KR101981084B1 - 미끄럼 접촉타입의 파동발생기, 파동기어장치 및 파동발생방법 - Google Patents

Abstract

파동기어장치(1)의 파동발생기(4)는, 타원모양 윤곽의 파동발생기 플러그(21)와, 파동발생기 베어링(23)을 구비하고 있다. 파동발생기 베어링(23)은, 내외륜(24, 25)의 사이에, 미끄럼 접촉상태로 장착되어 있는 고리모양체(26)를 구비하고 있다. 고리모양체(26)는 엔드리스 코일스프링으로 이루어지고 내외륜(24, 25)의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 강성을 구비하고 있다. 또한 고리모양체(26)는, 파동발생기 플러그(11)에 의해 타원모양으로 휘어질 수 있도록 전체적으로 반경방향으로의 소정의 가요성을 구비하고 있다. 파동발생기 플러그(21)가 회전하면, 고리모양체(26)와 내륜(24)의 사이에 미끄럼이 발생하기 때문에, 작은 회전토크로 외접기어(3)에 파동을 발생시킬 수 있다.

Description

미끄럼 접촉타입의 파동발생기, 파동기어장치 및 파동발생방법{SLIDING CONTACT-TYPE WAVE GENERATOR, STRAIN WAVE GEARING DEVICE, AND WAVE-GENERATING METHOD}

본 발명은 파동기어장치(波動gear裝置)에 관한 것으로서, 특히 반경방향으로 휘어질 수 있는 외접기어(外接gear)를, 타원모양 등의 비원형(非圓形) 지름으로 휘어지게 하여 강성(剛性)의 내접기어(內接gear)에 대하여 부분적으로 맞물리게 해서, 회전에 따라 외접기어와 내접기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치의 파동발생기(波動發生器) 및 파동발생방법(波動發生方法)에 관한 것이다.

파동기어장치의 파동발생기는, 일반적으로 타원모양의 플러그(plug)의 외주측에 있어서, 볼(ball), 롤러(roller) 등의 전동체(轉動體)를 전동시켜서, 외접기어에 파동을 발생시키는 타입(구름 접촉타입의 파동발생기)이 주류이다. 구름 접촉타입의 파동발생기는, 강체인 플러그의 타원모양 외주면과 가요성(可撓性)의 외접기어의 내주면의 사이에 장착되는 구름 베어링을 구비하고 있다. 파동발생기는 외접기어의 내주면에 대하여 구름 접촉상태로 회전하여, 외접기어의 원주방향의 각 부분을 반경방향으로 일정한 진폭으로 진동시킨다. 이러한 파동발생기는, 예를 들면 특허문헌1에 기재되어 있는 플랫형(flat型)의 파동기어장치, 특허문헌2에 기재되어 있는 컵형(cup型) 및 실크햇형(silk hat型)의 파동기어장치에 사용되고 있다.

: 일본국 공개특허 특개2008-180259호 공보 : 일본국 공개특허 특개2006-97861호 공보

여기에서 파동발생기로서, 외접기어의 내주면에 직접 접촉하고 있는 타원모양의 플러그를, 당해 내주면을 따라 미끄러지게 하여 외접기어에 파동을 발생시키는 타입(이하, 「미끄럼 접촉타입의 파동발생기」라고 부른다)을 사용하는 것이 고려된다. 미끄럼 접촉타입의 파동발생기는, 구름 접촉타입의 파동발생기와 비교하여 회전에 의한 점성저항(粘性抵抗)이 작아, 입력 회전수가 증가해도 입력토크(入力torque)는 거의 변화하지 않기 때문에, 고속회전 시의 효율이 좋다. 그러나 미끄럼 접촉타입의 파동발생기에는, 파동을 발생시키기 위한 회전토크(回轉torque)가 크다는 과제가 있다.

또한 컵형, 실크햇형의 파동기어장치는, 컵 형상 혹은 실크햇 형상의 외접기어에, 코닝(coning)이라고 불리는 3차원의 휨상태가 발생한다. 이러한 파동기어장치에 미끄럼 접촉타입의 파동발생기를 사용한 경우에는, 외접기어의 내주면에 대하여 파동발생기의 플러그의 타원모양 외주면이 부분접촉상태가 된다. 이것이 원인이 되어, 파동발생기의 회전토크가 증가해버린다.

