KR20100084005A - Two stage plastic harmonic drive - Google Patents

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KR20100084005A KR1020090003386A KR20090003386A KR20100084005A KR 20100084005 A KR20100084005 A KR 20100084005A KR 1020090003386 A KR1020090003386 A KR 1020090003386A KR 20090003386 A KR20090003386 A KR 20090003386A KR 20100084005 A KR20100084005 A KR 20100084005A
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Abstract

PURPOSE: Two stage plastic harmonic drives are provided to prevent damage and deformation by arranging a flexpline and a circular spline in coplanar. CONSTITUTION: A first deceleration unit(20) is connected to a rotary shaft of a drive motor and decelerates the rotation speed firstly. A second deceleration unit is connected to the first deceleration unit and the decelerates the rotation speed of the first deceleration unit. The first deceleration unit and the second deceleration unit(30) locate in coplanar. A wave generator is a ring shape in which the internal gear is formed. A sun gear(21) is located at the center of the wave generator and is connected to the rotary shaft of the drive motor. At least 3 planetary gears(22) are engaged with the internal gear and sun gear of the wave generator.

Description

이단 플라스틱 하모닉 감속기{Two Stage Plastic Harmonic Drive}Two Stage Plastic Harmonic Drive

본 발명은 구동모터의 회전속도를 필요한 속력으로 감속하는 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱으로 제조 가능한 하모닉 드라이브 감속기에 관한 것이다.The present invention relates to a speed reducer for reducing the rotational speed of a drive motor to a required speed, and more particularly to a harmonic drive reducer that can be manufactured from plastic.

하모닉 감속기(harmonic drive)는 일반적인 감속기와는 달리 탄성변형을 이용하여 소형화와 경량화가 이루어지며 고감속비를 얻을 수 있도록 하는 감속기를 말한다. Harmonic reducer (harmonic drive) is a reducer that can be reduced in size and weight by using the elastic deformation, unlike the conventional reducer to achieve a high reduction ratio.

일반적인 하모닉 감속기는 감속비가 높고 백래시(backlash)가 적으며, 우수한 위치결정 정밀도와 반복 정밀도, 높은 토크 전달능력을 가지는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 산업용 로봇, 공작기계, 의료 장비, 우주선 등과 같은 다양한 정밀 제품에 사용된다.The general harmonic reducer has the advantages of high reduction ratio, low backlash, excellent positioning accuracy, repeatability and high torque transmission capability. These advantages make them suitable for a variety of precision products such as industrial robots, machine tools, medical equipment, spacecraft, and more.

하모닉 감속기는 일반적으로 타원형 캠의 외측에 볼베이링을 삽입한 파동발생기(wave generator), 외주에 치면이 새겨진 컵 형상의 탄성체인 플렉스플라인(flexspline), 내주에 치면이 새겨져 있고 강체의 링 형상인 원형 스 플라인(circular spline)의 3가지 요소로 구성되어 있다. 일반적으로 원형 스플라인을 고정시키고 파동발생기와 플렉스플라인이 각각 입력축과 출력축에 연결되는 방식이 널리 사용되고 있다.Harmonic gearheads generally include a wave generator with a ball bearing inserted on the outside of the elliptical cam, a flexspline, a cup-shaped elastic body with a tooth surface engraved on the outer circumference, and a toothed ring on the inner circumference. It consists of three elements, a circular spline that is shaped. In general, a method of fixing a circular spline and connecting a wave generator and a flex spline to an input shaft and an output shaft is widely used.

플렉스플라인은 얇은 컵형상으로 제작되어 감속기의 동력전달 과정에서 탄성변형을 유발하는 점에서 기존의 감속기와는 다른 특징을 가진다. 즉, 플렉스플라인의 탄성변형에 의해 원형 스플라인과의 결합이 유지되되, 플렉스플라인과 원형 스플라인의 잇수 차이에 의해 감속비가 정해진다. 일반적으로 원형 스플라인의 잇수가 nc, 플렉스플라인의 잇수가 nf 인 경우 감속비(G)는 다음과 같이 표현된다.Flexpline is made of thin cup shape and has different characteristics from the existing reducer in that it causes elastic deformation during power transmission of the reducer. In other words, the spline is retained by the elastic deformation of the flex spline, but the reduction ratio is determined by the difference in the number of teeth of the flex spline and the circular spline. Generally, when the number of teeth of a circular spline is n c and the number of teeth of a flexpline is n f , the reduction ratio (G) is expressed as follows.

Figure 112009002711015-PAT00001
Figure 112009002711015-PAT00001

상기와 같은 감속비를 가지는 경우, 하모닉 감속기는 다음과 같이 작동된다. In the case of having the reduction ratio as described above, the harmonic reducer is operated as follows.

