KR102343583B1

KR102343583B1 - 기어 장치

Info

Publication number: KR102343583B1
Application number: KR1020170039824A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 다카하시; 유토 나카이; 고지 나카무라
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-12-28
Also published as: KR20170115948A; JP6721389B2; CN107269787B; CN107269787A; JP2017187143A

Abstract

본 출원은, 기어와, 상기 기어가 수용되는 내부 공간을 형성하는 외각과, 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 기어에 회전 운동을 부여하는 구동 기구와, 상기 기어의 상기 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환부를 구비하는 기어 장치를 개시한다. 상기 운동 변환부는, 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 회전 운동에 따라 소정의 회전축 주위로 회전하는 회전부와, 상기 내부 공간 내에서 상기 회전부에 연결되어, 상기 회전부의 회전에 따라, 상기 회전축의 연장 설치 방향을 따라, 직선적으로 이동하는 직동부를 포함한다.

Description

기어 장치{GEAR APPARATUS}

본 발명은, 기어의 회전 운동을, 직선 운동으로 변환하는 기구를 갖는 기어 장치에 관한 것이다.

산업용 로봇, 공작 기계나 차량과 같은 여러가지 기술 분야에서, 다양한 기어 장치가 개발되어 있다(일본 특허 공개 제2005-337412호 공보를 참조). 일본 특허 공개 제2005-337412호 공보는, 기어의 회전 운동을, 직선 운동으로 변환하는 기구를 갖는 기어 장치를 개시한다.

회전축의 연장 설치 방향에 있어서의 기어 장치의 작은 치수는, 많은 기술 분야에서 바람직하다. 그러나, 일본 특허 공개 제2005-337412호 공보의 기어 장치는, 출력축의 연장 설치 방향에 긴 통 형상체(너트), 및 기어가 수용되어 있는 공간이, 출력축의 연장 설치 방향으로 정렬되어 있으므로, 출력축의 연장 설치 방향에 있어서, 큰 치수를 가질 수밖에 없다.

본 발명은, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 작은 치수를 갖는 기어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 국면에 관한 기어 장치는, 기어와, 상기 기어가 수용되는 내부 공간을 형성하는 외각과, 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 기어에 회전 운동을 부여하는 구동 기구와, 상기 기어의 상기 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환부를 구비한다. 상기 운동 변환부는, 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 회전 운동에 따라 소정의 회전축 주위로 회전하는 회전부와, 상기 내부 공간 내에서 상기 회전부에 연결되어, 상기 회전부의 회전에 따라, 상기 회전축의 연장 설치 방향을 따라, 직선적으로 이동하는 직동부를 포함한다.

상술한 기어 장치는, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 작은 치수를 가질 수 있다.

상술한 기어 장치의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면에 의해, 더욱 명백해진다.

도 1은 제1 실시 형태의 기어 장치의 개념도.
도 2는 제2 실시 형태의 기어 장치의 개념도.
도 3은 제3 실시 형태의 기어 장치의 단면도.
도 4는 도 3에 도시되는 A-A 선을 따르는 개략적인 단면도.

<제1 실시 형태>

종래의 기어 장치에 관해서, 볼 나사가 맞물리는 통 형상체는, 기어가 수용되는 공간의 외부에 배치되어 있다(일본 특허 공개 제2005-337412호 공보를 참조). 따라서, 볼 나사 및 통 형상체를 보유 지지하기 위한 부품(예를 들어, 통 형상체가 삽입되는 베어링이나 베어링을 보유 지지하는 하우징)도, 기어가 수용되는 공간의 외부에 배치된다. 결과적으로, 종래의 기어 장치는, 기어가 수용되는 공간의 외부에 배치된 많은 부품을 갖고, 기어 장치의 회전축(즉, 볼 나사의 회전축)의 연장 설치 방향에 있어서 긴 하우징 치수를 갖게 된다. 본 발명자들은, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 짧은 하우징 치수를 갖는 기어 장치를 개발했다. 제1 실시 형태에 있어서, 기어 장치의 개념이 설명된다.

도 1은, 제1 실시 형태의 기어 장치(100)의 개념도이다. 도 1을 참조하여, 기어 장치(100)가 설명된다.

기어 장치(100)는, 하우징(200)과, 구동 기구(300)와, 기어(400)와, 운동 변환부(500)를 구비한다. 하우징(200)은, 내부 공간(201)을 형성한다. 구동 기구(300), 기어(400) 및 운동 변환부(500)는, 내부 공간(201) 내에 적어도 부분적으로 수용된다. 본 실시 형태에 있어서, 외각은, 하우징(200)에 의해 예시된다.

