KR101805576B1 - 초고 감속용 유성치차 감속장치 - Google Patents

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Abstract

초고 감속용 유성치차 감속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초고 감속용 유성치차 감속장치는, 모터(motor)의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도를 제공하는 유성치차 감속유닛; 및 유성치차 감속유닛이 단부에 연결되되 적어도 두 파트(part)가 한 몸체로 결합되어 형성되는 입력축 모듈과, 입력축 모듈과의 상호작용에 의해 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하는 출력축 모듈을 구비하는 내접식 유성치차 감속기를 포함한다.

Description

초고 감속용 유성치차 감속장치{Planetary reduction gear device for ultra high reduction gear ratio}
본 발명은, 초고 감속용 유성치차 감속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 효율적인 구조로써 초고 감속비를 제공할 수 있음은 물론 경박단소한 구조를 가지기 때문에 콤팩트한 장비에 용이하게 적용될 수 있는 초고 감속용 유성치차 감속장치에 관한 것이다.
유성치차 감속기(planetary reduction gear)는 입력토크를 감속시켜 큰 구동력을 발생시키는 장치로서, 산업 전반에 걸쳐 널리 사용될 수 있다.
예컨대, 자동화 및 정밀제어기기에서는 전동모터, 서보모터 등과 같은 동력원의 원동축을 통해 전달되는 고부하의 회전속도를 감속시켜 전달하기 위해 유성치차 감속기가 사용될 수 있다.
통상의 유성치차 감속기는 중심축에 배치되는 태양치차(sun gear)와, 태양치차에 외접되는 다수의 유성치차(planetary gear)와, 다수의 유성치차의 반경방향 외측에 배치되어 다수의 유성치차와 외접되는 링기어(ring gear)를 포함한다.
이에, 태양치차에 회전력이 입력되면 이의 회전력이 유성치차들에 전달되어 출력되는데, 이때의 유성치차들이 자체적으로 회전될 뿐만 아니라 링기어 상에서 회전되기 때문에 일정한 감속비를 구현할 수 있게 되는 것이다.
한편, 하나의 유성치차 감속기가 제공하는 감속비는 미리 결정된 값을 갖는다. 즉 링기어와 태양치차의 기어개수를 태양치차의 기어개수로 나눈 값이 해당 유성치차 감속기가 제공하는 감속비일 수 있는데, 이는 변경되지 않고 일정하게 정해져 있을 수밖에 없다.
때문에 더 높은 감속비, 특히 초고 감속비를 구현하고자 할 때는 2개의 유성치차 감속기를 연결해서 사용하는 것을 고려할 수 있다.
하지만, 유성치차 감속기들을 단순하게 연결시켜 사용할 경우에는 부피가 커질 수밖에 없기 때문에 인덱스(index)와 같은 콤팩트한 장비에 적용이 어려운 문제점이 있다는 점을 고려해볼 때, 콤팩트하면서도 초고 감속비를 구현할 수 있는 신개념의 감속장치에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 등록번호 제1002422070000호 대한민국특허청 등록번호 제1003011200000호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 효율적인 구조로써 초고 감속비를 제공할 수 있음은 물론 경박단소한 구조를 가지기 때문에 콤팩트한 장비에 용이하게 적용될 수 있는 초고 감속용 유성치차 감속장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모터(motor)의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도를 제공하는 유성치차 감속유닛; 및 상기 유성치차 감속유닛이 단부에 연결되되 적어도 두 파트(part)가 한 몸체로 결합되어 형성되는 입력축 모듈과, 상기 입력축 모듈과의 상호작용에 의해 상기 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하는 출력축 모듈을 구비하는 내접식 유성치차 감속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치가 제공될 수 있다.
상기 내접식 유성치차 감속기의 입력축 모듈은, 일단부가 상기 출력축 모듈 측에 배치되는 제1 입력축 모듈; 및 일측은 상기 제1 입력축 모듈과 결합되고 타측은 상기 유성치차 감속유닛과 연결되는 제2 입력축 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제1 입력축 모듈은, 상기 출력축 모듈 측에 배치되되 외면에 입력치차가 연결되는 제1 모듈 헤드; 및 상기 제1 모듈 헤드와 연결되는 제1 모듈 샤프트를 포함할 수 있으며, 상기 제2 입력축 모듈은, 내부가 빈 중공 형상을 가지며, 상기 제1 모듈 샤프트가 삽입되는 제2 모듈 중공바디; 및 상기 제2 모듈 중공바디의 단부에 형성되되 상기 제2 모듈 중공바디의 직경보다 크게 형성되는 제2 모듈 플랜지를 포함할 수 있다.
상기 제1 입력축 모듈의 제1 모듈 샤프트와 상기 제2 입력축 모듈의 제2 모듈 중공바디 중 어느 하나에는 키(key) 결합을 위한 키 블록이 마련되고, 상대편에는 상기 키 블록이 결합되는 키 홈이 형성될 수 있으며, 상기 제1 입력축 모듈의 제1 모듈 샤프트와 상기 제2 입력축 모듈의 제2 모듈 중공바디는 상기 키 결합이 진행된 후에 볼트로 고정되어 한 몸체를 형성할 수 있다.
