KR20070090084A

KR20070090084A - 파동 기어장치

Info

Publication number: KR20070090084A
Application number: KR1020070017569A
Authority: KR
Inventors: 야스지 사이토
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2007-09-05
Also published as: JP4902227B2; CN101029676A; JP2007232083A; US7721625B2; CN100491767C; KR100812385B1; US20070204723A1

Abstract

파동 기어장치의 맞물림 기구를 구성하는 부재 자체의 맞물림에 의해 야기되는 진동과 소음을 억제한다.

파동 기어장치의 가요성 기어부재의 원통부(31) 또는 다이아프램부(32)에 그 가요성 기어부재보다 탄성 계수가 낮은 재료로 이루어지는 탄성재(6)를 부착한다.

Description

파동 기어장치{Harmonic gear drive}

도 1은 본 실시예에 따른 파동 기어장치의 사시 단면도이다.

도 2는 본 실시예에 따른 파동 기어장치의 가요성 기어부재의 주요부를 나타내는 개념도이다.

도 3은 본 실시예에 따른 파동 기어장치의 가요성 기어부재의 1차 굽힘 진동 상태를 나타내는 개념도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 파동 기어장치의 단면도이다.

도 5는 종래 기술에 따른 파동 기어장치의 측면도이다.

[부호의 설명]

1 파동 기어장치

2 강성 기어부재

21 톱니부(내치)

22 강성 기어 결합부

3 가요성 기어부재(flexspline)

31 내통부

32 다이아프램부

33 결합부

34 톱니부(외치)

4 파동 발생기

41 캠부

5 베어링

6 탄성재(탄성 계수가 낮은 재료)

(흡음재: 흡음성 재료)

본 발명은 소형 경량이며 고정밀도 및 고감속비가 얻어지는 파동 기어장치에 관한 것으로, 특히 운전 정숙함과 원활함이 요구되는 로봇의 관절 구동부, 반도체 제조 장치, 정밀 액튜에이터용 감속기 등의 자동화 기계의 분야, 우주 기술의 분야에서의 제어 기구나 구동 기구로서 바람직한 파동 기어장치에 관한 것이다.

파동 기어장치는 동력을 전달하기 위한 기어 감속 장치로서, 경량이면서 콤팩트하고, 복잡한 기구나 구조를 사용하는 일 없이 고정밀도 및 고감속비가 얻어지며, 또한 백래쉬(backlash)가 아주 작은, 가요성 기어(flexspline)를 구비하는 기어 감속 장치로서 알려져 있다.

종래의 파동 기어장치로서는 환상의 강성 내치(內齒) 기어에 탄성적인 휨(bending) 맞물림식의 가요성 외치(外齒) 기어를 부분적으로 맞물리게 함과 동시에, 탄성적인 가요성을 이용함으로써 그 맞물림 위치를 양 기어의 톱니수 차에 의 해 원주 방향으로 이동시키는 파동 발생기를 구비하는 구조인 것이 대표적이다(특허 문헌 1: 일본 공개특허 평10-110790호 공보(단락 0002~0003, 도 1 및 도 2)).

상기 특허 문헌 1에 기재된 파동 기어장치는 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 환상의 강성 기어부재(200)와, 이 안쪽에 배치된 가요성 외치 기어(300)와, 이 안쪽에 베어링을 통해 삽입된 타원형의 파동 발생기(400)를 가지고 있다. 가요성 외치 기어(300)는 원통형의 원통부(310)와, 이 원통부(310)의 기단(基端) 쪽에 이어지는 환상의 다이아프램부(320)와, 이 다이아프램부(320)의 중심에 일체적으로 형성되어 있는 보스(결합부)(330)와, 원통부(310)의 선단 쪽의 개구 단부의 외주면에 형성된 외치(340)를 구비하고 있다.

파동 발생기(400)가 구동원의 모터 회전축 등에 의해 회전하면, 베어링의 탄성 변형이 가능한 외륜과 함께, 가요성 외치 기어(300)가 탄성 변형하여 양 기어의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동한다. 일반적으로는 강성 기어부재(200) 쪽이 고정부에 고정되어 있으므로, 가요성 외치 기어(300) 쪽의 보스(결합부)(330)로부터 양 기어의 톱니수 차에 따라 대폭적으로 감속된 회전이 출력된다.

