KR101697335B1 - 하모닉 드라이브 - Google Patents

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KR101697335B1
KR101697335B1 KR1020150052040A KR20150052040A KR101697335B1 KR 101697335 B1 KR101697335 B1 KR 101697335B1 KR 1020150052040 A KR1020150052040 A KR 1020150052040A KR 20150052040 A KR20150052040 A KR 20150052040A KR 101697335 B1 KR101697335 B1 KR 101697335B1
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전용준
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(주)에이치아이티오토모티브
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Abstract

본 발명은 웨이브 제너레이터를 단순한 구성 및 단순한 형상으로 대체하여 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있는 하모닉 드라이브를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 하모닉 드라이브는, 입력축이 장착되는 중심축; 상기 중심축을 가운데 두고 상기 중심축을 감싸도록 배치되며 상기 중심축에 의해 회전되는 3개 이상의 원형 부재; 상기 3개 이상의 원형 부재를 전체적으로 감싸고 상기 3개 이상의 원형 부재에 맞게 3개 이상의 볼록부를 가지도록 탄성 변형이 가능한 얇은 재질로 이루어지며 출력축이 장착되는 플렉스 스플라인; 및 상기 플렉스 스플라인의 상기 3개 이상의 볼록부가 내접되도록 원형의 중공부를 가지며 상기 플렉스 스플라인에 대해 상대적으로 고정되는 강성 재질의 서큘러 스플라인을 포함한다.

Description

하모닉 드라이브{Harmonic drive}
본 발명은 하모닉 드라이브에 관한 것이다.
일반적으로, 감속기의 일 종인 하모닉 드라이브는 산업용 로봇, NC 공작기계, 반도체 제조장치 등에 널리 사용되는 것으로, 소형 경량이면서도, 전달 토크가 크고, 고 감속비를 얻을 수 있으며, 백래시(backlash)가 극히 적은 것을 특징으로 한다.
도 1은 기존의 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
기존의 하모닉 드라이브(harmonic drive)(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이브 제너레이터(wave generator)(11)와, 플렉스 스플라인(flex spline)(12)와, 그리고 서큘러 스플라인(circular spline)(13)으로 구성된다.
웨이브 제너레이터(11)는, 볼 베어링의 일종으로, 입력축(input shaft)(미도시)이 장착되는 타원 형상의 허브(hub)(11a), 허브(11a)를 감싸며 탄성 변형이 가능한 얇은 재질의 아우터 레이스(outer race)(11b), 그리고 허브(11a)와 아우터 레이스(11b) 사이에 구름 접촉되는 복수의 볼(11c)을 포함한다.
플렉스 스플라인(12)은, 웨이브 제너레이터(11)의 아우터 레이스(11b)를 감싸며 타원 형상을 한 허브(11b)의 회전에 따라 아우터 레이스(11b)와 함께 탄성 변형이 이루어지도록 변형 가능한 얇은 재질로 이루어지며 외주면에 복수의 기어이(T1)가 형성되는 원통 형상의 플렉스 스플라인 몸체(12a), 그리고 플렉스 스플라인 몸체(12a)의 단부를 이루며 출력축(output shaft)(미도시)이 장착되는 다이어프램(diaphram)(12b)을 포함한다.
서큘러 스플라인(13)은, 하우징(미도시)에 장착되는 것으로, 플렉스 스플라인(12)을 감싸도록 그 가운데가 원 형상으로 중공된 형상을 가지고, 강성 재질로 이루어지며, 그리고 플렉스 스플라인 몸체(12a)의 복수의 기어이(T1)와 맞물리도록 그 내주면에 복수의 기어이(T2)가 형성된다. 특히, 감속비를 얻기 위해 서큘러 스플라인(13)의 기어이(T2)의 수는 플렉스 스플라인(12)의 기어이(T1의 수보다 많게 제작된다.
이하, 도 2를 참조하여, 이렇게 이루어진 기존의 하모닉 드라이브(10)는 다음과 같은 동작을 수행한다.