도6을 참조하여 컵 형상의 외접기어의 코닝을 설명한다. 컵 형상의 외접기어(100)는, 도6(a)에 나타나 있는 바와 같이 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통모양 몸통부(101)와, 이 개구단(開口端)(102)의 측(側)의 외주면에 형성된 외치(外齒)(103)와, 원통모양 몸통부(101)의 타방(他方)의 끝으로부터 내측으로 연장되는 다이어프램(diaphragm)(104)과, 다이어프램(104)의 내주 가장자리에 연속하고 있는 원반모양 혹은 원환상의 보스(boss)(105)를 구비하고 있다. 원통모양 몸통부(101)의 외치형성 부분이 타원모양 윤곽의 파동발생기(110)에 의해 타원모양으로 휘어지기 때문에, 원통모양 몸통부(101)의 다이어프램(104)의 측으로부터 개구단(102)을 향해서, 다이어프램(104)의 측으로부터의 거리에 따라 반경방향의 휨량이 점차적으로 증가한다.

외치형성 부분에 있어서 타원형상의 장축단면에서는, 도6(b)에 나타나 있는 바와 같이 외측(外側)으로 열리도록 휘어지고, 단축단면에서는, 도6(d)에 나타나 있는 바와 같이 내측(內側)으로 오므라지도록 휘어진다. 파동발생기(110)의 회전에 따라, 외접기어(100)의 외치형성 부분은 상기한 바와 같이 반복하여 반경방향으로 휘어지게 된다. 이 휨상태를 외접기어(100)의 코닝이라고 부르고 있다.

외접기어(100)의 코닝에 의하여 외치형성 부분의 내주면(106)은, 타원형상의 장축위치에서는 플러그 외주면(111)에 대하여 다이어프램의 측의 끝이 부분접촉상태가 되고, 단축위치에서는 개구단(102)의 측의 끝이 부분접촉상태가 되며, 이들의 중간에서만 도6(c)에 나타나 있는 바와 같이 플러그 외주면(111)에 균등하게 접촉한 상태가 된다. 이러한 부분접촉에 기인하여 파동발생기(110)의 회전토크가 증가한다.

본 발명의 과제는, 이러한 점을 감안하여, 작은 회전토크로 외접기어에 파동을 발생시킬 수 있도록 한 미끄럼 접촉타입의 파동발생기, 당해 파동발생기를 구비한 파동기어장치 및 파동발생방법을 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 과제는, 컵 형상, 실크햇 형상의 외접기어에 대한 플러그 외주면의 부분접촉상태를 해소하여, 작은 회전토크로 외접기어에 파동을 발생시킬 수 있는 미끄럼 접촉타입의 파동발생기, 당해 파동발생기를 구비한 파동기어장치 및 파동발생방법을 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,

반경방향으로 휘어질 수 있는 외접기어를, 비원형모양 예를 들면 타원모양으로 휘어지게 하여 강성의 내접기어에 대하여 부분적으로 맞물리게 해서, 회전에 따라 상기 외접기어와 상기 내접기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치의 파동발생기로서,

비원형 예를 들면 타원모양의 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그와,

상기 외주면에 장착되어서 비원형 예를 들면 타원모양으로 휘어져 있는 파동발생기 베어링을

갖고,

상기 파동발생기 베어링은, 내륜과, 외륜과, 상기 내륜 및 상기 외륜의 사이에 미끄럼 접촉상태로 장착되어 있는 고리모양체를 구비하고,

상기 고리모양체는 엔드리스 코일스프링으로 이루어지고, 상기 내륜과 상기 외륜의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 강성과, 상기 내륜에 추종해서 비원형 예를 들면 타원모양으로 휘어질 수 있는 고리모양체 반경방향의 가요성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

파동발생기 베어링의 고리모양체는 내륜과 외륜의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 강성을 구비하고 있기 때문에, 외륜도 파동발생기 플러그의 타원모양의 외주면에 대응한 타원형상으로 휘어져 있다. 파동발생기 플러그는 모터 등에 의해 회전구동된다. 고리모양체와 내륜의 사이의 내륜측 미끄럼 접촉면은, 고리모양체와 외륜의 사이의 외륜측 미끄럼 접촉면보다 반경방향의 내측에 위치하기 때문에, 내륜측 미끄럼 접촉면에 발생하는 마찰저항쪽이 외륜측 미끄럼 접촉면에 발생하는 마찰저항보다 작다. 따라서 파동발생기 플러그가 회전하면, 내륜측 미끄럼 접촉면에 있어서 고리모양체와 내륜의 사이에 미끄럼이 발생한다. 따라서 외륜측 미끄럼 접촉면보다 반경방향의 외측의 위치 즉 파동발생기 플러그가 직접적으로 외접기어의 내주면에 미끄럼 접촉하고 있는 경우와 비교하여, 작은 회전토크로 파동발생기를 회전시킬 수 있다.

