KR20080013848A - 볼형 감속장치 - Google Patents

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KR20080013848A
KR20080013848A KR1020077016389A KR20077016389A KR20080013848A KR 20080013848 A KR20080013848 A KR 20080013848A KR 1020077016389 A KR1020077016389 A KR 1020077016389A KR 20077016389 A KR20077016389 A KR 20077016389A KR 20080013848 A KR20080013848 A KR 20080013848A
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ball
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cam
driven balls
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KR1020077016389A
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겐지 이마세
아키히토 데라시마
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가모세이코 가부시키가이샤
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Abstract

입력축(7) 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼(5) 중, 입력축(7)의 일단측(A)의 종동볼(5)과 타단측(B)의 종동볼(5)이 서로 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면{10a(10b)}에 틈새 없게 맞닿는다. 따라서, 종동볼(5)과 캠돌조부(10)의 사이의 상대이동이 저지됨으로써 백래시를 제거할 수 있다. 백래시가 제거됨에 따라서 캠돌조부(10)와 종동볼(5)이 맞물릴 때에 발생하는 소음이 억제됨으로써 저소음 운전으로 이어지게 된다. 점접촉에 의해서 캠돌조부(10)와 종동볼(5)와의 마찰을 저감시킬 수 있어, 팔로워 휠(4)로의 전달력을 향상시킴으로써 원활한 회전동작을 높은 정밀도로 실현할 수 있다.

Description

볼형 감속장치{BALL TYPE REDUCTION GEAR}
본 발명은 입력축과 출력축이 직교하도록 배치되어 있고, 입력축의 회전 구동에 수반하여 출력 측의 팔로워 휠(follower wheel)이 종동볼을 통해서 회전 전달되는 볼형 감속장치에 관한 것이다.
감속장치는, 예를 들면 DVD 등의 생산공정에서 각종 부품들을 반송하는 로봇 기술에 응용되고 있다. 이 감속장치에 있어서는, 관절용 암이 설치된 입력축을 소정의 회전속도로 회전 구동시키면, 출력축이 소정의 회전속도로 떨어뜨려서 동력을 전달한다.
이러한 종류의 감속장치에서는 웜과 휠 사이에 볼을 배치한 전동기구가 웜 휠 장치로서 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이 웜 휠 장치는 나선형상의 잇줄을 가지는 볼홈을 웜에 형성하고, 볼이 회전 가능하게 배치된 오목부를 휠에 형성하고 있다. 웜의 회전에 수반하여 그 회전이 볼을 통해서 휠에 전달되기 때문에, 웜와 휠 사이의 마찰이 낮고, 또한 백래시를 제거하여 전달효율이 높은 감속장치를 실현시키고 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특허공개 평6－109081호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하려고 하는 과제)
특허문헌 1의 웜 휠 장치에서는, 웜의 볼홈이 나선형상의 캠홈으로 되어 있고, 볼의 대략 반구부(半球部)가 볼홈에 면접촉 상태로 항상 끼워 맞춰지는 구조로 되어 있다. 따라서, 볼홈이 볼에 맞물려서 웜의 회전력을 휠에 전달할 때, 볼홈의 오목곡면부와 볼의 구면부(球面部)가 슬라이드 이동하면서 맞물림력을 발생시킨다.
볼홈과 볼을 면접촉 상태로 슬라이드 이동시키는 것은 이것들 사이에서 마찰이 발생한다는 점에서 불리하고, 이러한 면접촉을 피하고 점접촉을 실현하기 위해서는 나선형상의 캠홈 대신에 캠돌조부를 가지는 리브(rib) 캠을 입력축에 형성할 필요가 있다. 그러나, 입력축에 리브 캠을 형성하는 리브 캠 방식을 채용하면, 입력축의 회전에 수반하여 리브 캠을 볼에 맞닿게 하면서 압압력을 전하기 때문에, 기구학 상의 관점에서 리브 캠의 맞물림면과 볼과의 사이에 백래시가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 캠돌조부와 종동볼이 점접촉으로 맞물리는 리브 캠 방식을 채용할 때, 백래시를 제거할 수 있고, 캠돌조부와 종동볼이 맞물릴 때에 발생하는 소음을 억제하여 저소음 운전으로 이어지게 하고, 팔로워 휠로의 전달력을 향상시키고, 또한 원활한 회전동작을 높은 정밀도로 실현할 수 있는 볼형 감속장치를 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
(청구항 1에 대해서)
하우징 내에 회전 가능에 설치된 출력축에 부착된 팔로워 휠과, 팔로워 휠의 외주부에 동일한 각도 간격으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 복수의 종동볼과, 출력축에 직교하는 상태로 배치되고, 종동볼에 맞물리는 맞물림면을 양측에 형성한 캠돌조부를 가지는 입력축을 구비한 볼형 감속장치에 있어서, 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼 중, 입력축의 일단측의 종동볼과 타단측의 종동볼이 서로 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿도록 설정하고 있다.