도 2는 도 1의 하모닉 드라이브가 구동되는 상태를 순차적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이브 제너레이터(11)를 감싼 플렉스 스플라인(12)은 웨이브 제너레이터(11)와 동일한 타원 형상으로 변형된 상태로 서큘러 스플라인(13)과 기어이(T1)(T2)를 통해 맞물린다. 이 때, 플렉스 스플라인(12)의 장축 방향에 놓이는 기어이는 서큘러 스플라인(13)의 기어이와 맞물리는 반면, 플렉스 스플라인(12)의 단축 방향에 놓이는 기어이는 서큘러 스플라인(13)의 기어이와 맞물리지 않는다.
그리고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 서큘러 스플라인(13)이 하우징(미도시) 등에 의해 고정된 상태에서 입력축(미도시)에 의해 웨이브 제너레이터(11)가 시계 방향으로 90도 회전되는 동안, 플렉스 스플라인(12)은 탄성 변형되면서 계속해서 그 장축 방향에 놓이는 기어이가 서큘러 스플라인(13)의 기어이에 맞물리면서 반시계 방향으로 기어비만큼 감속된 상태로 회전된다.
이 후, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 웨이브 제너레이터(11)가 시계 방향으로 180도 회전되는 동안, 플렉스 스플라인(12)은 반시계 방향으로 한 개의 기어이의 거리만큼 이동된다. 물론, 기어비에 따라 그 이동 거리는 다르게 설정될 수 있다.
계속해서, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 웨이브 제너레이터(11)가 시계 방향으로 360도 회전되는 동안, 플렉스 스플라인(12)은 반시계 방향으로 기어비만큼 감속된 상태로 이동되며, 예를 들어 도 2의 (d)에서는 두 개의 기어이의 거리만큼 이동된 상태(화살표 참조)를 보이고 있다.
따라서, 입력축(미도시)에 의해 웨이브 제너레이터(11)가 시계 방향으로 회전되는 동안 플렉스 스플라인(12)에 장착된 출력축(미도시)이 반시계 방향으로 기어비만큼 감속되어 회전될 수 있다.
하지만, 기존의 하모닉 드라이브(10)는 이에 포함되는 웨이브 제너레이터가 타원 형상의 허브, 탄성 변형 가능한 재질의 아우터 레이스, 그리고 복수의 볼을 포함하는 기술구성을 가지므로, 웨이브 제너레이터의 복잡한 구성으로 가공부터 조립까지 많은 공정이 요구되는 문제가 있다. 특히, 허브를 타원 형상으로 가공하는 것은 범용화하기가 어려워 수작업이 이루어지는 등 제조 시간 및 제조 비용이 증가되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 웨이브 제너레이터를 단순한 구성 및 단순한 형상으로 대체하여 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있는 하모닉 드라이브를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 드라이브는, 입력축이 장착되는 중심축; 상기 중심축을 가운데 두고 상기 중심축을 감싸도록 배치되며 상기 중심축에 의해 회전되는 3개 이상의 원형 부재; 상기 3개 이상의 원형 부재를 전체적으로 감싸고 상기 3개 이상의 원형 부재에 맞게 3개 이상의 볼록부를 가지도록 탄성 변형이 가능한 얇은 재질로 이루어지며 출력축이 장착되는 플렉스 스플라인; 및 상기 플렉스 스플라인의 상기 3개 이상의 볼록부가 내접되도록 원형의 중공부를 가지며 상기 플렉스 스플라인에 대해 상대적으로 고정되는 강성 재질의 서큘러 스플라인을 포함한다.
상기 3개 이상의 원형 부재 각각은 볼 또는 롤러일 수 있다.
상기 플렉스 스플라인의 외주면과 상기 서큘러 스플라인의 내주면은 각각 매끈한 형상을 가지며 서로 접할 수 있다.
다른 예로, 상기 플렉스 스플라인의 외주면과 상기 서큘러 스플라인의 내주면은 각각 복수의 스플라인 기어이를 가지며 서로 맞물릴 수 있다.
