KR20160040417A - 편심요동형 감속장치 - Google Patents

Abstract

내치기어의 핀홈에 저마찰피막을 형성하는 것에 관하여, 보다 높은 효율로 운전을 행할 수 있는 편심요동형 감속장치를 얻는다.
내치기어(30)가, 내치기어 본체(32)와, 그 내치기어 본체(32)에 형성된 핀홈(34)과, 그 핀홈(34)에 배치된 외측핀(핀부재)(36)을 가지는 편심요동형 감속장치(G)로서, 핀홈(34)에 저마찰피막이 형성되고, 그 저마찰피막을 형성한 후의 핀홈(34)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하이다.

Description

편심요동형 감속장치{Eccentrically swinging reducer device}

본 출원은, 2014년 10월 3일에 출원된 일본 특허출원 제2014-205289호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 편심요동형 감속장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에, 편심요동형 감속장치가 개시되어 있다.

이 편심요동형 감속장치는, 내치(內齒)기어와, 그 내치기어에 요동하면서 내접하는 외치(外齒)기어를 구비하고, 내치기어와 외치기어의 상대 회전을, 출력으로서 취출하고 있다.

내치기어는, 내치기어 본체와, 그 내치기어 본체에 형성된 핀홈과, 그 핀홈에 배치된 핀부재를 가지는 구성으로 되어 있다. 핀부재는, 내치기어의 내치를 구성하고 있어, 핀홈에 배치된 상태에서 회전할 수 있다.

이 특허문헌 1에 있어서는, 외치기어의 치면(齒面)에 화성처리 피막을 형성하는 기술이 제안되고 있다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본공개특허공보 소62－132068호(제1 도)

그러나, 이 특허문헌 1은, 화성처리 피막을 편심요동형 감속장치의 외치기어의 외치에 적용한 것이며, 내치기어의 핀홈에 적용한 예에 대해서는, 특별히 개시되어 있지 않았다.

본 발명은, 이와 같은 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 내치기어의 핀홈에 저마찰피막을 형성하는 것에 관하여, 보다 높은 효율로 운전을 행할 수 있는 편심요동형 감속장치를 얻는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은, 내치기어가, 내치기어 본체와, 상기 내치기어 본체에 형성된 핀홈과, 상기 핀홈에 배치된 핀부재를 가지는 편심요동형 감속장치로서, 상기 핀홈에 저마찰피막이 형성되고, 상기 저마찰피막을 형성한 후의 상기 핀홈의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 구성으로 함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 이 구성에 의하여, 저마찰피막을 형성함으로써, 운전효율을 보다 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 내치기어의 핀홈에 저마찰피막을 형성하는 것에 관하여, 보다 높은 효율로 운전을 행할 수 있는 편심요동형 감속장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 편심요동형 감속장치의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 내치기어의 내치기어 본체의 주요부 확대 단면도이다.
도 3은 운전효율과 제곱평균제곱근 조도(Rq)의 관계를 나타내는 6시간 후의 그래프이다.
도 4는 운전효율과 제곱평균제곱근 조도(Rq)의 관계를 나타내는 길들이기 후의 그래프이다.

이하, 도면에 근거하여, 본 발명의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 편심요동형 감속장치의 전체 구성부터 설명한다.

도 1은, 그 편심요동형 감속장치의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.

이 편심요동형 감속장치(G)의 입력축(12)은, 모터(14)의 모터축(14A)과 일체화되어 있다. 입력축(12)에는, 키(16)를 통하여 2개의 편심부(18)를 가지는 크랭크축(20)이 연결되어 있다.

각 편심부(18)의 축심(C18)은, 입력축(12)의 축심(C12)에 대하여 각각 편심되어 있다. 이 예에서는, 편심부(18)의 편심 위상차는, 180°이다. 편심부(18)의 외주에는, 구름베어링(22)이 배치되어 있다. 구름베어링(22)의 외주에는 2개의 외치기어(24)가 요동 가능하게 마련되어 있다. 외치기어(24)를 축방향으로 2개 병렬로 구비하고 있는 것은, 필요한 전달 용량의 확보 및 회전 밸런스성의 향상을 의도했기 때문이다. 외치기어(24)는, 각각 내치기어(30)에 내접하여 맞물려 있다.

즉, 이 편심요동형 감속장치(G)는, 외치기어(24)를 요동시키기 위한 크랭크축(20)이, 장치의 직경방향 중앙(입력축(12)의 축심(C12) 및 내치기어(30)의 축심(C30)과 동일한 축)에 배치되어 있는 “센터크랭크타입”이라고 칭해지는 편심요동형 감속장치이다.

내치기어(30)는, 케이싱(28)(의 후술하는 케이싱 본체(52))과 일체화된 내치기어 본체(32)와, 그 내치기어 본체(32)에 형성된 핀홈(34)과, 그 핀홈(34)에 배치된 외측핀(핀부재)(36)을 가지고 있다. 외측핀(36)은, 내치기어(30)의 내치를 구성하고 있다. 내치기어(30)의 내치의 수(외측핀(36)의 수)는, 외치기어(24)의 외치의 수보다 약간(이 예에서는 1개) 많다. 내치기어(30)의 구성 및 그 제조방법에 대해서는, 후에 상세하게 서술한다.