가요성 외치 기어(300)는 탄성 변형을 허용하는 원통부(310)와 환상의 다이아프램부(320)가 원통부(310)의 일측 기단 쪽으로부터 반경 방향의 안쪽을 향하는 만곡부를 통해 서로 연결되어 있고, 이 다이아프램부(320)의 내주연에 일체적으로 형성된 환상의 보스(결합부)(330)와, 원통부(310)의 타측 선단 쪽의 개구 단부의 외주면에 형성된 외치(340)를 구비하고 있다.

이 종래의 파동 기어장치(100)는 다른 형식의 인벌류트 유성 감속기, 사이클 로이드 유성 감속기 등의 감속기에 비해 소형 경량이며 백래쉬가 없기 때문에, 정밀 위치 결정 용도 등에 적합하다. 그렇지만 이 파동 기어장치는 장치 내부의 맞물림 기구에 의해 발생하는 진동을 억제하기 어렵다는 문제가 있다.

상기 특허 문헌 1에 기재된 파동 기어장치(100)에서의 상기 문제의 진동 특성을 개선한 것으로, 상기 원통부(310)에서의 상기 외치(340)가 형성되어 있는 부분 이외의 축선 방향의 길이를 상기 다이아프램부의 반경 방향의 길이보다 작은 치수로 설정한 편평형 파동 기어장치가 제안되어 있다(특허 문헌 2: 일본 특허 재공표 WO98/53224호 공보(6쪽~7쪽) 참조).

상기 특허 문헌 2에 기재된 편평형 파동 기어장치는 외경 치수가 크며 축선 방향 길이가 작은 편평한 파동 기어장치이다. 이 편평형 파동 기어장치에 있어서는 강성, 감쇠능 및 기어 정밀도가 향상되어 경량으로 콤팩트하다는 특징을 유지한 채 진동의 저감화를 실현할 수 있는 것이 개시되어 있다.

그러나 상기 특허 문헌 1에 기재된 파동 기어장치(100)는 강성 기어부재(200)와 가요성 외치 기어(300)의 맞물림을 파동 발생기(400)의 회전에 의해 행하기 때문에, 맞물림 기구에 의한 높은 소음의 발생을 억제하기 어렵다는 문제를 가지고 있다.

상기 특허 문헌 2에 기재된 편평형 파동 기어장치에 있어서는 상기 특허 문헌 1의 파동 기어장치(100)에서의 상기 진동 특성 문제가 개선된다 하더라도, 반면에 강성과 감쇠능이 높게 유지된 상태이기 때문에, 정숙성, 유연성이 요구되는 로봇 등의 상품에의 사용에 대해서는 구동부의 소음 저감의 문제가 남아 있다.

파동 기어장치는 휨 맞물림 기어를 구성하기 때문에, 가요성 기어(flexspline)의 탄성 변형이 가능한 얇은 두께의 휨(bending)부분은 얇고 고강도이어야 하다. 이 때문에 상기 소음의 문제는 파동 기어장치의 구성 부재에 대해 응답성이 높은 제어가 여진원(勵振源)이 되어 얇은 두께의 휨 부분이 진동하여 원통부에서 공명 현상이 야기되기 때문에, 종래 기술에 있어서도 상기한 바와 같이 진동 문제와 소음 문제를 동시에 해결하기 어려웠다.

파동 기어장치를 로봇에 사용할 경우, 파동 발생기에 접속되는 모터의 회전수의 응답 주파수에 따른 피구동계의 상기 두께가 얇은 부위의 원통부에서의 공명 현상이 소음 문제로 이어지고, 그 결과 정숙한 운전이 이루어지지 않고 부재 피로에 대한 영향 등 상품성을 열악화시키고 있다. 예컨대, 가요성 기어(flexspline)의 진동 주파수의 고유치가 200Hz 전후이고 구동원의 모터 회전수가 6,000rpm(100Hz), 제어의 응답 주파수가 1KHz인 등의 경우에는 공진하기 쉬운 상태가 될 수 있다.

