 감속기의 경우에는 구동토크(torque)가 비교적 큰 편이고 백래쉬(backlash)가 작아서 안정적인 구동성을 가지는 반면, 크랭크축 등의 구성에 의해 상대적으로 소형화가 어렵다. 그리고, 볼 감속기는 소형화할 경우에 동력판의 판면에 형성된 사이클로이드 곡선의 가공 등이 어려워 제작이 용이하지 않은 문제가 있다.Recently, the decelerator is widely used not only in industrial robots but also in various fields such as the human body. In order to use the decelerator in various fields such as the human body, it is required not only miniaturization but also stable driving ability for power transmission. However, these conventional speed reducers have difficult problems to be solved in order to achieve miniaturization, stable driving performance, and ease of fabrication. For example, in the case of the harmonizing decelerator, it is relatively easy to downsize, but it is difficult to realize relatively stable driving due to rigidity and vibration characteristics. In the case of the cycloconveyor, the driving torque is comparatively large and the backlash is small, so that it has stable driving performance. On the other hand, it is difficult to reduce the size relatively due to the structure of the crankshaft and the like. Further, when the ball reducer is downsized, it is difficult to manufacture the cycloid curve formed on the plate surface of the power plate, which is not easy to manufacture.
도 1은 종래의 RV감속기의 일 예를 나타내는 단면도이다.1 is a sectional view showing an example of a conventional RV reducer.
도 1을 참조하면, 입력기어(1)가 회전하면 그에 치합된 3개의 스퍼기어(2)가 회전한다. 상기 스퍼기어(2)에는 키이(key) 등에 의해 크랭크샤프트(3)가 고정되어 있다. 따라서, 스퍼기어(2)가 1회전할 때 크랭크샤프트(3)에 의해 RV기어(4)는 스퍼기어(2)의 회전방향과 반대방향으로 회전한다. 이때, RV기어(4)의 홈이 케이스(6)의 내주면에 설치된 다수의 핀(5)에 하나씩 물리며 회전하는데, RV기어의 홈의 갯수가 상기 핀(5)의 갯수보다 1개가 작아서 스퍼기어(2)가 1회전을 하면 RV기어는 스퍼기어의 회전방향과 반대방향으로 1/홈의 갯수 만큼 회전하여 감속비를 얻는 것이다. 최종적으로, RV기어(4)가 회전할 때 상기 크랭크샤프트(3)의 회전축이 베어링에 의해 고정되어 있는 상부출력판(7)과 하부출력판(8)이 1/홈의 갯수만큼 회전하게 된다.Referring to FIG. 1, when the input gear 1 rotates, the three
이러한 종래의 RV감속기가 더 큰 감속비를 얻기 위해서는 입력기어(1)보다 잇수가 많은 스퍼기어(2)를 사용해야만 하고 그로 인해 스퍼기어(2)의 외경이 커져야만 하는데, 케이스(6)의 내부에 설치되는 스퍼기어(2)의 외경을 한정없이 크게 할 수 없게 된다. 결국, 스퍼기어(2)의 크기 제약으로 인해, 감속비를 더 이상 크게 제공할 수 없는 문제점이 있고, 스퍼기어의 중심에 위치한 크랭크샤프트(3)의 반경을 길게 할 수 없음으로 인해 부하토오크가 걸릴 때 크랭크샤프트에 큰 힘이 부과되어 고장의 원인이 되는 문제점이 있다.In order to obtain a larger reduction ratio of the conventional RV reducer, the
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유성기어 원리를 이용함으로써 큰 감속기를 얻을 수 있도록 한 유성기어 방식의 RV감속기를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an RV reducer of a planetary gear type in which a large speed reducer can be obtained by using the planetary gear principle.