구동 기구(300)는, 부분적으로, 하우징(200)으로부터 노출되어도 된다. 이 경우, 구동 기구(300)는, 하우징(200)의 외부에 배치된 구동원(예를 들어, 모터: 도시하지 않음)에 연결되어도 된다. 구동원이, 하우징(200)에 내장된다면, 구동 기구(300)는, 전체적으로, 하우징(200)에 수용되어도 된다.

구동 기구(300)는, 구동원과 기어(400)로 연결된다. 구동 기구(300)는, 구동원으로부터 회전력을 받는 샤프트 부재여도 된다. 회전력이, 구동원으로부터 샤프트 부재에 전달되면, 샤프트 부재는, 회전한다. 이 결과, 샤프트 부재에 연결된 기어(400)도 회전한다. 구동 기구(300) 및 기어(400)는, 요동 기어 기구(싸이클로이드 기어 기구)를 형성해도 되고, 유성 기어 기구를 형성해도 된다. 대체적으로서, 구동 기구(300) 및 기어(400)는, 다른 기어 구조를 형성해도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 구동 기구(300)와 기어(400)에 의해 형성되는 특정한 구조에 한정되지 않는다.

기어(400)의 회전 운동은, 운동 변환부(500)로 전달된다. 운동 변환부(500)는, 기어(400)의 회전 운동을, 직선 운동으로 변환시킨다.

운동 변환부(500)는, 회전부(510)와, 직동부(520)를 포함한다. 회전부(510)는, 내부 공간(201) 내에 배치된다. 기어(400)의 회전 운동은, 회전부(510)로 전달된다. 이 결과, 회전부(510)는, 회전축 RAX 주위로 회전된다.

회전부(510)와는 상이하게, 직동부(520) 중 일부는, 하우징(200)으로부터 돌출된다. 직동부(520)는, 내부 공간(201) 내에서, 회전부(510)로 연결된다. 회전부(510)가 회전축 RAX 주위로 회전되면, 직동부(520)는 직선적으로 이동한다.

운동 변환부(500)는, 볼 나사를 가져도 된다. 대체적으로서, 운동 변환부(500)는, 랙과 피니언을 가져도 된다. 또한 대체적으로서, 운동 변환부(500)는, 회전축 RAX 주위의 회전을 직동부(520)의 직선 운동으로 변환하도록 설계된 다른 구조여도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 운동 변환부(500)의 특정한 구조에 한정되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 회전부(510)는, 쌍 방향으로 회전해도 된다. 이 경우, 직동부(520)는, 직선적인 왕복 운동을 할 수 있다. 대체적으로서, 회전부(510)는, 한 방향으로 회전해도 된다. 이 경우, 직동부(520)는, 한 방향을 따라 직선적으로 이동할 수 있다.

기어 장치(100)는, 회전부(510)와 직동부(520)를 연결하는 연결 구조(예를 들어, 기어열)를 가져도 된다. 대체적으로서, 회전부(510) 및/또는 직동부(520) 자체가, 이들을 연결하는 구조(예를 들어, 나사 구조)를 가져도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 회전부(510)와 직동부(520) 사이의 특정한 연결 구조에 한정되지는 않는다.

<제2 실시 형태>

제1 실시 형태에 관련하여 설명된 기어 장치의 직동부는, 회전부의 회전축으로부터 이격된 위치에 배치되어 있다. 대체적으로서, 직동부는, 회전부의 회전축을 따라 연장하는 로드 부재여도 된다. 이 경우, 기어 장치를 설계하는 설계자는, 직동부를 회전부에 연결하는 연결 구조를, 직동부 및/또는 회전부 자신에 형성할 수 있다. 이 결과, 설계자는, 운동 변환부에 작은 치수를 부여할 수 있다. 제2 실시 형태에서, 회전부의 회전축을 따라 연장되는 로드 부재를 갖는 예시적인 기어 장치가 설명된다.

도 2는, 제2 실시 형태의 기어 장치(100A)의 개념도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 기어 장치(100A)가 설명된다. 제1 실시 형태의 설명은, 제1 실시 형태와 동일한 부호가 부여된 요소에 원용된다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 기어 장치(100A)는, 하우징(200)과, 구동 기구(300)와, 기어(400)를 구비한다. 제1 실시 형태의 설명은, 이 요소에 원용된다.

기어 장치(100A)는, 운동 변환부(500A)를 더 구비한다. 운동 변환부(500A)는, 회전부(510A)와, 로드 부재(520A)를 포함한다. 회전부(510A)는, 내부 공간(201) 내에 배치된다. 기어(400)의 회전 운동은, 회전부(510A)로 전달된다. 이 결과, 회전부(510A)는, 회전축 RAX 주위로 회전된다.