본 발명의 과제는 상기 종래 기술에서의 문제를 감안하여 파동 기어장치의 맞물림 기구를 구성하는 부재 자체의 맞물림에 의해 야기되는 진동과 소음을 억제할 수 있도록 한 파동 기어장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 과제를 해결하기 위해 강구된 수단은 하기와 같다.

청구항 1에서는 가요성 기어부재와 강성 기어부재를 가지는 파동 기어장치에 있어서, 상기 가요성 기어부재의 결합부와 톱니부 사이에 마련되는 얇은 두께의 휨 부분에 그 가요성 기어부재보다 탄성 계수가 낮은 재료를 부착하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해 가요성 기어부재의 진동을 용이하게 억제할 수 있으며 소음을 저감할 수 있다.

청구항 2에서는 청구항 1의 파동 기어장치에 있어서, 상기 탄성 계수가 낮은 재료는 상기 얇은 두께의 휨 부분의 상기 톱니부의 톱니면 쪽 또는 톱니면 반대쪽 중 어느 한쪽에 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해 가요성 기어부재의 진동을 용이하게 억제할 수 있으며 유연성을 더욱 높일 수 있다.

청구항 3에서는 청구항 1 또는 2의 파동 기어장치에 있어서, 상기 얇은 두께의 휨 부분은 원통부와 그 원통부에 이어지는 다이아프램부를 가지고, 상기 탄성 계수가 낮은 재료를 상기 원통부와 상기 다이아프램부 중 적어도 어느 한쪽에 부착하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해 가요성 기어부재의 진동을 용이하게 억제할 수 있으며 제진 효과에 더하여 유연성을 더욱 높일 수 있다.

청구항 4에서는 청구항 3의 파동 기어장치에 있어서, 상기 탄성 계수가 낮은 재료는 상기 가요성 기어부재의 상기 원통부 및 상기 다이아프램부에 발생하는 진동의 최대 진폭점 근방에 다른 부분보다 많이 부착되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 진동이 큰 곳을 억제함으로써 소음 저감 효과를 높일 수 있다.

청구항 5에서는 청구항 4의 파동 기어장치에 있어서, 상기 최대 진폭점은 상기 가요성 기어부재의 상기 원통부 및 상기 다이아프램부에 발생하는 1차 굽힘 진동의 파복(波腹; antinode)부인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해 저주파의 소음을 저감할 수 있다.

청구항 6에서는 가요성 기어부재와 강성 기어부재를 가지는 파동 기어장치에 있어서, 가요성 기어부재의 결합부와 톱니부 사이에 마련되는 얇은 두께의 휨 부분에 흡음성 재료를 부착하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해 얇은 두께의 휨 부분에 있어서 공명하는 소음을 저감할 수 있다.

본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 적절히 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 파동 기어장치의 사시 단면도이다. 도 2는 본 실시예에 따른 파동 기어장치의 가요성 기어부재의 주요부를 나타내는 개념도이다. 도 3은 본 실시예에 따른 파동 기어장치의 가요성 기어부재의 1차 굽힘 진동 상태를 나타내는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 파동 기어장치(1)는 환상의 강성 기어부재(2)와, 탄성 변형이 가능한 환상의 가요성 기어부재(flexspline)(3)와, 파동 발생기(4)를 주로 하여 구성되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 파동 기어장치(1)에 있어서 공지의 파동 기어장치(flexspline)와 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

상기 강성 기어부재(2)는 그 강성 기어부재(2)의 내주부에 형성한 톱니 부(21)와, 그 강성 기어부재(2)의 외주부를 도시하지 않은 고정 부재에 고정하기 위한 강성 기어 결합부(22)를 구비하고 있다. 상기 가요성 기어부재(3)는 도시하지 않은 출력 부재에 접속되는 결합부(33)와, 강성 기어부재(2)의 톱니부(21)에 맞물리는 톱니부(34)를 구비하고 있다.