외치기어(24)에는, 그 축심(축심(C18)과 동일)으로부터 오프셋된 위치에, 복수의 관통구멍(24A)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(24A)에는, 내측핀(40)이 끼워 넣어져 있다. 내측핀(40)은, 외치기어(24)의 축방향 측부에 배치된 플랜지체(42)의 내측핀 유지구멍(42A)에 압입·고정되어 있다. 플랜지체(42)는, 출력축(44)과 일체화되어 있다. 출력축(44)은, 한 쌍의 테이퍼롤러베어링(46)에 의하여 지지되어 있다.

다만, 이 실시형태에서는, 내측핀(40)에는, 슬라이딩 촉진부재로서, 내측롤러(48)가 외측에 끼워져 있다. 내측롤러(48)는, 그 일부가 외치기어(24)의 관통구멍(24A)의 내주면과 맞닿아 있다. 내측롤러(48)의 외경은, 관통구멍(24A)의 내경보다 작으며, 내측롤러(48)와 그 관통구멍(24A)의 내주면 사이에는, 편심부(18)의 편심량의 2배에 상당하는 최대 간극이 확보되어 있다. 내측핀(40)(및 내측롤러(48))은, 외치기어(24)를 관통하고 있기 때문에, 그 외치기어(24)의 자전과 동기된 동작을 한다.

한편, 이 편심요동형 감속장치(G)의 케이싱(28)은, 감속기구부(50)를 수납하는 케이싱 본체(52)와, 출력축(44)을 수납하는 출력케이싱체(54)를 가지고 있다. 케이싱 본체(52)의 축방향 부하 반대측에는, (모터커버로서도 기능하고 있는)부하 반대측 커버(56)가 배치되어 있고, 출력케이싱체(54)의 축방향 부하측에는, 부하측 커버(57)가 배치되어 있다. 편심요동형 감속장치(G)는, 다리부(58)의 볼트구멍(58A)을 통하여 도시하지 않은 볼트에 의하여 고정부재에 고정된다.

이 편심요동형 감속장치(G)는, 이상과 같은 구성을 가지고, 모터(14)의 모터축(14A)을 회전시킴으로써, 입력축(12)에 연결된 크랭크축(20)의 2개의 편심부(18)를 회전시킨다. 그러면, 외치기어(24)가 요동하면서 내치기어(30)(구체적으로는, 그 내치기어(30)의 내치를 구성하고 있는 외측핀(36))와 맞물린다. 이로써, 입력축(12)이 1회 회전하여 외치기어(24)가 1회 요동할 때마다, 그 외치기어(24)는, 내치기어(30)와 외치기어(24)의 치수(齒數) 차(이 예에서는 1치) 분만큼 자전한다. 그 결과, 이 자전성분을 내측핀(40) 및 내측롤러(48)를 통하여 플랜지체(42)에 전달하여, 그 플랜지체(42)와 일체화되어 있는 출력축(44)을 감속 회전시킬 수 있다.

다음으로, 내치기어(30)의 근방의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는, 도 1의 내치기어(30)의 내치기어 본체(32)의 주요부 확대 단면도이다.

내치기어(30)는, 상기 서술한 바와 같이, 내치기어 본체(32)와, 그 내치기어 본체(32)에 형성된 핀홈(34)과, 그 핀홈(34)에 배치되며, 내치를 구성하는 외측핀(핀부재)(36)을 가진다. 내치기어(30)의 내치기어 본체(32)는, 케이싱 본체(52)와 일체화되어 있다. 즉, 내치기어 본체(32)는, 케이싱 본체(52)와 동일한 부재이다. 본 명세서에서는, 편의상, 내치기어 본체(32)로 통일하여 칭하는 것으로 한다.

내치기어 본체(32)는, 전체가, 대략 링 형상의 부재로 구성되어 있다. 내치기어 본체(32)의 축방향 양측부에는, 부하 반대측 커버(56)와의 삽입부를 구성하기 위한 단차부(32A), 및 출력케이싱체(54)와의 삽입부를 구성하기 위한 단차부(32B)가 형성되어 있다.

내치기어 본체(32)의 내주에는, 핀홈(34)이, 둘레방향으로 동일한 간격을 가지고, 내치의 치수 분만큼, 각각이 축방향 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 핀홈(34)은, 축과 직각의 단면이 대략 반원 형상으로 된 홈으로 구성되어 있다. 핀홈(34)에는, 내치기어(30)의 내치를 구성하는 외측핀(핀부재)(36)이 회전 가능하게 배치된다.

다만, 도 1에 있어서, 부호 32F는, 내치기어 본체(32)에 부하 반대측 커버(56) 및 출력케이싱체(54)를 연결하기 위한 볼트구멍, 도 2에 있어서, 부호 35는, O링홈이다.

이하, 이 핀홈(34)의 구성을, 그 표면 성상의 설명과 함께, 보다 상세하게 설명한다.

발명자들은, 당해 편심요동형 감속장치(G)의 내치기어 본체(32)의 핀홈(34), 즉 내치기어(30)의 내치를 구성하는 외측핀(36)이 배치되는 핀홈(34)에 관하여, 조도(핀홈(34)의 표면 조도)와 운전효율에 관한 시험을 행했다. 구체적으로는, 먼저, 가공방법을 변경하거나, 동일한 가공방법이더라도, 공구 제원(諸元)을 변경하거나, 이송속도를 변경하거나 하여, 다양한 조도를 가지는 핀홈(34)을 얻어, 그 조도와 운전효율(%)의 관계를 조사했다. 다음으로, 각 조도의 핀홈(34)에, 저마찰피막을 형성하여, 저마찰피막을 형성한 후의 조도와 운전효율(η)의 관계를 조사했다.