로드 부재(520A)는, 회전축 RAX를 따라 연장되며, 로드 부재(520A)의 일부는, 하우징(200)으로부터 돌출된다. 로드 부재(520A)는, 내부 공간(201) 내에서, 회전부(510A)에 연결된다. 회전부(510A)가 회전축 RAX 주위로 회전되면, 로드 부재(520A)는 직선적으로 이동한다. 로드 부재(520A)는, 도 1을 참조하여 설명된 직동부(520)에 대응한다. 따라서, 직동부(520)에 관한 설명은, 로드 부재(520A)에 원용되어도 된다.

로드 부재(520A)는, 볼 나사여도 된다. 이 경우, 회전부(510A)는, 볼 나사와 맞물리는 암나사가 형성된 내주면을 갖는 통 형상체여도 된다. 대체적으로서, 회전부(510A)는, 로드 부재(520A)의 외주면을 둘러싸도록 형성된 다른 부품이어도 된다.

볼 나사 대신에, 회전부(510A)와 연결할 수 있도록 형성되고, 또한, 회전축 RAX 주위의 회전부(510A)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 것을 가능하게 하는 다른 구조가, 로드 부재(520A)에 제공되어도 된다. 따라서, 본 실시 형태의 원리는, 운동 변환부(500A)가 특정한 구조에 한정되지 않는다.

<제3 실시 형태>

설계자는, 상술한 실시 형태에 관련하여 설명된 설계 원리에 기초하여, 다양한 기어 장치를 설계할 수 있다. 제3 실시 형태에 있어서, 예시적인 기어 장치가 설명된다.

도 3은, 제3 실시 형태의 기어 장치(100B)의 단면도이다. 도 4는, 도 3에 도시되는 A-A 선을 따르는 개략적인 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여, 기어 장치(100B)가 설명된다.

기어 장치(100B)는, 외통(210)과, 캐리어(220)와, 3개의 크랭크축 조립체(300B)(도 3은, 3개의 크랭크축 조립체(300B) 중 하나를 나타냄)와, 기어부(400B)와, 운동 변환부(500B)와, 2개의 주베어링(610, 620)을 구비한다. 외통(210) 및 캐리어(220)는, 도 2를 참조하여 설명된 하우징(200)을 형성한다. 하우징(200)에 관한 설명은, 외통(210) 및 캐리어(220)에 원용되어도 된다. 크랭크축 조립체(300B)는, 도 2를 참조하여 설명된 구동 기구(300)에 상당한다. 구동 기구(300)에 관한 설명은, 크랭크축 조립체(300B)에 원용되어도 된다. 기어부(400B)는, 도 2를 참조하여 설명된 기어(400)에 상당한다. 기어(400)에 관한 설명은, 기어부(400B)에 원용되어도 된다.

모터(도시하지 않음)나 다른 구동원(도시하지 않음)이 생성한 구동력은, 3개의 크랭크축 조립체(300B)에 각각 입력된다. 3개의 크랭크축 조립체(300B) 각각에 입력된 구동력은, 외통(210) 및 캐리어(220)에 의해 둘러싸인 내부 공간(201B) 내에 배치된 기어부(400B)에 전달된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 주베어링(610, 620)은, 외통(210)과, 외통(210)에 의해 둘러싸인 캐리어(220) 사이에 형성된 환상 공간에 감입된다. 2개의 주베어링(610, 620) 각각은, 외통(210) 내에서의 캐리어(220)의 회전 운동을 가능하게 한다. 2개의 주베어링(610, 620)의 공통된 중심축은, 도 2를 참조하여 설명된 회전축 RAX에 상당한다. 캐리어(220)는, 기어부(400B)에 전달된 구동력에 의해, 외통(210) 내에서, 회전축 RAX 주위로 회전된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외통(210)은, 대략 원통 형상의 케이스(211)와, 복수의 내치 핀(212)을 포함한다. 케이스(211)는, 캐리어(220)와 협동하여, 크랭크축 조립체(300B), 기어부(400B) 및 운동 변환부(500B)가 수용되는 원기둥 형상의 내부 공간(201B)을 형성한다. 복수의 내치 핀(212)은, 케이스(211)의 내주면을 따라 환상으로 배열되어, 내치환을 형성한다.

복수의 내치 핀(212) 각각은, 회전축 RAX의 연장 방향으로 연장되는 대략 원기둥 형상의 부재이다. 복수의 내치 핀(212) 각각은, 케이스(211)의 내벽에 형성된 홈부에 감입된다. 따라서, 복수의 내치 핀(212) 각각은, 케이스(211)에 의해 적절하게 보유 지지된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 내치 핀(212)은, 회전축 RAX 주위에 환상으로 대략 일정 간격으로 배치된다. 복수의 내치 핀(212) 각각의 반주면은, 케이스(211)의 내벽으로부터 회전축 RAX를 향해 돌출된다. 따라서, 복수의 내치 핀(212)은, 기어부(400B)와 맞물리는 복수의 내치로서 기능한다. 본 실시 형태에 있어서, 내치는, 복수의 내치 핀(212) 각각에 의해 예시된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어(220)는, 기부(230)와, 단부판(240)을 포함한다. 캐리어(220)는, 전체적으로, 원통 형상이다. 단부판(240)은, 대략 원판 형상이다. 단부판(240)의 주위면은, 외통(210)에 의해 부분적으로 둘러 싸인다. 캐리어(220)는, 외통(210) 내에 회전축 RAX 주위로 회전할 수 있다.

