KR102522312B1 - 하모닉 기어와 이를 이용한 모터 및 하모닉 기어 결합체 - Google Patents

Abstract

모터의 회전축으로부터 회전력을 받아 이 회전축과 연동하여 회전할 수 있도록 설치되며 회전시 회전중심으로부터의 외측단이 플렉스플라인의 내측면에 닿아 외측으로 압박하도록 설치되는 웨이브 제네레이터(Wave Generator), 신축 및 변형 가능한(flexible) 재질로 웨이브 제네레이터 주변에 설치되어 내측면이 웨이브 제네레이터의 외측단과 접하고 외측면에 기어치가 형성된 플렉스플라인(Flex Spline), 내측면에 기어치가 형성되어 플렉스플라인의 외측면의 기어치와 맞물리되 기어치 갯수가 차이가 있도록 이루어진 서큘러스플라인(Circular Spline)을 구비하는 하모닉 기어에 있어서, 서큘러스플라인은 자체의 회전축 중심으로 회전가능하게 고정되며 외부로 출력을 인출할 수 있는 출력축과 결합되는 출력측 결합부를 가지고, 플렉스플라인은 자체의 중심축 주변에 고정되어, 웨이브 제네레이터가 회전축을 중심으로 회전할 때 서큘러스플라인은 자체의 회전축 주변을 회전하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 하모닉 기어가 개시된다.
본 발명에 따르면 하모닉 기어의 입력축과 출력축의 회전 방향을 같은 방향으로 할 수 있고, 같은 직선상에 놓이도록 할 수 있어서, 높은 감속비의 동일 회전방향의 동력전달이 필요한 곳에 간편하게 설치하여 사용할 수 있다.

Description

하모닉 기어와 이를 이용한 모터 및 하모닉 기어 결합체{harmonic gear and motor harmonic gear assembly}

본 발명은 하모닉 기어에 관한 것으로 보다 상세하게는 부가적인 구성 없이도 출력 회전의 방향을 입력 회전 방향에 맞추면서 단순화시키는 것이 가능한 구조를 가진 하모닉 기어와 이런 하모닉 기어 및 모터 결합체에 관한 것이다.

하모닉 기어는 크게 웨이브 제네레이터(Wave Generator), 플렉스플라인(Flex Spline), 서큘러스플라인(Circular Spline)의 3가지 구조로 구성되어 있고 금속의 탄성역학을 응용하여 동력과 동작을 전달하는 고정밀 감속기를 의미하며 파동기어장치라는 명칭으로도 통용되고 있다.

웨이브 제네레이터는 타원형상으로 외주에 얇은 볼베어링이 끼워져 있어 여기에 그 내면이 닿는 플렉스플라인을 탄성변형시키는 역할을 한다. 플렉스플라인은 컵형상의 금속 탄성체로서 상단부는 외주면에 이(기어치)가 형성되어 있으며 하단부는 출력축과 연결되어 외부로 회전력을 인출하는 역할을 한다. 서큘러스플라인은 링형상의 부품으로 링의 안쪽 부위에 플렉스플라인과 들어맞는 이(기어치)가 가공되어져 있지만 잇수가 플렉스플라인의 잇수에 비해 더 많이 형성되어 이 잇수의 차이가 감속비를 결정하게 된다.

대한민국 특허등록 제10-1390439호에는 하모닉 기어에 대한 일 구성례가 보다 상세히 개시되어 있다. 도1 및 도2는 이 하모닉 기어의 정면도 및 수직한 지름선을 따라 절단한 단면을 나타내는 측단면도이다.

하모닉 기어(1)는, 원환 형상의 강성 서큘러스플라인(2)과, 이 강성 서큘러스플라인(2)의 내측에 배치된 가요성 플렉스플라인(3)과, 이 가요성 플렉스플라인(3)의 내측에 배치된 웨이브 제네레이터(4)를 가지고 있다.

