KR102616219B1 - 2단 감속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2단 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감속이 2단계로 이루어지도록 구성함으로써, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있는 2단 감속기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있기 때문에, 제조가 용이하고, 소형화 및 경량화에 유리하며, 제조단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다.

Description

2단 감속기 {two-stage speed reducer}
본 발명은 2단 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감속이 2단계로 이루어지도록 구성함으로써, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있는 2단 감속기에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 기계장치의 구성품으로 많이 사용되는 감속기는 주로 기어 배열에 의해 입력측의 회전수를 출력측에서 감속시켜 주도록 기능하기 위한 것으로서, 그 특성에 따라 시스템의 성능에 큰 영향을 미치게 된다.
특히, 산업용 로봇이나 의료용 로봇의 관절기구 등과 같이 정밀 구동제어가 요구되는 고정밀 감속기는 일반적인 감속기에 비하여 높은 감속비의 구현과 반복 정밀도 및 경량화 등과 같은 특성이 요구된다.
하지만, 일반적인 감속기에서 고감속비를 실현하기 위해서는 서로 맞물리는 기어의 이빨 수를 늘려야 하는데, 이를 위해서는 기어의 이빨을 매우 세밀하게 가공하거나 감속기의 사이즈를 키울 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 출원인은 감속이 2단계로 이루어지도록 구성함으로써 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있는 2단 감속기를 연구·개발하게 된 것이다.
등록특허 제10-0189281호 (1999.01.15)
본 발명은 감속이 2단계로 이루어지도록 구성함으로써, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있는 2단 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 구동모터(100); 상기 구동모터(100)의 회전축에 연결되고, 그 횡단면이 타원형으로 형성되는 기어부재(230)를 포함하는 회전체(200); 상기 기어부재(230)의 제1외접기어(231)에 치합되어, 1차 감속을 일으키는 제1치합체(300); 상기 기어부재(230)의 제2외접기어(232)에 치합되어, 2차 감속을 일으키는 제2치합체(400);를 포함하고, 상기 기어부재(230)는 횡단면이 제1장축(231a)과 제1단축(231b)을 가지는 타원형으로 형성되고, 그 외측면에는 소정 갯수의 제1기어이빨(231c)을 포함하는 제1외접기어(231)와, 상기 제1외접기어(231)와 이웃하게 동축상에 배치되되, 횡단면이 상기 제1장축(231a)보다 짧은 제2장축(232a)과 상기 제1단축(231b)보다 짧은 제2단축(232b)을 가지는 타원형으로 형성되고, 그 외측면에는 상기 제1기어이빨(231c)보다 적은 이빨 수를 가지는 제2기어이빨(232c)을 포함하는 제2외접기어(232)를 포함하고, 상기 제1치합체(300)의 내주면에는 제1기어이빨(231c)에 맞물리되, 제1기어이빨(231c)보다 많은 이빨 수를 가지는 제1내접기어(310)가 형성되고, 상기 제2치합체(400)의 내주면에는 제2기어이빨(232c)에 맞물리되, 제2기어이빨(232c)보다 많은 이빨 수를 가지는 제2내접기어(410)가 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 감속기를 제시한다.
본 발명에 따르면, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있기 때문에, 제조가 용이하고, 소형화 및 경량화에 유리하며, 제조단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 2단 감속기의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 2단 감속기의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일부구성인 회전체의 상세도이다.
