KR20120045779A

KR20120045779A - 조화감속기용 플렉스플라인

Info

Publication number: KR20120045779A
Application number: KR1020100107566A
Authority: KR
Inventors: 이부락
Original assignee: 주식회사 에스비비테크
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2012-05-09

Abstract

본 발명의 조화감속기용 플렉스플라인은, 일측에 제1치형이 형성된 플렉스플라인 본체와; 상기 플렉스플라인 본체의 타측 단부에 반경방향으로 절곡 형성된 다이어프램부와; 상기 플렉스플라인 본체와 상기 다이어프램부 중 적어도 어느 하나에 2회 이상 절곡 형성된 완충부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조화감속기용 플렉스플라인{A FLEXSPLINE FOR THE STRAIN WAVE GEARING REDUCER}

본 발명은 조화감속기, 보다 상세하게는 파동발생기의 파동에 의한 진동의 영향을 최소화할 수 있는 조화감속기용 플렉스플라인에 관한 것이다.

조화감속기는 파동발생기에 의하여 발생되는 파동에 의하여 형상 변형되는 플렉스 스플라인과 써큘러 스플라인 사이의 치수 차이를 이용하여 감속을 구현하는 고정밀 감속기의 일종이다. 이 조화감속기는 소형, 경량이면서도 고감속비를 얻을 수 있고, 전달 토오크의 용량이 크며, 백래시가 작기 때문에 정밀한 감속비가 요구되는 산업분야에 이용되고 있다.

일반적으로 플렉스플라인은 파동발생기의 파동에 의해 형상변형되는 것으로, 일부의 외주면에 치형이 형성된다. 조화감속기를 소형화하기 위해 플렉스플라인 본체의 치형이 형성되지 않는 다이어프램과 치형 형성부 사이에 있는 지지부의 길이를 줄이는 방법이 채용되고 있다. 이와 같이, 플렉스플라인 본체의 지지부 길이를 줄이면, 소형화를 위해 바람직하지만 파동발생시에 의해 전달되는 진동이 출력 측에 전달되어 소음이 발생하거나 출력 측이 불안정적으로 동작하는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 파동발생기로부터 플렉스플라인에 가해지는 파동에 따른 진동을 흡수하여 소음의 발생을 방지하거나 출력측으로 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있는 조화감속기용 플렉스플라인을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 조화감속기용 플렉스플라인은, 일측에 제1치형이 형성된 플렉스플라인 본체와; 상기 플렉스플라인 본체의 타측 단부에 반경방향으로 절곡 형성된 다이어프램부와; 상기 플렉스플라인 본체와 상기 다이어프램부 중 적어도 어느 하나에 2회 이상 절곡 형성된 완충부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 플렉스플라인 본체는 상기 제1치형이 형성되는 제1치형부 및 상기 다이어프램부와 상기 제1치형부 사이에 형성된 지지부를 포함하며; 상기 지지부의 길이(L1)와 상기 제1치형부의 길이(L2)의 비(L1/L2)가 0.5 ≤ L1/L2 ≤ 2인 것이 바람직하다.

상기 완충부는, 상기 지지부로부터 반경 방향 중심을 향해 연장하는 제1의 인입부와; 상기 제1의 인입부와 제1의 인입부를 연결하는 제1의 연결부로 구성되는 제1의 함몰부를 적어도 2개 이상 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 완충부는, 상기 다이어프램부로부터 플랙스플라인 본체의 길이방향으로 연장하는 제2의 인입부와; 상기 제2의 인입부와 제2의 인입부를 연결하는 제2의 연결부로 구성되는 제2의 함몰부를 적어도 2개 이상 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1의 인입부 두께(t1)는 상기 제1의 연결부의 두께(t2)보다 더 얇은 것이 바람직하다.

상기 제2의 인입부 두께(t3)는 상기 제2의 연결부 두께(t4)보다 더 얇은 것이 바람직하다.

상기 제1의 인입부 길이(L3)는 제1의 연결부 길이(L4) 보다 더 큰 것이 바람직하다.