입력축의 회전에 의해 파동 발생기가 회전하게 되면, 파동 발생기의 외주에 있는 볼베어링에 의해 플렉스플라인은 파동 발생기의 타원의 형상에 따라 탄성변형하며 원형 스플라인의 이빨과 맞물리게 된다. 이때 플렉스플라인과 원형 스플라인의 이빨은 타원의 장축 부분만 결합하게 되고 나머지 부분은 분리되어 있다. 캠의 회전에 의해 결합되는 부분은 순차적으로 변하게 되고, 분리된 부분도 순차적으로 변하게 된다. 이때 파동 발생기가 1회전하면 플렉스플라인은 원형 스플라인의 잇수 차이 만큼 반대 방향으로 진행하여 회전하게 되어 감속이 이루어진다.When the wave generator is rotated by the rotation of the input shaft, the flexpline is elastically deformed according to the shape of the ellipse of the wave generator and is engaged with the teeth of the circular spline by the ball bearing on the outer circumference of the wave generator. At this time, the teeth of the flexpline and the circular spline are joined only to the long axis of the ellipse, and the rest of the teeth are separated. The parts joined by the rotation of the cam are sequentially changed, and the separated parts are also sequentially changed. At this time, if the wave generator rotates once, the flexpline rotates in the opposite direction by the number of teeth of the circular spline, and the rotation is decelerated.

이러한 하모닉 감속기는 현재 금속으로 제조되고 있다. 그 중에서 플렉스플 라인은 얇은 튜브형상에 치형을 가공하여야 하기 때문에 많은 어려움이 수반되어 결과적으로 제작단가가 높은 단점이 있다. Such harmonic reducers are currently made of metal. Among them, since the flexple line has to be processed into teeth in a thin tube shape, a lot of difficulties are involved, resulting in a high manufacturing cost.

이러한 점을 고려하여 플라스틱으로 제조하는 방법이 필요하나, 현재 플라스틱은 물성의 한계 때문에 적용되고 있지 않다. 플라스틱은 금속에 비해 가볍고 생산단가가 낮은 장점이 있는 반면, 플라스틱은 물성이 금속에 비해 강성이 떨어지고 탄성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 제품의 안정성이나 백래시의 증가 등의 문제점이 발생할 소지가 있다.Considering this point, there is a need for a method of manufacturing plastics, but plastics are not currently applied due to limitations in physical properties. Plastics have the advantage of being lighter and lower production costs than metals, while plastics have the disadvantages of low rigidity and low elasticity compared to metals. Therefore, there is a possibility that problems such as an increase in product stability or backlash occur.

이를 보완하기 위해서는 감속기의 이빨을 크게 하여, 이빨에 작용하는 힘에 의한 응력의 크기를 작게 하는 방법이 가능하다. 하지만 이빨이 크게 되면 감속비를 높게 하기가 어려워지는 단점이 있다. In order to compensate for this, it is possible to increase the teeth of the reducer, thereby reducing the magnitude of the stress caused by the force acting on the teeth. However, if the teeth are large, it is difficult to increase the reduction ratio.

한편 플라스틱의 낮은 탄성은 높은 rpm으로 회전할 때 불필요한 부하의 증가를 일으키는데, 이를 보완하기 위해서는 파동발생기가 낮은 rpm으로 회전하도록 하면 된다.On the other hand, low elasticity of plastic causes unnecessary load increase when rotating at high rpm. To compensate for this, the wave generator rotates at low rpm.

상기와 같은 문제점은 하모닉 감속기가 2단 감속을 통해 감속이 이루어지도록 하면 해결될 수 있다. 즉, 1단 감속을 통해 우선적으로 감속이 이루어지기 때문에 2단 감속부는 높은 감속비가 필요 없게 되고, 2단 감속부의 이빨을 크게 하여도 문제되지 않아 플라스틱의 낮은 강성을 보완하게 된다. 1단 감속부의 감속으로 인하여 2단 감속부의 회전수가 낮아져서 플라스틱의 낮은 탄성에 대한 문제를 해결할 수 있다.The above problems can be solved by allowing the harmonic reducer to decelerate through two-stage deceleration. That is, since the deceleration is preferentially performed through the first stage deceleration, the second stage reduction unit does not need a high reduction ratio, and even if the teeth of the second stage reduction unit are enlarged, it is not a problem to compensate for the low rigidity of the plastic. Due to the deceleration of the first reduction gear, the rotational speed of the second reduction gear is lowered, thereby solving the problem of low elasticity of the plastic.

하모닉 감속기를 플라스틱으로 만들어 낮은 가격으로 생산하려면, 플라스틱의 낮은 강성과 낮은 탄성이라는 물성적 단점을 해결하여야 한다. 이를 해결하는 방법으로 2단의 감속을 채용하는 방법이 있으나 감속기의 크기가 전반적으로 커져서 소형화에 어려움이 있다.In order to produce harmonic reducers made of plastic at low cost, the physical disadvantages of low rigidity and low elasticity of plastics have to be solved. As a method of solving this problem, there is a method of employing two stages of deceleration, but it is difficult to miniaturize the overall size of the reducer.

또한 2단 감속이 이루어지는 부분이 회전축 상에서 2개의 부분으로 나뉘어 축방향으로 직렬 연결구조를 갖게 되면 백드라이브(backdrive)시 균형이 이루어지지 않는 문제가 있다.In addition, when the two-stage deceleration is divided into two parts on the axis of rotation to have a series connection structure in the axial direction, there is a problem that the balance is not achieved during the backdrive.

