KR20100080380A

KR20100080380A - 감속장치

Info

Publication number: KR20100080380A
Application number: KR1020090128030A
Authority: KR
Inventors: 요 츠루미; 쥰 다메나가
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-07-08
Also published as: JP5121696B2; DE102009059785B4; DE102009059785A1; CN101769363A; JP2010156430A; CN101769363B

Abstract

[과제] 강한 충격이 가해져 감속장치가 분해되어 큰 부재가 탈락되거나 하는 것을 회피하여, 2차 재해의 발생을 미연에 방지한다.

[해결 수단] 감속장치(40)는 외부톱니 기어(유성 기어: 46A∼46C)를 요동 회전시키는 입력축(크랭크축: 42)을 구비한다. 입력축(42)은 1쌍의 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)을 개재하여 제1, 제2 플랜지체(캐리어체: 54, 56)에 양측 지지되어 있다. 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)은 입력축(42)을 지지하는 베어링으로서, 약 40도의 접촉각(θ1, θ2)을 가지며 배면 맞춤으로 장착되어 있다.

감속장치, 외부톱니 기어, 입력축, 앵귤러 볼 베어링, 플랜지체

Description

감속장치{Decelerating device}

본 출원은 2008년 12월 29일에 출원된 일본 특허출원 제2008-335687호에 기초한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 내에 참조로서 원용된다.

본 발명은 요동 내접 맞물림 유성 기어 기구를 구비한 감속장치에 관한 것이다.

특허 문헌 1에 요동 내접 맞물림 유성 기어 기구를 구비한 감속장치가 개시되어 있다. 이 감속장치(10)는 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이 편심체(16A, 16B)가 일체적으로 형성되어 크랭크축으로서 기능하는 입력축(14)과, 상기 편심체(16A, 16B)의 외주에 끼워 맞춰진 외부톱니 기어(유성 기어: 18A, 18B)와, 이 외부톱니 기어(18A, 18B)가 내접 맞물림되는 내부톱니 기어(20)를 구비한다.

외부톱니 기어(18A, 18B)에는 내부핀(24)이 헐겁게 끼워져 있다. 내부핀(24)은 이 내접 맞물림 유성 기어 기구의 캐리어로서 기능하고, 외부톱니 기어(18A, 18B)의 축방향 양측에 배치된 1쌍의 플랜지체(캐리어체: 25, 26)에 견고하게 고정·연결되어 있다.

입력축(크랭크축: 14)이 회전하면 편심체(16A, 16B)를 개재하여 외부톱니 기어(18A, 18B)가 요동 회전한다. 예를 들면 내부톱니 기어(20)측(제1 상대 기계(31)측)이 고정되어 있는 경우, 이 요동 회전에 의해 외부톱니 기어(18A, 18B)가 내부톱니 기어(20)에 대하여 상대적으로 변위된다(자전한다). 이 외부톱니 기어(18A, 18B)의 자전 성분이 내부핀(24)을 개재하여 플랜지체(25, 26)로부터 꺼내져, 이 플랜지체(25, 26)와 일체화되어 있는 제2 상대 기계(33)측이 회전한다.

이러한 구성의 감속장치(10)는 예를 들면 산업용 로봇이나 공작기계 등에 많이 이용되고 있다. 이 경우, 어떠한 원인으로 로봇의 팔이나 공작기계의 가동부가 무언가에 충돌하면 이 충돌에 의해 축방향 양측에 위치하는 1쌍의 플랜지체(25, 26)에 대해 “비틀림”이나 “굽힘”을 동반한 강한 충격이 가해져, 이 1쌍의 플랜지체(25, 26)를 견고하게 고정·연결하고 있는 내부핀(24)에 굽힘력과 인장력이 발생하는 현상이 일어난다.

한편, 이 내부핀(24)은 외부톱니 기어(18A, 18B)를 관통할 필요가 있는 점에서, 비교적 가는 지름의 핀 등의 연결 부재로 구성되어 있다(구성할 수밖에 없다). 이 때문에, (매우 드물기는 하지만) 이러한 충격에 의해 내부핀(24)이 파단되어 버리는 일이 있다는 문제가 있었다.

더하여, 내부핀(24)이 파단되어 버리면 플랜지체(25 또는 26)가 당해 파단에 의해 그 지지의 베이스를 잃어 케이싱(30)으로부터 “분리”되어 버려, 이 분리에 의해 로봇의 제1 부재(31)측, 혹은 제2 부재(33)측 중 어느 하나가 탈락되어 부근에 있는 것이 파괴되거나 하는, 이른바 2차 재해가 발생해 버릴 우려가 있었다.

