KR102032232B1 - 미끄럼 접촉타입의 파동발생기 및 파동기어장치 - Google Patents

Abstract

파동기어장치(1)의 파동발생기(5)는, 타원모양의 플러그 외주면(12)을 구비한 강성의 플러그(11)와, 플러그(11)에 의해 타원모양으로 휘게 되어 있는 고리모양 변위체(13)를 구비하고 있다. 고리모양 변위체(13)는 방사상으로 배열된 복수의 변위부(15)을 구비하고 있다. 변위부(15)의 플러그 접촉면(16)은 플러그 외주면(12)에 미끄럼 접촉하고 있어, 플러그(11)가 회전하면 변위부(15)는 반경방향으로 반복하여 변위한다. 변위부(15)의 변위에 의하여 외접기어(4)에 파동을 발생시킨다. 작은 회전토크로 외접기어(4)에 파동을 발생시킬 수 있는 파동발생기를 실현할 수 있다.

Description

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

본 발명은 파동기어장치(波動gear裝置)에 관한 것으로서, 특히 반경방향으로 휘어질 수 있는 외접기어(外接gear)를, 타원모양으로 휘게 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)에 관한 것이다.

파동기어장치의 파동발생기는, 일반적으로 타원모양의 플러그(plug)의 외주측에 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 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)을 구비하고 있다. 파동발생기는, 외접기어의 내주면에 대하여 구름 접촉상태로 회전하여 외접기어의 원주방향의 각 부분을 반경방향으로 일정한 진폭으로 진동시킨다. 이러한 파동발생기는, 예를 들면 특허문헌1, 2에 기재되어 있다.

: 일본국 공개특허 특개2008-180259호 공보 : 일본국 공개특허 특개2009-156461호 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 작고, 입력 회전수가 증가해도 입력토크는 거의 변화하지 않으므로, 고속회전 시의 효율이 좋다. 그러나 미끄럼 접촉타입의 파동발생기에는, 파동을 발생시키기 위한 회전토크가 크다는 과제가 있다.

본 발명의 과제는, 이 점을 감안하여, 작은 회전토크로 외접기어에 파동을 발생시킬 수 있도록 한 미끄럼 접촉타입의 파동발생기를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,

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

비원형모양, 예를 들면 타원형모양의 플러그 외주면을 구비한 강성의 플러그와,

방사상으로 배열된 복수의 변위부를 구비한 고리모양 변위체를

갖고,

상기 변위부의 각각은, 상기 고리모양 변위체의 반경방향으로는 강체이며, 인접하는 상기 변위부에 대하여는 상대적으로 반경방향으로 탄성적으로 변위 가능한 상태로 연결되어 있고,

상기 변위부의 각각은, 상기 플러그의 상기 플러그 외주면에 대하여 미끄럼 접촉상태로 되어 있는 플러그 접촉부와, 상기 외접기어를 상기 비원형모양, 예를 들면 타원형모양으로 휘게 하기 위한 외접기어 접촉부를 구비하고,

상기 플러그 접촉부는 상기 외접기어 접촉부에 대하여 반경방향의 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

파동발생기의 플러그는 모터 등에 의해 회전구동된다. 고리모양 변위체의 각 변위부는 비원형모양, 예를 들면 타원모양의 플러그 외주면에 미끄럼 접촉상태로 되어 있기 때문에, 각 변위부는 플러그의 회전에 따라 반경방향의 내외로 반복하여 변위한다. 각 변위부는 반경방향으로는 실질적으로 강체로서 기능을 하기 때문에, 각 변위부의 외접기어 접촉부에 의해 외접기어에 파동이 발생한다. 즉 외접기어의 각 외치(外齒)가 원주방향을 따라 순차적으로 내접기어와 맞물리고, 양 기어의 톱니수 차이에 따른 상대회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 예를 들면 플러그에 입력된 고속회전이 대폭적으로 감속되어서, 일방의 기어로부터 취출된다.

파동발생기에 있어서는, 회전측의 플러그의 타원모양 플러그 외주면에 대하여, 고리모양 변위체의 각 변위부의 플러그 접촉면이 미끄럼 접촉을 한다. 각 변위부에 있어서 플러그 접촉부는, 외접기어 접촉부에 대하여 반경방향의 내측에 위치하고 있다. 따라서 비원형모양, 예를 들면 타원모양의 플러그 외주면을 외접기어의 내주면에 직접적으로 접촉시켜, 당해 내주면을 따라 미끄럼 접촉시키는 경우에 비하여, 작은 회전토크로 플러그를 회전하여 외접기어에 파동을 발생시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 변위부의 각각을, 등각도 간격으로 배열된 동일단면, 동일길이의 직선모양으로 연장되는 핀으로 할 수 있다. 이 경우에는, 상기 핀의 반경방향의 내단부가 상기 플러그 접촉부이고, 상기 핀의 반경방향의 외단부가 상기 외접기어 접촉부이다. 또한 인접하는 상기 핀의 상기 외단부의 사이는 반경방향으로 휘어질 수 있는 원호판에 의해 연결되어, 고리모양 변위체가 구성된다.

