KR20160010553A

KR20160010553A - 파동기어장치유닛에 피구동부재를 체결하는 체결구조 및 파동기어장치유닛

Info

Publication number: KR20160010553A
Application number: KR1020157035585A
Authority: KR
Inventors: 소타로 미야케; 요시히데 기요사와
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2016-01-27
Also published as: WO2015001587A1; CN105358870B; JPWO2015001587A1; TW201510389A; JP6150892B2; CN105358870A; US20160201783A1; US9989141B2; DE112013007203T5; TWI619893B; KR101774227B1

Abstract

파동기어장치유닛(1)에 있어서 컵 형상의 가요성 외치기어(4)의 보스(4c)에 가압판(6)이 임시로 부착되어 있다. 피구동부재인 제2암(22)은, 체결볼트(24)에 의하여, 파동기어장치유닛(1)의 출력 플랜지(7)의 외측의 끝면(7a)에 부착된다. 체결볼트(24)를, 제2암(22)의 볼트삽입구멍(23)의 각각으로부터 플랜지측 볼트삽입구멍(16), 보스측 볼트삽입구멍(15)을 통하여 가압판(6)의 탭구멍(14)에 체결하여 고정한다. 출력 플랜지의 구멍가공이 용이하고 또한 보스, 출력 플랜지, 피구동부재의 체결에 필요한 체결볼트의 개수를 적게 한 파동기어장치유닛에 피구동부재를 체결하는 체결구조를 실현할 수 있다.

Description

파동기어장치유닛에 피구동부재를 체결하는 체결구조 및 파동기어장치유닛{FASTENING STRUCTURE FOR FASTENING DRIVEN MEMBER TO WAVE GEAR DEVICE UNIT, AND WAVE GEAR DEVICE UNIT}

본 발명은, 파동기어장치유닛(波動gear裝置unit)의 감속회전 출력요소인 컵(cup) 형상의 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)에 피구동부재를 체결하는 체결구조 및 당해 체결구조에 사용되는 파동기어장치유닛에 관한 것이다.

파동기어장치유닛으로서 특허문헌1에 기재된 컵 형상의 가요성 외치기어를 사용한 유닛이 알려져 있다. 이러한 파동기어장치유닛에 있어서는, 원통모양의 하우징(housing)의 내주측 부위에 강성 내치기어(剛性內齒gear)가 형성되어 있고, 그 내측에 컵 형상의 가요성 외치기어가 배치되어 있다. 가요성 외치기어의 컵 저면 부분을 규정하고 있는 보스(boss)에는 출력 플랜지(出力 flange)가 동축(同軸)으로 고정되어 있다.

유저(user)는, 파동기어장치유닛을 사용함에 있어서 그 입력측의 파동발생기(波動發生器)에 모터축을 부착하고, 그 출력 플랜지의 외측 끝면에 피구동부재를 부착한다. 모터축에서 파동발생기로 입력되는 고속회전이, 출력 플랜지에서 감속회전출력으로서 나오게 된다. 감속회전출력에 의하여 출력 플랜지에 부착된 피구동부재가 구동된다.

: 일본국 공개특허 특개2002-339990호 공보

이러한 구조의 파동기어장치유닛에 있어서는, 체결볼트에 의하여, 컵 형상의 가요성 외치기어의 보스에 출력 플랜지가 동축으로 체결된다. 보스에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 볼트삽입구멍(드릴구멍(drill hole))이 형성되고, 출력 플랜지에는 볼트삽입구멍에 대응하는 위치에 제1탭구멍(第1tap hole)(나사구멍)이 형성된다. 체결볼트는 보스측으로부터 볼트삽입구멍을 통하여 제2탭구멍에 체결되어, 보스에 출력 플랜지가 동축으로 체결되어 있다.

또한 유저측에 있어서 출력 플랜지에 피구동부재를 체결할 수 있도록 출력 플랜지에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 제2탭구멍도 형성된다. 피구동부재에는, 제2탭구멍에 대응하는 위치에 볼트삽입구멍이 형성된다. 피구동부재측으로부터 볼트삽입구멍을 통하여 제2탭구멍에 체결볼트를 체결함으로써 출력 플랜지에 피구동부재가 체결된다.

