KR102440561B1 - 중공형 파동기어장치 - Google Patents

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KR102440561B1
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유타카 미야자와
노보루 다키자와
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가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
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Abstract

중공형 파동기어장치(1)에서는, 파동발생기(5)의 파동발생기 플러그(5a)는 중공회전축(6)의 일부에 일체로 형성되어 있다. 중공회전축(6)에는, 파동발생기 플러그(5a)에 인접하고, 이 파동발생기 플러그(5a)보다 두꺼운 두께의 플러그 보강부(5d)가 일체로 형성되어 있다. 파동발생기 플러그(5a)에 인접하여 형성된 강성이 높은 플러그 보강부(5d)에 의하여 파동발생기 플러그(5a)가 보강된다. 중공회전축(6)의 경량화, 그 중공부의 대경화를 도모하기 위하여 중공회전축을 얇은 두께로 하였을 경우에 있어서, 파동발생기 플러그(5a)의 강성의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있다. 따라서 라체팅 토크의 저하를 억제할 수 있다.

Description

중공형 파동기어장치
본 발명은 파동기어장치(波動gear裝置)에 관한 것으로서, 특히 중심부분을 축선방향(軸線方向)으로 관통하여 연장되는 중공부(中空部)를 구비한 중공형 파동기어장치(中空型 波動gear裝置)에 관한 것이다.
중공형 파동기어장치는, 예를 들면 특허문헌1(국제공개 제2015/001582호 공보)에 기재되어 있다. 특허문헌1에 기재되어 있는 중공형 파동기어장치는, 강성(剛性)의 내치기어(內齒gear)의 내측에 동축(同軸)으로 가요성(可撓性)의 실크햇(silk hat) 형상의 외치기어(外齒gear)가 배치되고, 외치기어의 내측에 동축으로 파동발생기(波動發生器)가 배치되고, 파동발생기의 중심부분에는, 중공회전축(中空回轉軸)이 동축상태로 관통하고 있다. 파동발생기는, 타원모양 외주면을 구비한 파동발생기 플러그(波動發生器 plug)와, 타원모양 외주면과 외치기어의 내주면 사이에 장착된 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)을 갖고 있다. 파동발생기 플러그는, 입력축인 중공회전축에 일체로 형성되어 있다. 즉 중공회전축의 원형 외주면의 일부에 타원모양 외주면이 형성되어 있고, 타원모양 외주면이 형성되어 있는 축부분(軸部分)이 파동발생기 플러그로서 기능한다.
: 국제공개 제2015/001582호 공보
중공형 파동기어장치에서는, 장치의 외경을 증가시키지 않고, 그 중공부의 대경화(大徑化)가 요구되는 경우가 있다. 또한 장치의 경량화를 위하여 파동발생기 플러그의 박육화(薄肉化)가 요구되는 경우가 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여 파동발생기 플러그가 일체로 형성되어 있는 중공부의 대경화, 중공회전축 혹은 파동발생기 플러그의 박육화를 도모하면, 파동발생기의 강성의 저하에 기인하여 토크성능(torque性能)도 저하되어 버린다.