상기 유성치차 감속유닛은, 상기 제2 입력축 모듈의 제2 모듈 플랜지의 중심부에 회전 가능하게 배치되는 1차 감속용 태양치차; 및 상기 1차 감속용 태양치차의 반경방향 외측에서 상기 1차 감속용 태양치차와 치합되는 다수의 1차 감속용 유성치차를 포함할 수 있다.
상기 유성치차 감속유닛은, 상기 내접식 유성치차 감속기의 배면에 결합되되 상기 다수의 1차 감속용 유성치차와 치합되는 1차 감속용 링기어부가 중심부에 형성되는 링기어 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 감속용 태양치차의 일측에는 상기 1차 감속용 태양치차의 직경보다 큰 태양치차 연결구가 일체로 마련될 수 있으며, 상기 태양치차 연결구에는 상기 모터의 모터축이 연결되는 모터축 연결부재가 결합될 수 있다.
상기 유성치차 감속유닛은, 상기 모터축 연결부재의 외측에 결합되어 상기 모터축 연결부재의 회전을 가이드하는 모터축 연결용 베어링; 및 상기 모터축 연결용 베어링을 지지하는 베어링 지지부재를 더 포함할 수 있다.
상기 태양치차 연결구와 상기 모터축 연결부재는 억지끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있으며, 상기 모터축 연결부재의 단부에는 그 둘레방향을 따라 다수의 절취슬롯이 형성될 수 있다.
상기 유성치차 감속유닛은, 상기 모터축 연결부재의 절취슬롯 영역을 선택적으로 클램핑시키는 클램프; 및 상기 내접식 유성치차 감속기의 배면에 결합되되 상기 모터가 장착되도록 하는 모터 장착판을 더 포함할 수 있다.
상기 내접식 유성치차 감속기는, 상기 입력축 모듈과 상기 출력축 모듈이 탑재되는 장소를 형성하되 내치차가 내벽에 일체로 형성되는 내치차 일체형 본체; 및 상기 내치차 일체형 본체의 일측에 결합되어 상기 유성치차 감속유닛이 장착되는 장소를 형성하는 단부 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 내접식 유성치차 감속기는, 상기 출력축 모듈 측에 배치되되 상기 제1 모듈 헤드의 둘레 방향을 따라 배치되어 상기 제1 모듈 헤드의 입력치차와 치합되어 연동되는 다수의 등방 1단 유성치차; 및 일단부가 상기 등방 1단 유성치차에 연결되어 상기 등방 1단 유성치차의 회전에 의해 회전되는 회전축과, 상기 회전축 상에 미리 결정된 간격의 위상차를 가지고 연결되는 다수의 편심캠을 구비하는 다수의 크랭크축를 더 포함할 수 있다.
상기 내접식 유성치차 감속기는, 중심부에는 상기 입력축 모듈이 통과되는 모듈 통과공이 형성되고 외벽에는 상기 내치차 일체형 본체의 내치차에 치합되는 외치차가 형성되며, 상기 크랭크축의 편심캠과 연결되어 상기 크랭크축의 회전에 따라 병진회전운동하는 다수의 켤레 유성치차를 더 포함할 수 있다.
상기 출력축 모듈은, 상기 입력축 모듈의 입력치차가 중심부에 배치되는 편평 출력축; 및 상기 편평 출력축과 결합되며, 세차운동의 발생을 방지시키는 세차방지판을 포함할 수 있다.
상기 출력축 모듈은, 상기 편평 출력축과 상기 세차방지판에 결합되어 출력 진동을 억제시키는 진동억제핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 효율적인 구조로써 초고 감속비를 제공할 수 있음은 물론 경박단소한 구조를 가지기 때문에 콤팩트한 장비에 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고 감속용 유성치차 감속장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 부분 종단면도이다.
도 4는 도 2에서 단부 커버를 분리한 도면이다.
도 5는 도 4에서 클램프와 모터 장착판을 분리한 도면이다.
도 6은 도 5에서 유성치차 감속유닛의 일부를 더 분리한 도면이다.
도 7은 입력축 모듈과 유성치차 감속유닛의 일부에 대한 분해도이다.
도 8은 도 7의 조립 단면도이다.
도 9는 내접식 유성치차 감속기의 분해도이다.
도 10은 도 9의 배면도이다.
도 11 및 도 12는 각각 도 9와 도 10의 일부 구성만을 발췌한 상태의 도면이다.
도 13 및 도 14는 각각 입력축 모듈의 분해도이다.
