KR101410133B1

KR101410133B1 - 감속장치

Info

Publication number: KR101410133B1
Application number: KR1020087020787A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 다케우치
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2014-06-25
Also published as: EP1978282B1; CN101375083B; US20090017955A1; CN101375083A; EP2357380B1; EP1978282A1; WO2007086476A1; EP1978282A4; KR20080096798A; JPWO2007086476A1; EP2357380A1; JP5100399B2; US8162789B2; DE602007014320D1

Abstract

개별적으로 유닛화되는 회전 방향 변환 부분과 감속 부분을 조합하여 제조된 감속장치. 그 결과, 감속장치를 제조하기 위한 공정은 간단해진다. 회전 방향 변환 유닛은, 제 1 평탄면을 가지는 제 1 대좌, 제 1 대좌에 회전가능하게 지지를 받고 있는 입력축, 입력축에 실질적으로 직교하는 중계축, 입력축과 일체로 자전하는 제 1 기어, 및 제 1 기어와 결합되고 중계축과 일체로 자전하는 제 2 기어를 구비한다. 감속 유닛은, 제 2 평탄면을 가지는 제 2 대좌, 내부 기어, 내부 기어 안에 수용되는 외부 기어, 및 외부 기어와 결합되고 편심회전하여 내부 기어 안에서 외부 기어를 공전시키는 크랭크축을 구비한다. 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛은 제 1 평탄면과 제 2 평탄면이 면접촉하고 있는 상태에서 함께 고정된다.

Description

감속장치{SPEED REDUCER}

본 발명은, 산업용 로봇 또는 공작기계에 이용되는 감속 기어 박스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 입력축에 가해지는 토크를 입력축에 대략 직교하는 방향으로 신장된 중계축에 전달하여 회전 방향을 변환하는 유닛, 및 내부 기어 안에서 공전(요동)하는 외부 기어를 이용하여 속도를 감소시키는 유닛을 구비하는 감속 기구에 관한 것이다.

일본공개특허공보 제 S62-218087 호에는, 잇수가 상이한 내부 기어와 외부 기어가 제공되고, 내부 기어 안에서 외부 기어가 공전(요동)하게 될 때, 자전 회전수가 상이해지는 현상을 이용하는 감속 기구의 기본 구성이 개시되어 있다. 이 타입의 감속 기구는 크랭크축을 이용한다. 크랭크축이 자전할 때 편심회전하는 편심 캠이 크랭크 축에 고정되어 있고, 그 편심 캠과 외부 기어가 걸어맞춤된다. 크랭크축이 자전할 때 편심 캠이 편심회전하고, 편심 캠과 걸어맞춤되고 있는 외부 기어는 공전(요동)한다.

이 타입의 감속 기구는, 외부 기어의 자전을 억제하면, 내부 기어가 자전한다. 이 경우, 내부 기어는 캐리어의 주위를 자전한다. 반대로, 내부 기어의 자전을 억제하면, 외부 기어가 자전한다. 이 경우, 외부 기어는 공전하면서 자전한다. 외부 기어의 공전 중심의 주위를 자전할 수 있으며, 동시에 외부 기어를 자전 가능하게 지지할 수 있는 부재를 이용함으로써, 외부 기어의 공전 중심의 주위를 자전하는 출력 축 부분이 얻어진다.

산업용 로봇 또는 공작기계에서는, 모터의 회전축과 감속 기구의 출력 축이 직교하는 관계를 갖는 것이 자주 요구된다. 이 레이아웃을 사용하면, 감속 기구가 모터와 조합되었을 때 기구의 전체 길이가 감소되는 이점이 있다.

모터의 토크에 의해 작용하는 입력축에 대해 중계축을 직교하게 배치하고, 입력축과 중계축을 기어로 연결함으로써 회전 방향을 변환하는 기구가 감속 기구와 조합되어 자주 이용된다. 1 쌍의 베벨기어 또는 1 쌍의 하이포이드 기어를 맞물리게 함으로써, 중계축에 직교하게 배치되는 입력축으로부터 중계축으로 토크를 전달할 수 있다.

회전 방향 변환 부분과 감속 부분이 함께 결합되는 감속 기어 박스가, 일본공개특허공보 제 2004-293640 호에 개시되어 있다.

회전 방향 변환 부분과 감속 부분이 함께 결합되는 감속 기어 박스를 이용하면, 모터의 회전축과 감속 기구의 출력 축이 직교하는 관계를 얻을 수 있다.

이 타입의 감속 기어 박스에서는, 회전 방향 변환 부분과 감속 부분을 유닛화하고, 유닛화된 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 함께 조립함으로써 감속 기어 박스를 실현하는 것이 바람직하다. 감속 기어 박스에서, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 유닛화하면, 각 유닛의 제조 공정이 간단해지기 때문에, 감속 기어 박스의 제조 공정이 간단해질 수 있는 것으로 예상된다.

그러나, 실제로 이는 어렵다. 회전 방향 변환 유닛에서, 1 쌍의 기어를 맞물리게함으로써, 회전 방향을 변환한다. 이때, 입력축과 중계축이 소정의 각각의 축방향 위치에 있지 않을 때는, 기어가 원활히 회전하지 않거나, 소음 및 백래쉬가 커지게 된다. 따라서, 입력축과 중계축을 소정의 각각의 축방향 위치에 고정시킬 필요가 있다. 또한, 감속 유닛 쪽의 크랭크 축으로의 토크 전달에 의한 반경 방향의 하중과 스러스트 (thrust) 방향의 하중이, 크랭크축과 중계축에 가해지기 때문에, 크랭크축과 중계축을 지지하기 위한 구조가 대형화되어야 하는 문제가 발생한다.

회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛으로 분리되면, 회전 방향 변환 유닛 쪽의 중계축과 감속 유닛 쪽의 크랭크축이 토크를 전달할 수 있도록 감속 기어 박스를 결합할 필요가 있다. 이때, 감속 유닛 쪽의 크랭크축이 회전 방향 변환 유닛 쪽의 중계축에 크랭크축의 축방향으로 힘을 가하면, 미리 원하는 범위로 조정해 둔 중계축의 압력이 원하는 범위로부터 벗어날 수도 있다. 반대로, 회전 방향 변환 유닛 쪽의 중계축이 감속 유닛 쪽의 크랭크축에 중계축의 축방향으로 힘을 가하면, 미리 원하는 범위로 조정해 둔 크랭크축의 압력이 원하는 범위로부터 벗어날 수도 있다. 상기 문제로 인해, 감속 기어 박스를 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛으로 분리하고, 이 두 유닛을 각각 완성하며, 이 두 완성해 둔 유닛을 함께 결합함으로써, 감속 기어 박스를 완성하는 구성은 아직 실현되어 있지 않다.

본 발명의 감속 기어 박스는, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛으로 분리되어 있고, 이 두 유닛을 함께 결합함으로써 감속 기어 박스가 완성된다.

회전 방향 변환 유닛은, 제 1 평탄면을 갖는 제1 대좌, 제 1 대좌에 자전 가능하게 지지를 받고 있는 입력축, 입력축에 대략 직교하는 자세로 제 1 대좌에 자전 가능하게 지지를 받고 있는 중계축, 입력축과 일체로 자전하는 제 1 기어, 및 제 1 기어와 맞물리고 중계축과 일체로 자전하는 제 2 기어를 구비하고 있다.

감속 유닛은, 제 1 평탄면과 면접촉 하는 제 2 평탄면을 갖는 제 2 대좌, 내부 기어, 내부 기어 안에 수용되는 외부 기어, 및 제 2 대좌에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하게 제 2 대좌에 지지를 받고 있는 크랭크축을 구비하고 있다. 크랭크축은, 외부 기어와 결합되고, 편심회전함으로써 내부 기어 안에서 외부 기어를 공전시키는 편심 캠을 갖는다.

본 발명의 감속 기어 박스에 있어서, 제 1 평탄면과 제 2 평탄면이 면접촉하고 있는 상태에서, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛이 고정된다. 이 위치 관계에 있어서, 중계축과 크랭크축은 토크 전달 가능하고 크랭크축의 축방향으로 변위 가능하게 연결되어 있고, 입력축의 자전에 수반하여 내부 기어 또는 외부 기어 중 어느 하나에 의해 생기는 회전은 출력 부재에 전달된다.

회전 방향 변환 유닛은, 입력축으로부터 제 1 기어와 제 2 기어를 거쳐 중계축에 도달하는 토크 전달계의 위치를 고정시키는 제 1 대좌를 구비하는 유닛으로서 완성될 수도 있다.

감속 유닛은, 내부 기어, 외부 기어, 크랭크축 등으로 구성되는 감속 기구의 위치를 고정시키는 제 2 대좌를 구비하는 유닛으로서 완성될 수도 있다.

