KR20160001344A - 하모닉 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이브 제너레이터가 플렉스플라인 측으로 내입됨을 방지할 수 있는 웨이브 제너레이터 내입방지부를 구비한 하모닉 감속기에 관한 것으로, 고리 형상으로 형성되며 내주면을 따라 복수의 내부 치가 구비된 서큘러스플라인과; 외주면에 상기 내부 치와 맞물리는 복수의 외부 치가 구비되어 상기 서큘러스프라인의 내측에 배치되며 일측면이 개구 형성된 원통 형상의 플렉스플라인과; 상기 플렉스플라인을 비원형 형상으로 휘어지게 하여 상기 서큘러스플라인에 부분적으로 맞물리게 함으로써 상기 내부 치와 상기 외부 치의 맞물림 위치를 원주 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 플렉스플라인의 내측에 삽입되는 웨이브 제너레이터를 포함하며, 상기 플렉스플라인과 상기 웨이브 제너레이터의 접촉면에 상기 웨이브 제너레이터의 구동에 의하여 상기 웨이브 제너레이터가 상기 플렉스플라인의 내측으로 인입됨을 방지할 수 있는 웨이브 제너레이터 내입방지부를 포함하여 구성됨으로써, 하모닉 감속기의 구동에 따라 웨이브 제너레이터가 플렉스플라인의 내측으로 밀려들어감을 방지함과 동시에 윤활유가 플렉스플라인의 내부로 용이하게 유입되도록 하여 원활한 윤활 작용이 이루어지도록 할 수 있다.

Description

하모닉 감속기{HARMONIC REDUCER}

본 발명은 감속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하모닉 감속기에 관한 것이다.

전형적인 하모닉 감속기로서, 컵 형상 또는 "실크 햇" 형상의 서큘러 스플라인을 구비한 형식의 하모닉 감속기가 알려져 있다.

도 1은 종래의 하모닉 감속기의 사시도 및 하모닉 감속기의 축에 수직한 단면을 도시하는 개략 단면 구성도이고, 도 2는 도 1의 플렉스플라인의 개구부를 타원 형상으로 휘게 한 상태를 도시하는 축을 통과한 단면도으로서, (a)는 변형 전의 상태, (b)는 타원의 장축(major axis)을 포함하는 단면, (c)는 단축(minor axis)을 포함하는 단면이며, 도 2에는 "실크 햇" 형상의 플렉스플라인을 파선으로 도시한다.

이러한 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 하모닉 감속기(1)는, 고리 형상의 서큘러스플라인(2)과, 상기 서큘러스플라인(2)의 내측에 동심 형상으로 배치된 컵 형상의 플렉스플라인(3)과, 상기 플렉스플라인(3)에 삽입된 타원형 윤곽의 웨이브 제너레이터(4)를 구비하고 있다.

컵 형상의 가요성 플렉스플라인(3)은 원통형의 몸통부(31)와, 그일단에 연속하는 판형의 다이어프램(32; diaphragm)과, 상기 다이어프램(32)의 중심부에 일체 형성된 고리 형상의 보스(33; boss)와, 몸통부(31)의 개구부(34)의 외주면에 형성된 외부 치(35)를 구비하고 있다.

"실크 햇" 형상의 플렉스플라인(3A)의 다이어프램(32A)은, 도 2에서 파선으로 도시한 바와 같이, 반경 방향 외측으로 확장된 고리 형상 플레이트이다. 상기 다이어프램(32A)의 외주 가장자리를 따라 고리 형상 보스(33A)가 일체적으로 형성되어 있다.

웨이브 제너레이터(4)는, 타원형의 강성 캠 플레이트(41; cam plate)와, 상기 캠 플레이트(41)의 외주면에 끼움결합된 웨이브 베어링(42; wave bearing)을 구비하고 있다.

웨이브 베어링(42)은 내측 레이스(42a; inner race), 외측 레이스(42b; outer race), 및 내측 및 외측 레이스 사이에 전동 가능하게 장착된 복수의 베어링 볼(42c;bearing ball)로 구성되어 있다. 내측 및 외측 레이스(42a, 42b)는 가요성이다.

플렉스플라인(3)은 웨이브 제너레이터(4)에 의해 타원형으로 휠 수 있으며, 상기 타원형의 장축(3a) 상에 위치하는 상기 플렉스플라인(3)의 외부 치(35)가, 서큘러스플라인(2)의 내부 치(21)의 대응 부분에 맞물린다.