본 발명의 목적은, 중공부의 대경화 등을 위하여 중공회전축 혹은 파동발생기 플러그를 박육화하였을 경우에, 토크성능의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있는 중공형 파동기어장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
강성의 내치기어와,
상기 내치기어의 내측에 동축으로 배치되고, 상기 내치기어의 내치에 맞물릴 수 있는 외치가 형성되어 있는 가요성의 원통부를 구비한 외치기어와,
상기 외치기어의 상기 원통부의 내측에 동축으로 배치되고, 상기 원통부를 타원 모양으로 휘어지게 하여 상기 내치기어의 내치에 대하여 원주방향의 2개소의 위치에서 맞물리게 하고, 회전구동되면, 상기 내치에 대한 상기 외치의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기와,
상기 파동발생기를 동축상태로 관통하여 연장되어 있는 중공회전축을
갖고 있고,
상기 파동발생기는,
타원모양 외주면을 구비한 파동발생기 플러그와,
상기 파동발생기 플러그의 강성을 높이기 위하여 배치된 플러그 보강부와,
상기 타원모양 외주면과 상기 외치기어의 상기 원통부의 내주면 사이에 장착된 파동발생기 베어링을
갖고 있고,
상기 중공회전축에는, 상기 파동발생기 플러그를 규정하는 축부분과, 상기 플러그 보강부를 규정하는 축부분이, 일체로 형성되어 있고,
상기 플러그 보강부는, 상기 중공회전축에 있어서, 상기 파동발생기 플러그에 대하여 상기 중공회전축의 중심축선 방향으로 인접한 위치에 형성되어 있고,
상기 플러그 보강부의 반경방향의 두께는, 상기 파동발생기 플러그의 반경방향의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 중공형 파동기어장치에서는, 중공회전축에 있어서의 파동발생기 플러그에 인접하고, 이 파동발생기 플러그보다 두꺼운 두께의 플러그 보강부가 형성되어 있다. 파동발생기 플러그에 인접하여 국소(局所)적으로 형성된 강성이 높은 플러그 보강부에 의하여 파동발생기 플러그가 보강된다. 중공회전축의 중공부를 크게 하기 위하여 중공회전축이 얇은 두께가 되더라도 파동발생기 플러그의 강성의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있어, 토크성능(라체팅)의 저하를 억제할 수 있다. 또한 두꺼운 두께의 플러그 보강부는, 중공회전축에 있어서, 파동발생기 플러그의 인접위치에 부분적으로 형성되는 것뿐이기 때문에, 중공회전축의 중량증가, 이너셔(inertia)의 증가를 최소한으로 억제할 수 있다.
여기에서 중공회전축에 있어서의 파동발생기 플러그 및 플러그 보강부의 내주면은, 상기 중심축선 방향의 각 위치에 있어서, 동일한 지름의 원형 내주면으로 한다. 이 경우에 플러그 보강부의 외주면은, 중심축선 방향의 각 위치에 있어서, 파동발생기 플러그의 타원모양 외주면을 규정하는 타원 형상의 장경보다 큰 외경으로 한다. 중공회전축의 외주면측의 두께를 두껍게 하여, 두꺼운 두께의 플러그 보강부를 형성하기 때문에, 중공부의 지름을 확보할 수 있다.
또한 중공회전축에 있어서, 파동발생기 플러그에 인접하여 국소적으로 형성된 두꺼운 두께의 플러그 보강부를, 파동발생기 플러그의 카운터 웨이트(counter weight)로서 이용할 수 있다. 예를 들면 플러그 보강부의 외주면을, 파동발생기 플러그의 타원모양 외주면에 대하여 중심축선을 중심으로 하여 90°의 위상차가 있는 타원모양 외주면으로 한다.
또한 컵형 혹은 실크햇형의 파동기어장치의 경우에는, 컵 형상 혹은 실크햇 형상의 외치기어의 원통부의 내주면과 중공회전축의 외주면 사이에 데드 스페이스(dead space)가 생긴다. 이 데드 스페이스를 이용하여 두꺼운 두께의 플러그 보강부를 배치하면, 파동기어장치의 다른 부분의 설계변경 등이 불필요하게 된다.
도1은, 본 발명을 적용한 중공형 파동기어장치를 나타내는 개략 종단면도, 개략 횡단면도 및 각 부의 윤곽형상을 나타내는 설명도이다.
도2는, 플러그 보강부를 구비한 중공형 파동기어장치의 예를 나타내는 개략 종단면도 및 개략 횡단면도이다.
도3은, 플러그 보강부를 구비한 중공형 파동기어장치의 다른 예를 나타내는 개략 종단면도이다.
도4는, 플러그 보강부를 구비한 컵형 파동기어장치의 예를 나타내는 개략 종단면도 및 개략 횡단면도이다.
이하에, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 중공형 파동기어장치(中空型 波動gear裝置)의 실시형태를 설명한다.