회전 방향 변환 유닛의 제 1 대좌에는 제 1 평탄면이 형성되어 있고, 감속 유닛의 제 2 대좌에는 제 2 평탄면이 형성되어 있기 때문에, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 그 평탄면에서 면접촉시킴으로서 양자를 일정한 위치 관계로 유지시킬 수 있다.

회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛의 위치가 고정되면, 중계축과 크랭크축은 중계축으로부터 크랭크축으로의 토크 전달이 가능하고 크랭크축의 축방향으로의 변위가 가능하도록 연결된다. 2 개의 축을 토크 전달 가능하고 크랭크축의 축방향으로의 변위가 가능하도록 연결하는 기구로서 여러 가지 공지의 기구를 채용할 수도 있다. 2 개의 축을 토크 전달 가능하고 크랭크축의 축방향으로의 변위가 가능하도록 연결하는데, 2 개의 축 사이에 특별히 정교한 위치 관계가 필요하지 않다. 회전 방향 변환 유닛에 대해 감속 유닛의 위치를 고정시키면, 중계축과 크랭크축을 토크 전달 가능하고 크랭크축의 축방향으로의 변위가 가능하도록 간단하게 연결할 수 있다.

중계축과 크랭크축은 축방향으로의 변위가 가능하게 결합되어 있기 때문에, 회전 방향 변환 유닛에 감속 유닛을 조립해도, 크랭크축은 크랭크축의 축방향으로 중계축에 힘을 가하지 않는다. 회전 방향 변환 유닛에 감속 유닛을 조립해도, 회전 방향 변환 유닛의 완성 과정에서 미리 원하는 범위로 조정된 제 1 기어와 제 2 기어 사이의 맞물림 상태에 변화가 없다. 유사하게, 감속 유닛에 회전 방향 변환 유닛을 결합해도, 중계축이 중계축의 축방향으로 크랭크 축에 힘을 가하지 않는다. 감속 유닛에 회전 방향 변환 유닛을 조립해도, 감속 유닛의 완성 과정에서 미리 원하는 범위로 조정된 크랭크축의 위치는 변화하지 않는다.

본 실시예의 감속 기구는, 미리 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 별도로 완성해 두고 그 다음 양자를 조립함으로써 완성될 수도 있다. 각 유닛의 완성 과정에서 미리 조정해 둔 위치나 압력이 두 유닛을 함께 결합하는 것에 의해 변화하지 않으며, 두 유닛을 결합한 후에 기어의 맞물림 상태를 조정할 필요가 없다.

따라서, 정교한 감속 기구를 간단한 제조 방법으로 제조하는 것이 가능해진다.

중계축으로부터 크랭크축으로 토크가 전달될 수 있고, 중계축이 크랭크축의 축방향으로 변위 가능하도록, 중계축과 크랭크축을 스플라인 연결로 결합하는 것이 바람직하다.

주지하는 바와 같이, 스플라인 연결은, 2 개의 축을 토크 전달 가능하고 동축방향으로 변위 가능하도록 연결하는 간단한 연결 방식이다. 중계축과 크랭크축은 같은 축선에 제공되고, 두 축을 그 축방향으로 접근시킴으로서 양자는 간단하게 함께 연결될 수 있다. 크랭크축이 공전하지 않는 감속 유닛에 대해서는, 스플라인 연결을 이용하는 것이 특히 바람직하다.

중계축으로부터 크랭크축으로 토크가 전달될 수 있고, 중계축이 크랭크축의 축방향으로 변위 가능하도록, 중계축과 크랭크축을, 양축에 평행한 축의 주위를 자전하는 평 기어로 연결할 수도 있다.

중계축과 크랭크축에 평행한 축의 주위를 자전하는 평 기어를 이용하여 중계축과 크랭크축을 연결하면, 중계축과 크랭크축이 축방향으로 그 위치를 변화시켜도, 그 위치의 변화가 평 기어의 두께의 범위에 있는 한, 중계축과 크랭크축을 토크 전달 가능하게 결합할 수 있다. 크랭크축이 공전하면서 자전하는 감속 유닛에 대해서는, 평 기어를 이용하는 것이 특히 바람직하다.

평 기어가 이용되는 경우, 제 1 평탄면과 제 2 평탄면을 면접촉시켰을 때에 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛의 사이에 공간이 형성되고, 그 공간 내에 중계축과 크랭크축을 결합시키는 평 기어가 수용되는 것이 바람직하다.

이 경우, 제 1 대좌와 제 2 대좌에 의해, 평 기어는 감속 기어 박스의 외부로부터 격리될 수 있다.

유닛화에 의해 생산 공정을 단순화하는 기술은, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 분리하는 단계뿐만 아니라, 입력축과 관련된 부분을 유닛화하는 단계에도 적용될 수 있다. 그 기술에서는 입력축 유닛이 이용될 수도 있다.

미리 함께 조립될 수도 있는 입력축 유닛은, 입력축, 입력축과 일체로 자전하는 제 1 기어, 입력축 하우징, 및 입력축과 입력축 하우징 사이에 위치되고, 입력축이 입력축하우징에 대해 자전 가능하고 그 축방향으로 변위 불가능하도록 입력축을 지지하는 1 쌍의 베어링을 구비할 수도 있다. 이 경우, 제 1 기어는 입력축 하우징의 선단에서 입력축 하우징으로부터 노출되는 위치 관계에 있을 수도 있다.

이 입력축 유닛이 이용되는 경우에, 제 1 대좌에 구멍이 형성될 수도 있고, 입력축 유닛을 그 구멍에 삽입하고 고정시켜, 제 1 대좌에 대해 입력축과 제 1 기어가 자전 가능하게 지지되는 구조를 실현할 수 있다.

동일하게, 생산 공정을 단순화하는 기술은, 제 2 기어와 중계축에 관련되는 부분을 유닛화하는 단계에도 적용할 수 있다. 미리 함께 조립될 수도 있는 중계축 유닛은, 중계축, 중계축과 일체로 자전하는 제 2 기어, 중계축 하우징, 및 중계축과 중계축 하우징 사이에 위치되고, 중계축이 중계축 하우징에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하도록 중계축을 지지하는 1 쌍의 베어링을 구비한다. 이 경우, 제 2 기어는 제 2 기어가 중계축 하우징의 선단에서 중계축 하우징으로부터 노출하는 위치 관계에 있을 수도 있다.

이 중계축 유닛이 이용되는 경우, 제 1 대좌에 제 2 구멍이 형성될 수도 있고, 중계축 유닛을 제 2 구멍에 삽입하고 고정시켜, 제 1 대좌에 대해 중계축과 제 2 기어를 자전 가능하게 지지하는 구조를 실현할 수 있다.

입력축과 중계축의 양자를 유닛화하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 대좌에 2 개의 구멍이 형성될 수도 있다. 입력축 유닛을 구멍 중 한 구멍에 삽입하고 고정시키며, 중계축 유닛을 나머지 다른 구멍에 삽입하고 고정시켜, 제 1 기어와 제 2 기어가 맞물리게 할 수 있다. 상기 한 구멍에 입력축 유닛을 삽입하고 고정시키며, 상기 나머지 다른 한 구멍에 중계축 유닛을 삽입하고 고정시킴으로써, 회전 방향 변환 유닛의 조립을 완성할 수 있다. 공통의 대좌를 이용하여 입력축 유닛과 중계축 유닛을 고정시키기 때문에, 양 유닛을 정확한 위치 관계에 배치하는 것이 가능하다.

입력축 유닛과 중계축 유닛에 각각 제공되는 스페이서판 (이하에서 상세하게 설명됨) 을 이용하여 제 1 기어 및 제 2 기어의 맞물림 상태를 조정할 수도 있다. 스페이서판은 입력축 유닛과 중계축 유닛이 기대에 삽입되는 깊이를 조정한다. 전술한 삽입 깊이를 조정함으로써, 제 1 기어와 제 2 기어가 원활히 회전하는 상태에서 맞물리도록 조정하는 것이 가능하다.

제 1 기어와 제 2 기어의 맞물림 상태를 조정해도, 입력축과 입력축 하우징 사이의 축방향 및 반경방향의 운동의 강성은 영향을 받지 않는다. 이는, 입력축 유닛의 삽입 깊이를 조정해도, 입력축을 지지하고 있는 베어링의 압력의 상태는 변화하지 않기 때문에, 입력축과 입력축 하우징의 상대적인 위치 관계에는 변화가 없기 때문이다. 제 1 기어와 제 2 기어의 맞물림 상태를 조정해도, 입력축과 입력축 하우징의 위치 관계를 재조정할 필요가 없다.