컵 형상 또는 "실크 햇" 형상의 플렉스플라인(3)는, 그 축에 수직한 단면에서, 다이어프램으로부터 개구부로의 거리로서 측정된 다이어프램으로부터의 거리에 실질적으로 비례한 휨량을 발생시키도록 반복하여 휘어진다.

플렉스플라인(3)은, 상기 플렉스플라인(3)의 내측에 삽입된 타원 형상의 웨이브 제너레이터(4)에 의해 타원 변형되면서, 서큘러스플라인(2)과 맞물려 부하 하중을 전달한다.

그런데, 이러한 종래의 하모닉 감속기에 있어서, 입력축과 맞물려 구동하는 웨이브 제너레이터(4)의 회전에 의하여 플렉스플라인(3)이 타원형으로 휘어지면서 플렉스플라인(3)의 외면에 형성된 외부 치(35)가 서큘러스플라인(2)에 형성된 내부 치(21)에 맞물리어 감속이 이루어지게 되는데, 이때 플렉스플라인(3)의 외형이 변형 및 복원되면서 스러스트력에 의하여 웨이브 제너레이터(4)가 플렉스플라인(3)의 내측으로 밀려 들어가는 현상이 발생하게 된다.

이러한 현상에 의하여 웨이브 제너레이터(4)에 구비된 웨이브 베어링(43)이 웨이브 제너레이터(4)의 외면에 억지 끼움된 플렉스프라인(3)을 정확히 지지하지 못하여 하모닉 감속기의 정확한 구동이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.

또한, 웨이브 제너레이터(4)가 플렉스플라인(3)의 내면에 억지 끼움된 형태이므로 플렉스플라인(3)의 내측으로 하모닉 감속기의 동작을 원활하게 하기 위한 윤활유의 유입이 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 하모닉 감속기의 구동에 따라 웨이브 제너레이터가 플렉스플라인의 내측으로 밀려들어감을 방지함과 동시에 윤활유가 플렉스플라인의 내부로 용이하게 유입되도록 하여 원활한 윤활 작용이 이루어질 수 있도록 하는 하모닉 감속기를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 하모닉 감속기는, 고리 형상으로 형성되며 내주면을 따라 복수의 내부 치가 구비된 서큘러스플라인과; 외주면에 상기 내부 치와 맞물리는 복수의 외부 치가 구비되어 상기 서큘러스프라인의 내측에 배치되며 일측면이 개구 형성된 원통 형상의 플렉스플라인과; 상기 플렉스플라인을 타원 형상으로 휘어지게 하여 상기 서큘러스플라인에 부분적으로 맞물리게 함으로써 상기 내부 치와 상기 외부 치의 맞물림 위치를 원주 방향으로 이동시킬 수 있도록 개구 형성된 상기 일측면을 통하여 상기 플렉스플라인의 내면에 인입되는 웨이브 제너레이터를 포함하며, 상기 플렉스플라인과 상기 웨이브 제너레이터의 접촉면에 상기 웨이브 제너레이터의 구동에 의하여 상기 웨이브 제너레이터가 상기 플렉스플라인의 내측으로 인입됨을 방지할 수 있는 웨이브 제너레이터 내입방지부가 구비된 것을 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 웨이브 제너레이터 내입방지부는 상기 플렉스플라인의 내면에 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면이 걸림되도록 내측으로 돌출되도록 형성된 걸림턱으로 형성할 수 있다.

그리고, 상기 걸림턱은 링형상으로 형성되어 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면 전체가 걸림되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 걸림턱은 상기 플렉스플라인의 내면을 따라 상호 이격되게 배치되는 굴곡편으로 형성되어 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면 일부가 걸림되도록 형성될 수 있다.

아울러, 상기 굴곡편은 상기 플렉스플라인 내면에 상호 대향되게 방사상으로 배치될 수 있다.

그리고, 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면이 걸림되는 상기 걸림턱의 모서리는 모따기 가공되고, 상기 걸림턱에 걸림되는 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면의 모서리도 모따기 가공될 수 있다.