도 15 및 도 16은 각각 출력축 모듈의 분해도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고 감속용 유성치차 감속장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 배면 사시도이며, 도 3은 도 1의 부분 종단면도이고, 도 4는 도 2에서 단부 커버를 분리한 도면이며, 도 5는 도 4에서 클램프와 모터 장착판을 분리한 도면이고, 도 6은 도 5에서 유성치차 감속유닛의 일부를 더 분리한 도면이며, 도 7은 입력축 모듈과 유성치차 감속유닛의 일부에 대한 분해도이고, 도 8은 도 7의 조립 단면도이며, 도 9는 내접식 유성치차 감속기의 분해도이고, 도 10은 도 9의 배면도이며, 도 11 및 도 12는 각각 도 9와 도 10의 일부 구성만을 발췌한 상태의 도면이고, 도 13 및 도 14는 각각 입력축 모듈의 분해도이며, 도 15 및 도 16은 각각 출력축 모듈의 분해도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 초고 감속용 유성치차 감속장치(1)는 효율적인 구조로써 초고 감속비를 제공할 수 있음은 물론 경박단소한 구조를 가지기 때문에 콤팩트한 장비에 용이하게 적용될 수 있도록 한 것으로서, 도시 않은 모터(motor)가 연결되는 유성치차 감속유닛(200, 주로 도 2 내지 도 8 참조)과, 유성치차 감속유닛(200)이 결합되는 내접식 유성치차 감속기(100, 주로 도 1, 도 9 내지 도 16 참조)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 초고 감속용 유성치차 감속장치(1)의 결합구조는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유성치차 감속유닛(200)이 내접식 유성치차 감속기(100)의 일측, 특히 입력축 모듈(120)의 단부에 결합되는 형태인데, 이와 같을 경우 도 3에 도시된 것처럼 경박단소한 구조를 제공할 수 있음은 물론 구조적인 특징으로 인해 초고 감속비를 구현할 수 있다. 즉 도시 않은 모터의 회전속도가 유성치차 감속기(100)에 의해 1차로 감속된 후, 다시 내접식 유성치차 감속기(100)를 통해 2차로 감속된 후 출력될 수 있기 때문에 큰 토크(torque)를 발생시키면서도 초고 감속비를 구현할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해, 도 1, 그리고 도 9 내지 도 16을 참조하여 내접식 유성치차 감속기(100)에 대해 먼저 설명한 후, 이어서 도 2 내지 도 8을 참조하여 유성치차 감속유닛(200)에 대해 설명하도록 한다.
우선, 내접식 유성치차 감속기(100)에 대한 설명이다. 도 1, 그리고 도 9 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 내접식 유성치차 감속기(100)는 유성치차 감속유닛(200) 쪽에서 입력되는 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하는 역할을 한다.
이러한 내접식 유성치차 감속기(100)는 감속을 위한 다수의 부품이 탑재되는 내치차 일체형 본체(110)와, 내치차 일체형 본체(110)의 일측에 결합되어 유성치차 감속유닛(200)이 장착되는 장소를 형성하는 단부 커버(191)와, 모터의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도가 유성치차 감속유닛(200)으로부터 입력되는 입력축 모듈(120, 도 13 및 도 14 참조)과, 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하는 출력축 모듈(130, 도 15 및 도 16 참조)을 포함한다.
내접식 유성치차 감속기(100)가 위와 같은 콤팩트한 구조로 적용될 경우, 제약조건이나 별도의 보조구조물 사용조건 없이도 입력축 모듈(120)을 해당 위치에 용이하게 장착할 수 있어 장착 부피를 최소화할 있고, 감속대역을 종래보다 향상시킬 수 있도다.
내치차 일체형 본체(110)는 후술할 켤레 유성치차(160) 즉, 한 쌍의 켤레 유성치차(160)와 치합되는 구조물이다. 켤레 유성치차(160)와의 치합을 위해 내치차 일체형 본체(110)의 내벽에는 내치차(111)가 형성된다. 내치차(111)는 내치차 일체형 본체(110)의 내벽에 일체로 형성될 수 있다.
내치차 일체형 본체(110)의 둘레에는 다수의 통공(112)이 형성된다. 통공(112)은 단부 커버(191)와의 볼트(194a, 도 9 및 도 10 참조) 결합을 위해 마련된다. 즉 내치차 일체형 본체(110)의 단부에는 단부 커버(191)가 결합되는데, 단부 커버(191)가 내치차 일체형 본체(110)에 결합되기 위해 내치차 일체형 본체(110)와 단부 커버(191)에는 각각 통공(112,191a)이 형성된다. 이에, 통공(112,191a)으로 볼트(194a)를 삽입하여 체결함으로써 내치차 일체형 본체(110)와 단부 커버(191)를 결합시킬 수 있다.
단부 커버(191)의 중앙에는 입력축 모듈(120), 특히 제2 입력축 모듈(122)에 연결되는 유성치차 감속유닛(200)의 구성들, 즉 모터축 연결부재(260) 등이 통과되는 제1 통과홀(191b)이 형성된다.
입력축 모듈(120)은 내치차 일체형 본체(110)에 연결되되 모터의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도가 유성치차 감속유닛(200)으로부터 입력되는 부분이다. 즉 모터가 동작되면 유성치차 감속유닛(200)에 의해 1차로 감속된 후, 입력축 모듈(120)로 직접 전달된다.
본 실시예에서 입력축 모듈(120)은 적어도 두 파트(part)로 분리된 상태에서 상호 결합되어 한 몸체를 형성한다.
이에 대해 부연하면, 만약 종전처럼 입력축 모듈(120)이 하나의 몸체로 적용되면 감속기 중앙의 공간보다 입력축의 후단부 외주면 치형이 큰 경우에는 감속기 본체의 중앙공간으로 관통될 수 없어서 장착이 아예 불가능하거나 장착을 위한 별도의 보조구조물이 필요하여 결국, 장착 부피를 최소화하기가 어려운 결과를 초래할 수 있으며, 이로 인해 상대적으로 저감속비 구현에도 제약이 발생될 수밖에 없다.