본 발명의 다른 목적은 크랭크샤프트의 위치를 회전중심으로부터 멀리 하여 큰 토오크를 견딜 수 있도록 한 유성기어 방식의 RV감속기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a planetary gear type RV reducer which is capable of withstanding a large torque away from the center of rotation of the crankshaft.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기는,According to an aspect of the present invention, there is provided a planetary gear type RV reducer,
동력과 연결되는 입력기어인 태양기어; 상기 태양기어와 치합되어 연결된 유성기어; 상기 유성기어가 내접되어 치합되는 RV기어; 상기 RV기어가 삽입되고 그의 외주면이 회전가능하게 연결되는 원형 케이스; 상기 원형 케이스의 양측에 설치되는 상부 및 하부출력판; 및 상기 RV기어에 설치되어 상기 상부 및 하부출력판에 연결되는 크랭크샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A sun gear which is an input gear connected with power; A planetary gear meshed with the sun gear; An RV gear in which the planetary gears are engaged with each other; A circular case in which the RV gear is inserted and an outer circumferential surface thereof is rotatably connected; Upper and lower output plates installed on both sides of the circular case; And a crankshaft installed in the RV gear and connected to the upper and lower output plates.
상기 RV기어는 중앙부가 개구된 환형 형상을 가지며, 그 내주면에는 내측기어부가 형성되어 있고, 그 외주면에는 원주방향을 따라서 다수의 요홈이 인접하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
The RV gear has an annular shape having a central opening, an inner gear portion formed on an inner peripheral surface of the RV gear, and a plurality of grooves formed adjacent to the outer peripheral surface along a circumferential direction.
상기 환형의 RV기어에는 하나 이상의 크랭크샤프트홈이 형성되어 있고, 상기 크랭크샤프트홈에는 크랭크샤프트가 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
One or more crankshaft grooves are formed in the annular RV gear, and a crankshaft is inserted into the crankshaft groove.
상기 태양기어와 상기 RV기어의 내측기어부 사이에는 유성기어가 동일 평면상에 치합되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
And planetary gears are mounted on the same plane between the sun gear and the inner gear portion of the RV gear.
상기 케이스의 내주면에는 다수의 핀이 설치되고, 상기 RV기어의 외주면에 형성된 요홈이 상기 핀에 하나씩 맞물리는 것을 특징으로 한다.
A plurality of pins are provided on an inner circumferential surface of the case, and grooves formed on an outer circumferential surface of the RV gear are engaged with the pins.
상기 RV기어의 요홈의 갯수가 상기 핀의 갯수보다 1개가 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.And the number of grooves of the RV gear is smaller than the number of the pins by one.
본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기에 의하면, 자전과 공전을 동시에 실행하는 유성기어 원리를 이용함으로써 큰 감속기를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the planetary gear type RV reducer of the present invention, a large speed reducer can be obtained by using the planetary gear principle that simultaneously executes the rotation and the revolving.
또한, 본 발명에 의하면, 크랭크샤프트의 위치를 회전중심으로부터 멀리 하여 큰 토오크를 견딜 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, there is an effect that the position of the crankshaft can be away from the center of rotation and can withstand a large torque.
또한, 본 발명에 의하면, 태양기어 및 유성기어와 RV기어가 동일한 평면상에 위치함으로써, 감속기 전체의 높이를 작게할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the sun gear, the planetary gear, and the RV gear are located on the same plane, the height of the entire reducer can be reduced.
도 1은 종래의 RV감속기의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 2은 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 조립도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 3의 측단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기의 작동을 도시한 정면도이다.1 is a sectional view showing an example of a conventional RV reducer.
2 is an exploded perspective view showing a planetary gear type RV reducer according to the present invention.
3 is an assembled view of Fig.
4 is a front view of Fig.
5 is a side sectional view of Fig.