특허 문헌 2에서는 이러한 문제에 대처하기 위한 구성으로서 “케이싱의 축방향 단부에서, 반경방향 내측을 향해 돌출되는 돌기부를 상기 축 또는 그 축과 일체화된 부재의 어느 것과도 접촉하지 않는 상태로 설치함과 함께, 상기 축 또는 그 축과 일체화된 부재에 자신의 외경이 상기 돌기부의 내경보다 크게 설정되며, 이 돌기부에 대해서 케이싱 축방향 내측에서 대향하는 대향부를 형성한 구성”을 개시하고 있다.

이 구성에 의해 플랜지체(캐리어체)는 감속기의 내부가 파괴되었다고 해도 이 돌기부 및 대향부의 존재에 의해 케이싱으로부터 탈락되는 것이 방지된다.

[특허 문헌 1] 국제 공개 WO2008－075598 A1(도 1, 도 2)

[특허 문헌 2] 일본 특허공보 4167879호(청구항 1, 도 1)

그렇지만, 상기 특허 문헌 2에서 개시된 구성은 돌기부와 대향부를 2개의 부재에 각각 형성할 필요가 있었기 때문에 구조가 복잡해진다는 문제가 있었다. 또한 이 돌기부 및 대향부는 그 기능상 반경방향으로 겹치는 부분을 가지고 있었기 때문에, 장착의 융통성이나 용이성이 크게 저하된다는 문제도 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 구조를 복잡화하는 일 없이, 또한 장착의 융통성이나 용이성을 확보하면서, 가령 강한 충격이 가해져 캐리어체를 연결하고 있는 연결 부재가 파괴되었다고 해도, 감속장치의 일부가 분해·탈락되어 2차 재해가 발생하는 것을 미연에 방지하는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은 유성 기어를 요동 회전시키는 크랭크축을 가지는 요동 내접 유성 기어 기구를 구비한 감속장치에 있어서, 캐리어체를 상기 유성 기어의 축방향 양측에 배치하고, 상기 캐리어체를 연결 부재로 연결함과 함께, 상기 크랭크축을 베어링을 개재하여 상기 캐리어체에 의해 양측 지지하고, 또한 이 크랭크축을 지지하는 베어링으로서 0 이외의 접촉각을 가지는 1쌍의 베어링을 배면 맞춤으로 장착한 구성으로 한 것에 의해 상기 과제를 해결한 것이다.

본 발명에서는 크랭크축을 베어링을 개재하여 캐리어체에 의해 양측 지지하 고, 또한 이 크랭크축을 지지하는 베어링으로서 0 이외의 접촉각을 가지는 한 쌍의 베어링을 “배면 맞춤”으로 장착하도록 구성했다.

그 때문에, 캐리어체를 연결·고정하고 있는 연결 부재가 파단되는 것과 같은 사태가 발생했다고 해도, 캐리어체(혹은 이것과 일체화되어 있는 부재)는 크랭크축을 캐리어체에 지지되어 있는 베어링이 배면 맞춤으로 되어 있기 때문에, 그 전동체가 축방향 외측으로 경사져 있는 외륜의 전주면(轉走面)에 걸리게 되어, 탈락을 면할 수 있다(후술).

본 발명은 베어링의 종류와 그 장착 방향의 연구에 의해 캐리어체의 탈락 방지라는 효과를 얻고 있는 것이기 때문에, 감속장치의 특정 부재에 대해서 별도 돌기부나 대향부를 형성하거나 할 필요가 없다. 또한 이러한 돌기부나 대향부가 없는 점에서 “그 돌기부나 대향부가 반경방향으로 겹치는 부분을 가지고 있기 때문에 감속장치의 장착의 융통성이나 용이성이 저하된다”고 하는 문제가 발생하는 일도 없다.

본 발명에 따르면 구조를 복잡화하는 일 없이, 또한 장착의 융통성이나 용이성을 확보하면서 가령 강한 충격이 가해져 캐리어체를 연결하고 있는 연결 부재가 파괴되었다고 해도, 감속장치의 일부가 분해·탈락되어 2차 재해가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태의 일례를 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태의 일례가 적용된 감속장치(40)의 단면도이다.

이 감속장치(40)는 외부톱니 기어(유성 기어: 46A∼46C)를 요동 회전시키는 크랭크축인 입력축(42)을 가지는 요동 내접 유성 기어 기구를 구비한다. 입력축(42)은 1쌍의 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)을 개재하여 제1, 제2 플랜지체(캐리어체: 54, 56)에 양측 지지되어 있다. 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)은 약 40도의 접촉각(0 이외의 접촉각: θ1, θ2)을 가지고 있으며 배면 맞춤으로 장착되어 있다.

