KR101422185B1

KR101422185B1 - 편심치차의 진동 방지 방법 및 질량조절부의 형성방법

Info

Publication number: KR101422185B1
Application number: KR1020130014590A
Authority: KR
Inventors: 장세안
Original assignee: 장세안
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-07-23
Also published as: KR101422190B1; KR20130094742A; KR20130094741A

Abstract

본 발명은 감속기의 편심치차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전시 편심질량에 의한 진동의 발생을 방지할 수 있는 편심치차의 진동 방지 방법에 관한 것이다. 본 발명 편심치차의 진동 방지 방법은, 편심치차에 홀 또는 홈의 형태로 된 질량조절부를 형성하여 편심치차의 질량중심이 회전중심과 일치되도록 하는 것이다. 본 발명 편심치차의 진동 방지 방법에 따르면 편심치차 자체가 진동하지 않으므로 이러한 편심치차는 한 개만 사용해도 감속기를 구성할 수가 있다. 기존의 다른 감속기처럼 회전질량의 균형을 맞추기 위하여 추가의 편심치차나 균형추를 부가할 필요가 없으므로 기구가 간단해진다.

Description

편심치차의 진동 방지 방법 및 질량조절부의 형성방법{VIBRATION PREVENTION METHOD OF ECCENTRIC GEAR AND FORMING METHOD OF WEIGHT CONTROLLING PART}

본 발명은 감속기에서 사용하는 편심치차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전시 편심질량에 의한 진동의 발생을 방지할 수 있는 편심치차의 진동 방지 방법 및 질량조절부의 형성방법에 관한 것이다.

편심치차를 이용한 감속기의 경우, 편심치차가 회전할 때 편심치차의 질량중심이 회전중심과 일치하지 않는 현상에 의해 진동이 발생하게 된다.

이를 해결하기 위한 방법으로 두 개의 편심치차를 사용하여 두 편심치차의 질량중심이 회전축을 중심으로 등거리, 위상차 180도에 위치하도록 함으로써 총합 질량중심이 회전중심과 일치하도록 한 것이 있다. 기존의 사이클로이드 감속기 등이 이 방법을 사용한다.

이 후 두 개의 편심치차 중 한 개를 단순한 균형추로 대체하는 방법이 개발되었다. 이 방법은 최근에 개발된 것으로 대한민국 등록특허공보 제1074750호에 방진구를 구성한 유성기어 감속기라는 명칭으로 개시되어 있다.

두 편심치차를 사용하는 감속기의 경우, 회전축을 원통좌표계의 z축에 일치하게 놓고, 두 편심치차의 중간점을 원통좌표계의 원점과 일치하게 놓은 다음, z = 0의 평면에 감속기를 투영해보면, 회전축을 원점으로 두 편심질량이 등거리, 위상차 180도에 놓인다는 것을 알 수 있다. 그리하여 총합 질량중심이 회전축과 일치하게 되어 편심질량에 의한 진동은 없게 된다. 균형추를 부가하는 방법도 결국은 총합 질량중심이 회전축과 일치하게 하는 것이다.

그러나, 편심질량의 문제를 해결하기 위해 또 하나의 편심치차 또는 균형추를 추가하는 방법은 장치를 더 복잡하고 무겁게 한다. 또한 z축선 상에서 볼 때 두 편심질량이 약간의 거리를 두고 놓일 수밖에 없기 때문에 불필요한 세차운동(歲差運動 , precessional motion)력이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 기존의 진동방지 방법은 편심치차가 가지는 진동의 문제를 편심치차 자체에서 해결한 것이 아니라 편심치차가 가지는 진동의 문제는 그대로 두고 또 하나의 편심치차를 추가하는 등의 다른 부수적인 방편을 동원한 것인데 반해 본 발명에서는 편심치차 자체에서 진동의 문제를 해결하여 부수적인 방편을 동원할 필요가 없게 하는 것이다. 즉, 편심치차 자체에서 진동의 문제를 해결 하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 수단은, 편심치차에 홀 또는 홈의 형태로 된 질량조절부를 형성하여 편심치차의 질량중심이 회전중심과 일치되도록 하는 것이다.

편심치차의 질량중심으로부터 회전중심으로 1번 직선을 긋고, 1번 직선과 직교하면서 회전중심을 통과하는 2번 직선을 그어서, 2번 직선과 회전중심선을 포함하는 면을 “질량구분면”, 편심치차에서 질량구분면을 경계로 하여 한 쪽을 “갑질량부”, 반대쪽을 “을질량부”라 하였을 때, 갑질량부와 을질량부 각각의 질량중심이 회전중심을 기준으로 180도의 위상차를 가지도록, 또 동시에 갑질량부와 을질량부의 회전관성모멘트가 같도록, 또 동시에 갑질량부와 을질량부의 질량중심이 회전중심선 상에서 같은 위치에 오도록 질량조절부를 형성하면 된다.

본 발명 편심치차의 진동 방지 방법 및 질량조절부의 형성방법에 따르면 다음과 같은 효과들이 있다.