유사하게, 제 1 기어와 제 2 기어의 맞물림 상태를 조정해도, 중계축과 중계축 하우징 사이의 축방향 및 반경방향의 변위의 강성은 영향을 받지 않는다. 이는, 중계축 유닛의 삽입 깊이를 조정해도, 중계축을 지지하고 있는 베어링의 압력 상태는 변화하지 않기 때문에, 중계축과 중계축 하우징의 상대적인 위치 관계에는 변화가 없기 때문이다. 제 1 기어와 제 2 기어의 맞물림 상태를 조정해도, 중계축과 중계축 하우징의 위치 관계를 재조정할 필요가 없다.

입력축과 중계축 양자를 유닛화하는 것이 바람직하지만, 양자를 모두 유닛화할 필요는 없다. 입력축을 유닛화하는 한편, 제 2 기어와 중계축을 대좌에 조립해도 된다. 반대로, 중계축을 유닛화하는 한편, 제 1 기어와 입력축을 대좌에 조립해도 된다. 상기 축 중 하나만을 유닛화하는 것만으로도, 회전 방향 변환 유닛의 조립을 완성하는 과정을 간단하게 만들 수 있다.

입력축과 중계축의 양자 또는 그 중 하나를 유닛화하는 기술은, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 유닛화하는 기술과 조합되어 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 그것은 본질적인 구성이 아니다. 감속 기구를 위한 대좌에 대해, 입력축 유닛 및/또는 중계축 유닛을 고정시켜 감속 기어 박스를 완성하는 경우에, 입력축과 중계축을 유닛화함으로써 충분한 이점이 얻어질 수도 있다. 입력축과 중계축의 양자 또는 그 중 하나를 유닛화하는 기술은, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 유닛화하는 기술과 독립적으로 적용될 수 있다.

청구항 1 의 감속 기어 박스에 따르면, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛은 별도로 조립될 수 있다. 회전 방향 변환 유닛에 감속 유닛을 조립함으로써 감속 기어 박스가 완성될 수 있으며, 이 유닛은 별도로 미리 완성된다. 회전 방향 변환 유닛 내에서, 제 1 기어와 제 2 기어의 맞물림 상태를 쉽게 조정할 수 있다. 또한, 회전 방향 변환 유닛에 감속 유닛을 결합시키는 조립 과정에 의해, 회전 방향 변환 유닛의 조립을 완성하는 과정에서 미리 원하는 범위로 조종된 제 1 기어와 제 2 기어의 맞물림 상태는 영향을 받지 않는다. 유사하게, 감속 유닛에 회전 방향 변환 유닛을 결합시키는 조립 과정에 의해, 감속 유닛의 조립을 완성하는 과정에서 미리 원하는 범위로 조정된 크랭크축의 위치는 영향을 받지 않는다. 두 유닛을 결합한 후에 조정 작업을 할 필요가 없고, 정교한 감속 기어 박스를 간단한 제조 방법으로 제조하는 것이 가능해진다.

청구항 2 의 감속 기어 박스에 따르면, 크랭크축에 축방향의 힘이 가해지지 않고, 이러한 힘에 의해 감속 유닛의 작동이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.

청구항 3 및 청구항 4 의 감속 기어 박스에 따르면, 간단한 구성을 사용하여, 중계축과 크랭크축을 토크 전달 가능하고 동축방향으로의 변위가 가능하도록 함께 연결할 수 있다.

청구항 5 및 청구항 6 의 감속 기어 박스에 따르면, 별도로 조립되는 입력축 유닛과 중계축 유닛을 완성해 둘 수 있다. 미리 별도로 완성해 둔 입력축 유닛과 중계축 유닛을 제 1 대좌에 조립함으로써, 회전 방향 변환 유닛을 완성할 수 있다. 또한, 입력축 유닛과 중계축 유닛을 결합함으로써, 입력축 유닛의 조립을 완성하는 과정에서 미리 원하는 범위로 조정된 입력축의 축방향의 위치 및 입력축을 지지하고 있는 베어링의 압력이 변화하는 일은 없다. 유사하게, 중계축의 위치 및 입력축을 지지하고 있는 베어링의 압력은 변화하지 않는다. 두 유닛을 조립한 후에 조정 작업을 할 필요가 없고, 정교한 회전 방향 변환 유닛을 간단한 방법을 이용하여 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 기어 및 제 2 기어의 직경이 커도, 이 기어에 대응하는 크기의 베어링을 사용하는 일 없이, 기어를 제 1 대좌에 조립할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시예의 감속 기어 박스를 보여준다.

도 2 는 제 1 실시예의 감속 기어 박스의 제조 과정을 보여준다.

도 3 은 도 1 의 선 Ⅲ-Ⅲ 에 따른 단면도를 보여준다.

도 4 는 제 2 실시예의 감속 기어 박스를 보여준다.

도 5 는 도 4 의 선 Ⅴ-Ⅴ 에 따른 단면도를 보여준다.

도 6 은 제 3 실시예의 감속 기어 박스를 보여준다.

도 7 은 제 4 실시예의 감속 기어 박스를 보여준다.

도 8 은 제 5 실시예의 감속 기어 박스를 보여준다.

실시예의 몇몇 특징은 다음과 같다.

(특징 1) 외부 기어는 제 2 대좌에 대해 자전 불가능하도록 구속된다.

(특징 2) 내부 기어의 축선을 따라 신장된 원통이 내부 기어에 고정되어 있고, 이 원통은 외부 기어의 중심 부근에 형성된 구멍을 통과한다.

(특징 3) 상기 특징 2 를 갖는 감속 기어 박스에 있어서, 케이블 등이 원통을 통과한다.

(특징 4) 내부 기어는 제 2 대좌에 고정된다. 크랭크축은 내부 기어의 중심 주위를 공전하면서 자전한다. 외부 기어는 편심회전 가능하도록 지지를 받고 있으며, 내부 기어의 중심 주위를 자전할 수 있는 출력축을 가진다.

(특징 5) 상기 특징 4 를 가지는 감속 기어 박스에 있어서, 출력축의 축선을 따라 성장하는 원통이 출력축에 고정되고, 케이블 등이 원통을 통과한다.

(특징 6) 제 1 대좌는 제 1 평탄면, 및 제 1 평탄면에 평행한 제 3 평탄면을 가진다. 제 3 평탄면은 외부 부재의 부동면에 고정된 상태로 이용된다.

(특징 7) 회전하는 내부 기어에 고정되는 원반이 외부 기어의 상부를 덮는다.

(특징 8) 출력축에 고정되는 원반이 내부 기어 위에 위치하고 있다.

(특징 9) 제 1 대좌 및 제 2 대좌는 로봇의 기부이고, 로봇의 아암은 감속 기어 박스의 출력축에 부착된다.

실시예

도면을 참조하여 실시예를 상세하게 설명할 것이다.

(제 1 실시예 )

도 1 은 본 실시예의 감속 기어 박스 (10) 의 주요부 단면도를 나타내고 있다. 감속 기어 박스 (10) 는, 회전 방향 변환 유닛 (17) 과 감속 유닛 (18) 을 함께 조립하여 형성된다. 회전 방향 변환 유닛 (17) 은, 제 1 대좌 (12) 에 입력축 유닛 (14) 과 중계축 유닛 (16) 을 조립하여 형성된다.

도 2 는, 조립 전의 입력축 유닛 (14), 중계축 유닛 (16), 감속 유닛 (18), 및 제 1 대좌 (12) 를 나타내고 있고, 제 1 대좌 (12) 에 입력축 유닛 (14), 중계축 유닛 (16) 및 감속 유닛 (18) 을 결합함으로써 감속 기어 박스 (10) 가 완성된다. 통상은, 먼저 제 1 대좌 (12) 에 대해 입력축 유닛 (l4) 과 중계축 유닛 (16) 을 결합함으로써 회전 방향 변환 유닛 (l7) 을 조립하고, 그 다음에 회전 방향 변환 유닛 (17) 과 별도로 완성해 둔 감속 유닛 (18) 을 제 1 대좌 (12) 에 대해 조립함으로써 감속 기어 박스 (10) 가 완성된다.

도 2 에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 대좌 (12) 는, 입력축 유닛 (14) 을 삽입하기 위한 제 1 구멍 (20), 중계축 유닛 (16) 을 삽입하기 위한 제 2 구멍 (22), 전원 케이블 등 (예를 들어, 전원 케이블, 신호선, 에어 튜브, 배선 등) 을 감속 기어 박스 (10) 내로 안내하기 위한 구멍 (26), 및 전원 케이블 등을 감속기 어 박스 (10) 의 외부로 꺼내기 위한 구멍 (28) 을 구비하고 있다. 또한, 제 1 대좌 (12) 는 감속 유닛 (l8) 의 위치를 고정시키기 위한 제 1 평탄면 (30), 및 감속 기어 박스가 이용되는 부재의 부동면에 감속 기어 박스 (10) 를 고정시키기 위한 제 3 평탄면 (32) 을 가진다.