이하, 각 부의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.

입력축(42)에 일체적으로 형성된 편심체(48A∼48C)의 편심 위상은 원주 방향으로 120도씩 어긋나 있다. 각 편심체(48A∼48C)의 외주에는 롤러(58A∼58C)를 개재하여 3개의 외부톱니 기어(46A∼46C)가 요동 회전 가능하게 장착되어 있다. 각 외부톱니 기어(46A∼46C)는 내부톱니 기어(60)에 내접 맞물림되어 있다.

내부톱니 기어(60)의 내부톱니는 원호 톱니형이며, 구체적으로는 원호상의 홈(60A)에 회전 가능하게 끼워진 원주상의 외부핀(60B)에 의해 구성되어 있다. 내부톱니 기어(60)의 톱니수는 외부톱니 기어(46A∼46C)의 톱니수보다 “1”만큼 많게 설정되어 있다. 내부톱니 기어(60)는 이 실시 형태에서는 케이싱(62)과 일체화되어 있다. 케이싱(62)에는 로봇의 제1 부재(도시 생략)와 연결하기 위한 볼트구멍(62A)이 형성되어 있다. 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 외주에는 이 주 베어 링(66, 68)이 배치되어 있다.

각 외부톱니 기어(46A∼46C)에는 복수의 내부핀 구멍(46A1∼46C1)이 축방향으로 관통되어 형성되어 있다. 내부핀 구멍(46A1∼46C1)에는 내부 롤러(70)가 씌워진 내부핀(72: 연결 부재)이 (편심체(48A∼48C)의 편심량에 상당하는 만큼의 간극을 가지고) 헐겁게 끼워져 있다. 내부핀(72)은 제1 플랜지체(54)로부터 일체적으로 돌출·형성되어 있고, 볼트(74)에 의해 제2 플랜지체(56)와 견고하게 연결·고정되어 외부톱니 기어(46A∼46C)의 캐리어로서 기능하고 있다.

또한 도면의 부호 76은 로봇의 제2 부재(도시 생략)와 제1 플랜지체(54)를 연결하기 위한 볼트구멍이다.

여기서, 입력축(크랭크축: 42)을 제1, 제2 플랜지체(캐리어체: 54, 56)에 양측 지지시키기 위한 베어링으로서, 이 실시 형태에서는 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)을 채용하고 있다. 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)은 모두 약 40도의 접촉각(θ1, θ2)(θ1＝θ2)을 가지며, 각각 “배면 맞춤”으로 입력축(42)과 제1, 제2 플랜지체(54, 56) 사이에 장착되어 있다. 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)은 각각 독립적인 내륜(50A, 52A)을 가지고 있다. 그러나 외륜(50B, 52B)은 제1, 제2 플랜지체(54, 56)와 일체로 형성되어 있다. 즉, 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 일부가 각각 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 외륜(50B, 52B)으로서 기능하게 된다.

외륜(50B, 52B)의 전주면(50B1, 52B1)은 (제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)이 배면 맞춤으로 되어 있기 때문에) 서로 축방향 외측을 향하고 있다. 내 륜(50A, 52A)의 전주면(50A1, 52A1)은 (제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)이 배면 맞춤으로 되어 있기 때문에) 서로 축방향 내측을 향하고 있다.

제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 내주 부근에는 고주파 경화 처리가 실시되어 있으며, 이 내주 부근이 외륜(50B, 52B)으로서의 기능을 하기 위하여 필요한 경도가 확보되어 있다. 또한 고주파 경화 처리 이외에 침탄, 조질 등의 경화 처리를 행해도 된다.

내륜(50A, 52A)과 (제1, 제2 플랜지체(54, 56)와 일체화된) 외륜(50B, 52B) 사이에는 전동체로서 볼(50C, 52C)이 장착되어 있다. 또한 외륜(50B, 52B)을 제1, 제2 플랜지체(54, 56)와 일체화하는 구성은 스톱 링이나 압입 등에 의한 위치 구속에 따른 장착과 비교하여 장착 강도가 현격히 뛰어나기 때문에, 본 실시 형태와 같이 충격으로 내부핀(72)이 꺾일 것 같은 때에도 탈락 방지에 필요한 축방향 반력을 확실히 부여할 수 있다(낙하 방지의 신뢰성이 높다)고 하는 점에서 메리트가 있다. 또한 베어링을 배면 맞춤으로 장착하는 경우에는 외륜을 일체화하는 구성에 의해 (내륜을 일체화하는 구성과 비교하여) 특히 각 부품의 장착의 융통성, 용이성이 현격히 뛰어난 것도 실용상 큰 메리트이다. 이 의미에서 장착의 용이성을 보다 효과적으로 실현하려면 어디까지나 “외륜”을 일체화해야 한다.

