KR101577597B1 - 복합형 파동기어감속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 파동기어감속기를 사용하여 백래쉬 프리의 저감속비의 감속기를 실현시키는 것에 관한 것이다.
복합형 파동기어감속기(1)에서는 제1서큘러 스플라인(2)(톱니 개수 Nc1), 제2서큘러 스플라인(3)(톱니 개수 Nc2)의 내측에 플렉스 스플라인(4)(톱니 개수Nf)이 배치되고, 플렉스 스플라인(4)의 일방측이 제1웨이브 제너레이터(5), 타방측이 제2웨이브 제너레이터(6)에 의하여 각각 타원형으로 휘어져서 제1, 제2서큘러 스플라인(2, 3)에 맞물려 있다. 제1웨이브 제너레이터(5)가 회전 입력요소가 되고, 제2웨이브 제너레이터(6)가 감속회전 출력요소가 되고, 제1, 제2서큘러 스플라인(2, 3)은 회전이 구속된다. Nc2 = Nc1 + 2, Nc1 = Nf + 2로 설정되어 있다.

Description

복합형 파동기어감속기{COMPOSITE WAVE GEAR DRIVE}
본 발명은, 저감속비(低減速比)를 실현시킬 수 있는 복합형 파동기어감속기(複合型 波動 gear 減速機)에 관한 것이다.
현재에 있어서 입수(入手) 가능한 감속기로서 저감속비인 것은 백래쉬(backlash)가 있고, 파동기어감속기와 같은 백래쉬 프리(backlash-free)인 것은 없다. 백래쉬 프리의 파동기어감속기는 일반적으로 1/50 이상의 고감속비(高減速比)로 되어 있어, 동작원리상 1/10 정도의 저감속비 감속기로서 사용하기에는 적합하지 않다. 특허문헌1, 2에는 컵형(cup 型), 실크 햇형(silk hat 型), 플랫형(flat 型)이라고 부르는 파동기어감속기가 개시되어 있다.
특허문헌1 : 일본국 특허 제3942249호 공보
특허문헌2 : 일본국 특허 제2796109호 공보
본 발명의 과제는 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 저감속비의 백래쉬 프리 감속기(backlash-free 減速機)로서 사용할 수 있는 복합형 파동기어감속기를 제안하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 복합형 파동기어감속기는,
동축(同軸)으로 병렬배치(竝列配置)되는 제1서큘러 스플라인(first circular spline) 및 제2서큘러 스플라인(second circular spline)과,
상기 제1, 제2서큘러 스플라인의 쌍방(雙方)에 맞물릴 수 있는 원통(圓筒) 모양의 플렉스 스플라인(flex spline)과,
상기 플렉스 스플라인에 있어서의 축방향(軸方向)의 일방측(一方側)의 제1플렉스 스플라인 부분을 반경방향(半徑方向)으로 휘어지게 하여 상기 제1서큘러 스플라인에 부분적으로 맞물리게 되어 있는 제1웨이브 제너레이터(first wave generator)와,
상기 플렉스 스플라인에 있어서의 축방향의 타방측(他方側)의 제2플렉스 스플라인 부분을 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 제2서큘러 스플라인에 부분적으로 맞물리게 되어 있는 제2웨이브 제너레이터(second wave generator)를 구비하고,
상기 제1서큘러 스플라인의 톱니 개수를 Nc1, 상기 제2서큘러 스플라인의 톱니 개수를 Nc2, 상기 플렉스 스플라인의 톱니 개수를 Nf라고 하였을 때에,
Nc2 > Nc1
Nc1 > Nf
인 것을 특징으로 하고 있다.
이러한 구성의 복합형 파동기어감속기를 저감속비의 백래쉬 프리 감속기로서 사용하는 경우에는, 상기 제1웨이브 제너레이터를 회전 입력요소(回轉 入力要素)로 하고, 상기 제2웨이브 제너레이터를 감속회전 출력요소(減速回轉 出力要素)로 하고, 상기 제1, 제2서큘러 스플라인을 회전불가(回轉不可)의 상태로 구속하면 좋다.