따라서 본 발명은 플라스틱 소재를 사용하여 2단 감속이 이루어지는 하모닉 감속기를 제공함과 동시에 소형화 경량화가 가능한 하모닉 감속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a harmonic reducer in which a two-stage reduction is made using a plastic material, and at the same time, to provide a harmonic reducer capable of miniaturization and weight reduction.

또한 본 발명은 높은 감속비를 가지며, 백드라이브시 힘의 균형을 유지할 수 있는 하모닉 감속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a harmonic reducer having a high reduction ratio and capable of maintaining a balance of forces during back drive.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 다음과 같은 기술적 구성을 가진다.The present invention has the following technical configuration to achieve the above technical problem.

본 발명은 구동모터의 회전속도를 필요한 속력으로 감속하는 하모닉 감속기에 관한 것으로, 상기 구동모터(10)의 회전축(11)에 연결되어 회전속도를 1차적으 로 감속하는 1차 감속부(20)와, 상기 1차 감속부(20)에 연결되어 상기 1차 감속부의 회전속도를 감속하는 2차 감속부(30)를 포함하고, 상기 1차 감속부(20)와 2차 감속부(30)는 동일 평면상에 위치하도록 구성된다.The present invention relates to a harmonic reducer for reducing the rotational speed of the drive motor to the required speed, the first reduction unit 20 is connected to the rotary shaft 11 of the drive motor 10 to primarily reduce the rotational speed And a secondary deceleration part 30 connected to the primary deceleration part 20 to decelerate the rotation speed of the primary deceleration part, and the primary deceleration part 20 and the secondary deceleration part 30. Is configured to be located on the same plane.

또한 상기 1차 감속부(20)는 내접기어(27)가 형성된 링형상의 파동 발생기(24)와, 원형스플라인의 중심부에 위치하며 구동모터의 회전축(11)에 연결된 태양기어(21)와, 상기 파동 발생기의 내접기어(27) 및 태양기어(21)와 맞물려 있는 적어도 3개의 유성기어(22)를 포함하도록 구성된다.In addition, the primary deceleration unit 20 is a ring-shaped wave generator 24, the internal gear 27 is formed, the sun gear 21 is located in the center of the circular spline and connected to the rotating shaft 11 of the drive motor, It is configured to include at least three planetary gears 22 engaged with the internal gear 27 and the sun gear 21 of the wave generator.

또한 상기 2차 감속부(30)는 플라스틱 소재로 이루어지며 탄성을 가지고 외접기어(31)가 형성된 컵 형상의 플렉스플라인(33)과, 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 맞물리는 내접기어(35)가 형성되되 고정되어 있는 링 형상의 원형 스플라인(34)을 포함하도록 구성된다.In addition, the secondary deceleration part 30 is made of a plastic material and has elasticity and has an internal gear meshed with a cup-shaped flexplane 33 having an external gear 31 and an external gear 31 of the flexplane. The gear 35 is configured to include a ring-shaped circular spline 34 which is formed and fixed.

또한 상기 파동 발생기(24)는 외주면을 따라 구름 운동을 하는 볼베어링(25)을 포함하며, 상기 플렉스플라인(33)은 내측으로 상기 파동 발생기(24)가 위치하되, 상기 볼베어링(25)을 통해 상기 파동 발생기의 움직임이 전달되도록 결합되도록 구성된다.In addition, the wave generator 24 includes a ball bearing 25 for rolling motion along the outer circumferential surface, the flexplane 33 is the wave generator 24 is located inward, through the ball bearing 25 And is coupled to transmit movement of the wave generator.

또한 상기 볼베어링(25)에 의해 결합된 플렉스플라인(33)과 파동 발생기(24)의 결합면은, 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 원형 스플라인이 내접기어(35)가 맞물리는 결합면과 동일 평면상에 위치하고, 상기 파동 발생기의 내접기어(24)와 태양기어(21) 및 유성기어(22)가 맞물려 있는 결합면과도 동일 평면상에 위치하도록 구성된다.In addition, the coupling surface of the flexplane 33 and the wave generator 24 coupled by the ball bearing 25, the external gear 31 and the circular spline of the flexplane is engaged with the internal gear 35 is engaged. It is located on the same plane as the plane, and is configured to be located on the same plane as the engaging surface on which the internal gear 24, the sun gear 21 and the planetary gear 22 of the wave generator are engaged.

한편 본 발명은 구동모터의 회전속도를 필요한 속력으로 감속하는 하모닉 감속기에 관한 것으로, 외접기어(31)가 형성된 컵 형상의 플렉스플라인(33)과, 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 맞물리는 내접기어(35)가 형성되되 고정되어 있는 링 형상의 원형 스플라인(34)과, 상기 플렉스플라인의 내측에서 파동 운동을 플렉스플라인에 전달하는 파동 발생기(24)를 포함하며, 상기 파동 발생기(24)는 회전속도를 1차적으로 감속하는 1차 감속부(20)를 포함하도록 구성된다.On the other hand, the present invention relates to a harmonic reducer for reducing the rotational speed of the drive motor to the required speed, the cup-shaped flexplane 33 with the external gear 31, the external gear 31 and the flexplane A ring-shaped circular spline 34 in which an interlocking internal gear 35 is formed and fixed, and a wave generator 24 for transmitting a wave motion to the flexpline inside the flexpline, wherein the wave The generator 24 is configured to include a primary deceleration portion 20 that primarily decelerates the rotational speed.