하지만, 본 실시예처럼 입력축 모듈(120)이 적어도 두 파트(part)로 분리된 상태에서 상호 결합되어 한 몸체를 형성하게 되면 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 즉 제2 입력축 모듈(122)은 유성치차 감속유닛(200) 측에 연결된 상태이고, 반대편에서 제1 입력축 모듈(121)이 배치되어 제2 입력축 모듈(122)과 결합되는 구조이기 때문에 제1 입력축 모듈(121)의 직경을 크게 할 필요가 없어 설치에 제약이 없을 뿐만 아니라 장착을 위한 별도의 보조구조물 역시 필요치 않다. 특히, 제1 입력축 모듈(121)의 단부에 형성되는 입력치차(121c)가 출력축 모듈(130)의 편평 출력축(131)에 배치되고 있기 때문에 장착 부피의 최소화를 구현할 수 있음은 물론 상대적으로 저감속비 구현에도 유리하다.
이러한 역할을 담당하는 입력축 모듈(120)은 도 13 및 도 14에 자세히 도시된 것처럼 그 일단부가 출력축 모듈(130)의 편평 출력축(131) 측에 배치되는 제1 입력축 모듈(121)과, 일측은 제1 입력축 모듈(121)과 결합되고 타측은 유성치차 감속유닛(200)과 연결되는 제2 입력축 모듈(122)을 포함한다. 자세히 후술하겠지만 제2 입력축 모듈(122)에는 유성치차 감속유닛(200)을 이루는 다수의 1차 감속용 유성치차(220)가 연결된다.
제1 입력축 모듈(121)은 출력축 모듈(130)의 편평 출력축(131) 측에 배치되되 외면에 입력치차(121c)가 연결되는 제1 모듈 헤드(121a)와, 제2 모듈 헤드와 연결되고, 제2 입력축 모듈(122)로 삽입되는 제1 모듈 샤프트(121b)를 포함할 수 있다. 제1 모듈 헤드(121a)의 외면에 형성되는 입력치차(121c)는 쐐기형 치형으로 적용됨으로써 동작이 유연해질 수 있도록 한다.
제2 입력축 모듈(122)은 내부가 빈 중공 형상을 가지며, 제1 모듈 샤프트(121b)가 삽입되는 제2 모듈 중공바디(122a)와, 제2 모듈 중공바디(122a)의 단부에 형성되되 제2 모듈 중공바디(122a)의 직경보다 크게 형성되는 제2 모듈 플랜지(122b)를 포함할 수 있다.
한편, 제1 입력축 모듈(121)과 제2 입력축 모듈(122)이 결합된 상태에서 이들이 임의로 회전되어서는 아니 된다. 즉 유성치차 감속유닛(200)이 결합된 제2 입력축 모듈(122)에 대하여 제1 입력축 모듈(121)이 헛돌면 아니 된다.
이를 위해, 제1 모듈 샤프트(121b)의 외벽에는 키 블록(121d)이 마련되고, 제2 모듈 중공바디(122a)의 내벽에는 키 블록(121d)이 형상맞춤되게 삽입되는 키 홈(122c)이 형성된다. 따라서 제1 입력축 모듈(121)과 제2 입력축 모듈(122)을 결합시킬 때, 키 블록(121d)과 키 홈(122c)을 맞춰 결합시킴으로써, 제1 입력축 모듈(121)이 헛도는 현상을 예방할 수 있다.
또한 키 결합된 제1 입력축 모듈(121)과 제2 입력축 모듈(122)이 한 몸체가 될 수 있도록 볼트(123)가 사용된다. 다시 말해, 제1 입력축 모듈(121)의 제1 모듈 샤프트(121b)와 제2 입력축 모듈(122)의 제2 모듈 중공바디(122a)는 키 블록(121d)과 키 홈(122c)을 통한 키 결합이 진행된 후에 볼트(123)로 고정되어 한 몸체, 다시 말해 마치 하나의 구조물과 같은 입력축 모듈(120)을 이룰 수 있다.
이러한 입력축 모듈(120)이 원활하게 회전되고 또한 입력축 모듈(120)로 제공되는 오일이 새지 않도록 입력축 모듈(120)의 주변에는 입력축 지지베어링(125)과, 입력축 오일씰(126)이 마련된다. 입력축 지지베어링(125)의 주변에는 입력축 지지베어링(125)을 지지하는 C링(127)이 마련된다.
출력축 모듈(130)은 다수의 부품을 통해 입력축 모듈(120)과 연결되어 상호작용하며, 입력축 모듈(120)에서 입력되는 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하는 역할을 한다. 즉 모터로부터의 회전속도를 크게 감속시키면서도 큰 토크를 출력하는 역할을 한다.
이러한 출력축 모듈(130)은 주로 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 입력축 모듈(120)의 입력치차(121c)가 중심부에 배치되는 편평 출력축(131)과, 편평 출력축(131)과 결합되며, 세차운동(precessional motion, 歲差運動)의 발생을 방지시키는 세차방지판(132)을 포함한다.
편평 출력축(131)의 중앙에는 제1 입력축 모듈(121)의 입력치차(121c)가 배치되는 입력치차 배치부(131a)가 형성된다. 그리고 입력치차 배치부(131a)의 주변에는 입력치차(121c)와 치합되는 다수의 등방 1단 유성치차(141)가 회전 가능하게 배치되는 다수의 유성치차 배치부(131b)가 형성된다. 입력치차 배치부(131a)와 유성치차 배치부(131b)의 중앙은 모두 이웃된 구조물과의 연결을 위한 관통홀의 형태를 취할 수 있다.