상기 제2의 인입부 길이(L5)는 제2의 연결부 길이(L6) 보다 더 큰 것이 바람직하다.

상기 플렉스플라인의 본체는 엔지니어링 플라스틱, 세라믹 및 금속 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 엔지니어링 플라스틱은, 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌텔레프탈레이트, U폴리머, 폴리술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르에테르케톤, 4불화에틸렌수지, 폴리크로로트리플오로에틸렌, 크로로토리플오로에틸렌 에틸렌 공중합체, 펄플루오로알콕시, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 고밀도분자량 폴리에틸렌, 폴리비닐아이덴플루오리드, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체, 나일론6, 세라졸, 폴리우레탄 및 폴리아마이드이미드로 구성된 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 조화감속기는, 웨이브 제너레이터와; 상기 웨이브 제너레이터와의 상호 작용에 의하여 형상변형되는 것으로, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 플렉스플라인과; 상기 플렉스플라인의 제1치형에 맞물리며 상기 제1치형의 치수와 다른 치수를 가지는 제2치형이 형성된 써큘러 스플라인를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 플렉스플라인은 다이어프램부가 반경 방향 중심을 향해 연장하는 컵 타입(cup type) 또는 다이어프램부가 반경 방향의 중심으로부터 멀어지도록 연장하는실크 햇 타입(silk hat type)인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 소형화를 위해 플렉스플라인의 길이를 줄여도 파동발생기로부터 전달되는 파동에 의한 진동을 효과적으로 흡수할 수 있어, 소음이 적고 출력을 안정적으로 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조화감속기의 분해사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 컵 타입 플렉스플라인의 일부를 절개하여 단면으로 나타낸 부분 절개 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 컵 타입 조화감속기용 플렉스플라인을 부분 절개하여 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조화감속기용 플렉스플라인을 나타낸부분 절개 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 실크 햇 타입 플렉스플라인을 일부를 절개하여 단면으로 나타낸 부분 절개 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 따른 조화감속기에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조화감속기의 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조화감속기(1)는 파동을 발생시키는 파동발생기(10)와, 발생된 파동에 의하여 형상 변형되는 플렉스플라인(30) 및 플렉스플라인(30)과 부분적으로 치맞물림 됨에 의하여 감속을 구현하는 써큘러 스플라인(50)을 포함한다.

파동발생기(10)는 파동을 발생시키는 캠부재(11)와, 캠부재(11)와 플렉스플라인(30) 사이의 상대 회전이 원활이 이루어지도록 하는 베어링(12)을 포함한다.

상기 베어링(12)은 캠부재(11)에 의해 발생되는 파동에 따라 외형이 변형되는 파동베어링이다. 이 베어링(12)은 가동체(13)와, 이 가동체(13)를 구름운동 가능하게 지지하는 내륜(15) 및 외륜(17)을 포함한다. 가동체(13)는 도면에 도시된 바와 같은 형상의 볼 또는 니들(needle)을 포함할 수 있다.

상기 캠부재(11), 상기 플렉스플라인(30) 및 상기 써큘러 스플라인(50) 각각은 엔지니어링 플라스틱, 세라믹, 금속 등으로 이루어질 수 있다. 엔지니어링 플라스틱은 그 물성이 강철보다 강하고 알루미늄보다 전성이 풍부하며, 금/은 보다 내약품성이 강한 고분자 구조의 고기능 수지이다. 그 성능 및 특징은 그 화학구조에 따라 다른데, 주로 폴리아마이드, 폴리아세틸, 폴리카보네이트, 폴리에스터수지, 변성 폴리페닐렌옥사이드의 5종류로 크게 분리될 수 있다. 이들은 분자량이 몇십~몇백 정도의 저분자 물질인 종래의 플라스틱과 달리, 몇 십만 ~ 몇 백만이나 되는 고분자물질이다.