입력축(42)의 단부 부근에는 제1, 제2 홈부(42A, 42B)가 천설(穿設)되어 있다. 이 제1, 제2 홈부(42A, 42B)에는 제1, 제2 스톱 링(84, 86)이 끼워 넣어져 있다. 또한 제1 앵귤러 볼 베어링(50)의 내륜(50A)과 제1 홈부(42A)에 끼워 넣어진 제1 스톱 링(84) 사이에 심(shim: 90)이 배치되어 있다. 제1, 제2 플랜지체(54, 56)는 내부핀(72)에 의해 연결되어 있어, 그 간격(Lo)이 일정(불변)하기 때문에, 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 외륜(50B, 52B)의 간격도 일정(불변)하다. 따라서, 이 심(90)의 축방향 두께의 조정에 의해 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 내륜(50A, 52A)의 간격이 적정하게 좁혀짐으로써, 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 여압(與壓)의 대소(강약)의 조정이 가능하다. 바꿔 말하면, 심(90)에 의해 적정한 여압이 가해지는 것에 의해 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 축방향의 덜거덕거림이 줄어들도록 되어 있다.

한편, 상기 서술한 바와 같이 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 내주는 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 외륜의 일부를 구성하고 있기 때문에, 고주파 경화 처리되어 있다. 그 때문에, 그 부차적 효과로서 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 내주 부근의 축방향 내측 측면(54A, 56A)도 매우 단단해져 있다. 또한 형상적으로도 배면 맞춤으로 한 외륜으로서의 형상을 가지고 있기 때문에, 이 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 내주 부근의 축방향 내측 측면(54A, 56A)은 (축방향 외주측 측면에서) 반경방향 내측으로까지 연장되어 있다. 이 실시 형태에서는 이들의 특징을 적극적으로 이용하여 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 축방향 내측 측면(54A, 56A)에 의해 외부톱니 기어(46A∼46C)의 롤러(전동체: 58A∼58C)의 축방향의 이동 규제(구체적으로는 롤러(58A∼58C)의 리테이너(58A1∼58C1)의 축방향의 이동 규제)를 하도록 구성하고 있다.

다음으로 이 감속장치(40)의 작용을 설명한다.

입력축(42)이 회전하는 것에 의해 편심체(48A∼48C)가 회전하면, 그 편심 체(48A∼48C)의 외주에 장착된 외부톱니 기어(46A∼46C)가 요동 회전한다. 케이싱(62)(내부톱니 기어(60))측이 고정되어 있는 경우, 이 요동 회전에 의해 외부톱니 기어(46A∼46C)가 내부톱니 기어(60)에 대해서 상대적으로 변위된다(자전한다). 이 외부톱니 기어(46A∼46C)의 자전 성분이 내부핀(72)을 개재하여 제1, 제2 플랜지체(54, 56)로부터 취출되어, 그 제 1 플랜지체(54)와 볼트구멍(76)(에 넣어지는 도시하지 않은 볼트)을 개재하여 일체화되어 있는 상대 부재(도시 생략)가 회전한다.

또한 제1, 제2 플랜지체(54, 56)측의 회전이 구속(외부톱니 기어(46A∼46C)의 자전이 구속)되어 있는 경우, 케이싱(62)과 일체화되어 있는 상대 부재(도시 생략)가 회전하는 태양으로 출력이 취출된다.

이러한 구성은 어떠한 원인으로 감속장치(40)와 연결되어 있는 부재가 무언가에 충돌하면, 그 충돌에 의해 축방향 양측에 위치하는 1쌍의 제1, 제2 플랜지체(54, 56)에 대해 “비틀림”이나 “굽힘”을 동반한 강한 충격이 가해져, 그 1쌍의 제1, 제2 플랜지체(54, 56)를 견고하게 고정·연결하고 있는 내부핀(72)에 굽힘력과 인장력이 발생하는 현상이 일어난다.

내부핀(72)은 외부톱니 기어(46A∼46C)를 관통할 필요가 있는 점에서 비교적 가는 지름으로 설계되어 있다(설계할 수밖에 없다). 이 때문에, (매우 드물기는 하지만) 이러한 충격에 의해 내부핀(72)이 파단되어 버리는 경우가 있다.