이와 같이 출력 플랜지에는, 원주방향을 따라 2종류의 탭구멍을 소정의 각도 간격으로 형성하여 둘 필요가 있다. 다수 개의 탭구멍을 형성할 필요가 있기 때문에, 구멍 가공에 시간이 걸리고 체결볼트의 필요 개수도 많아진다. 또한 다수 개의 탭구멍을 배열할 수 있는 스페이스(space)를 확보할 필요가 있기 때문에 출력 플랜지의 소형화에는 불리하다.

본 발명의 과제는, 출력 플랜지의 구멍 가공이 용이하고, 가요성 외치기어의 보스, 출력 플랜지 및 피구동부재의 체결에 필요한 체결볼트의 개수를 적게 한 파동기어장치유닛에 피구동부재를 체결하는 체결구조 및 당해 체결구조에 사용하는 파동기어장치유닛을 제안하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 파동기어장치유닛에 피구동부재를 체결하는 체결구조에 있어서, 파동기어장치유닛은,

컵 형상의 가요성 외치기어의 컵 저면 부분에 형성된 보스와,

상기 보스의 제1끝면에 위치결정되어 고정된 출력 플랜지와,

상기 보스에 있어서 상기 제1끝면과는 반대측의 제2끝면에 임시로 부착된 가압부재와,

상기 보스에 있어서, 유닛중심축선의 주위에 소정의 각도 간격으로 형성된 복수 개의 보스측 볼트삽입구멍과,

상기 출력 플랜지에 있어서, 상기 보스측 볼트삽입구멍의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 플랜지측 볼트삽입구멍과,

상기 가압부재에 있어서, 상기 플랜지측 볼트삽입구멍의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 탭구멍을

구비하고 있다.

또한 상기 피구동부재는, 상기 플랜지측 볼트삽입구멍의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 피구동부재측 볼트삽입구멍을 구비하고 있다.

또한 상기 피구동부재는, 상기 출력 플랜지에 있어서 상기 보스와는 반대측의 끝면에 부착되고, 상기 피구동부재측 볼트삽입구멍의 각각에는, 체결볼트가 상기 플랜지측 볼트삽입구멍 및 상기 보스측 볼트삽입구멍을 통하여 상기 탭구멍에 체결되어 고정되고, 상기 체결볼트에 의하여 상기 피구동부재, 상기 출력 플랜지, 상기 보스 및 상기 가압부재가 체결되어 있다.

피구동부재를 출력 플랜지에 체결하기 위하여 사용되는 체결볼트를 사용하여 피구동부재, 출력 플랜지, 보스 및 가압판이 체결된다. 따라서 출력 플랜지를 보스에 체결하는 체결볼트와, 출력 플랜지에 피구동부재를 체결하는 체결볼트가 필요한 종래의 체결방법에 비하여, 필요한 체결볼트의 개수를 적게 할 수 있다.

또한 출력 플랜지에는 탭구멍을 형성할 필요가 없고 볼트삽입구멍을 형성하면 된다. 또한 볼트삽입구멍의 개수는, 종래와 같이 2종류의 탭구멍을 형성하는 경우와 비교하여 적어진다. 따라서 출력 플랜지의 구멍 가공이 용이하게 되고 또한 그 소형·경량화를 도모할 수 있다.

또 가압부재는 보스에 임시로 부착되어 있다. 따라서 임시로 부착되기 때문에 예를 들면 볼트를 사용하는 경우에는, 임시 부착용의 볼트의 개수가 적어지고 또한 그 사이즈도 작아진다.

따라서 본 발명에 의하면, 파동기어장치유닛과 피구동부재의 체결구조를 적은 부품수 또한 적은 설치 스페이스에 의하여 실현할 수 있다. 따라서 파동기어장치유닛의 소형·경량화 및 당해 파동기어장치유닛이 구비되는 기구의 소형·경량화에 유리하다.

도1은, 본 발명을 적용한 파동기어장치유닛의 출력측의 끝면도 및 종단면도이다.
도2는, 도1의 파동기어장치유닛에 피구동부재를 체결하는 방법을 나타내는 설명도이다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 파동기어장치유닛(波動gear裝置unit)에 피구동부재(被驅動部材)를 체결하는 체결구조(締結構造)의 실시형태에 대하여 설명한다.