또한 복합형 파동기어감속기를 일반적인 파동기어감속기와 마찬가지로 고감속비의 백래쉬 프리 감속기로서 사용하는 경우에는, 상기 제1웨이브 제너레이터를 회전 입력요소로 하고, 상기 제2서큘러 스플라인을 감속회전 출력요소로 하고, 상기 제2웨이브 제너레이터를 회전불가의 상태로 구속하고, 상기 제1서큘러 스플라인을 회전불가의 상태로 구속하면 좋다.
또한 본 발명의 복합형 파동기어감속기에 있어서, 상기 플렉스 스플라인이 상기 제1, 제2웨이브 제너레이터에 의하여 타원형(楕圓形)으로 휘어져서, 그 타원형의 장축방향(長軸方向)의 양단위치(兩端位置)에 있어서 상기 제1, 제2서큘러 스플라인에 맞물려 있는 경우에는, 각 기어의 톱니 개수 차 이는 다음과 같이 「2」의 배수(倍數)로 하면 좋다.
Nc2 = Nc1 + 2m(m : 정의 정수)
Nc1 = Nf + 2n(n : 정의 정수)
본 발명의 복합형 파동기어감속기에서는 플렉스 스플라인을 공통의 단일부품으로 하고, 서큘러 스플라인 및 웨이브 제너레이터를 각각 2조 배치하는 복합구조로 한다. 제1웨이브 제너레이터를 회전 입력요소로 하고, 제2웨이브 제너레이터를 감속회전 출력요소로 설정함으로써 저감속비의 백래쉬 프리 감속기를 얻을 수 있다. 감속회전 출력요소를 제2서큘러 스플라인으로 바꾸면, 통상의 파동기어감속기와 마찬가지로 고감속비의 백래쉬 프리 감속기를 얻을 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 복합형 파동기어감속기기(複合型 波動 gear 減速機)에 대한 실시예에 관하여 설명한다.
도1은 본　실시예에　관한 복합형 파동기어감속기의 개략적인 단면도이다. 복합형 파동기어감속기(1)는, 동축(同軸)으로 병렬배치(竝列配置)되는 원환상(圓環狀)의 제1서큘러 스플라인(first circular spline)(2) 및 제2서큘러 스플라인(second circular spline)(3)을 구비하고 있다. 이들 제1, 제2서큘러 스플라인(2, 3)의 내측에는, 동축으로 쌍방(雙方)에 맞물릴 수 있는 원통(圓筒) 모양의 플렉스 스플라인(flex spline)(4)이 배치되어 있다. 플렉스 스플라인(4)의 축방향(軸方向)의 폭(幅)은 제1, 제2서큘러 스플라인(2, 3)을 포함하는 치수로 되어 있다.
플렉스 스플라인(4)의 내측에는 타원형 윤곽(楕圓形 輪郭)을 이루는 2개의 제1웨이브 제너레이터(first wave ganerator)(5) 및 제2웨이브 제너레이터(second wave generator)(6)가 동축상태로 병렬배치된 상태에서 삽입되어 있다. 제1웨이브 제너레이터(5)는 제1서큘러 스플라인(2)과 대치(對峙)되는 위치에 있고, 플렉스 스플라인(4)에 있어서의 축방향의 일방측(一方側)의 제1플렉스 스플라인 부분(first flex spline portion)(4a)을 타원형으로 휘어지게 하여, 그 타원형의 장축방향(長軸方向)의 양단위치(兩端位置)에 있어서 제1플렉스 스플라인 부분(4a)을 제1서큘러 스플라인(2)에 맞물리도록 되어 있다. 마찬가지로 제2웨이브 제너레이터(6)는 제2서큘러 스플라인(3)과 대치되는 위치에 있고, 플렉스 스플라인(4)에 있어서의 축방향의 반대측의 제2플렉스 스플라인 부분(second flex spline portion)(4b)을 타원형으로 휘어지게 하여, 그 타원형의 장축방향의 양단위치에 있어서 제2플렉스 스플라인 부분(4b)을 제2서큘러 스플라인(3)에 맞물리도록 되어 있다.
