KR102612494B1 - 편심요동형 감속장치 - Google Patents
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Abstract
경량화가 가능한 편심요동형 감속장치를 제공한다.
내치기어(16)와, 내치기어(16)와 맞물리는 외치기어(14)와, 외치기어(14)를 요동시키는 편심체축과, 외치기어(14)의 축방향측부에 배치된 캐리어를 구비한 편심요동형 감속장치이며, 캐리어는, 외치기어(14)의 축방향 일측에 배치되는 제1 캐리어(18)와, 외치기어(14)의 축방향 타측에 배치되는 제2 캐리어(20)를 갖고, 제1 캐리어(18)에 피구동부재(50)가 연결되며, 제1 캐리어(18)는 금속에 의하여 구성되고, 제2 캐리어(20)는 수지에 의하여 구성된다.
내치기어(16)와, 내치기어(16)와 맞물리는 외치기어(14)와, 외치기어(14)를 요동시키는 편심체축과, 외치기어(14)의 축방향측부에 배치된 캐리어를 구비한 편심요동형 감속장치이며, 캐리어는, 외치기어(14)의 축방향 일측에 배치되는 제1 캐리어(18)와, 외치기어(14)의 축방향 타측에 배치되는 제2 캐리어(20)를 갖고, 제1 캐리어(18)에 피구동부재(50)가 연결되며, 제1 캐리어(18)는 금속에 의하여 구성되고, 제2 캐리어(20)는 수지에 의하여 구성된다.
Description
본 출원은 2018년 2월 28일에 출원된 일본 특허출원 제2018-034330호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 편심요동형 감속장치에 관한 것이다.
본 출원인은, 특허문헌 1에 있어서, 편심체에 의하여 요동되는 외치기어와, 그 외치기어가 내접하여 맞물리는 내치기어를 구비한 유성감속기구를 개시했다.
특허문헌 1에 기재된 유성감속기구는, 외치기어 및 내치기어에 더하여, 주요한 구성요소로서, 2개의 플랜지나 케이싱 등을 구비하고 있다. 종래의 감속기구에서는, 이들 주요한 구성요소는 철강재료로 구성되어 있기 때문에, 감속기구의 중량이 증가하는 경향이 있다. 이와 같은 감속기구에 관해서는, 용도를 확대하기 위하여 경량화하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 경량화가 가능한 편심요동형 감속장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태의 편심요동형 감속장치는, 내치기어와, 내치기어와 맞물리는 외치기어와, 외치기어를 요동시키는 편심체축과, 외치기어의 축방향측부에 배치된 캐리어를 구비한 편심요동형 감속장치로서, 캐리어는, 외치기어의 축방향 일측에 배치되는 제1 캐리어와, 외치기어의 축방향 타측에 배치되는 제2 캐리어를 갖고, 제1 캐리어에 피구동부재가 연결되며, 제1 캐리어는 금속에 의하여 구성되고, 제2 캐리어는 수지에 의하여 구성된다.
이 양태에 의하면, 피구동부재가 연결되는 제1 캐리어는 금속에 의하여 구성되기 때문에, 필요한 강도나 강성을 얻을 수 있고, 제2 캐리어는 수지에 의하여 구성되기 때문에 경량화가 가능해진다.
본 발명의 다른 양태도 또한, 편심요동형 감속장치이다. 이 장치는, 케이싱에 마련된 내치기어와, 내치기어와 맞물리는 외치기어와, 외치기어를 요동시키는 편심체축과, 외치기어의 축방향측부에 배치된 캐리어를 구비한 편심요동형 감속장치로서, 케이싱 및 외치기어는 수지에 의하여 구성되고, 캐리어는 금속에 의하여 구성된다.
다만, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성요소나 표현을 방법, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 경량화가 가능한 편심요동형 감속장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 편심요동형 감속장치를 나타내는 측면단면도이다.
도 2는 도 1의 편심요동형 감속장치의 A-A선 단면도이다.
도 3은 제2 실시형태의 편심요동형 감속장치를 나타내는 측면단면도이다.
도 2는 도 1의 편심요동형 감속장치의 A-A선 단면도이다.
도 3은 제2 실시형태의 편심요동형 감속장치를 나타내는 측면단면도이다.