본 시험에서는, 조도의 지표로서, 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 측정하고 있다. 제곱평균제곱근 조도(Rq)란, JIS B0601에 정의되어 있는 조도 곡선에 있어서 기준 길이에 대하여 구해지는 제곱평균제곱근 조도(조도 곡선의 각 위치마다의 높이성분의 값의 제곱을 평균하여 제곱근을 취한 조도)를 가리키고 있다.

제곱평균제곱근 조도(Rq)는, 핀홈(34)의 표면 조도를 단면에서 파악했을 때의 산과 골 중, 그 산측(높이방향)의 평균 조도에 가까운 개념의 지표를 얻을 수 있다. 운전효율은, 마찰계수와 큰 상관이 있고, 또한 마찰계수는, 산측의 조도와 큰 상관이 있다고 생각되기 때문에, 본 시험에서는, 조도의 지표로서 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 채용하고 있다. 또, 본 시험에서는, 저마찰피막으로서, 인산망간 피막을 채용하고 있다.

본 시험에서는, 다양한 표면 조도(제곱평균제곱근 조도(Rq))의 핀홈(34)을 얻기 위하여, 보링가공, 기어셰이퍼가공, 배럴가공, 호닝가공, 및 스카이빙가공에 의한 가공방법을 채용하고 있다.

본 시험에서 채용한 보링가공이란, 이른바 “구멍 절삭”이라고 칭해지는 가공이며, 드릴 등으로 미리 가공한 준비구멍을, 단날(싱글포인트 커팅툴)에 의하여 직경을 확대시켜, 핀홈(34)을 형성하는 가공이다.

또, 본 시험에서 채용한 기어셰이퍼가공이란, 피니언커터라고 칭하는 공구를 왕복 이동시켜, 일방향으로 진행될 때에 워크(내치기어 본체(32))를 절삭하고 되돌아가는 공정을 반복하는 가공이다.

또, 본 시험에서 채용한 배럴가공이란, 배럴이라고 칭하는 용기 내에 지재(砥材)와 워크(내치기어 본체(32))와 공작액을 넣고, 회전 또는 진동시켜 표면의 마무리를 행하는 가공이다. 다만, 배럴가공에 있어서도, 전가공으로서 드릴, 혹은 기어셰이퍼가공에 의한 준비구멍가공을 미리 행하고 있다.

또, 본 시험에서 채용한 호닝가공이란, 보링가공에 의하여, 미리 형성한 준비구멍의 내주를, 복수의 숫돌을 장착한 혼이라고 칭해지는 공구를 이용하여 정밀하게 연마(연삭)하는 가공이다.

또, 본 시험에서 채용한 스카이빙가공이란, 스카이빙커터라고 칭하는 공구와 워크(내치기어 본체(32))를 소정 각도를 갖게 하여 회전(예를 들면 동기회전)시켜, 발생하는 속도차에 의하여 창성(創成)하는 가공이다. 본 실시형태에 있어서의 내치기어 본체(32)의 핀홈(34)을 스카이빙가공에 의하여 형성하려면, 예를 들면 일본 실용신안등록 제3181136호에 기재된 가공기계에 대하여, 본 실시형태에 관한 핀홈(34)의 가공에 필요한 커스터마이즈를 적절히 실시함(구체적으로는, 공구를 원호 형상을 가공할 수 있도록 커스터마이즈함)으로써, 그 가공기계를 이용할 수 있다.

시험 대상의 핀홈(34)의 원호의 직경은, 6.0mm, 축방향 길이는, 40.5mm, 내치기어 본체(32)의 소재는, FC200이다. 또, 외측핀(36)의 소재는, SUJ2이며, 연삭가공으로 가공되어 있다. 외측핀(36)의 표면 조도는, 제곱평균제곱근 조도로 Rq 0.2μm 정도이다.

시험조건(시험프로세스)은 이하와 같다.

(a) 먼저, 케이싱 본체(52)에 다양한 가공방법으로 핀홈(34)을 가공하고, 저마찰피막을 형성하지 않은 (조도가 상이한)내치기어(30)를 복수 종류 제조한다. 마찬가지로, 케이싱 본체(52)에 다양한 가공방법으로 핀홈(34)을 가공하고, 저마찰피막을 형성한 (조도가 상이한)내치기어(30)를 복수 종류 제조한다.

그리고, 저마찰피막을 형성하지 않은 내치기어(30), 및 저마찰피막을 형성한 내치기어(30)의 쌍방에 대하여, 제곱평균제곱근 조도(Rq)를, 각각 운전 전에 측정한다.

또한, 저마찰피막을 형성하지 않은 내치기어(30), 및 저마찰피막을 형성한 내치기어(30)의 쌍방에 대하여, 6시간 연속 운전한 후, 및 길들이기 운전이 완료된 후에, 운전효율(η)을 각각 측정한다.