기부(230)는, 대략 원판 형상의 기판부(231)(도 3을 참조)와, 3개의 샤프트부(232)(도 4를 참조)를 포함한다. 기판부(231)의 주위면은, 외통(210)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 기판부(231)는, 회전축 RAX의 연장 설치 방향에 있어서, 단부판(240)으로부터 이격된다. 기판부(231)는, 단부판(240)과 대략 동축이다. 즉, 회전축 RAX는, 기판부(231) 및 단부판(240)의 중심축에 상당한다. 내부 공간(201B)은, 기판부(231), 단부판(240) 및 케이스(211)에 의해 둘러싸인다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 단부판은, 기판부(231) 및 단부판(240) 중 한쪽에 의해 예시된다. 제2 단부판은, 기판부(231) 및 단부판(240) 중 다른 쪽에 의해 예시된다.

기판부(231)는, 내면(233)과, 내면(233)과는 반대측의 외면(234)을 포함한다. 내면(233)은, 기어부(400B)에 대향한다. 내면(233) 및 외면(234)은, 회전축 RAX에 직교하는 가상 평면(도시하지 않음)을 따른다.

중앙 관통 구멍(235)(도 3을 참조) 및 3개의 보유 지지 관통 구멍(236)(도 3은, 3개의 보유 지지 관통 구멍(236) 중 하나를 나타냄)은, 기판부(231)에 형성된다. 중앙 관통 구멍(235)은, 회전축 RAX에 따라, 내면(233)과 외면(234) 사이에서 연장된다. 회전축 RAX는, 중앙 관통 구멍(235)의 중심축에 상당한다. 3개의 보유 지지 관통 구멍(236)의 중심은, 회전축 RAX를 중심으로 하는 가상 원(도시하지 않음) 상에서, 대략 등간격으로 배치된다.

도 3은, 회전축 RAX 외에도, 전달축 TAX를 나타낸다. 전달축 TAX는, 회전축 RAX로부터 이격된 위치에서 규정된다. 전달축 TAX는, 회전축 RAX에 대략 평행하다. 보유 지지 관통 구멍(236)은, 전달축 TAX에 따라 내면(233)과 외면(234) 사이에서 연장된다. 전달축 TAX는, 크랭크축 조립체(300B)의 회전 중심축 및 보유 지지 관통 구멍(236)의 중심축에 상당한다. 크랭크축 조립체(300B)의 일부는, 보유 지지 관통 구멍(236) 내에 배치된다.

단부판(240)은, 내면(243)과, 내면(243)과는 반대측의 외면(244)을 포함한다. 내면(243)은, 기어부(400B)에 대향한다. 내면(243) 및 외면(244)은, 회전축 RAX에 직교하는 가상 평면(도시하지 않음)을 따른다.

중앙 관통 구멍(245)(도 3을 참조) 및 3개의 보유 지지 관통 구멍(246)(도 3은, 3개의 보유 지지 관통 구멍(246) 중 하나를 나타냄)은, 단부판(240)에 형성된다. 중앙 관통 구멍(245)은, 회전축 RAX를 따라, 내면(243)과 외면(244) 사이에서 연장된다. 회전축 RAX는, 중앙 관통 구멍(245)의 중심축에 상당한다. 3개의 보유 지지 관통 구멍(246)의 중심은, 회전축 RAX를 중심으로 하는 가상 원(도시하지 않음) 상에서, 대략 등간격으로 배치된다. 3개의 보유 지지 관통 구멍(246) 각각은, 전달축 TAX를 따라 내면(243)과 외면(244) 사이에서 연장된다. 전달축 TAX는, 보유 지지 관통 구멍(246)의 중심축에 상당한다. 크랭크축 조립체(300B) 중 일부는, 보유 지지 관통 구멍(246) 내에 배치된다. 단부판(240)에 형성된 3개의 보유 지지 관통 구멍(246)은, 기판부(231)에 형성된 3개의 보유 지지 관통 구멍(236)과 각각 대략 동축이다.

