KR101960348B1

KR101960348B1 - 파동기어장치의 파동발생기

Info

Publication number: KR101960348B1
Application number: KR1020187004356A
Authority: KR
Inventors: 준 한다; 소타로 미야케; 히로아키 기무라; 히데오 야스에
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2019-03-20
Also published as: WO2017046927A1; US10907716B2; EP3351822B1; KR20180030130A; JP6440280B2; TW201712250A; EP3351822A4; TWI698598B; CN108027020A; JPWO2017046927A1; EP3351822A1; US20180245678A1; CN108027020B

Abstract

파동기어장치(1)의 파동발생기(5)는, 가요성 외치기어(4)를 타원모양으로 휘어지게 하여 강성 내치기어(2, 3)에 맞물리게 하고, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시킨다. 파동발생기(5)의 강성 플러그(6)의 내측에는, 플러그 지지링(11)이 일체화되어 고정되어 있다. 강성 플러그(6)는 철계소재로 형성되고, 플러그 지지링(11)은 철계소재보다 강성이 높은 고강성소재로 형성되어 있다. 강성 플러그(6)의 변형을 억제하여 큰 중공부(9)를 구비한 파동발생기(5)를 얻을 수 있다.

Description

파동기어장치의 파동발생기{WAVE MOTION GENERATOR FOR WAVE MOTION GEAR DEVICE}

본 발명은, 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)를 비원형(非圓形)으로 휘어지게 하여 강성 내치기어에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器)에 관한 것이다.

파동기어장치로서는, 반경방향으로 휘어질 수 있는 가요성 외치기어가 컵 형상(cup 形狀)을 한 컵형 파동기어장치, 실크햇 형상(silk hat 形狀)을 한 실크햇형 파동기어장치 및 원통형상을 한 플랫형 파동기어장치(flat型波動gear裝置)가 알려져 있다. 또한 이들의 파동기어장치에 있어서는, 그 중심부분을 관통하여 연장되는 중공부(中空部)를 구비한 중공형 파동기어장치(中空型波動gear裝置)가 알려져 있다.

일반적인 파동기어장치에서는, 강성 내치기어의 내측에 반경방향으로 휘어질 수 있는 가요성 외치기어가 동축(同軸)으로 배치되고, 이 내측에 파동발생기가 장착되어 있다. 따라서 중공형 파동기어장치의 중공부의 크기는, 일반적으로 가장 내측에 배치되어 있는 파동발생기에 형성되는 중공부의 지름에 의하여 규정된다. 파동발생기는, 강체(剛體)로 이루어지는 플러그(plug)와, 이 플러그의 외주면에 장착된 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)을 구비하고 있고, 플러그에 중공부가 형성된다.

한편, 파동기어장치의 파동발생기는 일반적으로 철계소재(鐵系素材)(강재(鋼材))로 제조되어 있다. 특허문헌1에는, 경량화를 도모하기 위하여 알루미늄 합금제(aluminium 合金製)의 파동발생기가 제안되어 있고, 특허문헌2에는, 경량화 및 방열성을 도모하기 위하여 티탄 합금제(titanium 合金製)의 파동발생기가 제안되어 있다.

: 일본국 공개특허 특개평10-318338호 공보 : 일본국 공개특허 특개2002-333055호 공보

여기에서, 중공형 파동기어장치에 있어서 그 중공지름을 크게 하기 위하여는, 파동발생기의 플러그를 관통하여 연장되는 중공부의 내경을 크게 할 필요가 있다. 중공부의 내경을 크게하면, 플러그의 반경방향의 두께가 감소하고, 플러그의 강성(剛性)이 저하된다.

이 결과, 파동기어장치의 제작 시에 플러그의 외주면에 파동발생기 베어링을 압입할 때, 플러그가 반경방향으로 변형될 우려가 있다. 예를 들면 플러그에 형성되어 있는 타부품 부착용의 원형외주면이 타원모양으로 변형될 우려가 있다. 또한 파동기어장치의 운전 시에, 큰 부하가 작용하였을 때, 플러그가 반경방향으로 변형되어 당해 플러그에 의하여 규정되는 외치기어의 휨 형상이 변화되고, 외치기어와 내치기어의 사이에 맞물림을 정상적으로 유지할 수 없을 우려가 있다.