상기 중심축은, 중심축 몸체; 상기 중심축 몸체와 동심을 이루며 상기 중심축 몸체의 지름보다 큰 원형의 확대부; 및 상기 확대부의 외주면에 형성되는 복수의 중심축 기어이를 포함할 수 있고, 상기 3개 이상의 원형 부재 각각은, 원형 부재 몸체와, 상기 원형 부재 몸체에 동심을 이루며 상기 원형 부재 몸체의 지름 보다 작은 원형의 축소부; 및 상기 축소부의 외주면에 형성되며 상기 복수의 중심축 기어이와 맞물리는 복수의 원형 부재 기어이를 포함할 수 있다.
다른 예로, 상기 중심축은, 중심축 몸체; 상기 중심축 몸체와 동심을 이루며 상기 중심축 몸체의 지름보다 큰 원형의 확대부; 및 상기 확대부의 외주면에 형성되는 복수의 중심축 기어이를 포함할 수 있고, 상기 3개 이상의 원형 부재 중 일부의 원형 부재 각각은, 원형 부재 몸체; 상기 원형 부재 몸체와 동심을 이루며 상기 원형 부재 몸체의 지름 보다 작은 원형의 축소부; 및 상기 축소부의 외주면에 형성되며 상기 복수의 중심축 기어이와 맞물리는 복수의 원형 부재 기어이를 포함할 수 있다.
상기 플렉스 스플라인의 외주면 또는 상기 서큘러 스플라인의 내주면에는 마찰 증대 부재가 부착될 수 있다.
상기 서큘러 스플라인의 내주의 길이와 상기 플렉스 스플라인의 외주의 길이의 차에 의해 감속이 이루어질 수 있다.
상기 하모닉 드라이브는, 상기 3개 이상의 원형 부재를 회동 가능하게 지지하는 각각의 힌지; 상기 3개 이상의 원형 부재가 서로 이격되도록 상기 각각의 힌지를 하나로 연결하여 지지하는 지지 부재를 포함할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 드라이브는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 타원 형상의 허브, 탄성 변형 가능한 재질의 아우터 레이스, 그리고 복수의 볼을 포함하는 기존의 웨이브 제너레이터의 구성을 완전히 변경하여 중심축과 3개 이상의 원형 부재로 그 역할을 대신하는 기술구성이 제공되므로, 기존의 웨이브 제너레이터의 아우터 레이스를 제거하고 등 그 구성을 단순화시킴과 함께 가공이 어려운 타원 형상의 허브를 제거할 수 있어 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 기존의 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 하모닉 드라이브가 구동되는 상태를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명이 제1 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 하모닉 드라이브가 구동되는 상태를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명이 제1 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 하모닉 드라이브(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 중심축(210)과, 3개 이상의 원형 부재(220)와, 플렉스 스플라인(230)과, 그리고 서큘러 스플라인(240)을 포함한다. 이하, 도 3을 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
중심축(210)은 3개 이상의 원형 부재(220)에 의해 둘려 싸여 그 중심에 놓이는 것이며, 중심축(210)에는 입력축(input shaft)(미도시)이 장착된다. 예를 들어, 도시되지는 않았지만, 중심축(210)과 입력축은 키와 키홈의 결합 방식 등으로 결합될 수 있다.
3개 이상의 원형 부재(220)는 중심축(210)을 그 가운데 두고 중심축(210)을 감싸도록 배치되며 중심축(210)에 의해 회전된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 원형 부재(220)의 각 외주면은 매끈한 형상을 가지고, 이에 접촉되는 중심축(210)의 외주면 또한 매끈한 형상을 가질 수 있다. 따라서, 3개 이상의 원형 부재(220)는 중심축(210)의 외주면에 각각 접촉되면서 그 접촉에 의한 마찰에 의해 회전될 수 있다. 참고로, 3개 이상의 원형 부재(220)가 회전되는 동안 서로 접촉될 경우에는 서로 "툭툭"치면서 서로 이격되는 방향으로 이동되면서 회전을 지속할 수 있다.