입력축 유닛 (14) 은, 입력축 (35), 입력축 (35) 과 일체로 자전하는 제 1 기어 (베벨기어) (34), 입력축 하우징 (38), 및 입력축 (35) 과 입력축 하우징 (38) 사이에 위치되고, 입력축 (35) 이 입력축 하우징 (38) 에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하게 입력축 (35) 을 지지하는 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (angular ball bearing) (36a, 36b) 을 구비하고 있고, 이것들 모두는 미리 함께 결합된다. 제 1 기어 (34) 는, 제 1 기어 (34) 가 입력축 하우징 (38) 의 선단에서 입력축 하우징 (38) 으로부터 노출하는 위치 관계로 입력축 유닛 (14) 에 결합되어 있다. 제 1 기어 (34) 의 직경은 입력축 하우징 (38) 의 직경보다 작고, 제 1 기어 (34) 는 입력축 하우징 (38) 을 고정시키기 위한 제 1 구멍 (20) 을 통과할 수 있다. 입력축 유닛 (14) 을 제 1 기어 (34) 쪽으로부터 제 1 구멍 (20) 에 삽입하고, 볼트 (40) 를 단단히 조임으로써, 입력축 유닛 (14) 이 제 1 대좌 (12) 에 고정된다.

중계축 유닛 (16) 은, 중계축 (66a, 66b), 중계축 (66a, 66b) 과 일체로 자전하는 제 2 기어 (베벨기어) (44), 중계축 하우징 (48), 및 중계축 (66a) 과 중계축 하우징 (48) 사이에 위치되고, 중계축 (66a) 이 중계축 하우징 (48) 에 대해 회전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하게 중계축 (66a) 을 지지하는 1 쌍의 앵귤 러 볼 베어링 (46a, 46b) 을 구비하고 있고, 이것들 모두는 미리 함께 결합되어 있다. 제 2 기어 (44) 는, 제 2 기어 (44) 가 중계축 하우징 (48) 의 선단에서 중계축 하우징 (48) 으로부터 노출하는 위치 관계로 중계축 유닛 (16) 에 결합되어 있다. 제 2 기어 (44) 의 직경은 중계축 하우징 (48) 의 보스부의 직경 D 보다 작고, 제 2 기어 (44) 는 중계축 하우징 (48) 을 고정시키기 위한 제 2 구멍 (22) 을 통과할 수 있다. 중계축 유닛 (16) 을 제 2 기어 (44) 쪽으로부터 제 2 구멍 (22) 에 삽입하고, 볼트 (50) 를 단단히 조임으로써, 중계축 유닛 (16) 이 제 1 대좌 (12) 에 고정된다. 중계축 (66a, 66b) 은 일체로 고정되어 있고, 스플라인 연결을 위한 복수의 홈 (내측 스플라인 홈) 이 중계축 (66b) 의 내주에 중계축 (66b) 의 축방향으로 이어진다.

또한, 제 1 기어 (34) 및 제 2 기어 (44) 의 조합은, 베벨기어, 하이포이드 기어 등과 같이 직교형의 기어 조합인 것이 바람직하다.

입력축 유닛 (14) 과 중계축 유닛 (16) 을 제 1 대좌 (12) 에 고정시킬 때, 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 가 맞물린다. 입력축 (35) 과 중계축 (66a, 66b) 은 서로 직교한다. 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 가 서로 맞물리는 것에 의해, 입력축의 회전 방향이 변환된다.

입력축 유닛 (14) 과 중계축 유닛 (16) 은 제 1 대좌 (12) 에 서로 고정되기 때문에, 양자의 위치 관계는 정확하게 조정된다. 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 는 스페이서판 (49a, 49b) 에 의해 적절한 간극이 유지되는 양호한 맞물림 상태로 조정된다.

제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 의 맞물림 상태를 적절한 상태로 조정하기 위해서, 필요할 경우 입력축 유닛 (14) 및 중계축 유닛 (16) 의 제 1 대좌 (12) 에 대한 삽입 깊이를 조정할 수 있다. 입력축 유닛 (14) 의 삽입 깊이를 조정해도, 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (36a, 36b) 이 입력축 (35) 을 입력축 하우징 (38) 에 대해 축방향으로 변위 불가능하게 구속하고 있는 구속력은 변화하지 않는다. 이는, 입력축 유닛 (14) 의 삽입 깊이를 조정해도, 입력축 (35) 을 지지하고 있는 베어링 (36a, 36b) 의 압력은 변하지 않고, 입력축 (35) 과 입력축 하우징 (38) 의 위치 관계는 변하지 않기 때문이다. 유사하게, 중계축 유닛 (16) 의 삽입 깊이를 조정해도, 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (46a, 46b) 이 중계축 (66a) 을 중계축 하우징 (48) 에 대해 축방향으로 변위 불가능하게 구속하고 있는 구속력은 변화하지 않는다. 이는, 중계축 유닛 (16) 의 삽입 깊이를 조정해도, 중계축 (66a) 을 지지하고 있는 베어링 (46a, 46b) 의 압력은 변하지 않고, 중계축 (66a) 과 중계축 하우징 (48) 의 위치 관계는 변하지 않기 때문이다.

미리 입력축 유닛 (14) 과 중계축 유닛 (16) 을 별도로 완성해 두고, 그것들을 공통의 제 1 대좌 (12) 에 결합하여, 회전 방향 변환 유닛 (17) 이 완성된다. 제 1 대좌 (12) 에 결합한 후에, 입력축 유닛 (14) 과 중계축 유닛 (16) 을 재조정할 필요는 없다.

감속 유닛 (18) 은, 제 2 대좌 (58), 내부 기어 (52), 내부 기어 (52) 내에 수용되어 있는 외부 기어 (54a, 54b), 및 제 2 대좌 (58) 에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하게 지지를 받고 있는 크랭크축 (60a) 을 구비하고 있다.

제 2 대좌 (58) 에는, 제 1 대좌 (12) 의 제 1 평탄면 (30) 과 면접촉 하는 제 2 평탄면 (58a) 이 형성되어 있다. 내부 기어 (52) 는 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (56a, 56b) 에 의해 제 2 대좌 (58) 에 대해 자전 가능하게 지지를 받고 있다. 내부 기어 (52) 내에 2 개의 외부 기어 (54a, 54b) 가 수용되어 있다. 2 개의 외부 기어 (54a, 54b) 는 상하 방향으로 겹쳐지고 있다.

도 3 은, 도 1 의 선 Ⅲ-Ⅲ 을 따른 단면도를 나타내고 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 외부 기어 (54a) 에는 둘레 방향으로 총 12 개의 구멍 (55a ~ 55l) 이 형성되어 있다. 제 2 대좌 (캐리어) (58) 에는 9 개의 기둥 (58b ~ 58d, 58f ~ 58h, 및 58j ~ 58l) (도시의 명료화를 위해서 58g 이외의 기둥의 도면부호는 도시를 생략하고 있다) 이 형성되어 있고, 외부 기어 (54a) 의 대응하는 구멍 (55b ~ 55d, 55f ~ 55h, 및 55j ~ 551) 에 삽입되어 있다.

외부 기어 (54a) 는 내부 기어 (52) 보다 직경이 작고, 외부 기어 (54a) 의 잇수는 내부 기어 (52) 의 잇수보다 1 개 적다. 외부 기어 (54a) 가 내부 핀 (92) 을 통해 내부 기어 (52) 와 맞물리는 상태에 있을 때, 화살표 57 로 나타내는 바와 같이 외부 기어 (54a) 는 중심 (59) 의 주위를 공전할 수 있다. 외부 기어 (54a) 의 구멍 (55b ~ 55d, 55f ~ 55h, 및 55j ~ 55l) 과 제 2 대좌 (58) 의 기둥 (58b ~ 58d, 58f ~ 58h, 및 58j ~ 58l) 의 사이에는, 외부 기어 (54a) 의 공전 (57) 을 허용할 만큼 충분한 공간이 유지되고 있다. 외부 기어 (54a) 의 회전이 억제된 상태로 외부 기어 (54a) 가 공전 (57) 하면, 내부 기어 (52) 의 잇수보다 외부 기어 (54a) 의 잇수가 적기 때문에, 내부 기어 (52) 는 자전한다. 본 실시예의 경우, 외부 기어 (54a) 의 잇수는 내부 기어 (52) 의 잇수보다 1 개 적고, 내부 기어 (52) 는 잇수가 60 개 이기 때문에, 외부 기어 (54a) 가 1 회 공전하는 동안 내부 기어 (52) 는 1/60 회 자전한다.