강성 서큘러스플라인(2)은 도2에서는 전체로서 직사각형 단면형상을 이루는 강성(剛性)의 원환부재(21)를 구비하고 있다. 이 원환부재(21)의 내주(內周) 가장자리측의 부분은, 일방의 단면(22)으로부터 일정 두께로 원통형상으로 돌출한 원통부분(23)이 형성되어, 광폭(廣幅)의 부분으로 되어 있다. 이 광폭의 부분의 원형 내주면에, 내치(24)가 형성되어 있다. 원환부재(21)에는, 그 원주방향을 따라 소정의 각도간격으로, 부착용의 볼트구멍(25)이 형성되어 있다. 볼트구멍(25)은, 원환부재(21)를, 기어 중심축선(1a)에 평행한 방향으로 관통해서 연장되어 있다.

가요성 플렉스플라인(3)은, 전체로서 컵형상을 하고 있으며, 반경방향으로 휨가능한 원통형상 몸통부(31)와, 원통형상 몸통부(31)의 후단가장자리(rear end edge, 32)에 연속해서 반경방향의 내측으로 확대되어 있는 다이어프램(33)과, 이 다이어프램(33)의 내주 가장자리에 연속해서 형성되어 있는 두께가 두꺼운 원환형상의 보스(boss: 34)를 구비하고 있다. 보스(34)에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로, 부착용의 볼트 구멍(34a)이 형성되어 있다. 원통형상 몸통부(31)의 타방의 개구 가장자리(35) 측의 부위는, 그 외주면 부분에 외치(36)가 형성된 외치형성부분(37)으로 되어 있다.

웨이브 제네레이터(4)는, 가요성 플렉스플라인(3)의 원통형상 몸통부(31)에 있어서의 외치형성부분(37)의 내주면부분(38)을 반경방향의 외측으로 가압하고 있는 외치가압면(41)을 구비하고 있다. 가요성 플렉스플라인(3)의 외치형성부분(37)은 외치가압면(41)에 의해 비원형으로 휘어, 외치(36)가 강성 서큘러스플라인(2)의 내치(24)에 대하여 원주방향으로 떨어진 복수의 부위에 있어서 맞물리고 있다.

웨이브 제네레이터(4)를 회전시키면, 외치(36) 및 내치(24)의 맞물림 위치도 둘레방향으로 이동하며, 외치(36) 및 내치(24)의 잇수 차이에 따른 상대회전이 가요성 플렉스플라인(3) 및 강성 서큘러스플라인(2) 사이에 발생한다.

웨이브 제네레이터(4)는, 중공입력축(42)과, 이 중공입력축(42)의 원형 외주면에 동축으로 고정한 비원형, 예를 들면 타원형상의 외주면(43)을 구비한 플러그(plug: 44)와, 반경방향으로 휨 가능한 내륜(45) 및 외륜(46)과 그 사이의 다수 볼베어링을 구비한 웨이브 베어링(wave bearing: 47)을 포함한다. 웨이브 베어링(47)은, 타원형상으로 휜 상태로 플러그(44)의 외주면(43)에 장착되어 있다. 웨이브 베어링(47)의 외륜(46)의 외주면이, 외치형성부분(37)을 반경방향의 외측으로 가압하고 있는 외치가압면(41)이다.

하모닉 기어는 고속 감속비를 가지고 백래시가 매우 적으므로 높은 위치결정, 반복위치결정, 회전 정밀도를 가져 빠르고 정밀하게 동력을 전달할 수 있고, 핵심 부품이 대략 동일 축상에 있어 설계 조립이 간단하다는 장점을 바탕으로 발전해온 것이며, 최근에도 정밀 제어기계, 반도체 설비, 항공 우주, 정밀 의료 장비 분야 등에서 많은 발전 가능성을 가지는 것이다.

