KR20120046703A - 조화 감속기 - Google Patents

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Abstract

조화감속기가 개시되어 있다. 이 개시된 조화감속기는 하우징과; 하우징 내부에 마련되며, 외주에 형성된 제1치형부를 포함하는 가요성 스플라인과; 가요성 스플라인의 내부에 마련되며, 가요성 스플라인의 형상을 변형시키는 소정 캠 프로파일을 가지는 파동발생기와; 하우징의 내측에 마련되며, 제1치형부와 부분적으로 치합되는 제2치형부를 포함하는 원형 스플라인과; 가요성 스플라인에 결합되어, 가요성 스플라인을 지지하는 지지부재와; 하우징과 지지부재 사이에 마련되어, 가요성 스플라인 및 지지부재가 원형 스플라인에 대해 상대 회전할 수 있도록 지지하는 지지베어링을 포함하고, 하우징, 원형 스플라인 및, 지지베어링의 내륜 또는 외륜은 상호 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 외형을 이루는 구성요소를 일체화하여, 조립성 및 위치정밀도 저하를 방지할 수 있다.

Description

조화 감속기{STRAIN WAVE GEARING REDUCER}
본 발명은 조화감속기에 관한 것으로서, 상세하게는 구성요소의 일체화 및 강성을 높일 수 있도록 된 구조의 조화감속기에 관한 것이다.
일반적으로 조화감속기는 모터 등과 같은 동력장치로부터 입력되는 고속의 회전력을 저속의 회전력으로 출력하기 위한 동력전달장치이다. 이 조화감속기는 소형, 경량이면서도 고감속비를 얻을 수 있고, 전달 토오크의 용량이 크며, 백래시가 작기 때문에 정밀한 감속비가 요구되는 산업분야에 이용되고 있다. 예를 들어, 조화감속기는 산업용 로봇의 관절 등에 장착되어 동력장치로부터 입력되는 고속의 회전력을 로봇 아암 등에서 요구되는 적절한 회전력으로 감속시키는 데 이용되고 있다.
도 1은 종래의 컵 타입(cup type) 조화감속기를 보인 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 조화감속기는 모터의 출력축에 연결되어 회전되며 소정 캠 프로파일(cam profile)을 가지는 파동발생기(10)와, 외치(外齒; 21)를 구비한 가요성 스플라인(flexible spline; 20) 및 가요성 스플라인(20)의 외치(21)와 맞물리는 내치(內齒; 31)를 구비한 원형 스플라인(circular spline; 30)을 포함한다. 여기서, 외치(21)와 내치(31) 사이에 잇수 차이를 가지므로, 파동발생기(10)의 회전에 따라 외치(21)와 내치(31) 사이의 맞물림 위치가 가변되면서 가요성 스플라인(20)과 원형 스플라인(30) 사이에 상대 회전운동이 발생된다.
가요성 스플라인(20)은 컵 형상을 가지는 것으로, 출력축(미도시)과 연결하기 위한 보스(25)를 포함한다. 가요성 스플라인(20)의 보스(25)와 출력축을 연결하기 위하여, 보스(25)의 내외부 각각에는 고정판(41) 및 출력판(43)이 마련되며 제1체결나사(51)에 의하여 상호 체결되고, 보스(25)는 고정핀(55)을 통하여 출력판(43)에 고정된다.
원형 스플라인(30)은 조화감속기를 채용하는 로봇 아암(미도시) 등에 고정 설치되는 것으로서, 가요성 스플라인(20)과의 사이에 상대 회전운동 발생시 가요성 스플라인(20)이 회전 가능하도록 지지한다. 이를 위하여, 출력판(43)과 원형 스플라인(30) 사이에 크로스 롤러베어링(60)이 마련된다.