또한 상기 고리모양 변위체를, 원주방향으로 연결된 복수의 변위부 모듈로 구성되는 고리모양체로 할 수 있다. 상기 변위부 모듈의 각각은, 소정의 각도로 반경방향으로 연장되는 제1, 제2핀부분과, 상기 제1, 제2핀부분의 반경방향의 외단부를 서로 연결하는 원호판부분을 구비하고 있다. 이 경우에는, 원주방향으로 인접하는 2개의 상기 변위부 모듈에 있어서, 일방의 상기 변위부 모듈의 상기 제2핀과 타방의 상기 변위부 모듈의 상기 제1핀이 적층된 구조의 적층핀이, 1개의 변위부로서 기능을 한다.

또한 고리모양 변위체를, 한 장의 벨로스를 사용해서 제작 할 수도 있다. 이 경우에는, 벨로스의 각 파도모양 굴곡부분이 각각 변위부로서 기능을 한다. 즉 상기 변위부로서 기능을 하는 벨로스의 각 파도모양 굴곡부분의 각각은, 소정의 각도로 반경방향으로 연장되는 한 쌍의 제1, 제2평판부분과, 상기 제1, 제2평판부분의 외단을 서로 연결하는 외단 원호판부분과, 상기 제1, 제2평판부분의 내단부에 형성된 제1, 제2내단 원호판부분을 구비하고 있다. 또한 원주방향으로 인접하는 상기 변위부의 사이에 있어서는, 일방의 상기 변위부의 상기 제1내단 원호판부분과 타방의 상기 변위부의 상기 제2내단 원호판부분이 서로 연결되어 있다. 이 경우에는, 상기 변위부의 상기 외단 원호판부분이 상기 외접기어 접촉부로서 기능을 하고, 상기 변위부의 상기 제1, 제2내단 원호판부분이 상기 플러그 접촉부로서 기능을 한다.

다음에, 고리모양 변위체의 플러그 접촉부가 타원모양의 플러그 외주면으로부터 벗어나는 것을 방지하기 위해서, 플러그의 중심축선의 방향으로 상기 고리모양 변위체가 이동하지 않도록 제한하는 이동제한부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한 플러그의 회전에 의해 고리모양 변위체의 각 변위부가 반경방향으로 고정밀도로 반복하여 변위하도록, 상기 고리모양 변위체는, 상기 변위부의 상기 플러그 접촉부를 원주방향의 소정위치에서 지지하는 홀딩부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

도1은, 본 발명의 실시형태1에 관한 플랫형의 파동기어장치를 나타내는 개략적인 종단면도 및 개략적인 정면도이다.
도2는, 도1의 고리모양 변위체를 나타내는 정면도, 고리모양 변위체를 평면으로 전개한 상태를 나타내는 정면도, 고리모양 변위체를 평면으로 전개한 상태를 나타내는 평면도이다.
도3은, 도1의 고리모양 변위체의 각 부의 치수 등을 나타내는 설명도이다.
도4는, 본 발명의 실시형태2에 관한 플랫형의 파동기어장치를 나타내는 개략적인 종단면도, 개략적인 정면도, 고리모양 변위체를 나타내는 정면도, 고리모양 변위체를 평면으로 전개한 상태를 나타내는 정면도, 고리모양 변위체를 평면으로 전개한 상태를 나타내는 평면도이다.
도5는, 실시형태2의 변형예를 나타내는 개략적인 종단면도, 개략적인 정면도이다.
도6은, 고리모양 변위체의 다른 예를 나타내는 정면도, 그 변위부 모듈을 나타내는 정면도, 2개의 변위부 모듈을 원주방향으로 연결고정한 상태를 나타내는 정면도, 4개의 변위부 모듈이 원주방향으로 연결고정된 상태를 나타내는 정면도이다.
도7은, 고리모양 변위체의 제작순서를 나타내는 설명도이다.
도8은, 실시형태3의 파동기어장치를 나타내는 개략적인 정면도 및 고리모양 변위체의 다른 예를 나타내는 정면도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 파동기어장치의 실시형태에 관하여 설명한다.

[실시형태1]

도1(a), (b)는, 본 발명의 실시형태1에 관한 플랫형(flat型)의 파동기어장치(波動gear裝置)를 나타내는 개략적인 종단면도 및 개략적인 정면도이다. 파동기어장치(1)는, 2개의 강성(剛性)의 내접기어(內接gear)(2, 3)와, 원통모양의 가요성(可撓性)의 외접기어(外接gear)(4)와, 파동발생기(波動發生器)(5)를 구비하고 있다.

내접기어(2, 3)는 동축(同軸)으로 병렬로 배치되어 있다. 감속기로서 사용하는 경우에는, 예를 들면 일방(一方)의 내접기어(2)는 회전하지 않도록 고정된 정지측 내접기어(靜止側 內接gear)로 하고, 타방(他方)의 내접기어(3)는 감속회전을 출력하는 구동측 내접기어(驅動側 內接gear)로 한다.

외접기어(4)는, 내접기어(2, 3)의 쌍방에 맞물림이 가능하고, 내접기어(2, 3)의 내측에 동축으로 배치되어 있다. 파동발생기(5)는, 외접기어(4)의 내측에 장착되어, 외접기어(4)를 타원모양으로 휘게 하고, 그 장축(6)의 양단의 위치에 있어서 쌍방의 내접기어(2, 3)에 맞물리게 하고 있다.