여기에서 제1서큘러 스플라인(2)의 톱니 개수를 Nc1, 제2서큘러 스플라인(3)의 톱니 개수를 Nc2, 플렉스 스플라인(4)의 톱니 개수를 Nf라고 하였을 때에,
Nc2 > Nc1
Nc1 > Nf
가 되도록 설정되어 있다.
본 예에서는, 예를 들면 각 기어의 톱니 개수는 2의 배수의 차이로 되어 있고,
Nc2 = Nc1 + 2m(m : 정(正)의 정수)
Nc1 = Nf + 2n(n : 정의 정수)
가 되도록 설정되어 있다.
일반적으로는 톱니 개수의 차이는 2개(n=1, m=1)이다.
이러한 구성의 복합형 파동기어감속기(1)에서는, 제1웨이브 제너레이터(5)가 회전 입력요소(回轉 入力要素)가 되어 모터축(motor 軸) 등의 고속회전축(高速回轉軸)에 연결된다. 제2웨이브 제너레이터(6)가 감속회전 출력요소(減速回轉 出力要素)가 되어 부하측(負荷側)의 부재(部材)에 연결된다. 또한 제1, 제2서큘러 스플라인(2, 3)은 회전불가(回轉不可)의 상태로 구속된다.
이렇게 구성된 복합형 파동기어감속기(1)에 있어서, 제1웨이브 제너레이터(5)가 고속으로 회전하면, 플렉스 스플라인(4)과 제1서큘러 스플라인(2)의 맞물림 위치가 원주방향(圓周方向)으로 이동하고, 이들의 톱니 개수 차이에 기인하여 대폭적으로 감속(減速)된 상대회전(相對回轉)이 발생한다. 제1서큘러 스플라인(2)은 고정되어 있기 때문에 플렉스 스플라인(4)이 회전한다. 플렉스 스플라인(4)의 타방측(他方側)은, 제1서큘러 스플라인(2)보다 톱니 개수가 많은 제2서큘러 스플라인(3)에 제2웨이브 제너레이터에 의하여 맞물려 있다. 따라서 플렉스 스플라인(4)의 회전에 의하여 회전 출력요소인 제2웨이브 제너레이터(6)는 가속회전(加速回轉)하고, 전체로서는 고속입력회전이 저감속비로 감속된 감속회전출력이 얻어진다.
본 예의 복합형 파동기어감속기(1)의 감속비(R)는 다음의 식에 의하여 규정된다.
R = (Nc1 - Nf) / (Nc2 - Nf)
예를 들면 Nf = 200, Nc1 = 202, Nc2 = 204인 경우에는,
R = (202 - 200) / (204 - 200) = 1/2
이 되고, 저감속비로 제로 백래쉬(zero backlash)인 감속기가 얻어진다.
(기타 실시예)
여기에서 상기의 복합형 파동기어감속기(1)를 일반적인 파동기어감속기와 마찬가지로 고감속비의 백래쉬 프리 감속기로서 사용하는 경우에는, 제1웨이브 제너레이터(5)를 회전 입력요소로 하고, 제2서큘러 스플라인(3)을 감속회전 출력요소로 하고, 제2웨이브 제너레이터(6)를 회전불가의 상태로 구속하면 좋다.