도1(a)는 실시형태에 관한 중공형 파동기어장치를 나타내는 개략 종단면도이고, 도1(b)는 그 개략 횡단면도이다. 중공형 파동기어장치(1)는, 원환(圓環) 형상을 한 강성(剛性)의 내치기어(內齒gear)(2)를 구비하고 있다. 내치기어(2)의 내측에는, 동축상태(同軸狀態)로 실크햇(silk hat) 형상을 한 가요성(可撓性)의 외치기어(外齒gear)(3)가 배치되어 있다. 외치기어(3)의 외치(外齒)(3a)는 내치기어(2)의 내치(內齒)(2a)에 맞물릴 수 있다. 내치기어(2)와 외치기어(3)는, 베어링, 본 예에서는 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)(4)에 의하여 상대회전할 수 있는 상태로 지지되어 있다. 외치기어(3)의 내측에는, 동축상태로 파동발생기(波動發生器)(5)가 배치되어 있다. 파동발생기(5)의 중심부분에는, 중공회전축(中空回轉軸)(6)(중공입력축(中空入力軸))이 동축상태로 관통하고 있다. 중공회전축(6)의 중공부(中空部)는, 중심축선(中心軸線)(1a) 방향으로 관통하여 연장되는 장치중공부(裝置中空部)(7)이다.
중공형 파동기어장치(1)에 있어서, 파동발생기(5)에 의하여 외치기어(3)는 타원 모양으로 휘어지고, 그 장축(長軸)(L1)의 양단(兩端)에 있어서 내치기어(2)에 맞물려 있다. 중공회전축(6)을 통하여 전달되는 회전력에 의하여 파동발생기(5)가 회전하면, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동하고, 양 기어(2, 3)의 톱니 수 차이에 따른 상대회전이 양 기어(2, 3)의 사이에 생긴다. 내치기어(2)를 고정하여 두면, 외치기어(3)로부터 감속회전(減速回轉)이 출력된다.
이하에, 각 부의 구조를 설명한다. 내치기어(2)는, 크로스 롤러 베어링(4)의 내륜(內輪)(4a)의 끝면에, 도시하지 않은 볼트에 의하여 동축으로 체결되어 고정되어 있다. 외치기어(3)는, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통부(圓筒部)(3b)와, 원통부(3b)의 일방(一方)의 끝으로부터 반경방향의 외측방향으로 연장되는 다이어프램(diaphragm)(3c)과, 다이어프램(3c)의 외주 가장자리에 일체로 형성된 원환 형상을 한 강성의 보스(boss)(3d)를 구비하고 있다. 원통부(3b)에 있어서의 타방(他方) 끝의 외주면 부분에 외치(3a)가 형성되어 있다. 크로스 롤러 베어링(4)은, 보스(3d)와 내치기어(2)의 사이에 배치되어 있다. 외치기어(3)의 보스(3d)는, 크로스 롤러 베어링(4)의 외륜(外輪)(4b)에, 도시하지 않은 볼트에 의하여 동축으로 체결되어 고정되어 있다.
파동발생기(5)는, 강성의 파동발생기 플러그(波動發生器 plug)(5a)와 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)(5b)을 구비하고 있다. 파동발생기 플러그(5a)의 외주면은 타원모양 외주면(5c)으로 되어 있다. 파동발생기 베어링(5b)은, 타원모양 외주면(5c)과 외치기어(3)의 원통부(3b)의 내주면 사이에 장착되어 있다. 또한 파동발생기(5)에는, 파동발생기 플러그(5a)의 강성을 높이기 위하여 플러그 보강부(plug 補强部)(5d)가 구비되어 있다.
중공회전축(6)은, 파동발생기(5)의 중심부분을 관통하여 중심축선(1a) 방향의 양측으로 연장되어 있다. 중공회전축(6)의 일방(一方)의 축단부(軸端部)(6a)에는, 모터회전축 등의 도시하지 않은 회전축이 동축으로 연결되어 고정된다. 본 예에서는, 중공회전축(6)에는, 파동발생기 플러그(5a)를 규정하는 플러그 축부분과, 플러그 보강부(5d)를 규정하는 플러그 보강축 부분이, 일체(一體)로 형성되어 있다.