세차방지판(132)을 향한 편평 출력축(131)의 일측에는 다수의 이격다리(131c)가 형성되며, 이격다리(131c)에는 볼트공(131d)이 형성된다. 이격다리(131c)는 편평 출력축(131)의 둘레 방향을 따라 다수 개 마련되는데, 이러한 이격다리(131c)들로 인해 편평 출력축(131)과 세차방지판(132)은 이격다리(131c)의 길이만큼 이격된 상태로 결합될 수 있다.
세차방지판(132)에는 이격다리(131c)의 볼트공(131d)에 연통되는 통공(132a)이 형성된다. 따라서 볼트(B)를 세차방지판(132)의 통공(132a)으로 삽입시켜 편평 출력축(131)의 이격다리(131c)에 형성되는 볼트공(131d)에 체결함으로써 편평 출력축(131)과 세차방지판(132)을 하나의 몸체로 연결할 수 있다.
편평 출력축(131)과 세차방지판(132) 사이에는 출력 진동을 억제시키는 진동억제핀(133)이 결합된다. 진동억제핀(133)은 상호간 이격간격을 두고 다수 개 적용될 수 있다. 진동억제핀(133)이 편평 출력축(131)과 세차방지판(132) 사이에 결합될 수 있도록 편평 출력축(131)과 세차방지판(132)에는 각각 핀홀(131e,132e)이 형성된다. 편평 출력축(131)에 형성되는 핀홀(131e)은 이격다리(131c)의 볼트공(131d) 주변에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 내접식 유성치차 감속기(100)에는 감속 작용, 즉 입력축 모듈(120)에서 입력되는 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하기 위한 수단으로서 다수의 등방 1단 유성치차(140), 다수의 크랭크축(150), 다수의 켤레 유성치차(160)가 마련된다.
다수의 등방 1단 유성치차(140)는 입력축 모듈(120)의 제1 입력축 모듈(121)을 이루는 제1 모듈 헤드(121a)의 둘레 방향을 따라 배치되어 제1 모듈 헤드(121a)의 입력치차(121c)와 치합되어 연동된다. 즉 모터에 의해 입력축 모듈(120)이 회전될 경우, 입력축 모듈(120)의 입력치차(121c)와 치합되는 다수의 등방 1단 유성치차(140) 역시, 회전될 수 있다.
이러한 등방 1단 유성치차(140)들은 등각도로 이격배치되며, 출력축 모듈(130)을 형성하는 편평 출력축(131)의 유성치차 배치부(131b) 상에 하나씩 회전 가능하게 배치되며, 크랭크축(150)과 연결된다. 이처럼 크랭크축(150)이 편평 출력축(131)을 통과해서 등방 1단 유성치차(140)와 연결되어야 하기 때문에 유성치차 배치부(131b)의 중심은 관통된다.
등방 1단 유성치차(140)들의 자리이탈을 방지하고 내접식 유성치차 감속기(100)의 단부 마감처리를 위해 출력축 실링덮개(171)와 출력축 오일씰(172)이 등방 1단 유성치차(140)들에 이웃되게 위치된 후에 편평 출력축(131)에 결합된다.
출력축 오일씰(172)은 출력축 실링덮개(171)와 편평 출력축(131) 사이에 배치되며, 출력축 실링덮개(171)는 편평 출력축(131)에 볼트(B1) 결합된다.
다수의 크랭크축(150)은 등방 1단 유성치차(140) 및 켤레 유성치차(160)와 연결된다. 다수의 크랭크축(150)은 등방 1단 유성치차(140)의 개수만큼 적용될 수 있다. 본 실시예의 경우, 3개의 등방 1단 유성치차(140)와 크랭크축(150)이 적용되고 있다. 이러한 크랭크축(150)은 그 일단부가 등방 1단 유성치차(140)에 연결되어 등방 1단 유성치차(140)의 회전에 의해 회전되는 회전축(151)과, 회전축(151) 상에 미리 결정된 간격의 위상차를 가지고 연결되는 다수의 편심캠(152)을 포함한다.
크랭크축(150)과 등방 1단 유성치차(140)가 헛돌지 않도록 회전축(151)의 일단부에는 D컷 가공부(151a)가 형성되고, 등방 1단 유성치차(140)에는 D컷 가공부(151a)가 결합되는 비원형 홀(141)이 형성된다.
크랭크축(150)과 등방 1단 유성치차(140)가 헛돌지 않도록 하기 위해 종전처럼 이들의 스플라인 결합을 고려해볼 수도 있으나 이럴 경우, 스플라인 구현을 위한 이빨의 개수가 많아져서 어떠한 것을 기준으로 하여 크랭크축(150)과 등방 1단 유성치차(140)를 조립해야 하는지 혼동의 여지가 있을 수 있다.
하지만, 본 실시예처럼 회전축(151)의 일단부에 D컷 가공부(151a)를 만들고, 이에 대응되게 등방 1단 유성치차(140)에 비원형 홀(141)을 형성시킬 경우, 크랭크축(150)과 등방 1단 유성치차(140)의 조립 시 위상 파악이 용이해질 수 있는 이점이 있다.