도 4는 도 3에서 K 방향으로 바라본 모습을 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일부구성인 샤프트부재의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 일부구성인 지지부재의 상세도이다.
도 7은 본 발명의 일부구성인 기어부재의 상세도이다.
도 8은 본 발명의 일부구성인 제1치합체의 상세도이다.
도 9는 본 발명의 일부구성인 제2치합체의 상세도이다.
도 10은 본 발명의 일부구성인 제1회전지지체의 상세도이다.
도 11은 본 발명의 일부구성인 제2회전지지체의 상세도이다.
도 12는 본 발명의 일부구성인 제1내접기어와 제1외접기어가 치합된 모습을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 설명 중 "상", "하" 등의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 도 1의 형태를 기준으로 지시하는 것일 뿐, 기준선(또는 도면)을 달리하면 방향도 달리 지시될 것임을 밝혀둔다.
본 발명은 2단 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감속이 2단계로 이루어지도록 구성함으로써, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있는 2단 감속기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 2단 감속기의 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 2단 감속기의 분해도이고, 도 3은 본 발명의 일부구성인 회전체의 상세도이고, 도 4는 도 3에서 K 방향으로 바라본 모습을 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일부구성인 샤프트부재의 상세도이고, 도 6은 본 발명의 일부구성인 지지부재의 상세도이고, 도 7은 본 발명의 일부구성인 기어부재의 상세도이고, 도 8은 본 발명의 일부구성인 제1치합체의 상세도이고, 도 9는 본 발명의 일부구성인 제2치합체의 상세도이고, 도 10은 본 발명의 일부구성인 제1회전지지체의 상세도이고, 도 11은 본 발명의 일부구성인 제2회전지지체의 상세도이고, 도 12는 본 발명의 일부구성인 제1내접기어와 제1외접기어가 치합된 모습을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 2단 감속기는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 구동모터(100)와, 회전체(200)와, 제1치합체(300)와, 제2치합체(400)와, 제1회전지지체(500)와, 제2회전지지체(600)와, 고정부재(700)를 포함하여 구성될 수 있다.
구동모터(100)에 대해 설명한다. 구동모터(100)는 회전체(200)에 회전력을 전달하기 위한 구성으로서, 이는 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
회전체(200)에 대해 설명한다. 회전체(200)는 상기 구동모터(100)의 회전축에 연결되는 부분으로서, 샤프트부재(210)와, 지지부재(220), 기어부재(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
샤프트부재(210)에 대해 설명한다. 샤프트부재(210)는 도 5에 도시된 바와 같이 타원기둥 형상의 코어부(211)와, 상기 코어부(211)의 후단면에서 돌출되는 입력축(212)과, 상기 코어부(211)의 전단면에서 돌출되는 수용축(213)을 포함하는 부분으로서, 구동모터(100)에 의해 전달되는 회전력에 의해 1차적으로 회동되는 부분이다.
여기서, 코어부(211)의 "후단면"은 코어부(210)에서 제1회전지지체(500)를 바라보는 면을 의미하고, 코어부(211)의 "전단면"은 코어부(210)에서 제2회전지지체(600)를 바라보는 면을 의미한다(도 2 참조).
상기 코어부(211)는 장축(211a)과 단축(211b)을 가지는 타원기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 장축(211a)과 단축(211b)은 도 5에서 코어부(211)의 횡단면이 투영된 부분(A)을 참조한다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 입력축(212)은 상기 구동모터(100)의 회전축에 연결되어 회전력을 전달받고, 상기 수용축(213)은 후술할 제2치합체(400)에 수용되어 샤프트부재(210)의 중심축이 틀어지지 않도록 지지한다.