구동측의 내접기어(3) 및 외접기어(4)는 동일한 톱니수를 구비하고, 정지측의 내접기어(2)는, 이들의 기어보다 톱니수가 2n개(n은 양의 정수)만큼 많다. 파동발생기(5)가 1회전하면, 정지측의 내접기어(2)에 대하여 외접기어(4)가 톱니수 차이에 따른 각도만큼 상대회전을 한다. 외접기어(4)와 내접기어(3)는 일체(一體)로 회전하고, 내접기어(3)로부터 피구동부재측(被驅動部材側)으로 감속회전이 출력된다.

파동발생기(5)는, 일정한 두께의 강체인 플러그(plug)(11)와, 플러그(11)의 타원모양의 플러그 외주면(plug 外周面)(12)과, 플러그 외주면(12) 및 외접기어(4)의 내주면(4a)의 사이에 장착된 고리모양 변위체(環狀 變位體)(13)를 구비하고 있다. 고리모양 변위체(13)의 외주면(14)은 초기형상이 진원(眞圓)이며, 플러그 외주면(12)에 의해 타원모양으로 휘게 되어 있다. 타원모양으로 휘게 되는 외주면(14)에 의해 외접기어(4)가 타원모양으로 휘게 되어 있다.

고리모양 변위체(13)는, 방사상으로 배열된 다수의 변위부(變位部)(15)를 구비하고 있다. 각 변위부(15)는, 고리모양 변위체(13)의 반경방향으로는 충분한 강성(剛性)을 구비한 강체로서 기능을 한다. 또한 변위부(15)는, 인접하는 변위부에 대하여 상대적으로 반경방향으로 탄성적으로 변위가 가능하게 연결되어 있다. 또한 각 변위부(15)는, 타원모양의 플러그 외주면(12)에 대하여 미끄럼 접촉상태에 있는 플러그 접촉부(plug 接觸部)(16)와, 외접기어(4)의 내주면(4a)에 접촉하고 있는 외접기어 접촉부(外接gear 接觸部)(17)를 구비하고 있다.

도2(a)는 고리모양 변위체(13)를 나타내는 정면도이며, 도2(b), (c)는 고리모양 변위체(13)를 평면으로 전개한 상태를 나타내는 정면도 및 평면도이다. 도1, 도2에 나타나 있는 바와 같이 본 예의 고리모양 변위체(13)는, 변위부(15)로서, 동일단면, 동일길이의 직선모양으로 연장되는 핀(fin)(15A)을 구비하고 있다. 핀(15A)의 반경방향의 내단부(內端部)가 플러그 접촉부(16)이며, 그 반경방향의 외단부(外端部)가 외접기어 접촉부(17)이다. 각 핀(15A)의 외접기어 접촉부(17)의 사이는, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원호판(圓弧板)(18)에 의해 연결되어 있다.

고리모양 변위체(13)는, 도2(b), (c)에 나타나 있는 구조체(20)로부터 제작할 수 있다. 구조체(20)는, 각 핀(15A)이 일정한 간격으로 평행하게 배치되어 있고, 각 핀(15A)의 일방의 끝인 외접기어 접촉부(17)의 사이가, 서로 동일한 폭으로, 두께가 얇은 평판부분(平板部分)(18A)에 의해 연결되어 있다.

외접기어(4)의 내주면(4a)에 대응하는 길이(L)의 구조체(20)를 제작하고, 이를 도2(a)에 나타나 있는 바와 같이 각 핀(15A)이 내측에 위치하도록 원환상으로 뭉쳐서 양단을 접합하고, 외주면(14)이 진원이 되도록 한다. 이에 따라 각 평판부분(18A)이 만곡(彎曲)해서 원호판(18)이 되고, 등각도 간격으로 핀(15A)이 방사상으로 배열된 고리모양 변위체(13)가 얻어진다.

고리모양 변위체(13)의 중심부분에 플러그(11)를 동심상태(同心狀態)로 장착하면, 도1(b)에 나타나 있는 바와 같이 타원모양의 플러그 외주면(12)에 의해 각 핀(15A)(변위부(15))이 반경방향으로 변위한다. 이에 따라 고리모양 변위체(13)의 각 핀(15A)의 외접기어 접촉부(17)의 외단(外端)은, 플러그 외주면(12)의 타원형모양을 닮은 타원모양곡선 상에 위치한다. 따라서 고리모양 변위체(13)의 외주면(14)은, 진원으로부터 외접기어 접촉부(17)에 의해 규정되는 타원모양곡선으로 탄성변형한다.

플러그(11)가 도면에 나타내지 않은 모터 등에 의해 회전구동되면, 플러그 외주면(12)에 미끄럼 접촉하고 있는 각 핀(15A)의 플러그 접촉부(16)는, 반경방향으로 반복하여 변위한다. 각 핀(15A)은 반경방향으로는 강체로서 기능을 하기 때문에, 각 핀(15A)의 외단인 외접기어 접촉부(17)도 동일하게 반경방향으로 반복하여 변위한다. 이 결과로, 일반적인 구름 접촉타입의 파동발생기와 같은 기능을 하여 외접기어(4)와 내접기어(2, 3)의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시킨다. 이에 따라 정지측의 내접기어(2)와 외접기어(4)의 사이에 상대회전을 발생시킨다.