상기 결합부(33)는 가요성 기어부재(3)의 일단에 마련되고, 상기 톱니부(34)는 가요성 기어부재(3)의 타단에 마련되어 있다. 이 가요성 기어부재(3)에는 상기 결합부(33)와 톱니부(34) 사이를 연결하는 두께를 얇게 형성한 얇은 두께의 휨 부분이 마련되어 있으며, 이 얇은 두께의 휨 부분에는 상기 가요성 기어부재(3)보다 탄성 계수가 낮은 재료 또는 흡음성 재료가 부착되어 있다. 흡음성 재료의 설명은 후술한다.

도 1에 도시된 바와 같이 파동 기어장치(1)는 상기 강성 기어부재(2)의 톱니부(21)에 형성한 내치와, 상기 가요성 기어부재(3)의 톱니부(34)에 형성한 외치가 맞물리도록 구성되어 있다. 상기 파동 발생기(4)는 상기 가요성 기어부재(3)의 톱니부(34)를 비원형의 타원 형상 등으로 휘어 외치를 상기 강성 기어부재(2)의 내치에 맞물리도록 하기 위한 타원 형상의 캠부(41)를 가지는 것으로 구성되어 있다.

본 실시예에서는 상기 강성 기어부재(2)를, 그 내주에 내치를 구비하는 예로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반대로 외주에 외치를 구비하는 것에 적용한 것이어도 된다. 또한 상기 가요성 기어부재(3)는 외주에 외치를 구비하는 것 대신에 그 내주에 내치를 구비하는 것에 적용한 것이어도 된다. 상기 파동 발생기(4)도 본 실시예에 한정되지 않고 타원 형상의 캠부를 가지는 것 대신에, 예컨대 전자석과 자성 유체로 이루어지는 파동 발생기를 사용해도 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 가요성 기어부재(3)의 상기 얇은 두께의 휨 부분은, 축 방향으로 원통형으로 형성된 원통부(31)와, 이 원통부(31)의 기단 쪽에 이어져 반경 방향으로 접속되는 다이아프램부(32)를 구비하고 있다.

상기 가요성 기어부재(3)의 결합부(33)는 상기 다이아프램부(32)로부터 더욱 반경 방향 바깥쪽 또는 안쪽으로 연속적으로 연장 접속되어 환상으로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 결합부(33)를 도시된 바와 같이 반경 방향 바깥쪽으로 연장되어 환상으로 형성되어 있는 예로 설명한다.

이 가요성 기어부재(3)는 전체가 가요성 재료로 형성된 것이어도 되지만, 적어도 상기 원통부(31) 및 상기 다이아프램부(32)를 포함하는 상기 얇은 두께의 휨 부분은 가요성 재료로 형성되며, 또한 탄성 변형이 가능하도록 두께가 얇게 형성되어 있다. 한편, 환상의 결합부(33)는 두께가 두껍게 형성되고 볼트 등의 결합용 구멍이 마련되어 있다. 가요성 기어부재(3)의 톱니부(34)도 탄성 변형 가능하게 구성되어 있다.

상기 가요성 기어부재(3)의 원통부(31) 선단 쪽의 개구 단부의 외주면에 형성한 톱니부(34)에는 방사 방향을 향한 외치가 형성되어 있다. 가요성 기어부재(3)의 단부는 이 외치를 형성하기 위해 원통부(31)의 본체 부분보다 약간 두께가 두껍게 형성되어 있다. 상기 다이아프램부(32)는 상기 원통부(31)의 일단으로부터 만곡부(35)를 통해 반경 방향으로 연속적으로 연장되어 접속되어 있다. 상기 결합부(33)는 상기 다이아프램부(32)의 반경 방향으로 연속적으로 연장되어 접속되어 있다.

강성 기어부재(2)는 강성체로 형성되어 있고, 그 내주 쪽에 반경 방향을 향하여 톱니부(21)에 내치가 형성되어 있다. 강성 기어부재(2)의 내치는 상기 파동 발생기(4)의 타원 형상의 캠부(41)의 외측에 끼워진 가요성 베어링(5)을 개재시켜 가요성 기어부재(3)에 형성된 톱니부(34)의 외치와 부분적으로 맞물리도록 구성되어 있다.