이하, 본 발명을 적합한 실시형태를 바탕으로 각 도면을 참조하면서 설명한다. 실시형태, 비교예 및 변형예에서는, 동일 또는 동등한 구성요소, 부재에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 도면에 있어서의 부재의 치수는, 이해를 용이하게 하기 위하여 적절히 확대, 축소하여 나타난다. 또한, 각 도면에 있어서 실시형태를 설명함에 있어서 중요하지 않는 부재의 일부는 생략하여 표시한다.
또한, 제1, 제2 등의 서수(序數)를 포함하는 용어는 다양한 구성요소를 설명하기 위하여 이용되지만, 이 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별할 목적으로만 이용되고, 이 용어에 의하여 구성요소가 한정되는 것은 아니다.
[제1 실시형태]
이하, 도 1, 도 2를 참조하여, 제1 실시형태에 관한 편심요동형 감속장치(10)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)를 나타내는 측면단면도이다. 도 2는, 도 1의 A-A선을 따른 편심요동형 감속장치(10)의 단면도이다. 이 도에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 2매의 외치기어(14)의 일방을 표시하고, 타방은 표시하고 있지 않다. 타방의 외치기어(14)는, 일방의 외치기어(14)와 180도의 위상차를 갖는 점에서 상이하고, 그 외의 구성은 동일하다. 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)는, 내치기어와 맞물리는 외치기어를 요동시킴으로써, 내치기어 및 외치기어의 일방의 자전을 발생시키고, 그 발생시킨 운동성분을 출력부재로부터 피구동장치에 출력하는 편심요동형 기어장치이다.
편심요동형 감속장치(10)는, 주로 입력축(12)과, 외치기어(14)와, 내치기어(16)와, 캐리어(18, 20)와, 케이싱(22)과, 주베어링(24, 26)과, 내측핀(40)과, 캐리어핀(38)을 구비한다. 이하, 내치기어(16)의 중심축선(La)을 따른 방향을 "축방향"이라고 하고, 그 중심축선(La)을 중심으로 하는 원의 원주방향, 반경방향을 각각 "둘레방향", "직경방향"이라고 한다. 또한, 이하, 편의적으로, 축방향의 일방측(도면 중 우측)을 입력측이라고 하고, 타방측(도면 중 좌측)을 입력반대측이라고 한다.
(입력축)
입력축(12)은, 구동장치(도시하지 않음)로부터 입력되는 회전동력에 의하여 회전중심선 둘레로 회전된다. 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)는, 입력축(12)의 회전중심선이 내치기어(16)의 중심축선(La)과 동축선 상에 마련되는 센터크랭크타입이다. 구동장치는, 예를 들면 모터, 기어모터, 엔진 등이다.
본 실시형태의 입력축(12)은, 외치기어(14)를 요동시키기 위한 복수의 편심부(12a)를 갖는 크랭크축이다. 이와 같은 구성의 입력축(12)은, 크랭크축이라고 칭해지는 경우가 있다. 편심부(12a)의 축심은, 입력축(12)의 회전중심선에 대하여 편심되어 있다. 본 실시형태에서는 2개의 편심부(12a)가 마련되고, 인접하는 편심부(12a)의 편심위상은 180°어긋나 있다.
입력축(12)은, 그 입력측이 입력축베어링(34)을 통하여 제2 커버(23)에 지지되고, 그 입력반대측이 입력축베어링(34)을 통하여 제1 캐리어(18)에 지지되어 있다. 즉, 입력축(12)은, 제1 캐리어(18) 및 제2 커버(23)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 입력축베어링(34)은, 그 구성에 특별한 제한은 없지만, 이 예에서는, 구형상의 전동체를 갖는 볼베어링이다. 입력축베어링(34)에는, 예압을 부여해도 되지만, 이 예에서는 예압을 부여하고 있지 않다.
(외치기어)
외치기어(14)는, 복수의 편심부(12a)의 각각에 대응하여 개별적으로 마련된다. 외치기어(14)는, 편심베어링(30)을 통하여 대응하는 편심부(12a)에 회전 가능하게 지지된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 외치기어(14)에는, 그 축심으로부터 오프셋된 위치에 12개의 관통구멍이 등간격으로 형성되어 있다. 그 중, 120도의 등간격으로 배치된 3개의 구멍에는 캐리어핀(38)이 삽통(揷通)되고, 나머지 9개의 구멍에는 내측핀(40)이 삽통된다. 이로 인하여, 전자를 캐리어핀구멍(39)이라고 부르고, 후자를 내측핀구멍(41)으로 표기한다. 이들 구멍은 동일 직경이어도 되지만, 이 예에서는, 캐리어핀구멍(39)의 직경은 내측핀구멍(41)의 직경보다 크다.