본 발명의 과제는, 플러그의 변형을 억제하여 큰 중공부를 형성할 수 있는 파동기어장치의 파동발생기를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 가요성 외치기어를 비원형으로 휘어지게 하여 강성 내치기어에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치의 파동발생기로서,

비원형의 외주면을 구비한 통모양의 강성 플러그와,

상기 외주면에 장착된 파동발생기 베어링과,

상기 강성 플러그의 내주면에 동축으로 고정된 플러그 지지링을

구비하고 있고,

상기 강성 플러그는 철계소재로 형성되고,

상기 플러그 지지링은, 상기 철계 소재보다 강성이 높은 고강성소재로 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 파동발생기에서는, 통모양의 강성 플러그, 즉 중공부를 구비한 강성 플러그의 내주면에, 당해 강성 플러그보다 강성이 높은 플러그 지지링을 고정하고 있다. 플러그 지지링에 의하여 철계소재(강재)로 이루어지는 강성 플러그가, 파동발생기의 제작 시에 변형되는 것을 방지 혹은 억제할 수 있고, 또한 운전 시의 부하에 의하여 변형되는 것을 방지 혹은 억제할 수 있다.

여기에서 상기 고강성소재로서, 초경합금, 세라믹스 또는 복합재료를 사용할 수 있다. 복합재료로서는, 금속기 복합재(MMC), 섬유강화 플라스틱(FRP), 섬유강화 금속(FRM), 세라믹스 복합소재가 있다.

또한 상기 플러그 지지링을, 압입 또는 수축 끼워맞춤에 의하여 상기 강성 플러그의 내주면에 고정할 수 있다.

또한 상기 플러그 지지링의 고강성소재의 선팽창계수를, 상기 강성 플러그의 철계소재의 선팽창율과 동일 혹은 그보다 높게 해 두는 것이 바람직하다.

도1은, 본 발명을 적용한 플랫형 파동기어장치를 나타내는 정면도 및 종단면도이다.
도2는, 도1의 플랫형 파동기어장치의 파동발생기를 나타내는 모식도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 파동발생기(波動發生器)를 구비한 파동기어장치의 실시형태에 관하여 설명한다.

도1(a)는 본 실시형태에 관한 플랫형 파동기어장치(flat型波動gear裝置)의 정면도이며, 도1(b)는 그 종단면도이다. 도2는 플랫형 파동기어장치의 파동발생기를 나타내는 모식도이다. 플랫형 파동기어장치(1)는, 동축(同軸)으로 병렬배치된 정지측의 강성 내치기어(剛性內齒gear)(2)와, 구동측의 강성 내치기어(3)를 구비하고 있다. 강성 내치기어(2, 3)의 내측에는 동축으로 원통형상을 한 반경방향으로 휘어질 수 있는 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)(4)가 배치되어, 이 내측에 타원모양 윤곽의 파동발생기(5)가 장착되어 있다.

파동발생기(5)는, 강성 플러그(剛性 plug)(6)와, 이 강성 플러그(6)의 타원모양 윤곽의 외주면(6a)에 장착된 파동발생기 베어링(7)과, 강성 플러그(6)의 내측에 동축으로 고정된 플러그 지지링(plug 支持ring)(8)을 구비하고 있다. 플러그 지지링(8)의 원형내주면(8a)에 의하여 파동발생기(5)의 중심을 관통하여 연장되는 중공부(9)가 규정되어 있다.