파동발생기에 의해 비원형으로 휘어지고 내접기어에 맞물려 있는 외접기어에 있어서는, 파동발생기 플러그의 회전에 의하여 내접기어와의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 이에 따라 양 기어의 톱니수 차이에 따른 상대회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 예를 들면 파동발생기 플러그에 입력된 고속회전이 대폭적으로 감속되어 일방(一方)의 기어로부터 출력된다.

본 발명에 있어서 상기 내륜의 외주면은, 상기 고리모양체의 내주면 부분이 미끄럼 접촉하고 있는 오목 원호모양 단면의 내륜궤도면을 구비하고, 상기 외륜의 내주면은, 상기 고리모양체의 외주면 부분이 미끄럼 접촉하고 있는 오목 원호모양단면의 외륜궤도면을 구비하고 있다. 고리모양체와 내륜궤도면, 외륜궤도면의 사이의 미끄럼저항을 감소시킴으로써 회전토크를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 고리모양체를 구성하고 있는 엔드리스 코일스프링의 코일이 감기는 지름이 클수록, 파동발생기의 회전중심으로부터 고리모양체와 내륜의 사이의 미끄럼 접촉면까지의 거리를 짧게 할 수 있어, 필요로 하는 회전토크도 감소시킬 수 있다. 예를 들면 내외륜의 폭보다 코일이 감기는 지름이 큰 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체를 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서 파동발생기 베어링은, 내륜 및 외륜의 사이에 장착된 복수개의 고리모양체를 구비하고 있어도 좋다.

또한 파동발생기 베어링의 내륜을 파동발생기 플러그의 비원형 외주면(29)에 일체로 형성할 수 있다. 마찬가지로 파동발생기 베어링의 외륜을 외접기어의 내주면에 일체로 형성할 수도 있다.

이 경우의 본 발명의 파동기어장치의 파동발생기는,

비원형 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그와,

상기 비원형 외주면에, 미끄럼 접촉할 수 있는 상태로 장착되어 있는 고리모양체를

갖고,

상기 고리모양체는 엔드리스 코일스프링으로 이루어지고, 그 코일이 감기는 지름을 일정하게 유지할 수 있는 소정의 강성을 구비하고, 그 고리모양체 반경방향으로는 상기 비원형 외주면에 대응한 비원형으로 휘어질 수 있는 소정의 가요성을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 경우에는, 상기 비원형 외주면에 상기 고리모양체가 미끄럼 접촉하는 궤도면이 형성된다. 또한 상기 고리모양체의 코일이 감기는 지름을 상기 비원형 외주면의 폭치수보다 크게 할 수 있다.

다음에 본 발명의 파동기어장치는, 상기 구성의 파동발생기를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 미끄럼 접촉타입의 파동발생기이면서, 작은 회전토크로 외접기어에 파동을 발생시킬 수 있다.

특히 본 발명은, 컵 형상 혹은 실크햇 형상의 외접기어를 갖고 있는 파동기어장치에 사용하는 데에 적합하다. 외접기어의 코닝에 추종하여 파동발생기 베어링의 외륜이 고리모양체를 중심으로 하여 스윙할 수 있다. 따라서 외륜이 외접기어의 외치형성 부분의 내주면에 대하여 부분접촉하는 것을 회피 혹은 완화할 수 있어, 코닝에 기인하는 회전토크의 증가를 억제할 수 있다.