3개의 샤프트부(232) 각각은, 기판부(231)의 내면(233)으로부터 단부판(240)의 내면(243)을 향해 연장된다. 단부판(240)은, 3개의 샤프트부(232) 각각의 선단면에 접속된다. 단부판(240)은, 리머볼트, 위치 결정 핀이나 다른 적절한 고정 기술에 의해, 3개의 샤프트부(232) 각각의 선단면에 접속되어도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 단부판(240)과 3개의 샤프트부(232) 각각의 사이가 특정한 접속 기술에 한정되지 않는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기어부(400B)는, 기판부(231)의 내면(233)과 단부판(240)의 내면(243) 사이에 배치된다. 3개의 샤프트부(232)는, 기어부(400B)를 관통하여, 단부판(240)에 접속된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기어부(400B)는, 2개의 트로코이드 기어(410, 420)를 포함한다. 트로코이드 기어(410)는, 단부판(240)과 트로코이드 기어(420) 사이에 배치된다. 트로코이드 기어(420)는, 기판부(231)와 트로코이드 기어(410) 사이에 배치된다. 트로코이드 기어(410, 420)는, 공통된 설계 도면에 기초하여 형성되어도 된다.

트로코이드 기어(410, 420) 각각은, 케이스(211)의 내벽을 향해 돌출되는 복수의 외치(430)(도 4을 참조)를 포함한다. 크랭크축 조립체(300B)가, 전달축 TAX 주위로 회전하면, 트로코이드 기어(410, 420)는, 복수의 외치(430)를 복수의 내치 핀(212)에 맞물리게 하면서, 케이스(211) 내를 주회 이동(즉, 요동 회전)한다. 이 사이, 트로코이드 기어(410, 420)의 중심은, 회전축 RAX 주위를 주회하게 된다. 외통(210) 내에서의 캐리어(220)의 회전은, 트로코이드 기어(410, 420)의 요동 회전에 의해 야기된다.

중앙 관통 구멍(411)은, 트로코이드 기어(410)의 중심에 형성된다. 중앙 관통 구멍(421)은, 트로코이드 기어(420)의 중심에 형성된다. 중앙 관통 구멍(411)은, 단부판(240)의 중앙 관통 구멍(245)과 트로코이드 기어(420)의 중앙 관통 구멍(421)에 연통한다. 중앙 관통 구멍(421)은, 기판부(231)의 중앙 관통 구멍(235)과 트로코이드 기어(410)의 중앙 관통 구멍(411)에 연통한다. 트로코이드 기어(410, 420)의 중앙 관통 구멍(411, 421)은, 기판부(231) 및 단부판(240)의 중앙 관통 구멍(235, 245)보다도 직경에서 커도 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 원형 관통 구멍(422)이, 트로코이드 기어(420)에 형성된다. 마찬가지로, 3개의 원형 관통 구멍이, 트로코이드 기어(410)에 형성된다. 트로코이드 기어(420)의 원형 관통 구멍(422) 및 트로코이드 기어(410)의 원형 관통 구멍은, 기판부(231) 및 단부판(240)의 보유 지지 관통 구멍(236, 246)과 협동하여, 크랭크축 조립체(300B)가 수용되는 수용 공간을 형성한다.

3개의 사다리꼴 관통 구멍(413)(도 3은, 3개의 사다리꼴 관통 구멍(413) 중 하나를 나타냄)은, 트로코이드 기어(410)에 형성된다. 3개의 사다리꼴 관통 구멍 (423)(도 4를 참조)은, 트로코이드 기어(420)에 형성된다. 캐리어(220)의 샤프트부(232)는, 사다리꼴 관통 구멍(413, 423)을 관통한다. 사다리꼴 관통 구멍(413, 423)의 크기는, 샤프트부(232)와 간섭하지 않도록 정해진다.

3개의 크랭크축 조립체(300B) 각각은, 입력 기어(310)와, 크랭크축(320)과, 2개의 저널 베어링(331, 332)과, 2개의 크랭크 베어링(341, 342)을 포함한다. 입력 기어(310)는, 모터(도시하지 않음)의 샤프트(도시하지 않음)에 형성된 기어부(도시하지 않음)와 맞물린다. 모터가 샤프트를 회전시키면, 입력 기어(310)는, 전달축 TAX 주위로 회전한다.

크랭크축(320)은, 제1 저널(321)과, 제2 저널(322)과, 제1 편심부(323)와, 제2 편심부(324)를 포함한다. 제1 저널(321)은, 단부판(240)의 보유 지지 관통 구멍(246)에 삽입된다. 제2 저널(322)은, 기판부(231)의 보유 지지 관통 구멍(236)에 삽입된다. 저널 베어링(331)은, 제1 저널(321)과 보유 지지 관통 구멍(246)을 형성하는 단부판(240)의 내벽 사이의 환상 공간에 감입된다. 이 결과, 제1 저널(321)은, 단부판(240)에 연결된다. 저널 베어링(332)은, 제2 저널(322)과 보유 지지 관통 구멍(236)을 형성하는 기판부(231)의 내벽 사이의 환상 공간에 감입된다. 이 결과, 제2 저널(322)은, 기판부(231)에 연결된다.