이 경우, 캠돌조부와 종동볼이 점접촉으로 맞물리는 리브 캠 방식을 채용할 때, 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼 중, 입력축의 일단측의 종동볼과 타단측의 종동볼이 서로 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿기 때문에, 종동볼과 캠돌조부의 사이의 상대이동이 저지됨으로써 백래시를 제거할 수 있다. 백래시가 제거됨에 따라서 캠돌조부와 종동볼이 맞물릴 때에 발생하는 소음이 억제됨으로써 저소음 운전으로 이어지게 된다.
또, 점접촉에 의해서 캠돌조부와 종동볼과의 마찰을 저감시킬 수 있어, 팔로워 휠로의 전달력을 향상시킴으로써 원활한 회전동작을 높은 정밀도로 실현할 수 있다. 게다가, 새로운 별도 부재를 부가하지 않고도 4개 이상의 종동볼을 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿게 할 수 있어, 간소한 구조이어서 코스트적으로 매우 유리하다.
(청구항 2에 대해서)
하우징 내에서 회전 가능에 설치된 출력축에 부착된 팔로워 휠과, 팔로워 휠의 외주부에 동일한 각도 간격으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 복수의 종동볼과, 출력축에 직교하는 상태로 배치되고, 종동볼에 맞물리는 맞물림면을 양측에 형성한 캠돌조부를 가지는 입력축을 구비한 볼형 감속장치에 있어서, 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼 중, 캠돌조부의 사이에 배치된 중간의 종동볼을 맞물림면에 대해서 비-맞닿음 상태(동력전달이 없는 맞닿음 상태)로 배치함과 아울러, 입력축의 일단측의 종동볼과 타단측의 종동볼이 중간의 종동볼에 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿도록 설정하고 있다.
이 경우, 캠돌조부와 종동볼이 점접촉으로 맞물리는 리브 캠 방식을 채용할 때, 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼 중, 캠돌조부의 사이에 배치된 중간의 종동볼을 맞물림면에 대해서 비-맞닿음 상태(동력전달이 없는 맞닿음 상태)로 배치함과 아울러, 입력축의 일단측의 종동볼과 타단측의 종동볼이 중간의 종동볼 측으로 접근하여 항상 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿기 때문에, 종동볼과 캠돌조부의 사이의 상대이동이 저지됨으로써 백래시를 제거할 수 있다. 따라서, 청구항 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(발명의 효과)
종동볼과 캠돌조부의 사이의 상대이동이 저지됨으로써 백래시의 제거에 기여한다. 따라서, 캠돌조부와 종동볼이 맞물릴 때에 발생하는 소음이 억제됨으로써 저소음 운전으로 이어지는 이점이 있다.
도 1은 볼형 감속장치의 사시도이다(실시예 1).
도 2는 종동볼과 캠돌조부의 맞물림 상태를 나타내는 확대 종단면도이다(실시예 1).
도 3은 종동볼과 캠돌조부의 맞물림 상태를 나타내는 확대 종단면도이다(실시예 2).
도 4는 중간의 캠돌조부를 넘었을 때, 종동볼이 맞닿는 맞물림면이 바뀌는 모습을 모식적으로 나타내는 전개도이다(실시예 2).
(부호의 설명)
1 - 볼형 감속장치 3 - 출력축(出力軸)
4 - 팔로워 휠(follower wheel) 5 - 종동볼
7 - 입력축(入力軸) 10 - 캠돌조부
10a,10b - 맞물림면 A - 입력축의 일단측
B - 입력축의 타단측 M - 중간
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
본 발명의 볼형 감속장치에 있어서, 캠돌조부와 종동볼이 점접촉으로 맞물리 는 리브 캠 방식을 채용할 때, 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼 중, 입력축의 일단측의 종동볼과 타단측의 종동볼이 서로 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿기 때문에, 종동볼과 캠돌조부의 사이의 백래시를 제거할 수 있다. 점접촉에 의해서 캠돌조부와 종동볼과의 마찰을 저감시킬 수 있어, 팔로워 휠로의 전달력을 향상시킴으로써 원활한 회전동작을 높은 정밀도로 실현할 수 있다.
