KR102577893B1 - 고감속용 듀얼타입 파동기어장치 - Google Patents

고감속용 듀얼타입 파동기어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치는, 제 1 하우징(10); 상기 제 1 하우징(10)과 결합되는 강성 내부기어(20); 상기 강성 내부기어(20)와 맞물리는 가요성 외부기어(30); 상기 가요성 외부기어(30)를 반지름 방향으로 휘도록 하는 파동발생기(40); 상기 강성 내부기어(20) 및 상기 가요성 외부기어(30)가 서로 상대 회전 가능할 수 있도록 지지하는 지지 베어링(50);을 포함하여, 상기 파동발생기(40)에 의한 상기 가요성 외부기어(30)의 형상 변형과 잇수 차이로 인하여, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속을 구현하는 파동기어장치로서, 상기 가요성 외부기어(30)의 동축상에 일측으로 연장형성되는 강성의 제 2 하우징(60); 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61)에 결합되며, 회전시 상기 중공부(61)의 형상에 맞게 변화되는 가요성 내부기어(70); 상기 가요성 내부기어(70) 및 상기 제 2 하우징(60)이 서로 상대 회전 가능하도록 지지하는 니들베어링(80); 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 맞물리는 강성 외부기어(90);를 포함하며, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)이, 상기 중공부(61)의 타원형상에 의한 상기 가요성 내부기어(70)의 형상 변형과 잇수 차이로 인하여, 위상이 변화되면서 상기 강성 외부기어(90)의 2차 감속을 구현하는 것을 특징으로 한다.

Description

고감속용 듀얼타입 파동기어장치{Dual-type Wave Gear Device for High Reduction}
본 발명은 하나의 파동기어장치로 서로 다른 감속비로 감속이 가능하도록 하는 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에 관한 것이다.
파동 기어 장치는 웨이브제너레이터에 의하여 발생되는 파동에 의하여 형상 변형되는 플렉스 스플라인과 서큘러 스플라인 사이의 치수 차이를 이용하여 감속을 구현하는 고정밀 감속기의 일종이다. 상기 파동 기어 장치는 소형, 경량이면서도 고감속비를 얻을 수 있고, 전달 토크의 용량이 크며, 백래시가 작기 때문에 정밀한 감속비가 요구되는 산업분야에 이용되고 있다.
일반적으로 파동 기어 장치는 웨이브제너레이터, 플렉스 스플라인 및 서큘러 스플라인으로 구성된다. 웨이브제너레이터에 의해 생성된 파동에 의해 플렉스 스플라인이 변형되어 조화운동을 하게 되어 플렉스 스플라인의 일부 치형과 서큘러 스플라인의 치형 일부가 서로 맞물리게 된다. 플렉스 스플라인의 치수(齒數)와 서큘러 스플라인의 치수(齒數)의 차이가 플렉스 스플라인의 치수(齒數) 대비 미소한 차이가 나기 때문에 그러한 치수(齒數) 차이로 인해 비교적 큰 감속비를 갖는 감속기가 구현될 수 있다.
전형적인 하모닉 감속기로서, 컵 형상 또는 실크 햇 형상의 플렉스 스플라인을 구비한 형식의 하모닉 감속기가 알려져 있다.
도 1은 종래의 하모닉 감속기의 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 플렉스스플라인의 개구부를 타원 형상으로 휘게 한 상태를 도시한 단면도으로서, (a)는 변형 전의 상태, (b)는 타원의 장축(major axis)을 포함하는 단면, (c)는 단축(minor axis)을 포함하는 단면이며, 도 2에는 "실크 햇" 형상의 플렉스 스플라인을 파선으로 도시되어있다.
이러한 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 하모닉 감속기(1)는, 고리 형상의 서큘러 스플라인(2)과, 상기 서큘러 스플라인(2)의 내측에 동심 형상으로 배치된 컵 형상의 플렉스 스플라인(3)과, 상기 플렉스 스플라인(3)에 삽입된 타원형 윤곽의 웨이브 제너레이터(파동발생기)(4)를 구비하고 있다.
컵 형상의 가요성 플렉스 스플라인(3)은 원통형의 몸통부(31)와, 그일단에 연속하는 고리 형상의 다이어프램(32)과, 상기 다이어프램(32)의 중심부에 일체 형성된 고리 형상의 보스(33; boss)와, 몸통부(31)의 개구부(34)의 외주면에 형성된 외부 톱니(외치기어)(35)를 구비하고 있다.