중공회전축(6)은, 그 입력측의 축단부(6a)로부터 반대측의 축단부(6d)까지 실질적으로 동일한 내경의 원형 내주면(圓形 內周面)(6e)을 구비하고 있고, 원형 내주면(6e)에 의하여 장치중공부(7)가 규정되어 있다. 중공회전축(6)은, 그 입력측의 축단부(6a)측으로부터 반대측의 축단부(6d)를 향하는 도중의 축부분에 파동발생기 플러그(5a)와 플러그 보강부(5d)가 일체로 형성되어 있다. 중공회전축(6)에 있어서의 파동발생기 플러그(5a) 및 플러그 보강부(5d)가 형성되어 있는 축부분 이외의 축부분은, 실질적으로 동일한 외경의 원형 외주면(圓形 外周面)(6g)으로 되어 있다.
중공회전축(6)에 있어서, 파동발생기 플러그(5a)에 대하여 중심축선(1a) 방향으로 인접한 위치에 플러그 보강부(5d)가 형성되어 있다. 플러그 보강부(5d)는, 반경방향의 두께가 파동발생기 플러그(5a)의 반경방향의 두께보다 두껍다. 도1(c)에는, 플러그 보강부(5d), 파동발생기 플러그(5a) 및 이들 부분 이외의 중공회전축(6)의 윤곽형상을 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 본 예에서는, 플러그 보강부(5d)는 원형 외주면(6f)을 구비하고 있고, 이 원형 외주면(6f)의 외경은, 파동발생기 플러그(5a)의 타원모양 외주면(5c)을 규정하는 타원 형상의 장경(長徑)보다 크다. 또한 파동발생기 플러그(5a)는, 외치기어(3)의 원통부(3b)의 내부에 있어서 외치(3a)에 대응하는 위치에 배치되고, 플러그 보강부(5d)는, 원통부(3b)의 내부에 위치하도록, 파동발생기 플러그(5a)에 대하여 축단부(6d)측에 인접한 위치에 형성되어 있다.
중공형 파동기어장치(1)에는, 중공회전축(6)에 있어서의 파동발생기 플러그(5a)에 인접하고, 이 파동발생기 플러그(5a)보다 두꺼운 두께의 플러그 보강부(5d)가 형성되어 있다. 파동발생기 플러그(5a)에 인접하여 국소적으로 형성된 강성이 높은 플러그 보강부(5d)에 의하여 파동발생기 플러그(5a)가 보강된다. 장치중공부(7)를 대경화(大徑化)하기 위하여 중공회전축(6)을 얇은 두께로 하더라도, 플러그 보강부(5d)에 의하여 파동발생기 플러그(5a)의 강성의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있다. 또한 파동발생기 플러그(5a)의 인접위치에 국소적으로 두꺼운 두께의 플러그 보강부(5d)가 형성되기 때문에, 파동발생기 플러그(5a)에 필요하게 되는 강성을 부여할 수 있음과 아울러, 중공회전축(6)의 중량증가, 이너셔(inertia)의 증가를 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서 중공형 파동기어장치(1)의 라체팅 토크(ratchetting torque)의 저하를 억제할 수 있다.
또한 본 예에서는, 플러그 보강부(5d)는, 중공회전축(6)의 외주면에 있어서 국소적으로 두께를 두껍게 한 부분이고, 중공회전축(6)의 내주면은, 중심축선(1a) 방향의 각 위치에 있어서 동일한 지름의 원형 내주면(6e)이 된다. 중공회전축(6)의 원형 외주면측의 두께를 두껍게 하여, 두꺼운 두께의 플러그 보강부(5d)를 형성하고 있기 때문에, 중공회전축(6)의 장치중공부(7)를 큰 내경으로 할 수 있다.
또한 실크햇 형상의 외치기어(3)의 원통부(3b)의 내주면과 중공회전축(6)의 외주면 사이에 형성되는 데드 스페이스(dead space)를 이용하여, 두꺼운 두께의 플러그 보강부(5d)가 형성되어 있다. 중공형 파동기어장치(1)의 다른 부분 형상 등의 설계변경이 불필요하다.