여기에서, 길들이기 운전이 완료된 후란, “운전 개시부터 케이싱(28)의 외주의 온도 변화가 1℃/hr 이하가 될 때까지의 시간이 경과한 후”를 가리키고 있다. 요컨대, 길들이기 운전이 완료된 후란, “운전을 개시함으로써 케이싱(28)의 외주의 온도가 상승하고, 그 온도 상승이 점차 완만해져, 1시간에 상승하는 온도가 1℃ 이하가 될 정도로 열적으로 안정된 후”를 의미하고 있다.

(b) TAYLOR HOBSON사제 “폼탈리서프 PGI840”을 사용하여, 핀홈(34)의 축방향으로 조도 측정을 행하고, 조도 곡선을 얻어, 당해 조도 곡선에 근거하여 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 얻는다.

(c) 트래버스유닛 정밀도에 관해서는, “구동속도: 0.25mm/sec”, “측정 실시 간격: 0.125μm”, “스타일러스 압력: 80mgf”로 하고, 필터 설정에 관해서는, “폼: LS라인”, “필터: 가우시안”, “컷오프(Lc): 0.8mm”, “컷오프(Ls): 0.0025mm”, “밴드폭: 300:1”로 하며, 스타일러스 사양에 관해서는, “선단 반경: 2μm”, “형상: 60° 원추”로 하여 조도를 측정한다.

운전효율(η)은, 다음과 같이 하여 측정했다. 먼저, 편심요동형 감속장치(G)의 입력축(12)에 모터(14)를 연결하고, 출력축(44)에 부하로서의 브레이크장치를 연결하여, 다리부(58)를 바닥 등의 고정부재에 고정한다. 이 상태에서, 브레이크장치의 부하를 편심요동형 감속장치(G)의 정격 토크로 설정하고, 모터(14)를 구동한다. 그리고, 입력축(12)에 있어서의 입력토크와 출력축(44)에 있어서의 출력토크를 계측하고, 계측 결과로부터, {출력토크/(입력토크×감속비)}×100%의 산출식에 의하여, 운전효율(η)을 구했다.

본 시험의 6시간 연속 운전한 후의 측정 결과를, 도 3에 나타낸다.

도 3에 있어서, 검게 칠해져 있는 플롯은, 저마찰피막을 형성하지 않은 시험편(핀홈(34))의 데이터이고, 공백으로 되어 있는 플롯은, 저마찰피막을 형성한 시험편의 데이터를 각각 나타내고 있다.

편의상, 측정된 데이터, 및 후술하는 지견에 근거하여, 제곱평균제곱근 조도(Rq)를, 이하의 6개의 그룹으로 구분한다.

제1 그룹: 2.5μm<Rq의 그룹

제2 그룹: 1.8μm≤Rq≤2.5μm의 그룹

제3 그룹: 1.2μm≤Rq<1.8μm의 그룹

제4 그룹: 0.65μm≤Rq<1.2μm의 그룹

제5 그룹: 0.5μm≤Rq<0.65μm의 그룹

제6 그룹: Rq<0.5μm의 그룹

그리고, 인산망간 피막이 없는 샘플(인산망간 피막을 형성하지 않은 샘플)로서, 상기 제1 그룹~제6 그룹 중 어느 하나에 속하는 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 가지는 그룹을, 각각 제1 무그룹~제6 무그룹이라고 호칭한다. 또, 인산망간 피막이 있는 샘플(인산망간 피막을 형성한 샘플)로서, 상기 제1 그룹~제6 그룹 중 어느 하나에 속하는 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 가지는 그룹을, 각각 제1 유그룹~제6 유그룹이라고 호칭한다.

먼저, 보링가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성하지 않음으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm를 넘는 제1 무그룹(B1)의 핀홈(34)(검은 별표 ★: 3개)을 얻었다. 제1 무그룹(B1)의 6시간 후의 운전효율(ηB1)은, 90.6~91.2% 정도였다.

한편, 보링가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성함으로써, 피막 형성 후(저마찰피막을 형성한 후)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm를 넘는 제1 유그룹(A1)의 핀홈(34)(하얀 별표 ☆: 3개)이 얻어졌다. 제1 유그룹(A1)의 6시간 후의 운전효율(ηA1)은, 91.0~91.1% 정도였다.

다음 측정스텝으로서, 기어셰이퍼가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성하지 않음으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.8μm 이상 2.5μm 이하인 제2 무그룹(B2)의 핀홈(34)(검은 삼각표 ▲: 3개)을 얻었다. 제2 무그룹(B2)의 6시간 후의 운전효율(ηB2)은, 91.2~91.7% 정도였다.

한편, 기어셰이퍼가공에 의하여 형성된 핀홈(34)에, 인산망간 피막을 형성함으로써, 피막 형성 후(저마찰피막을 형성한 후)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.8μm 이상 2.5μm 이하인 제2 유그룹(A2)의 핀홈(34)(하얀 삼각표 △: 3개)이 얻어졌다. 제2 유그룹(A2)의 6시간 후의 운전효율(ηA2)은, 93.6~93.9% 정도였다.

또한 다음 측정스텝으로서, 제2 무그룹(B2)의 기어셰이퍼가공과는 상이한 공구 제원을 가지는 기어셰이퍼가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성하지 않음으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.2μm 이상 1.8μm 미만인 제3 무그룹(B3)의 핀홈(34)(검은 삼각표 ▲: 3개)을 얻었다. 다만, 제2 무그룹(B2)과 제3 무그룹(B3)의 공구 제원의 구체적인 차이는, 이 시험에서는, 공구의 날의 각도와, 날에 대한 코팅의 유무이다(제2 무그룹(B2)에서는 코팅 없음). 제3 무그룹(B3)의 6시간 후의 운전효율(ηB3)은, 91.1~92.5% 정도였다.