편심캠(152)은 회전축(151) 상에 미리 결정된 간격의 위상차를 가지고 연결되는 구조물로서, 각각이 켤레 유성치차(160)와 하나씩 연결된다. 이들의 연결을 위해 다수의 지지구가 사용되나 이에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
다수의 켤레 유성치차(160)는 중심부에 입력축 모듈(120)이 통과되는 모듈 통과공(162)이 형성되고 외벽에 내치차 일체형 본체(110)의 내치차(111)에 치합되는 외치차(161)가 형성되며, 크랭크축(150)의 편심캠(152)과 연결되어 크랭크축(150)의 회전에 따라 병진회전운동하는 기어이다. 도시된 것처럼 한 쌍으로 적용될 수 있다.
켤레 유성치차(160)의 중심부 외곽에는 편평 출력축(131)의 이격다리(131c)가 통과되는 이격다리 통과홀(163)이 형성된다. 켤레 유성치차(160)의 양측에는 켤레 유성치차(160)의 지지를 위한 켤레 출력축지지 장축 앵귤러 볼 베어링(173)이 결합될 수 있다.
다음으로, 유성치차 감속유닛(200)에 대한 설명이다. 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 유성치차 감속유닛(200)은 도시 않은 모터와 연결되는 감속기 혹은 감속부품으로서 모터의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도를 전술한 내접식 유성치차 감속기(100)의 입력축 모듈(120)로 전달하는 역할을 한다.
이처럼 유성치차 감속유닛(200)은 모터의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도를 전술한 내접식 유성치차 감속기(100)의 입력축 모듈(120)로 전달하기 때문에, 유성치차 감속유닛(200)은 입력축 모듈(120), 즉 입력축 모듈(120)의 제2 입력축 모듈(122)에 연결될 수 있다. 특히, 제2 입력축 모듈(122)을 이루는 제2 모듈 플랜지(122b)에 내접식 유성치차 감속기(100)이 연결될 수 있다.
이러한 내접식 유성치차 감속기(100)는 1차 감속용 태양치차(210), 다수의 1차 감속용 유성치차(220), 그리고 1차 감속용 링기어부(230)를 구비하는 링기어 플레이트(240)를 포함할 수 있다.
1차 감속용 태양치차(210)는 제2 입력축 모듈(122)의 제2 모듈 플랜지(122b)의 중심부에 회전 가능하게 배치되는 기어이다.
그리고 1차 감속용 유성치차(220)는 1차 감속용 태양치차(210)의 반경방향 외측에서 1차 감속용 태양치차(210)와 치합된다. 본 실시예에서 1차 감속용 유성치차(220)는 등간격으로 3개가 마련되며, 1차 감속용 태양치차(210)의 외측에서 1차 감속용 태양치차(210)와 치합된다.
따라서 1차 감속용 태양치차(210)가 회전되면 이에 연동되어 다수의 1차 감속용 유성치차(220)가 회전될 수 있다. 이때, 1차 감속용 유성치차(220)들은 감속을 위해 자체 회전도 되지만 공전되어야 한다. 이를 위해, 링기어 플레이트(240)가 적용된다.
링기어 플레이트(240)는 내접식 유성치차 감속기(100)의 배면에 결합되는 구조물로서, 그 중심부에는 다수의 1차 감속용 유성치차(220)와 치합되는 1차 감속용 링기어부(230)가 형성된다.
따라서 1차 감속용 태양치차(210)가 회전되면 이에 연동되어 다수의 1차 감속용 유성치차(220)가 자체 회전되면서 1차 감속용 링기어부(230)에 의해 공전될 수 있는데, 이로 인해 모터의 회전속도를 1차로 감속시킬 수 있다. 이때의 감속비는 1차 감속용 링기어부(230)와 1차 감속용 태양치차(210)의 기어개수를 1차 감속용 태양치차(210)의 기어개수로 나눈 값일 수 있으므로 미리 적절하게 설계하여 1차 감속도를 세팅할 수 있다.
한편, 전술한 것처럼 1차 감속용 유성치차(220)의 자체 회전 또는 공전을 위해서는 1차 감속용 태양치차(210)가 회전되어야 한다. 그러기 위해서는 1차 감속용 태양치차(210)에 모터가 직결되어야 하는데, 이를 위해 태양치차 연결구(250)와, 모터축 연결부재(260)가 마련된다.
태양치차 연결구(250)는 1차 감속용 태양치차(210)의 일측에서 1차 감속용 태양치차(210)의 직경보다 크게 형성되는 구조물이다. 도 3 및 도 8의 단면도에 도시된 것처럼 1차 감속용 태양치차(210)와 태양치차 연결구(250)는 일체형 구조물일 수 있다.
모터축 연결부재(260)는 그 일측이 태양치차 연결구(250)와 결합되고, 타측이 모터의 모터축과 연결된다. 본 실시예에서 태양치차 연결구(250)와 모터축 연결부재(260)는 억지끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있다. 이에, 모터가 동작되어 모터축이 회전되면 모터축 연결부재(260)와 태양치차 연결구(250)를 통해 1차 감속용 태양치차(210)가 회전될 수 있다.
모터축 연결부재(260)의 단부에는 그 둘레방향을 따라 다수의 절취슬롯(261)이 형성된다. 다수의 절취슬롯(261)은 모터축이 용이하게 삽입될 수 있도록 하기 위한 수단일 수 있다.