또한, 상기 웨이브 제너레이터 내입방지부는 상기 웨이브 제너레이터의 둘레면과 접촉되는 상기 플렉스플라인의 접촉면에 함몰 형성된 복수의 내입방지홈과, 상기 웨이브 제너레이터의 둘레면에서 돌출 형성되어 상기 내입방지홈에 삽입되는 복수의 내입방지돌부로 구성할 수 있다.

아울러, 상기 내입방지홈은 상호 대향되게 방사상으로 배치되고, 상기 내입방지돌부도 상기 내입방지홈과 대응되는 위치의 상기 웨이브 제너레이터 둘레면에 방사상으로 배치될 수 있다.

그리고, 상기 내입방지홈과 상기 내입방지돌부가 접촉되는 접촉 영역의 측면은 상기 웨이브 제너레이터에 연결되는 입력축과 나란한 방향으로 형성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 하모닉 감속기는, 하모닉 감속기의 구동에 따라 웨이브 제너레이터가 플렉스플라인의 내측으로 밀려들어감을 방지하여 하모닉 감속기의 정확한 작동이 가능하도록 함으로써 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 윤활유가 플렉스플라인의 내부로 용이하게 유입되도록 하여 원활한 윤활 작용이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 하모닉 감속기의 사시도 및 하모닉 감속기의 축에 수직한 단면을 도시하는 개략 단면 구성도이고,
도 2는 도 1의 플렉스플라인의 개구부를 타원 형상으로 휘게 한 상태를 도시하는 축을 통과한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기를 분해하여 도시한 분해사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하모닉 감속기를 분해하여 도시한 분해사시도이고,
도 5는 도 3과 도 4의 본 발명에 따른 하모닉 감속기가 조립된 상태의 종단면의 구조를 도시한 단면도이며,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하모닉 감속기를 분해하여 도시한 분해사시도이고,
도 7은 도 6의 하모닉 감속기가 조립된 상태에서 'Ⅶ-Ⅶ' 선에 따른 선단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하모닉 감속기를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기를 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하모닉 감속기를 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 5는 도 3과 도 4의 본 발명에 따른 하모닉 감속기가 조립된 상태의 종단면의 구조를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하모닉 감속기를 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 7은 도 6의 하모닉 감속기가 조립된 상태에서 'Ⅶ-Ⅶ' 선에 따른 선단면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기는, 고리 형상으로 형성되며 내주면을 따라 복수의 내부 치(110)가 구비된 서큘러스플라인(100)과, 외주면에 상기 내부 치(110)와 맞물리는 복수의 외부 치(210)가 구비되어 상기 서큘러스프라인(100)의 내측에 배치되며 일측면이 개구 형성된 원통 형상의 플렉스플라인(200)과, 상기 플렉스플라인(200)을 비원형 형상으로 휘어지게 하여 상기 서큘러스플라인(100)에 부분적으로 맞물리게 함으로써 상기 내부 치(110)와 상기 외부 치(210)의 맞물림 위치를 원주 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 플렉스플라인(200)의 내측이 삽입되는 웨이브 제너레이터(300)를 포함하며, 상기 플렉스플라인(200)과 상기 웨이브 제너레이터(300)의 접촉면에 상기 웨이브 제너레이터(300)의 구동에 의하여 상기 웨이브 제너레이터(300)가 상기 플렉스플라인(200)의 내측으로 인입됨을 방지할 수 있는 웨이브 제너레이터 내입방지부(400)가 구비된 것을 특징으로 한다.

서큘러스플라인(100)은 중앙 영역이 개구 형성된 고리 형상의 부재로서, 그 내면에는 플렉스플라인(200)에 형성된 외부 치(210)와 맞물리는 복수의 내부 치(110)가 구비되어 있다.

이러한 서큘러스플라인(100)은 플렉스플라인(200)의 외면에 삽입된 형태로 구비되어 웨이브 제너레이터(300)의 구동에 의하여 플렉스프라인(200)에 형성된 외부 치(210)가 서큘러스플라인(100)에 형성된 내부 치(110)와 맞물리면서 감속이 이루어지도록 한다.

컵 형상의 가요성 플렉스플라인(200)은 원통형의 몸통부(220)와, 그일단에 연속하는 판상의 다이어프램(230; diaphragm)과, 상기 다이어프램(230)의 중심부에 일체 형성된 고리 형상의 보스(240; boss)와, 몸통부(220)의 개구부의 외주면에 형성된 외부 치(210)를 구비하고 있다.