지지부재(220)에 대해 설명한다. 지지부재(220)는 상기 코어부(211)의 외측에 배치되되, 도 6에 도시된 바와 같이 원주방향으로 소정간격을 두고 로울러(10)가 삽입되는 통공(221)이 형성되며, 코어부(211)의 외주면 중에서 코어부(211)의 장축(211a)에 대응되는 위치에 밀착되는 부분이다.
도 6에서는 지지부재(220)의 통공(221)에 대응되는 로울러(10)가 하나만 도시되어 있으나, 실제로는 지지부재(220)의 각 통공(221)에 로울러(10)가 빠짐없이 삽입되는 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 지지부재(220)는 P1 및 P2의 위치에서 그 내주면이 코어부(211)의 장축(211a)에 밀착되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 4에서는 P1 및 P2에 인접한 위치에서 지지부재(220)가 휘어진 것으로 도시되어 있는데, 이는 지지부재(220)가 로울러(10)에 의해 가압되는 모습을 나타내기 위하여 다소 과장되게 표현된 것으로 이해될 수 있다.
기어부재(230)에 대해 설명한다. 기어부재(230)는 그 횡단면이 타원형으로 형성되는 부분으로서, 지지부재(220)의 외측에 배치되되, 코어부(211)의 단축(211b)의 연장선상에 대응되는 위치에 삽입된 로울러(10)에 밀착되는 부분으로서, 제1외접기어(231)와, 제2외접기어(232)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기어부재(230)는 P3 및 P4의 위치에서 그 내주면이 코어부(211)의 단축(211b)의 연장선상에 대응되는 위치의 지지부재(220)에 삽입된 로울러(10)에 밀착되는 것을 확인할 수 있다.
제1외접기어(231)에 대해 설명한다. 제1외접기어(231)는 그 횡단면이 제1장축(231a)과 제1단축(231b)을 가지는 타원형으로 형성되고, 그 외측면에는 소정갯수의 제1기어이빨(231c)을 포함하는 부분이다. 상기 제1장축(231a)과 제1단축(231b)은 도 7에서 제1외접기어(231)의 횡단면이 투영된 부분(B)을 참조한다.
제2외접기어(232)에 대해 설명한다. 제2외접기어(232)는 상기 제1외접기어(231)와 이웃하게 동축상에 배치되되, 그 횡단면이 상기 제1장축(231a)보다 짧은 제2장축(232a)과 상기 제1단축(231b)보다 짧은 제2단축(232b)을 가지는 타원형으로 형성되고, 그 외측면에는 상기 제1기어이빨(231c)보다 적은 이빨 수를 가지는 제2기어이빨(232c)을 포함하는 부분이다. 상기 제2장축(232a)과 제2단축(232b)은 도 7에서 제2외접기어(232)의 횡단면이 투영된 부분(C)을 참조한다.
제1치합체(300)에 대해 설명한다. 제1치합체(300)는 기어부재(230)의 제1외접기어(231)에 치합되어, 1차 감속을 일으키는 부분으로서, 본 발명의 2단 감속기의 외관을 구성하는 요소 중 하나이다(도 1,2 참조).
상기 제1치합체(300)의 내주면에는 제1기어이빨(231c)에 맞물리되, 제1기어이빨(231c)보다 많은 이빨 수를 가지는 제1내접기어(310)가 형성되는 것을 특징으로 한다(도 8 참조).
도 12는 제1내접기어(310)와 제1외접기어(231)의 제1기어이빨(231c)가 치합된 모습을 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 제1내접기어(310)와 제1외접기어(231)가 J1 및 J2 의 위치에서 치합된다. 왜냐하면, 제1외접기어(231)는 그 횡단면이 타원형으로 형성되기 때문이다.
상기 제1치합체(300)는 관통공(320)을 더 포함할 수 있는데, 이는 후술할 고정부재(700)가 관통되도록 구비되는 부분이다.
제2치합체(400)에 대해 설명한다. 제2치합체(400)는 기어부재(230)의 제2외접기어(232)에 치합되어, 2차 감속을 일으키는 부분이다. 상기 제2치합체(400)의 내주면에는 제2기어이빨(232c)에 맞물리되, 제2기어이빨(232c)보다 많은 이빨 수를 가지는 제2내접기어(410)가 형성되는 것을 특징으로 한다(도 9 참조).
제2내접기어(410)와 제2외접기어(232)의 제2기어이빨(232c)가 치합된 모습은 도 12로부터 유추될 수 있으며, 이 경우 도 12에서 310는 410로, 231는 232로, 231c는 232c 로 대체된 것으로 가정한다.