"실크 햇" 형상의 플렉스 스플라인(3A)의 다이어프램(32A)은, 도 2에서 파선으로 도시한 바와 같이, 반경 방향 외측으로 확장된 고리 형상 플레이트이다. 상기 다이어프램(32A)의 외주 가장자리를 따라 고리 형상 보스(33A)가 일체적으로 형성되어 있다.
웨이브 제너레이터(4)는, 타원형의 강성 캠 플레이트(41)와, 상기 캠 플레이트(41)의 외주면에 끼움 결합된 웨이브 베어링(42)을 구비하고 있다.
웨이브 베어링(42)은 내측 레이스(42a; inner race), 외측 레이스(42b; outer race), 및 내측 및 외측 레이스 사이에 전동 가능하게 장착된 복수의 베어링 볼(42c)로 구성되어 있다. 내측 및 외측 레이스(42a,42b)는 가요성이다.
플렉스 스플라인(3)은 웨이브 제너레이터(4)에 의해 타원형으로 휠 수 있으며, 상기 타원형의 장축(3a) 상에 위치하는 상기 플렉스 스플라인(3)의 외부 톱니(35)가, 서큘러 스플라인(2)의 내부 톱니(21)의 대응 부분에 맞물리고, 양쪽 기어, 즉, 외부 톱니(35)와 내부 톱니(21)의 사이에 톱니 수 차이에 따른 상대회전을 발생시켜 위상이 변형되면서 플렉스 스플라인(3)의 감속을 수행하게 된다.
전술한 파동 기어 장치는 하나의 파동기어장치에서 외부 톱니(35)와 내부 톱니(21)의 사이에 톱니 수 차이에 따라 정해진 감속비로 감속이 가능하도록 하는 것이다.
따라서, 하나의 파동 기어 장치로는 한가지의 감속비로 감속이 가능하므로, 2가지의 감속비로 감속을 수행하기 위해서는 서로 다른 감속비를 가지는 2개의 파동기어장치를 필요로 한다.
이에 따라 2개의 모터를 필요로 하고 파동기어장치가 2개가 필요하므로, 장치가 복잡하고 대형화되므로, 이를 개선하기 위해 듀얼타입의 파동 기어 장치가 개발된 바 있다.
듀얼타입의 파동 기어 장치의 일 예로는 한국등록특허 제10-1838926호(발명의 명칭: 듀얼타입의 파동기어장치)에 개시된 바 있으며, 이를 도 3에 도시하였다.
상기 듀얼타입의 파동기어장치(1)는, 제1내치(2a)가 형성되어 있는 강성의 제1내치기어(2)와, 상기 제1내치기어(2)에 동축으로 병렬로 배치되고, 제2내치(3a)가 형성되어 있는 강성의 제2내치기어(3)와, 상기 제1, 제2내치기어(2,3)의 내측에 동축으로 배치되고, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통체의 외주면에, 상기 제1내치(2a)에 맞물릴 수 있는 제1외치(7) 및 상기 제2내치(3a)에 맞물릴 수 있고 상기 제1외치(7)와는 톱니수가 서로 다른 제2외치(8)가 형성되어 있는 가요성의 외치기어(4)와, 상기 외치기어(4)를 타원모양으로 휘어지게 하여, 상기 제1외치(7)를 상기 제1내치(2a)에 부분적으로 맞물리게 하고, 상기 제2외치(8)를 상기 제2내치(3a)에 부분적으로 맞물리게 하는 파동발생기(5)가 구비된다.
상기 파동기어장치는 제1외치(7)와 제1내치기어(2)의 톱니수 차이에 의한 제 1 감속과 제2 외치(8)와 제2내치기어(3)의 톱니수 차이에 의한 제 2 감속으로 서로 다른 감속이 이루어진다.
상기 파동기어장치는, 전술한 장점에도 불구하고, 톱니수 차이에 의한 정해진 감속비로 감속이 이루어지게 되므로, 정해진 감속비보다 더 큰 감속비로의 감속은 별도의 감속장치를 이용하여야 하는 단점이 있다.