한편, 제3 무그룹(B3)과 동일한 기어셰이퍼가공에 의하여 형성된 핀홈(34)에, 인산망간 피막을 형성함으로써, 피막 형성 후(저마찰피막을 형성한 후)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.2μm 이상 1.8μm 미만인 제3 유그룹(A3)의 핀홈(34)(하얀 삼각표 △: 3개)이 얻어졌다. 제3 유그룹(A3)의 6시간 후의 운전효율(ηA3)은, 94.1~94.3% 정도였다.

또한 다음 측정스텝으로서, 배럴가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성하지 않음으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 이상 1.2μm 미만인 제4 무그룹(B4)의 핀홈(34)(검은 마름모 ◆: 3개)을 얻었다. 제4 무그룹(B4)의 6시간 후의 운전효율(ηB4)은, 92.7~93.6% 정도였다.

한편, 배럴가공에 의하여 형성된 핀홈(34)에, 인산망간 피막을 형성함으로써, 피막 형성 후(저마찰피막을 형성한 후)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 이상 1.2μm 미만인 제4 유그룹(A4)의 핀홈(하얀 마름모 ◇: 3개)이 얻어졌다. 제4 유그룹(A4)의 6시간 후의 운전효율(ηA4)은, 94.2~94.4% 정도였다.

또한 다음 측정스텝으로서, 호닝가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성하지 않음으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 이상 1.2μm 미만인 제4 무그룹(B4)의 핀홈(34)(검은 동그라미표 ●: 3개)을 얻었다. 제4 무그룹(B4)의 6시간 후의 운전효율(ηB4)은, 94.0~94.2% 정도였다.

한편, 호닝가공에 의하여 형성된 핀홈(34)에, 인산망간 피막을 형성함으로써, 피막 형성 후(저마찰피막을 형성한 후)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 이상 0.65μm 미만인 제5 유그룹(A5)의 핀홈(34)(하얀 동그라미표 ○: 3개)이 얻어졌다. 이와 같이, 호닝가공에 의하여 얻어진 핀홈(34)이, 인산망간 피막을 형성하지 않았을 때의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 제4 무그룹(B4)에 속하고 있었지만, 인산망간 피막을 형성함으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)는, 제5 유그룹(A5)에 속하는 보다 평활화된 핀홈(34)이 되었다. 제5 유그룹(A5)의 6시간 후의 운전효율(ηA5)은, 94.4~94.8% 정도였다.

또한 다음 측정스텝으로서, 스카이빙가공에 의하여 핀홈(34)을 형성하고, 인산망간 피막을 형성하지 않음으로써, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5 미만인 제6 무그룹(B6)의 핀홈(34)(검은 정사각형 ■: 3개)을 얻었다. 제6 무그룹(B6)의 6시간 후의 운전효율(ηB6)은, 93.8~94.1% 정도였다.

한편, 스카이빙가공에 의하여 형성된 핀홈(34)에, 인산망간 피막을 형성함으로써, 피막 형성 후(저마찰피막을 형성한 후)의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 미만인 제6 유그룹(A6)의 핀홈(34)(하얀 정사각형 □: 3개)이 얻어졌다. 제6 유그룹(A6)의 6시간 후의 운전효율(ηA6)은, 94.2~94.7% 정도였다.

다만, 도 4는, 길들이기 후(길들이기 운전이 완료된 후)에 측정한 운전효율의 데이터를, 도 3과 동일하게 나타낸 그래프이다. 이후의 설명에서는, 상기 도 3의 데이터를 베이스로 하여 검증하고, 도 3과의 비교에 있어서, 이 길들이기 후의 도 4의 데이터에 대해서도, 적절히 설명하는 것으로 한다.

각 그래프의 데이터로부터, 다음 지견이 얻어진다.

<지견 (1)＞

핀홈(34)에 대하여 저마찰피막을 형성하는 메리트가 있다고 할 수 있는 영역은, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 영역이다.

먼저, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm를 넘는 제1 유그룹(A1)과, 2.5μm 이하인 제2 유그룹(A2)~제6 유그룹(A6) 사이에, 제1 임계값(S1)(2.5μm)이 있다는 점에 대하여 검증한다.

도 3(6시간 후)을 참조하여, 보링가공을 실시하고, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm를 넘는 제1 유그룹(A1)(하얀 별표 ☆)은, 저마찰피막을 형성하지 않은 제1 무그룹(B1)(검은 별표 ★)과 비교하여, 운전효율의 향상은 인정되지 않았다(90.6~91.2%→90.5~91.1%). 즉, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm를 넘는 영역(제1 유그룹(A1))은, (코스트와 시간을 들여 저마찰피막을 형성해도)저마찰피막을 형성하지 않았을 때와 비교하여, 운전효율의 상승은 보이지 않아, 저마찰피막을 형성하는 의미가 없다고 검증할 수 있다.

한편, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm 이하인 제2 유그룹(A2)~제6 유그룹(A6)에서는, (정도의 차는 있지만) 모두 당해 저마찰피막을 형성했을 때의 운전효율(ηA2~ηA6)이, 저마찰피막을 형성하지 않았을 때의 운전효율(ηB2~ηB6)보다 상승하고 있다는 사실이 인정된다(저마찰피막을 형성하는 의미가 있다).