본 예의 플러그(11)에는, 도1에 나타나 있는 바와 같이 고리모양 변위체(13)가 중심축선(1a)의 방향으로 이동하는 것을 제한하기 위한 이동제한부(移動制限部)(21, 22)가 갖춰져 있다. 이동제한부(21)는, 플러그(11)의 플러그 외주면(12)에 있어서 폭방향의 일방의 단부로부터 반경방향의 외측으로 소정량만 돌출하고 있는 원환상의 돌기이다. 이동제한부(21)는 각 핀(15A)의 내단의 이동범위를 포함하는 원형윤곽을 하고 있다. 타방의 이동제한부(22)는, 플러그(11)에 있어서 반대측의 단면에 고정된 일정한 두께의 원판이다. 이동제한부(22)의 외경치수는 타방의 이동제한부(21)와 동일하다. 이동제한부(21, 22)에 의하여 고리모양 변위체(13)의 중심축선(1a) 방향의 이동이 제한되어, 그 핀(15A)의 내단이 플러그 외주면(12)으로부터 벗어날 일이 없다.

여기에서, 본 예의 파동발생기(5)의 회전토크에 대해서 설명한다. 파동발생기(5)에 있어서는, 진원모양의 고리모양 변위체(13)의 각 핀(15A)의 플러그 접촉부(16)를 플러그 외주면(12)에 접촉시켜서, 타원모양으로 변형시킨다. 또한 플러그(11)가 회전하면, 각 플러그 접촉부(16)가 플러그 외주면(12)을 따라 미끄러지고, 작은 회전토크로 외접기어(4)에 파동을 발생시킬 수 있다.

즉 도3에 나타나 있는 바와 같이,

r0 : 고리모양 변위체(13)에 있어서 외접기어(4)의 내주면(4a)과의 접촉위치의 반경(중심(O)로부터 각 핀(15A)의 외접기어 접촉부(17)와 내주면(4a)의 사이의 접촉위치까지의 거리),

r1 : 고리모양 변위체(13)의 플러그 외주면(12)과의 접촉위치의 반경(중심(O)로부터 각 핀(15A)의 플러그 접촉부(16)와 플러그 외주면(12)의 사이의 접촉위치까지의 거리),

P : 장축(6)의 위치에 있어서 레이디얼 하중(radial 荷重),

t : 원호판(18)의 판두께,

t': 핀(15A)의 판두께,

b : 핀(15A)의 판폭(板幅)으로

한다. 또한 μ를 접촉부분의 마찰계수(摩擦係數)로 한다.

이 경우에, 고리모양 변위체(13)와 외접기어(4)의 사이에 발생하는 회전토크 T0, 플러그(11)와 고리모양 변위체(13)의 사이의 회전토크 T1은, 각각 다음과 같이 나타내진다.

T0 = 2·r0·μ·Ｐ

T1 = 2·r1·μ·Ｐ

r0 = r1+h이므로, T0 > T1이다. 따라서 마찰계수가 동일한 경우에는, 외접기어(4)의 내주면(4a)을 따라 플러그를 미끄럼 접촉시키는 경우에 필요한 회전토크 T0에 비하여, 플러그(11)를 고리모양 변위체(13)의 각 플러그 접촉부(16)를 따라 미끄럼 접촉시키는 경우에 필요한 회전토크 T1은 작게 된다. 따라서 접촉부분의 마찰계수가 실질적으로 동일하게 되도록 설정해 둠으로써, 본 예의 파동발생기(5)는 작은 회전토크로 외접기어(4)에 파동을 발생시킬 수 있다.

(고리모양 변위체의 재질·형상)

고리모양 변위체(13)는, 전체적으로 타원모양으로 휘기 쉬운 형상인 것이 바람직하다. 고리모양 변위체(13)의 소재(素材)의 영률(Young's modulus)이 작은 만큼, 또한 핀(15A)을 연결하는 원호판(18)의 판두께(t)가 얇은 만큼, 고리모양 변위체(13)는 휘어지기 쉬어진다.

고리모양 변위체(13)의 각 핀(15A)은, 반경방향으로는 강체로서 기능을 하도록 반경방향의 충분한 강성을 구비하는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 평판의 좌굴하중(挫屈荷重, buckling load)의 계산에서는, 좌굴하중은 재료의 영률(Young's modulus)과 푸아송비(poisson比)가 크게 관계되고, 핀(15A)의 폭(b)와 길이(h)의 비 b/h의 영향은 작으므로, 핀(15A)을 충분히 긴 길이로 할 수 있다. 또한 좌굴하중은 핀(15A)의 판두께(t')의 영향이 크기 때문에 판두께(t')를 적절하게 설정할 필요가 있다.

고리모양 변위체(13)는, 강(鋼), 구리합금, 스테인리스스틸(stainless steel), 플라스틱 등의 각종 재질로 제작할 수 있다. 성형 가공성이 우수하고, 필요로 하는 휨의 용이성과 반경방향의 충분한 강성이 얻어지는 재질을 선택한다.

핀(15A)의 판두께(t')는, 원호판(18)의 판두께(t)의 2∼4배로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 필요로 하는 휨의 용이성과 반경방향의 충분한 강성이 얻어지기 쉽다.