본 발명은 상기와 같은 기술적 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.The present invention has the following effects by the technical configuration as described above.

본 발명은 1차 감속과 파동 발생을 할 수 있는 파동발생기와 플렉스플라인과 원형 스플라인이 동일 평면상에 위치하게 되어, 기어들의 맞물림에 의해 전달되는 회전력이 동일 평면상에서 작용하여 회전축을 기준으로 보았을 때 축의 뒤틀림이 발생하지 않게 되어 파손 및 변형의 우려가 적게 되는 효과를 가진다.In the present invention, the wave generator, the flexpline, and the circular spline, which can cause the first deceleration and the wave generation, are located on the same plane, and the rotational force transmitted by the gears is acted on the same plane, and the rotation axis acts on the same plane. When the shaft is not distorted, there is an effect of reducing the risk of breakage and deformation.

또한 본 발명은 파동발생기에 의해 1차 감속까지 이루어지게 되어 구성이 간단해지며 부품들이 차지하는 공간이 줄어들게 되어, 소형화와 경량화가 가능해지는 효과를 가진다. In addition, the present invention is made up to the first deceleration by the wave generator to simplify the configuration and to reduce the space occupied by the components, it has the effect that it can be miniaturized and light weight.

또한 본 발명은 플라스틱 소재를 사용하여 경량화, 소형화가 가능하게 하면서도, 높은 감속비를 얻을 수 있는 효과를 가진다.In addition, the present invention has the effect of being able to obtain a high reduction ratio, while allowing the weight and size to be reduced by using a plastic material.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.With reference to the drawings to be described in more detail through an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 분해 사시도를, 도 2는 본 발명의 파동발생기의 사시도를, 도 3은 본 발명의 결합 단면 사시도를, 도 4는 하모닉 감속기의 축방향 단면도를, 도 5는 하모닉 감속기의 측면 단면도를, 도 6은 하모닉 감속기의 핵심 부품의 분해 사시도를 도시한다.1 is an exploded perspective view of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the wave generator of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional perspective view of the present invention, Figure 4 is an axial cross-sectional view of the harmonic reducer, Figure 5 is a harmonic reducer 6 is an exploded perspective view of the core parts of the harmonic reducer.

본 발명은 구동모터의 회전속도를 필요한 속력으로 감속하는 하모닉 감속기에 관한 것으로, 핵심적인 부분은 1차 감속부(20)와 2차 감속부(30)를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a harmonic reducer for reducing the rotational speed of the drive motor to the required speed, the core portion comprises a primary deceleration portion 20 and the secondary deceleration portion (30).

상기 1차 감속부(20)는 구동모터(10)의 회전축(11)에 연결되어 회전속도를 1차적으로 감속하는 기능을 가진다.The primary deceleration unit 20 is connected to the rotation shaft 11 of the drive motor 10 has a function to primarily reduce the rotational speed.

도 1에 도시되듯이 상기 1차 감속부(20)는, 내접기어(27)가 형성된 링형상의 파동 발생기(24)와, 원형스플라인의 중심부에 위치하며 구동모터의 회전축(11)에 연결된 태양기어(21)와, 상기 파동 발생기의 내접기어(27) 및 태양기어(21)와 맞물려 있는 적어도 3개의 유성기어(22)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the primary deceleration unit 20 includes a ring-shaped wave generator 24 having an internal gear 27 and a central shaft of a circular spline and connected to a rotating shaft 11 of a driving motor. And a gear 21 and at least three planetary gears 22 engaged with the internal gear 27 and the sun gear 21 of the wave generator.

본 발명은 기존의 하모닉 감속기와는 달리 1차 감속부과 파동을 발생하는 파동 발생기가 동일한 구성에 의해 이루어 진다. The present invention, unlike the conventional harmonic reducer is made by the same configuration as the first speed reducer and the wave generator for generating a wave.

즉, 도 2와 같이 구동모터의 회전축에 연결된 태양기어의 회전을 유성기어와 파동 발생기를 통해 1차적으로 감속이 이루어지고 원형의 운동을 발생하는 것이 아니라 유성기어의 위치에 따라 파동이 발생하는 것이다.That is, as shown in FIG. 2, the rotation of the sun gear connected to the rotation shaft of the drive motor is primarily decelerated through the planetary gear and the wave generator, and the wave is generated according to the position of the planetary gear rather than generating a circular motion. .

도 2의 실시예에서는 유성기어(21)가 3개 사용되었다. 하지만 본 발명의 기술적 사상에서 벗어 나지 않는 범위에서 유성기어를 더 많이 사용하는 것도 가능하다.In the embodiment of Fig. 2, three planetary gears 21 are used. However, it is also possible to use more planetary gears without departing from the technical spirit of the present invention.