이것으로부터, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm를 넘는 제1 유그룹(A1)과, 2.5μm 이하인 제2 유그룹(A2)~제6 유그룹(A6) 사이에, 제1 임계값(S1)이 있으며, 저마찰피막은, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 2.5μm 이하인 핀홈(34)으로 되어야만, 형성하는 메리트가 있다고 검증할 수 있다.

다음으로, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 미만인 제6 유그룹(A6)과, 0.5μm 이상(0.65μm 미만)인 제5 유그룹(A5) 사이에, 제2 임계값(S2)(0.5μm)이 있다는 점에 대하여 검증한다.

6시간 후의 도 3의 그래프에 의하면, 저마찰피막을 형성하지 않은 제6 무그룹(B6)(검은 정사각형 ■)의 운전효율(ηB6)보다, 저마찰피막을 형성한 제6 유그룹(A6)(하얀 정사각형 □)의 운전효율(ηA6)이 높다(93.8~94.1%→94.2~94.7% 정도로 상승하고 있다).

그러나, 길들이기 후의 도 4의 그래프에 의하면, 저마찰피막을 형성하지 않은 제6 무그룹(B6)의 운전효율(ηB6)과, 저마찰피막을 형성한 제6 유그룹(A6)의 운전효율(ηA6)에서, 차가 인정되지 않는다. 그것은, 저마찰피막을 형성하지 않은 제6 무그룹(B6)의 운전효율(ηB6)(검은 정사각형 ■)은, 6시간 후의 도 3보다도 길들이기 후인 도 4가 “상승”하고 있음에도 불구하고(93.8~94.1%→94.0~94.4%), 저마찰피막을 형성한 제6 유그룹(A6)(하얀 정사각형 □)의 운전효율(ηA6)은, 6시간 후의 도 3보다 길들이기 후의 도 4가, 반대로 “저하”하고 있기 때문이다(94.2~94.7%→94.2~94.4%).

그 결과, 길들이기 후의 도 4에서는, 저마찰피막을 형성하지 않은 제6 무그룹(B6)의 운전효율(ηB6)과, 저마찰피막을 형성한 제6 유그룹(A6)의 운전효율(ηA6)에, 거의 차가 없어지게 되었다. 즉, 저마찰피막을 형성함으로써 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 미만이 되는 영역(제6 유그룹(A6))은, (코스트와 시간을 들여 저마찰피막을 형성해도)운전의 대부분을 차지하는 길들이기 후에 있어서는, 저마찰피막을 형성하지 않았을 때와 비교하여, 운전효율은 거의 향상하지 않는다.

이에 대하여, 다시 도 3의 그래프를 참조하여, 호닝가공을 실시하고, 또한 저마찰피막을 형성함으로써 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 이상(0.65μm 미만)이 된 제5 유그룹(A5)은, 저마찰피막을 형성하지 않았을 때(제4 무그룹(B4) 상태일 때)와 비교하여, 6시간 후인 도 3과, 또 길들이기 후인 도 4에서 모두, 운전효율은 명확하게 향상되어 있다(도 3에서는, 94.0~94.2%→94.4~94.8%로 대체로 0.5% 정도 상승, 도 4에서도, 93.9~94.0%→94.4~94.5%로 대체로 0.5% 정도 상승).

즉, 6시간 후(도 3)와, 길들이기 후(도 4) 모두, 저마찰피막을 형성한 제5 유그룹(A5)은, 저마찰피막을 형성하지 않은 상태로부터의 운전효율의 상승이 명확하게 인정된다. 또, 운전효율(ηA5, ηA6)의 절대치의 비교에 있어서도, 6시간 후와, 또, 길들이기 후 모두, 저마찰피막을 형성한 제5 유그룹(A5)의 운전효율(ηA5)이, 저마찰피막을 형성한 제6 유그룹(A6)의 운전효율(ηA6)보다 높다고 인정된다. 따라서, 저마찰피막을 형성함으로써 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 이상(0.65μm 미만)이 된 제5 유그룹(A5)은, 저마찰피막을 형성하는 메리트가 있다.

이것으로부터, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 미만인 제6 유그룹(A6)과, 0.5μm 이상인 제5 유그룹(A5) 사이에, 제2 임계값(S2)이 있으며, 저마찰피막은, 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.5μm 이상인 핀홈(34)으로 되어야만, 형성하는 메리트가 있다고 검증할 수 있다.

이상의 검증을 종합하면, 결국, 핀홈(34)에 대하여 저마찰피막을 형성하는 메리트가 있다고 할 수 있는 것은, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 영역(제2 유그룹(A2)으로부터 제5 유그룹(A5)까지)이라고 하는 지견 (1)이 얻어진다.

<지견 (2)＞

지견 (1)에서 얻어진 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 영역 중에서도, 0.65μm 이상 2.5μm 이하인 영역은, 저마찰피막을 형성하는 메리트가, 보다 크다.

이 지견 (2)는, 요컨대, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 (0.5μm 이상)0.65μm 미만인 제5 유그룹(A5)과, 0.65μm 이상인 제4 유그룹(A4)~제2 유그룹(A2) 사이에, 제3 임계값(S3)(0.65μm)이 있고, 또한, 당해 제3 임계값(S3)을 경계로 하여, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 미만인 영역측보다, 0.65μm 이상인 영역측이, 저마찰피막을 형성하는 메리트가, 보다 크다는 것이다. 이하, 이 점에 대하여 검증한다.