그런데, 이러한 통상의 하모닉 기어는 회전 동력의 입력축이 웨이브 제네레이터에 결합되고, 회전 동력의 출력축이 플렉스플라인에 결합되어 입력과 출력의 방향이 서로 반대되어 만약 같은 방향의 회전 동력을 얻기 위해서는 별도의 회전 방향 변환을 위한 기어 박스 등의 수단이 필요하게 되고, 그에 따른 동력 전달 상의 비능률 및 구성의 복잡화와 같은 불리한 점이 있었다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

대한민국 특허등록 제10-1390439호 : 파동기어장치 및 가요성 외치기어

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 하모닉 기어와 같이 큰 감속비를 가지면서, 구성적으로 큰 변화가 없이도 입력축과 출력축의 회전 방향을 같은 방향으로 할 수 있고, 같은 직선상에 놓이도록 할 수 있는 하모닉 기어와, 이런 하모닉 기어 및 모터의 결합체(assembly)를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하모닉 기어는

모터의 회전축으로부터 회전력을 받아 이 회전축과 연동하여 회전할 수 있도록 설치되며 회전시 회전중심으로부터의 외측단이 플렉스플라인의 내측면에 닿아 외측으로 압박하도록 설치되는 웨이브 제네레이터(Wave Generator), 신축 및 변형 가능한(flexible) 재질로 상기 웨이브 제네레이터 주변에 설치되어 내측면이 상기 웨이브 제네레이터의 외측단과 접하고 외측면에 기어 이가 형성된 플렉스플라인(Flex Spline), 내측면에 기어 이가 형성되어 상기 플렉스플라인의 외측면의 기어 이와 맞물리도록 이루어진 서큘러스플라인(Circular Spline)을 구비하는 하모닉 기어에 있어서,

상기 서큘러스플라인은 자체의 회전축 중심으로 회전가능하게 고정되며 외부로 출력을 인출할 수 있는 출력축과 결합되는 출력측 결합부를 가지고,

상기 플렉스플라인은 자체의 중심축 주변에 고정되어,

상기 웨이브 제네레이터가 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 서큘러스플라인은 자체의 회전축 주변을 회전하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 서큘러스플라인 외측 주변에는 서큘러스플라인을 감싸듯이 고정된 커버 베이스가 더 설치되고, 이 경우, 플렉스플라인이 커버 베이스에 고정 설치될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 및 하모닉 기어 결합체는

회전축을 가진 모터,

상기 모터의 회전축 측방에 상기 모터에 대해 고정 설치되는 원통체 부분을 가지는 커버 베이스,

상기 커버 베이스 내측에 회전가능하게 설치되며 그 내측면에 내측면 기어치가 형성되고 모터와 반대쪽 측면의 주변부에 출력축 결합부가 형성된 원통 부분을 가지는 서큘러스플라인,

상기 원통 부분 내측에 신축 변형 가능한(flexible) 재질로 모터 및 커버 베이스에 대해 고정 설치되며 원통 부분의 내측면 기어치와 서로 맞물리는 외측면 기어치가 형성된 원통상 부분을 가지는 플렉스플라인(Flex Spline),

모터의 회전축과 직선상으로 결합되어 상기 회전축과 함께 회전할 수 있도록 플렉스플라인의 원통상 부분 내측에 설치되며 회전시 자체의 회전중심으로부터 가장 외측에 위치하는 적어도 하나의 외측단이 플렉스플라인의 원통상 부분의 내측면에 닿아 플렉스플라인을 외측으로 압박하도록 설치되는 웨이브 제네레이터(Wave Generator)를 구비하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 결합체는 통상 서큘러스플라인의 출력축 결합부에 결합되며 모터 회전축과 직선상에서 동일 회전방향으로 회전하는 출력축을 더 구비하여 이루어진다.

본 발명의 하모닉 기어는 통상적인 하모닉 기어에 비해 구성적으로 새로운 요소를 필요로 하는 등의 큰 변화가 없이, 입력축과 출력축의 회전 방향을 같은 방향으로 할 수 있고, 같은 직선상에 놓이도록 할 수 있어서, 높은 감속비의 동일 회전방향의 동력전달이 필요한 곳에 간편하게 설치할 수 있다.