도1(a) 및 도1(b)는, 본 실시형태에 관한 체결구조에 사용되는 파동기어장치유닛의 출력측의 끝면도(端面圖) 및 종단면도이다. 파동기어장치유닛(1)은 원통모양의 유닛 하우징(unit housing)(2)을 구비하고 있다. 유닛 하우징(2)에 있어서 유닛중심축선(unit中心軸線)(1a)의 일방(一方)측의 입력측(IN)의 단부(端部)에는, 일정한 폭이고 큰 직경의 원환상 플랜지(圓環狀 flange)(2a)가 형성되어 있다. 원환상 플랜지(2a)에는 강성 내치기어(剛性內齒gear)(3)가 일체로 형성되어 있고, 그 원형 내주면에는 내치(內齒)(3a)가 형성되어 있다. 강성 내치기어(3)를 유닛 하우징(2)과는 별도의 부재로 하여 유닛 하우징(2)에 체결하여 고정할 수도 있다.

강성 내치기어(3)가 일체로 형성되어 있는 유닛 하우징(2)의 내측에, 컵 형상을 한 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)(4)가 동축(同軸)으로 배치되어 있다. 가요성 외치기어(4)는 개구단(開口端)이 입력측(IN)을 향하는 상태로 배치되어 있다. 가요성 외치기어(4)는, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통형 몸통부(4a)와, 원통형 몸통부(4a)에 있어서 출력측(OUT)의 끝에 연속하여 반경방향의 내측으로 연장되는 다이어프램(diaphragm)(4b)과, 다이어프램(4b)의 내주 가장자리에 연속하여 형성된 원환상의 보스(boss)(4c)와, 원통형 몸통부(4a)의 개구단측 외주면 부분에 형성된 외치(外齒)(4d)를 구비하고 있다. 다이어프램(4b) 및 보스(4c)에 의하여 컵 형상의 저면 부분이 규정되어 있다.

원통형 몸통부(4a)에 있어서 외치(4d)가 형성되어 있는 부분의 내측에는, 타원모양 윤곽의 파동발생기(波動發生器)(5)가 삽입되어 있다. 파동발생기(5)는, 중공입력축(中空入力軸)(5a)과, 이 외주면에 부착된 타원모양 윤곽의 강성 플러그(剛性 plug)(5b)와, 이 외주면에 장착된 웨이브 베어링(wave bearing)(5c)을 구비하고 있다. 웨이브 베어링(5c)은 반경방향으로 휘어질 수 있는 내륜(內輪) 및 외륜(外輪)을 구비한 볼베어링(ball bearing)이다. 파동발생기(5)에 의하여 가요성 외치기어(4)는 타원모양으로 휘어져서, 그 장축(長軸)의 양단 부분에 위치하는 외치(4d)가 강성 내치기어(3)의 내치(3a)에 맞물려 있다.

가요성 외치기어에 있어서 보스(4c)의 입력측(IN)의 끝면(端面)(4e)에는, 원환상의 가압판(加壓板)(6)이 동축으로 부착되어 있다. 가압판(6)의 내주 가장자리 부분에는 출력측(OUT)으로 돌출된 원환부(圓環部)(6a)가 형성되어 있다. 원환부(6a)는 보스(4c)의 중공부에 삽입되어 있다. 보스(4c)의 출력측(OUT)의 끝면(4f)에는, 원환상의 출력 플랜지(出力 flange)(7)가 동축으로 부착되어 있다. 가압판(6)은 보스(4c)에 임시로 부착되어 있다. 가압판(6)을 보스(4c)에 임시로 부착하기 위한 수단으로서는 비스(vis), 볼트(bolt), 핀(pin), 접착제 등을 사용할 수 있다.

예를 들면 복수 개의 임시 부착용의 비스(8)에 의하여 보스(4c)에 임시로 부착되어 있다. 본 예에서는, 가압판(6)에 90도 간격으로 4개의 비스 삽입구멍(9)이 형성되어 있다. 보스(4c)에도 4개의 비스 삽입구멍(10)이 형성되어 있고, 출력 플랜지(7)에는 4개의 비스구멍(11)이 형성되어 있다. 비스(8)를 가압판(6)측에서 체결함으로써 가압판(6)이 보스(4c)측에 임시로 부착되어 있다.