도면부호 60a 는 크랭크축을 나타내고, 이 크랭크축 (60a) 은 중심 (60x) 의 주위를 자전할 수 있도록 제 2 대좌 (58) 에 대해 지지를 받고 있다. 도면부호 61a 는 크랭크축 (60a) 에 형성되어 있는 편심 캠을 나타내고, 이 편심 캠 (61a) 의 외형은 둥글며, 그 둥근 형상의 중심 (61x) 은 크랭크축 (60a) 의 자전 중심 (60x) 으로부터 편심되어 있다. 도 3 상태에서는, 편심 캠 (61) 의 중심 (61x) 이 크랭크축 (60a) 의 자전 중심 (60x) 으로부터 좌측에 편심되어 있다. 편심 캠 (61a) 은 니들 베어링 (90) 을 통해 외부 기어 (54a) 의 구멍 (55a) 에 결합된다. 크랭크축 (60a) 이 회전 중심 (60x) 의 주위를 자전할 때, 편심 캠 (61) 의 중심 (61x) 은 화살표 63 으로 나타내는 바와 같이 크랭크축 (60a) 의 자전 중심 (60x) 의 주위를 공전한다. 편심 캠 (61a) 의 중심 (61x) 이 화살표 63 으로 나타내는 바와 같이 공전하면, 외부 기어 (54a) 는 화살표 57 로 나타내는 바와 같이 공전한다. 공전 궤도 (63) 와 공전 궤도 (57) 는 동일하다.

도면부호 60e 와 60i 는 크랭크축을 나타내고, 이 크랭크축은 제 2 대좌 (58) 에 대해 회전 가능하게 지지를 받고 있다. 도면부호 61e 와 61i 는 크랭크축 (60e, 60i) 에 형성되어 있는 편심 캠을 나타내고, 이 편심 캠 (61e, 61i) 의 외형은 둥글며, 그 둥근 형상의 중심은 크랭크축 (60e, 60i) 의 회전 중심으로부터 편심되어고 있다. 도 3 의 상태에서는, 편심 캠 (61e, 61i) 의 중심이 크랭크 축 (60e, 60i) 의 회전 중심으로부터 좌측에 편심되어 있다. 편심 캠 (61e, 61i) 은 니들 베어링 (90e, 90i) 을 통해 외부 기어 (54a) 의 구멍 (55e, 55i) 과 각각 결합된다. 크랭크 축 (60a) 이 자전할 때, 편심 캠 (60e, 60i) 의 중심은 크랭크축 (60e, 60i) 의 자전 중심의 주위를 각각 공전하고, 외부 기어 (54a) 는 화살표 57 로 나타내는 바와 같이 공전한다.

외부 기어 (54) 의 중앙 부분에는 구멍 (63) 이 형성되어 있다.

상기의 설명은, 외부 기어 (54b) 에 대해서도 공통이다. 그러나, 캠의 편심 방향이 반대이다. 도 3 상태에 있어서, 외부 기어 (54b) 를 위한 편심 캠의 중심은 크랭크축 (60a) 의 회전 중심 (60x) 으로부터 우측으로 편심되어 있다. 외부 기어 (54a) 를 위한 편심 캠의 중심과 외부 기어 (54b) 를 위한 편심 캠의 중심은, 언제나 대칭의 중심에서 크랭크축 (60a) 의 자전 중심 (60x) 에 대해 대칭으로 위치된다. 즉, 도 3 에 있어서, 외부 기어 (54a) 가 좌측 방향으로 편심되면 외부 기어 (54b) 는 우측 방향으로 편심되고, 외부 기어 (54a) 가 상방향으로 편심되면 외부 기어 (54b) 는 하방향으로 편심되고, 외부 기어 (54a) 가 우측 방향으로 편심되면 외부 기어 (54b) 는 좌측 방향으로 편심되며, 외부 기어 (54a) 가 하방향으로 편심되면 외부 기어 (54b) 는 상방향으로 편심된다. 즉, 외부 기어 (54a), 외부 기어 (54b), 및 크랭크축의 전체를 관찰하면, 크랭크축 (60a) 의 자전 중심에 대해 외부 기어 (54a) 와 외부 기어 (54b) 가 대칭으로 위치되고, 회전 밸런스가 유지되는 관계가 실현된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 크랭크축 (60a) 은 1 쌍의 테이퍼형 롤러 베어 링 (65a, 65b) 에 의해, 제 2 대좌 (58) 에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하게 지지를 받고 있다. 테이퍼형 롤러 베어링 (65a, 65b) 에는 소정의 압력이 부여되고 있기 때문에, 크랭크축 (60a) 은 제 2 대좌 (58) 에 대해 축방향으로 변위할 수 없다.

제 1 평탄면 (30) 과 제 2 평탄면 (58a) 이 면접촉하게 되고, 제 1 대좌 (12) 에 감속 유닛 (18) 의 위치가 고정될 때, 크랭크축 (60a) 과 중계축 (66b) 은 동축으로 위치하는 관계로 설정된다. 상기한 바와 같이, 중계축 (66b) 의 내면에는 동축방향으로 뻗는 복수의 홈이 형성되어 있다. 거기에 대응하도록, 크랭크축 (60a) 의 외면에는 크랭크축 (60a) 의 축방향으로 뻗는 복수의 돌조 (protruding ridge) (스플라인) 가 형성되어 있다. 중계축 (66b) 에 크랭크축 (60a) 이 삽입되면, 동축방향으로 뻗는 홈과 돌조가 서로 맞물리고, 중계축 (66b) 과 크랭크축 (60a) 의 스플라인 연결이 달성된다. 즉, 중계축 (66b) 으로부터 크랭크축 (60a) 으로 토크가 전달되는 한편, 중계축 (66b) 과 크랭크축 (60a) 의 사이에 동축방향의 힘이 작용하지 않는다.

감속 유닛 (18) 과 회전 방향 변환 유닛 (17) 을 조립하는 것에 의해, 1 쌍의 테이퍼형 롤러 베어링 (65a, 65b) 에 의해 제 2 대좌 (58) 로부터 크랭크축 (60a) 에 부여되고 있는 압축력 (압력) 이 변화하지는 않는다. 동일하게, 감속 유닛 (18) 과 회전 방향 변환 유닛 (17) 을 조립하는 것에 의해, 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 의 맞물림 상태가 변화하지는 않는다. 감속 유닛 (18) 과 회전 방향 변환 유닛 (17) 의 각각을 별개로 완성해 두면, 양자를 함께 결합한 후 에 압력 또는 맞물림 상태를 재조정할 필요가 없다.

상기한 바와 같이, 내부 기어 (52) 는 제 2 대좌 (58) 에 대해 도 3 의 중심 (59) 의 주위를 자전한다. 그 내부 기어 (52) 에 볼트 (64) 에 의해 플레이트 (62) 가 고정되어 있고, 그 플레이트 (62) 의 중앙부에 원통 (63) 이 고정되어 있다. 전원 케이블 등을 구멍 (26) 으로부터 원통 (63) 의 내부로 통과시킬 수 있다.

감속 유닛 (18) 의 제 2 대좌 (58) 는, 제 2 평탄면 (58a) 과 제 1 평탄면 (30) 이 면접촉하고 있는 상태로, 볼트 (51) 에 의해, 회전 방향 변환 유닛 (17) 의 제 1 대좌 (12) 에 고정되어 있다. 감속 유닛 (18) 과 회전 방향 변환 유닛 (17) 을 고정시킴으로써 감속 기어 박스 (10) 가 완성된다.

본 실시예의 감속 기어 박스 (10) 의 제조 방법을 설명한다. 도 2 는, 감속 기어 박스 (10) 를, 제 1 대좌 (12), 입력축 유닛 (14), 중계축 유닛 (16), 및 감속 유닛 (18) 으로 분해한 상태의 주요부 단면도를 나타내고 있다. 제 1 대좌 (12), 입력축 유닛 (14), 중계축 유닛 (16), 및 감속 유닛 (18) 을 이하에 나타내는 바와 같이 별도로 형성한다.

제 1 대좌 (12) 에는, 입력축 유닛 (14) 을 삽입하는 제 1 구멍 (20), 중계축 유닛 (16) 을 삽입하는 제 2 구멍 (22), 전원 케이블 등을 회전 방향 변환 유닛 (17) 으로 안내하기 위한 구멍 (26), 전원 케이블 등을 감속 기어 박스 (10) 로 안내하기 위한 구멍 (28), 감속 유닛 (18) 의 위치를 고정시키기 위한 제 1 평탄면 (30), 및 감속 기어 박스 (10) 를 고정시키기 위한 제 3 평탄면 (32) 이 제공된다.