본 발명의 하모닉 기어는 하모닉 기어와 모터의 결합체 형태로 역시 높은 감속비의 동일 회전방향의 동력전달이 필요한 곳에 간편하게 설치할 수 있다.

도1 및 도2는 종래의 하모닉 기어의 일 예에 따른 정면도 및 수직한 지름선을 따라 절단한 단면을 나타내는 측단면도,
도3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 및 하모닉 기어가 서로 결합된 상태를 나타내는 부분 투시적 정면도 및 측면도,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 기어 구성을 보다 잘 나타내기 위한 분해 사시도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도3a, 도3b 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 및 하모닉 기어 결합체를 나타내는 부분 투시적 정면도, 측면도 및 분해사시도이다.

모터(200)는 통상의 모터와 같지만 회전축(141)이 인출되는 측면에는 커버 베이스(110)를 고정하기 위해 암형 나사산이 내설된 고정부(210)가 삼각형의 꼭지점에 해당하는 3 개소에 돌출 형성되어 있다.

모터(200)와 결합되는 하모닉 기어(100)는 통상의 하모닉 기어와 같이 웨이브 제네레이터(Wave Generator; 140), 플렉스플라인(Flex Spline: 130), 서큘러스플라인(Circular Spline: 120)을 구비하여 이루어지고, 여기에 더하여 커버 베이스(110)와, 출력축에 해당하는 조인트 기어(150)를 더 구비하여 이루어진다.

커버 베이스(110)는 하모닉 기어 전체를 포괄하면서 모터(200)와 고정 결합을 이루는 부분이다. 커버 베이스(110)는 모터의 회전축(141)이 통과하는 관통홀(미도시)을 가진 저면과 원통형의 측면을 가진 용기 형태로 이루어진다. 회전축(141)이 홀을 관통하면서 커버 베이스(110) 내측 공간으로 인입된 상태에서 고정용 볼트로 저면과 모터의 고정부(210)를 결합시킴으로써 커버 베이스(110)는 모터(200)에 고정된다.

상기 커버 베이스(110) 내측 공간에는 서큘러스플라인(120)이 커버 베이스(110)나 모터(200)에 대해 회전가능하게 설치된다. 단, 서큘러스플라인(120)은 커버 베이스(110) 내에 회전가능하게 고정되어야 하므로 서큘러스플라인을 커버 베이스 내에 회전가능하게 고정시키는 수단으로 여기서는 홀더 기어(115)가 사용된다. 홀더 기어(115)는 볼트(117)를 이용하여 커버 베이스(110)에 직접 고정되지만 서큘러스플라인(120)과는 고정되지 않는다. 서큘러스플라인(120)은 전체적으로 원통형이지만, 모터쪽 일부 구간은 직경이 작은 구간(123)을 이루고, 직경이 큰 구간(125)과 작은 구간(123) 사이에 턱이 형성된다. 한편, 홀더 기어(115)는 모터 반대측 단부에 외측으로 돌출되는 플랜지 부분이 있고, 이 부분이 서큘러스플라인(110)의 턱에 걸리는 돌출높이로 형성되어 서큘러스플라인(120)이 커버 베이스(110) 내에서 모터(200) 반대쪽으로 빠져나가는 것을 제한할 수 있다.

물론, 홀더 기어(115)를 커버 베이스(110)에 고정한 상태에서 플랜지 부분과 커버 베이스(110) 사이에는 서큘러스플라인의 직경이 작은 부분(123)이 들어가서 회전할 수 있는 충분한 공간이 있고, 서큘러스플라인(120)이 커버 베이스(110) 및 홀더 기어(115)와 접하는 부분(접속부)에는 베어링 등 회전운동을 원할히 할 수 있는 수단이 구비되는 것이 바람직하다.