도 2와 같은 구성에 의해 구동모터의 회전력 및 회전수는 파동 발생기에 전달된다. 하지만 출력축은 파동 발생기와 직접적으로 연결되어 있지 않다. 도 3과 같이 파동 발생기는 제1 베어링 고정플레이트(25)을 통해 제1 베어링(26)과 결합되어 있다. 하지만 이는 출력축에 결합된 것이 아니라 단순히 파동을 발생하는 것에 불과하다. By the configuration as shown in Figure 2 the rotational force and the rotational speed of the drive motor is transmitted to the wave generator. However, the output shaft is not directly connected to the wave generator. As shown in FIG. 3, the wave generator is coupled to the first bearing 26 through the first bearing fixing plate 25. But it's not just coupled to the output shaft, it's just generating waves.

상기 파동 발생기(24)는 도 1에 도시되듯이 외측에 외주면을 따라 구름 운동을 하는 볼베어링(25)을 포함하고 있다. 상기 볼베어링(25)을 통해 1차 감속부(20)는 1차 감속하여 발생한 파동을 2차 감속부(30)에 전달하게 된다. The wave generator 24 includes a ball bearing 25 for rolling motion along the outer circumferential surface on the outside as shown in FIG. Through the ball bearing 25, the primary deceleration unit 20 transmits the wave generated by the primary deceleration to the secondary deceleration unit 30.

2차 감속부(30)는 상기 1차 감속부(20)에 연결되어 상기 1차 감속부의 회전속도를 감속하는 기능을 한다.The secondary deceleration unit 30 is connected to the primary deceleration unit 20 to reduce the rotation speed of the primary deceleration unit.

도 2에 도시되듯이 상기 2차 감속부(30)는 탄성을 가지고 외접기어(31)가 형성된 컵 형상의 플라스틱 소재로 이루어지며 탄성을 가지는 플렉스플라인(33)과, 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 맞물리는 내접기어(35)가 형성되되 고정되어 있는 링 형상의 원형 스플라인(34)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the secondary deceleration part 30 is made of a cup-shaped plastic material having elasticity and an external gear 31 formed thereon, and has an elastic flexpline 33 and an external circumference of the flexpline. An internal gear 35 meshing with the gear 31 is formed and includes a ring-shaped circular spline 34 fixed thereto.

상기 플렉스플라인(33)은 도 1에 도시되듯이 컵 형상을 가지고 있으며, 일측 단부 외주면에 외접기어가 형성되어 있다. 상기 플렉스플라인(33)은 탄성을 가진 플라스틱 소재로서 얇은 두께를 가지도록 형성되어 있기 때문에 탄성변형이 가능하 다.The flexpline 33 has a cup shape as shown in FIG. 1, and an external gear is formed on an outer circumferential surface of one end portion. Since the flexpline 33 is formed of a plastic material having elasticity and has a thin thickness, elastic deformation is possible.

상기 플렉스플라인(33)은 상기 1차 감속부에서 발생한 파동을 전달 받는다. 즉, 도 3과 도 4에 도시되듯이 플렉스플라인의 일측단부 외주면에 형성된 외접기어의 내측면에 볼베어링이 맞닿아 있다. 그에 따라 플렉스플라인은 파동 발생기의 형상에 따라 볼베어링에 의해 파동을 전달받게 되는 것이다.The flexplane 33 receives the wave generated in the primary deceleration unit. That is, as shown in Figs. 3 and 4, the ball bearing is in contact with the inner surface of the external gear formed on the outer peripheral surface of one side end of the flex-pline. Accordingly, the flexpline receives the wave by the ball bearing according to the shape of the wave generator.

상기 플렉스플라인(33)은 컵 형상의 바닥면에 해당하는 축부(32)를 통해 출력축(미도시)과 연결된다. 이때 제2 베어링고정플레이트를 통해 위치가 유지되는 제2 베어링(51)을 통해 회전이 출력축을 향해 안정적으로 전달된다.The flexpline 33 is connected to an output shaft (not shown) through the shaft portion 32 corresponding to the bottom surface of the cup shape. At this time, the rotation is stably transmitted toward the output shaft through the second bearing 51 whose position is maintained through the second bearing fixing plate.

상기 원형 스플라인(34)은 회전축에 대해 고정되어 있는 구성이다. 그리고 강체로 되어 있어서 거의 탄성변형이 발생하지 않는다. 바람직하게는 금속재를 사용하는 것이 좋지만, 플라스틱을 사용한다고 하더라도 탄성변형이 발생하지 않는 재질을 사용한다면 무난하다.The circular spline 34 is a structure fixed to the rotation axis. And since it is a rigid body, almost no elastic deformation occurs. It is preferable to use a metal material, but even if plastic is used, it is safe to use a material that does not cause elastic deformation.