이 크로스 롤러베어링(60)은 출력판(43)에 설치되는 내륜(61)과, 원형 스플라인(30)에 스크류(57)를 통하여 체결되는 외륜(65a, 65b) 및 내외륜 사이에 구름 운동 가능하게 장착되는 복수의 크로스 롤러(63)를 포함한다. 여기서, 크로스 롤러베어링(60)의 외륜은 크로스 롤러(63) 조립을 위하여 제1외륜(65a)과 제2외륜(65b)으로 2분할되어 있으며, 스크류(57)을 통하여 제결된다.
상기한 바와 같이 구성된 종래의 조화감속기는 그 외형을 구성함에 있어서,원형 스플라인(30)과, 제1 및 제2외륜(65a, 65b)을 스크류(57) 결합한 구성을 가지므로, 구성이 복잡하고 조립성이 저하된다. 또한 조립상의 공차에 의하여 위치정밀도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 감안하여 안출된 것으로서, 조화감속기의 외형을 이루는 구성요소를 일체화하여, 조립성 및 위치정밀도 저하를 방지할 수 있도록 된 구조의 조화감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조화감속기는, 하우징과; 상기 하우징 내부에 마련되며, 외주에 형성된 제1치형부를 포함하는 가요성 스플라인과; 상기 가요성 스플라인의 내부에 마련되며, 상기 가요성 스플라인의 형상을 변형시키는 소정 캠 프로파일을 가지는 파동발생기와; 상기 하우징의 내측에 마련되며, 상기 제1치형부와 부분적으로 치합되는 제2치형부를 포함하는 원형 스플라인과; 상기 가요성 스플라인에 결합되어, 상기 가요성 스플라인을 지지하는 지지부재와; 상기 하우징과 상기 지지부재 사이에 마련되어, 상기 가요성 스플라인 및 상기 지지부재가 상기 원형 스플라인에 대해 상대 회전할 수 있도록 지지하는 지지베어링을 포함하고, 상기 하우징, 상기 원형 스플라인 및, 상기 지지베어링의 내륜 또는 외륜은 상호 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가요성 스플라인은, 상기 제1치형부가 일측 외주연에 마련된 원통형상의 컵본체부와; 상기 컵본체부의 타측에 상기 컵본체부의 내경방향으로 마련된 다이아프램과; 상기 다이아프램의 중심부에 마련되며, 상기 지지부재에 체결되는 보스부를 포함하는 컵 타입 가요성 스플라인으로 이루어질 수 있다.
상기 지지베어링은, 상기 지지부재의 외주연에 일체로 형성된 내륜과; 상기 하우징의 내측면에 일체로 형성된 외륜과; 상기 내륜과 상기 외륜 사이에 움직임 가능하게 개재되는 가동체를 포함한다.
여기서, 상기 지지베어링의 외륜 및 상기 원형 스플라인은 인서트 성형에 의하여, 상기 하우징에 일체로 형성될 수 있다. 상기 하우징은, 다이캐스팅 공정에 의하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 원형 스플라인의 제2치형부 및 상기 지지베어링의 외륜은, 상기 제2치형부 및 상기 외륜에 대응되는 형상으로 가공 된 상기 하우징의 내부면에 이종 재질의 금속을 화학결합 함에 의하여 제조되는 될 수 있다. 여기서, 상기 하우징은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 상기 제2치형부 및 상기 외륜은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 상기 하우징과 다른 금속재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가요성 스플라인은, 상기 제1치형부가 일측 외주연에 마련된 원통형상의 본체부와; 상기 본체부의 타측에 상기 본체부의 외경방향으로 연장 형성된 다이아프램과; 상기 다이아프램의 일측 둘레에 형성되는 보스부를 포함하는 실크햇 타입 가요성 스플라인으로 이루어질 수 있다.
이 경우, 지지베어링은 상기 하우징의 외측면에 일체로 형성된 내륜과; 상기 다이아프램을 사이에 두고 상기 지지부재에 결합되는 외륜과; 상기 내륜과 상기 외륜 사이에 움직임 가능하게 개재되는 가동체를 포함할 수 있다.