이런 수단은 기존에 알려진 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 여기서 회전가능한 고정 결합은 접속부가 가령 단순한 형태의 베어링 구조, 즉, 볼이나 롤러와 같은 별도 전동체를 넣지 않은 베어링 구조인 슬라이드 베어링 구조를 가질 수 있다. 슬라이드 베어링(미도시)은 미끄럼 베어링, 플레인 베어링(Plain bearing, 평면 베어링)이나 솔리드 베어링(Solid bearing)으로도 불리며, 자동차 엔진 크랭크 샤프트와 커넥팅로드 사이의 회전 운동과 같은 기계적 회전운동에 흔히 사용된다. 슬라이드 베어링은 전동체가 없이 면 접촉을 하게 되어 하중을 견디기에 적합하며, 고속회전에도 사용될 수 있다.

서큘러스플라인의 직경이 큰 구간(125)의 내측면에는 통상의 서큘러스플라인과 같이 내측면 기어치(121)가 형성되어 있고, 모터 반대쪽에 있는 측벽 단부에는 조인트 기어(150)와의 결합을 위한 볼트 구멍(127)이 형성되어 출력축 결합부를 이룬다.

서큘러스플라인의 직경이 큰 구간(125)의 내측 공간에는 플렉스플라인(130)이 설치된다. 플렉스플라인(130)도 모터의 회전축(141)이 관통하는 관통홀을 가진 저면 부분과 원통형 측벽 부분을 가진다.

저면은 볼트(133)를 이용하여 홀더 기어(115)에 고정된다. 따라서 플렉스플라인(130)은 종래의 통상적 플렉스플라인과 달리 회전하지 않고 고정되어, 모터나 커버 베이스에 대해 상대적인 회전이 없는 상태가 된다.

플렉스플라인의 원통형 측벽의 외측면에는 서큘러스플라인(120)의 내측면 기어치(121)와 서로 맞물릴 수 있는(치합될 수 있는) 피치를 가지는 외측면 기어치(131)가 형성되어 있다. 단, 서큘러스플라인(120)의 내경은 플렉스플라인(130)의 외경보다 조금 크고, 서큘러스플라인의 내측면 기어치(121)의 개수는 플렉스플라인의 외측면 기어치(131)의 개수보다 몇 개가 더 많다. 가령, 내측면 기어치를 52개, 외측면 기어치를 50개라 하면 기어치의 개수는 2개의 차이를 가진다.

플렉스플라인(130)의 원통형 측벽은 신축 변형 가능하게(flexible) 형성되며, 이를 위해 재질은 탄성적인 금속이나 합성수지 재질로 이루어질 수 있다. 좀 더 설명하면, 이런 플렉스플라인의 재질로는 통상적으로 기계적 강인성을 가지기에 적합한 금속 소재를 사용하여 제조하는 것이 일반적이었지만, 근래에는 합성수지 제조 기술의 발달로 기계요소 분야에 채택되고 있는 엔지니어링 플라스틱이 사용될 수 있고, 엔지니어링 플라스틱 소재로는 탄력성과 기계적 강성, 인장력 등 당중적 성격이 요구되는 플렉스플라인의 소재로 나일론으로 통칭되는 폴리아마이드 계통의 소재, PA6, PA66와 UHMW-PE(Ultra high molecular weight polyethylene) 를 사용한다.

플렉스플라인의 원통형 측벽 내측 공간에는 모터의 회전축(141)과 함께 회전하는 웨이브 제네레이터 본체가 설치되어 있고, 본체의 모터쪽 면에는 작은 직경의 원기둥 형태의 회전축 결합부(145)가 돌출 설치되어 있다. 회전축 결합부(145)의 내부에는 홀이 형성되어 모터 회전축(141)이 압입되고 필요시 접착물질로 고정된다. 모터 회전축(141)이 회전축 결합부(145)에 압입되어 서로 결합된 상태에서 이들은 커버 베이스(110)의 저면, 플렉스플라인(130)의 저면을 관통홀을 통해 관통하는 상태를 이룬다. 결과적으로, 이런 상태에서 회전축 결합부(145)에 결합된 웨이브 제네레이터(140) 본체도 모터 회전축(141)과 결합하여 각속도로 회전하게 된다.