나아가, 3개 이상의 원형 부재(220)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 원형 부재(A)(B)(C)(D)를 포함할 수 있다. 물론, 도시되지는 않았지만, 3개 이상의 원형 부재(220)는 3개 일 수도 있고, 5개 이상일 수도 있음은 당연할 것이다. 또한, 3개 이상의 원형 부재(220) 각각은 구 형상의 볼(ball) 또는 원통 형상의 롤러(roller)일 수 있다.
플렉스 스플라인(230)은, 3개 이상의 원형 부재(220)를 전체적으로 감싸며 중심축(210)의 회전에 따라 내부를 이동하는 3개 이상의 원형 부재(220)에 맞게 3개 이상의 볼록부를 가지도록 탄성 변형 가능한 얇은 재질로 이루어지며 원통 형상을 가질 수 있다. 또한, 플렉스 스플라인(230)의 단부에는 출력축(output shaft)(미도시)이 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 플렉스 스플라인(230)의 외주면이 전체적으로 매끈한 형상을 가질 수 있다. 나아가, 플렉스 스플라인(230)은 철, 알루미늄 등의 금속이나 비금속 재료로 이루어질 수 있다.
서큘러 스플라인(240)은, 상대적으로 고정되어 있는 하우징(미도시)에 장착되는 것으로, 플렉스 스플라인(230)을 감싸도록 그 가운데가 원 형상으로 중공된 환 형상을 가지고, 강성 재질로 이루어지며, 그리고 플렉스 스플라인(230)의 매끈한 외주면과 접촉되는 매끈한 형상의 내주면을 가질 수 있다. 따라서, 플렉스 스플라인(230)은 서큘러 스플라인(240)의 내주면에 접촉되면서 그 접촉에 의한 마찰에 의해 서큘러 스플라인(240)의 내주면을 따라 이동될 수 있다. 특히, 서큘러 스플라인(240)의 내주의 길이[중심축(210)의 회전 방향을 기준으로 한 길이]와 플렉스 스플라인(230)의 외주의 길이[중심축(210)의 회전 방향을 기준으로 한 길이]의 차에 의해 감속이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 출력축(미도시)의 회전속도를 감속시키고 그 힘을 증가시키기 위해 서큘러 스플라인(240)의 내주의 길이는 플렉스 스플라인(230)의 외주의 길이 보다 짧게 제작될 수 있다. 또한, 접촉에 의한 마찰로 이동이 이루어질 경우 서큘러 스플라인(240)의 내주면과 플렉스 스플라인(230)의 외주 사이에 미끄러지는 현상이 나타나게 되는데, 이 미끄러지는 현상에 의해 감속비가 틀려져 출력축(미도시)이 원하는 포지션에 놓이지 못할 경우를 대비하여 플렉스 스플라인(230) 또는 출력축 등에 엔코더(encoder)(미도시)를 장착하는 기술을 부가하여 출력축의 최종 포지션을 원하는 곳에 놓이도록 보정할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하모닉 드라이브(200)의 동작에 대해 설명한다.
도 4는 도 3의 마찰을 이용한 하모닉 드라이브가 구동되는 상태를 순차적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 원형 부재(A)(B)(C)(B)(D)에 의한 4개의 볼록한 형상에 의해 플렉스 스플라인(230)이 동일하게 4개의 볼록한 형상으로 탄성 변형되면서 플렉스 스플라인(230)의 매끈한 외주면 중 4개의 볼록한 부위의 외주면이 서큘러 스플라인(240)의 매끈한 내주면에 접촉된다. 이 때, 플렉스 스플라인(230)의 4개의 볼록한 부위에 놓이는 매끈한 외주면은 서큘러 스플라인(240)의 매끈한 내주면에 접촉되는 반면, 플렉스 스플라인(230)의 나머지 부위에 놓이는 매끈한 외주면은 서큘러 스플라인(240)의 매끈한 내주면과 접촉되지 않는다.