웨이브 제너레이터(300)는, 비원형, 바람직하게는 타원형의 강성 캠 플레이트(310; cam plate)와, 상기 캠 플레이트(310)의 외주면에 끼움결합된 웨이브 베어링(320; wave bearing)을 구비하고 있다.

플렉스플라인(200)은 웨이브 제너레이터(300)에 의해 타원형으로 휠 수 있으며, 상기 타원형의 장축 상에 위치하는 상기 플렉스플라인(200)의 외부 치(210)가, 서큘러스플라인(100)의 내부 치(110)의 대응 부분에 맞물린다.

플렉스플라인(200)는, 그 축에 수직한 단면에서 다이어프램(230)으로부터 개구부로의 거리로서 측정된 다이어프램(230)으로부터의 거리에 실질적으로 비례한 휨량을 발생시키도록 반복하여 휘어진다.

플렉스플라인(200)은, 플렉스플라인(200)의 내측에 삽입된 타원 형상의 웨이브 제너레이터(300)에 의해 타원 변형되면서, 서큘러스플라인(100)과 맞물려 부하 하중을 전달한다.

한편, 웨이브 제너레이터 내입방지부(400)는 상기 플렉스플라인(200)의 내면에 상기 웨이브 제너레이터(400)의 전방 둘레면이 걸림되도록 내측으로 돌출되도록 형성된 걸림턱(410)으로 구성될 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 이러한 걸림턱(410)은 링형상으로 형성되어 웨이브 제너레이터(300)의 전방 둘레면 전체가 걸림되도록 형성될 수 있다.

걸림턱(410)이 링형상으로 형성되어 웨이브 제너레이터(300)의 전방 둘레면 전체가 걸림되는 구성의 경우에는 웨이브 제너레이터(300)의 전방 둘레면 전체가 걸림되기 때문에 웨이브 제너레이터(300)의 일측이 플렉스플라인(200)의 내측으로 인입되어 기울어짐을 방지할 수 있으므로 구조적인 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 걸림턱(410)은 플렉스플라인(200)의 내면을 따라 상호 이격되게 배치되는 굴곡편(420)으로 형성되어 웨이브 제너레이터(300)의 전방 둘레면 일부가 걸림되도록 형성할 수도 있다.

이때, 굴곡편(420)은 플렉스플라인(200) 내면에 상호 대향되게 방사상으로 배치되도록 함으로써 웨이브 제너레이터(300)의 일측이 플렉스플라인(200)의 내측으로 인입되어 기울어짐을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

걸림턱(410)은 굴곡편(420) 형상으로 형성한 구조의 경우에는 플렉스플라인(200)을 제조하는데 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있을 효과가 있을 뿐만 아니라, 웨이브 제너레이터(300)와 굴곡편(420) 사이의 접촉 면적이 걸림턱(410)이 링형상으로 형성된 경우보다 상대적으로 작기 때문에 웨이브 제너레이터(300)의 구동에 따른 마찰을 줄여서 발열량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 웨이브 제너레이터(300)의 전방 둘레면이 걸림되는 걸림턱(410)의 모서리(411)는 모따기 가공되고, 걸림턱(410)에 걸림되는 웨이브 제너레이터(300)의 전방 둘레면의 모서리(301)도 모따기 가공되도록 하는 것이 바람직하다.

걸림턱(410)의 모서리(411)와, 웨이브 제너레이터(300) 둘레면의 모서리(301)가 모따기 가공됨으로써 걸림턱(410)와 웨이브 제너레이터(300) 둘레면 사이에 일정한 공간을 확보함으로써 윤활유가 유입될 수 있는 공간을 형성하여 원활한 윤활 작용이 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 웨이브 제너레이터 내입방지부(400)는 웨이브 제너레이터(300)의 둘레면과 접촉되는 플렉스플라인(200)의 접촉면에 함몰 형성된 복수의 내입방지홈(430)과, 웨이브 제너레이터(300)의 둘레면에서 돌출 형성되어 내입방지홈(430)에 삽입되는 복수의 내입방지돌부(440)로 구성할 수도 있다.