캐리어핀구멍(39) 및 내측핀구멍(41)은, 동일한 반경방향위치에 마련된 원형의 구멍이다. 외치기어(14)의 외주에는 파형의 이빨이 형성되어 있고, 이 이빨이 내치기어(16)의 내치(16a)를 접촉하면서 이동함으로써, 중심축을 법선으로 하는 면내에서 외치기어(14)가 요동할 수 있도록 되어 있다. 외치기어(14)에는, 내측핀(40)이 관통하는 내측핀구멍(41)이 형성된다. 내측핀(40)과 내측핀구멍(41)의 사이에는 외치기어(14)의 요동성분을 흡수하기 위한 여유가 되는 간극이 마련된다. 내측핀(40)과 내측핀구멍(41)의 내벽면과는 일부에서 접촉한다.
(내치기어)
내치기어(16)는, 외치기어(14)와 맞물린다. 본 실시형태의 내치기어(16)는, 케이싱(22)의 내주부에 일체로 형성된 내치(16a)를 갖는다. 즉, 이 예에서는, 내치(16a)는 케이싱(22)과 심리스로 마련되는 부분이다. 내치기어(16)의 내치(16a)의 수는, 본 실시형태에 있어서, 외치기어(14)의 외치수보다 1개 많다.
(캐리어)
캐리어(18, 20)는, 외치기어(14)의 축방향측부에 배치된다. 캐리어(18, 20)에는, 외치기어(14)의 입력반대측의 측부에 배치되는 제1 캐리어(18)와, 외치기어(14)의 입력측의 측부에 배치되는 제2 캐리어(20)가 포함된다. 제1 캐리어(18) 및 제2 캐리어(20)는, 제1 주베어링(24), 제2 주베어링(26)을 통하여 케이싱(22)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 캐리어(18, 20)는 전체적으로 원반형상을 이루고 있다. 제1 캐리어(18)는, 입력축베어링(34)을 통하여 입력축(12)을 회전 가능하게 지지한다. 제2 캐리어(20)는, 입력축베어링을 통하여 입력축을 지지하도록 구성해도 되지만, 이 예에서는, 입력축베어링(34) 및 입력축(12)을 지지하고 있지 않다.
제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)는, 캐리어핀(38) 및 내측핀(40)을 통하여 연결된다. 캐리어핀(38) 및 내측핀(40)은, 외치기어(14)의 축심으로부터 직경방향으로 오프셋한 위치에 있어서, 복수의 외치기어(14)를 축방향으로 관통한다. 이 예에서는, 캐리어핀(38) 및 내측핀(40)은, 캐리어(18, 20)와 별체로 마련되어 있지만, 이들 일부의 핀이 캐리어(18, 20)의 일부로서 일체로 형성되어도 된다. 캐리어핀(38) 및 내측핀(40)에 대해서는 후술한다.
제1 캐리어(18)와 케이싱(22)의 일방은, 피구동장치에 회전동력을 출력하는 출력부재로서 기능하고, 타방은 편심요동형 감속장치(10)를 지지하기 위한 외부부재에 고정되는 피고정부재로서 기능한다. 출력부재는, 피고정부재에 주베어링(24, 26)을 통하여 회전 가능하게 지지된다. 본 실시형태에 있어서, 출력부재는 제1 캐리어(18)이며, 피고정부재는 케이싱(22)이다. 제1 캐리어(18)의 입력반대측의 단부면에는, 편심요동형 감속장치(10)에 의하여 회전구동되는 피구동부재(50)가, 볼트(50b)에 의하여 연결된다.
(케이싱)
케이싱(22)은, 전체적으로 중공의 통형상을 이루고, 그 내주부에는 내치기어(16)가 마련된다. 케이싱(22)의 외주부에는, 플랜지 등이 마련되어도 되지만, 이 예에서는 플랜지는 마련되어 있지 않다. 케이싱(22)에는, 케이싱(22)의 입력반대측을 커버하는 제1 커버(21)와, 케이싱(22)의 입력측을 커버하는 제2 커버(23)가 마련된다. 제1 커버(21) 및 제2 커버(23)는, 둘레방향으로 배열된 복수의 볼트에 의하여 케이싱(22)에 고정된다.