상기 지지베어링의 내륜 및 상기 원형 스플라인은 인서트 성형에 의하여, 상기 하우징에 일체로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 하우징은, 다이캐스팅 공정에 의하여 제조될 수 있다.
상기 원형 스플라인의 제2치형부 및 상기 지지베어링의 내륜은, 상기 제2치형부에 대응되는 형상으로 가공 된 상기 하우징의 내부면과, 상기 내륜에 대응되는 형상으로 가공된 상기 하우징의 외부면 각각에 이종 재질의 금속을 화학결합 함함에 의하여 제조될 수 있다. 상기 하우징은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 상기 제2치형부 및 상기 내륜은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 상기 하우징과 다른 금속재로 이루어진 것을 특징으로 하는 조화감속기.
또한, 상기 지지베어링은, 크로스 롤러베어링으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 조화감속기는 그 외형을 이루는 구성요소(하우징, 원형 스플라인 및 지지베어링의 외륜 또는 내륜)을 다이캐스팅을 이용한 인서트 사출이나 아노다이징 처리함에 의하여 일체화함으로써, 부품수를 줄이고, 구성요소간의 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 원형 스플라인의 제2치형부와 지지베어링의 내/외륜을 이종 금속재를 이용하여 아노다이징 처리함으로써, 내마모성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 컵 타입 조화감속기를 보인 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 컵 타입 조화감속기를 보인 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 컵 타입 조화감속기를 보인 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 실크햇 타입 조화감속기를 보인 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 실크햇 타입 조화감속기를 보인 개략적인 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 따른 조화감속기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 조화감속기(100)는 하우징(110)과, 파동발생기(130)과, 파동발생기(130)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형되는 가요성 스플라인(140)과, 상기 가요성 스플라인(140)과 맞물리는 원형 스플라인(150)과, 가요성 스플라인(140)을 지지하는 지지부재(160) 및, 지지베어링(170)을 포함한다. 여기서, 하우징(110), 원형 스플라인(150) 및 지지베어링(170)의 내륜 또는 외륜은 상호 일체로 형성된다.
파동발생기(130)는 가요성 스플라인(140)의 내부에 마련되며, 가요성 스플라인(140)의 형상을 변형시키는 캠부재(131)를 포함한다. 여기서, 캠부재(131)와 가요성 스플라인(140)의 제1치형부(143) 사이에는 파동베어링(135)가 개재되어, 캠부재(131)와 가요성 스플라인(140) 사이의 상대 회전 운동이 원활이 이루어지도록 한다. 이 파동베어링(135)은 캠부재(131)에 의해 발생되는 파동에 따라 외형이 변형되는 것으로, 가동체(136)와, 가동체(136)를 구름운동 가능하게 지지하는 내륜(137) 및 외륜(138)을 포함한다.
캠부재(131)는 회전력을 제공하는 구동원 (미도시)의 출력측과 동축 상에 설치되는 것으로 입력된 동력에 의하여 회전 운동한다. 상기 캠부재(13)는 소정의 캠 프로파일을 따라 그 외형이 형성되는 것으로, 바람직하게는 서로 대향하는 2점에서 치맞물림이 이루어 질 수 있도록 장축과 단축을 가지는 타원형상으로 형성될 수 있다.
가요성 스플라인(140)은 하우징(110) 내부에 마련되며, 파동베어링(135)을 사이에 두고 캠부재(131)에 연동 가능하게 형성되어 캠부재(131)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형된다. 이 가요성 스플라인(140)은 그 외주 일부에 띠 형상으로 형성된 제1치형부(143)를 포함한다. 이 가요성 스플라인(140)은 컵 타입 또는 실크햇 타입으로 구성될 수 있다.
도 2는 가요성 스플라인(140)이 컵 타입으로 구성된 것을 예로 들어 나타낸것이다. 도면을 참조하면, 가요성 스플라인(140)은 상기 제1치형부(143)가 일측 외주연에 마련된 원통형상의 컵본체부(141)와, 컵본체부(141)의 타측에 그 내경방향으로 마련된 다이아프램(145) 및 다이아프램(145)의 중심부에 마련되는 보스부(147)를 포함한다. 제1치형부(143)는 후술하는 원형 스플라인의 내치와 잇수 차이를 가지는 복수개의 외치(外齒)로 구성된다.