여기에서, 중공회전축(6)에 있어서, 파동발생기 플러그(5a)에 인접하여 국소적으로 형성된 두꺼운 두께의 플러그 보강부(5d)를, 파동발생기 플러그(5a)의 카운터 웨이트(counter weight)로서 이용할 수 있다. 이 경우에는, 예를 들면 플러그 보강부(5d)의 원형 외주면(6f)을, 파동발생기 플러그(5a)의 타원모양 외주면(5c)에 대하여 중심축선(1a)을 중심으로 하여 90°의 위상차(位相差)가 있는 타원모양 외주면으로 하는 등으로 하여, 파동발생기 플러그(5a)와 플러그 보강부(5d)의 사이에서 중공회전축(6)의 회전 시의 중량 밸런스(重量 balance)를 잡으면 좋다.
(플러그 보강부를 구비한 중공형 파동기어장치의 예)
도2(a)는 플러그 보강부를 구비한 중공형 파동기어장치의 다른 예를 나타내는 개략 종단면도이고, 도2(b)는 그 개략 횡단면도이다. 중공형 파동기어장치(21)의 기본구성은, 상기의 실시형태의 중공형 파동기어장치(1)와 동일하기 때문에, 대응하는 부위에는 동일한 부호를 사용하고, 그들에 대한 설명은 생략한다. 이하에, 상이한 부분에 대하여 설명한다.
중공형 파동기어장치(21)에 있어서도, 파동발생기(25)는, 강성의 파동발생기 플러그(25a)와 파동발생기 베어링(25b)을 구비하고 있다. 파동발생기 플러그(25a)의 외주면은 타원모양 외주면(25c)으로 되어 있다. 파동발생기 베어링(25b)은, 타원모양 외주면(25c)과 외치기어(3)의 원통부(3b)의 내주면 사이에 장착되어 있다. 또한 파동발생기(25)에는, 파동발생기 플러그(25a)의 강성을 높이기 위하여 플러그 보강부(25d)가 구비되어 있다.
파동발생기 플러그(25a)는, 중공회전축(26)의 외주면측 부분에 일체로 형성되어 있다. 즉 중공회전축(26)의 원형 외주면(26f)의 일부가 반경방향의 외측방향으로 일정한 폭으로 돌출되어, 타원모양 외주면(25c)이 형성되어 있다. 플러그 보강부(25d)는, 중공회전축(26)의 내주면측 부분에 일체로 형성되어 있다. 즉 중공회전축(26)에 있어서의 파동발생기 플러그(25a)가 일체로 형성되어 있는 축부분에 있어서, 그 원형 내주면(26e)이 전체 둘레에 걸쳐서 일정한 폭으로 반경방향의 내측방향으로 돌출되어, 내주면의 두께가 두꺼운 부분인 플러그 보강부(25d)가 형성되어 있다. 플러그 보강부(25d)는, 중심축선(21a) 방향의 폭이 파동발생기 플러그(25a)가 형성되어 있는 부분을 포함하는 치수로 설정되어 있다.
중공형 파동기어장치(21)에서는, 중공회전축(26)에 있어서의 파동발생기 플러그(25a)가 형성되어 있는 축부분에는, 내주면의 두께가 두꺼운 부분에 의하여 규정되는 플러그 보강부(25d)가 형성되어 있다. 중공회전축(26)의 내주면에 국소적으로 형성된 내주면의 두께가 두꺼운 부분으로 이루어지는 플러그 보강부(25d)에 의하여 파동발생기 플러그(25a)가 보강된다. 중공회전축(26)을 전체로서 박육(薄肉)으로 하여 그 경량화를 도모하는 경우에, 플러그 보강부(25d)에 의하여 얇은 두께로 된 파동발생기 플러그(25a)의 강성의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있다. 또한 플러그 보강부(25d)를 중공회전축(26)의 일부에 형성하고 있기 때문에, 중공회전축(26)의 중량증가, 이너셔의 증가를 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서 파동발생기 플러그(25a)가 일체로 형성되어 있는 중공회전축(26)을 얇게 하여 경량화를 도모하는 경우에 있어서의, 중공형 파동기어장치(21)의 라체팅 토크의 저하를 억제할 수 있다.