케이싱(22)에는, 제1 주베어링(24)의 외륜의 입력측을 수용하는 오목부가 마련된다. 제1 커버(21)에는, 제1 주베어링(24)의 외륜의 입력반대측의 일부를 수용하는 오목부가 마련된다. 제1 주베어링(24)의 외륜은, 케이싱(22)과 제1 커버(21)에 축방향으로 끼워져 지지된다. 케이싱(22)에는, 제2 주베어링(26)의 외륜의 입력측을 수용하는 오목부가 마련된다. 제2 커버(23)에는, 제2 주베어링(26)의 외륜의 입력반대측의 일부를 수용하는 오목부가 마련된다. 제2 주베어링(26)의 외륜은, 케이싱(22)과 제2 커버(23)에 축방향으로 끼워져 지지된다. 제2 커버(23)에는, 입력측의 입력축베어링(34)의 외륜을 수용하는 오목부가 마련된다. 즉, 제2 커버(23)는, 입력축베어링(34)을 통하여 입력축(12)의 입력측을 회전 가능하게 지지하고 있다.
(주베어링)
주베어링(24, 26)에는, 제1 캐리어(18)와 케이싱(22)의 사이에 배치되는 제1 주베어링(24)과, 제2 캐리어(20)와 케이싱(22)의 사이에 배치되는 제2 주베어링(26)이 포함된다. 본 실시형태의 주베어링(24, 26)은, 복수의 전동체(42)와, 리테이너(도시하지 않음)를 구비한다. 복수의 전동체(42)는, 둘레방향으로 사이를 두고 마련된다. 본 실시형태의 전동체(42)는 구체(球體)이다. 리테이너는, 복수의 전동체(42)의 상대위치를 유지함과 함께 복수의 전동체(42)를 회전 가능하게 지지한다.
본 실시형태의 주베어링(24, 26)은, 전동체(42)의 전동면을 갖는 외륜(48)과 내륜(49)을 구비한다. 내륜 전동면은, 내륜 대신에, 캐리어(18, 20)의 외주면에 마련되어도 된다. 외륜(48)은, 간극 끼워맞춤, 억지 끼워맞춤 혹은 중간 끼워맞춤 등의 끼워맞춤에 의하여, 케이싱(22)에 고정된다. 끼워맞춤 간극은 열팽창률의 차에 대응하여 설정되어도 된다. 주베어링(24, 26)에는, 예압이 부여되어도 되지만, 이 예에서는, 예압은 부여되어 있지 않다.
(내측핀)
도 1에 나타내는 바와 같이, 내측핀(40)은, 외치기어(14)에 관통형성된 내측핀구멍(41)에 간극을 가진 상태로 삽통된다. 내측핀(40)은, 그 일단이 제1 캐리어(18)의 오목부(18b)에 끼워 넣어지고, 타단이 제2 캐리어(20)의 오목부(20b)에 끼워 넣어져 있다. 내측핀(40)은, 오목부(18b, 20b)에 압입되고, 볼트 등에 의한 고정은 이루어져 있지 않다. 내측핀(40)은, 외치기어(14)에 형성된 내측핀구멍(41)의 일부와 맞닿아 있고, 외치기어(14)의 자전을 구속하여 그 요동만을 허용하고 있다. 내측핀(40)은, 제1 캐리어(18) 및 제2 캐리어(20)와 외치기어(14)와의 사이의 동력의 전달에 기여하는 연결부재로서 기능한다.
(캐리어핀)
캐리어핀(38)은, 외치기어(14)에 관통형성된 캐리어핀구멍(39)에 간극을 가진 상태로 삽통된다. 캐리어핀(38)은, 그 일단이 제1 캐리어(18)의 오목부(18c)에 끼워 넣어지고, 타단이 제2 캐리어(20)의 오목부(20c)에 끼워 넣어져 있다. 캐리어핀(38)은, 오목부(18c, 20c)에 압입되고, 볼트 등에 의한 고정은 이루어져 있지 않다. 캐리어핀(38)은, 관형상의 스페이서(37)에 둘러싸여 있다. 스페이서(37)는, 일단이 제1 캐리어(18)에 맞닿아, 타단이 제2 캐리어(20)에 맞닿는다. 스페이서(37)는, 제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)의 사이의 축방향의 간격을 적정한 거리로 유지하는 스페이서로서 기능을 갖는다. 캐리어핀(38) 및 스페이서(37)는, 외치기어(14)의 캐리어핀구멍(39)과는 접하지 않아, 외치기어(14)의 자전의 구속에는 기여하고 있지 않다. 캐리어핀(38)은, 제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)의 사이의 연결에만 기여하고 있는 연결부재로서 기능한다.