지지부재(160)는 가요성 스플라인(140)의 보스부(147)에 결합되어, 가요성 스플라인(140)을 지지한다. 따라서, 가요성 스플라인(140)이 출력이 되도록 조화감속기를 구성하는 경우는 지지부재(160)를 통하여 감속된 회전력을 출력하고, 하우징(110)을 통하여 출력하는 경우는 가요성 스플라인(140)이 제자리에서 형상 변형되도록 지지한다.
가요성 스플라인(140)을 지지부재(160)에 결합하기 위하여, 보스부(147)의 내부에는 고정판(165)가 마련되어, 제1체결부(167)에 의하여 지지부재(160)와 체결된다.
원형 스플라인(150)은 하우징(110)의 내측에 마련되며, 제1치형부(143)와 부분적으로 치합되는 제2치형부(151)를 포함한다. 제2치형부(151)는 제1치형부(143)의 외치와 잇수 차이를 가지는 복수개의 내치(內齒)로 구성된다. 예를 들어, 상기 원형 스플라인(150)의 내치의 잇수는 가요성 스플라인(140)의 외치의 잇수 보다 2N만큼 더 많게 형성될 수 있다(여기서 N은 자연수로서, 바람직하게는 N = 1).
따라서, 캠부재(131)에 의해 발생된 파동으로 인한 가요성 스플라인(140)의 형상 변형과 제1 및 제2치형부(143)(151) 사이의 잇수 차이로 인하여, 제1치형부(143)와 제2치형부(151)가 부분적으로 치합됨과 아울러, 위상이 변형되면서 감속을 구현하게 된다.
하우징(110)은 본 발명에 따른 조화감속기(100)를 로봇 등의 사용하고자 하는 대상물에 고정하거나 연결하기 위한 것으로서, 그 내부에 파동발생기(130), 가요성 스플라인(140), 원형 스플라인(150), 지지부재(160) 및 지지베어링(170)을 수용한다.
지지베어링(170)은 하우징(110)과 지지부재(160) 사이에 마련되며, 가요성 스플라인(140) 및 지지부재(160)가 원형 스플라인(150)에 대해 상대 회전할 수 있도록 지지한다. 이 지지베어링(170)은 지지부재(160)의 외주연에 일체로 형성된 내륜(171)과, 하우징(160)의 내측면에 일체로 형성된 외륜(175) 및, 내륜(171)과 외륜(175) 사이에 움직임 가능하게 개재되는 가동체(173)을 포함한다.
여기서, 지지베어링(170)의 외륜(175)과 원형 스플라인(150) 각각은 인서트 성형에 의하여, 하우징(110)의 내측에 일체로 형성할 수 있다. 인서트 성형(Insert Molding)은, 금형 내에서 이질 또는 이색의 플라스틱이나 플라스틱 이외의 부품(금속, 케이블, PCB, 자석 등)을 일체화 시키는 성형방법이다. 따라서, 지지베어링(170)의 외륜(175)과 같이 상대적으로 큰 하중을 지지하는 구성 요소나, 원형 스플라인(150)과 같이 치합 구조를 가지는 구성품을 선 제작하여 금형에 위치시킨 후, 하우징(110)을 형성하는 용융된 모재를 주입함으로써 하우징(110)과 원형 스플라인(150) 및 지지베어링의 외륜(175)를 일체화할 수 있다.
여기서, 하우징(110)은 다이캐스팅 공정에 의하여 형성할 수 있다. 다이캐스팅(die casting)은 필요한 소정 주조형상에 완전히 일치하도록 정밀가공 된 강제의 금형에 용융 모재를 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법이다. 치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 거의 없는 장점 외에 기계적 성질이 우수하며, 대량생산이 가능하다.