(플러그 보강부를 구비한 중공형 파동기어장치의 다른 예)
도3은, 플러그 보강부를 구비한 중공형 파동기어장치의 다른 예를 나타내는 종단면도이다. 중공형 파동기어장치(31)의 기본구성은, 전술한 실시형태의 중공형 파동기어장치(1)의 경우와 동일하기 때문에, 대응하는 부분에는 동일한 부호를 사용하고, 그들에 대한 설명은 생략한다. 이하에, 상이한 부분에 대하여 설명한다.
중공형 파동기어장치(31)에 있어서, 파동발생기(35)는, 파동발생기 플러그(35a)와 파동발생기 베어링(35b)을 구비하고 있다. 파동발생기 플러그(35a)는 중공회전축(36)의 일부에 일체로 형성되어 있다. 파동발생기 플러그(35a)의 외주면에는 타원모양 외주면(35c)이 형성되어 있다. 파동발생기 베어링(35b)은, 타원모양 외주면(35c)과 외치기어(3)의 원통부(3b)의 내주면 사이에 장착되어 있다. 또한 중공회전축(36)에는, 파동발생기 플러그(35a)의 강성을 높이기 위한 플러그 보강부(35d)가 일체로 형성되어 있다.
상세하게 설명하면, 본 예의 중공회전축(36)은, 작은 지름의 원통 형상을 한 파동발생기 플러그(35a)(플러그 원통부)와, 이 파동발생기 플러그(35a)에 있어서의 일방의 측에 동축상태로 연결되어 있는 큰 지름의 원통 형상을 한 플러그 보강부(35d)로 형성되어 있다. 파동발생기 플러그(35a)의 원형 외주면(35e)에, 외측방향으로 돌출된 일정한 폭의 타원모양 외주면(35c)이 형성되어 있다.
파동발생기 플러그(35a)의 끝에 연결되어 있는 플러그 보강부(35d)는, 외치기어(3)의 원통부(3b)로부터 중심축선(31a)을 따라 외측으로 돌출되어 있고, 파동발생기 베어링(35b)에 대하여 중심축선(31a) 방향으로 인접한 위치에 있다. 플러그 보강부(35d)는, 파동발생기 플러그(35a)의 두께보다 두꺼운 두께를 구비하고 있고, 그 원형 내주면(35f)은 파동발생기 플러그(35a)의 외경과 대략 동일한 내경으로 되어 있다. 이 원형 내주면(35f)의 끝에는, 파동발생기 플러그(35a)의 원환모양 끝면(35g)이 위치하고 있다. 플러그 보강부(35d)는, 모터회전축 등의 회전축을 삽입하여 고정하기 위한 축구멍 부분으로 되어 있고, 삽입되는 회전축(도시하지 않음)은, 원환모양 끝면(35g)에 접촉되어 그 축선방향의 위치결정이 이루어진다.
파동발생기 플러그(35a)가 일체로 형성되어 있는 중공회전축(36)의 중공부의 내경을 크게 하고, 또한 그 경량화, 이너셔의 저감화를 도모하기 위하여 중공회전축(36)의 두께를 얇게 하는 경우가 있다. 중공회전축(36)을 얇은 두께로 하면, 파동발생기 플러그(35a)도 얇은 두께가 되어 그 강성이 저하됨으로써, 외치기어(3)를 타원 모양으로 휘어지게 하여 내치기어(2)에 확실하게 맞물리게 하기 위하여 필요한 강성을 확보할 수 없는 경우가 있다.
본 예에서는, 중공회전축(36)에는, 파동발생기 플러그(35a)를 보강하기 위한 플러그 보강부(35d)가 형성되어 있다. 이 플러그 보강부(35d)에 의하여 장치중공부(7)의 내경을 크게 할 수 있고, 또한 파동발생기 플러그(35a)에 필요하게 되는 강성이 부여된다. 파동발생기 플러그(35a)가 형성되어 있는 중공회전축(36)의 경량화를 도모할 수 있고, 동시에 그 강성을 확보하여 라체팅 토크의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있다.