다음으로, 본 실시형태의 각 구성부재를 구성하는 재료에 대하여 설명한다. 최근, 감속장치는, 사람의 근처에서 가동하는 협동로봇 등에 그 용도가 확대되고 있다. 용도를 확대하기 위하여, 감속장치의 경량화와 저소음화가 요망되고 있다. 종래의 감속장치는 철계금속으로 이루어지는 구성부재로 구성되어 있어, 경량화를 위해서는, 구성부재를 저비중의 소재에 의하여 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 재료로서는, 수지 등이 적합하다. 한편, 구성부재를 수지화하면, 방열성의 저하에 의하여 온도상승하여, 수명이 짧아지는 것을 생각할 수 있다. 이로 인하여, 온도상승을 고려하여 회전수 및 출력토크를 낮게 억제할 수 있는 것을 생각할 수 있다.
또한, 감속장치를 로봇에 이용할 때, 그 구성상 캐리어출력이 사용하기 쉬운 경우가 있다. 부하측의 캐리어를 수지화하는 경우에는, 피구동부재장착용 탭의 강도를 확보하기 위하여 인서트성형에 의하여 철제의 암나사를 매설하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 철제의 암나사에 의하여 중량이 증가하고, 인서트성형에 의하여 제조공정수가 증가한다.
이들 관점에서, 본 실시형태의 제1 캐리어(18)는 금속에 의하여 구성되고, 제2 캐리어(20)는 수지에 의하여 구성된다. 이 경우, 피구동부재(50)가 연결되는 제1 캐리어(18)가 금속에 의하여 구성되기 때문에, 장착용 탭의 강도를 확보할 수 있다. 또한, 제2 캐리어(20)가 수지에 의하여 구성되기 때문에, 제2 캐리어(20)를 경량화할 수 있다.
제2 캐리어(20)에는, 다양한 수지를 이용할 수 있지만, 이 예에서는, 제2 캐리어(20)는, POM(polyacetal: 폴리아세탈)에 의하여 구성되어 있다. POM은 PO로 칭해지는 경우가 있다. 온도상승의 영향을 완화하는 관점에서, 본 실시형태의 제2 캐리어(20)는, 입력축베어링(34)과는 직접 접촉하고 있지 않고, 비접촉으로 마련되어 있다.
다만, 본 실시형태의 각 구성부재에 이용하는 수지는, 유리섬유, 탄소섬유 등의 강화용 섬유를 포함하는 수지여도 되고, 강화용 섬유를 포함하지 않는 수지여도 되며, 종이나 천 등의 기재에 수지를 함침하여 적층한 것이어도 된다.
입력축(12)과, 제1 캐리어(18)와 입력축(12)의 사이에 배치되는 입력축베어링(34)에는 감속 전의 고속회전이 입력된다. 이로 인하여, 이들의 온도상승은 비교적 크고, 이들의 내열성이 낮으면, 허용입력 회전수가 낮아진다. 이로 인하여, 입력축베어링(34)과 입력축(12)은 금속에 의하여 구성되어도 된다. 이 경우, 허용입력 회전수의 저하를 억제할 수 있다. 다만, 입력축(12)에는 큰 비틀림 응력이 가해지기 때문에, 제1 캐리어(18)보다 강성이 높은 재료에 의하여 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 제1 캐리어(18)는 방열성이 높은 알루미늄(알루미늄합금을 포함한다. 이하, 동일)에 의하여 구성되고, 입력축(12)은, 알루미늄보다 비틀림 강도가 높은 철계금속에 의하여 구성되어 있다.
다만, 본 실시형태의 각 구성부재에 이용하는 철계금속으로서는, 원하는 특성에 따라 탄소강, 베어링강, 스테인리스강 등을 이용할 수 있다.