한편 본 발명은, 강성의 내접기어에 대한 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키기 위하여, 비원형으로 휘어진 가요성의 외접기어에 있어서의 각 부분이 반경방향으로 반복하여 휘어지는 것과 같은 파동을 당해 외접기어에 발생시키는 파동기어장치의 파동발생방법으로서,

비원형 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그를, 파동발생기 베어링을 협지하여 상기 외접기어의 내주면에 끼워서, 상기 외접기어를 비원형으로 휘어지게 한 상태를 형성하고,

상기 파동발생기 베어링을, 내륜과, 외륜과, 상기 내륜 및 상기 외륜의 사이에 미끄럼 접촉상태로 장착되어 있는 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체로 구성하고,

상기 파동발생기 플러그를 회전시켜서, 상기 내륜과 상기 고리모양체의 사이에 미끄럼 접촉상태를 형성하여, 상기 외접기어에 상기 파동을 발생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

파동발생기 베어링의 내륜을 파동발생기 플러그의 비원형 외주면에 일체로 형성하였을 경우에는, 본 발명의 파동기어장치의 파동발생방법은,

비원형 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그를, 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체를 협지하여 상기 외접기어의 내주면에 끼워서, 상기 외접기어를 비원형으로 휘어지게 한 상태를 형성하고,

상기 파동발생기 플러그를 회전시켜서, 상기 비원형 외주면과 상기 고리모양체의 사이에 미끄럼 접촉상태를 형성하여, 상기 외접기어에 상기 파동을 발생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

도1은, 본 발명을 적용한 파동기어장치를 나타내는 개략적인 정면도 및 개략적인 종단면도이다.
도2는, 도1의 파동발생기를 나타내는 부분 정면도, 그의 부분 단면도, 고리모양체를 나타내는 정면도 및 외접기어의 코닝에 추종되는 외륜의 움직임을 나타내는 설명도이다.
도3은, 파동발생기의 2예를 나타내는 설명도이다.
도4는, 서로 다른 형식의 미끄럼 접촉타입의 파동발생기에 있어서의 러닝토크에 대한 코닝의 영향을 나타내는 시험결과의 일례를 나타내는 그래프이다.
도5는, 본 발명을 적용한 파동발생기의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도6은, 컵형 파동기어장치에 있어서의 외접기어의 코닝을 나타내는 설명도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 미끄럼 접촉타입(sliding contact-type)의 파동발생기(波動發生器)를 구비한 파동기어장치(波動gear裝置)의 실시형태에 관하여 설명한다. 이하의 실시형태는 컵형(cup型)의 파동기어장치에 관한 것이지만, 본 발명은, 실크햇형(silk hat型)의 파동기어장치, 플랫형(flat型)의 파동기어장치에도 동일하게 적용이 가능하다.

도1(a) 및 도1(b)는 본 실시형태에 관한 컵형의 파동기어장치를 나타내는 개략적인 정면도 및 개략적인 종단면도이다. 파동기어장치(1)는, 강성(剛性)의 내접기어(內接gear)(2)와, 이 내측에 동축(同軸)으로 배치된 가요성(可撓性)의 외접기어(外接gear)(3)와, 이 내측에 끼워져 있는 타원모양 윤곽의 파동발생기(4)를 구비하고 있다.

외접기어(3)는 컵 형상을 하고 있고, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통모양 몸통부(11)와, 이 원통모양 몸통부(11)의 후단(後端)으로부터 반경방향의 내측으로 연장되는 다이어프램(diaphragm)(12)과, 다이어프램(12)의 내주 가장자리로 연속하는 강성의 원환상의 보스(boss)(13)와, 원통모양 몸통부(11)의 개구단(開口端)의 측의 외주면 부분에 형성된 외치(外齒)(14)를 구비하고 있다.

파동발생기(4)는, 외접기어(3)에 있어서의 외치(14)가 형성되어 있는 외치형성 부분의 내측에 끼워져 있어, 외치형성 부분이 타원모양으로 휘어지게 되어 있다. 타원모양으로 휘어져 있는 외치형성 부분의 장축(5) 상에 있어서, 외치(14)가 내접기어(2)의 내치(內齒)(15)에 맞물려 있다. 파동발생기(4)를 모터(도면에는 나타내지 않는다) 등에 의해 회전시키면, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 환언하면, 외접기어(3)의 외치형성 부분의 각 부는, 파동발생기 1회전에 대해, 2주기로 반경방향으로 진동한다.

이와 같이 외접기어(3)에 파동을 발생시켜, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시킴으로써, 양 기어의 사이에는 톱니수 차이에 따른 상대회전이 발생한다. 파동기어장치를 감속기(減速機)로서 사용하는 경우에는, 일방(一方)의 기어, 예를 들면 내접기어(2)를 회전하지 않도록 고정해 두고, 외접기어(3)로부터 파동발생기(4)의 회전에 대하여 대폭적으로 감속된 회전을 출력한다.