그러나 이 실시 형태에서는, 제1 플랜지체(54) 및 제2 플랜지체(56)의(제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의) 외륜(50B, 52B)의 전주면(50B1, 52B1)이 배면 맞 춤이기 때문에 서로 축방향 외측을 향하고 있다. 반대로 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 내륜(50A, 52A)은 (배면 맞춤이기 때문에) 서로 그 전주면(50A1, 52A1)이 축방향 내측을 향하고 있다. 이 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 내륜(50A, 52A)은 스톱 링(84, 86)에 의해 입력축(크랭크축: 42) 상에서 서로 축방향으로 이반되는 방향으로 움직일 수 없다. 그 때문에, 외륜(50B, 52B)도 볼(50C, 52C)에 의해 서로 이반되는 방향으로 움직일 수 없다. 그러므로, 그 외륜(50B, 52B)과 일체화되어 있는 제1, 제2 플랜지체(54, 56)도 서로 이반되는 방향으로 움직일 수 없다.

즉, 비록 내부핀(72)이 파단되어 제1, 제2 플랜지체(54, 56)가 당해 파단에 의해 그 지지의 베이스를 잃어 버렸다고 해도, 제1, 제2 플랜지체(54, 56)는 외륜(50B, 52B)의 전주면(50B1, 52B1)의 부분이 볼(50C, 52C)에 걸려 축방향으로 분리·이반되어 버리는 일이 없다. 그 결과, 제1 플랜지체(54)에 대해 제2 플랜지체(56)가 탈락되거나, 혹은 제2 플랜지체(56)에 대해 제1 플랜지체(54)측이 탈락되거나 하는 것을 방지할 수 있어, 탈락에 의한 이른바 2차 재해가 발생하는 것을 회피할 수 있다.

이 실시 형태에서는 베어링의 종류와 그 장착 방향의 연구에 의해, 제1, 제2 플랜지체(54, 56)의 탈락 방지라는 효과를 얻고 있는 것이기 때문에, 종래의 특허 문헌 2에서는 필수이었던 별도의 돌기부나 대향부 등을 형성하거나 할 필요가 없다. 또한 이러한 돌기부나 대향부가 없고, 또한 내륜(50A, 52A)이 입력축(42)과 일체 형성되어 있지 않은 점에서, “이 돌기부, 대향부 혹은 내륜이 반경방향으로 겹 쳐져 있기 때문에, 감속장치의 장착의 융통성이나 용이성이 저하된다”는 문제가 발생하는 일도 없어, 장착의 작업성이 매우 좋다.

또한 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)이 배면 맞춤으로 장착되어 있는 점에서 그 작용선의 스팬(L1)을 크게 취할 수 있어, 입력축(크랭크축: 42)을 매우 안정된 태양(축이 흔들리지 않는 태양)으로 지지할 수 있다. 그 결과, 3개의 외부톱니 기어(46A∼46C)를 정확한 위상차를 유지하여 정확한 양만큼 편심 요동시킬 수 있고, 진동, 소음이 작으며 또한 고효율의 운전을 할 수 있다. 축 흔들림이 작은 점에서, 필요하다면 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링(50, 52)의 볼(50C, 52C)을 보다 작게 설계하는 것도 가능하다.

또한 상기 실시 형태에서는 크랭크축의 기능을 가지는 입력축(42)이 감속장치(40)의 중앙에 마련된 구성이 채용되었지만, 본 발명과 관련되는 감속장치의 크랭크축의 구성은 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 2∼도 4에 나타내는 감속장치(104)에서 나타나는 바와 같이, 크랭크축을 복수(이 예에서는 3개) 구비한 구성에도 본 발명을 적용할 수 있어, 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

이 감속장치(104)에서는 도시하지 않은 모터의 동력은 키(키 홈(106A)만 도시)를 개재하여 입력축(106)에 전달된다. 입력축(106)에는 전동 피니언(108)이 형성되어 있다. 전동 피니언(108)은 3개의 배분 기어(130A∼130C)(130A만 도시)와 동시에 맞물려 있다. 각 배분 기어(130A∼130C)는 3개의 편심체축(크랭크축: 144A∼144C)과 일체화되어 있다.

편심체축(144A)은 그 편심체축(144A)의 축심으로부터 편심된 편심체(160A, 162A)를 구비한다. 편심체축(144B)은 편심체(160B, 162B)(도 3 참조. 편심체(160B)는 도시되어 있지 않다.)를 구비한다. 편심체축(144C)은 편심체(160C, 162C)(편심체(160C)는 도시되어 있지 않다.)를 구비한다.