웨이브 제너레이터 내입방지부(400)를 내입방지홈(430)과 내입방지돌부(440)로 형성한 구조의 경우에는 내입방지홈(430)에 내입방지돌부(440)가 삽입되어 결합되는 형태이므로 기존의 웨이브 제너레이터(300)의 둘레면과 플렉스플라인(200) 내면이 강제 끼움 결합된 형태보다 결합력이 우수하도록 할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 내입방지홈(430)에 내입방지돌부(440)가 삽입된 형태로 플렉스플라인(200)과 웨이브 제너레이터(300)의 결합이 이루어지므로 웨이브 제너레이터(300)의 둘레면에서 플렉스프라인(200)이 그 원주 방향을 따라 미끄러짐을 방지할 수 있도록 하여 정확한 감속이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 내입방지홈(430)과 내입방지돌부(440)가 접촉되는 접촉 영역의 측면은 웨이브 제너레이터(300)에 연결되는 입력축과 나란한 방향으로 형성되도록 하는 것이 더욱 효과적이다.

또한, 이러한 구성을 갖는 경우에 내입방지홈(430)은 상호 대향되게 방사상으로 배치되고, 내입방지돌부(440)도 내입방지홈(430)과 대응되는 위치의 웨이브 제너레이터(300) 둘레면에 방사상으로 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 웨이브 제너레이터(300)가 회전 구동시에 웨이브 제너레이터(300)의 일측이 플렉스플라인(200)의 내측으로 인입되어 기울어짐을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 서큘러스플라인 110 : 내부 치
200 : 플렉스플라인 210 : 외부 치
300 : 웨이브 제너레이터 310 : 캠 플레이트
320 : 웨이브 베어링
400 : 웨이브 제너레이터 내입 방지부
410 : 걸림턱 420 : 굴곡편
430 : 내입방지홈 440 : 내입방지돌기

Claims (9)

1. 고리 형상으로 형성되며 내주면을 따라 복수의 내부 치가 구비된 서큘러스플라인과;
   외주면에 상기 내부 치와 맞물리는 복수의 외부 치가 구비되어 상기 서큘러스프라인의 내측에 배치되며 일측면이 개구 형성된 원통 형상의 플렉스플라인과;
   상기 플렉스플라인을 비원형 형상으로 휘어지게 하여 상기 서큘러스플라인에 부분적으로 맞물리게 함으로써 상기 내부 치와 상기 외부 치의 맞물림 위치를 원주 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 플렉스플라인의 내측이 삽입되는 웨이브 제너레이터를 포함하며,
   상기 플렉스플라인과 상기 웨이브 제너레이터의 접촉면에 상기 웨이브 제너레이터의 구동에 의하여 상기 웨이브 제너레이터가 상기 플렉스플라인의 내측으로 인입됨을 방지할 수 있는 웨이브 제너레이터 내입방지부가 구비된 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 웨이브 제너레이터 내입방지부는 상기 플렉스플라인의 내면에 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면이 걸림되도록 내측으로 돌출되도록 형성된 걸림턱인 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 걸림턱은 링형상으로 형성되어 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면 전체가 걸림되도록 형성된 것을 특징으로 하는 웨이브 제너레이터 하모닉 감속기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 걸림턱은 상기 플렉스플라인의 내면을 따라 상호 이격되게 배치되는 굴곡편으로 형성되어 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면 일부가 걸림되도록 형성된 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 굴곡편은 상기 플렉스플라인 내면에 상호 대향되게 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면이 걸림되는 상기 걸림턱의 모서리는 모따기 가공되고, 상기 걸림턱에 걸림되는 상기 웨이브 제너레이터의 전방 둘레면의 모서리도 모따기 가공된 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 웨이브 제너레이터 내입방지부는 상기 웨이브 제너레이터의 둘레면과 접촉되는 상기 플렉스플라인의 접촉면에 함몰 형성된 복수의 내입방지홈과, 상기 웨이브 제너레이터의 둘레면에서 돌출 형성되어 상기 내입방지홈에 삽입되는 복수의 내입방지돌부인 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 내입방지홈은 상호 대향되게 방사상으로 배치되고, 상기 내입방지돌부도 상기 내입방지홈과 대응되는 위치의 상기 웨이브 제너레이터 둘레면에 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 내입방지홈과 상기 내입방지돌부가 접촉되는 접촉 영역의 측면은 상기 웨이브 제너레이터에 연결되는 입력축과 나란한 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기.

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