따라서, 일반적인 듀얼타입의 파동기어장치에 비해 더 큰 감속이 가능하도록 하여 정밀제어가 가능하도록 하는 듀얼타입의 파동기어장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 하나의 파동기어장치로 서로 다른 감속비로 감속이 가능함은 물론이며, 종래 듀얼타입의 파동기어장치에 비해 더 큰 감속이 가능하도록 하는 고감속용 듀얼타입 파동기어장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치는, 제 1 하우징(10); 상기 제 1 하우징(10)과 결합되며, 링형성으로 내주면에 제 1 내치(21)가 형성된 강성 내부기어(20); 상기 강성 내부기어(20)의 제 1 내치(21)와 맞물리도록 외주면에 상기 제 1 내치(21)의 개수보다 작은 개수의 제 1 외치(31)가 형성된 가요성 외부기어(30); 상기 가요성 외부기어(30)를 반지름 방향으로 휠 수 있으며, 상기 제 1 외치(31)의 일부가 상기 제 1 내치(21)와 맞물리도록 하는 파동발생기(40); 상기 강성 내부기어(20) 및 상기 가요성 외부기어(30)가 서로 상대 회전 가능할 수 있도록 지지하는 지지 베어링(50);을 포함하여, 상기 파동발생기(40)에 의한 상기 가요성 외부기어(30)의 형상 변형과 상기 제 1 외치(31) 및 제 1 내치(21) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 1 외치(31)와 제 1 내치(21)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속을 구현하는 파동기어장치로서, 상기 가요성 외부기어(30)의 동축상에 일측으로 연장형성되며, 내측에 타원형상의 중공부(61)가 형성된 강성의 제 2 하우징(60); 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61)에 결합되며, 내주면에 제 2 내치(71)가 형성되고, 회전시 상기 중공부(61)의 형상에 맞게 변화되는 가요성 내부기어(70); 상기 중공부(61)의 내주연과 상기 가요성 내부기어(70) 외주연 사이에 게재되어, 상기 가요성 내부기어(70) 및 상기 제 2 하우징(60)이 서로 상대 회전 가능하도록 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61) 내주연에 상기 가요성 내부기어(70)를 지지하는 니들베어링(80); 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 맞물리도록 외주면에 상기 제 2 내치(71)의 개수보다 작은 개수의 제 2 외치(91)가 형성된 강성 외부기어(90);를 포함하며, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)이, 상기 중공부(61)의 타원형상에 의한 상기 가요성 내부기어(70)의 형상 변형과 상기 제 2 외치(91) 및 제 2 내치(71) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 2 외치(91)와 제 2 내치(71)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 강성 외부기어(90)의 2차 감속을 구현하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 하우징(10)에는, 상기 가요성 내부기어(70)의 내측에 결합되며, 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 치합되고, 상기 제 2 내치(71)와 동일한 개수를 갖는 제 3 외치(11a)가 구비된 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)가 더 구비되어, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속회전과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)의 회전시 상기 가요성 내부기어(70)가 회전정지된 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 1 하우징(10)은, 일측에 상기 강성 내부기어(20)가 내측에 수용되어 고정되며, 타측에 상기 가요성 내부기어(70)가 수용되어 커버되는 하우징 본체(12)와, 상기 하우징 본체(12)의 타측단부로부터 반경방향 내측으로 연장형성되고, 상기 하우징 본체(12)와 상기 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)를 연결하며, 상기 가요성 내부기어(70)의 외측면과 상기 니들베어링(80)의 외측면을 커버하는 연결부(13)가 구비되며, 상기 강성 외부기어(90)의 내측면에 고정되며 상기 가요성 내부기어(70)의 내측면을 커버하여 상기 가요성 내부기어(70)의 내측면 방향으로의 이탈을 방지하는 이탈방지 플레이트(100)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치는, 톱니수 차이에 의한 정해진 감속비로 감속이 이루어지게 되므로, 정해진 감속비보다 더 큰 감속비로의 감속이 이루어질 수 없는 종래의 듀얼타입 파동기어장치와는 달리, 가요성 외부기어와 제 2 하우징이 일체로 구비되므로, 가요성 외부기어의 1차 감속이 강성 외부기어에 전달되어 2차 감속하게 되므로, 1차 감속이 2차 감속에 영향을 주게 되어 감속비를 크게 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 하모닉 감속기의 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 플렉스스플라인의 개구부를 타원 형상으로 휘게 한 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 듀얼타입의 파동기어장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치를 나타낸 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에서 1차 감속을 구현하는 주요구조를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에서 2차 감속을 구현하는 주요구조를 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치를 나타낸 종단면도이고, 도 5는 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에서 1차 감속을 구현하는 주요구조를 나타낸 평면도이며, 도 6은 본 발명의 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에서 2차 감속을 구현하는 주요구조를 나타낸 평면도이다.