도2(a), (b)는 파동발생기(4)를 나타내는 부분 정면도 및 부분 단면도이다. 파동발생기(4)는, 강성의 파동발생기 플러그(波動發生器 plug)(21)와, 파동발생기 플러그(21)의 타원모양의 외주면(22)에 고정되어 있는 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)(23)을 구비하고 있다. 파동발생기 베어링(23)은, 그 초기형상은 진원(眞圓)이지만, 파동발생기 플러그(21)에 의해 전체적으로 타원모양으로 휘어지게 되어 있다.

파동발생기 베어링(23)은, 파동발생기 플러그(21)의 외주면(22)에 압입고정되어 있는 내륜(內輪)(24)과, 외접기어(3)의 내주면(16)(도1 참조)에 접촉하는 외륜(外輪)(25)과, 이들 내외륜(24, 25)의 사이에 장착되어 있는 고리모양체(環狀體)(26)를 구비하고 있다. 내륜(24)의 외주면에는 원호모양의 오목부로 이루어지는 내륜궤도면(內輪軌道面)(24a)이 형성되어 있고, 외륜(25)의 내주면에는 원호모양의 오목부로 이루어지는 외륜궤도면(外輪軌道面)(25a)이 형성되어 있다. 내륜궤도면(24a) 및 외륜궤도면(25a)에 대하여, 각각 미끄럼 접촉상태로 고리모양체(26)가 배치되어 있다.

고리모양체(26)는, 도2(c)에 나타나 있는 바와 같이 코일스프링(27)의 양단을 연결시킨 엔드리스 코일스프링(endless coil spring)으로 이루어진다. 고리모양체(26)는, 이 도면에 있어서 화살표(28)로 나타내는 코일이 감기는 지름방향에 있어서, 실질적으로 강체(剛體)로서 기능을 한다. 이에 대하여 고리모양체(26)는 전체적으로 그 반경방향으로는 소정의 휨성을 구비한 가요체(可撓體)로서 기능을 한다. 따라서 고리모양체(26)의 양측의 내륜(24), 외륜(25)의 사이의 간격은, 원주방향의 각 부분에 있어서 일정하게 지지된다. 또한 파동발생기 플러그(21)에 의하여 파동발생기 베어링(23)은 전체적으로 타원모양으로 휘어진다.

더 설명하면, 고리모양체(26)의 기계적 특성은, 코일스프링(27)의 재질, 고리모양체(26)의 내경(D1), 코일이 감기는 지름(D2), 선직경(D3), 감김수를 변화시킴으로써 설정된다. 예를 들면 코일이 감기는 지름방향(화살표(28)의 방향)의 강성은, 코일스프링(27)의 감김수를 증가시킴으로써(감기밀도를 높게 함으로써) 올릴 수 있다. 그 최대치는, 고리모양체(26)의 내주측의 코일권선이 서로 밀착하는 상태이다.

또한 조립 용이성, 외접기어로의 타원형상의 정확한 전달 등의 관점으로부터, 고리모양체(26)에는, 반경방향의 변형의 용이성, 내주측 및 외주측으로부터의 균일한 응력에 의한 휨의 용이성, 코일이 감기는 지름방향의 충분한 강성 등이 필요하다. 따라서 고리모양체(26)는 이들을 고려해서 설계한다. 예를 들면 코일스프링의 양단을 연결해서 원환으로 한 가터 스프링(garter spring), 사선으로 감긴 레이디얼 스프링(radial spring) 등을 사용하는 것이 바람직하다.

파동발생기(4)는 다음과 같이 조립된다. 우선 진원상태의 내륜(24) 및 외륜(25)의 사이에, 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체(26)를 장착하여 파동발생기 베어링(23)을 조립한다. 다음에 타원모양 윤곽의 파동발생기 플러그(21)를, 파동발생기 베어링(23)의 내륜(24)의 내측에 장착해서 고정한다. 파동발생기 플러그(21)를 장착하면, 파동발생기 베어링(23)은 전체적으로 타원모양으로 휘어져서, 그 외륜(25)의 외주면(29)이, 파동발생기 플러그(21)의 타원형상에 대응한 타원형상으로 된다.