각 편심체축(142A∼142C)의 축방향 동위치에 있는 편심체, 예를 들면 편심체축(142A)의 편심체(160A), 편심체축(142B)의 편심체(160B), 및 편심체축(142C)의 편심체(160C)는 서로 동일한 편심 위상으로 장착되어 있다. 또한 편심체축(144A)의 편심체(162A), 편심체축(144B)의 편심체(162B), 및 편심체축(144C)의 편심체(162C)도 서로 동일한 편심 위상으로 장착되어 있다. 편심체(160A∼160C)에는 롤러(164A∼164C)를 개재하여 외부톱니 기어(166)가 끼워 맞춰져 있다(롤러(164B, 164C)는 도시되어 있지 않다). 또한 편심체(162A∼162C)도 각각 롤러(170A∼170C)를 개재하여 외부톱니 기어(168)와 끼워 맞춰져 있다.

이들의 구성에 의해 각 편심체축(144A∼144C)은 각각의 분배 기어(130A∼130C)와 일체적으로 동일 방향으로 동일 속도로 회전 가능하고, 또한 각 편심체축(144A∼144C)의 회전에 의해 편심체(160A, 160B, 160C)가 세트로 동일 위상으로 회전하며, 마찬가지로 편심체(162A, 162B, 162C)의 세트가 동일 위상으로 회전한다. 또한 편심체(160A, 160B, 160C)의 세트의 편심 위상과, 편심체(162A, 162B, 162C)의 세트의 편심 위상은 서로 180도 어긋나 있어, 외부톱니 기어(166, 168)의 편심 위상차는 180°이다.

2개의 외부톱니 기어(166, 168)는 내부톱니 기어(172)에 내접 맞물림되어 있 다. 내부톱니 기어(172)는 케이싱(120)과 일체화되어 있다. 케이싱(120)은 볼트(볼트구멍(122)만 도시)를 개재하여 로봇의 베이스 부재(도시 생략)에 고정되어 있다. 내부톱니 기어(172)의 내부톱니는 외부핀(174)에 의해 구성되어 있다. 단, 여기에서는 경량화 및 저비용화를 고려하여, 외부핀(174)은 2개 간격으로 배치가 생략되어 있다. 이 구성에서는 외부핀(174)이 최대한 배치되어 있는 경우에 비해 전달 용량은 약간 저하되지만, 외부톱니 기어(166, 168)와 내부톱니 기어(172)의 기구학적인 상대운동(감속의 원리)으로서는 동등한 것이 얻어진다.

외부톱니 기어(166, 168)의 축방향 양측에는 제1, 제2 플랜지체(캐리어체)(146, 148)가 배치되며, 베어링(178, 180)을 개재하여 케이싱(120)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 제1 플랜지체(146)는 볼트(182)에 의해 캐리어 핀(연결 부재: 184A∼184C)과 견고하게 고정·연결되어 있다. 제2 플랜지체(148)는 상대 기계도 포함해 볼트(볼트구멍(186)만 도시)에 의해 캐리어 핀(184A∼184C)과 견고하게 고정·연결되어 있다. 따라서, 이 실시 형태에서도, 충돌 등이 발생했을 때에는 제1, 제2 플랜지체(146, 148)를 견고하게 고정·연결하고 있는 캐리어 핀(184A∼184C)이 가혹한 상태가 되어 파단될 우려가 있다. 또한 파단되었을 때에는 역시 제1 플랜지체(146)측과 제2 플랜지체(148)측의 분리 현상이 발생해 버린다.

그래서, 이 실시 형태에서는 편심체축(크랭크축: 144A∼144C)을 제1, 제2 플랜지체(146, 148)에 양측 지지시키기 위한 베어링으로서 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)을 채용하고 있다.

도 4를 참조하여, 편의상 편심체축(144A)에 주목하면, 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)은 모두 약 15도의 접촉각 θ3, θ4(θ3＝θ4)를 가지고, 각각 “배면 맞춤”으로 편심체축(144A)과 제1, 제2 플랜지체(146, 148) 사이에 장착되어 있다. 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)은 각각 독립적인 내륜(188A, 190A)을 가지고 있다. 그러나 외륜(188B, 190B)은 제1, 제2 플랜지체(146, 148)와 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 제1, 제2 플랜지체(146, 148)의 편심체축(144A) 둘레의 일부가 각각 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 외륜(188B, 190B)으로서 기능하고 있게 된다.

외륜(188B, 190B)의 전주면(188B1, 190B1)은 (제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)이 배면 맞춤으로 되어 있기 때문에) 서로 축방향 외측을 향하고 있다. 내륜(188A, 190A)의 전주면(188A1, 190A1)은 (제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)이 배면 맞춤으로 되어 있기 때문에) 서로 축방향 내측을 향하고 있다.