본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치의 1차 감속을 이루는 구성은, 일반적인 하모닉 감속기의 구조와 동일하다.
일반적인 하모닉 감속기는 플렉스 스플라인, 서큘러 스플라인 및 웨이브제너레이터로 구성된다.
본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에서, 제 1 하우징(10)에 결합되어 1차 감속을 이루는 구성으로는, 강성 내부기어(20); 가요성 외부기어(30); 파동발생기(40);로 이루어진다(도 4, 도 5 참조).
상기 제 1 하우징(10)은, 본 발명에 따른 고감속용 듀얼타입 파동기어장치를 로봇 등의 사용하고자 하는 대상물에 고정하거나 연결하기 위한 것으로서, 그 내부에 강성 내부기어(20), 가요성 외부기어(30), 파동발생기(40) 및 후술할 2차 감속을 위한 구성들이 수용된다.
상기 강성 내부기어(20)는 서큘러 스플라인에 해당되고, 상기 가요성 외부기어(30)는 플렉스 스플라인에 해당되며, 상기 파동발생기(40)는 웨이브제너레이터에 해당된다.
상기 강성 내부기어(20)는, 상기 제 1 하우징(10)의 내부에 결합되며, 링형성으로 내주면에 제 1 내치(21)가 형성된다.
상기 가요성 외부기어(30)는, 상기 강성 내부기어(20)의 제 1 내치(21)와 맞물리도록 외주면에 상기 제 1 내치(21)의 개수보다 작은 개수의 제 1 외치(31)가 형성된다.
상기 파동발생기(40)는, 상기 가요성 외부기어(30)를 반지름 방향으로 휠 수 있도록 하며, 상기 제 1 외치(31)의 일부가 상기 제 1 내치(21)와 맞물리도록 한다. 상기 파동발생기(40)는 공지된 것으로, 내측에는 타원형상의 캠(41)이 구비되고 캠(41)에는 모터축(1)이 결합되어 캠(41)의 회전으로 상기 가요성 외부기어(30)가 상대 회전 가능할 수 있도록 지지하는 볼베어링(42)이 구비되어, 캠의 형상과 동일한 타원형상으로 변화시키는 파동을 발생시켜 상기 가요성 외부기어(30)를 캠의 형상으로 변화시키게 된다.
상기 지지 베어링(50)은, 상기 강성 내부기어(20) 및 상기 가요성 외부기어(30)가 서로 상대 회전 가능할 수 있도록 지지하는 역할을 하며, 공지된 것이다.
본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치에서, 제 1 하우징(10)에 결합되어 1차 감속을 이루는 구성에 의해, 상기 파동발생기(40)에 의한 상기 가요성 외부기어(30)의 형상 변형과 상기 제 1 외치(31) 및 제 1 내치(21) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 1 외치(31)와 제 1 내치(21)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속을 구현하게 된다.
상기 파동발생기(40)에 의한 상기 가요성 외부기어(30)의 형상 변형과 상기 제 1 외치(31) 및 제 1 내치(21) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 1 외치(31)와 제 1 내치(21)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속을 구현하는 것은 이미 공지된 것이며, 모터축과 결합되어 회전되어 파동을 발생시키는 파동발생기(40)의 회전방향과 강성 내부기어(20)에 일부 치합되며 1차 감속되어 회전되는 가요성 외부기어(30)의 회전방향은 반대방향이다.
도 5는 상기 파동발생기(40)의 캠(41)이 시계방향으로 회전되어 상기 가요성 외부기어(30)를 캠(41)의 형상에 따라 변형되는 상태를 나타내기 위한 도면으로서, (a)의 상태에서 상기 파동발생기(40)의 캠(41)이 시계방향으로 45도 회전되게 되면 (b)의 상태가 되며, 상기 파동발생기(40)에 의한 상기 가요성 외부기어(30)의 형상 변형과 상기 제 1 외치(31) 및 제 1 내치(21) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 가요성 외부기어(30)는 시계반대방향으로 1차 감속을 하게 된다.