첫째, 편심치차에 질량조절부를 구비함으로써, 질량중심과 회전중심이 일치하게 되어 편심치차 자체에서 진동의 원인이 없어지므로, 회전시 진동이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 편심치차로써 감속기를 구성하면, 종래와 달리 편심치차를 추가로 구비하거나 균형추를 추가로 구비할 필요 없이 하나의 편심치차만을 가지고도 구성이 가능하기 때문에 장치의 구조가 간단해지는 장점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 편심치차로써 감속기를 구성하면, 하나의 편심치차만을 가지고도 구성이 가능하기 때문에 종래와 같이 편심치차나 균형추를 추가로 구비할 때 발생하는 세차운동력이 원천적으로 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편심치차의 정면도.
도 2는 편심치차의 갑질량부와 을질량부의 질량중심이 각각, 회전중심을 기준으로 180도의 위상차를 가지면서 동시에 갑질량부와 을질량부의 회전관성모멘트가 같게 하는 위치에 있음을 나타낸 도면.
도 3은 회전중심선 상에서 갑질량부와 을질량부의 질량중심이 동일 위치에 있음을 나타낸 도면.
도 4는 편심치차에 질량조절부를 구성하는 과정을 나타낸 공정도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편심치차의 진동 방지 방법 및 질량조절부의 형성방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편심치차의 정면도이다.

본 실시예에 따른 편심치차(100)는 입력축(= 회전축, 110), 편심축(120), 베어링(130), 치륜(140)을 포함한다. 입력축(110)은 모터 등으로부터 회전력을 전달받는다. 편심축(120)은 입력축(110)의 외측에 고정 결합된다. 베어링(130)은 편심축(120)의 둘레에 위치된다. 치륜(140)은 베어링(130)의 둘레에 위치되어 별도의 치륜과 치합하게 된다.

편심치차(100)를 구성하는 입력축(110)을 원통좌표계의 z축과 일치되게 놓은 다음 z = 0 의 평면에 편심치차(100)를 투영한다. 이 투영면에서 편심치차(100)의 편심(편심치차의 질량중심, C1)으로부터 입력축(110)의 축심(편심치차의 회전중심, C2)으로 1번 직선(L1)을 긋고, 1번 직선과 직교하면서 입력축(110)의 축심(C2)을 통과하는 2번 직선(L2)을 그어서, 2번 직선(L2)과 입력축(110)의 축심(C2)을 포함하는 면을 “질량구분면”, 편심치차(100)에서 질량구분면을 경계로 하여 한 쪽을 “갑질량부”, 반대쪽을 “을질량부”라 각각 명명한다.

도 2는 갑질량부의 질량중심(C10)과 을질량부의 질량중심(C20)이 입력축(110)의 축심(C2)을 중심으로 위상차 180도에 위치되도록 하며 동시에 갑질량부와 을질량부의 회전관성모멘트가 같도록, 즉 갑질량부의 질량을 m1, 을질량부의 질량을 m2, 갑질량부의 질량중심(C10)과 입력축(110)의 축심(C2) 사이의 거리를 d1, 을질량부의 질량중심(C20)과 입력축(110)의 축심(C2) 사이의 거리를 d2라 했을 때, m1 × d1 × d1 = m2 × d2× d2 의 관계가 되도록 하여야 함을 나타낸 도면이다.

도 3은 입력축(110)의 축심(C2) 선상에서 갑질량부의 질량중심(C10)과 을질량부의 질량중심(C20)이 동일 위치에 있도록 해야 함을 나타낸 도면이다.

질량조절부(150)는 편심치차(100)의 총합 질량중심이 입력축(110)의 축심 즉, 회전중심과 일치하도록 해주는 것이다. 이 질량조절부(150)는 입력축(110) 또는 편심축(120)에 홈 또는 홀의 형태로 형성되며 갑질량부와 을질량부의 어디든 형성될 수 있으나 그 결과가 다음과 같은 조건이 만족되도록 형성되어야 한다.

(조건 1) 갑질량부의 질량중심(C10)과 을질량부의 질량중심(C20)이 입력축(110)의 축심(C2)을 중심으로 위상차 180도에 위치되도록 하며,

(조건 2) 갑질량부와 을질량부의 회전관성모멘트가 같도록, 즉 갑질량부의 질량을 m1, 을질량부의 질량을 m2, 갑질량부의 질량중심(C10)과 입력축(110)의 축심(C2) 사이의 거리를 d1, 을질량부의 질량중심(C20)과 입력축(110)의 축심(C2) 사이의 거리를 d2라 했을 때, m1 × d1 × d1 = m2 × d2× d2 의 관계가 되도록 하고,

(조건 3) 갑질량부의 질량중심(C10)과 을질량부의 질량중심(C20)이 입력축(110)의 축심(C2) 선상에서 같은 위치에 오도록 한다.

위의 세 조건이 모두 만족되도록 질량조절부(150)를 형성하면 갑질량부와 을질량부의 총합 질량중심은 회전중심과 일치하게 된다.

질량조절부(150)를 형성하는 홈 또는 홀은 어떤 형상이라도 무방하며, 개수에 제한이 없고, 홈 또는 홀에 다른 밀도의 물질을 채울 수도 있다.