파동 발생기(4)는 캠부(41)를 구비하고, 도시하지 않은 모터 등의 회전축에 고정된다. 캠부(41)는 그 외주면이 모터 등의 회전 구동에 의해 캠 작용을 일으키도록 타원 형상으로 형성되어 있다.

이 캠부(41)는 강성 기어부재(2)의 내치에 대해 가요성 기어부재(3)의 외치를 반경 방향으로 휘게 하여 부분적으로 맞물리게 하는 역할을 하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가요성 기어부재(3)의 구성에 있어서 상기 얇은 두께의 휨 부분은 상기 원통부(31)와 상기 만곡부(35)와 상기 다이아프램부(32)에 의해 일체적으로 형성되어 있다.

베어링부(5)는 리테이너에 의해 유지된 구름운동체(51), 내륜(52) 및 외륜(53)을 가지고 있다. 베어링(5)의 내륜(52)은 파동 발생기(4)의 캠부(41)의 외주에 고정되어 있고, 그 외륜(53)은 가요성 기어부재(3)의 상기 원통부(31) 선단 쪽의 개구 단부에 형성된 톱니부(34)의 배면 쪽에 끼워맞춤되어 있다. 베어링(5)의 외륜(53)은 탄성 변형이 가능하게 구성되어 있다.

가요성 기어부재(3)에서의 상기 얇은 두께의 휨 부분의 원통부(31)와 다이아 프램부(32)에는 한쪽 면 또는 양면 쪽에 걸쳐, 전체 면적에 또는 부분적으로 상기 가요성 기어부재(3)보다 탄성 계수가 낮은 재료인 탄성재(6)가 부착되어 있다. 또한 이 탄성재(6)는 상기 원통부(31)와 다이아프램부(32) 중 적어도 어느 한쪽에 부착하는 것이어도 된다.

도 2에는 시트 형상으로 형성한 경우의 상기 탄성재(6)가 상기 원통부(31)와 다이아프램부(32)를 포함하는 상기 얇은 두께의 휨 부분의 양면 쪽에 전체 면적에 부착되어 있는 상태를 나타내고 있다. 탄성재(6)를 상기 얇은 두께의 휨 부분에 대해 부분적으로 부착할 경우는 상기 얇은 두께의 휨 부분의 적절한 부위여도 되지만, 특히 최대의 진동 억제 효과를 발휘시키기 위해서는 원통부(31) 또는 다이아프램부(32)의 최대 진폭점 근방의 부착을, 다른 부분보다 부분적으로 두께를 크게 하는 등에 의해 부착량을 많게 하여 부착하는 것이 바람직하다.

이 경우, 부착량을 다른 부분보다 많게 하는 개소를 1차 굽힘 진동의 최대 진폭점이 되는 파복(波腹; antinode)부의 위치로 하면, 저주파의 소음을 더욱 저감할 수 있다.

도 3은 가요성 기어부재(2)의 1차 굽힘 진동 상태를 나타내고 있다. 이 도면에서는 상기 원통부(31)에 있어서 톱니부(34)의 톱니면 쪽에서의 1차 굽힘 진동의 최대 진폭점인 파복부의 위치에 부분적으로 또한 두께가 도 2의 시트 형상의 것보다 큰 탄성재(6)를 부착한 예를 개념적으로 나타내고 있다. 이 탄성재(6)는 상기 원통부(31)의 원주 방향으로 연속하여 부착되어 있다.

도시하지 않지만, 원통부(31)의 톱니면 반대쪽에 탄성재(6)를 부착해도 되 고, 또한 원통부(31)의 양면 쪽에 부분적으로 부착해도 된다. 부분적이라도 최대 진폭점 근방의 개소에 상기 탄성재(6)를 부착하면, 진동이 큰 최대 진폭점 근방을 억제함으로써 소음 저감 효과를 높일 수 있다.