본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치의 1차 감속을 이루는 구성은, 가요성 외부기어에 2개의 외치를 구비하고 이와 치합되는 강성 내부기어를 2개로 구비되도록 하는 종래의 듀얼타입 파동기어장치와는 달리, 하나의 가요성 외부기어와 다른 하나의 강성 내부기어를 일체로 구비되도록 하고 다른 하나의 강성 내부기어의 내부에 다른 하나의 가요성 외부기어를 치합되도록 하여 서로 다른 제 1 감속과 제 2 감속을 이룬다는 점에서 큰 차이가 있다.
종래의 듀얼타입 파동기어장치는 톱니수 차이에 의한 정해진 감속비로 감속이 이루어지게 되므로, 정해진 감속비보다 더 큰 감속비로의 감속이 이루어질 수 없는 반면에, 본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치는 하나의 가요성 외부기어와 다른 하나의 강성 내부기어를 일체로 구비되어, 1차 감속이 전달되어 2차 감속하게 되므로, 1차 감속이 2차 감속에 영향을 주게 되어 감속비를 크게 할 수 있다는 점이다.
본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치가 1차 감속이 전달되어 2차 감속을 발생시키기 위한 구성은, 제 2 하우징(60); 가요성 내부기어(70); 니들베어링(80); 강성 외부기어(90);를 포함하여 이루어진다(도 4, 도 6 참조).
상기 제 2 하우징(60)은, 상기 가요성 외부기어(30)의 동축상 타측에 연장형성되어 상기 가요성 외부기어(30)와 일체로 형성되고, 상기 제 1 하우징(10) 내부에 수용되며, 내측에 타원형상의 중공부(61)가 형성되고, 강성으로 된다.
상기 가요성 외부기어(30)는 상기 강성 내부기어(20)에 일부 치합되며 1차 감속되어 회전되고, 상기 제 2 하우징(60)은 상기 가요성 외부기어(30)와 일체로 형성되므로, 상기 제 2 하우징(60)도 1차 감속되어 회전되게 된다.
상기 가요성 내부기어(70)는, 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61)에 결합되며, 내주면에 제 2 내치(71)가 형성되고, 회전시 상기 중공부(61)의 형상, 즉, 타원형상에 맞게 변화된다.
상기 니들베어링(80)은, 상기 중공부(61)의 내주연과 상기 가요성 내부기어(70) 외주연 사이에 게재되어, 상기 가요성 내부기어(70) 및 상기 제 2 하우징(60)이 서로 상대 회전 가능하도록 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61) 내주연에 상기 가요성 내부기어(70)를 지지하는 역할을 한다. 이때, 상기 니들베어링(80)은 상기 가요성 내부기어(70) 및 상기 제 2 하우징(60)이 서로 상대 회전 가능하도록 지지할 때, 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61)의 타원형상에 맞게 변화되도록 지지한다.
상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61)가 타원형상으로 되고, 상기 니들베어링(80)이 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61) 내주연에 상기 가요성 내부기어(70)를 지지하므로, 상기 가요성 내부기어(70)가 회전될 때 상기 니들베어링(80)에 의해 타원형상으로 파동을 발생시키게 된다.
상기 강성 외부기어(90)는, 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 일부 맞물리도록 외주면에 상기 제 2 내치(71)의 개수보다 작은 개수의 제 2 외치(91)가 형성된다.
상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 일부 맞물리도록 외주면에 상기 제 2 내치(71)의 개수보다 작은 개수의 제 2 외치(91)가 형성되므로, 상기 가요성 내부기어(70)가 회전될 때 상기 니들베어링(80)에 의해 타원형상으로 파동을 발생시키게 될 때, 상기 제 2 외치(91) 및 제 2 내치(71) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 2 외치(91)와 제 2 내치(71)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 강성 외부기어(90)의 2차 감속을 구현하게 된다.
즉, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)이, 상기 중공부(61)의 타원형상에 의한 상기 가요성 내부기어(70)의 형상 변형과 상기 제 2 외치(91) 및 제 2 내치(71) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 2 외치(91)와 제 2 내치(71)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 강성 외부기어(90)의 2차 감속을 구현하게 되는 것이다.