원형 스플라인(150)과 지지베어링의 외륜(175)은 강체로 형성될 수 있다. 한편, 조화감속기를 구성요소 중 적어도 어느 하나는 엔지니어링 플라스틱(예, 폴리에테르에테르 케톤(PEEK))으로 구성될 수 있다. 여기서 엔지니어링 플라스틱은 그 물성이 강철보다 강하고 알루미늄보다 전성이 풍부하며 금, 은보다 내약품성이 강한 고분자 구조의 고기능 수지이다.
상기 지지베어링(170)은 크로스롤러 베어링으로 구성될 수 있다. 이 크로스 롤러 베어링은 원통형상의 가동체가 X자 형태로 교차 정렬되어 있기 때문에 축 방향과 축의 수직방향으로의 양방향 하중, 틸팅 모멘트 하중을 포함한 모든 결합하중을 지지할 수 있다. 따라서, 두 개의 베어링 위치가 한 개의 베어링 위치로 환원되는 설계가 가능하다.
여기서, 지지베어링(170)의 내륜(171)을 형성하는 지지부재(160)는 외륜(175)이 하우징(110)에 일체로 형성된 점과, 가동체(173)의 장착을 감안하여 두 개의 분할판 구조를 가질 수 있다.
컵 타입의 조화감속기를 구성함에 있어서, 상기한 바와 같이 하우징과, 지지베어링의 외륜 및 원형 스플라인을 인서트 성형에 의하여 제조함으로써, 부품수를 절감함과 아울러 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 더 나아가 하우징을 다이캐스팅 방식으로 주조함으로써, 부품 허용 공차를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 조화감속기(200)는 하우징(210)과, 파동발생기(130)과, 파동발생기(130)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형되는 가요성 스플라인(140)과, 상기 가요성 스플라인(140)과 맞물리는 원형 스플라인(250)과, 가요성 스플라인(140)을 지지하는 지지부재(160) 및, 지지베어링(270)을 포함한다.
본 실시예에 따른 조화감속기는 제1실시예에 따른 조화감속기와 비교하여 볼때, 하우징(210)에 대한 지지베어링(270) 및 원형 스플라인(250)을 일체화하는 구성에서 구별되는 것으로, 다른 구성요소들은 제1실시예의 동일 도면부호를 사용하는 동일 이름의 구성요소와 실질상 동일하다. 그러므로, 중복 설명을 피하기 위하여 제1실시예에 따른 조화감속기와 동일한 부재번호를 사용한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 하우징(210), 원형 스플라인(250) 및 지지베어링(270)의 외륜(275)는 이종 재질의 금속을 화학결합함에 의하여 일체로 형성될 수 있다. 즉, 원형 스플라인(250)의 제2치형부(251) 및 지지베어링(270)의 외륜(275)은 제2치형부(251) 및 외륜(275)에 대응되는 형상으로 가공 된 하우징(210)의 내부면 각각에 이종 재질의 금속을 소정 열처리 조건에서 화학결합 함에 의하여 제조된다. 하우징(210)은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 제2치형부(251) 및 외륜(275)은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 하우징(210)의 소재와 다른 금속재로 이루어지도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 철(Fe) 소재의 하우징(210)을 준비하고, 그 상부면에 제2치형부(251)와 외륜(275)를 각각 형성하는 알루미늄(Al) 소재를 입힌 후, 소정 조건을 열처리를 수행하는 경우 두 층 사이에 알루미늄과 철의 화학결합에 의하여 형성되는 접합층(251a)이 형성된다.
여기서, 열처리 조건으로서 알루미늄의 융점이 660.7℃이고, 철의 융점이 1534℃인 점을 감안하여, 알루미늄이 용해되지 않은 상태를 유지하면서도 확산속도를 최대화하기 위한 방편으로 대략 640℃의 온도에서 대략 30분간 열처리를 수행할 수 있다. 상기한 열처리 수행을 통하여 형성되는 접합층(251a)은 FeAl3, Fe2Al5, FeAl2, Fe3Al 등의 금속간 화합물을 포함한다.
