KR20180097501A - 구조물의 변속기 연결 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 구동 측 구조물(14)과 내부에 방사형으로 배열된 변속기를 밀봉하는 변속기 외곽 링(12) 사이의 연결 조립체에 관한 것으로서, 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에 환상형 챔버(16)가 구비되고, 환상형 챔버 안에 연결 부재(18)가 구비되고, 환상형 챔버(16)의 적어도 하나의 측면 위에 축방향으로 전개되는 주변 가이드부(17)가 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에 구비되고, 연결 부재(18)는 주변 확장부 위로 간격을 가지고 배열된 탄성 변형가능한 볼록부(26)를 가지며, 볼록부(26)가 탄성 변형되면 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에서 압력-맞춤 연결(force-fit connection)을 형성한다.

Description

구조물의 변속기 연결 조립체
본 발명은 구동 측 구조물과 내부에 방사형으로 배열된 구조물을 밀봉하는 변속기 외곽 링 사이의 연결 조립체에 관한 것이다. 변속기는 구동기의 구동 측과 피동 측을 구동 샤프트로 연결할 수 있다. 본 발명의 연결 조립체는 기계 제작의 여러 분야, 특히 로봇 분야에서 사용될 수 있다.
특허문헌 DE 10 2005 027 290 A1으로부터, 청구항 1항의 전제부에 따른 연결 조립체가 공지되어 있다.
본 발명은 구동 측 구조물과 내부에 방사형으로 마련된 변속기를 밀봉하는 변속기 외곽 링 사이의 연결 조립체를 제공하려는 것이고, 특히 구조물의 변속기 외곽 링을 간단하고, 신속하고, 더 경제적이고, 중심에 설치할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 독립항들의 특징으로부터 개시된다. 더욱 유리한 실시예들 및 설계들은 종속항의 대상이다. 본 발명에서 추가적인 특성, 적용 가능성, 및 유리한 점들은 도면에 도시된 발명의 예시적인 실시예 뿐만 아니라, 하기의 상세한 설명으로부터 추론된다.
발명의 제1 양태는 구동 측 구조물과 내부에 방사형으로 마련된 변속기를 밀봉하는 변속기 외곽 링 사이의 연결 조립체에 의해 해결되는데, 변속기 외곽 링과 구동 측 구조물 사이에는 연결 부재와 함께 형성되는 환상형 공간이 있으며, 환상형 공간의 적어도 하나의 측면 위에 축 방향으로 전개되는 주변 가이드부가 변속기 외곽 링과 구동 측 구조물 사이에 구비된다.
본 발명에 따른 연결 부재는 주변 연장부에 걸쳐 간격을 가지고 배열된 탄성적으로 변형 가능한 볼록부를 가지며, 볼록부가 탄성적 변형되면 변속기 외곽 링과 구동 측 구조물 사이에서 압력-맞춤 연결(force-fit connection)을 형성한다. 가급적 볼록부는 연결 부재의 주변 연장부에 걸쳐 균등하게 분포된다.
연결 부재는 변속기 외곽 링의 가장자리를 통해 볼록부에 걸쳐 대체로 균일하게 발생하는 힘을 방사형으로 분포시킨다. 또한, 변속기 외곽 링 및 구동 측 구조물의 열로 인해 발생하는 서로 다른 물질적 팽창을 최대로 보상한다. 변속기의 기계적 과부하는 변속기 외곽 링과 구동 측 구조물 사이의 압력-맞춤 연결로 인해 제거된다. 이를 위해 연결 부재(형상 및 재질 속성)와 환상형 공간(형상)을 적절히 선택하여 사전 결정된 토크로 시작하여 변속기 외곽 링이 구동 측 구조물로 미끄러지도록 해야 한다.