입력축 유닛 (14) 은 제 1 대좌 (12) 에 삽입되기 전에 조립된다. 중계축 유닛 (16) 도 제 1 대좌 (12) 에 삽입되기 전에 조립된다. 감속 유닛 (18) 도 제 1 대좌 (12) 에 고정되기 전에 조립된다. 이때, 1 쌍의 베어링 (65a, 65b) 에 압력을 가함으로써, 크랭크축 (60a) 이 제 2 대좌 (58) 에 대해 축방향으로 변위하는 것을 방지한다.

그 다음에, 제 1 대좌 (12) 의 제 1 구멍 (20) 에 입력축 유닛 (14) 을 삽입하고, 제 1 대좌 (12) 의 제 2 구멍 (22) 에 중계축 유닛 (16) 을 삽입한다. 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 의 맞물림을 조정하고, 입력축 유닛 (14) 과 중계축 유닛 (l6) 을 제 1 대좌 (12) 에 고정시킨다. 이때, 입력축 유닛 (14) 의 베어링 (36a, 36b) 에 가해지는 압력, 또는 중계축 유닛 (14) 의 베어링 (46a, 46b) 에 가해지는 압력을 재조정할 필요는 없다. 이 단계에서, 회전 방향 변환 유닛 (17) 을 조립한다. 다음으로, 감속 유닛 (18) 의 제 2 평탄면 (58a) 이 회전 방향 변환 유닛 (17) 의 제 1 평탄면 (30) 과 면접촉하게 되어, 감속 유닛 (18) 및 회전 방향 변환 유닛 (17) 은 원하는 위치 관계가 되며, 제 2 대좌 (58) 와 제 1 대좌 (12) 는 볼트 (51) 에 의해 고정된다. 이때, 크랭크축 (60a) 은 중계축 (66b) 에 삽입되고, 중계축 (66b) 과 크랭크축 (60a) 의 스플라인 연결이 달성된다. 상기 제조 방법에 의해 감속 기어 박스 (10) 를 제조한다. 크랭크축 (60a) 과 중계축 (66b) 은 스플라인 연결되고, 크랭크축 (60a) 과 중계축 (66b) 의 사이에 그들 동축방향의 힘이 작용하지 않기 때문에, 감속 유닛 (18) 과 회전 방향 변환 유닛 (17) 을 조립한 뒤에, 감속 유닛 (18) 의 크랭크축 (60a) 에 가해지는 압력, 입력축 유닛 (14) 의 입력축 (35) 에 가해지는 압력, 또는 중계축 유닛 (14) 의 중계축 (66a) 에 가해지는 압력을 재조정할 필요는 없다. 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 의 맞물림에 대한 조정은, 스페이서판 (49a, 49b) 의 두께를 조정하여 간단하게 실현될 수 있다.

본 실시예의 감속 기어 박스 (10) 의 작동을 설명한다. 이 감속 기어 박스는, 회전 방향 변환 유닛 (17) 의 제 1 대좌 (12) 의 제 3 평탄면 (32) 이, 기판 등의 부동면에 고정되어 있는 동안 이용된다. 제 1 대좌 (12) 에 모터 (42) 가 고정된다. 이때, 토크 전달이 가능하도록, 모터 (42) 의 출력 축 (42a) 이 입력축 (35) 에 연결된다. 또한, 플레이트 (62) 에 작업물 고정 지그 (도시되어 있지 않음) 가 고정된다. 작업물 고정 지그에 고정된 작업물은 도 3 의 중심 (59) 의 주위를 자전한다. 입력축 (35) 과 입력축 하우징 (38) 의 사이에 오일 시일 (37) 이 위치되어 있다. 모터 (42) 의 출력 축 (42a) 은 입력축 (35) 에 삽입되고 있기 때문에, 모터 (42) 를 제 1 대좌 (12) 에 부착되어 있는 받침대 (43) 로부터 떼어내도, 감속 기어 박스 (10) 내의 오일이 외부로 유출하는 것을 방지할 수 있다.

도면의 X 및 Y 는 좌표축을 나타내고 있다. 모터 (42) 의 출력 축 (42a) 은 X축방향으로 이어지고 X축에 대해 회전한다. 그 결과, 제 1 기어 (34) 도 X축에 대해 회전한다. 결과적으로, 제 1 기어 (34) 와 맞물리는 제 2 기어 (44) 는 Y축에 대해 회전한다. 따라서, 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 에 의해, 회전 방향이 변환된다. 제 1 기어 (34) 와 제 2 기어 (44) 의 잇수를 조정함으 로써, 회전 방향의 변환과 동시에 감속비를 변경할 수도 있다.

제 2 기어의 회전 속도 R2 는 다음의 식으로 표현한다.

R2= -R1×Z1/Z2 (1)

상기 식에 있어서, R1 은 모터 (42) 및 제 1 기어 (34) 의 회전 속도이고, Z1 은 제 1 기어 (34) 의 잇수이며, Z2 는 제 2 기어 (44) 의 잇수이다.

제 2 기어 (44) 에 전달된 회전은, 중계축 (66b) 과 스플라인 연결되고 있는 크랭크축 (60a) 에 전달된다. 상기와 같이, 크랭크축 (60a) 이 중심 (60x) 의 주위를 자전하면, 편심 캠 (61a, 61b) 은 중심 (60x) 의 주위를 공전한다. 그 결과, 외부 기어 (54a, 54b) 는 화살표 57 로 나타내는 바와 같이 공전한다. 즉, 외부 기어 (54a, 54b) 는 내부 기어 (52) 와 맞물린 상태로 내부 기어 (52) 의 내측에서 요동한다. 외부 기어 (54a, 54b) 의 자전은 억제되고 있다. 자전이 억제되고 있는 외부 기어 (54a, 54b) 가, 내부 기어 (52) 와 맞물린 상태로 요동하면, 외부 기어 (54a, 54b) 와 내부 기어 (52) 의 잇수가 상이하기 때문에, 내부 기어 (52) 가 자전한다. 외부 기어 (54a, 54b) 는, 공전 중심 (59) 을 사이에 둔 대칭 관계를 유지하면서 공전하고, 크랭크축 (60a) 과 외부 기어 (54a, 54b) 전체는, 회전 밸런스가 확보된 상태에서 원활히 회전한다. 크랭크축 (60e, 60i) 의 자전을 수반하면서, 외부 기어 (54a, 54b) 가 함께 공전한다.

내부 기어 (52) 의 회전 속도 R 은 다음의 식으로 표현한다.

R=R3×(Z4-Z3)/Z4 (2)

상기 식에 있어서, R3 는 크랭크축 (60) 의 회전 속도이고, Z4 는 내부 기어 (52) 의 잇수이며, Z3 는 외부 기어 (54) 의 잇수이다.

또한, 제 2 기어 (44) 와 크랭크축 (60) 은 같은 속도로 자전하기 때문에, 다음의 식이 성립한다.

R2=R3 (3)

상기 식(1), (2), 및 (3) 으로부터 다음의 식이 도출된다.

R= -(R1×Z1×(Z4-Z3)/(Z2×Z4)) (4)

본 실시예의 감속 기어 박스 (10) 는, 모터 (42) 의 회전 속도 (R1) 를 식 (4) 로 표현되는 회전 속도 R 로 변환할 수 있다.

(제 2 실시예 )

도 4 는 제 2 실시예의 감속 기어 박스 (110) 의 주요부의 단면도를 나타내고 있다. 도 5 는 도 4 의 선 V-V 를 따른 단면도를 나타낸다. 여기서는 제 1 실시예와 상위한 부분만을 설명한다. 제 1 실시예와 동일한 부재는 동일한 도면부호를 갖거나, 마지막 2 개의 숫자가 동일한 도면부호를 가지며, 중복되는 설명은 생략될 수도 있다.

제 1 실시예에서는, 도 3 에 나타낸 크랭크축 (60e, 60i) 이, 외부 기어 (54a, 54b) 의 요동 (공전) 을 수반하면서 자전하였다. 크랭크축 (60e, 60i) 은 수동적이며, 외부 기어 (54a, 54b) 의 요동 (공전) 을 방해하지 않는다.

제 2 실시예에서는, 중계축 (166b) 에 의해 크랭크축 (160e, 160i) 이 자전하게 되고, 외부 기어 (154a, 154b) 의 요동 (공전) 을 유발하는 구동력이 크랭크축 (160e, 160i) 에 의해 외부 기어 (154a, 154b) 에 전달된다. 제 2 실시예에 서는, 중계축 (166b) 의 회전을 크랭크축 (160e, 160i) 에 전달하기 위해 기어 (l68a, 168e, 168i, 및 170) 가 부가된다. 기어 (168e) 와 기어 (168i) 는 도시되어 있지 않다.