보스(4c)에는 복수 개의 위치결정용 핀구멍(12)이 형성되어 있고, 출력 플랜지(7)에도 동일 개수의 핀구멍(13)이 형성되어 있다. 본 예에서는 90도 간격으로 4개의 핀구멍(12, 13)이 각각 형성되어 있다. 대응하는 핀구멍(12, 13)에 위치결정핀이 삽입되어, 보스(4c)와 출력 플랜지(7)가 동축상태로 위치결정되어 고정되어 있다.

또한 가압판(6)에는, 소정의 각도 간격으로 복수 개의 탭구멍(tap hole)(14)이 형성되어 있다. 본 예에서는, 등각도(等角度) 간격으로 8개의 탭구멍(14)이 형성되어 있다. 보스(4c)에는, 탭구멍(14)과 대응하는 위치에 각각 보스측 볼트삽입구멍(15)이 형성되어 있다. 마찬가지로 출력 플랜지(7)에도 보스측 볼트삽입구멍(15)과 대응하는 위치에 각각 플랜지측 볼트삽입구멍(16)이 형성되어 있다.

다음에 출력 플랜지(7)는 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)(17)을 통하여 유닛 하우징(2)에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있다. 본 예의 크로스 롤러 베어링(17)의 내륜(17a)은, 출력 플랜지(7)의 외주면에 일체로 형성되어 있다. 그 외륜(17b)은, 유닛 하우징(2)의 출력측(OUT)의 단부(端部)에 일체로 형성되어 있다. 내륜(17a)을 출력 플랜지(7)와는 별도의 부재로 하여 출력 플랜지(7)에 체결하여 고정할 수도 있다. 마찬가지로 외륜(17b)을 유닛 하우징(2)과는 별도의 부재로 하여 유닛 하우징(2)에 체결하여 고정할 수도 있다.

이 구성의 파동기어장치유닛(1)은 예를 들면 수평 다관절형 로봇(水平多關節型 robot)의 암구동기구(arm驅動機構)에 구비되어 사용된다. 이 경우에는, 도1(b)에 있어서 상상선(想像線)으로 나타내는 바와 같이 파동발생기(5)의 중공입력축(5a)에 구동모터(20)의 모터축(20a)이 연결되어 고정된다. 유닛 하우징(2)은 암구동기구의 고정측인 제1암(21)에 고정된다. 출력 플랜지(7)에는 피구동부재가 고정된다. 도면에 나타내는 예에서는, 출력 플랜지(7)에 있어서 출력측(OUT)의 원형 끝면(7a)에, 피구동부재인 제2암(22)에 있어서 후단부(後端部)의 원형 끝면(22a)이 포개어지고, 이 상태에서 출력 플랜지(7)에 제2암(22)이 고정된다.

구동모터(20)에 의하여 파동발생기(5)가 고속으로 회전하면, 강성 내치기어(3)에 대한 가요성 외치기어(4)의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 이에 따라 양쪽 기어(3, 4)의 톱니 수 차이에 따라 양쪽 기어(3, 4)의 사이에 상대회전(相對回轉)이 발생한다. 강성 내치기어(3)는 제1암(21)측에 고정되어 있어 회전하지 않는다. 가요성 외치기어(4)가 회전하고, 그 보스(4c)에 고정된 출력 플랜지(7)를 통하여 감속회전출력이 나오게 된다. 감속회전출력에 의하여 제2암(22)이 유닛중심축선(1a)을 중심으로 하여 선회(旋回)한다.

도2는 파동기어장치유닛(1)을 제2암(22)에 부착하는 순서를 나타내는 설명도이다. 파동기어장치유닛(1)은 파동발생기(5)를 떼어낸 상태에서, 유저측에게 출하(出荷)된다. 또한 가압판(6)은 보스(4c)측에 임시로 부착된 상태로 되어 있다.

한편 피구동부재인 제2암(22)의 후단부(22b)에는, 그 선회중심선의 주위에 일정한 각도 간격으로 볼트삽입구멍(23)이 형성되어 있다. 본 예에서는, 파동기어장치유닛(1)의 출력 플랜지(7)의 플랜지측 볼트삽입구멍(16)에 대응하여 8개의 볼트삽입구멍(23)이 형성되어 있다.