외치기어(14)는, 온도상승이 큰 입력축(12)의 근방에 배치되어 있기 때문에, 외치기어(14)의 내열온도는 높은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 외치기어(14)는, 제2 캐리어(20)보다 내열온도가 높은 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 외치기어(14)는, PEEK(polyetheretherketone: 폴리에터에터케톤)에 의하여 구성되어 있다.
제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)와의 연결강도를 확보하기 위하여, 캐리어핀(38)의 강성은 높은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 캐리어핀(38)은 금속에 의하여 구성되고, 스페이서(37)는, 경량화를 위하여, 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 캐리어핀(38)은, 철계금속에 의하여 구성되고, 스페이서(37)는, POM에 의하여 구성되어 있다.
입력축(12)은, 편심체축으로서 큰 비틀림 응력이 가해지기 때문에, 제1 캐리어(18)보다 강성이 높은 재료에 의하여 구성되는 것이 바람직하다. 제1 캐리어(18)는, 경량화를 위하여, 입력축(12)보다 비중이 작은 재료에 의하여 구성되는 것이 바람직하다. 이 관점에서, 제1 캐리어는 비중이 5 이하인 금속에 의하여 구성되고, 입력축(12)은 철계금속에 의하여 구성되어도 된다. 제1 캐리어(18)는, 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨, 타이타늄 등의 경금속(비중이 4 내지 5 이하인 금속)이나, 이들의 복합재료에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 제1 캐리어(18)는, 알루미늄에 의하여 구성되어 있다.
경량화의 관점에서, 케이싱(22), 제1 커버(21) 및 제2 커버(23)는 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이들은, 동일한 수지에 의하여 구성되어도 되고, 다른 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 케이싱(22)은 PEEK에 의하여 구성되고, 제1 커버(21) 및 제2 커버(23)는 POM에 의하여 구성되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 외치기어(14), 제2 캐리어(20), 케이싱(22), 제1 커버(21), 제2 커버(23) 및 스페이서(37)는, 수지에 의하여 구성되어 있다. 또한, 주베어링(24, 26), 편심베어링(30), 입력축베어링(34), 캐리어핀(38), 내측핀(40), 입력축(12) 및 볼트(50b)는, 철계금속에 의하여 구성되어 있다. 또한, 제1 캐리어(18)는 알루미늄 등의 경금속에 의하여 구성되어 있다. 본 실시형태의 이들 구성부재의 일부 또는 전부는, 다른 재료에 의하여 구성되어도 된다.
이상과 같이 구성된 편심요동형 감속장치(10)의 동작을 설명한다. 구동장치로부터 입력축(12)에 회전동력이 전달되면, 입력축(12)의 편심부(12a)가 입력축(12)을 통과하는 회전중심선 둘레로 회전하고, 그 편심부(12a)에 의하여 외치기어(14)가 요동한다. 이때, 외치기어(14)는, 자신의 축심이 입력축(12)의 회전중심선 둘레로 회전하도록 요동한다. 외치기어(14)가 요동하면, 외치기어(14)와 내치기어(16)의 맞물림위치가 순차적으로 어긋난다. 이 결과, 입력축(12)이 1회전할 때마다, 외치기어(14)와 내치기어(16)와의 치수차에 상당하는 만큼, 외치기어(14) 및 내치기어(16)의 일방의 자전이 발생한다. 본 실시형태에 있어서는, 외치기어(14)가 자전하고, 제1 캐리어(18)로부터 감속회전이 출력된다.
[제2 실시형태]
다음으로, 제2 실시형태에 관한 편심요동형 감속장치(10)의 구성에 대하여 설명한다. 제2 실시형태의 도면 및 설명에서는, 제1 실시형태와 동일 또는 동등한 구성요소, 부재에는, 동일한 부호를 붙인다. 제1 실시형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다. 도 3은, 제2 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)를 나타내는 측면단면도이며, 도 1에 대응한다.
제1 실시형태의 설명에서는, 센터크랭크타입의 편심요동형 기어장치를 예로 나타냈지만, 본 실시형태의 편심요동형 감속장치는, 이른바 분할타입의 편심요동형 기어장치이다. 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)는, 제1 실시형태에 비하여, 주로 복수의 입력기어(70)를 구비하고, 입력축(12)의 구성이 다른 점에서 상이하다.