제1 편심부(323)는, 제1 저널(321)과 제2 편심부(324) 사이에 위치한다. 제2 편심부(324)는, 제2 저널(322)과 제1 편심부(323) 사이에 위치한다. 크랭크 베어링(341)은, 제1 편심부(323)와 원형 관통 구멍을 형성하는 트로코이드 기어(410)의 내벽 사이의 환상 공간에 감입된다. 이 결과, 트로코이드 기어(410)는, 제1 편심부(323)에 장착된다. 크랭크 베어링(342)은, 제2 편심부(324)와 원형 관통 구멍(422)을 형성하는 트로코이드 기어(420)의 내벽 사이의 환상 공간에 감입된다. 이 결과, 트로코이드 기어(420)는, 제2 편심부(324)에 장착된다. 본 실시 형태에 있어서, 기어는, 트로코이드 기어(410, 420) 중 하나에 의해 예시된다.

제1 저널(321)은, 제2 저널(322)과 대략 동축이며, 전달축 TAX 주위로 회전한다. 제1 편심부(323) 및 제2 편심부(324) 각각은, 원기둥 형상으로 형성되어, 전달축 TAX로부터 편심되어 있다. 제1 편심부(323) 및 제2 편심부(324) 각각은, 전달축 TAX에 대해 편심 회전하고, 트로코이드 기어(410, 420)에 요동 회전을 제공한다. 트로코이드 기어(410, 420)는, 고정된 외통(210)의 내치환과 맞물리므로, 트로코이드 기어(410, 420)의 요동 회전은, 회전축 RAX 주위의 크랭크축(320)의 주회 운동으로 변환된다. 단부판(240) 및 기판부(231)는, 제1 저널(321) 및 제2 저널(322)에 각각 연결되어 있으므로, 크랭크축(320)의 주회 운동은, 회전축 RAX 주위의 단부판(240) 및 기판부(231)의 회전 운동으로 변환된다. 트로코이드 기어(410, 420) 사이의 주회 위상차는, 제1 편심부(323)와 제2 편심부(324) 사이의 편심 방향의 차이에 의해 결정된다. 본 실시 형태에 있어서, 저널은, 제1 저널(321) 또는 제2 저널(322)에 의해 예시된다. 편심부는, 제1 편심부(323) 또는 제2 편심부(324)에 의해 예시된다.

운동 변환부(500B)는, 암나사 통(510B)과, 볼 나사(520B)를 포함한다. 암나사 통(510B)은, 전체적으로 원통 형상이다. 암나사 통(510B)의 중심축은, 회전축 RAX에 대략 일치한다. 암나사 통(510B)의 내주면에는, 암나사가 형성된다. 본 실시 형태에 있어서, 암나사 통(510B)은, 기판부(231)와 일체적으로 형성된다. 따라서, 암나사 통(510B)은, 회전축 RAX 주위에, 캐리어(220)와 일체적으로 회전할 수 있다.

암나사 통(510B)은, 기판부(231)의 내면(233)으로부터 단부판(240)을 향해 연장된다. 암나사 통(510B)의 선단부는, 단부판(240)의 중앙 관통 구멍(245)에 삽입된다. 암나사 통(510B)의 선단면은, 단부판(240)의 외면(244)과 대략 동일 평면 상이다. 암나사 통(510B)은, 도 2를 참조하여 설명된 회전부(510A)에 상당한다. 회전부(510A)에 관한 설명은, 암나사 통(510B)에 원용되어도 된다.

본 실시 형태에 있어서, 통 형상체는, 암나사 통(510B)에 의해 예시된다. 상술한 바와 같이, 암나사 통(510B)은, 기판부(231)와 일체적으로 형성된다. 대체적으로서, 통 형상체는, 단부판(240)과 일체적으로 형성된 암나사 통이어도 된다. 또한 대체적으로서, 통 형상체는, 기판부(231) 및 단부판(240)과는 별체로 형성된 암나사 통이어도 된다. 이 경우, 암나사 통은, 기판부(231)와 단부판(240) 사이에 배치되어, 나사나 핀과 같은 적절한 고정구에 의해, 기판부(231) 및 단부판(240) 중 적어도 하나에 연결된다.

볼 나사(520B)는, 스크류 로드(521)와 복수의 볼(522)을 포함한다. 스크류 로드(521)는, 회전축 RAX를 따라 연장된다. 스크류 로드(521)의 외주면에는 나선 홈이 형성된다. 복수의 볼(522) 각각은, 암나사 통(510B)에 형성된 암나사 홈과 나선 홈 사이의 공극에 감입된다. 이 결과, 암나사 통(510B)이, 캐리어(220)와 일체적으로 회전하면, 스크류 로드(521)는, 작은 마찰 손실 하에서, 회전축 RAX의 연장 설치 방향을 따라, 직선적으로 이동할 수 있다. 볼 나사(520B)는, 도 2를 참조하여 설명된 로드 부재(520A)에 대응된다. 로드 부재(520A)에 관한 설명은, 볼 나사(520B)에 원용되어도 된다.