평 기어 (168a) 가 크랭크축 (160a) 에 고정되어 있고, 크랭크축 (160a) 의 자전과 일체가 되어 자전한다. 평 기어 (170) 는, 내부 기어 (152) 의 중심과 같은 중심의 주위를 자전할 수 있도록, 베어링 (171) 을 통해 제 2 대좌 (158) 에 대해 지지를 받고 있다. 크랭크축 (160e) 에는 기어 (168e) 가 고정되어 있고, 크랭크축 (160i) 에는 기어 (168i) 가 고정되어 있다. 기어 (168e) 와 기어 (168i) 는, 평 기어 (170) 와 맞물린다. 그 결과, 중계축 (166b) 이 자전하면, 평 기어 (170) 가 자전하고, 크랭크축 (160a, 160e, 및 160i) 이 자전한다.

그 결과, 크랭크축 (160a, 160e, 160i) 모두가 개별적으로 자전하고, 외부 기어 (154a, 154b) 가 요동 (공전) 하게 된다.

감속 유닛 (118) 과 회전 방향 변환 유닛 (117) 을 함께 결합한 후에, 감속 유닛 (118) 의 크랭크축 (160a, 160e, 160i) 에 가해지는 압력을 재조정할 필요는 없다.

(제 3 실시예 )

도 6 은 제 3 실시예의 감속 기어 박스 (410) 의 주요부 단면도를 나타내고 있다. 감속 기어 박스 (410) 는 제 1 실시예의 감속 기어 박스 (10) 의 변형예이다. 감속 기어 박스 (410) 에서는, 입력축 (435) 과 제 1 기어 (434) 가 유닛화되지 않는다. 입력축 (435) 과 제 1 기어 (434) 는 1 쌍의 앵귤러 베어링 (36a, 36b) 을 통해 제 1 대좌 (412) 에 직접 고정되어 있다. 제 1 기어 (434) 의 외경이 입력축 (435) 의 외경보다 더 작은 경우, 입력축 (435) 과 제 1 기어 (434) 는 1 쌍의 앵귤러 베어링 (36a, 36b) 을 통하여 제 1 대좌 (412) 에 직접 고정되기 때문에, 입력 하우징을 필요로하지 않는다.

회전 부재의 일부가 제 1 대좌 (412) 에 직접 결합되어도, 감속 기구가 유닛화되고 제 1 대좌에 결합되는 구조가 제공되는 한, 모든 부분을 유닛화할 필요없이, 고품질의 제품을 간단하게 제조할 수 있다.

(제 4 실시예 )

도 7 은 작업물 지지 장치 (510) 를 나타내고 있다. 작업물 지지 장치 (510) 는, 제 1 실시예의 감속 기어 박스 (10) 의 플레이트 (62) 에 작업물 (가공될 물건) 을 고정시키는 지그 (80) 를 구비한다.

전원 케이블 (82) 등이 감속 기어 박스 (10) 의 하부로부터 감속 기어 박스 (10) 의 상부로 통과하고 있다. 전원 케이블 (82) 등은 제 1 대좌 (12) 의 구멍 (26), 제 1 대좌 (12) 의 구멍 (28), 및 감속 유닛 (18) 의 원통 (63) 의 내부를 통과한다. 본 실시예는, 제 1 실시예의 감속 기어 박스 (10) 를 포지셔너 (positioner) 의 회전 장치 (작업물 지지 장치) 로서 적용한 것이다.

(제 5 실시예 )

제 1 실시예와 제 2 실시예에서는, 외부 기어 (54a, 54b) 또는 외부 기어 (154a, 154b) 의 자전이 억제되어 있고, 내부 기어 (52) 또는 내부 기어 (152) 내에서 외부 기어 (54a, 54b) 또는 외부 기어 (154a, 154b) 가 공전하면, 내부 기어 (52) 또는 내부 기어 (152) 가 자전하는 현상을 이용하여 감속이 달성된다. 제 5 실시예에서는, 내부 기어의 자전이 억제된다. 자전이 억제된 내부 기어 안에서 외부 기어가 공전하면, 외부 기어가 자전하는 현상이 달성된다. 제 5 실시예에서는, 그 현상을 이용하여 감속이 달성된다. 제 5 실시예에서는, 공전하면서 자전하는 외부 기어로 인해, 고정점 주위의 자전이 일어나고, 따라서 캐리어가 이용된다. 제 5 실시예에서는, 캐리어가 출력 축이 된다. 또한, 본 실시예에서는, 내부 기어 (252) 가 제 2 대좌를 형성한다.

도 8 은, 제 5 실시예의 감속 기어 박스 (210) 의 주요부 단면도를 나타내고 있다. 여기서는, 제 1 실시예와 상위한 부분만을 설명한다. 제 1 실시예와 동일한 부재는 동일한 도면부호를 가지거나 마지막 2 개의 숫자가 동일한 도면부호를 가지며, 중복되는 설명은 생략될 수도 있다.

제 1 대좌 (212) 에 내부 기어 (252) 가 고정되어 있고, 내부 기어 (252) 의 자전이 억제된다. 대신에, 제 1 대좌 (212) 와 내부 기어 (252) 에 대해, 캐리어 (259) 가 베어링 (256a, 256b) 에 의해 자전 가능하게 지지를 받고 있다. 캐리어 (259) 는 원통 (263) 을 고정시키고 있고, 내부 기어 (252) 의 중심선 (CL) 의 주위를 자전할 수 있다.

3 개의 크랭크축 (260) 이 캐리어 (259) 에 의해 자전 가능하게 지지를 받고 있다. 3 개의 크랭크축 (260) 은, 둘레 방향으로 120 °로 떨어진 위치에 존재하고 있고, 도 8 에서는 1 개의 크랭크축 (260) 만이 도시되어 있다.

크랭크축 (260) 은 제 2 실시예의 것과 같고, 외부 기어 (254a, 254b) 와의 관계도 제 2 실시예의 경우와 같다.

각각의 크랭크축 (260) 의 하단부에는, 평 기어 (268) 가 고정되어 있다. 평 기어 (268) 는 기어 (270) 의 상측의 소직경의 이 부분과 맞물리고 있다. 원통 (263) 과 중심선 (CL) 의 주위를 자전하는 기어 (270) 는 원통 (263) 의 외주에 배치되고, 이 원통 (263) 으로부터 분리되어 있다. 기어 (270) 는 제 1 대좌 (212) 와 캐리어 (259) 에 대해 자전할 수 있도록 1 쌍의 베어링 (299a, 299b) 에 의해 지지를 받고 있다. 기어 (274) 가 기어 (270) 의 하측에 고정되어 있고, 중계축 (266) 에 고정되어 있는 제 3 기어 (272) 와 맞물리고 있다.

모터 (42) 가 회전하면, 입력축 (235) 과 제 1 기어 (234) 가 자전하고, 제 2 기어 (244), 중계축 (266), 및 제 3 기어 (272) 가 자전하고, 기어 (270) 가 자전하고, 3 개의 평 기어 (268) 의 각각이 자전하고, 3 개의 크랭크축 (260) 의 각각이 자전하고, 외부 기어 (254a, 254b) 가 공전하며, 그 결과 외부 기어 (254a, 254b) 가 자전하고, 3 개의 크랭크축 (260) 이 공전하며, 캐리어 (259) 가 중심선 (CL) 의 주위를 자전한다.

이 감속 기어 박스 (210) 에서, 제 1 대좌 (212) 에, 입력축 (235), 제 1 기어 (234), 제 2 기어 (244), 중계축 (266), 및 제 3 기어 (272) 가 위치고정되어 있고, 그로부터 회전 방향 변환 유닛 (217) 이 형성된다. 또한, 내부 기어 (252) 와 일체인 제 2 대좌 (258) 에, 기어 (270), 3 개의 평 기어 (268), 3 개의 크랭크축 (260), 캐리어 (259), 외부 기어 (254a, 254b) 등이 위치고정되어 있고, 그로부터 감속 유닛 (218) 이 형성된다. 회전 방향 변환 유닛 (217) 및 감속 유닛 (218) 은, 볼트 (251) 등에 의해 고정되어 있다.

감속 기어 박스 (210) 의 작동을 설명한다. 제 2 기어 (244) 에 전달된 회전은, 제 2 기어와 연결되는 제 3 기어 (272) 에 전달된다. 제 3 기어 (272) 에 전달되는 회전은 기어 (274) 에 의해 기어 (270) 에 전달된다. 기어 (270) 에 전달된 회전은 3 개의 평 기어 (268) 에 의해 3 개의 크랭크축 (260) 에 전달된다. 크랭크축 (260) 의 회전은 외부 기어 (254a, 254b) 에 전달되어, 외부 기어 (254a, 254b) 를 요동(공전)시킨다. 내부 기어 (252) 가 볼트 (251) 에 의해 제 1 대좌 (212) 에 고정되어 있기 때문에, 내부 기어 (252) 는 회전하지 않는다. 따라서, 크랭크축 (260) 으로부터 외부 기어 (254a, 254b) 에 전달된 요동 운동은, 캐리어 (259) 가 중심선 (CL) 의 주위를 회전하게 한다.