웨이브 제네레이터의 본체에는 서로 180도 이격된 두 부분이 자체 회전축으로부터 돌출되며 이들 두 부분의 외측단에는 롤러(147)가 설치되어 있다. 자체 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 위치에서 이들 롤러(147)의 측면은 플렉스플라인(130)의 원통형 측벽의 내면을 외측으로 압박하여 약간의 탄성 변형이 생기도록 하고 결과적으로 이 부분에서 서큘러스플라인(120)의 내면측 기어치(121)와 플렉스플라인(130)의 외측면 기어치(131)가 정확히 치합되도록 하는 역할을 한다.

웨이브 제네레이터 본체에서 롤러의 결합 구성을 좀 더 살펴보면, 여기서는 본체의 회전몸체부(143)가 모터 회전축(141)과 수직한 한 평면에서 볼 때 타원형태 혹은 원형에서 서로 반대쪽에 작은 원형을 겹쳐 중심이 하나의 직선 상에 놓인 형태를 이루어 일 측으로 길게 뻗어있다. 이렇게 길게 뻗은 양 끝단에는 회전몸체부(143)에 롤러(147)가 자유회전축(149)에 의해 회전가능하게 고정되어 있다. 롤러(147)와 자유회전축(149)의 결합에서도 앞서 언급한 것과 같은 단순 구조의 슬라이드 베어링을 사용할 수 있다.

이런 구성에 따르면, 플렉스플라인의 외경과 서큘러스플라인의 내경이 약간 차이가 있지만, 이들 롤러(147)의 측면이 닿는 곳에서 플렉스플라인의 외측면 기어치(131)는 서큘러스플라인의 내측면 기어치(121)와 정확히 맞물리게 된다.

조인트 기어(150)는 대략 원형 플레이트 형태로 이루어져 있고, 서큘러스플라인의 출력축 결합부의 볼트 구멍(127)과 대응하는 볼트 구멍(151)을 가진다. 이들 볼트 구멍을 서로 맞게 겹친 상태에서 볼트(153)로 조인트 기어(150)와 서큘러스플라인(120)을 서로 결합하게 된다. 조인트 기어(150)의 모터 반대쪽 측면에는 축이 하나 돌출되어 있어서 모터(200)의 회전 동력을 하모닉 기어(100)를 거쳐 인출하게 하는 출력축(155)의 역할을 하게 된다.

서큘러스플라인(120)이 조인트 기어(150)에 결합된 상태에서 서큘러스플라인(120) 내부 공간은 가려지게 되며, 그 내부의 플렉스플라인(130)이나 웨이브 제네레이터(140)는 보이지 않게 된다. 단, 커버 베이스와는 결합되지 않고, 커버 베이스의 모터 반대쪽 단부 측벽을 드러낼 수 있다.

이런 구성에 의한 본 발명의 동작 상태를 살펴보면,

먼저, 모터(200)가 회전하면 회전축(141)과 직선상으로 결합된 회전축 결합부(145)와 이 회전축 결합부(145)와 결합된 웨이브 제네레이터(140) 본체가 같은 각속도로 회전한다.

웨이브 제네레이터 본체에 결합된 롤러(147)가 회전축(141) 주위로 공전하면서 동시에 자유회전축(149) 주위로 자전하면 롤러(147)가 플렉스플라인의 벽체 내측면 위를 구르면서 롤러(147) 측면이 플렉스플라인 벽체를 외측으로 압박하여 변형시킨다.

웨이브 제네레이터(140)는 180도 이격된 두 부분에서 플렉스플라인(130) 벽체와 접하면서 플렉스플라인(130)의 외측면 기어치(131)와 서큘러스플라인 내측면 기어치(121)가 서로 맞물려 일 회전방향을 따라 기어치 정합부가 차례로 바뀌면서 순회가 이루어진다.