그리고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 서큘러 스플라인(240)이 하우징(미도시) 등에 의해 고정된 상태에서 입력축(미도시)에 의해 중심축(210)이 시계 방향으로 한 바퀴(1R) 회전되는 동안, 제1, 제2, 제3 및 제4 원형 부재(A)(B)(C)(D)는 각각 반시계 방향으로 회전되면서 플렉스 스플라인(230)의 내주면과의 접촉 마찰에 의해 플렉스 스플라인(230)의 내주면을 따라 시계 방향으로 이동하게 된다. 이렇게 이동되는 동안 플렉스 스플라인(230)은 탄성 변형되면서 계속해서 그 4개의 볼록한 부위에 놓이는 매끈한 외주면이 서큘러 스플라인(240)의 매끈한 내주면에 접촉되면서 그 접촉에 의한 마찰에 의해 반시계 방향으로 감속된 상태로 회전된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 플렉스 스플라인(230)의 포지션(P)이 반시계 방향으로 소정량 이동되는 것을 볼 수 있다.
계속해서, 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 중심축(210)이 시계 방향으로 두 바퀴(2R) 및 세 바퀴(3R) 회전되는 동안, 상술한 동작 과정이 지속되면서 플렉스 스플라인(230)은 반시계 방향으로 회전되되 그 외주의 길이와 서큘러 스플라인(240)의 내주의 길이의 비(이하, 길이비)에 의해 감속된 상태로 회전될 수 있다.
따라서, 타원 형상뿐만 아니라 복잡한 구성을 가진 기존의 웨이브 제너레이터(도 1의 11)를 사용하지 않고서도 입력축(미도시)에 의해 중심축(210)이 시계 방향으로 회전되는 동안, 플렉스 스플라인(230)에 장착된 출력축(미도시)이 반시계 방향으로 길이비에 의해 감속되어 회전될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하모닉 드라이브(300)에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 하모닉 드라이브(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 마찰 증대 부재(350)가 더 구비되는 것으로 제외하고는 상술한 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로, 이하에서는 마찰 증대 부재(350) 위주로 설명하기로 한다. 또한, 상술한 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
마찰 증대 부재(350)는, 도 5에 도시된 바와 같이 서큘러 스플라인(240)의 내주면에 부착될 수도 있고, 도시되지는 않았지만 플렉스 스플라인(230)의 외주면(231a)에 부착될 수도 있다. 나아가, 부착되는 방식으로는 코팅, 융착, 또는 접착 등의 방식이 이용될 수 있다. 따라서, 마찰 증대 부재(350)로 인해 서큘러 스플라인(240)의 내주면과 플렉스 스플라인(230)의 외주면 사이에 접촉에 의한 마찰력이 증대되므로 그 사이에서 미끄러지는 현상을 최소화할 수 있다. 나아가, 미끄러지는 현상에 의해 감속비가 틀려져 출력축(미도시)이 원하는 포지션에 놓이지 못할 경우를 대비하여 플렉스 스플라인(230) 또는 출력축 등에 엔코더(encoder)(미도시)를 장착하는 기술을 부가하여 출력축의 최종 포지션을 원하는 곳에 놓이도록 보정할 수 있다.
나아가, 마찰 증대 부재(350)는 마찰 증대와 함께 진동을 저감시키는 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 서로 접촉되는 플렉스 스플라인(230)의 외주면과 서큘러 스플라인(240)의 내주면을 매끈한 형상으로 하여 진동을 저감시키는 기술과 더불어 재질을 통해 한층 더 진동을 저감시킬 수 있다. 예를 들어, 진동 흡수를 겸할 수 있는 마찰 증대 부재(350)로는 고무 또는 우레탄 등이 사용될 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하모닉 드라이브(400)에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 하모닉 드라이브(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 플렉스 스플라인(430)의 내주면 형상과 서큘러 스플라인(440)의 외주면 형상을 제외하고는 상술한 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 이하에서는 플렉스 스플라인(430)의 내주면 형상과 서큘러 스플라인(440)의 외주면 형상 위주로 설명하기로 한다. 또한, 상술한 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 플렉스 스플라인(430)은 그 외주면에 복수의 스플라인 기어(430a)가 형성될 수 있고, 서큘러 스플라인(440) 또한 이 복수의 스플라인 기어이(430a)에 상응하도록 그 내주면에 복수의 스플라인 기어이(440a)가 형성될 수 있다. 