상기 구성의 파동발생기(4)가 내측에 장착된 외접기어(3)는, 앞에서 설명한 바와 같이 타원모양으로 휘어져서, 내접기어(2)에 대하여 장축(5)의 위치에서 맞물린다. 파동발생기(4)에 있어서는, 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체(26)의 각 코일권선의 부분은, 내외륜(24, 25)의 내륜궤도면(24a), 외륜궤도면(25a)에 대하여, 원주방향에 있어서 다수의 점에서 접촉한다. 파동발생기(4)를 모터(도면에는 나타내지 않는다) 등에 의해 회전시키면, 고리모양체(26)와 내륜궤도면(24a)의 사이에 미끄럼이 발생하여, 작은 회전토크에 의해 파동발생기(4)를 회전시켜서 외접기어(3)에 파동을 발생시킬 수 있다.

도2(a)를 참조해서 설명하면, 파동발생기 베어링(23)에 있어서의 미끄럼 접촉면은, 내륜궤도면(24a)과 고리모양체(26)의 내주측 부분의 사이, 및 외륜궤도면(25a)과 고리모양체(26)의 외주측 부분의 사이이다. 회전중심(O)으로부터 외륜궤도면(25a)까지의 거리를 반경(r0), 회전중심(O)으로부터 내륜궤도면(24a)까지의 거리를 반경(r1), 각 미끄럼 접촉면의 마찰계수를 μ, 장축위치에 작용하는 레이디얼 하중(radial 荷重)을 P로 한다. 외륜궤도면측의 회전토크 T0(마찰저항), 내륜궤도면측의 회전토크 T1(마찰저항)은 다음과 같이 나타내진다.

T0 = 2·r0·μ·Ｐ

T1 = 2·r1·μ·Ｐ

반경 r1<r0이므로, 미끄럼 접촉면의 마찰계수 μ가 동일하면, 내륜궤도면측에 있어서 고리모양체(26)와 내륜(24)의 사이에 미끄럼이 발생한다. 따라서 외접기어(3)의 내주면에 대하여, 직접적으로 파동발생기 플러그의 외주면이 미끄럼 접촉하는 경우에 비하여, 회전토크를 감소시킬 수 있다.

여기에서 반경(r1)이 작을수록, 환언하면 동일한 직경의 파동발생기의 경우에는 코일직경(D2)이 클수록 회전토크의 감소효과를 높일 수 있다. 예를 들면 도3(a)에 나타나 있는 바와 같이 일반적으로 사용되고 있는 볼베어링을 구비한 구름 접촉타입의 파동발생기(40)에 있어서는, 내외륜(44, 45)의 폭치수에 대하여 볼직경(D5)은 작다. 이에 대하여 본 발명의 미끄럼 접촉타입의 파동발생기(4)에 있어서는, 내외륜(24, 25)의 궤도면 반경에 의해 상한이 제한되지만, 도3(b)에 나타나 있는 바와 같이 내외륜의 폭보다 큰 코일직경(D2)의 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체(26)를 사용할 수 있다. 이에 따라 반경(r1)을 대폭적으로 작게 할 수 있기 때문에 회전토크를 크게 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명의 파동발생기(4)에 의하면, 외접기어(3)의 코닝(coning)에 대한 추종성(追從性)도 개선된다. 도2(d)에 나타나 있는 바와 같이 파동발생기 베어링(23)의 외륜(25)은, 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체(26)에 의해 지지되어 있기 때문에, 외접기어(3)의 코닝형상에 추종하여 고리모양체(26)를 중심으로 하여 스윙(swing)할 수 있다. 이에 따라 회전토크를 감소시킬 수 있고, 또한 부분접촉에 기인하는 편마모를 감소시킬 수 있다.

(참고 시험예)

도4(a)는, 서로 다른 형식의 미끄럼 접촉타입의 파동발생기에 있어서의 러닝토크(running torque)에 대한 코닝의 영향을 나타내는 시험결과의 일례를 나타내는 그래프이다. 도4(b), (c), (d)는 시험에 사용된 미끄럼 접촉타입의 파동발생기를 나타내는 설명도이다.

도4(a)의 그래프에 있어서 「×」로 나타내는 점을 연결하는 파선(破線)은, 컵모양의 파동기어장치에 있어서, 일반적인 구름 접촉타입(볼 베어링타입)의 파동발생기(W/G)를 사용했을 경우의 입력회전수에 대한 러닝토크(회전토크)의 변화를 나타낸다.