상기한 열처리 조건은 다음의 실험을 근거로 한 것이다.
하중 100g의 시편에 대해, 640에서 30분간 열처리한 후, 비커스 경도를 측정한 결과, 접합층 비커스 경도(Hv)가 철의 비커스 경도(Hv) 127에 비하여, 대략 7배 이상 높은 824로 높게 측정되었다(알루미늄의 Hv는 43). 또한, 접합시간에 따른 전단강도를 측정한 결과, 640℃에서 30분간 열처리한 경우가 19.1 Kg/mm2으로, 동일 온도에서 60분간 열처리한 경우의 전단강도(10.7 Kg/mm2)와 120분간 열처리한 경우의 전단강도(7.3 Kg/mm2)에 비하여 높은 값을 가진다.
상기한 바와 같이, 이종 재질의 금속을 화학결합 함에 의하여 제2치형부와 지지베어링의 외륜을 하우징의 내부면에 일체로 형성하는 경우는 전체 구성을 콤팩트화하면서도 고강성을 구현할 수 있다는 이점이 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 조화감속기(300)는 하우징(310)과, 파동발생기(130)과, 파동발생기(130)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형되는 가요성 스플라인(340)과, 상기 가요성 스플라인(340)과 맞물리는 원형 스플라인(350)과, 가요성 스플라인(340)을 지지하는 지지부재(360) 및, 지지베어링(370)을 포함한다. 여기서, 하우징(310), 원형 스플라인(350) 및 지지베어링(370)의 내륜은 상호 일체로 형성된다.
본 실시예에 따른 조화감속기는 제1실시예에 따른 조화감속기와 비교하여 볼때, 가요성 스플라인(340)을 실크햇 형상으로 구성한 점에서 구별되는 것으로, 다른 구성요소들은 제1실시예의 동일 이름의 구성요소와 실질상 동일하다. 그러므로, 중복 설명을 피하기 위하여 제1실시예에 따른 조화감속기와 동일한 부재번호를 사용한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
가요성 스플라인(340)은 하우징(310) 내부에 마련되며, 파동베어링(135)을 사이에 두고 캠부재(131)에 연동 가능하게 형성되어 캠부재(131)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형된다. 이 가요성 스플라인(340)은 그 외주 일부에 띠 형상으로 형성된 제1치형부(343)를 포함한다. 이 가요성 스플라인(340)은 실크햇 타입으로 구성된다.
가요성 스플라인(340)은 상기 제1치형부(343)가 일측 외주연에 마련된 원통형상의 본체부(341)와, 본체부(341)의 타측에 본체부(341)의 외경방향으로 마련된 다이아프램(345) 및 다이아프램(345)의 일측 둘레에 형성되는 보스부(347)을 제1치형부(343)는 후술하는 원형 스플라인의 내치와 잇수 차이를 가지는 복수개의 외치(外齒)로 구성된다.
지지부재(360)는 가요성 스플라인(340)의 보스부(347)에 결합되어, 가요성 스플라인(340)을 지지한다. 따라서, 가요성 스플라인(340)이 출력이 되도록 조화감속기를 구성하는 경우는 지지부재(360)를 통하여 감속된 회전력을 출력하고, 하우징(310)을 통하여 출력하는 경우는 가요성 스플라인(340)이 제자리에서 형상 변형되도록 지지한다.
가요성 스플라인(340)을 지지부재(360)에 결합하기 위하여, 보스부(347)의 내부에는 지지베어링(370)의 외륜(375)가 마련되어, 제2체결부(367)에 의하여 지지부재(360)와 체결된다.
원형 스플라인(350)은 하우징(310)의 내측에 마련되며, 제1치형부(343)와 부분적으로 치합되는 제2치형부(351)를 포함한다. 제2치형부(351)는 제1치형부(343)의 외치와 잇수 차이를 가지는 복수개의 내치(內齒)로 구성된다.