일반적으로는, 구동측의 강성 내치기어(3) 및 가요성 외치기어(4)는 동일한 톱니수를 구비하고 있고, 정지측의 강성 내치기어(2)의 톱니수는 가요성 외치기어(4)보다 2개 많다. 파동발생기(5)에 의하여 가요성 외치기어(4)는 타원모양으로 휘어지게 되어, 타원형상의 장축(L1)의 양단의 위치에 있어서 가요성 외치기어(4)를 강성 내치기어(2, 3)에 맞물리게 하고 있다. 모터 등의 회전구동수단(回轉驅動手段)(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 파동발생기(5)가 회전하면, 맞물림 위치가 원주방향으로 이동하여 정지측의 강성 내치기어(2)에 대하여 가요성 외치기어(4)가 회전하고, 가요성 외치기어(4)와 일체로 회전하는 구동측의 강성 내치기어(3)로부터 도면에 나타내지 않은 부하측으로 감속회전이 출력된다.

여기에서 파동발생기(5)의 강성 플러그(6)는, 철계소재(鐵系素材)(강재(鋼材))로 형성되어 있다. 플러그 지지링(8)은 철계소재보다 강성이 높은(영률(Young's modulus)이 높은) 소재로 형성되어 있다. 예를 들면 초경합금(超硬合金), 세라믹스(ceramics) 혹은 복합재료(複合材料)로 형성되어 있다.

강성 플러그(6)와 플러그 지지링(8)은, 예를 들면 플러그 지지링(8)을 강성 플러그(6)의 원형내주면에 압입 혹은 수축 끼워맞춤(shrinkage fit)을 함으로써, 서로 일체화되어 고정되어 있다.

파동발생기(5)의 강성 플러그(6)의 반경방향으로의 변형은, 그 내주면에 고정된 플러그 지지링(8)에 의하여 방지 혹은 억제된다. 따라서 제조 시 및 운전 시에 강성 플러그(6)에 바라지 않는 변형이 발생하는 것을 방지 혹은 억제할 수 있어, 큰 중공부(9)를 구비한 파동발생기(5)를 실현할 수 있다.

(기타의 실시형태)

상기의 예는, 본 발명을 플랫형 파동기어장치에 적용하였을 경우인 것이다. 본 발명은, 컵형 파동기어장치 혹은 실크햇형 파동기어장치의 파동발생기에 대하여도 동일하게 적용이 가능하다.

또한 상기한 예에서는, 파동발생기(5)는 타원모양 윤곽이며, 가요성 외치기어(4)를 타원모양으로 휘어지게 하고 있다. 파동발생기(5)의 윤곽형상을 스리로브(three robe)모양으로 하여 원주방향에 있어서의 등각도 간격의 3군데에서, 가요성 외치기어를 강성 내치기어에 맞물리게 하여도 좋다.

Claims

가요성 외치기어(可撓性外齒gear)를 비원형(非圓形)으로 휘어지게 하여 강성 내치기어(剛性內齒gear)에 맞물리게 하고, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器)로서,
비원형의 외주면을 구비한 통모양의 강성 플러그(剛性 plug)와,
상기 외주면에 장착된 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)과,
상기 강성 플러그의 내주면에 동축으로 고정된 플러그 지지링(plug 支持ring)을
구비하고 있고,
상기 강성 플러그는 철계소재(鐵系素材)로 형성되고,
상기 플러그 지지링은, 상기 철계소재보다 강성이 높은 고강성소재(高剛性素材)로 형성되어 있는
파동기어장치의 파동발생기.
제1항에 있어서,
상기 고강성소재는, 초경합금(超硬合金), 세라믹스(ceramics) 또는 복합재료(複合材料)인 파동기어장치의 파동발생기.
제1항에 있어서,
상기 플러그 지지링은, 압입 또는 수축 끼워맞춤(shrinkage fit)에 의하여 상기 강성 플러그의 내주면에 고정되어 있는 파동기어장치의 파동발생기.
제1항에 있어서,
상기 플러그 지지링의 고강성소재의 선팽창계수는, 상기 강성 플러그의 철계소재의 선팽창율과 동일 혹은 그보다 높은 파동기어장치의 파동발생기.