상기 엔지니어링 플라스틱은, 폴리아세탈(POM, Polyacetal PolyOxyMethylene), 폴리페닐렌옥사이드(PPO, PolyPhehyleneoxide), 폴리아미드(Polyamide,PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT, Polybuthylene Terephthlate), 폴리아릴레이트(Polyarylate), 폴리술폰(PSF, Polysulfone, Polysulphone), 폴리페닐렌설파이드(PPS, Polyphenylene sulfide), 폴리에테르이미드(PEI, Polyether Imide), 폴리에테르술폰(PES, PolyetherSulfon), 폴리에테르에테르케톤(PEEK, PolyEtherEtherKetone), 4불화에틸렌수지(PTFE, PolyTetraFluoroEthylene), 폴리크로로트리플오로에틸렌 (PCTFE, PolychlorotriFluoroEthylene), 크로로토리플오로에틸렌 에틸렌 공중합체 (ECTFE, Ethylene ChlorotriFluoroEthylene), 펄플루오로알콕시 (PFA, Perfluoroalkoxy), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET, Polyethylene terephthalate), 고밀도분자량 폴리에틸렌 (UHMW-PE, Ultra high molecular weight polyethylene), 폴리비닐아이덴플루오리드 (PVDF, Polyvinylidenfluorid), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체(ABS, Acrylonitryl Butadiene Styrene), 나일론6(PA6, PA66), 세라졸(PBI, PolyBenzimidazole), 폴리우레탄(Poly Urethane) 및 폴리아마이드이미드(PolyAmideImide)로 구성된 군에서 선택되는 적어도 어느 하나이다.

상기 캠부재(11)는 모터(도시되지 않음)의 출력축(도시되지 않음)과 동축 상에 설치되는 것으로, 입력된 동력에 의하여 회전운동한다. 이 캠부재(11)는 소정의 캠 프로파일을 따라 그 외형이 형성되는 것으로, 바람직하게는 서로 대향하는 2점에서 치맞물림이 이루어질 수 있도록 장축과 단축을 가지는 타원형상으로 형성될 수 있다.

상기 베어링(12)은 형상 변형 가능한 구조를 가지는 것으로, 제조 시에는 원형상으로 제조된다. 한편, 캠부재(11)의 외측에 결합 시 캠부재(11)의 형상에 따라 형상 변형되어, 캠부재(11)의 형상변형을 플렉스플라인(30)에 전달한다. 상기 베어링(12)은 금속재질 또는 엔지니어링 플라스틱으로 구성될 수 있다.

또한 베어링(12)은 내륜(15)과 외륜(17) 사이에 개재되어, 가동체(13)의 구름운동을 원활히 지지하는 리테이너(19)를 더 포함할 수 있다. 이 리테이너(19)는 다른 구성요소와 마찬가지로 엔지니어링 플라스틱으로 구성될 수 있다.

상기 내륜(15) 및 상기 외륜(17) 각각에는 상기 가동체(13)가 움직이도록 안내하는 그루브(15a, 17a)가 각각 형성되어 있다.

상기 리테이너(19)는, 상기 내륜(15)과 상기 외륜(17) 사이에 개재되어, 상기 가동체(13)의 위치를 유지시키는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 기능을 수행할 수 있는 어떠한 형상으로도 마련될 수 있다. 또한, 상기 가동체(13)의 형상에 대응하는 형상(19a)을 포함하여, 상기 가동체(13)가 움직임 가능하도록 함과 동시에 그 위치를 유지시킬 수 있다.

상기 플렉스플라인(30)은 상기 베어링(12)을 사이에 두고 상기 캠부재(11)에 연동 가능하게 형성되어 상기 캠부재(11)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형되는 것으로, 일부에 형성된 제1치형부(33)를 포함한다.

상기에서 기재한 바와 같이, 상기 캠부재(11)의 회전에 의해 발생되는 파동에 따라 상기 베어링(12)의 외형이 변형하게 되고, 이에 따라 베어링(12)의 외측에 위치하는 플렉스플라인(30) 역시 그 형상이 변형된다.