다시, 도 3을 참조하여, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 미만이 된 제5 유그룹(A5)(하얀 동그라미표 ○)의 운전효율(ηA5)은, 저마찰피막을 형성하지 않은 제4 무그룹(B4)(검은 동그라미표 ●) 상태에서의 6시간 후의 운전효율(ηB4))과 비교하여 상승하고는 있지만, 상승의 정도는 크지 않다(상기 서술한 바와 같이, 94.0~94.2%→94.4~94.8%: 대체로 0.5% 정도의 상승). 그리고, 동일한 영역의 길들이기 후의 도 4를 참조해도, 동일한 정도이며, 역시 그다지 상승하고 있지 않다(상기 서술한 바와 같이, 93.9~94.0%→94.4~94.5%: 대체로 0.5% 정도의 상승).

한편, 도 3을 참조하여, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 이상(1.2μm 미만)인 제4 유그룹(A4)(하얀 마름모 ◇)의 6시간 후의 운전효율(ηA4)은, 저마찰피막을 형성하지 않은 제4 무그룹(B4)의 6시간 후의 운전효율(ηB4))(검은 마름모 ◆)과 비교하여, 보다 크게 상승하고 있다(92.7~93.6%→94.2~94.4%: 대체로 1.0% 정도의 상승). 즉, 제4 유그룹(A4)은, 제5 유그룹(A5)보다 저마찰피막을 형성했을 때의 6시간 후의 운전효율(ηA4)의 상승률이 크다. 그리고, 동일한 영역의 도 4를 참조해도, 제4 유그룹(A4)의 길들이기 후의 운전효율(ηA4)은, 저마찰피막을 형성하지 않은 제4 무그룹(B4)의 길들이기 후의 운전효율(ηB4)과 비교하여, 마찬가지로 보다 크게 상승하고 있다(92.5~93.0%→93.9~94.2%: 대체로 1.0% 정도의 상승). 즉, 길들이기 후에 있어서도, 제4 유그룹(A4)의 영역의 운전효율(ηA4)의 상승률은, 명확하게 제5 유그룹(A5)의 영역의 운전효율(ηA5)의 상승률보다 크다.

이것으로부터, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 미만인 제5 유그룹(A5)과, 0.65μm 이상인 제4 유그룹(A4) 사이에는, 제3 임계값(S3)이 있고, 또한, 당해 제3 임계값(S3)을 경계로 하여, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 0.65μm 미만(제5 유그룹(A5))인 영역측보다, 0.65μm 이상(제4 유그룹(A4))인 영역측이, 저마찰피막을 형성하는 메리트가 보다 크다고 검증할 수 있다.

즉, 지견 (1)에서 얻어진 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 영역 중에서도, 0.65μm 이상 2.5μm 이하인 영역은, 저마찰피막을 형성하는 메리트가, 보다 크다는 지견 (2)가 얻어진다.

<지견 (3)＞

지견 (2)에서 얻어진 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.65μm 이상 2.5μm 이하인 영역 중에서도, 1.2μm 이상 2.5μm 이하인 영역(제3, 제2 유그룹(A3, A2))은, 저마찰피막을 형성하는 메리트가 더 크다.

도 3(6시간 후), 도 4(길들이기 후)의 쌍방에 있어서, 기어셰이퍼가공에 의하여 얻어진 핀홈(34)에 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.2μm 이상인 제3, 제2 유그룹(A3, A2)의 운전효율(ηA3, ηA2)은, 저마찰피막을 형성하지 않은 제3, 제2 무그룹(B3, B2)의 운전효율(ηB3, ηB2)과 비교하여, 대체로 2% 정도 상승하고 있어, 상승률은 매우 크다. 즉, 6시간 후의 도 3과, 길들이기 후의 도 4에서 모두, 제3, 제2 유그룹(A3, A2)의 영역의 운전효율(ηA3, ηA2)은, 명확하게 제4 유그룹(A4)의 영역의 운전효율(ηA4)보다 상승률이 크다.

이것으로부터, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.2μm 미만인 제4 유그룹(A4)과, 1.2μm 이상인 제3, 제2 유그룹(A3, A2) 사이에, 제4 임계값(S4)(1.2μm)이 있고, 또한, 당해 제4 임계값(S4)을 경계로 하여, 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 1.2μm 미만인 영역측보다, 1.2μm 이상인 영역측이, 저마찰피막을 형성하는 메리트가 보다 크다는 것을 검증할 수 있다.

즉, 지견 (2)에서 얻어진 저마찰피막을 형성한 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.65μm 이상 2.5μm 이하인 영역 중에서도, 1.2μm 이상 2.5μm 이하인 영역(제3, 제2 유그룹(A3, A2))은, 저마찰피막을 형성하는 메리트가 더 크다는 지견 (3)이 얻어진다.

따라서, 지금까지의 지견 (1)~(3)을 종합적으로 판단하면, 핀홈(34)에 대하여 저마찰피막을 형성하는 메리트가 있다고 할 수 있는 것은, 저마찰피막 형성 후의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 영역의 핀홈(34)이고, 바람직하게는, 0.65μm 이상 2.5μm 이하인 영역의 핀홈(34)이며, 더 바람직하게는, 1.2μm 이상 2.5μm 이하인 영역의 핀홈(34)이라고 할 수 있다.