본 발명에 의한 고감속용 듀얼타입 파동기어장치는 다음과 같이 작동되어 1차 감속 및 2차 감속을 구현하게 된다.
먼저, 모터축이 회전되게 되면, 상기 파동발생기(40)의 타원형상의 캠이 회전되게 됨으로써 캠의 회전으로 캠의 형상과 동일한 타원형상으로 변화시키는 파동을 발생시켜 상기 가요성 외부기어(30)를 캠의 형상으로 변화시키게 된다.
상기 파동발생기(40)에 의해 상기 가요성 외부기어(30)가 형상이 변화되게 되면, 상기 가요성 외부기어(30)의 제 1 외치(31)가 잇수의 차이에 의해 상기 강성 내부기어(20)의 제 1 내치(21)와 일부 맞물리면서 1차 감속을 구현하게 된다.
상기 제 2 하우징(60)은, 상기 가요성 외부기어(30)의 동축상에 일체로 형성되므로, 상기 가요성 외부기어(30)가 1차 감속하게 되면, 상기 제 2 하우징(60)도 상기 가요성 외부기어(30)와 연동되어 동일한 감속비로 1차 감속되게 된다.
상기 제 2 하우징(60)의 내측에는 타원형상으로 된 중공부(61)가 형성되고, 중공부(61)의 내주연에는 가요성 내부기어(70)가 니들베어링(80)에 의해 지지되어 상기 중공부(61)와 동일한 타원형상으로 되므로, 상기 제 2 하우징(60)이 감속되어 회전되게 되면 상기 가요성 내부기어(70)도 동일한 감속비로 회전되게 되며, 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61)와 동일한 타원형상으로 변화되게 된다.
상기 가요성 내부기어(70)에는 제 2 내치(71)가 구비되고, 상기 가요성 내부기어(70)의 내부에는 상기 강성 외부기어(90)가 위치되며, 상기 가요성 내부기어(70)가 회전될 때 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61)와 동일한 타원형상으로 변화되면서 회전되게 되고, 상기 제 2 내치(71)에는 이보다 잇수가 적은 제 2 외치(91)가 부분적으로 치합되므로, 상기 가요성 내부기어(70)에 의해 상기 강성 외부기어(90)가 위상 변화와 잇수차이에 의해 2차 감속을 구현하게 된다.
도 4에서 화살표로 표시된 것은, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속이 이와 연동되는 상기 제 2 하우징(60)에서 내측으로 가요성 내부기어(70)를 통해 상기 강성 외부기어(90)로 2차 감속이 전달되는 경로를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명은 2차 감속이 제 2 하우징(60)의 내측에서 이루어지도록 구성하고 있어, 서로 다른 감속(제 1, 2감속)이 가요성 외치기어의 외측에서 모두 이루어지도록 구성되어 장치가 대형화되는 종래의 듀얼타입 파동기어장치에 비해, 소형화를 이룰 수 있다.
또한, 서로 다른 감속(제 1, 2감속)이 가요성 외치기어의 외측에서 모두 이루어지도록 구성되는 종래의 듀얼타입 파동기어장치에 비해, 본 발명은 제 2 하우징(60)의 내측에서 2차 감속이 이루어지므로 소음도 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기 제 2 하우징(60)이 회전될 때, 니들베어링(80)의 지지에 의해 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 형상과 동일하게 형상변화되면서 파동만 발생시키도록 함으로써 상기 강성 외부기어(90)의 정확한 각도 회전에 따른 감속이 이루어지도록 한다.
본 발명은 상기 가요성 내부기어(70)를 회전되지 않도록 하기 위하여, 상기 제 1 하우징(10)에는, 상기 가요성 내부기어(70)의 내측에 결합되며, 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 치합되고, 상기 제 2 내치(71)와 동일한 개수를 갖는 제 3 외치(11a)가 구비된 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)가 더 구비되도록 한다.
이와 같이, 상기 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)의 제 3 외치(11a)가 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 치합되게 되면, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속회전과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)의 회전시, 상기 제 2 하우징(60)이 회전되더라도 상기 가요성 내부기어(70)가 회전정지된 상태를 유지할 수 있게 된다.