6 and 7 are front views showing the operation of the planetary gear type RV reducer according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a planetary gear type RV reducer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2은 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 조립도이고, 도 4는 도 3의 정면도이며, 도 5는 도 3의 측단면도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of a planetary gear type RV reducer according to the present invention, FIG. 3 is an assembled view of FIG. 2, FIG. 4 is a front view of FIG. 3, and FIG. 5 is a side sectional view of FIG.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기는 크게, 동력과 연결되는 입력기어인 태양기어(11), 상기 태양기어(11)와 치합되어 연결된 유성기어(12), 상기 유성기어(12)가 내접되어 치합되는 RV기어(14), 상기 RV기어(14)가 삽입되고 그의 외주면이 회전가능하게 연결되는 원형 케이스(16), 상기 원형 케이스(16)의 양측에 설치되는 상부 및 하부출력판(17, 18), 및 상기 RV기어(14)에 설치되어 상기 상부 및 하부출력판(17,18)에 연결되는 크랭크샤프트(13)를 포함한다.
2 to 5, the planetary gear type RV reducer according to the present invention mainly includes a
상기 태양기어(11)는 외부동력과 연결되는 입력기어로서, 지지축을 구비하고 있으며, 상기 지지축은 베어링(미도시)에 의해 상기 상부 및 하부출력판(17, 18)의 축공(15)에 지지된다. The
상기 RV기어(14)는 중앙부가 개구된 환형 형상을 가지며, 그 내주면에는 내측기어부(17)가 형성되어 있고, 그 외주면에는 원주방향을 따라서 다수의 요홈(29)이 인접하여 형성되어 있다. 또한, 상기 환형의 RV기어(14)에는 소정의 위치에 하나 이상의 크랭크샤프트홈(21)이 형성되어 있다. 상기 크랭크샤프트홈(21)에는 크랭크샤프트(13)가 삽입되어 설치된다.The
상기 태양기어(11)와 상기 RV기어(14)의 내측기어부(27) 사이에는 유성기어(12)가 동일 평면상에 치합되어 설치된다. 따라서, 상기 유성기어(12)는 상기 태양기어(11)의 구동에 의해 자전을 함과 동시에, 상기 RV기어(14)의 내측기어부(27)을 따라서 공전을 하게 된다.
상기 원형 케이스(16)의 내주면에는 다수의 핀(15)이 설치된다. 상기 RV기어(14)가 상기 원형 케이스(16)의 내부에 삽입될 때에, 상기 RV기어(14)의 외주면에 형성된 다수의 요홈(29)이 상기 원형 케이스(16)의 내주면에 설치된 다수의 핀(15)에 하나씩 맞물리게 된다.A plurality of pins (15) are provided on the inner circumferential surface of the circular case (16). A plurality of
이때, 상기 RV기어(14)의 요홈(29)의 갯수가 상기 핀(15)의 갯수보다 1개가 작게 형성된다. 그러나, 상기 요홈의 갯수는 1개 이상 작게 형성될 수도 있다.
At this time, the number of the
상기 상부출력판(17) 및 하부출력판(18)에는 그 중심에 상기 태양기어(11)의 지지축이 지지되는 축공(25)이 형성되어 있고, 그 축공(25)을 중심으로 반경방향 소정의 위치에 크랭크샤프트(13)의 축이 베어링(미도시)을 통해 삽입되는 하나 이상의 홈(23)이 형성되어 있다.