상기 원형 스플라인은 링 형상을 가지고 있으면 내주면에 내접기어(35)가 형성되어 있어서 플렉스플라인의 외접기어(31)와 맞물리게 된다. 이때 상기 내접기어(35)는 상기 외접기어(31)와 모든 이빨이 맞물려 지는 것은 아니다.When the circular spline has a ring shape, an internal gear 35 is formed on an inner circumferential surface thereof to be engaged with the external gear 31 of the flexpline. At this time, the internal gear 35 is not meshed with all teeth of the external gear 31.

상기 하모닉 감속기의 감속비는 원형 스플라인과 플렉스플라인의 잇수 차이에 의해 발생한다. 따라서 원형 스플라인의 잇수가 플렉스플라인의 잇수보다 더 많게 형성되어야 한다. 그러므로 모든 이빨들이 서로 맞물려 질 수는 없다.The reduction ratio of the harmonic reducer is caused by the difference in the number of teeth of the circular spline and the flexpline. Therefore, the number of teeth of the circular spline should be formed more than the number of teeth of the flexplane. Therefore, not all teeth can mesh with each other.

도 4와 같이 플렉스플라인의 외접기어의 이빨 수는 원형 스플라인의 내접기어의 이빨 수보다 작다. 그러므로 도 4와 같이 탄성변형이 발생한 플렉스플라인(33)은 유성기어의 위치와 같은 선상(31a,31b)에서만 원형 스플라인과 맞물려 있다. 그리고 그 외의 부분은 이빨들이 서로 분리되어 있다. 그러므로 부족한 이빨 수를 가지고 있다고 하더라도 서로 결합이 이루어지는 것이다.As shown in FIG. 4, the number of teeth of the external gear of the flex spline is smaller than the number of teeth of the internal gear of the circular spline. Therefore, as shown in FIG. 4, the flex spline 33 in which elastic deformation occurs is engaged with the circular spline only on the lines 31a and 31b such as the position of the planetary gear. The rest of the teeth are separated from each other. Therefore, even if they have insufficient teeth, they are combined.

1차 감속부의 회전에 의해 발생한 파동은 플렉스플라인이 원형 스플라인과 맞물리는 부분을 지속적으로 변화시킨다. 그에 따라 맞물린 부분을 통해 플렉스플라인은 원형 스플라인에 대해 회전하게 된다. 이때 원형 스플라인에 비해 플렉스플라인의 이빨 수가 작기 때문에 1차 감속부(20)의 회전방향과 반대 방향으로 진행하여 회전하게 되는 것이다. 따라서 이러한 점에서 감속이 이루어진다. The wave generated by the rotation of the primary deceleration continuously changes the part where the flexpline is engaged with the circular spline. The interlocked portion thus causes the flexpline to rotate about a circular spline. At this time, since the number of teeth of the flex spline is smaller than that of the circular spline, the first sprocket 20 rotates in a direction opposite to the rotation direction of the primary deceleration part 20. Therefore, deceleration is made at this point.

이러한 구성에 의하면 상기 1차 감속부(20)와 2차 감속부(30)는 동일 평면상에 위치하게 된다. 즉, 파동을 발생하는 1차 감속부(20)의 파동 발생기(24)는 상기 플렉스플라인(33)의 내측에 위치하되, 볼베어링(25)을 통해 상기 파동 발생기의 움직임이 플렉스플라인에 전달되도록 결합되어 있다. 그에 따라 파동 발생기에서 플렉스플라인으로 직접적인 파동의 전달이 이루어지기 위해서 동일평면상에 위치하게 되는 것이다.According to this configuration, the primary deceleration part 20 and the secondary deceleration part 30 are located on the same plane. That is, the wave generator 24 of the primary deceleration unit 20 for generating a wave is located inside the flexplane 33, and the movement of the wave generator is transmitted to the flexplane through a ball bearing 25. Are combined as possible. As a result, direct wave propagation from the wave generator to the flexplane is coplanar.

보다 상세하게 보면, 도 5에 도시되듯이, 상기 볼베어링(25)에 의해 결합된 플렉스플라인(33)과 파동 발생기(24)의 결합면은, 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 원형 스플라인이 내접기어(35)가 맞물리는 결합면과 동일 평면상에 위치하고, 상기 파동 발생기의 내접기어(24)와 태양기어(21) 및 유성기어(22)가 맞물려 있는 결합면과도 동일 평면상에 위치하게 되는 것이다.In more detail, as shown in FIG. 5, the coupling surface of the flexplane 33 and the wave generator 24 coupled by the ball bearing 25 is a circular gear 31 and a circular gear 31 of the flexplane. The spline is coplanar with the mating surface on which the internal gear 35 is engaged and coplanar with the mating surface on which the internal gear 24 and the sun gear 21 and the planetary gear 22 mesh with each other. It will be located in.

그에 따라 기어들의 맞물림에 의해 전달되는 회전력도 동일 평면상에서 작용 하게 되어 회전축을 기준으로 보았을때 축의 뒤틀림이 발생하지 않게 되어 파손 및 변형의 우려가 적게 되는 효과를 가진다.Accordingly, the rotational force transmitted by the engagement of the gears also acts on the same plane so that the distortion of the shaft does not occur when viewed with respect to the rotational axis, thereby reducing the risk of breakage and deformation.