여기서 환상형 공간의 양 측면에 있어서, 변속기 외곽 링을 축방향으로 안내하는 주변 가이드부가 구동 측 구조물 상에 형성된다. 유리하게는, 구조물의 두 주변 가이드부는 환상형의 주변 가이드부의 길이 방향 축에 대하여 서로 다르게 방사형으로 간격을 가져서 이격이 되고, 방사형으로 간격을 갖는 주변 가이드부에 변속기 외곽 링이 상보형(complementary)으로 형성된다. 즉, 변속기 외곽 링의 길이 방향 축에 대하여 서로 다르게 방사형으로 간격을 가지는 2개의 주변 표면이 이격되어 있는 것이다. 이로 인해 변속기 외곽 링에 대한 최소 2단계 가이드가 제공된다. 이렇게 하면 무엇보다도 경량 디바이스를 사용할 수 있도록 연결 조립체의 무게를 줄일 수 있다. 구동 측 구조물의 리세스(recess) 영역에는 유리하게 모따기된 삽입부가 있다. 모따기된 리세스로 인해, 변속기 외곽 링을 구동 측 구조물에 밀어 넣을 때 연결 조립체가 손상되지 않는다.
유리하게는, 변속기가 드라이브, 전기 모터, 유압 모터 등과 같은 구동 측에 연결될 수 있고, 예를 들면 피동 기계 같은 피동 측에 연결되어 있을 수 있다. 구동 및 피동 부품을 구비한 대응하는 연결 조립체는 예를 들어 필요에 따라 하우징 내에서 선택된다. 변속기는 유리하게 축(shaft) 변속기, 사이클로이드(cycloid) 변속기, 갤럭시(galaxy) 변속기 또는 유성 (planet) 변속기이다.
압력-맞춤 연결은 필요에 따라 설정될 수 있는 정적 마찰에 맞게 설계된다. 이는 사전 지정된 토크를 초과하는 경우에만 변속기 외곽 링의 길이 방향 축을 기준으로 하여 구동 측 구조물에 변속기 외곽 링의 슬라이드 또는 회전 운동이 발생할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 연결 조립체는 로봇 팔에서 특별한 이점이 있다. 로봇 팔에서 변속기 외곽 링의 기계적 통합이 종래의 기술과 비교하여 상당히 용이하다. 로봇 공학에서 현재까지 사용된 로봇 팔에서의 기어 연결은 나사 연결형태인데, 로봇에서 사용되는 변속기 유형(예: 축 변속기)은 시장에서 유일하게 나사 형태만이 가용하기 때문이다. 한편, 치수 안정성에 대한 높은 요구 때문에 사용되는 변속기 유형은 반경 방향 힘에 대해 극히 작은 영향을 미친다. 변속기의 축 방향 나사 부착에는 방사 방향의 힘이 거의 작용하지 않는 반면, 변속기 외곽 링을 압축할 때 구성 부품 내의 미세한 공차 편차라도 사용된 변속기 부품의 페어링에 상당한 영향을 미친다. 이러한 이유 때문에, 변속기는 현재 압력에 의해 장착되지 않고, 나사 체결된다. 본 발명의 연결 조립체는 종래 기술에서 사용한 연결 조립체와 비교할 때 더 가볍다. 또한, 본 발명의 연결 조립체는 로봇 팔의 더욱 소형화된 설계를 가능케 하여 로봇 팔의 동적 특성과 감도를 개선시킬 수 있다. 또한, 종래 기술에서 사용되는 나사 연결부의 크기 감소에 따라 연결 안정성 문제가 감소하여, 종래 기술에 비해 연결 조립체의 확장성이 향상된다. 본 발명의 연결 조립체는 더 견고함을 제공한다. 본 발명의 연결 조립체를 사용하면 로봇 팔에서 변속기의 연결/통합에 사용되는 부품이 줄어들어, 결국 오류 수용력, 마모 및 터짐이 감소한다.
유리하게, 구동 측 구조물은 변속기 외곽 링의 축 가이드가 있어서 주변 가이드부의 길이 방향 축을 따르는 움직임이 방해된다.