감속 기어 박스 (210) 의 제조 방법을 설명한다.

제 1 대좌 (212), 입력축 유닛 (214), 중계축 유닛 (216), 및 감속 유닛 (218) 을 각각 별도로 완성한다. 이들 각각의 제조 방법은 제 1 실시예와 본질적으로 동일함으로 그 설명을 생략한다. 그 다음에, 제 1 대좌 (212) 의 제 1 구멍 (220) 에 입력축 유닛 (214) 을 삽입하고, 제 1 대좌 (212) 의 제 2 구멍 (222) 에 중계축 유닛 (216) 을 삽입한다. 제 1 기어 (234) 와 제 2 기어 (244) 의 맞물림을 조절하고, 입력축 유닛 (214) 과 중계축 유닛 (216) 을 제 1 대좌 (212) 에 고정시킨다.

그 다음에, 감속 유닛 (218) 을 제 1 대좌 (212) 에 삽입한다. 그 결과, 기어 (274) 가 제 3 기어 (272) 와 맞물린다. 이 상태에서, 감속 유닛 (218) 을 제 1 대좌 (212) 에 고정시킨다.

중계축 (266) 과 크랭크축 (260) 을 연결하는 기어 (270) 및 기어 (274) 는, 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛의 사이에 유지되는 공간에 수용된다. 중계축 (266) 과 크랭크축 (260) 은 평 기어 (270, 274, 268) 에 의해 연결된다. 평 기어 (270, 274, 268) 의 축방향 위치 관계에는 높은 정밀도가 요구되지 않는다. 또한, 평 기어 (270, 274, 268) 는, 중계축 (266) 과 크랭크축 (260) 의 사이에 축방향의 힘을 작용시키지 않는다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예에 지나지 않고, 특허 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구의 범위에 기재된 기술에는, 상기 구체적인 실시예를 여러가지로 변형 및 변경한 것도 포함된다.

상기 제 4 실시예에서는, 제 1 실시예의 감속 기어 박스의 제 1 기어가 유닛 화되어 있지 않다. 그러나, 대신에 제 2 기어가 유닛화되지 않아도 되거나, 제 1 기어와 제 2 기어 양자가 모두 유닛화되지 않아도 된다. 또한, 제 2 실시예의 감속 기어 박스에서는 제 1 기어 및/또는 제 2 기어가 유닛화되지 않아도 된다. 또한, 제 3 실시예의 감속 기어 박스에 있어서도 제 1 기어 및/또는 제 2 기어가 유닛화되지 않아도 된다.

상기 제 5 실시예에서는, 제 l 실시예의 감속 기어 박스 위에 지그가 고정되어 있다. 그러나, 제 2 실시예, 제 3 실시예 또는 제 4 실시예의 감속 기어 박스 위에 지그가 고정되어 있어도 된다.

상기 실시예에 있어서, 작업물을 지지하기 위한 지그가 출력 축 위에 고정되 어 있다. 그러나, 지그가 제공되어 있는 회전반을 출력 축 위에 고정해도 된다.

또한, 감속 기어 박스의 지지 부재를 덮기 위한 평탄한 플레이트가 내부 기어 또는 외부 기어 위에 고정되어 있어도 된다. 또한, 평탄한 플레이트 위에 작업물을 지지하기 위한 지그 또는 지그가 제공되어 있는 회전반을 고정해도 된다.

상기 실시예에서는, 감속 기어 박스가 로봇 선회 장치에 이용될 수 있다. 이 경우에, 제 1 대좌는 로봇의 기부이고, 감속 기어 박스의 출력 축에 로봇 선회 아암이 부착된다. 로봇 선회 아암은 회전하도록 만들어질 수 있고, 로봇 아암의 회전 속도는 원하는 대로 조절될 수 있다.

또한, 상기 실시예에 설명된 감속 기어 박스는 포지셔너의 회전 장치로 이용될 수 있다. 이 경우, 제 1 대좌를 바닥면에 대한 설치대로서 이용할 수 있다.

또한, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 여러가지 조합에 의해 기술적 가치 및 유용성을 제공한다. 본 발명은 출원시 청구항에 기재된 조합으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 의해 설명되는 실시예의 목적은 동시에 복수의 목적을 달성하는 것이고, 그 중의 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 본 발명에 기술적 가치 및 유용성을 부여한다.

Claims

회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛을 포함하는 감속 기어 박스로서,

상기 회전 방향 변환 유닛은, 제 1 평탄면을 갖는 제 1 대좌, 제 1 대좌에 자전 가능하게 지지를 받고 있음과 함께 모터의 출력축과 착탈 가능한 입력축, 입력축에 직교하는 자세로 제 1 대좌에 자전 가능하게 지지를 받고 있는 중계축, 입력축과 일체로 자전하는 제 1 기어, 및 제 1 기어와 맞물리고 중계축과 일체로 자전하는 제 2 기어를 구비하고 있고,

상기 감속 유닛은, 제 1 평탄면과 면접촉하는 제 2 평탄면을 갖는 제 2 대좌, 내부 기어, 그 내부 기어의 내측에 배치되는 외부 기어, 및 제 2 대좌에 대해 자전하도록 그리고 축방향으로 변위 불가능하도록 제 2 대좌에 지지를 받고 있으며, 외부 기어와 결합되고 편심회전함으로써 내부 기어의 내측에서 외부 기어를 공전시키는 편심 캠을 갖는 크랭크축을 구비하고 있고,

상기 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛은 제 1 평탄면과 제 2 평탄면이 면접촉하고 있는 상태로 고정됨으로써 함께 결합되고, 이 위치 관계에서 중계축과 크랭크축은 그들이 토크를 전달하도록 그리고 중계축이 크랭크축의 축방향으로 변위 가능하도록 연결되어 있고, 모터의 출력축의 회전 방향이 회전 방향 변환 유닛에 의해서 변환되어 감속 유닛에 전달되며,

입력축의 자전에 수반하여 내부 기어 또는 외부 기어 중 어느 하나에 의해 발생되는 자전이 출력 회전 부재에 전달되는 감속 기어 박스.
제 1 항에 있어서, 상기 회전 방향 변환 유닛의 중계축과 감속 유닛의 크랭크축은 스플라인 연결에 의해 결합되는 감속 기어 박스.
제 1 항에 있어서, 상기 회전 방향 변환 유닛의 중계축과 감속 유닛의 크랭크축은, 중계축과 크랭크축에 평행한 축선의 주위를 자전하는 평 기어에 의해, 중계축과 크랭크축이 토크를 전달하도록 결합되는 감속 기어 박스.
제 3 항에 있어서,

중계축에 제 3 기어가 고정되어 있고,

크랭크축에 제 4 기어가 고정되어 있고,

제 4 기어에 맞물리는 제 5 기어와, 그 제 5 기어에 착탈 가능함과 함께 제 3 기어에 맞물리는 제 6 기어를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 감속 기어 박스.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 제 1 평탄면과 제 2 평탄면을 면접촉시킨 경우에 회전 방향 변환 유닛과 감속 유닛의 사이에 공간이 형성되고, 그 공간 내에 중계축과 크랭크축을 함께 결합시키는 평 기어가 수용되는 감속 기어 박스.
제 1 항에 있어서, 상기 입력축 및 제 1 기어는 입력축 유닛의 일부를 구성하고, 입력축 유닛은 입력축 하우징, 및 입력축과 입력축 하우징 사이에 위치되는 1 쌍의 베어링을 더 포함하며, 상기 1 쌍의 베어링은 입력축이 입력축 하우징에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하도록 입력축을 지지하고, 제 1 기어가 입력축 하우징의 선단에서 노출되는 위치 관계에서 미리 조립된 입력축 유닛은 제 1 대좌에 형성되어 있는 구멍에 삽입되어 고정되는 감속 기어 박스.
제 1 항에 있어서, 상기 중계축 및 제 2 기어는 중계축 유닛의 일부를 구성하고, 중계축 유닛은 중계축 하우징, 및 중계축과 중계축 하우징 사이에 위치되는 1 쌍의 축 베어링을 더 포함하며, 상기 1 쌍의 축 베어링은 충계축이 중계축 하우징에 대해 자전 가능하고 축방향으로 변위 불가능하도록 중계축을 지지하고, 제 2 기어가 중계축 하우징의 선단에서 노출되는 위치 관계에서 미리 조립된 중계축 유닛은 제 1 대좌에 형성된 구멍에 삽입되고 고정되는 감속 기어 박스.