또한 도 3과 같이, 상기 탄성재(6)를 부착하는 위치를 1차 굽힘 진동의 최대 진폭점인 파복부의 위치로 하면, 저주파의 소음을 선택적으로 저감할 수 있다.

본 발명에 있어서 부분적이란 축 방향 이외에 환상 또는 원주 형상이나 띠 형상 이외에 점 형상, 지그재그 형상 등 단속적인 경우도 포함한다. 또한 상기 톱니면 쪽이란, 상기 얇은 두께의 휨 부분의 원통부(31) 및 다이아프램부(32)에 대해 톱니부(34)의 맞물림 톱니가 형성된 면 쪽을 이르고, 톱니면 반대쪽이란 맞물림이 형성된 면의 반대쪽을 이른다.

상기 탄성 계수가 낮은 재료로서는, 예컨대 고무, 수지, 섬유 등으로 이루어진 시트형을 포함하는, 제진 성능, 흡진 성능을 가지는 재료인 것이 바람직하다. 특히, 상기 탄성 계수가 낮은 재료는 상기 얇은 두께의 휨 부분의 진동에 대응하는 공진 주파수 및 공명 주파수를 억제하는 것이 가능한 진동 감쇠 성능을 가지는 재료인 것이 바람직하다. 또한 상기 탄성 계수가 낮은 재료는 상기 얇은 두께의 휨 부분에 대해 제진 성능 또는 흡진 성능을 가지는 성상(性狀)과 질량을 가진 재료라면 좋지만, 비교적으로 얇은 재료인 것이 바람직하다. 탄성 계수가 낮은 재료는 원통부(31)와 다이아프램부(32)에 대해 같은 성상의 재료를 사용해도 되지만, 진동 억제나 흡진 성능 등의 목적에 따라 각각 다른 재료를 사용해도 된다.

상기 탄성 계수가 낮은 재료로서의 탄성재(6)의 부착은 기계적인 고정 수단 이외에 유동성 재료의 도포 또는 베이킹(baking), 가황 접착, 고체 재료나 시트 형상, 필름 형상 재료의 코팅이나 접착제에 의한 부착 등을 포함하여 공지된 적절한 수단 또는 방법에 의해 행할 수 있다.

(파동 기어장치의 운전)

다음에, 파동 기어장치의 운전에 대해 설명한다.

파동 발생기(4)가 모터 등에 의해 구동되면, 도시하지 않은 입력축을 통해 파동 발생기(4)의 캠부(41)가 회전한다. 이에 의해 가요성 기어부재(3)의 원통부(31)는 캠부(41)에 의해 베어링(5)의 탄성 변형이 가능한 외륜(53)을 통해 타원형으로 휘어 연속적으로 변형하면서 가요성 기어부재(3)의 외치가 강성 기어부재(2)의 내치와의 맞물림 위치를 원주 방향으로 순차적으로 이동한다.

양 기어부재(2, 3)의 톱니의 맞물림 위치는 강성 기어부재(2)와 가요성 기어부재(3)의 톱니수가, 예컨대 본 실시예로는 4개의 차가 있기 때문에, 이 톱니수 차에 따른 상대 회전이 양 기어부재(2, 3) 사이에 발생한다. 이에 의해 강성 기어부재(2) 쪽이 상대 회전하지 않도록 고정되어 있기 때문에, 가요성 기어부재(3) 쪽에서 상기 양 기어부재(2, 3)의 톱니수 차에 따라 대폭적으로 감속된 회전이 도시하지 않은 출력측으로 전달되어 출력된다.

이 파동 기어장치(1)의 동작에 의하면, 베어링(5)의 탄성 변형이 가능한 외륜(53)을 통해 가요성 기어부재(3)의 원통부(31)의 탄성 변형이 행해지기 때문에, 가요성 기어부재(3)의 외치를 강성 기어부재(2)의 내치를 향하여 가압하는 예압이 발생하며, 가요성 기어부재(3)의 외치와 강성 기어부재(2)의 내치 사이의 유동이 흡수됨과 동시에, 백래쉬의 저감 등의 향상을 꾀할 수 있다.