핀(15A)의 판폭(b)은, 외접기어(4)와 내접기어(2, 3)의 사이의 맞물림 부분에 있어서의 톱니폭 방향의 치면 하중분포를 고려하여 적절한 치수로 설정하는 것이 바람직하다.

핀(15A)의 길이(h)는, 예를 들면 현행의 파동기어장치에 있어서의 반경(r0)의 1/3 이상으로 한다. 이에 따라 회전토크는 현행의 구름 접촉타입의 파동발생기의 경우와 비교하여, 30% 이상 감소할 수 있다. 길이(h)는, 핀(15A)의 판두께(t')와 필요로 하는 타원량에 의하여 결정된다. 핀(15A)의 내단부분(內端部分)(플러그접촉부(16)의 부근)에 있어서 인접하는 핀(15A)과 간섭하지 않는 범위에서, 핀(15A)의 길이(h)를 크게 할 수 있다.

다음에 핀(15A)의 수는, 플러그 외주면(12)의 타원형상을 정확하게 외접기어(4)에 전할 수 있도록, 17개 이상으로 하는 것이 바람직하다.

[실시형태2]

도4(a), (b)는 실시형태2에 관한 플랫형의 파동기어장치를 나타내는 개략적인 종단면도, 개략적인 정면도이다. 또한 도4(c)는 그 고리모양 변위체를 나타내는 정면도이며, 도4(d), (e)는 고리모양 변위체를 평면으로 전개한 상태를 나타내는 정면도 및 평면도이다.

파동기어장치(30)의 기본구성은 실시형태1의 파동기어장치(1)와 마찬가지로, 강성의 내접기어(32, 33)와, 가요성의 외접기어(34)와, 파동발생기(35)를 구비하고 있다. 파동발생기(35)는, 타원모양의 플러그 외주면(42)을 구비한 강체인 플러그(41)와, 고리모양 변위체(43)를 구비하고 있다.

본 예의 고리모양 변위체(43)는, 도4(d), (e)에 나타나 있는 형상의 구조체(50)로부터 제작된다. 구조체(50)는, 일정한 폭으로 일정한 두께의 한 장의 테이프모양의 판재를 일정한 간격으로 판면에 직교하는 방향으로 절곡가공(折曲加工)함으로써 제작된다. 구조체(50)는, 2매의 판재가 적층된 구조의 적층핀(積層fin)(45A)을 복수 구비하고, 인접하는 적층핀(45A)의 상단부인 외접기어 접촉부(47)가 평판부분(48A)에 의해 서로 연결되어 있다.

구조체(50)를 원환상으로 성형해서 양단을 접합함으로써 도4(c)에 나타나 있는 바와 같이 평판부분(48A)이 원호판부분(圓弧板部分)(48)이 되고, 원호판부분(48)에 의해 규정되는 진원모양의 외주면(44)을 구비한 고리모양 변위체(43)가 얻어진다. 고리모양 변위체(43)의 중심부분에 동축으로 타원모양의 플러그 외주면(42)을 구비한 플러그(41)를 장착함으로써 도4(a), (b)에 나타나 있는 파동발생기(35)가 얻어진다. 파동발생기(35)는 외접기어(34)의 내측에 장착된다.

고리모양 변위체(43)의 각 적층핀(45A)의 내단부인 플러그 접촉부(46)는, 타원모양의 플러그 외주면(42)에 미끄럼 접촉상태로 된다. 각 적층핀(45A)은, 플러그 외주면(42)에 대한 접촉위치에 따른 양만큼 반경방향으로 변위한다. 이에 따라 각 적층핀(45A)의 외단부인 외접기어 접촉부(47)는, 플러그 외주면(42)의 타원형모양에 대응하는 타원모양곡선 상에 위치하고, 고리모양 변위체(43)의 외주면(44)은 플러그 외주면(42)의 타원형모양에 대응하는 타원형모양으로 변형하고 있다.

따라서 외주면(44)(외접기어 접촉부(47))이 내주면(34a)에 접촉하고 있는 외접기어(34)는, 플러그 외주면(42)에 대응하는 타원형모양으로 휘게 되어 있다. 플러그(41)가 회전하면, 그에 따라 고리모양 변위체(43)의 각 적층핀(45A)이 반경방향으로 반복하여 변위하기 때문에 외접기어(34)에 파동이 발생된다.

또한 본 예의 플러그(41)에 있어서도, 고리모양 변위체(43)의 중심축선(40a)의 방향의 이동을 제한하기 위한 한 쌍의 이동제한부(51, 52)가 갖춰져 있다.

(적층핀의 홀딩부(holding部))

도5(a), (b)는 상기한 파동기어장치(30)의 변형예를 나타내는 개략적인 종단면도, 개략적인 정면도이다. 본 예의 파동기어장치(30A)에서는, 플러그(41)의 회전에 의해 고리모양 변위체(43)의 각 적층핀(45A)(변위부)이 반경방향으로 고정밀도로 반복하여 변위하도록, 홀딩부(53)를 구비하고 있다.