(플러그 보강부를 구비한 컵형 파동기어장치(cup型 波動gear裝置)의 예)
도4(a)는, 플러그 보강부를 구비한 컵형 파동기어장치를 나타내는 개략 종단면도이고, 도4(b)는 그 개략 횡단면도이다. 컵형 파동기어장치(41)는, 강성의 내치기어(42)의 내측에 동축으로 배치된 컵 형상의 가요성의 외치기어(43)를 구비하고 있다. 외치기어(43)는, 내치기어(42)의 내치(42a)에 맞물릴 수 있는 외치(43a)가 형성되어 있는 가요성의 원통부(43b)를 구비하고 있다. 외치기어(43)의 원통부(43b)의 내측에는, 동축으로 파동발생기(44)가 배치되어 있다. 파동발생기(44)는, 외치기어(43)의 원통부(43b)를 타원 모양으로 휘어지게 하여 내치기어(42)의 내치(42a)에 대하여, 타원의 장축 양단(兩端)의 2개소의 위치에서 부분적으로 맞물리게 한다. 파동발생기(44)가 회전하면, 내치(42a)에 대한 외치(43a)의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키고, 양 기어(42, 43)의 사이에 양 기어(42, 43)의 톱니 수 차이에 따른 상대회전이 발생한다.
외치기어(43)는, 원통부(43b)의 일방의 제1끝으로부터 반경방향으로 연장되는 다이어프램(43c), 및 다이어프램(43c)의 내주 가장자리에 형성된 강성의 환상의 보스(43d)를 구비하고 있다. 원통부(43b)의 타방의 제2끝측의 부분에 외치(43a)가 형성되어 있다.
파동발생기(44)는, 타원모양 외주면(45a)을 구비한 파동발생기 플러그(45)와, 파동발생기 플러그(45)의 강성을 높이기 위하여 배치된 플러그 보강부(46)와, 타원모양 외주면(45a)과 외치기어(43)의 원통부(43b)의 내주면 사이에 장착된 파동발생기 베어링(47)을 갖고 있다.
파동발생기 플러그(45)는, 타원모양 외주면(45a)이 형성되어 있는 플러그 원통부(45b)와, 플러그 원통부(45b)의 내주면으로부터 반경방향의 내측으로 연장되는 원반 모양의 리브(rib)(45c)와, 리브(45c)의 중심부분에 동축으로 형성된 내측 원통부(45d)를 구비하고 있다. 그 내측 원통부(45d)에는, 여기를 관통하여 연장되는 축구멍(45e)이 형성되어 있다.
플러그 보강부(46)는, 플러그 원통부(45b)에 있어서의 외치기어(43)의 다이어프램(43c)측의 끝에 연속하여 형성된 환상부분(環狀部分)이다. 이 플러그 보강부(46)의 반경방향의 두께는 플러그 원통부(45b)의 두께보다 두껍다. 본 예에서는, 플러그 보강부(46)는, 플러그 원통부(45b)와 동일한 지름의 원형 내주면(46a)을 구비하고 있다. 또한 플러그 보강부(46)는, 플러그 원통부(45b)의 타원모양 외주면(45a)을 규정하고 있는 타원 형상의 장축보다 큰 외경의 원형 외주면(46b)을 구비하고 있다.
또 플러그 보강부(46)를 파동발생기 플러그(45)의 카운터 웨이트로서 이용할 수 있다. 이 경우에는, 예를 들면 플러그 보강부(46)의 외주면을 원형 외주면이 아니라, 파동발생기 플러그(45)의 타원모양 외주면(45a)에 대하여, 중심축선(41a)을 중심으로 하여 90°의 위상차가 있는 타원모양 외주면으로 한다.
파동발생기 플러그(45)의 경량화, 이너셔의 저감화를 위하여 그 구성부분인 플러그 원통부(45b), 리브(45c) 등의 두께를 얇게 하는 경우가 있다. 이들 부분을 얇은 두께로 하면, 파동발생기 플러그(45)의 강성이 저하되어, 외치기어(43)를 타원 모양으로 휘어지게 하여 내치기어(42)에 확실하게 맞물리게 하기 위하여 필요한 강성을 확보할 수 없는 경우가 있다. 본 예에서는, 파동발생기 플러그(45)를 보강하기 위하여 그 플러그 원통부(45b)의 끝을 중심축선(41a)의 방향으로 연장시키고, 연장시킨 부분을 두꺼운 두께의 플러그 보강부(46)로 하고 있다. 플러그 보강부(46)에 의하여 파동발생기 플러그(45)에 필요하게 되는 강성이 부여된다. 플러그 보강부(46)에 의한 중량증가, 이너셔의 증가를 최소한으로 함으로써, 파동발생기 플러그(45)의 경량화를 도모할 수 있고, 동시에 그 강성을 확보하여 라체팅 토크의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있다.