즉, 제1, 제2, 제3 및 제4 원형 부재(A)(B)(C)(D)를 전체적으로 감싼 플렉스 스플라인(430)은 4개의 볼록한 부위를 가지도록 탄성 변형되면서 4개의 볼록한 부위에 놓인 스플라인 기어이(430a)가 서큘러 스플라인(440)의 스플라인 기어이(440a)와 맞물린다. 이에 의해, 서큘러 스플라인(440)이 하우징(미도시) 등에 의해 고정된 상태에서 입력축(미도시)에 의해 중심축(210)이 시계 방향으로 90도 회전되는 동안, 플렉스 스플라인(430)은 제1, 제2, 제3 및 제4 원형 부재(A)(B)(C)(D)에 의해 탄성 변형되면서 계속해서 그 4개의 볼록한 부위에 놓이는 스플라인 기어이(430a)가 서큘러 스플라인(440)의 스플라인 기어이(440a)에 맞물리면서 반시계 방향으로 기어비만큼 감속된 상태로 회전된다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하모닉 드라이브(400)는 상술한 본 발명의 제1 실시예에 엔코더 관련 기술 구성이 적용되지 않는다고 가정할 경우 상술한 본 발명의 제1 실시예에 비해 보다 정확한 감속비를 구현할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 하모닉 드라이브(500)에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 하모닉 드라이브(500)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 원형 부재(520)와 중심축(510) 사이의 회전력 전달구조를 제외하고는 상술한 본 발명의 제3 실시예와 동일하므로 이하에서는 3개 이상의 원형 부재(520)와 중심축(510) 사이의 회전력 전달구조 위주로 설명하기로 한다. 또한, 상술한 본 발명의 제3 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
중심축(510)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 중심축 몸체(511), 원형의 확대부(512), 그리고 복수의 중심축 기어(513)를 포함할 수 있다. 중심축 몸체(511)는 중심축(510)의 몸체를 이루는 것이고, 원형의 확대부(512)는 중심축 몸체(511)와 동심을 이루며 중심축 몸체(511)의 지름보다 크게 형성되며, 그리고 복수의 중심축 기어(513)는 확대부(512)의 외주면에 간격을 두고 형성된다.
이와 함께, 도 7에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 원형 부재(520) 각각은, 원형 부재 몸체(521), 원형의 축소부(522), 그리고 복수의 원형 부재 기어이(523)를 포함할 수 있다. 원형 부재 몸체(521)는 원형 부재(520)의 몸체를 이루는 것이고, 원형의 축소부(522)는 원형 부재 몸체(521)와 동심을 이루며 원형 부재 몸체(521)의 지름 보다 작게 형성되며, 그리고 복수의 원형 부재 기어이(523)는 축소부(522)의 외주면에 형성되며 복수의 중심축 기어이(523)와 맞물린다.
따라서, 본 발명의 제4 실시예에 의하면, 각 원형 부재(520)의 축소부(522)에 형성된 복수의 원형 부재 기어이(523)가 중심축(510)의 확대부(512)에 형성된 복수의 중심축 기어이(513)에 맞물려 회전됨에 따라, 매끈한 면과의 접촉에 의한 마찰로 회전되는 상술한 본 발명의 제3 실시예에 비해 동력 손실을 줄일 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 하모닉 드라이브(600)에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 하모닉 드라이브(600)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 원형 부재(620)와 중심축(610) 사이의 회전력 전달구조를 제외하고는 상술한 본 발명의 제3 실시예와 동일하므로 이하에서는 3개 이상의 원형 부재(620)와 중심축(610) 사이의 회전력 전달구조 위주로 설명하기로 한다. 또한, 상술한 본 발명의 제3 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
중심축(610)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 중심축 몸체(611), 원형의 확대부(612), 그리고 복수의 중심축 기어(613)를 포함할 수 있다. 중심축 몸체(611)는 중심축(610)의 몸체를 이루는 것이고, 원형의 확대부(612)는 중심축 몸체(611)와 동심을 이루며 중심축 몸체(611)의 지름보다 크게 형성되며, 그리고 복수의 중심축 기어(613)는 확대부(612)의 외주면에 간격을 두고 형성된다.