한편 상기 1차 감속부와 2차 감속부의 부품 중 일부는 플라스틱 소재로 이루어져 있게 된다. 즉, 플렉스플라인(30)이 그러하다. Meanwhile, some of the components of the primary deceleration part and the secondary deceleration part are made of plastic material. That is to say, flexplane 30.

이러한 플라스틱은 엔지니어링 플라스틱인 것이 바람직하다. 이는 경량이면서도 가격이 저렴하고 가공에 의하지 않고 성형에 의해 제품이 만들기 때문에 제작 단가가 낮아지게 되는 장점을 가진다. 특히 피크(PEEK:poly ether ether ketone)인 것이 바람직하다. 이는 높은 내열성, 내피로성, 내환경성, 난소성을 가지기 때문에 유리하다. 또한 높은 강성을 가지기 때문에 감속기에 사용하기에 적합하다.Such plastic is preferably an engineering plastic. This has the advantage that the manufacturing cost is lowered because the product is made by molding, but lightweight and low cost and not by processing. In particular, the peak (PEEK: poly ether ether ketone) is preferred. This is advantageous because it has high heat resistance, fatigue resistance, environmental resistance, and fire resistance. It also has high rigidity, making it suitable for use in reducers.

한편 본 발명의 구성을 다르게 구분할 수도 있다.On the other hand, it is possible to distinguish the configuration of the present invention differently.

즉, 플라스틱 소재로 이루어지며 탄성을 가지고 외접기어(31)가 형성된 컵 형상의 플렉스플라인(33)과, 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 맞물리는 내접기어(35)가 형성되되 고정되어 있는 링 형상의 원형 스플라인(34)과, 상기 플렉스플라인의 내측에서 파동 운동을 플렉스플라인에 전달하는 파동 발생기(24)를 포함하도록 구성하는 것이다. 이는 도 6에 도시되어 있는 핵심부품의 분해 사시도를 통해 보면 보다 명확하다. That is, the cup-shaped flexplane 33 made of a plastic material and having an external gear 31 having elasticity, and the internal gear 35 meshing with the external gear 31 of the flexplane are formed and fixed. It is configured to include a ring-shaped circular spline 34 and a wave generator 24 for transmitting a wave motion to the flexplane inside the flexplane. This is more clearly seen through an exploded perspective view of the core parts shown in FIG. 6.

일반적인 하모닉 감속기의 구성은 플렉스플라인과 원형 스플라인과 파동발생기이다. 따라서 이러한 구성을 가지도록 본 발명을 구성한 것이다. 상기 플렉스플라인(33)과 원형 스플라인(34)은 전술하였기 때문에 상세한 설명을 생략하도록 한 다.Typical harmonic reducers consist of a flexplane, a circular spline, and a wave generator. Therefore, the present invention is configured to have such a configuration. Since the flex spline 33 and the circular spline 34 have been described above, detailed description thereof will be omitted.

상기 파동 발생기(24)는 플렉스플라인에 파동을 전달하여 플렉스플라인이 탄성변형을 하도록 하여 원형 스플라인과 맞물려 회전하도록 하는 구성이다. The wave generator 24 is configured to transmit a wave to the flexpline so that the flexpline is elastically deformed so as to rotate in engagement with the circular spline.

상기 파동발생기(24)는 회전속도를 1차적으로 감속하는 1차 감속부(20)를 포함하고 있다. 실제 파동발생기는 타원 형상으로 볼베어링을 통해 파동을 발생하지만 본 발명에서는 1차 감속도 수행할 수 있도록 하였다. 따라서 이는 전술한 1차 감속부(20)와 구성이 같다고 볼 수 있다.The wave generator 24 includes a primary deceleration unit 20 to decelerate the rotational speed primarily. The actual wave generator generates waves through the ball bearing in an elliptic shape, but in the present invention, it is also possible to perform the first deceleration. Therefore, it can be seen that the configuration is the same as the primary deceleration unit 20 described above.

하지만 본 발명은 1차 감속이 이루어지는 구성과 파동발생기가 동일한 구성에 의해 이루어지도록 구성되어 있다는 점에서 특징을 가진다. However, the present invention is characterized in that the configuration in which the primary deceleration is performed and the wave generator are configured by the same configuration.

즉, 플라스틱 소재로 이루어지며 탄성을 가지고 내접기어(27)가 형성된 링형상의 파동 발생기(24)와, 상기 제1 원형스플라인의 중심부에 위치하며 구동모터의 회전축(11)에 연결된 태양기어(21)와, 상기 파동 발생기의 내접기어(27) 및 태양기어(21)와 맞물려 있는 적어도 3개의 유성기어(22)를 포함하도록 구성하여 1차 감속과 동시에 파동 발생기를 통해 파동도 발생할 수 있는 것이다.That is, a ring-shaped wave generator 24 made of a plastic material and having an internal gear 27 having elasticity, and a sun gear 21 positioned at the center of the first circular spline and connected to the rotation shaft 11 of the driving motor. ) And at least three planetary gears 22 engaged with the internal gear 27 and the sun gear 21 of the wave generator to generate a wave through the wave generator at the same time as the primary deceleration.