상기 제2치합체(400)는 제2치합체(400)의 전단에서 돌출되는 출력축(420)과, 제2외접기어(232)가 제2내접기어(410)에 치합된 상태에서 수용축(213)이 수용되는 수용홈(430)을 추가로 더 포함할 수 있다.
제1회전지지체(500)에 대해 설명한다. 제1회전지지체(500)는 입력축(212)의 외주면에 밀착되는 부분으로서, 본 발명의 2단 감속기의 외관을 구성하는 요소 중 하나이다(도 1,2 참조).
상기 제1회전지지체(500)의 내주면에는 샤프트부재(210)의 회전을 지지하는 제1베어링(510)이 형성될 수 있다(도 10 참조). 상기 제1베어링(510)은 볼 베어링으로 구비될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1회전지지체(500)는 관통공(520)을 더 포함할 수 있는데, 이는 후술할 고정부재(700)가 관통되도록 구비되는 부분이다.
제2회전지지체(600)에 대해 설명한다. 제2회전지지체(600)는 제2치합체(400)가 수용된 상태에서 출력축(420)의 외주면에 밀착되는 부분으로서, 본 발명의 2단 감속기의 외관을 구성하는 요소 중 하나이다(도 1,2 참조).
상기 제2회전지지체(600)의 내주면에는 제2치합체(400)의 회전을 지지하는 제2베어링(610)이 형성될 수 있다(도 11 참조). 상기 제2베어링(610)은 볼 베어링으로 구비될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2회전지지체(600)는 관통공(620)을 더 포함할 수 있는데, 이는 후술할 고정부재(700)가 관통되도록 구비되는 부분이다.
고정부재(700)에 대해 설명한다. 고정부재(700)는 제1치합체(300), 제1회전지지체(500) 및 제2회전지지체(600)를 동시에 고정시키는 부분이다.
바람직하게는, 상기 고정부재(700)는 도 2와 같이 바(bar) 형태로 형성되어 제1치합체(300)의 관통공(320), 제1회전지지체(500)의 관통공(520) 및 제2회전지지체(600)의 관통공(620)을 동시에 관통하여 제1치합체(300), 제1회전지지체(500) 및 제2회전지지체(600)를 동시에 고정시킬 수 있다.
상술한 구성을 토대로, 본 발명에 따른 2단 감속기에 의해 2단 감속이 이루어지는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 구동모터(100)의 회전력을 전달받아 샤프트부재(210)가 일방향으로 회전하면, 기어부재(230)는 지지부재(220)에 삽입된 로울러(10)를 매개로 샤프트부재(210)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 된다.
이때, 제1치합체(300)의 제1내접기어(310)는 샤프트부재(210)의 제1외접기어(231)에 치합되어, 1차 감속이 이루어진다. 예를 들어, 제1외접기어(231)의 이빨 수가 26개이고, 제1내접기어(310)의 이빨 수가 28개이면, 1:13 으로 감속된다.
한편, 상기 1차 감속이 이루어지는 동안에, 제2치합체(400)의 제2내접기어(410)는 샤프트부재(210)의 제2외접기어(232)에 치합되어, 2차 감속이 이루어진다. 예를 들어, 제2외접기어(232)의 이빨 수가 24개이고, 제2내접기어(410)의 이빨 수가 26개이면, 1:13으로 감속된다.
결국, 상기 예시에서는 구동모터(100)의 1회전에 의해, 제2치합체(400)의 출력축(420)에서는 1:169로 고감속이 이루어진다.
본 발명에 따르면, 작은 사이즈로도 고감속비를 실현할 수 있기 때문에, 제조가 용이하고, 소형화 및 경량화에 유리하며, 제조단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 구동모터
200 : 회전체
210 : 샤프트부재
211 : 코어부
211a : 장축
211b : 단축
212 : 입력축
213 : 수용축
220 : 지지부재
221 : 통공
230 : 기어부재
231 : 제1외접기어
231a : 제1장축
231b : 제1단축
231c : 제1기어이빨
232 : 제2외접기어
232a : 제2장축
232b : 제2단축
232c : 제2기어이빨
300 : 제1치합체
310 : 제1내접기어
320 : 관통공
400 : 제2치합체
410 : 제2내접기어
420 : 출력축
430 : 수용홈
500 : 제1회전지지체
510 : 제1베어링
520 : 관통공
600 : 제2회전지지체
610 : 제2베어링
620 : 관통공
700 : 고정부재
10 : 로울러