지지베어링(370)은 하우징(310)과 지지부재(360) 사이에 마련되며, 가요성 스플라인(340) 및 지지부재(360)가 원형 스플라인(350)에 대해 상대 회전할 수 있도록 지지한다. 이 지지베어링(370)은 하우징(310)의 외측면에 일체로 형성된 내륜(371)과, 다이아프램(345)를 사이에 두고 지지부재(360)에 결합되는 외륜(375) 및, 내륜(371)과 외륜(375) 사이에 움직임 가능하게 개재되는 가동체(373)을 포함한다.
여기서, 지지베어링(370)의 내륜(371)과 원형 스플라인(350) 각각은 인서트 성형에 의하여, 하우징(310)에 일체로 형성할 수 있다. 즉, 내륜(371)은 하우징(310)의 외측에 일체로 형성되고, 원형 스플라인(350)은 하우징(310)의 내측에 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 하우징(310)은 다이캐스팅 공정에 의하여 형성할 수 있다. 상기 지지베어링(370)은 크로스롤러 베어링으로 구성될 수 있다.
여기서, 지지베어링(370)의 외륜(375)은 내륜(371)이 하우징(310)에 일체로 형성된 점과, 가동체(373)의 장착을 감안하여 두 개의 분할판 구조를 가질 수 있다.
실크햇 타입의 조화감속기를 구성함에 있어서, 상기한 바와 같이 하우징과, 지지베어링의 외륜 및 원형 스플라인을 인서트 성형에 의하여 제조함으로써, 부품수를 절감함과 아울러 조립 정밀도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 더 나아가 하우징을 다이캐스팅 방식으로 주조함으로써, 부품 허용 공차를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 조화감속기(400)는 하우징(410)과, 파동발생기(330)과, 파동발생기(330)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형되는 가요성 스플라인(340)과, 상기 가요성 스플라인(340)과 맞물리는 원형 스플라인(450)과, 가요성 스플라인(340)을 지지하는 지지부재(360) 및, 지지베어링(470)을 포함한다.
본 실시예에 따른 조화감속기는 제3실시예에 따른 조화감속기와 비교하여 볼때, 하우징(410)에 대한 지지베어링(470) 및 원형 스플라인(450)을 일체화하는 구성에서 구별되는 것으로, 다른 구성요소들은 제3실시예의 동일 도면부호를 사용하는 동일 이름의 구성요소와 실질상 동일하다. 그러므로, 중복 설명을 피하기 위하여 제3실시예에 따른 조화감속기와 동일한 부재번호를 사용한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 하우징(410), 원형 스플라인(450) 및 지지베어링(470)의 내륜(471)는 이종 재질의 금속을 화학결합 함에 의하여 일체로 형성될 수 있다.
즉, 원형 스플라인(450)의 제2치형부(451) 및 지지베어링(470)의 내륜(471)은 제2치형부(451) 및 내륜(471)에 대응되는 형상으로 가공 된 하우징(410)의 내부면 각각에 이종 재질의 금속을 소정 열처리 조건에서 화학결합 함에 의하여 제조된다. 하우징(410)은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 제2치형부(451) 및 내륜(471)은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 하우징(210)의 소재와 다른 금속재로 이루어지도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 철(Fe) 소재의 하우징(410)을 준비하고, 그 상부면에 제2치형부(451)와 내륜(471)를 각각 형성하는 알루미늄(Al) 소재를 입힌 후, 소정 조건을 열처리를 수행하는 경우 두 층 사이에 알루미늄과 철의 화학결합에 의하여 형성되는 접합층이 형성된다. 여기서, 열처리 조건은 제2실시예에 따른 열처리 조건과 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기한 바와 같이, 이종 재질의 금속을 화학결합 함에 의하여 제2치형부(451)와 지지베어링(470)의 내륜(471)을 하우징(410)에 일체로 형성하는 경우 전체 구성을 콤팩트화하면서도 고강성을 구현할 수 있다는 이점이 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.