예를들어, 플렉스플라인의 기어치 개수는 50개이고, 서큘러스플라인 기어치 개수는 52개인 경우, 회전축(141) 및 웨이브 제네레이터(140)가 1회전을 할 때 플렉스플라인(130)은 모터(200) 및 커버 베이스(110)에 대해 상대적으로 고정된 것이므로 롤러(147)는 기어치 50개를 지나서 플렉스플라인의 같은 기어치 위치에 돌아오게 되지만, 서큘러스플라인은 기어치 50개를 지나도 회전이 시작된 같은 기어치 위치에 오지 못하게 된다. 이런 불일치를 해소하기 위해 서큘러스플라인(120)은 회전축 1 회전마다 서큘러스플라인(130)의 기어치 2개에 해당하는 각도만큼 회전축 회전 방향으로 회전하게 된다.

서큘러스플라인(120)은 조인트 기어(150)에 결합되어 있고, 조인트 기어(150)에는 출력축(155)이 설치되어 있으므로, 결국, 회전축(141) 26회전마다 출력축(155) 1회전이 이루어져 1/26이라는 큰 감속비를 가진 회전동력 전달이 이루어진다. 물론, 플렉스플라인의 기어치 개수와 서큘러스플라인 기어치 개수를 1개 혹은 4개로 하면 1/52 혹은 4/52=1/13이라는 감속비가 실현될 수 있다.

이런 실시예에 따르면, 서큘러스플라인, 플렉스플라인, 웨이브 제네레이터와 같은 통상적인 하모닉 기어 구성에서 기본적으로 새로운 요소가 없이 기존에 비해 고정시키는 요소를 바꿈에 의해 입력축과 출력축의 회전 방향을 같은 방향으로 할 수 있고, 같은 직선상에 놓이도록 할 수 있어서, 높은 감속비의 동일 회전방향의 동력전달이 필요한 곳에 간편하게 설치하여 사용할 수 있다.

특히, 이상의 실시예와 같이 하모닉 기어를 모터와 결합체 형태로 하여 제조하고 사용하는 경우, 통상적인 결합에서 모터와 하모닉 기어를 서로 결합시키는 노력을 더욱 절약할 수 있게 된다.

이상에서는 비록 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

110: 커버 베이스 115: 홀더 기어
117, 133, 153: 볼트 120: 서큘러스플라인
121: 내측면 기어치(gear 齒) 127, 151: 볼트 구멍
130: 플렉스플라인 131: 외측면 기어치
140: 웨이브 제네레이터 141: 회전축
143: 회전몸체부 145: 회전축 결합부
147: 롤러 149: 자유회전축
150: 조인트 기어 155: 출력축
200: 모터

Claims (5)

1. 모터(200)의 회전축으로부터 회전력을 받아 상기 회전축과 연동하여 회전할 수 있도록 설치되며, 회전시 회전중심으로부터의 외측단이 플렉스플라인(130)의 내측면에 닿아 외측으로 압박하도록 설치되는 웨이브 제네레이터(Wave Generator: 140),
   신축 및 변형 가능한(flexible) 재질로 상기 웨이브 제네레이터(140) 주변에 설치되어 내측면이 상기 웨이브 제네레이터(140)의 외측단과 접하고 외측면에는 외측면 기어치가 형성된 플렉스플라인(Flex Spline: 130),
   내측면에 상기 플렉스플라인(130)의 외측면 기어치와 맞물리도록 이루어지면서 상기 외측면 기어치와 서로 다른 개수의 내측면 기어치를 가지는 서큘러스플라인(Circular Spline: 120),
   상기 서큘러스플라인(120)을 커버 베이스 내에 볼트(117)를 통해 회전가능하도록 고정하는 홀더 기어(115),
   원형 플레이트 형태로 이루어져, 볼트(153)에 의해 상기 서큘러스플라인(120)에 결합되는 조인트 기어(150)를 포함하고,
   상기 서큘러스플라인(120)은 상기 회전축을 연장한 직선에 있는 자체 회전축을 중심으로 상기 모터(200)에 대해 회전가능하게 고정되며, 외부로 출력을 인출할 수 있는 출력축과 결합되는 출력축 결합부를 가지고,
   상기 플렉스플라인(130)은 상기 모터에 대해 고정되어,
   상기 웨이브 제네레이터(140)가 상기 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 서큘러스플라인(120)은 상기 자체 회전축 주변을 상기 회전축의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하도록 이루어지고,
   상기 플렉스프라인(130)은 상기 모터(200)의 회전축이 관통하는 관통홀을 가지는 저면이 볼트(133)를 통해 상기 홀더 기어(115)에 고정되고,
   상기 웨이브 제네레이터(140)의 회전몸체부(143)의 양 끝단에 돌출되는 부분에 롤러(147)가 자유회전축(149)에 의해 회전가능하게 고정되어, 상기 롤러(147)의 측면은 상기 플렉스프라인(130)의 원통형 내측면을 압박하고,
   상기 서큘러스플라인(120) 외측 주변에는 커버 베이스(110)가 더 설치되고,
   상기 플렉스플라인(130)은 상기 커버 베이스(110)에 대해 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 하모닉 기어.
   