A
이하, 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기의 동작에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the planetary gear type RV reducer will be described in detail.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 유성기어 방식의 RV감속기의 작동을 도시한 정면도이다.6 and 7 are front views showing the operation of the planetary gear type RV reducer according to the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 태양기어(11)가 시계방향으로 회전하면 유성기어(12)가 반시계방향으로 자전하고, 유성기어(12) 자체는 상기 RV기어(14)의 내측기어부(27)에 대하여 시계방향으로 공전하게 된다. 상기 유성기어(12)가 공전함에 따라, RV기어(14)의 요홈(29)이 핀(15)에 하나씩 물리며 돌아간다. 이때, RV기어(14)의 요홈(29)의 갯수가 핀(15)의 갯수보다 1개가 작기 때문에, 상기 유성기어(12)가 1회전 공전하면 상기 RV기어(14)는 상기 유성기어(12)의 공전방향과 반대방향으로 1/홈의 갯수 만큼 회전하여 매우 큰 감속비를 얻을 수 있는 것이다.6 and 7, when the
이렇게 큰 감속비를 얻을 수 있는 이유는, 태양기어(11)와 유성기어(12)의 기어비에 의한 감속과 RV기어(14)의 요홈(29)과 핀(15)의 관계에 의한 감속에 더해서, 유성기어(12)의 공전에 따른 감속이 추가로 동작하기 때문이다.The reason why such a large reduction ratio can be obtained is that in addition to the deceleration due to the gear ratio of the
결국, RV기어(14)가 회전할 때, 상기 크랭크샤프트(13)의 회전축이 베어링(미도시)에 의해 고정되어 있는 상부출력판(17) 및 하부출력판(18)이 1/홈의 갯수 만큼 회전하면서 그 출력이 큰 감속을 얻을 수 있는 것이다.As a result, when the
이와 같은 본 발명의 구조 및 동작에 의해서, 본 발명은 크랭크샤프트(13)의 위치를 회전중심으로부터 멀리 할 수 있기 때문에, 크랭크샤프트(13)가 큰 토오크에도 견딜 수 있는 것이다.
With the structure and operation of the present invention as described above, the
본 발명의 설명에 있어서, 유성기어(12)는 하나만 설치된 것에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 국한되지 않고 하나 이상의 유성기어(12)를 사용할 수 있는 것은 당업자들에게는 자명한 사실이다.In the description of the present invention, it is described that only one
11: 태양기어 12: 유성기어
13: 크랭크샤프트 14: RV기어
15: 핀 16: 원형 케이스
17: 상부출력판 18: 하부출력판
21: 크랭크샤프트홈 23: 홈
25: 축공 27: 내측기어부
29: 요홈 11: sun gear 12: planetary gear
13: crankshaft 14: RV gear
15: Pin 16: Circular case
17: upper output plate 18: lower output plate
21: crankshaft groove 23: groove
25: shaft hole 27: inner gear part
29: groove
Claims (6)
상기 RV기어는 중앙부가 개구된 환형 형상을 가지며, 그 내주면에는 내측기어부가 형성되어 있고, 그 외주면에는 원주방향을 따라서 다수의 요홈이 인접하여 형성되며,
상기 원형 케이스의 내주면에는 다수의 핀이 설치되고, 상기 RV기어의 외주면에 형성된 요홈이 상기 핀에 하나씩 맞물리는 것을 특징으로 하는 유성기어 방식의 RV감속기.A sun gear which is an input gear connected with power; A planetary gear meshed with the sun gear; An RV gear in which the planetary gears are engaged with each other; A circular case in which the RV gear is inserted and an outer circumferential surface thereof is rotatably connected; Upper and lower output plates installed on both sides of the circular case; And a crankshaft installed in the RV gear and connected to the upper and lower output plates,
The RV gear has an annular shape having a central opening, an inner gear portion formed on an inner peripheral surface of the RV gear, a plurality of grooves formed adjacent to the outer peripheral surface along the circumferential direction,
Wherein a plurality of pins are provided on an inner circumferential surface of the circular case, and a groove formed on an outer circumferential surface of the RV gear is engaged with the pins.
상기 환형의 RV기어에는 하나 이상의 크랭크샤프트홈이 형성되어 있고, 상기 크랭크샤프트홈에는 크랭크샤프트가 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 유성기어 방식의 RV감속기.The method according to claim 1,
Wherein at least one crankshaft groove is formed in the annular RV gear, and a crankshaft is inserted in the crankshaft groove.
상기 태양기어와 상기 RV기어의 내측기어부 사이에는 유성기어가 동일 평면상에 치합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 유성기어 방식의 RV감속기.The method according to claim 1,
And the planetary gears are mounted on the same plane between the sun gear and the inner gear portion of the RV gear.
상기 RV기어의 요홈의 갯수가 상기 핀의 갯수보다 적어도 1개 이상 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어 방식의 RV감속기.
The method according to claim 1,
Wherein the number of recesses of the RV gear is smaller than the number of the pins by at least one.
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