Claims (4)

  1. 강성(剛性)의 내치기어(內齒gear)와,
    상기 내치기어의 내측에 동축(同軸)으로 배치되고, 상기 내치기어의 내치(內齒)에 맞물릴 수 있는 외치(外齒)가 형성되어 있는 가요성(可撓性)의 원통부(圓筒部)를 구비한 외치기어(外齒gear)와,
    상기 외치기어의 상기 원통부의 내측에 동축으로 배치되고, 상기 원통부를 타원 모양으로 휘어지게 하여 상기 내치기어의 내치에 대하여 원주방향의 2개소의 위치에서 부분적으로 맞물리게 하고, 회전구동되면, 상기 내치에 대한 상기 외치의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기(波動發生器)와,
    상기 파동발생기를 동축상태로 관통하여 연장되어 있는 중공회전축(中空回轉軸)을
    갖고 있고,
    상기 파동발생기는,
    타원모양 외주면을 구비한 파동발생기 플러그(波動發生器 plug)와,
    상기 파동발생기 플러그의 강성을 높이기 위하여 배치된 플러그 보강부(plug 補强部)와,
    상기 타원모양 외주면과 상기 외치기어의 상기 원통부의 내주면 사이에 장착된 파동발생기 베어링(波動發生器 bearing)을
    갖고 있고,
    상기 중공회전축에는, 상기 파동발생기 플러그를 규정하는 축부분(軸部分)과, 상기 플러그 보강부를 규정하는 축부분이, 일체(一體)로 형성되어 있고,
    상기 플러그 보강부는, 상기 중공회전축에 있어서, 상기 파동발생기 플러그에 대하여 상기 중공회전축의 중심축선 방향으로 인접한 위치에 형성되어 있고,
    상기 플러그 보강부의 반경방향의 두께는, 상기 파동발생기 플러그의 반경방향의 두께보다 두껍고,
    상기 파동발생기 플러그 및 상기 플러그 보강부의 내주면은, 상기 중심축선 방향의 각 위치에 있어서, 동일한 지름의 원형 내주면(圓形 內周面)이고,
    상기 플러그 보강부의 외주면은, 상기 중심축선 방향의 각 위치에 있어서, 상기 파동발생기 플러그의 상기 타원모양 외주면을 규정하는 타원 형상의 장경(長徑)보다 큰 외경을 구비하고 있고,
    상기 플러그 보강부의 외주면은, 상기 파동발생기 플러그의 상기 타원모양 외주면에 대하여, 상기 중심축선을 중심으로 하여 90°의 위상차(位相差)가 있는 타원모양 외주면인 중공형 파동기어장치(中空型 波動gear裝置).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외치기어는 컵(cup) 형상 혹은 실크햇(silk hat) 형상의 외치기어이고,
    상기 외치기어는, 상기 원통부의 일방(一方)의 제1끝으로부터 반경방향으로 연장되는 다이어프램(diaphragm), 및 상기 다이어프램의 외주 가장자리 혹은 내주 가장자리에 형성된 강성의 환상(環狀)의 보스(boss)를 구비하고, 상기 원통부의 타방(他方)의 제2끝측의 부분에 상기 외치가 형성되어 있고,
    상기 파동발생기 플러그는, 상기 원통부의 내부에 있어서, 상기 외치에 대응하는 위치에 배치되고,
    상기 플러그 보강부는, 상기 원통부의 내부에 있어서, 상기 파동발생기 플러그에 대하여 상기 제1끝측에 인접한 위치에 배치되어 있는 중공형 파동기어장치.
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