파동 기어장치(1)의 운전 중, 가요성 기어부재(3)와 강성 기어부재(2)의 맞물림에 의해 파동 발생기(4)의 캠부(41)에 의해 가요성 기어부재(3)의 상기 얇은 두께의 휨 부분이 타원형으로 휘어 연속적으로 변형될 때, 진동이 발생하여 진동음이 야기된다. 이 진동이 공진점에 달하면, 상기 얇은 두께의 휨 부분과 주변 부재가 이루는 공간에서 발생하는 공명에 의해 소음이 발생한다.

이 경우, 상기 탄성 계수가 낮은 재료로서의 탄성재(6)를 상기 얇은 두께의 휨 부분인 원통부(31), 다이아프램부(32)에 부착함으로써 기어 구동계에서의 고유 진동수의 공진점을 낮은 값으로 억제할 수 있고, 진동 공진이나 상기 얇은 두께의 휨 부분과 주변 부재가 이루는 공간에서의 공명에 의해 발생하는 소음을 저감할 수 있다. 특히, 진동이 큰 1차 굽힘 진동의 최대 진폭점 근방에 상기 탄성재(6)를 부착하면, 진동이 큰 최대 진폭점 근방을 억제함으로써 소음 저감 효과를 높일 수 있다. 또는 1차 굽힘 진동의 최대 진폭점인 파복부의 위치에 상기 탄성재(6)를 부착하면, 저주파의 소음을 선택적으로 저감할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 진동을 저감하는 수단으로서의 탄성재(6)는 가요성 기어부재(3)보다 상기한 바와 같은 탄성 계수가 낮은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하고 있다. 또한 상기 탄성 계수가 낮은 재료의 탄성 계수는, 상기 가요성 기어부재(3)의 원통부(31)와 다이아프램부(32)로 이루어지는 얇은 두께의 휨 부분의 공진 주파수를 감쇠하는 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 탄성 계수가 낮은 재료는 상기한 바와 같이 상기 얇은 두께의 휨 부분 의 톱니면 쪽에 부착하는 것뿐 아니라 톱니면 반대쪽에 부착해도 되며, 또한 그 양쪽에 부착해도 된다.

또한 상기 탄성 계수가 낮은 재료 대신에 펠트 등의 직포나 부직포 등으로 이루어지는 흡음성 재료를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 도 2 및 도 3에 있어서 이 흡음성 재료로서의 흡음재를 상기 탄성재와 같은 부호 6으로 도시하고 있다. 이하, 흡음재(6)로서 설명한다.

상기 흡음성 재료로서의 흡음재(6)를 부착 등의 상기 탄성재(6)와 마찬가지의 방법에 의해 상기 얇은 두께의 휨 부분의 톱니면 쪽과 톱니면 반대쪽 중 적어도 어느 한쪽에 부착해도 된다. 이와 같은 흡음재(6)를 부착함으로써 상기 얇은 두께의 휨 부분과 주변 부재가 이루는 공간에서의 공명에 의해 발생하는 소음을 저감할 수 있다. 이 흡음재(6)는 원통부(31)의 부분에만 상기한 바와 같이 부착하는 것이어도 된다. 도 2 및 도 3에 있어서 흡음재는 탄성재와 같은 부호 6으로 도시하고 있다.