도 2는 본 발명에 따른 컵 타입 플렉스플라인을 갖는 조화감속기(1)의 일부를 절개하여 단면으로 나타낸 부분 절개 단면도이고, 도 3은 플렉스플라인(30)을 부분절개하여 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 플렉스플라인(30)은 본체(31)와 다이어프램부(35)를 포함한다. 플렉스플라인 본체(31)는 일부에 제1치형부(33)가 형성되어 있고, 제1치형부의 표면에 치형(33a)이 형성되어 있다. 상기 다이어프램부(35)는 고정축 또는 출력축이 연결될 수 있고, 바람직하게는 출력축이 연결될 수 있다. 상기 플렉스플라인 본체(31)는 상기 다이어프램부(35)와 제1치형부(33) 사이를 연결하는 지지부(34)를 포함하고 있다.

상기 플렉스플라인 본체(31)의 지지부(34)는 파형발생기(10)로부터 플렉스플라인(30)으로 전달된 진동을 흡수하는 완충부(40)를 포함한다. 상기 완충부(40)는 상기 지지부(34)로부터 반경 방향 중심을 향해 일정간격을 두고 연장하는 한쌍의 제1의 인입부(42)와 상기 한 쌍의 제1의 인입부(42)를 연결하는 제1의 연결부(44)로 구성되는 2개의 제1 함몰부(41)를 포함한다. 물론, 완충부(40)는 2개의 제1 함몰부(41)로 한정할 필요는 없으며, 3개 이상의 함몰부(41)로 구성하는 것도 가능하다.

상기 완충부(40)는 엔지니어링 플라스틱의 경우 성형에 의해 형성하는 것이 가능하며, 금속으로 이루어진 경우는 롤링이나 프레스 가공에 의해 형성할 수 있다.

상기 지지부(34)의 길이(L1)와 상기 제1치형부(33)의 길이(L2)의 비(L1/L2)는 0.5 ≤ L1/L2 ≤ 2인 것이 바람직하다. 만일 L1/L2이 0.5보다 작으면 완충부(40)의 제1인입부(42)들 사이의 간격이 너무 좁아져, 진동 시 서로 부딪혀 소음이 발생하거나, 완충부(40) 자체를 형성할 공간도 확보하기 힘들다. 반면에, L1/L2이 2보다 크면 소형화에 적합하지 않고, 지지부(34) 자체에서 진동을 흡수할 정도로 길기 때문에 완충부(40)를 설치하는 의미가 줄어든다.

상기 플렉스플라인(30)으로 전달된 진동은 완충부(40)의 제1인입부(42)를 통해 흡수된다. 따라서, 상기 제1인입부(42)의 길이(L3)는 제1연결부(44)의 길이(L4) 보다 긴 것이 조화감속기의 소형화에 따라 지지부(34)를 줄이는 관점에서 볼 때 더 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 완충부(40')가 형성된 조화감속기용 플렉스플라인을 나타낸 부분 절개 단면도이다.

도 4를 참조하면, 완충부(40')는 플렉스플라인(30)의 다이어프램부(35)에 형성하는 것도 가능하다. 물론, 완충부(40,40')는 지지부(34)와 다이어프램부(35) 양쪽 모두에 형성할 수도 있다.

마찬가지로, 상기 완충부(40')는 상기 다이어프램부(35)로부터 본체(31)의 길이 방향을 향해 일정간격을 두고 연장하는 한 쌍의 제2인입부(42')와 상기 한 쌍의 제2의 인입부(42')를 연결하는 제1연결부(44')로 구성되는 2개의 제2 함몰부(41')를 포함한다. 물론, 완충부(40')는 2개의 제2 함몰부(41')로 한정할 필요는 없으며, 3개 이상의 제2 함몰부(41')로 구성하는 것도 가능하다.

상기 완충부(40')는 엔지니어링 플라스틱의 경우 성형에 의해 형성하는 것이 가능하며, 금속으로 이루어진 경우는 롤링이나 프레스 가공에 의해 형성할 수 있다.

상기 플렉스플라인(30)으로 전달된 진동은 완충부(40')의 제2인입부(42')를 통해 흡수된다. 따라서, 상기 제2인입부(42')의 길이(L5)는 제2연결부(44')의 길이(L6) 보다 긴 것이 소형화 및 길이방향으로 진동이 전달되는 관점에서 볼 때 더 바람직하다.