(실시예 1)
도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명의 실시예 1을 설명한다.
본 발명의 볼형 감속장치(1)는, 예를 들면 DVD등의 생산공정에서 각종 부품들을 반송하는 로봇 기술에 응용되는 것으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 하우징(2) 내에 단차형상의 출력축(3)을 회전 가능하게 설치하고 있다. 출력축(3)에는 원반형상의 팔로워 휠(4)이 일체적으로 회전하도록 동심원적으로 끼워져 있다. 팔로워 휠(4)에 있어서의 외주부의 하면에는, 복수의 종동볼(5)이 강구(鋼球)로서 고딕 아치형의 슬라이드부(6)에 동일한 각도 간격으로 설치되어 있다. 이 슬라이드부(6)는 대략 반구(半球)형상, 단면 대략 V자 형상 혹은 단면 대략 편자형의 슬라이드 홈이어도 된다.
구동원(도시생략)으로부터 구동력을 받는 입력축(7)은 상기 출력축(3)에 직교하는 상태로 배치되며, 축받이(8,9)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 입력축(7)은 상기 종동볼(5)에 맞물리는 맞물림면(10a,10b)을 양측에 형성한 복수의 캠돌조부(10)를 가지는 리브 캠 방식을 채용하고 있다.
이 경우, 입력축(7) 상에 놓이는 6개의 종동볼(5) 중, 입력축(7)의 일단측(A)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 도 2에 나타낸 바와 같이 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10a)에 틈새 없게 점접촉 상태로 맞닿아 있다. 입력축(7)의 타단측(B)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10b)에 틈새 없게 점접촉 상태로 맞닿아 있다.
따라서, 입력축(7)에 있어서의 일단측(A)의 종동볼(5)과 타단측(B)의 종동볼(5)은 서로 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면{10a(10b)}에 틈새 없게 점접촉한다. 이들 종동볼(5)은 자신이 맞닿는 맞물림면{10a(10b)}에 대향하는 맞물림면{10b(10a)}에 대해서 약간의 간격(P)을 개재시키고 있다.
또한, 상기와는 반대로, 입력축(7)의 일단측(A)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10b)에 틈새 없게 점접촉 상태로 맞닿고, 입력축(7)의 타단측(B)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10a)에 틈새 없게 점접촉 상태로 맞닿도록 하여도 된다.
입력축(7)이 구동원으로부터 구동력을 받아 회전하면, 도 2에 일점쇄선으로 나타내는 접촉선(N)과 같이 종동볼(5)이 맞물림면{10a(10b)}을 따라서 슬라이드 이동하면서 팔로워 휠(4)에 압압력을 전달한다. 따라서, 팔로워 휠(4)이 출력축(3)과 일체적으로 회전구동하게 되며, 입력축(7)이 1회전 할 때마다 캠돌조부(10)의 단일 피치만큼 출력축(3)을 회전시킨다고 하는 감속회전운동이 이루어진다.
상기한 구성에서는 캠돌조부(10)와 종동볼(5)이 점접촉으로 맞물리는 리브 캠 방식을 채용할 때, 4개 이상의 종동볼(5)이 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면{10a(10b)}에 틈새 없게 맞닿기 때문에, 종동볼(5)과 캠돌조부(10)의 사이의 상대이동이 저지됨으로써 백래시를 제거할 수 있다. 백래시가 제거됨에 따라서 캠돌조부(10)와 종동볼(5)이 맞물릴 때에 발생하는 소음이 억제됨으로써 저소음 운전으로 이어지게 된다.
또, 점접촉에 의해서 캠돌조부(10)와 종동볼(5)과의 마찰을 저감시킬 수 있어, 팔로워 휠(4)로의 전달력을 향상시킴으로써 원활한 회전동작을 높은 정밀도로 실현할 수 있다. 게다가, 새로운 별도 부재를 부가하지 않고도 4개 이상의 종동볼(5)을 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면{10a(10b)}에 틈새 없게 맞닿게 할 수 있어, 간소한 구조이어서 코스트적으로 매우 유리하다.
(실시예 2)
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예 2를 나타낸다.