상기 얇은 두께의 휨 부분에 대한 상기 탄성 계수가 낮은 재료로서의 탄성재(6) 또는 흡음성 재료로서의 흡음재(6)의 부착 방법으로서는, 기계적인 고착 수단을 사용해도 되고 접착제에 의해 고정해도 된다. 상기 탄성재(6) 또는 흡음재(6)를 부착하는 간단한 구조에 의해 상기 얇은 두께의 휨 부분의 공진 주파수를 감쇠 내지는 억제하거나 또는 흡음함으로써 공명 등에 의해 발생하는 소음을 저감하고, 휨 맞물림식의 파동 기어장치에서의 운전의 정숙성 향상과 유연성을 유지하면서 부재 피로 저감을 꾀할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 파동 기어장치의 가요성 기어부재의 두께가 얇은 부분인 얇은 두께의 휨 부분의 원통부 및 다이아프램부에 상기 탄성 계수가 낮은 재료를 부착한 간단한 구조에 의해 상대 쪽의 기어와의 파동형의 맞물림으로 두께가 얇은 부분인 원통부 및 다이아프램부에서의 굽힘 진동이 연속적으로 발생하고, 이 연속적인 굽힘 진동에 의해 소음을 발생시키는 등과 같은 경우에 있어서도 상기 탄성 계수가 낮은 재료의 제진 효과에 의해 유연성을 유지하면서 소음과 부재 피로를 저감할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 파동 기어장치의 가요성 기어부재에 흡음성 재료를 부착한 간단한 구조에 의해, 상기 흡음성 재료의 흡음 효과에 의해, 공명 현상의 발생을 억제하고, 유연성을 유지하면서 소음과 부재 피로를 저감할 수 있다.

본 발명은 상기 탄성 계수가 낮은 재료 및 상기 흡음성 재료를 파동 기어장치의 가요성 기어부재에 부착한 간단한 구조에 의해 로봇의 관절 구동부 등 기어 구동계로서 파동 기어장치를 장비하는 사용 부위, 필요 출력 등의 사용 상황에 따라 적절하고 최적인 제진 효과와 공명 등에 의한 소음 억제 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 파동 기어장치의 가요성 기어부재의 두께가 얇은 부분인 얇은 두께의 휨 부분에 상기 가요성 기어부재보다 탄성 계수가 낮은 재료 또는 흡음성 재료를 부착한 간단한 구조에 의해 맞물림 기구를 구성하는 가요성 기어부재 자체의 맞물림에 의해 야기되는 진동과 소음을 억제하고, 우수한 운전의 정숙성을 간단한 구조에 의해 얻을 수 있으며, 또한 기어 구동계로서 그 사용 부위, 필요 출력 등의 사용 상황에 따라 적절하고 최적인 제진 효과와 소음 억제 효과를 달성할 수 있어서 유연성을 유지하면서 부재 피로를 저감하여 상품의 품질, 신뢰성을 향상시킨 파동 기어장치를 제공할 수 있다.

Claims

가요성 기어부재와 강성 기어부재를 가지는 파동 기어장치에 있어서,

상기 가요성 기어부재의 결합부와 톱니부 사이에 마련되는 얇은 두께의 휨 부분에 그 가요성 기어부재보다 탄성 계수가 낮은 재료를 부착하는 것을 특징으로 하는 파동 기어장치.
제1항에 있어서,

상기 탄성 계수가 낮은 재료는,

상기 얇은 두께의 휨 부분의 상기 톱니부의 톱니면 쪽 또는 톱니면 반대쪽 중 어느 한쪽에 부착되는 것을 특징으로 하는 파동 기어장치.
제1항 또는 제2하에 있어서,

상기 얇은 두께의 휨 부분은, 원통부와 그 원통부에 이어지는 다이아프램부를 가지고, 상기 탄성 계수가 낮은 재료를 상기 원통부와 상기 다이아프램부 중 적어도 한쪽에 부착하는 것을 특징으로 하는 파동 기어장치.
제3항에 있어서,

상기 탄성 계수가 낮은 재료는,

상기 가요성 기어부재의 상기 원통부 및 상기 다이아프램부에 발생하는 진동 의 최대 진폭점 근방에 다른 부분보다 많이 부착되는 것을 특징으로 하는 파동 기어장치.
제4항에 있어서,

상기 최대 진폭점은,

상기 가요성 기어부재의 상기 원통부 및 상기 다이아프램부에 발생하는 1차 굽힘 진동의 파복부인 것을 특징으로 하는 파동 기어장치.
가요성 기어부재와 강성 기어부재를 가지는 파동 기어장치에 있어서,

가요성 기어부재의 결합부와 톱니부 사이에 마련되는 얇은 두께의 휨 부분에 흡음성 재료를 부착하는 것을 특징으로 하는 파동 기어장치.