그에 따라 상기 플렉스플라인의 외접기어(31)와 상기 원형 스플라인의 내접기어(35)가 맞물리는 결합면과, 상기 파동 발생기의 1차 감속부(20)가 동일 평면상에 위치하게 된다.As a result, a coupling surface on which the external gear 31 of the flexpline meshes with the internal gear 35 of the circular spline and the primary deceleration part 20 of the wave generator are positioned on the same plane.

이러한 구성에 의하면, 파동발생기에 의해 1차 감속까지 이루어지게 되어 구성이 간단해지며 부품들이 차지하는 공간이 줄어들게 되어, 소형화와 경량화가 가능해 진다.According to this configuration, the wave generator is made up to the first deceleration to simplify the configuration and to reduce the space occupied by the components, miniaturization and light weight is possible.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.While the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is not to be construed as limited to such embodiments and / or drawings, but is determined by the matters set forth in the claims below. . In addition, it should be clearly understood that improvements, changes, modifications, and the like apparent to those skilled in the art described in the claims are included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of the present invention.

도 2는 본 발명의 파동발생기의 사시도.2 is a perspective view of the wave generator of the present invention.

도 3은 본 발명의 결합 단면 사시도.Figure 3 is a perspective view of the coupling cross section of the present invention.

도 4는 하모닉 감속기의 축방향 단면도.4 is an axial sectional view of a harmonic reducer.

도 5는 하모닉 감속기의 측면 단면도.5 is a side cross-sectional view of the harmonic reducer.

도 6은 하모닉 감속기의 핵심 부품의 분해 사시도.6 is an exploded perspective view of a key part of the harmonic reducer.

Claims (5)

구동모터의 회전속도를 필요한 속력으로 감속하는 하모닉 감속기에 있어서,In the harmonic reducer that reduces the rotational speed of the drive motor to the required speed, 상기 구동모터의 회전축에 연결되어 회전속도를 1차적으로 감속하는 1차 감속부와,A first deceleration unit connected to a rotation shaft of the drive motor to decelerate a rotation speed primarily; 상기 1차 감속부에 연결되어 상기 1차 감속부의 회전속도를 감속하는 2차 감속부를 포함하고,It is connected to the primary deceleration portion includes a secondary deceleration portion for decelerating the rotational speed of the primary deceleration portion, 상기 1차 감속부와 2차 감속부는 동일 평면상에 위치하는,The primary deceleration portion and the secondary deceleration portion are located on the same plane, 하모닉 감속기.Harmonic reducer. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 1차 감속부는,The primary deceleration unit, 내접기어가 형성된 링형상의 파동 발생기와,A ring-shaped wave generator having an internal gear, 상기 파동 발생기의 중심부에 위치하며 구동모터의 회전축에 연결된 태양기어와,A sun gear positioned at the center of the wave generator and connected to a rotation shaft of a drive motor; 상기 파동 발생기의 내접기어 및 태양기어와 맞물려 있는 적어도 3개의 유성기어를 포함하는,At least three planetary gears meshing with the internal gear and the sun gear of the wave generator, 하모닉 드라이브 감속기.Harmonic drive reducer. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 2차 감속부는 외접기어가 형성된 컵 형상의 플라스틱 소재로 이루어지며 탄성을 가진 플렉스플라인과,The secondary deceleration portion is made of a cup-shaped plastic material formed with an external gear, and has a flex pline with elasticity, 상기 플렉스플라인의 외접기어와 맞물리는 내접기어가 형성되되 고정되어 있는 링 형상의 원형 스플라인을 포함하는,Including a ring-shaped circular spline is formed and the internal gear is meshed with the external gear of the flexplane, 하모닉 감속기.Harmonic reducer. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 파동 발생기는 외주면을 따라 제공되는 볼베어링을 포함하며, The wave generator includes a ball bearing provided along the outer circumferential surface, 상기 플렉스플라인은 내측으로 상기 파동 발생기가 위치하되, 상기 볼베어링을 통해 상기 파동 발생기의 움직임이 전달되도록 결합되는,The flexplane is located in the wave generator inward, coupled to the movement of the wave generator through the ball bearing, 하모닉 감속기.Harmonic reducer. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 볼베어링에 의해 결합된 플렉스플라인과 파동 발생기의 결합면은,The coupling surface of the flexplane and the wave generator coupled by the ball bearing, 상기 플렉스플라인의 외접기어와 원형 스플라인이 내접기어가 맞물리는 결합면과 동일 평면상에 위치하고,The external gear and the circular spline of the flexpline are located on the same plane as the mating surface on which the internal gear meshes. 상기 파동 발생기의 내접기어와 태양기어 및 유성기어가 맞물려 있는 결합면과도 동일 평면상에 위치하는,It is located on the same plane as the engagement surface of the internal gear, the sun gear and the planetary gear of the wave generator, 하모닉 감속기.Harmonic reducer.
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