실시예 2에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이 5개의 종동볼(5) 중, 중간(M)의 종동볼(5)을 캠돌조부(10)의 맞물림면(10a,10b)의 쌍방에 대해서 동력전달이 없는 비-맞닿음 상태로 배치하고 있다. 입력축(7)의 일단측(A)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10a)에 틈새 없게 맞닿아 있다. 입력축(7)의 타단측(B)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10b)에 틈새 없게 맞닿아 있다. 따라서, 일단측(A)의 종동볼(5)과 타단측(B)의 종동볼(5)은 중간(M)의 종동볼(5)에 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면{10a(10b)}에 맞닿아 있다.
또한, 상기와는 반대로, 입력축(7)의 일단측(A)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10b)에 틈새 없게 맞닿고, 입력축(7)의 타단측(B)에 놓이는 2개의 종동볼(5)은 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면(10a)에 간격 없게 맞닿도록 하여도 된다.
이 경우, 입력축(7)이 회전함에 따라서 일단측(A)의 종동볼(5)이 중간(M)의 캠돌조부(10)를 넘어 타단측(B)으로 이동할 때마다, 종동볼(5)이 캠돌조부(10)에 맞닿는 맞물림면(10a,10b)이 바뀌게 되어 있다(도 4 참조). 따라서, 일단측(A)의 종동볼(5)이 중간(M)의 캠돌조부(10)를 통과하는 과정에서, 종동볼(5)은 중간(M)의 캠돌조부(10)의 맞물림면(10a,10b)의 쌍방에 대해서 동력전달이 없는 비-맞닿음 상태가 됨으로써 소음이 발생하지 않는다.
이 실시예 2에서도 캠돌조부(10)와 종동볼(5)이 점접촉으로 맞물리는 리브 캠 방식을 채용할 때, 5개의 종동볼(5)이 중간(M)의 종동볼(5)에 접근하는 방향에서 항상 캠돌조부(10)의 한쪽 편의 맞물림면{10a(10b))에 틈새 없게 맞닿기 때문에, 종동볼(5)과 캠돌조부(10)의 사이의 상대이동이 저지됨으로써 백래시를 제거할 수 있다. 따라서, 실시예 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 종동볼(5)의 개수는 6개나 5개에 한정하지 않고, 4개 이상의 종동볼(5)이 서로 접근하는 방향에서 캠돌조부(10)의 맞물림면{10a(10b)}에 맞닿는 구성이면 된다.
본 발명의 볼형 감속장치에서는, 캠돌조부와 종동볼이 점접촉으로 맞물리는 리브 캠 방식을 채용할 때, 4개 이상의 종동볼이 항상 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿기 때문에, 종동볼과 캠돌조부의 사이의 백래시를 제거할 수 있고, 팔로워 휠로의 전달력을 향상시킴으로써 원활한 회전동작을 높은 정밀도로 실현할 수 있다. 따라서, 높은 성능을 구비하면서도 간소한 구조임과 아울러 코스트의 절감화를 요구하는 수요를 불러 일으켜 기계가공부품 등의 유통을 통해서 기계산업계에 넓게 적용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 출력축에 부착된 팔로워 휠과, 상기 팔로워 휠의 외주부에 동일한 각도 간격으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 복수의 종동볼과, 상기 출력축에 직교하는 상태로 배치되고, 상기 종동볼에 맞물리는 맞물림면을 양측에 형성한 캠돌조부를 가지는 입력축을 구비한 볼형 감속장치에 있어서,
    상기 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 상기 종동볼 중, 상기 입력축의 일단측의 상기 종동볼과 타단측의 상기 종동볼이 서로 접근하는 방향에서 항상 상기 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없게 맞닿도록 설정한 것을 특징으로 하는 볼형 감속장치.
  2. 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 출력축에 부착된 팔로워 휠과, 상기 팔로워 휠의 외주부에 동일한 각도 간격으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 복수의 종동볼과, 상기 출력축에 직교하는 상태로 배치되고, 상기 종동볼에 맞물리는 맞물림면을 양측에 형성한 캠돌조부를 가지는 입력축을 구비한 볼형 감속장치에 있어서,
    상기 입력축 상에 놓이는 4개 이상의 종동볼 중, 상기 캠돌조부의 사이에 배치된 중간의 상기 종동볼을 상기 맞물림면에 대해서 비-맞닿음 상태로 배치함과 아울러, 상기 입력축의 일단측의 상기 종동볼과 타단측의 상기 종동볼이 상기 중간의 종동볼에 접근하는 방향에서 항상 상기 캠돌조부의 한쪽 편의 맞물림면에 틈새 없 게 맞닿도록 설정한 것을 특징으로 하는 볼형 감속장치.
KR1020077016389A 2005-06-08 2006-06-06 볼형 감속장치 KR20080013848A (ko)

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