Claims (4)

  1. 구동모터(100);
    상기 구동모터(100)의 회전축에 연결되고, 횡단면이 타원형으로 형성되는 기어부재(230)를 포함하는 회전체(200);
    상기 기어부재(230)의 제1외접기어(231)에 치합되어, 1차 감속을 일으키는 제1치합체(300);
    상기 기어부재(230)의 제2외접기어(232)에 치합되어, 2차 감속을 일으키는 제2치합체(400);를 포함하고,

    상기 기어부재(230)는
    횡단면이 제1장축(231a)과 제1단축(231b)을 가지는 타원형으로 형성되고, 그 외측면에는 소정 갯수의 제1기어이빨(231c)을 포함하는 제1외접기어(231)와,
    상기 제1외접기어(231)와 이웃하게 동축상에 배치되되, 횡단면이 상기 제1장축(231a)보다 짧은 제2장축(232a)과 상기 제1단축(231b)보다 짧은 제2단축(232b)을 가지는 타원형으로 형성되고, 그 외측면에는 상기 제1기어이빨(231c)보다 적은 이빨 수를 가지는 제2기어이빨(232c)을 포함하는 제2외접기어(232)를 포함하고,

    상기 제1치합체(300)의 내주면에는
    제1기어이빨(231c)에 맞물리되, 제1기어이빨(231c)보다 많은 이빨 수를 가지는 제1내접기어(310)가 형성되고,

    상기 제2치합체(400)의 내주면에는
    제2기어이빨(232c)에 맞물리되, 제2기어이빨(232c)보다 많은 이빨 수를 가지는 제2내접기어(410)가 형성되며,

    상기 회전체(200)는
    타원기둥 형상의 코어부(211)와, 상기 코어부(211)의 후단면에서 돌출되는 입력축(212)과, 상기 코어부(211)의 전단면에서 돌출되는 수용축(213)을 포함하는 샤프트부재(210)와,
    상기 코어부(211)의 외측에 배치되되, 원주방향으로 소정간격을 두고 로울러(10)가 삽입되는 통공(221)이 형성되며, 코어부(211)의 외주면 중에서 코어부(211)의 장축(211a)에 대응되는 위치에 밀착되는 지지부재(220)를 더 포함하고,

    상기 기어부재(230)는
    지지부재(220)의 외측에 배치되되, 코어부(211)의 단축(211b)의 연장선상에 대응되는 위치에 삽입된 로울러(10)에 밀착되는 것을 특징으로 하는
    2단 감속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2치합체(400)는
    제2치합체(400)의 전단에서 돌출되는 출력축(420)과,
    제2외접기어(232)가 제2내접기어(410)에 치합된 상태에서 수용축(213)이 수용되는 수용홈(430)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    2단 감속기.
  3. 제2항에 있어서,
    입력축(212)의 외주면에 밀착되어, 샤프트부재(210)의 회전을 지지하는 제1베어링(510)이 형성된 제1회전지지체(500);
    제2치합체(400)가 수용된 상태에서 출력축(420)의 외주면에 밀착되어, 제2치합체(400)의 회전을 지지하는 제2베어링(610)이 형성된 제2회전지지체(600);
    상기 제1치합체(300), 제1회전지지체(500) 및 제2회전지지체(600)를 동시에 고정시키는 고정부재(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    2단 감속기.
  4. 삭제
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JPS6218692B2 (ko) * 1976-11-15 1987-04-24 Jei Horutsu Nooberuto
KR100189281B1 (ko) 1994-12-27 1999-06-01 미따라이 하지메 감속기
JP2017044246A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社ジェイテクト 波動歯車伝達装置
JP2021191958A (ja) * 2020-06-05 2021-12-16 株式会社ジェイテクト 転がり軸受及び波動減速機

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