홀딩부(53)는, 각 적층핀(45A)의 플러그 접촉부(46)의 측의 부분을, 원주방향의 소정위치에서 지지한다. 홀딩부(53)는, 적층핀(45A)의 양측에 위치하는 홀딩부 링(54, 55)과, 이들의 사이에 가설(架設)된 복수의 홀딩부 구획판(56)을 구비하고 있다. 홀딩부 구획판(56)은 일정한 각도의 간격으로 배치되어 있고, 각 홀딩부 구획판(56)은 각 적층핀(45A)의 사이에 위치하고 있다. 각 홀딩부 구획판(56)에 의하여 각 적층핀(45A)의 내단측의 부위가 일정한 각도의 간격으로 지지된다.

또한 파동기어장치(30A)에 있어서의 홀딩부(53) 이외의 부분은, 파동기어장치(30)와 동일하므로 설명을 생략한다.

또한 홀딩부(53)는, 도1에 나타내는 파동기어장치(1)의 파동발생기(5)에도 사용할 수 있는 것은 물론이다.

[고리모양 변위체의 예]

도6(a)는 고리모양 변위체의 다른 예를 나타내는 정면도이며, 도6(b)는 그 변위부 모듈(變位部 module)을 나타내는 정면도이고, 도6(c)는 2개의 변위부 모듈을 원주방향으로 연결고정한 상태를 나타내는 정면도이며, 도6(d)은 4개의 변위부 모듈이 원주방향으로 연결고정된 상태를 나타내는 정면도이다.

본 예의 고리모양 변위체(43A)는, 원주방향으로 연결된 복수의 변위부 모듈(60)로 구성되는 고리모양체(環狀體)이다. 변위부 모듈(60)은, 일정한 폭으로 일정한 두께의 평판을, 소정각도로 펼쳐진 부채형이 되도록 절곡가공하여 제작된다. 또는 변위부 모듈(60)은, 플라스틱 등을 사출성형함으로써 일체로 성형된다.

변위부 모듈(60)은, 도6(b)에 나타나 있는 바와 같이 일정한 각도로 반경방향으로 연장되는 제1, 제2핀부분(第1, 第2fin部分)(65A, 65B)과, 제1, 제2핀부분(65A, 65B)의 반경방향의 외단부를 서로 연결하는 원호판부분(68)을 구비하고 있다. 변위부 모듈(60)은, 도6(c), (d)에 나타나 있는 바와 같이 동심모양으로 원주방향으로 연결되어서, 도6(a)에 나타나 있는 고리모양 변위체(43A)로 구성되어 있다. 변위부 모듈(60)의 접합방법 혹은 연결방법은, 그 재질에 따라서 적절한 방법(접착, 용접, 융착 등)을 사용하면 좋다.

고리모양 변위체(43A)에 있어서, 인접하는 변위부 모듈(60)에 있어서의 제1, 제2핀부분(65A, 65B)이 적층되어 하나의 적층핀(65)(변위부)이 형성되어 있다. 각 적층핀(65)의 내단부가 플러그 접촉부(66)이며, 그 외단부가 외접기어 접촉부(67)이다.

[고리모양 변위체의 제작순서]

도7은, 상기한 고리모양 변위체(13, 43, 43A)의 제작순서를 나타내는 설명도이다. 이 도면에 나타나 있는 바와 같이 고리모양 변위체(13, 43)의 경우에는, 구조체(20, 50)를 제작하여(스텝(ST1A, 1B)), 그를 규정된 길이로 절단하여(스텝(ST2)), 예비절곡(스텝(ST3))을 실시하여 고리모양으로 성형하고, 그 후에 그 양단을 접합한다(스텝(ST4)). 고리모양 변위체(43A)의 경우에는 변위부 모듈(60)을 제작하여(스텝(ST1C)), 그를 동심모양으로 원주방향으로 접합한다(스텝(ST4)).

[실시형태3]

도8(a)는 실시형태3에 관한 파동기어장치를 나타내는 설명도이다. 파동기어장치(70A)의 기본구성은 도1에 나타내는 파동기어장치(1)와 동일하여서, 강성의 내접기어(72, 73)와, 가요성의 외접기어(74)와, 파동발생기(75)를 구비하고 있다.

파동발생기(75)는, 타원모양의 플러그 외주면(82)을 구비한 강성의 플러그(81)와, 고리모양 변위체(83)를 구비하고 있다. 고리모양 변위체(83)는 벨로스모양(bellows狀)의 고리모양체이며, 방사상으로 배열된 다수의 변위부(85)를 구비하고 있다. 각 변위부(85)는, 고리모양 변위체(83)의 반경방향으로는 충분한 강성을 구비한 강체로서 기능을 한다. 또한 변위부(85)는, 인접하는 변위부에 대하여 상대적으로 반경방향으로 탄성적으로 변위 가능하게 연결되어 있다. 또한 각 변위부(85)는, 타원모양의 플러그 외주면(82)에 대하여 미끄럼 접촉상태로 있는 플러그 접촉부(86)와, 외접기어(74)의 내주면(74a)에 접촉하고 있는 외접기어 접촉부(87)를 구비하고 있다.

구체적으로 설명하면 고리모양 변위체(83)는, 일정한 폭으로 일정한 두께의 한 장의 벨로스를 고리모양으로 성형하여 양단을 접합하여 제작되어 있다. 벨로스의 각 파도모양 굴곡부분이 각각 변위부(85)로서 기능을 한다.