이러한 모터축 연결부재(260)의 외측에는 모터축 연결부재(260)의 회전을 가이드하는 모터축 연결용 베어링(271)이 마련된다. 그리고 모터축 연결용 베어링(271)은 베어링 지지부재(272)에 의해 지지된다. 베어링 지지부재(272)는 단부 커버(191)에 나사 결합되면서 모터축 연결용 베어링(271)을 지지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 초고 감속용 유성치차 감속장치(1)에는 모터(미도시)의 장착을 위해 클램프(274)와, 모터 장착판(275)이 더 마련된다.
클램프(274)는 모터축 연결부재(260)의 절취슬롯(261) 영역을 선택적으로 클램핑시키는 역할을 한다. 즉 모터축이 모터축 연결부재(260)에 연결된 후에는 클램프(274)로 절취슬롯(261) 영역을 조임으로서 모터축과 모터축 연결부재(260)의 연결이 임의로 해제되지 않도록 한다.
모터 장착판(275)은 내접식 유성치차 감속기(100)의 배면에 결합되되 모터가 장착되도록 하는 역할을 한다. 모터 장착판(275)은 도시 않은 나사에 의해 베어링 지지부재(272)에 결합될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 초고 감속용 유성치차 감속장치(1)의 작용을 설명한다.
우선, 도시 않은 모터가 동작되어 모터축이 회전되면 유성치차 감속유닛(200)을 이루는 모터축 연결부재(260)와 태양치차 연결구(250)를 통해 1차 감속용 태양치차(210)가 회전될 수 있다.
1차 감속용 태양치차(210)가 회전되면 이에 치합되는 다수의 1차 감속용 유성치차(220)가 자체 회전되면서 1차 감속용 링기어부(230)에 의해 공전될 수 있으며, 이의 작용으로 인해 모터의 회전속도를 1차로 감속시킬 수 있다.
한편, 유성치차 감속유닛(200)을 통해 모터의 회전속도를 1차로 감속되면, 이어서 1차 감속도가 내접식 유성치차 감속기(100)의 입력축 모듈(120)로 그대로 전달된다.
모터의 회전속도가 1차로 감속된 1차 감속도가 내접식 유성치차 감속기(100)의 입력축 모듈(120)로 전달되어 입력축 모듈(120)의 제2 입력축 모듈(122)이 회전되면 제2 입력축 모듈(122)과 축 결합되어 하나의 몸체를 이루는 제1 입력축 모듈(121)이 회전될 수 있다.
제1 입력축 모듈(121)이 회전되면 제1 입력축 모듈(121)의 입력치차(121c)와 치합되는 다수의 등방 1단 유성치차(140)가 회전된다. 등방 1단 유성치차(140)들이 회전되면 등방 1단 유성치차(140)들에 연결된 크랭크축(150)이 회전력을 전달받아 자전 및 공전하게 된다.
이때, 크랭크축(150)은 자전 및 공전운동하면서 소정의 감속비, 즉 입력축 모듈(120)과 그에 치합되어 있는 등방 1단 유성치차(140)의 치합비에 따른 2차 감속 작용을 수행하게 되며, 이와 함께 크랭크축(150)의 편심캠(152)에 장착된 켤레 유성치차(160)가 병진회전운동한다.
그리고 크랭크축(150)의 감속운동은 출력축 모듈(130)에 전달되어 요구되는 감속비에 따른 감속도, 즉 유성치차 감속유닛(200) 측의 1차 감속도보다 더 감속된 2차 감속도를 출력할 수 있게 된다. 따라서 장비는 콤팩트하지만 초고 감속비를 제공할 수 있다.
이와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 효율적인 구조로써 초고 감속비를 제공할 수 있음은 물론 경박단소한 구조를 가지기 때문에 콤팩트한 장비에 용이하게 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 초고 감속용 유성치차 감속장치 100 : 내접식 유성치차 감속기
110 : 내치차 일체형 본체 111 : 내치차
120 : 입력축 모듈 121 : 제1 입력축 모듈
121a : 제1 모듈 헤드 121b : 제1 모듈 샤프트
121c : 입력치차 121d : 키 블록
122 : 제2 입력축 모듈 122a : 제2 모듈 중공바디
122b : 제2 모듈 플랜지 122c : 키 홈
123 : 볼트 125 : 입력축 지지베어링
126 : 입력축 오일씰 130 : 출력축 모듈
131 : 편평 출력축 131a : 입력치차 배치부
131b : 유성치차 배치부 131c : 이격다리
131d : 볼트공 132 : 세차방지판
132a : 통공 133 : 진동억제핀
140 : 등방 1단 유성치차 141 : 비원형 홀
150 : 크랭크축 151 : 회전축
151a : D컷 가공부 152 : 편심캠
160 : 켤레 유성치차 161 : 외치차
162 : 모듈 통과공 171 : 출력축 실링덮개
172 : 출력축 오일씰 191 : 단부 커버
200 : 유성치차 감속유닛 210 : 1차 감속용 태양치차
220 : 1차 감속용 유성치차 230 : 1차 감속용 링기어부
240 : 링기어 플레이트 250 : 태양치차 연결구
260 : 모터축 연결부재 261 : 절취슬롯
271 : 모터축 연결용 베어링 272 : 베어링 지지부재
274 : 클램프 275 : 모터 장착판

Claims (15)

  1. 모터(motor)의 회전속도를 1차로 감속시킨 1차 감속도를 제공하는 유성치차 감속유닛; 및
    상기 유성치차 감속유닛이 단부에 연결되되 적어도 두 파트(part)가 한 몸체로 결합되어 형성되는 입력축 모듈과, 상기 입력축 모듈과의 상호작용에 의해 상기 1차 감속도를 더 감속시켜 2차 감속도로 출력하는 출력축 모듈을 구비하는 내접식 유성치차 감속기를 포함하며,