이와 함께, 도 8에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 원형 부재(620) 중 일부의 원형 부재(A와 B 참조) 각각은, 원형 부재 몸체(621), 원형의 축소부(622), 그리고 복수의 원형 부재 기어이(623)를 포함할 수 있다. 원형 부재 몸체(621)는 원형 부재(A와 B 참조)의 몸체를 이루는 것이고, 원형의 축소부(622)는 원형 부재 몸체(621)와 동심을 이루며 원형 부재 몸체(621)의 지름 보다 작게 형성되며, 그리고 복수의 원형 부재 기어이(623)는 축소부(622)의 외주면에 형성되며 복수의 중심축 기어이(623)와 맞물린다. 예를 들어, 3개 이상의 원형 부재(620)는 제1, 제2, 제3 및 제4 원형 부재(A)(B)(C)(D)를 포함하고, 제1 및 제3 원형 부재(A)(C) 각각에 원형 부재 몸체(621), 원형의 축소부(622), 그리고 복수의 원형 부재 기어이(623)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제5 실시예에 의하면, 일부 원형 부재(A)(B)의 축소부(622)에 형성된 복수의 원형 부재 기어이(623)가 중심축(610)의 확대부(612)에 형성된 복수의 중심축 기어이(613)에 맞물려 회전됨에 따라, 매끈한 면과의 접촉에 의한 마찰로 회전되는 상술한 본 발명의 제3 실시예에 비해 동력 손실을 줄일 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 하모닉 드라이브(700)에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 하모닉 드라이브(700)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 원형 부재를 지지하는 지지 유닛(760)을 제외하고는 상술한 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 이하에서는 지지 유닛(760) 위주로 설명하기로 한다. 또한, 상술한 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
지지 유닛(760)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 힌지(761)와 하나의 지지 부재(762)를 포함할 수 있다. 각각의 힌지(761)는 3개 이상의 원형 부재(220)를 회동 가능하게 지지하고, 지지 부재(762)는 3개 이상의 원형 부재(220)가 서로 이격되도록 각각의 힌지(761)를 하나로 연결하여 지지한다.
따라서, 본 발명의 제6 실시예에 의하면, 3개 이상의 원형 부재(220)가 회전되는 동안 지지 유닛(760)에 의해 서로 접촉되지 않게 되므로, 3개의 이상의 원형 부재(220)가 서로 "툭툭"치면서 서로 이격되는 방향으로 이동되면서 회전을 지속하는 상술한 제1 실시예에 비해 동력 손실을 줄 일 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 하모닉 드라이브(200)(300)(400)(500)(600)(700)는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 타원 형상의 허브(도 1의 11a), 탄성 변형 가능한 재질의 아우터 레이스(도 1의 11b), 그리고 복수의 볼(도 1의 11c)을 포함하는 기존의 웨이브 제너레이터(도 1의 11)의 구성을 완전히 변경하여 중심축(210)(510)(610)과 3개 이상의 원형 부재(220)(520)(620)로 그 역할을 대신하는 기술구성이 제공되므로, 기존의 웨이브 제너레이터(도 1의 11)의 아우터 레이스(도 1의 11b)를 제거하고 등 그 구성을 단순화시킴과 함께 가공이 어려운 타원 형상의 허브(도 1의 11a)를 제거할 수 있어 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 언급된 효과가 있을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
200, 300, 400, 500, 600: 하모닉 드라이브
210, 510, 610: 중심축
220, 520, 620: 3개의 이상의 원형 부재