즉 각 변위부(85)로서 기능을 하는 벨로스의 각 파도모양 굴곡부분의 각각은, 일정한 각도로 반경방향으로 연장되는 한 쌍의 제1, 제2평판부분(第1, 第2平板部分)(91, 92)과, 제1, 제2평판부분(91, 92)의 외단을 서로 연결하는 거의 반원형의 외단 원호판부분(外端 圓弧板部分)(93)과, 제1, 제2평판부분(91, 92)의 내단부에 형성된 제1, 제2내단 원호판부분(第1, 第2內端 圓弧板部分)(94, 95)을 구비하고 있다. 또한 원주방향으로 인접하는 변위부(85)의 사이에 있어서는, 일방의 변위부(85)의 제1내단 원호판부분(94)과 타방의 변위부(85)의 제2내단 원호판부분(95)이 서로 연결되어 있다.

이 형상의 고리모양 변위체(83)에 있어서는, 변위부(85)의 외단 원호판부분(93)이 외접기어 접촉부(87)로서 기능을 하고, 변위부(85)의 제1, 제2내단 원호판부분(94, 95)이 플러그 접촉부(86)로서 기능을 한다.

(벨로스모양의 고리모양 변위체의 다른 예)

도8(b)는 고리모양 변위체(83)의 다른 예를 나타내는 설명도이다. 고리모양 변위체(83A)의 기본구성은 상기한 고리모양 변위체(83)와 동일하다. 다른 점은, 고리모양 변위체(83A)를 구성하고 있는 변위부(85A)의 수를 많게 한 점이다. 변위부(85A)를 많게 하는 것에 의하여 플러그 외주면의 타원형상을 더 정확하게, 외접기어(74)에 전할 수 있다.

[기타의 실시형태]

상기의 각 예는, 본 발명의 파동발생기를 플랫형의 파동기어장치에 적용한 것이다. 본 발명의 파동발생기는, 외접기어가 컵 형상(cup 形狀)을 하고 있는 컵형 파동기어장치, 외접기어가 실크햇 형상(silk hat 形狀)을 하고 있는 실크햇형 파동기어장치에도 사용할 수 있다.

또한 상기한 각 예는, 타원모양의 플러그를 구비한 파동발생기에 관한 것이다. 외접기어를 원주방향에 있어서의 3곳에서 내접기어에 맞물리게 하는 경우에는, 플러그의 윤곽형상으로서 스리로브 형상(three robe 形狀)이 채용된다. 플러그 외주면의 형상이, 타원형상 이외의 비원형모양의 경우에도, 본 발명을 동일하게 적용할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (7)

1. 반경방향으로 휘어질 수 있는 외접기어(外接gear)를, 비원형모양(非圓形狀)으로 휘게 하여 강성(剛性)의 내접기어(內接gear)에 대하여 부분적으로 맞물리게 해서, 회전에 따라 상기 외접기어와 상기 내접기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치(波動gear裝置)의 파동발생기(波動發生器)로서,
   비원형모양의 플러그 외주면(plug 外周面)을 구비한 강성의 플러그(plug)와,
   방사상으로 배열된 복수의 변위부(變位部)를 구비한 고리모양 변위체(環狀 變位體)를
   갖고,
   상기 변위부는, 상기 고리모양 변위체의 반경방향으로는 강체(剛體)이며, 인접하는 상기 변위부에 대하여는 상대적으로 반경방향으로 탄성적으로 변위 가능하게 연결되어 있고,
   상기 변위부의 각각은, 상기 플러그 외주면에 대하여 미끄럼 접촉상태로 되어 있는 플러그 접촉부(plug 接觸部)와, 상기 외접기어를 상기 비원형모양으로 휘게 하기 위한 외접기어 접촉부(外接gear 接觸部)를 구비하고,
   상기 변위부의 각각은, 등각도 간격으로 배열된 동일단면, 동일길이의 직선모양으로 연장되는 핀(fin)이며,
   상기 핀의 상기 반경방향의 내단부(內端部)가 상기 플러그 접촉부이고,
   상기 핀의 상기 반경방향의 외단부(外端部)가 상기 외접기어 접촉부이고,
   인접하는 상기 핀의 상기 외단부의 사이는 상기 반경방향으로 휘어질 수 있는 원호판(圓弧板)에 의해 연결되어 있고,
   상기 고리모양 변위체는, 일정한 폭이고 일정한 두께의 1매의 테이프모양의 판재를 일정한 간격으로 판면과 직교하는 방향으로 절곡가공(折曲加工)함으로써 제작되어 있고,
   상기 핀의 각각은, 상기 판재를 절곡하여 형성한 2매의 판재부분이 적층된 구성의 적층핀(積層fin)이고,
   상기 적층핀의 각각에 있어서, 적층되어 있는 2매의 상기 판재부분은, 상기 내단부에 있어서 서로 연결되어 있고, 상기 외단부에 있어서 상기 원주방향을 향하여 역방향으로 절곡되고, 상기 원주방향으로 인접하는 상기 원호판의 일방(一方) 및 타방(他方)에 각각 연결되어 있는
   파동기어장치의 파동발생기.
   