복수의 입력기어(70)는, 내치기어(16)의 중심축선(La) 둘레에 배치된다. 본 도면에서는 하나의 입력기어(70)만을 나타낸다. 입력기어(70)는, 그 중앙부에 삽통되는 입력축(12)에 의하여 지지되어, 입력축(12)과 일체적으로 회전 가능하게 마련된다. 입력기어(70)는, 내치기어(16)의 중심축선(La) 상에 마련되는 회전축(도시하지 않음)의 외치부와 맞물린다. 회전축에는, 도시하지 않은 구동장치로부터 회전동력이 전달되고, 그 회전축의 회전에 의하여 입력기어(70)가 입력축(12)과 일체적으로 회전한다.
본 실시형태의 입력축(12)은, 내치기어(16)의 중심축선(La)으로부터 오프셋한 위치에 둘레방향으로 사이를 두고 복수(예를 들면, 3개) 배치된다. 본 도면에서는 하나의 입력축(12)만을 나타낸다.
이상의 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)의 동작을 설명한다. 구동장치로부터 회전축에 회전동력이 전달되면, 회전축으로부터 복수의 입력기어(70)에 회전동력이 분할되어, 각 입력기어(70)가 동일한 위상으로 회전한다. 각 입력기어(70)가 회전하면, 입력축(12)의 편심부(12a)가 입력축(12)을 통과하는 회전중심선 둘레로 회전하고, 그 편심부(12a)에 의하여 외치기어(14)가 요동한다. 외치기어(14)가 요동하면, 제1 실시형태와 동일하게, 외치기어(14)와 내치기어(16)의 맞물림위치가 순차적으로 어긋나, 외치기어(14) 및 내치기어(16)의 일방의 자전이 발생한다. 입력축(12)의 회전은, 외치기어(14)와 내치기어(16)의 치수차에 따른 감속비로 감속되고, 출력부재로부터 피구동장치에 출력된다. 본 실시형태의 출력부재도 제1 캐리어(18)이다.
본 실시형태에서는, 외치기어(14), 제2 캐리어(20), 케이싱(22), 제1 커버(21), 제2 커버(23) 및 스페이서(37)는, 수지에 의하여 구성되어 있다. 또한, 주베어링(24, 26), 편심베어링(30), 입력축베어링(34), 캐리어핀(38), 입력축(12) 및 볼트(50b)는, 철계금속에 의하여 구성되어 있다. 또한, 제1 캐리어(18)는 알루미늄 등의 경금속에 의하여 구성되어 있다. 본 실시형태의 이들 구성부재의 일부 또는 전부는, 다른 재료에 의하여 구성되어도 된다. 특히, 제2 캐리어(20)는, PEEK 등 내열성이 높은 수지에 의하여 구성되어도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태의 예에 대하여 상세하게 설명했다. 상술한 실시형태는, 모두 본 발명을 실시함에 있어서의 구체예를 나타낸 것에 지나지 않는다. 실시형태의 내용은, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니고, 청구범위에 규정된 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에 있어서, 구성요소의 변경, 추가, 삭제 등의 많은 설계변경이 가능하다. 상술한 실시형태에서는, 이와 같은 설계변경이 가능한 내용에 관하여, "실시형태의" "실시형태에서는" 등의 표기를 붙여 설명하고 있지만, 그와 같은 표기가 없는 내용에 설계변경이 허용되지 않는 것은 아니다. 또한, 도면의 단면에 표시한 해칭은, 해칭을 표시한 대상의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이하, 변형예를 설명한다. 변형예의 도면 및 설명에서는, 실시형태와 동일 또는 동등한 구성요소, 부재에는, 동일한 부호를 붙인다. 실시형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.
[변형예]
제1 실시형태의 설명에서는, 내치기어(16)는, 케이싱(22)의 내주부에 일체로 형성된 내치(16a)를 갖는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 내치기어(16)는, 내치(16a) 대신에, 동수의 금속제의 핀부재로 이루어지는 내치핀을 구비해도 된다. 이 경우, 내치기어는, 케이싱에 일체화된 내치기어본체와, 당해 내치기어본체에 회전 가능하게 지지되는 핀부재를 갖는다. 다만, 금속제의 핀부재를 이용하는 경우는, 케이싱(22)은, PEEK보다 내열성이 낮은 POM 등의 수지에 의하여 구성되어도 된다.