4각형으로 나타내는 점은, 도4(b)에 나타나 있는 바와 같이 플러그(W/P)의 타원모양 외주면이 직접적으로 외접기어의 내주면에 미끄럼 접촉하는 경우의 측정결과이다. 3각형으로 나타내는 점은, 도4(c)에 나타나 있는 바와 같이 플러그의 타원모양 외주면이 직접적으로 외접기어의 내주면에 미끄럼 접촉하는 경우로서, 그 양측에 고리모양 홈을 형성해서 휨성을 부여하였을 경우의 측정결과이다. 원모양으로 나타내는 점은, 도4(d)에 나타나 있는 바와 같이 구름 접촉타입의 파동발생기 베어링(볼 베어링)을 접착제에 의해 전동하지 않도록 로크(lock)해서 미끄럼 접촉타입으로 하였을 경우의 측정결과이다.

그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 구름 접촉타입의 파동발생기의 경우에는 입력회전수에 따라 러닝토크가 증가하지만, 미끄럼 접촉타입의 파동발생기는 입력회전수에 의한 영향이 거의 없다.

또한 러닝토크의 실측치에서는, 도4(d)에 나타나 있는 구성(그래프에 있어서의 원모양의 점으로 나타내는 값)이 작고(역산 마찰계수 μ=0.10), 도4(c)에 나타나 있는 홈이 형성된 구성(3각형의 점으로 나타내는 값)은 이보다 크고(역산 마찰계수μ=0.22), 도4(b)에 나타나 있는 구성(4각형의 점으로 나타내는 값)이 가장 크다(역산 마찰계수μ=0.26). 이 결과로부터, 외접기어의 코닝형상을 추종할 수는지 아닌지가, 러닝토크에 영향을 주는 것을 알 수 있다.

본 발명의 파동발생기는, 도4(d)에 나타나 있는 구성과 마찬가지로 외접기어의 코닝형상에 대한 추종성을 구비하고 있기 때문에(도2(d) 참조), 도4(b), (c)에 나타나 있는 미끄럼 접촉타입의 파동발생기에 비하여, 코닝에 기인하는 회전토크의 상승을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있다.

[기타의 실시형태]

상기의 파동발생기(4)는 1개의 고리모양체를 구비하고 있지만, 복수개의 고리모양체를 사용하는 것도 가능하다. 도5에 나타나 있는 바와 같이 예를 들면 플랫형의 파동기어장치(1A)에 있어서는, 2개의 강성의 내접기어(2A, 2B)의 내측에 원통모양의 가요성의 외접기어(3A)가 배치되고, 그 내측에 파동발생기(4A)가 배치된다. 파동발생기(4A)에 있어서, 내접기어(2A)와 외접기어(3A)의 맞물림 중심에 대응하는 위치에 제1고리모양체(26A)를 배치하고, 내접기어(2B)와 외접기어(3A)의 맞물림 중심에 대응하는 위치에 제2고리모양체(26B)를 배치할 수 있다.

또한 상기한 파동발생기(4)의 파동발생기 베어링(23)은, 내륜(24) 및 외륜(25)을 구비하고 있다. 내륜(24)을, 파동발생기 플러그(21)의 타원모양의 외주면(22)에 일체로 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 외륜(25)을 외접기어(3)의 내주면에 일체로 형성할 수도 있다.

또한 상기의 예는, 타원모양 윤곽의 파동발생기를 사용해서 외접기어를 타원모양으로 휘어지게 하여, 내접기어에 대하여 원주방향의 2곳의 위치에서 맞물리게 하고 있다. 파동발생기의 윤곽형상을 스리로브형상(three robe形狀) 등의 비원형으로 하여, 외접기어를 내접기어에 대하여 3곳 이상의 위치에서 맞물리게 하는 것도 가능하다. 일반적으로, 외접기어와 내접기어의 톱니수 차이는, 맞물리는 곳의 갯수를 k(k는 2이상의 정수)로 하면, kn(n은 양의 정수)으로 된다.