상술한 다양한 실시 형태에 관련하여 설명된 설계 원리는, 다양한 기어 장치에 적용할 수 있다. 상술한 다양한 실시 형태 중 하나에 관련하여 설명된 다양한 특징 중 일부가, 다른 또 하나의 실시 형태에 관련하여 설명된 기어 장치에 적용되어도 된다. 상술한 설계 원리는, 센터 크랭크 타입의 기어 장치에도 적용 가능하다.

상술한 실시 형태에 관련하여 설명된 기어 장치는, 이하의 특징을 주로 구비한다.

상술한 실시 형태의 일 국면에 관한 기어 장치는, 기어와, 상기 기어가 수용되는 내부 공간을 형성하는 외각과, 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 기어에 회전 운동을 부여하는 구동 기구와, 상기 기어의 상기 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환부를 구비한다. 상기 운동 변환부는, 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 회전 운동에 따라 소정의 회전축 주위로 회전하는 회전부와, 상기 내부 공간 내에서 상기 회전부에 연결되어, 상기 회전부의 회전에 따라, 상기 회전축의 연장 설치 방향을 따라, 직선적으로 이동하는 직동부를 포함한다.

상기의 구성에 의하면, 회전부의 회전에 따라 직선적으로 이동하는 직동부는, 기어가 수용되는 내부 공간 내에서, 회전부에 연결되므로, 내부 공간은, 기어의 수용 뿐만 아니라, 회전부와, 회전부의 회전축의 연장 설치 방향을 따라 직선적으로 이동하는 직동부의 연결 부위의 수용에도 이용된다. 따라서, 설계자는, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서, 작은 치수를 기어 장치에 부여할 수 있다.

상기의 구성에 관해서, 상기 직동부는, 상기 회전축을 따라 연장되는 로드 부재이다.

상기의 구성에 의하면, 직동부는, 회전부의 회전축을 따라 연장하는 로드 부재이므로, 설계자는, 직동부를 회전부의 근방에 배치할 수 있다. 기어 장치는, 직동부를 회전부에 연결하는 연결 구조를 수용하기 위한 넓은 공간을 필요로 하지 않으므로, 설계자는, 반경 방향에 있어서, 작은 치수를 기어 장치에 부여할 수 있다.

상기의 구성에 관해서, 상기 로드 부재는, 볼 나사여도 된다. 상기 회전부는, 상기 볼 나사와 맞물리는 통 형상체여도 된다.

상기의 구성에 의하면, 로드 부재는, 볼 나사이므로, 기어 장치는, 작은 마찰 손실 하에서, 기어의 회전 운동을 볼 나사의 직선 운동으로 변환시킬 수 있다.

상기의 구성에 관해서, 상기 외각은, 상기 기어가 맞물리는 내치가 형성된 내주부를 갖는 외통과, 상기 외통에 의해 둘러싸인 제1 단부판과, 상기 제1 단부판으로부터 상기 회전축의 연장 설치 방향으로 이격하고, 또한, 상기 외통에 의해 둘러싸인 제2 단부판을 포함해도 된다. 상기 내부 공간은, 상기 외통, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판에 의해 둘러싸여도 된다. 상기 통 형상체는, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판으로부터 돌출되지 않도록 배치되어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 내부 공간은, 외통, 제1 단부판 및 제2 단부판에 의해 둘러싸이기 때문에, 기어, 구동 기구 및 운동 변환부는, 외각에 의해 보호된다. 통 형상체는, 제1 단부판 및 제2 단부판으로부터 돌출되지 않도록 배치되므로, 설계자는, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서, 작은 치수를 기어 장치에 제공할 수 있다.

상기의 구성에 관해서, 상기 구동 기구는, 상기 기어의 중심이, 상기 회전축 주위로 주회하도록, 상기 기어에 요동 회전을 부여하는 크랭크축 조립체를 포함해도 된다. 상기 크랭크축 조립체는, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판에 연결되어, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판을 상기 회전축 주위로 회전시켜도 된다. 상기 통 형상체는, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판과 일체적으로 상기 회전축 주위로 회전해도 된다.

상기의 구성에 의하면, 크랭크축 조립체는, 제1 단부판 및 제2 단부판에 연결되므로, 외통의 내치에 맞물리는 기어의 중심이, 회전축 주위로 주회하도록, 크랭크축 조립체가, 기어에 요동 회전을 부여하는 동안, 기어의 요동 회전 운동을, 회전축 주위의 제1 단부판 및 제2 단부판의 회전 운동으로 변환할 수 있다. 제1 단부판 및 제2 단부판과 일체적으로 회전하는 통 형상체는, 볼 나사와 맞물리므로, 통 형상체의 회전 동안, 볼 나사는, 직선적으로 이동할 수 있다.