제1 실시형태의 설명에서는, 외치기어(14)를 2매 구비하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 3매 이상의 외치기어(14)를 구비해도 된다. 예를 들면, 입력축에는, 각각 120°씩 위상이 어긋난 3개의 편심부(12a)를 마련하고, 이 3개의 편심부(12a)에 요동되는 3매의 외치기어(14)를 구비해도 된다. 또한, 외치기어(14)는 1매여도 된다.
제1 실시형태의 설명에서는, 제2 주베어링(26) 및 제1 주베어링(24)이 내륜을 갖는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제2 주베어링(26)과 제1 주베어링(24) 중 적어도 일방은, 내륜을 갖지 않는 베어링이어도 된다.
제1 실시형태의 설명에서는, 각 베어링이 구형상의 전동체를 구비하는 볼베어링인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이들 베어링의 일부 또는 전부는, 원통형상의 전동체를 구비하는 구름베어링이어도 된다.
제1 실시형태의 설명에서는, 출력부재는 캐리어(18)이며, 피고정부재는 케이싱(22)인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 피고정부재는 캐리어(18)이며, 출력부재는 케이싱(22)이어도 된다.
제1 실시형태의 설명에서는, 제1 캐리어(18) 및 제2 캐리어(20)가 마련되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 외치기어의 축방향의 일측에 제 1 캐리어만이 마련되어도 된다.
상술한 각 변형예는 제1 실시형태와 동일한 작용·효과를 나타낸다.
상술한 각 실시형태와 변형예의 임의의 조합도 또한 본 발명의 실시형태로서 유용하다. 조합에 의하여 발생하는 새로운 실시형태는, 조합되는 각 실시형태 및 변형예 각각의 효과를 겸비한다.
10‥편심요동형 감속장치
12‥입력축
14‥외치기어
16‥내치기어
18‥제1 캐리어
20‥제2 캐리어
21‥제1 커버
22‥케이싱
23‥제2 커버
24‥제1 주베어링
26‥제2 주베어링
30‥편심베어링
34‥입력축베어링
37‥스페이서
38‥캐리어핀
40‥내측핀
50‥피구동부재
70‥입력기어
12‥입력축
14‥외치기어
16‥내치기어
18‥제1 캐리어
20‥제2 캐리어
21‥제1 커버
22‥케이싱
23‥제2 커버
24‥제1 주베어링
26‥제2 주베어링
30‥편심베어링
34‥입력축베어링
37‥스페이서
38‥캐리어핀
40‥내측핀
50‥피구동부재
70‥입력기어
Claims (7)
- 내치기어와, 상기 내치기어와 맞물리는 외치기어와, 상기 외치기어를 요동시키는 편심체축과, 상기 외치기어의 축방향측부에 배치된 캐리어를 구비한 편심요동형 감속장치로서,
상기 캐리어는, 상기 외치기어의 축방향 일측에 배치되는 제1 캐리어와, 상기 외치기어의 축방향 타측에 배치되는 제2 캐리어를 갖고, 상기 제1 캐리어에 피구동부재가 연결되며,
상기 제1 캐리어는 금속에 의하여 구성되고, 상기 제2 캐리어는 수지에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 캐리어와 상기 편심체축의 사이에 배치되는 입력축베어링을 갖고, 상기 입력축베어링과 상기 편심체축은 금속에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외치기어는, 상기 제2 캐리어보다 내열온도가 높은 수지에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 캐리어와 상기 제2 캐리어를 연결하는 캐리어핀과, 상기 캐리어핀의 외측에 끼워지고 상기 제1 캐리어와 상기 제2 캐리어의 사이에 배치되는 스페이서를 갖고,
상기 캐리어핀은 금속에 의하여 구성되며,
상기 스페이서는 수지에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 캐리어는 비중이 5 이하인 금속에 의하여 구성되고,
상기 편심체축은 철계금속에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치. - 케이싱에 마련된 내치기어와, 상기 내치기어와 맞물리는 외치기어와, 상기 외치기어를 요동시키는 편심체축과, 상기 외치기어의 축방향측부에 배치된 캐리어를 구비한 편심요동형 감속장치로서,
상기 케이싱 및 상기 외치기어는 수지에 의하여 구성되고,
상기 캐리어는 금속에 의하여 구성되며,
상기 내치기어는, 상기 케이싱에 일체화된 내치기어본체와, 상기 내치기어본체에 회전 가능하게 지지되는 핀부재를 갖고,
상기 내치기어본체는 수지에 의하여 구성되며,
상기 핀부재는 금속에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치. - 삭제
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