230, 430: 플렉스 스플라인 240; 440: 서큘러 스플라인
430a: 플렉스 스플라인의 스플라인 기어이
440a: 서큘러 스플라인의 스플라인 기어이
350: 마찰 증대 부재 511, 611: 중심축 몸체
512, 612: 원형의 확대부 513, 613: 복수의 중심축 기어이
521, 621: 원형 부재 몸체 522, 622: 원형의 축소부
523, 623: 복수의 원형 부재 기어이
760: 지지 유닛 761: 복수의 힌지
762: 지지 부재

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 입력축이 장착되는 중심축;
    상기 중심축을 가운데 두고 상기 중심축을 감싸도록 배치되며 상기 중심축에 의해 회전되는 3개 이상의 원형 부재;
    상기 3개 이상의 원형 부재를 전체적으로 감싸고 상기 3개 이상의 원형 부재에 맞게 3개 이상의 볼록부를 가지도록 탄성 변형이 가능한 얇은 재질로 이루어지며 출력축이 장착되는 플렉스 스플라인; 및
    상기 플렉스 스플라인의 상기 3개 이상의 볼록부가 내접되도록 원형의 중공부를 가지며 상기 플렉스 스플라인에 대해 상대적으로 고정되는 강성 재질의 서큘러 스플라인을 포함하고,
    상기 중심축은,
    중심축 몸체;
    상기 중심축 몸체와 동심을 이루며 상기 중심축 몸체의 지름보다 큰 원형의 확대부; 및
    상기 확대부의 외주면에 형성되는 복수의 중심축 기어이
    를 포함하고,
    상기 3개 이상의 원형 부재 각각은,
    원형 부재 몸체;
    상기 원형 부재 몸체와 동심을 이루며 상기 원형 부재 몸체의 지름 보다 작은 원형의 축소부; 및
    상기 축소부의 외주면에 형성되며 상기 복수의 중심축 기어이와 맞물리는 복수의 원형 부재 기어이
    를 포함하는
    하모닉 드라이브.
  6. 입력축이 장착되는 중심축;
    상기 중심축을 가운데 두고 상기 중심축을 감싸도록 배치되며 상기 중심축에 의해 회전되는 3개 이상의 원형 부재;
    상기 3개 이상의 원형 부재를 전체적으로 감싸고 상기 3개 이상의 원형 부재에 맞게 3개 이상의 볼록부를 가지도록 탄성 변형이 가능한 얇은 재질로 이루어지며 출력축이 장착되는 플렉스 스플라인; 및
    상기 플렉스 스플라인의 상기 3개 이상의 볼록부가 내접되도록 원형의 중공부를 가지며 상기 플렉스 스플라인에 대해 상대적으로 고정되는 강성 재질의 서큘러 스플라인을 포함하고,
    상기 중심축은,
    중심축 몸체;
    상기 중심축 몸체와 동심을 이루며 상기 중심축 몸체의 지름보다 큰 원형의 확대부; 및
    상기 확대부의 외주면에 형성되는 복수의 중심축 기어이
    를 포함하고,
    상기 3개 이상의 원형 부재 중 일부의 원형 부재 각각은,
    원형 부재 몸체;
    상기 원형 부재 몸체와 동심을 이루며 상기 원형 부재 몸체의 지름 보다 작은 원형의 축소부; 및
    상기 축소부의 외주면에 형성되며 상기 복수의 중심축 기어이와 맞물리는 복수의 원형 부재 기어이
    를 포함하는
    하모닉 드라이브.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 하모닉 드라이브로서,
    입력축이 장착되는 중심축;
    상기 중심축을 가운데 두고 상기 중심축을 감싸도록 배치되며 상기 중심축에 의해 회전되는 3개 이상의 원형 부재;
    상기 3개 이상의 원형 부재를 전체적으로 감싸고 상기 3개 이상의 원형 부재에 맞게 3개 이상의 볼록부를 가지도록 탄성 변형이 가능한 얇은 재질로 이루어지며 출력축이 장착되는 플렉스 스플라인; 및
    상기 플렉스 스플라인의 상기 3개 이상의 볼록부가 내접되도록 원형의 중공부를 가지며 상기 플렉스 스플라인에 대해 상대적으로 고정되는 강성 재질의 서큘러 스플라인을 포함하고,
    상기 하모닉 드라이브는
    상기 3개 이상의 원형 부재를 회동 가능하게 지지하는 각각의 힌지;
    상기 3개 이상의 원형 부재가 서로 이격되도록 상기 각각의 힌지를 하나로 연결하여 지지하는 지지 부재
    를 포함하는
    하모닉 드라이브.
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