질량조절부(150)에 의한 상기 기술적 특징들로 인해 편심치차(100)는 질량중심과 회전중심이 일치하게 되어 편심치차 자체에서 진동의 원인이 없어지므로, 회전시 진동이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 편심치차(100)로써 감속기를 구성하면, 한 개의 편심치차만으로 감속기를 구성할 수 있으므로 종래와 같이 질량균형을 맞추기 위해 추가적인 부품을 구비하지 않아도 되기 때문에 감속기의 구조가 간단해지며, 종래와 같이 편심치차나 균형추를 추가로 구비할 때 발생하는 세차운동력이 원천적으로 발생하지 않는다.

도 4는 편심치차에 질량조절부를 구성하는 과정을 나타낸 공정도이다. 도 4를 참조로 편심치차에 질량조절부(150)를 구성하는 과정을 살펴보기로 한다.

(S1) 갑질량부에 속하는 입력축, 편심축, 베어링, 치륜의 질량을 모두 합하여 m1이라 하고, 질량중심의 위치도 계산하여 C10이라 한다. C10으로부터 입력축의 축심(C2) 사이의 거리를 d1이라 한다.

(S2) 을질량부에 속하는 입력축, 편심축, 베어링, 치륜의 질량을 모두 합하여 m2라 하고, 질량중심의 위치도 계산하여 C20이라 한다. C20으로부터 입력축의 축심(C2) 사이의 거리를 d2라 한다.

(S3) 이어서 다음의 세 가지 조건

① C10, C20이 입력축의 축심(C2)을 중심으로 위상차 180도에 놓임

② m1 × d1× d1 = m2 × d2× d2

③ C10, C20이 입력축의 축심(C2) 선상에서 동일한 위치에 놓임

을 검토한 다음 세 가지 조건을 모두 만족하면 작업을 종료하고 그렇지 않으면 (S4)단계로 간다.

(S4) 위 세 가지 조건에 좀 더 부합될 것이라고 예상되는 방향으로 질량조절부를 새로 구성하거나 기존의 질량조절부를 재조정한다음 (S1)단계로 간다.

이상과 같이 본 발명에 따른 편심치차의 진동 방지 방법을 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.

100 : 편심치차
110 : 입력축(=회전축)
120 : 편심축
130 : 베어링
140 : 치륜
150 : 질량조절부
C1 : 편심치차의 질량중심( = 편심)
C2 : 입력축( = 회전축)의 축심
C10 : 갑질량부의 질량중심
C20 : 을질량부의 질량중심
d1 : 갑질량부의 질량중심(C10)과 회전축의 축심(C2) 사이의 거리
d2 : 을질량부의 질량중심(C20)과 회전축의 축심(C2) 사이의 거리

Claims

회전축과, 상기 회전축의 외측에 고정 결합되는 원형의 편심축과, 상기 편심축의 둘레에 위치되는 베어링, 및 상기 베어링의 둘레에 위치되는 치륜을 포함하는 감속기용 편심치차에 있어서,
상기 편심치차 구동시 진동 발생을 방지하기 위해 상기 편심축에 홀 또는 홈의 형태로 된 질량조절부를 형성하여 상기 편심치차의 질량중심이 회전중심과 일치되도록 하는 것을 특징으로 하는 감속기용 편심치차의 진동 방지 방법.
회전축과, 상기 회전축의 외측에 고정 결합되는 원형의 편심축과, 상기 편심축의 둘레에 위치되는 베어링, 및 상기 베어링의 둘레에 위치되는 치륜을 포함하는 감속기용 편심치차에서, 상기 편심치차의 질량중심이 회전중심과 일치되도록 상기 편심축에 홀 또는 홈의 형태로 된 질량조절부를 형성하는 방법에 있어서,
상기 질량조절부를 형성하기 전 상기 편심축의 질량중심으로부터 상기 회전축에 의해 형성되는 회전중심으로 1번 직선을 긋고, 1번 직선과 직교하면서 회전중심을 통과하는 2번 직선을 그어서, 2번 직선과 회전중심선을 포함하는 면을 질량구분면이라 하고, 상기 편심치차에서 질량구분면을 경계로 하여 한쪽을 갑질량부, 반대쪽을 을질량부라 하였을 때, 갑질량부와 을질량부 각각의 질량중심이 회전중심을 기준으로 180도의 위상차를 가지도록 위치되고, 갑질량부와 을질량부의 회전관성모멘트가 같도록 하며, 갑질량부와 을질량부의 질량중심이 회전중심선으로부터 동일 거리에 위치되도록 상기 질량조절부를 형성하는 것을 특징으로 하는 감속기용 편심치차의 질량조절부 형성방법.
청구항 2에 있어서,
상기 질량조절부를 형성하는 홈 또는 홀은 어떤 형상이라도 무방하며, 개수에 제한이 없고, 홈 또는 홀에 다른 밀도의 물질을 채울 수도 있음을 특징으로 하는 감속기용 편심치차의 질량조절부 형성방법.