도1은 본 발명을 적용한 복합형 파동기어감속기의 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 복합형 파동기어감속기
2 : 제1서큘러 스플라인
3 : 제2서큘러 스플라인
4 : 플렉스 스플라인
4a　: 제1플렉스 스플라인 부분
4b　: 제2플렉스 스플라인 부분
5 : 제1웨이브 제너레이터
6 : 제2웨이브 제너레이터

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 동축(同軸)으로 병렬배치(竝列配置)되는 제1서큘러 스플라인(first circular spline) 및 제2서큘러 스플라인(second circular spline)과,
    상기 제1, 제2서큘러 스플라인의 쌍방(雙方)에 맞물릴 수 있는 원통(圓筒) 모양의 플렉스 스플라인(flex spline)과,
    상기 플렉스 스플라인에 있어서의 축방향(軸方向)의 일방측(一方側)의 제1플렉스 스플라인 부분을 반경방향(半徑方向)으로 휘어지게 하여 상기 제1서큘러 스플라인에 부분적으로 맞물리게 되어 있는 제1웨이브 제너레이터(first wave generator)와,
    상기 플렉스 스플라인에 있어서의 축방향의 타방측(他方側)의 제2플렉스 스플라인 부분을 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 제2서큘러 스플라인에 부분적으로 맞물리게 되어 있는 제2웨이브 제너레이터(second wave generator)를 구비하고,
    상기 제1서큘러 스플라인의 톱니 개수를 Nc1, 상기 제2서큘러 스플라인의 톱니 개수를 Nc2, 상기 플렉스 스플라인의 톱니 개수를 Nf라고 하였을 때에,
    Nc2 > Nc1
    Nc1 > Nf
    이고,
    상기 제1웨이브 제너레이터는 회전 입력요소(回轉 入力要素)이고,
    상기 제2웨이브 제너레이터는 감속회전 출력요소(減速回轉 出力要素)이고,
    상기 제1, 제2서큘러 스플라인은 회전불가(回轉不可)의 상태로 구속되는 것을
    특징으로 하는 복합형 파동기어감속기(複合型 波動 gear 減速機).
  3. 동축(同軸)으로 병렬배치(竝列配置)되는 제1서큘러 스플라인(first circular spline) 및 제2서큘러 스플라인(second circular spline)과,
    상기 제1, 제2서큘러 스플라인의 쌍방(雙方)에 맞물릴 수 있는 원통(圓筒) 모양의 플렉스 스플라인(flex spline)과,
    상기 플렉스 스플라인에 있어서의 축방향(軸方向)의 일방측(一方側)의 제1플렉스 스플라인 부분을 반경방향(半徑方向)으로 휘어지게 하여 상기 제1서큘러 스플라인에 부분적으로 맞물리게 되어 있는 제1웨이브 제너레이터(first wave generator)와,
    상기 플렉스 스플라인에 있어서의 축방향의 타방측(他方側)의 제2플렉스 스플라인 부분을 반경방향으로 휘어지게 하여 상기 제2서큘러 스플라인에 부분적으로 맞물리게 되어 있는 제2웨이브 제너레이터(second wave generator)를 구비하고,
    상기 제1서큘러 스플라인의 톱니 개수를 Nc1, 상기 제2서큘러 스플라인의 톱니 개수를 Nc2, 상기 플렉스 스플라인의 톱니 개수를 Nf라고 하였을 때에,
    Nc2 > Nc1
    Nc1 > Nf
    이고,
    상기 제1웨이브 제너레이터는 회전 입력요소이고,
    상기 제2서큘러 스플라인은 감속회전 출력요소이고,
    상기 제2웨이브 제너레이터는 회전불가의 상태로 구속되어 있고,
    상기 제1서큘러 스플라인은 회전불가의 상태로 구속되어 있는 것을
    특징으로 하는 복합형 파동기어감속기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 플렉스 스플라인은 상기 제1, 제2웨이브 제너레이터에 의하여 타원형(楕圓形)으로 휘어져서, 그 타원형의 장축방향(長軸方向)의 양단위치(兩端位置)에 있어서 상기 제1, 제2서큘러 스플라인에 맞물려 있고,
    Nc2 = Nc1 + 2m(m : 정(正)의 정수),
    Nc1 = Nf + 2n(n : 정의 정수)
    인 것을 특징으로 하는 복합형 파동기어감속기.
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