상기의 구성에 관해서, 상기 크랭크축 조립체는, 상기 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 회전축에 평행하게 연장하는 전달축 주위로 회전하는 저널과, 상기 전달축으로부터 편심된 편심부를 갖는 크랭크축을 포함해도 된다. 상기 기어는, 상기 편심부에 장착되어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 기어는, 전달축으로부터 편심된 편심부에 장착되므로, 기어는, 전달축 주위의 크랭크축의 회전에 따라, 회전축 주위로 요동 회전할 수 있다. 전달축은, 회전축으로부터 이격된 위치에 있어서 회전축에 평행하게 연장되므로, 설계자는, 크랭크축 조립체를, 볼 나사 및 통 형상체로 이격된 위치에 배치할 수 있다. 따라서, 기어 장치는, 운동 변환부의 주위에서, 간소한 구조를 가질 수 있다.

상기의 구성에 있어서, 상기 통 형상체는, 상기 제1 단부판과 일체적으로 형성되어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 통 형상체는, 제1 단부판과 일체적으로 형성되므로, 기어 장치는, 견고한 구조를 가질 수 있다.

상기의 구성에 관해서, 상기 기어는, 트로코이드 기어이어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 기어는, 트로코이드 기어이므로, 외통과 트로코이드 기어 사이에서의 백 래시는, 매우 작다. 따라서, 기어 장치는, 높은 정밀도가 요구되는 기계 설비에 내장되어도 된다.

상기의 구성에 관해서, 상기 기어 및 상기 구동 기구는, 유성 기어 기구를 형성해도 된다.

상기의 구성에 의하면, 기어 및 구동 기구는, 유성 기어 기구를 형성하므로, 기어 장치는, 높은 감속비 하에서, 직동부의 직선 운동을 출력할 수 있다.

<산업상 이용 가능성>

상술한 실시 형태의 원리는, 다양한 기어 장치에 바람직하게 이용된다.

Claims

중앙 관통 구멍이 형성된 기어와,
상기 기어가 맞물리는 내치가 형성된 외통과, 상기 외통의 직경 방향 내측에 위치하는 제1 단부판과, 회전축의 방향으로 상기 제1 단부판으로부터 이격되고, 또한, 상기 외통의 직경 방향 내측에 위치하는 제2 단부판을 포함하고, 상기 제1 단부판과 상기 제2 단부판의 사이에 상기 기어가 수용되는 내부 공간을 형성하는 외각과,
상기 기어의 중심이 상기 회전축 주위로 주회하도록, 상기 기어에 회전 운동을 부여하는 크랭크축 조립체를 포함하는 구동 기구와,
상기 기어의 상기 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환부를 구비하고,
상기 크랭크축 조립체는, 회전하는 것에 의해, 상기 외통에 대하여 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판을 상대적으로 회전시키고,
상기 운동 변환부는, 상기 제1 단부판에 일체적으로 형성되어, 상기 회전 운동을 따라 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판을 통하여 상기 회전축 주위로 회전하는 회전부와, 상기 내부 공간 내에서 상기 회전부에 연결되어, 상기 회전부의 회전에 따라, 상기 회전축의 연장 설치 방향을 따라, 직선적으로 이동하는 직동부를 포함하고,
상기 회전부는 상기 기어의 상기 중앙 관통 구멍보다도 작은 직경이고, 또한, 상기 제1 단부판으로부터 상기 제2 단부판을 향해서 돌출하는 통 형상체에 의해 형성되고,
상기 통형상체는 상기 기어의 상기 중앙 관통 구멍을 관통하는 것과 함께, 상기 제2 단부판에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있는, 기어 장치.
제1항에 있어서, 상기 직동부는, 상기 회전축을 따라 연장되는 로드 부재인, 기어 장치.
제2항에 있어서, 상기 로드 부재는, 볼 나사이며,
상기 통 형상체는, 상기 볼 나사와 맞물리는, 기어 장치.
제3항에 있어서,
상기 내부 공간은, 상기 외통, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판에 의해 둘러싸여 있고,
상기 통 형상체는, 상기 제1 단부판 및 상기 제2 단부판으로부터 돌출되지 않도록 배치된, 기어 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 크랭크축 조립체는, 상기 회전축으로부터 이격된 위치에 있어서 상기 회전축에 평행하게 연장하는 전달축 주위로 회전하는 저널과, 상기 전달축으로부터 편심된 편심부를 갖는 크랭크축을 포함하고,
상기 기어는, 상기 편심부에 장착되는, 기어 장치.
삭제
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어는, 트로코이드 기어인, 기어 장치.
삭제