도 4에서는 상기 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)의 제 3 외치(11a)가 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 치합된 것을 도시하였다.
도 5에서와 같이 상기 파동발생기(40)의 캠(41)이 시계방향으로 회전되면, 상기 가요성 외부기어(30)는 캠(41)의 형상에 따라 변형되면서 감속되어 반시계방향으로 회전되게 되고, 상기 가요성 외부기어(30)와 상기 제 2 하우징(60)은 일체로 형성되므로, 상기 제 2 하우징(60)도 도 6에서와 같이 반시계방향으로 회전되게 된다. 이때, 상기 가요성 내부기어(70)는 상기 제 1 하우징(10)의 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)와 치합되므로(도 4 참조) 회전되지 않고 정지된 상태에서 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61)와 동일한 타원형상으로 변형만 발생되게 되고, 상기 제 2 내치(71)에는 이보다 잇수가 적은 제 2 외치(91)가 부분적으로 치합되므로, 상기 가요성 내부기어(70)에 의해 상기 강성 외부기어(90)가 위상 변화와 잇수차이에 의해 2차 감속을 구현하게 된다.
상기 제 2 하우징(60)은 상기 가요성 외부기어(30)의 동축상에 일체로 형성되므로, 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속비와 동일하게 상기 제 2 하우징(60)도 1차 감속되게 되며, 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 1 하우징(10)의 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)와 치합되어 회전되지 않고 정지된 상태에서 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61)와 동일한 타원형상으로 변형만 발생되더라도, 1차 감속비는 그대로 상기 강성 외부기어(90)에 전달되게 되며, 상기 가요성 내부기어(70)에 의해 상기 강성 외부기어(90)가 위상 변화와 잇수차이에 의해 2차 감속을 구현하게 되므로, 실제로 상기 강성 외부기어(90)는 제 2 하우징(60)의 1차 감속과 상기 가요성 내부기어(70)와의 위상 변화와 잇수차이에 의한 2차 감속이 이루어지게 된다.
이때, 파동발생기(40)에 의한 가요성 외부기어(30)의 회전방향에서와 마찬가지로, 상기 강성 외부기어(90)의 회전방향은, 상기 제 2 하우징(60)의 회전방향과 반대방향이 된다.
도 6의 (a) 상태에서 상기 제 2 하우징(60)이 반시계방향으로 회전되게 되면, 도 6의 (b) 상태와 같이 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61)의 타원형상으로 변화되게 되고, 이 과정에서 상기 강성 외부기어(90)는 상기 가요성 내부기어(70)와의 위상 변화와 잇수차이에 의한 2차 감속이 이루어지게 된다.
도 5는 파동발생기(40)의 캠(41)이 시계방향으로 회전되어 상기 가요성 외부기어(30)를 캠(41)의 형상에 따라 변형되는 상태를 나타낸 도면이다.
아울러, 본 발명은, 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 내부에서 이탈되지 않도록 하기 위한 구성을 채택하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 제 1 하우징(10)은, 하우징 본체(12)와, 연결부(13)로 이루어지도록 하여 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 외측으로 이탈되지 않도록 하며, 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 내측으로 이탈되는 것을 방지하도록 하기 위하여 이탈방지 플레이트(100)가 구비되도록 한다.
상기 하우징 본체(12)는, 일측에 상기 강성 내부기어(20)가 내측에 수용되어 고정되며, 타측에 상기 가요성 내부기어(70)가 수용되어 커버되도록 한다.
상기 연결부(13)는, 상기 하우징 본체(12)의 타측단부로부터 반경방향 내측으로 연장형성되고, 상기 하우징 본체(12)와 상기 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)를 연결하며, 상기 가요성 내부기어(70)의 외측면과 상기 니들베어링(80)의 외측면을 커버하여, 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 외측으로 이탈되는 것을 방지되도록 한다.