제1, 제2 플랜지체(146, 148)의 내주 부근에는 고주파 경화 처리되어 있고, 그 내주 부근이 외륜(188B, 190B)으로서의 기능을 달성하기 위하여 필요한 경도가 확보되어 있다. 그 때문에, 이 실시 형태에서도 이 경도 증대를 이용하여, 제1 플랜지체(146)의 축방향 내측 측면(146A)에 의해, 외부톱니 기어(166)의 롤러(전동체: 164A)의 축방향의 이동 규제(구체적으로는 롤러(164A)의 리테이너(164A1)의 축방향의 이동 규제)를 하도록 구성하고 있다.

편심체축(크랭크축: 144A)의 단부 부근에는 제1, 제2 홈부(144A1, 144A2)가 천설되어 있다. 이 제1, 제2 홈부(144A1, 144A2)에는 제1, 제2 스톱 링(192, 194) 이 끼워 넣어져 있다. 또한 제1 앵귤러 롤러 베어링(188)의 내륜(188A)과, 제1 홈부(144A1)에 끼워 넣어진 제1 스톱 링(192) 사이에 심(196)이 배치되어 있다. 제1, 제2 플랜지체(146, 148)의 간격은 일정(불변)하기 때문에, 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 외륜(188B, 190B)의 간격도 일정(불변)하다. 따라서, 이 심(196)의 축방향 두께의 조정에 의해, 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 내륜(188A, 190A)의 간격이 적정하게 좁혀짐으로써, 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 여압의 대소(강약)의 조정이 가능하다. 즉, 심(196)에 의해 적정한 여압이 가해지는 것에 의해 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 축방향의 덜거덕거림이 줄어들도록 되어 있다.

다른 편심체축(144B, 144C)도 상기 편심체축(144A)과 동일한 구성을 가지고 있다.

이 실시 형태에서는 입력축(106)이 회전하면 그 입력축(106)과 맞물려 있는 배분 기어(130A∼130C)가 회전하여, 편심체축(144A∼144C)이 동일 방향으로 동일한 회전 속도로 회전한다. 그 결과, 외부톱니 기어(166, 168)가 서로 180°의 위상차를 가지고 마찬가지로 내부톱니 기어(172)에 내접 맞물림되면서 요동 회전한다.

내부톱니 기어(172)와 외부톱니 기어(166, 168)의 톱니수차(본래의 내부톱니 기어(172)의 톱니수 80과 외부톱니 기어(166, 168)의 톱니수 78의 차)는 각각 2이기 때문에, 외부톱니 기어(166, 168)가 1회 요동하면, 그 톱니수차분 만큼 외부톱니 기어(166, 168)는 자전하게 된다. 이 자전 성분이 편심체축(144A∼144C)을 개재하여 제1, 제2 플랜지체(146, 148)에 전달된다.

제2 플랜지체(148)는 볼트(186)를 개재하여 상대 기계와 일체화되어 있기 때문에, 결국 그 제 2 플랜지체(148)의 회전에 의해, 도시하지 않은 상대 기계가 회전한다.

편의상 다시 편심체축(144A)에 주목하면 이 실시 형태에서도 제1 플랜지체(146) 및 제2 플랜지체(148)의(제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의) 외륜(188B, 190B)의 전주면(188B1, 190B1)이 배면 맞춤이기 때문에 서로 축방향 외측을 향하고 있다. 반대로 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 내륜(188A, 190A)은 (배면 맞춤이기 때문에) 서로 그 전주면(188A1, 190A1)이 축방향 내측을 향하고 있다. 이 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)의 내륜(188A, 190A)은 스톱 링(192, 194)에 의해 편심체축(크랭크축: 144A) 상에 있어서 서로 축방향으로 이반되는 방향으로 움직일 수 없다. 그 때문에, 외륜(188B, 190B)도 롤러(188C, 190C)에 의해 서로 이반되는 방향으로 움직일 수 없다. 그러므로, 그 외륜(188B, 190B)과 일체화되어 있는 제1, 제2 플랜지체(146, 148)도 서로 이반되는 방향으로 움직일 수 없다.

이 작용은 다른 편심체축(144B, 144C)에서도 마찬가지이다.