2. 반경방향으로 휘어질 수 있는 외접기어를, 비원형모양으로 휘게 하여 강성의 내접기어에 대하여 부분적으로 맞물리게 해서, 회전에 따라 상기 외접기어와 상기 내접기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치의 파동발생기로서,
   비원형모양의 플러그 외주면을 구비한 강성의 플러그와,
   방사상으로 배열된 복수의 변위부를 구비한 고리모양 변위체를
   갖고,
   상기 변위부는, 상기 고리모양 변위체의 반경방향으로는 강체이며, 인접하는 상기 변위부에 대하여는 상대적으로 반경방향으로 탄성적으로 변위 가능하게 연결되어 있고,
   상기 변위부의 각각은, 상기 플러그 외주면에 대하여 미끄럼 접촉상태로 되어 있는 플러그 접촉부와, 상기 외접기어를 상기 비원형모양으로 휘게 하기 위한 외접기어 접촉부를 구비하고,
   상기 변위부의 각각은, 등각도 간격으로 배열된 동일단면, 동일길이의 직선모양으로 연장되는 핀이며,
   상기 핀의 상기 반경방향의 내단부가 상기 플러그 접촉부이고,
   상기 핀의 상기 반경방향의 외단부가 상기 외접기어 접촉부이고,
   인접하는 상기 핀의 상기 외단부의 사이는 상기 반경방향으로 휘어질 수 있는 원호판에 의해 연결되어 있고,
   상기 고리모양 변위체는, 원주방향으로 연결된 복수의 변위부 모듈(變位部 module)로 구성되는 고리모양체(環狀體)이고,
   상기 변위부 모듈의 각각은, 소정의 각도로 반경방향으로 연장되는 제1, 제2핀부분(第1, 第2fin部分)과, 상기 제1, 제2핀부분의 반경방향의 외단부를 서로 연결하는 상기 원호판을 구비하고,
   상기 핀의 각각은, 원주방향으로 인접하는 2개의 상기 변위부 모듈에 있어서, 일방의 상기 변위부 모듈의 상기 제2핀과 타방의 상기 변위부 모듈의 상기 제1핀이 적층된 구조의 적층핀(積層fin)인
   파동기어장치의 파동발생기.
   
3. 반경방향으로 휘어질 수 있는 외접기어를, 비원형모양으로 휘게 하여 강성의 내접기어에 대하여 부분적으로 맞물리게 해서, 회전에 따라 상기 외접기어와 상기 내접기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동기어장치의 파동발생기로서,
   비원형모양의 플러그 외주면을 구비한 강성의 플러그와,
   방사상으로 배열된 복수의 변위부를 구비한 고리모양 변위체를
   갖고,
   상기 변위부는, 상기 고리모양 변위체의 반경방향으로는 강체이며, 인접하는 상기 변위부에 대하여는 상대적으로 반경방향으로 탄성적으로 변위 가능하게 연결되어 있고,
   상기 변위부의 각각은, 상기 플러그 외주면에 대하여 미끄럼 접촉상태로 되어 있는 플러그 접촉부와, 상기 외접기어를 상기 비원형모양으로 휘게 하기 위한 외접기어 접촉부를 구비하고,
   상기 고리모양 변위체는, 1매의 벨로스(bellows)가 고리모양으로 성형되어 양단이 접합된 구조로 되어 있고,
   상기 벨로스의 파도모양 굴곡부분의 각각은, 등각도 간격으로 배열되고, 상기 변위부로서 기능하는 부분이고,
   상기 파도모양 굴곡부분의 각각은,
   소정의 각도로 상기 반경방향으로 직선모양으로 연장되는 한 쌍의 제1, 제2평판부분(第1, 第2平板部分)과,
   상기 제1, 제2평판부분의 외단을 서로 연결하는 외단 원호판부분(外端 圓弧板部分)과,
   상기 제1평판부분의 내단에 형성된 제1내단 원호판부분(第1內端 圓弧板部分)과,
   상기 제2평판부분의 내단에 형성된 제2내단 원호판부분을
   구비하고 있고,
   원주방향으로 인접하는 상기 파도모양 굴곡부분의 사이에 있어서는, 일방의 상기 파도모양 굴곡부분의 상기 제1내단 원호판부분과 타방의 상기 파도모양 굴곡부분의 상기 제2내단 원호판부분이 서로 연결되어서 내단 원호판부분이 형성되어 있고,
   상기 파도모양 굴곡부분의 상기 외단 원호판부분이 상기 외접기어 접촉부이고,
   상기 파도모양 굴곡부분의 상기 내단 원호판부분이 상기 플러그 접촉부인
   파동기어장치의 파동발생기.
   
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 플러그는, 상기 플러그의 중심축선의 방향으로의 상기 고리모양 변위체의 이동을 제한하는 이동제한부(移動制限部)를 구비하고 있는 파동기어장치의 파동발생기.
   
5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 고리모양 변위체는, 상기 변위부의 상기 플러그 접촉부를 원주방향의 소정위치에서 지지하는 홀딩부(holding部)를 구비하고 있는 파동기어장치의 파동발생기.
   
6. 제1항, 제2항 또는 제3항의 파동발생기를 구비하고 있는 파동기어장치.
7. 삭제

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