상기 이탈방지 플레이트(100)는, 상기 강성 외부기어(90)의 내측면에 고정되며 상기 가요성 내부기어(70)의 내측면을 커버하여 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 내측으로 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
10 : 제 1 하우징 11 : 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어
11a : 제 3 외치 12 : 하우징 본체
13 : 연결부 20 : 강성 내부기어
21 : 제 1 내치 30 : 가요성 외부기어
31 : 제 1 외치 40 : 파동발생기
50 : 지지 베어링 60 : 제 2 하우징
61 : 중공부 70 : 가요성 내부기어
71 : 제 2 내치 80 : 니들베어링
90 : 강성 외부기어 91 : 제 2 외치
100 : 이탈방지 플레이트

Claims (3)

  1. 제 1 하우징(10);
    상기 제 1 하우징(10)과 결합되며, 링형성으로 내주면에 제 1 내치(21)가 형성된 강성 내부기어(20);
    상기 강성 내부기어(20)의 제 1 내치(21)와 맞물리도록 외주면에 상기 제 1 내치(21)의 개수보다 작은 개수의 제 1 외치(31)가 형성된 가요성 외부기어(30);
    상기 가요성 외부기어(30)를 반지름 방향으로 휠 수 있으며, 상기 제 1 외치(31)의 일부가 상기 제 1 내치(21)와 맞물리도록 하는 파동발생기(40);
    상기 강성 내부기어(20) 및 상기 가요성 외부기어(30)가 서로 상대 회전 가능할 수 있도록 지지하는 지지 베어링(50);을 포함하여, 상기 파동발생기(40)에 의한 상기 가요성 외부기어(30)의 형상 변형과 상기 제 1 외치(31) 및 제 1 내치(21) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 1 외치(31)와 제 1 내치(21)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속을 구현하는 파동기어장치로서,
    상기 가요성 외부기어(30)의 동축상 타측에 연장형성되고, 상기 제 1 하우징(10) 내부에 수용되며, 내측에 타원형상의 중공부(61)가 형성된 강성의 제 2 하우징(60);
    상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61)에 결합되며, 내주면에 제 2 내치(71)가 형성되고, 회전시 상기 중공부(61)의 형상에 맞게 변화되는 가요성 내부기어(70);
    상기 중공부(61)의 내주연과 상기 가요성 내부기어(70) 외주연 사이에 게재되어, 상기 가요성 내부기어(70) 및 상기 제 2 하우징(60)이 서로 상대 회전 가능하도록 상기 제 2 하우징(60)의 상기 중공부(61) 내주연에 상기 가요성 내부기어(70)를 지지하는 니들베어링(80);
    상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 맞물리도록 외주면에 상기 제 2 내치(71)의 개수보다 작은 개수의 제 2 외치(91)가 형성된 강성 외부기어(90);를 포함하며,
    상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)이, 상기 중공부(61)의 타원형상에 의한 상기 가요성 내부기어(70)의 형상 변형과 상기 제 2 외치(91) 및 제 2 내치(71) 사이의 잇수 차이로 인하여, 상기 제 2 외치(91)와 제 2 내치(71)가 부분적으로 치합되고 위상이 변화되면서 상기 강성 외부기어(90)의 2차 감속을 구현하는 것을 특징으로 하는 고감속용 듀얼타입 파동기어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징(10)에는, 상기 가요성 내부기어(70)의 내측에 결합되며, 상기 가요성 내부기어(70)의 제 2 내치(71)와 치합되고, 상기 제 2 내치(71)와 동일한 개수를 갖는 제 3 외치(11a)가 구비된 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)가 더 구비되어,
    상기 가요성 외부기어(30)의 1차 감속회전과 연동되는 상기 제 2 하우징(60)의 회전시 상기 가요성 내부기어(70)가 회전정지된 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 고감속용 듀얼타입 파동기어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징(10)은,
    일측에 상기 강성 내부기어(20)가 내측에 수용되어 고정되며, 타측에 상기 가요성 내부기어(70)가 수용되어 커버되는 하우징 본체(12)와,
    상기 하우징 본체(12)의 타측단부로부터 반경방향 내측으로 연장형성되고, 상기 하우징 본체(12)와 상기 가요성 내부기어 회전정지용 외부기어(11)를 연결하며, 상기 가요성 내부기어(70)의 외측면과 상기 니들베어링(80)의 외측면을 커버하여 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 외측으로 이탈되는 것을 방지하는 연결부(13)가 구비되며,
    상기 강성 외부기어(90)의 내측면에 고정되며 상기 가요성 내부기어(70)의 내측면을 커버하여 상기 가요성 내부기어(70)가 상기 제 2 하우징(60)의 중공부(61) 내측으로 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지 플레이트(100)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고감속용 듀얼타입 파동기어장치.
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