Claims (11)

1. 비원형 외주면(非圓形 外周面)을 구비한 강성(剛性)의 파동발생기 플러그(波動發生器 plug)와,
   상기 비원형 외주면에, 미끄럼 접촉할 수 있는 상태로 장착되어 있는 고리모양체(環狀體)를
   갖고,
   상기 고리모양체는 엔드리스 코일스프링(endless coil spring)으로 이루어지고, 그 코일이 감기는 지름을 일정하게 유지할 수 있는 소정의 강성을 구비하고, 그 고리모양체 반경방향으로는 상기 비원형 외주면에 대응한 비원형으로 휘어질 수 있는 소정의 가요성(可撓性)을 구비하고 있는
   파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 비원형 외주면에는, 상기 고리모양체가 미끄럼 접촉하는 궤도면(軌道面)이 형성되어 있는 파동기어장치의 파동발생기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 고리모양체의 코일이 감기는 지름은, 상기 비원형 외주면의 폭보다 큰 파동기어장치의 파동발생기.
   
4. 비원형 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그와,
   상기 비원형 외주면에 장착되어서 비원형으로 휘어져 있는 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)을
   갖고,
   상기 파동발생기 베어링은, 내륜(內輪)과, 외륜(外輪)과, 상기 내륜 및 상기 외륜의 사이에 미끄럼 접촉상태로 장착되어 있는 고리모양체를 구비하고,
   상기 고리모양체는 엔드리스 코일스프링으로 이루어지고, 상기 내륜과 상기 외륜의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 강성과, 상기 내륜에 추종해서 비원형으로 휘어질 수 있는 고리모양체 반경방향의 가요성을 구비하고 있는
   파동기어장치의 파동발생기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 내륜의 외주면은, 상기 고리모양체의 내주면 부분이 미끄럼 접촉하고 있는 오목 원호모양단면의 내륜궤도면(內輪軌道面)을 구비하고,
   상기 외륜의 내주면은, 상기 고리모양체의 외주면 부분이 미끄럼 접촉하고 있는 오목 원호모양단면의 외륜궤도면(外輪軌道面)을 구비하고 있는
   파동기어장치의 파동발생기.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 고리모양체의 상기 엔드리스 코일스프링의 코일이 감기는 지름은, 상기 외륜 및 상기 내륜의 폭보다 큰 파동기어장치의 파동발생기.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 파동발생기 베어링은, 상기 내륜 및 상기 외륜의 사이에 장착된 복수개의 상기 고리모양체를 구비하고 있는 파동기어장치의 파동발생기.
   
8. 제1항의 파동발생기를 갖고 있는 파동기어장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   컵 형상(cup 形狀) 혹은 실크햇 형상(silk hat 形狀)의 외접기어(外接gear)를 갖고 있는 파동기어장치.
   
10. 강성의 내접기어(內接gear)에 대한 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키기 위하여, 비원형으로 휘어진 가요성의 외접기어에 있어서의 각 부분이 반경방향으로 반복하여 휘어지는 것과 같은 파동을 상기 외접기어에 발생시키는 파동기어장치의 파동발생방법(波動發生方法)으로서,
    비원형 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그를, 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체를 협지(挾持)하여 상기 외접기어의 내주면에 끼워서, 상기 외접기어를 비원형으로 휘어지게 한 상태를 형성하고,
    상기 파동발생기 플러그를 회전시켜서, 상기 비원형 외주면과 상기 고리모양체의 사이에 미끄럼 접촉상태를 형성하여, 상기 외접기어에 상기 파동을 발생시키는
    파동기어장치의 파동발생방법.
    
11. 강성의 내접기어에 대한 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키기 위하여, 비원형으로 휘어진 가요성의 외접기어에 있어서의 각 부분이 반경방향으로 반복하여 휘어지는 것과 같은 파동을 상기 외접기어에 발생시키는 파동기어장치의 파동발생방법으로서,
    비원형 외주면을 구비한 강성의 파동발생기 플러그를, 파동발생기 베어링을 협지하여 상기 외접기어의 내주면에 끼워서, 상기 외접기어를 비원형으로 휘어지게 한 상태를 형성하고,
    상기 파동발생기 베어링을, 내륜과, 외륜과, 상기 내륜 및 상기 외륜의 사이에 미끄럼 접촉상태로 장착되어 있는 엔드리스 코일스프링으로 이루어지는 고리모양체로 구성하고,
    상기 파동발생기 플러그를 회전시켜서, 상기 내륜과 상기 고리모양체의 사이에 미끄럼 접촉상태를 형성하여, 상기 외접기어에 상기 파동을 발생시키는
    파동기어장치의 파동발생방법.

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