110, 210, 310, 410: 하우징 130: 파동발생기
131: 캠부재 135: 파동베어링
140, 340: 가요성 스플라인 141: 컵본체부
143: 제1치형부 145: 다이아프램
147: 보스부 150, 250, 350, 450: 원형 스플라인
151, 251: 제2치형부 160, 360: 지지부재
170, 270, 370, 470: 지지베어링

Claims (14)

  1. 조화가속기에 있어서,
    하우징과;
    상기 하우징 내부에 마련되며, 외주에 형성된 제1치형부를 포함하는 가요성 스플라인과;
    상기 가요성 스플라인의 내부에 마련되며, 상기 가요성 스플라인의 형상을 변형시키는 소정 캠 프로파일을 가지는 파동발생기와;
    상기 하우징의 내측에 마련되며, 상기 제1치형부와 부분적으로 치합되는 제2치형부를 포함하는 원형 스플라인과;
    상기 가요성 스플라인에 결합되어, 상기 가요성 스플라인을 지지하는 지지부재와;
    상기 하우징과 상기 지지부재 사이에 마련되어, 상기 가요성 스플라인 및 상기 지지부재가 상기 원형 스플라인에 대해 상대 회전할 수 있도록 지지하는 지지베어링을 포함하고,
    상기 하우징, 상기 원형 스플라인 및, 상기 지지베어링의 내륜 또는 외륜은 상호 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 스플라인은,
    상기 제1치형부가 일측 외주연에 마련된 원통형상의 컵본체부와;
    상기 컵본체부의 타측에 상기 컵본체부의 내경방향으로 마련된 다이아프램과;
    상기 다이아프램의 중심부에 마련되며, 상기 지지부재에 체결되는 보스부를 포함하는 컵 타입 가요성 스플라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지베어링은,
    상기 지지부재의 외주연에 일체로 형성된 내륜과;
    상기 하우징의 내측면에 일체로 형성된 외륜과;
    상기 내륜과 상기 외륜 사이에 움직임 가능하게 개재되는 가동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베어링의 외륜 및 상기 원형 스플라인은 인서트 성형에 의하여, 상기 하우징에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징은 다이캐스팅 공정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 원형 스플라인의 제2치형부 및 상기 지지베어링의 외륜은,
    상기 제2치형부 및 상기 외륜에 대응되는 형상으로 가공 된 상기 하우징의 내부면에 이종재질의 금속을 화학결합 함에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고,
    상기 제2치형부 및 상기 외륜은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 상기 하우징과 다른 금속재로 이루어진 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 스플라인은,
    상기 제1치형부가 일측 외주연에 마련된 원통형상의 본체부와;
    상기 본체부의 타측에 상기 본체부의 외경방향으로 연장 형성된 다이아프램과;
    상기 다이아프램의 일측 둘레에 형성되는 보스부를 포함하는 실크햇 타입 가요성 스플라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지베어링은,
    상기 하우징의 외측면에 일체로 형성된 내륜과;
    상기 다이아프램을 사이에 두고 상기 지지부재에 결합되는 외륜과;
    상기 내륜과 상기 외륜 사이에 움직임 가능하게 개재되는 가동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지베어링의 내륜 및 상기 원형 스플라인은 인서트 성형에 의하여, 상기 하우징에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징은 다이캐스팅 공정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 원형 스플라인의 제2치형부 및 상기 지지베어링의 내륜은,
    상기 제2치형부에 대응되는 형상으로 가공 된 상기 하우징의 내부면과, 상기 내륜에 대응되는 형상으로 가공된 상기 하우징의 외부면 각각에 이종 재질의 금속을 화학결합 함에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고,
    상기 제2치형부 및 상기 내륜은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 상기 하우징과 다른 금속재로 이루어진 것을 특징으로 하는 조화감속기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지베어링은,
    크로스 롤러베어링인 것을 특징으로 하는 조화감속기.
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