    상기 내접식 유성치차 감속기의 입력축 모듈은,
    일단부가 상기 출력축 모듈 측에 배치되되 외면에 입력치차가 연결되는 제1 모듈 헤드와, 상기 제1 모듈 헤드와 연결되는 제1 모듈 샤프트를 구비하는 제1 입력축 모듈; 및
    내부가 빈 중공 형상을 가지되 상기 제1 모듈 샤프트가 삽입되는 제2 모듈 중공바디와, 상기 제2 모듈 중공바디의 단부에 형성되되 상기 제2 모듈 중공바디의 직경보다 크게 형성되는 제2 모듈 플랜지를 구비하며, 일측은 상기 제1 입력축 모듈과 결합되고 타측은 상기 유성치차 감속유닛과 연결되는 제2 입력축 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입력축 모듈의 제1 모듈 샤프트와 상기 제2 입력축 모듈의 제2 모듈 중공바디 중 어느 하나에는 키(key) 결합을 위한 키 블록이 마련되고, 상대편에는 상기 키 블록이 결합되는 키 홈이 형성되며,
    상기 제1 입력축 모듈의 제1 모듈 샤프트와 상기 제2 입력축 모듈의 제2 모듈 중공바디는 상기 키 결합이 진행된 후에 볼트로 고정되어 한 몸체를 형성하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유성치차 감속유닛은,
    상기 제2 입력축 모듈의 제2 모듈 플랜지의 중심부에 회전 가능하게 배치되는 1차 감속용 태양치차; 및
    상기 1차 감속용 태양치차의 반경방향 외측에서 상기 1차 감속용 태양치차와 치합되는 다수의 1차 감속용 유성치차를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유성치차 감속유닛은,
    상기 내접식 유성치차 감속기의 배면에 결합되되 상기 다수의 1차 감속용 유성치차와 치합되는 1차 감속용 링기어부가 중심부에 형성되는 링기어 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 1차 감속용 태양치차의 일측에는 상기 1차 감속용 태양치차의 직경보다 큰 태양치차 연결구가 일체로 마련되며,
    상기 태양치차 연결구에는 상기 모터의 모터축이 연결되는 모터축 연결부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유성치차 감속유닛은,
    상기 모터축 연결부재의 외측에 결합되어 상기 모터축 연결부재의 회전을 가이드하는 모터축 연결용 베어링; 및
    상기 모터축 연결용 베어링을 지지하는 베어링 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 태양치차 연결구와 상기 모터축 연결부재는 억지끼워맞춤 방식으로 결합되며,
    상기 모터축 연결부재의 단부에는 그 둘레방향을 따라 다수의 절취슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유성치차 감속유닛은,
    상기 모터축 연결부재의 절취슬롯 영역을 선택적으로 클램핑시키는 클램프; 및
    상기 내접식 유성치차 감속기의 배면에 결합되되 상기 모터가 장착되도록 하는 모터 장착판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 내접식 유성치차 감속기는,
    상기 입력축 모듈과 상기 출력축 모듈이 탑재되는 장소를 형성하되 내치차가 내벽에 일체로 형성되는 내치차 일체형 본체; 및
    상기 내치차 일체형 본체의 일측에 결합되어 상기 유성치차 감속유닛이 장착되는 장소를 형성하는 단부 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내접식 유성치차 감속기는,
    상기 출력축 모듈 측에 배치되되 상기 제1 모듈 헤드의 둘레 방향을 따라 배치되어 상기 제1 모듈 헤드의 입력치차와 치합되어 연동되는 다수의 등방 1단 유성치차; 및
    일단부가 상기 등방 1단 유성치차에 연결되어 상기 등방 1단 유성치차의 회전에 의해 회전되는 회전축과, 상기 회전축 상에 미리 결정된 간격의 위상차를 가지고 연결되는 다수의 편심캠을 구비하는 다수의 크랭크축를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내접식 유성치차 감속기는,
    중심부에는 상기 입력축 모듈이 통과되는 모듈 통과공이 형성되고 외벽에는 상기 내치차 일체형 본체의 내치차에 치합되는 외치차가 형성되며, 상기 크랭크축의 편심캠과 연결되어 상기 크랭크축의 회전에 따라 병진회전운동하는 다수의 켤레 유성치차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 출력축 모듈은,
    상기 입력축 모듈의 입력치차가 중심부에 배치되는 편평 출력축; 및
    상기 편평 출력축과 결합되며, 세차운동의 발생을 방지시키는 세차방지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 출력축 모듈은,
    상기 편평 출력축과 상기 세차방지판에 결합되어 출력 진동을 억제시키는 진동억제핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고 감속용 유성치차 감속장치.
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