그 결과, 가령 캐리어 핀(연결 부재: 184A∼184C)이 파단되어 제1, 제2 플랜지체(캐리어체: 146, 148)가 당해 파단에 의해 그 지지의 베이스를 잃어 버렸다고 해도, 제1, 제2 플랜지체(146, 148)는 외륜(188B, 190B)의 전주면(188B1, 190B1)의 부분이 롤러(188C, 190C)에 걸려, 축방향으로 분리·이반되어 버리는 일이 없다. 그 결과, 제1 플랜지체(146)측에 대해 제2 플랜지체(148)측이 탈락되거나, 혹은 제 2 플랜지체(148)측에 대해 제1 플랜지체(146)측이 탈락되거나 하는 것을 방지할 수 있어, 탈락에 의한 이른바 2차 재해가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 제1, 제2 앵귤러 롤러 베어링(188, 190)이 배면 맞춤으로 장착되어 있는 점에서 그 작용선의 스팬(L2)을 크게 취할 수 있어, 편심체축(144A)을 매우 안정된 태양(축이 흔들리지 않는 태양)으로 지지할 수 있다는 효과도 앞의 실시 형태와 마찬가지로 얻을 수 있다.

편심체축(144B, 144C)에서도 편심체축(144A)과 동일한 작용을 얻을 수 있다.

또한 상기 실시 형태에서는 크랭크축을 지지하기 위한 베어링으로서 앵귤러 볼 베어링, 혹은 앵귤러 롤러 베어링을 이용하도록 하고 있었지만, 본 발명에서는 베어링의 종류에 대해서는 특별히 이 2가지 종류의 베어링으로 한정되는 것이 아니고, 접촉각을 가지며 배면 맞춤으로 장착할수 있는 베어링이라면, 예를 들면 테이퍼 롤러 베어링과 같은 베어링이어도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한 상기 실시 형태에서는 앵귤러 볼 베어링, 혹은 앵귤러 롤러 베어링의 외륜을 캐리어체와 일체적으로 형성하도록 하고 있었지만, 반드시 일체적으로 형성할 필요는 없고, 독립적인 외륜에 대해서, 예를 들면 스톱 링에 의한 축방향의 이동 구속, 혹은 캐리어체로의 압입에 의한 축방향의 이동 구속, 혹은 이들의 병용에 의한 축방향의 이동 구속을 행하도록 해도 된다. 단, 내륜과 캐리어체의 일체화는 장착의 작업성이 사실상 불가능하게 될 정도로 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.

또한 상기 실시 형태에서는 배면 맞춤의 외륜이 일체화되는 것에 의해, 캐리 어체의 축방향 내측의 측면의 반경방향 위치와 단단함이 “위치 결정부로서의 양호한 특성”을 가질 수 있는 것을 이용하여, 외부톱니 기어(유성 기어)를 크랭크축에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링의 전동체의 축방향 이동을 규제하도록 하고 있었지만, 본 발명에서는 반드시 당해 위치 규제를 캐리어체가 담당할 필요는 없다.

예를 들면 산업용 로봇의 팔이나 공작기계의 가동부 등의 구동에 이용하는 감속장치로서 적용 가능하다.

[도 1] 본 발명의 실시 형태의 일례가 적용된 감속장치의 단면도

[도 2] 본 발명의 다른 실시 형태의 일례가 적용된 감속장치의 단면도

[도 3] 도 2의 화살표 Ⅲ－Ⅲ선을 따르는 단면도

[도 4] 도 2의 주요부 확대도

[도 5] 종래의 감속장치의 일례를 나타내는 단면도

[도 6] 도 5의 화살표 Ⅴ－Ⅴ선을 따르는 단면도

*부호의 설명*

42 : 입력축(크랭크축)

46A∼46C : 외부톱니 기어

48A∼48C : 편심체

50, 52 : 제1, 제2 앵귤러 볼 베어링

50A, 52A : 내륜

50A1, 52A1 : 전주면

50B, 52B : 외륜

50B1, 52B1 : 전주면

50C, 52C : 볼

54, 56 : 제1, 제2 플랜지체(캐리어체)

58A∼58C : 롤러

60 : 내부톱니 기어

62 : 케이싱

72 : 내부핀

θ1, θ2 : 접촉각

Claims

유성 기어를 요동 회전시키는 크랭크축을 가지는 요동 내접 유성 기어 기구를 구비한 감속장치에 있어서,

캐리어체를 상기 유성 기어의 축방향 양측에 배치하고,

상기 캐리어체를 연결 부재로 연결함과 함께,

상기 크랭크축을 베어링을 개재하여 상기 캐리어체에 의해 양측 지지하고, 또한

상기 크랭크축을 지지하는 베어링으로서 0 이외의 접촉각을 가지는 1쌍의 베어링을 배면 맞춤으로 장착한 것을 특징으로 하는 감속장치.
청구항 1에 있어서,

상기 베어링의 외륜이 상기 캐리어체와 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감속장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 캐리어체의 축방향 내측의 측면에 의해, 상기 유성 기어를 상기 크랭크 축에 회전 가능하게 지지하는 베어링의 전동체의 축방향 이동을 규제한 것을 특징으로 하는 감속장치.