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3. 회전축을 가진 모터(200),
   상기 모터(200)에서 상기 회전축이 인출되는 측방에 상기 모터(200)에 대해 고정 설치되는 원통체 부분을 가지는 커버 베이스(110),
   상기 커버 베이스(110) 내측에 상기 커버 베이스(110)에 대해 회전가능하게 설치되며 내측면에는 내측면 기어치가 구비되고, 상기 모터와 반대쪽에는 출력축과 결합되는 출력축 결합부가 형성된 원통 부분을 가지는 서큘러스플라인(120),
   상기 원통 부분의 내측 공간에 신축 변형 가능한(flexible) 재질로 상기 모터(200) 및 상기 커버 베이스(110)에 대해 고정 설치되며 상기 원통 부분의 상기 내측면 기어치와 서로 맞물리되 기어치 개수가 상기 내측면 기어치의 개수에 비해 작은 외측면 기어치가 외측면에 형성된 원통상 부분을 가지는 플렉스플라인(Flex Spline: 130),
   상기 회전축과 직선상으로 결합되어 상기 회전축과 함께 회전할 수 있도록 상기 플렉스플라인(130)의 상기 원통상 부분 내측에 설치되며 회전시 자체의 회전중심으로부터 가장 외측에 위치하는 적어도 하나의 외측단이 상기 원통상 부분의 내측면에 닿아 상기 플렉스플라인(130)을 외측으로 압박하도록 설치되는 웨이브 제네레이터(Wave Generator: 140),
   상기 서큘러스플라인(120)을 커버 베이스 내에 볼트(117)를 통해 회전가능하도록 고정하는 홀더 기어(115),
   원형 플레이트 형태로 이루어져, 볼트(153)에 의해 상기 서큘러스플라인(120)에 결합되는 조인트 기어(150)를 포함하고,
   상기 플렉스프라인(130)은 상기 모터(200)의 회전축이 관통하는 관통홀을 가지는 저면이 볼트(133)를 통해 상기 홀더 기어(115)에 고정되고,
   상기 서큘러스플라인(120)의 상기 출력축 결합부에 결합되어 상기 서큘러스플라인(120)과 같은 각속도로 회전하며 상기 모터(200)의 회전축과 직선상에서 동일 회전방향으로 회전하는 출력축을 더 구비하고,
   상기 웨이브 제네레이터(140)는 본체와 회전축 결합부를 구비하고, 상기 웨이브 제네레이터(140)의 회전몸체부(143)의 양 끝단에 돌출되는 부분에 롤러(147)가 자유회전축(149)에 의해 회전가능하게 고정되어, 상기 롤러(147)의 측면은 상기 플렉스프라인(130)의 원통형 내측면을 압박하는 것을 특징으로 하는 모터 및 하모닉 기어 결합체.
   
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