다만, 본 시험에 있어서는, 핀홈(34)의 형성에 있어서 저마찰피막을 형성한 후의 소정의 조도를 얻기 위하여, 그 핀홈(34)을, 보링가공, 기어셰이퍼가공, 배럴가공, 호닝가공, 및 스카이빙가공에 의하여 형성하고 있었다. 그러나, 이들의 가공방법의 선택은, 어디까지나 본 실시형태(본 시험)에 있어서의 다양한 조도의 핀홈(34)을 얻기 위한 것이다. 반대로, 가공방법이 동일해도, 가공조건(예를 들면, 공구 이송속도), 공구 형상이나 공구 정밀도 등의 공구 제원 등이 바뀌면, 제곱평균제곱근 조도(Rq)의 값은 변경된다. 예를 들면, 동일한 기어셰이퍼가공이어도, 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 1.2μm 이하로 할 수 있을 가능성이 있고, 2.5μm 이상이 되는 일도 있을 수 있다. 본 발명에서는, 제곱평균제곱근 조도(Rq)를, 차별화의 지표로 하고 있으며, 가공방법 자체는 특별히 한정되지 않는다. 상기 가공방법 이외에, 예를 들면, 숏 피닝 등의 가공방법을 채용해도 된다.

한편, 가공방법 등이 상이하면, 예를 들면, 앞의 배럴가공과 호닝가공의 예와 같이, 저마찰피막을 형성하지 않았을 때에 있어서, 동일한 제곱평균제곱근 조도(Rq)를 가지고 있어도(모두 제4 무그룹(B4)), 저마찰피막을 형성한 후에 있어서 제곱평균제곱근 조도(Rq)가 상이하게 되는 경우도 있다(배럴가공으로 저마찰피막을 형성한 경우는 제4 유그룹(A4)인 채이고, 호닝가공으로 저마찰피막을 형성한 경우는 제5 유그룹(A5)으로 변화).

본 발명에 있어서는, 어디까지나, 핀홈에 대하여 저마찰피막을 형성한 후의 조도(제곱평균제곱근 조도(Rq))를, 차별화의 지표로 하고 있다. 요컨대, 본 발명에서는, 핀홈의 가공방법 이외에, 저마찰피막을 형성하지 않았을 때의 조도에 대해서도, 특별히 한정되지 않는다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 편심요동형 감속장치로서, 장치의 직경방향 중앙에 크랭크축을 1개 구비하는 “센터크랭크타입”의 편심요동형 감속장치가 예시되어 있었다. 그러나, 편심요동형 감속장치로서는, 장치의 축심으로부터 떨어진 위치에 복수의 크랭크축을 구비하고, 그 복수의 크랭크축을 동기하여 회전시킴으로써, 외치기어를 요동시키는 “분할타입”의 편심요동형 감속장치도 공지이다. 본 발명은, 이와 같은 분할타입의 편심요동형 감속장치에 있어서도, 내치기어가, 내치기어 본체와, 그 내치기어 본체에 형성된 핀홈과, 그 핀홈에 배치된 핀부재를 가지는 구성으로 되어 있는 한, 동일하게 적용 가능하다.

또, 상기 실시형태에 있어서, 내측핀에 슬라이드 촉진부재로서 내측롤러가 외측에 끼워져 있던 바와 같이, 외측핀에 대해서도, 슬라이드 촉진부재로서 외측롤러를 외측에 끼우도록 구성한 내치기어를 가지는 편심요동형 감속장치도 공지이다. 이 경우, 내치기어 본체에는, 당해 외측롤러가 배치되는 핀홈이 형성되게 된다. 본 발명은, 이와 같은 외측롤러가 배치되는 핀홈에 대해서도, 당해 외측롤러를 본 발명의 핀부재라고 함으로써, 동일하게 적용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 저마찰피막으로서 인산망간 피막을 형성하도록 하고 있었지만, 본 발명에 관한 저마찰피막은, 인산망간 피막에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 고체 윤활피막이어도 된다. 여기에서의 고체 윤활피막이란, 이황화 몰리브덴, PTFE, 그라파이트 등의 고체 윤활제를 단독 또는 복합적으로 도료 중에 분산시켜, 피처리물에 코팅하는 처리를 가리키고 있다.

G 편심요동형 감속장치
12 입력축
18 편심부
20 크랭크축
24 외치기어
30 내치기어
32 내치기어 본체
34 핀홈
36 외측핀(핀부재)
Rq 제곱평균제곱근 조도
η 운전효율

Claims (4)

1. 내치기어가, 내치기어 본체와, 상기 내치기어 본체에 형성된 핀홈과, 상기 핀홈에 배치된 핀부재를 가지는 편심요동형 감속장치로서,
   상기 핀홈에 저마찰피막이 형성되고,
   상기 저마찰피막을 형성한 후의 상기 핀홈의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.5μm 이상 2.5μm 이하인 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 저마찰피막을 형성한 후의 상기 핀홈의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 0.65μm 이상 2.5μm 이하인 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 저마찰피막을 형성한 후의 상기 핀홈의 제곱평균제곱근 조도(Rq)가, 1.2μm 이상 2.5μm 이하인 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 저마찰피막이, 인산망간 피막인 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
   

Images