제2암(22)의 후단부(22b)의 원형 끝면(22a)과, 파동기어장치유닛(1)의 출력 플랜지(7)의 끝면(7a)을 위치결정하여 포갠다. 이 상태에서, 제2암(22)측으로부터 각 볼트삽입구멍(23)에 체결볼트(24)를 삽입한다. 체결볼트(24)는 볼트삽입구멍(23), 플랜지측 볼트삽입구멍(16), 보스측 볼트삽입구멍(15)을 통하여, 가압판(6)에 형성된 탭구멍(14)에 체결된다. 8개의 체결볼트(24)를 체결하여 고정함으로써 출력 플랜지(7)가 피구동부재인 제2암(22)에 체결된다. 즉 제2암(22)과 가압판(6)의 사이에 출력 플랜지(7) 및 보스(4c)가 끼워진 상태에서, 이들 4개의 부재가 체결볼트(24)에 의하여 함께 체결된다. 또한 임시로 부착된 상태의 가압판(6)이 보스(4c)에 본체결(本締結)된 상태로 된다.

또 제2암(22)의 부착에 앞서, 유닛 하우징(2)을 제1암(21)에 부착하는 작업 및 파동발생기(5)를 모터축(20a)에 부착하고 가요성 외치기어의 내측에 장착하는 작업이 이루어진다.

Claims

파동기어장치유닛(波動gear裝置unit)(1)에 피구동부재(被驅動部材)(22)를 체결하는 체결구조(締結構造)로서,
상기 파동기어장치유닛(1)은,
컵(cup) 형상의 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)(4)의 컵 저면 부분에 형성된 보스(boss)(4c)와,
상기 보스(4c)의 제1끝면(第1端面)(4f)에 위치결정되어 고정된 출력 플랜지(出力 flange)(7)와,
상기 보스(4c)에 있어서 상기 제1끝면(4f)과는 반대측의 제2끝면에 임시로 부착된 가압부재(加壓部材)(6)와,
상기 보스(4c)에 있어서, 유닛중심축선(unit中心軸線)의 주위에 소정의 각도 간격으로 형성된 복수 개의 보스측 볼트삽입구멍(15)과,
상기 출력 플랜지(7)에 있어서, 상기 보스측 볼트삽입구멍(15)의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 플랜지측 볼트삽입구멍(16)과,
상기 가압부재(6)에 있어서, 상기 플랜지측 볼트삽입구멍(16)의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 탭구멍(tap hole)(14)을
구비하고,
상기 피구동부재(22)는, 상기 플랜지측 볼트삽입구멍(16)의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 피구동부재측 볼트삽입구멍(23)을 구비하고,
상기 피구동부재(22)는, 상기 출력 플랜지(7)에 있어서 상기 보스(4c)와는 반대측의 끝면(7a)에 부착되고,
상기 피구동부재측 볼트삽입구멍(23)의 각각에는, 체결볼트(24)가 상기 플랜지측 볼트삽입구멍(16) 및 상기 보스측 볼트삽입구멍(15)을 통하여 상기 탭구멍(14)에 체결되어 고정되고,
상기 체결볼트(24)에 의하여, 상기 피구동부재(22), 상기 출력 플랜지(7), 상기 보스(4c) 및 상기 가압부재(6)가 체결되어 있는 것을
특징으로 하는 파동기어장치유닛(1)에 피구동부재(22)를 체결하는 체결구조.
제1항의 체결구조에 사용되는 파동기어장치유닛(1)으로서,
컵 형상의 가요성 외치기어(4)의 컵 저면 부분에 형성된 보스(4c)와,
상기 보스(4c)의 제1끝면(4f)에 위치결정되어 고정된 출력 플랜지(7)와,
상기 보스(4c)에 있어서 상기 제1끝면(4f)과는 반대측의 제2끝면에 임시로 부착된 가압부재(6)와,
상기 보스(4c)에 있어서, 유닛중심축선의 주위에 소정의 각도 간격으로 형성된 복수 개의 보스측 볼트삽입구멍(15)과,
상기 출력 플랜지(7)에 있어서, 상기 보스측 볼트삽입구멍(15)의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 플랜지측 볼트삽입구멍(16)과,
상기 가압부재(6)에 있어서, 상기 플랜지측 볼트삽입구멍(16)의 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수 개의 탭구멍(14)을
구비하고 있는 것을 특징으로 하는 파동기어장치유닛(1).