도 5는 실크 햇 타입(silk hat type) 플렉스플라인(30)을 포함하는 조화감속기의 부분 절개 단면도이다. 이때, 완충기(40,40')는 다이어프램부(35)에는 설치할 수 없으며, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 지지부(34)에만 설치할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 파동발생기(10)로부터 플렉스플라인(30)으로 전달되는 진동은 지지부(34) 또는 다이어프램부(35)에 형성된 완충부(40,40')를 통해 흡수되어 고정축 또는 출력축으로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

1: 조화감속기 10: 파동발생기
11: 캠부재 12: 베어링
30: 플렉스플라인 31: 플렉스플라인 본체
33: 제1치형부 34: 지지부
35: 다이어프램부 50: 써큘러 스플라인
40: 완충부 41: 함몰부
42: 인입부 44: 제1연결부
51: 써큘러 스플라인 본체 53: 제2치형부

Claims

조화감속기용 플렉스플라인에 있어서,
일측에 제1치형이 형성된 플렉스플라인 본체와;
상기 플렉스플라인 본체의 타측 단부에 반경방향으로 절곡 형성된 다이어프램부와;
상기 플렉스플라인 본체와 상기 다이어프램부 중 적어도 어느 하나에 2회 이상 절곡 형성된 완충부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 1에 있어서,
상기 플렉스플라인 본체는 상기 제1치형이 형성되는 제1치형부 및 상기 다이어프램부와 상기 제1치형부 사이에 형성된 지지부를 포함하며;
상기 지지부의 길이(L1)와 상기 제1치형부의 길이(L2)의 비(L1/L2)가 0.5≤L1/L2≤2인 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 1에 있어서,
상기 완충부는,
상기 지지부로부터 반경 방향 중심을 향해 연장하는 제1의 인입부와;
상기 제1의 인입부와 제1의 인입부를 연결하는 제1의 연결부로 구성되는 제1 함몰부를 적어도 2개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 1에 있어서,
상기 완충부는,
상기 다이어프램부로부터 플랙스플라인 본체의 길이방향으로 연장하는 제2의 인입부와;
상기 제2의 인입부와 제2의 인입부를 연결하는 제2의 연결부로 구성되는 제2 함몰부를 적어도 2개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 3에 있어서,
상기 제1인입부 두께(t1)가 상기 제1연결부의 두께(t2)보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 4에 있어서,
상기 제2인입부 두께(t3)가 상기 제2연결부 두께(t4)보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 3항에 있어서,
상기 제1인입부 길이(L3)가 제1연결부 길이(L4) 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 4항에 있어서,
상기 제2인입부 길이(L5)가 제2연결부 길이(L6) 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 1에 있어서,
상기 플렉스 스플라인의 본체는 엔지니어링 플라스틱, 세라믹 및 금속 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
청구항 9에 있어서,
상기 엔지니어링 플라스틱은,
폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌텔레프탈레이트, U폴리머, 폴리술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르에테르케톤, 4불화에틸렌수지, 폴리크로로트리플오로에틸렌, 크로로토리플오로에틸렌 에틸렌 공중합체, 펄플루오로알콕시, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 고밀도분자량 폴리에틸렌, 폴리비닐아이덴플루오리드, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체, 나일론6, 세라졸, 폴리우레탄 및 폴리아마이드이미드로 구성된 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조화감속기용 플렉스플라인.
조화 감속기에 있어서,
웨이브 제너레이터와;
상기 웨이브 제너레이터와의 상호 작용에 의하여 형상변형되는 것으로, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 플렉스플라인과;
상기 플렉스플라인의 제1치형에 맞물리며 상기 제1치형의 치수와 다른 치수를 가지는 제2치형이 형성된 서큘러 스플라인를 포함하는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
청구항 11에 있어서,
상기 플렉스플라인은 다이어프램부가 반경 방향 중심을 향해 연장하는 컵 타입(cup type) 또는 다이어프램부가 반경 방향의 중심으로부터 멀어지도록 연장하는실크 햇 타입(silk hat type)인 것을 특징으로 하는 조화감속기.