유리하게, 환상형 공간이 구동 측 구조물의 주변 측(peripheral-side) 리세스로 구성된다. 또는 환상형 공간이 변속기 외곽 링의 주변 측 리세스로 구성된다.
유리하게, 연결 조립체는 설치되지 않은 상태에서 환상형 공간의 깊이보다 더 큰 두께를 가져서, 환상형 공간에 결합되는 연결 조립체가 환상형 공간에 놓인다(변속기 외곽 링이 설치되지 않은 경우). 변속기 외곽 링의 모따기된 삽입부(위 참조)는 환상형 공간에 이미 배열되어 있는 연결 부재가 있는 구조물의 변속기 외곽 링을 축 방향으로 삽입하는 데 도움이 된다. 모따기된 삽입부는 연속적으로 변속기 외곽 링을 환상형 공간에 삽입할 때 연결 부재를 가압하여, 스내깅(snagging)이 발생하지 않도록 한다. 유리하게, 변속기 외곽 링에 구동 측 베어링 플랜지의 중심을 맞추기 위한 리세스가 형성된다. 이 리세스는 특히 구동 측 베어링 플랜지를 안내하는 데 사용된다.
연결 부재는 유리하게 탄성적인 특성을 가지고 있다. 마찬가지로 연결 부재는 밴드 모양으로, 방사형으로 간격이 떨어져서 연설된 볼록부를 가진 닫히거나 열린 밴드형태로 구성된다. 유리하게는, 모든 볼록부는 환상형 공간의 길이 방향 축과 환상형 공간에 밴드가 설치된 상태에 대하여 외곽을 따라 방사형으로 연설된다.
유리하게, 볼록부는 밴드를 따라 또는 밴드의 일부 영역(sub-region)에만 균일한 분포로 배열된다. 마찬가지로 볼록부는 밴드의 일부 범위에 배열되는데, 각 경우에 연결 부재가 설치된 상태에서 반대편에 방사상으로 놓여 있다. 마찬가지로 볼록부는 연결 부재의 일부 영역 너머까지 확장된다. 유리하게 볼록부는 호 형태로 구성된다.
연결 조립체의 추가적인 개발에 있어서, 연결 부재는 물결과 같거나 들쭉날쭉한 구성으로 형성된다. 더욱이, 유리하게는 연결 부재가 열린 고리 또는 닫힌 고리 형태로 구성된다.
유리하게, 변속기 외곽 링과 구동기 하우징 사이에 다른 슬라이딩 토크를 설정하기 위해 다양한 형상 및/또는 재질로 교체할 수 있는 연결 부재가 연결 조립체에 장착될 수 있다. 이 방법으로 다양한 운영 시나리오에 대해 동일한 연결 조립체를 구성할 수 있다.
예를 들어, 두께, 기하 형상 설계 또는 재질과 관련하여 변속기 외곽 링의 치수화 범위는 특정 작동 용도에 따라 그리고 구동 측 구조물에 따라 선택되어서, 연결 부재 위에서 반경 방향으로 작동하는 힘에 의한 변속기 외곽 링의 기계적 변형이 배제되거나 최소한 가능한 범위로 배제된다.
본 발명의 다른 양태는 위에서 설명한 것과 같은 하나 또는 여러 개의 연결 조립체를 구비하는 로봇 관절 유니트 또는 로봇 팔에 관한 것이다.
부가적인 장점, 특성 및 상세함은 최소한 하나의 실시예를, 필요한 경우에는 도면을 참고하여 상세히 서술하는 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 동일한 부분들, 유사한 부분들 및/또는 균등한 기능을 가진 부분들은 동일한 참조번호로 표시된다.
본 발명을 통해, 구동 측 구조물과 내부에 방사형으로 마련된 변속기를 밀봉하는 변속기 외곽 링 사이의 연결 조립체가 제공되고, 특히 구조물의 변속기 외곽 링을 간단하고, 빠르고, 더 경제적이며, 중심에 설치할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 실시예의 종단면을 도시하고,
도 2는 도 1의 연결 조립체의 상세도를 도시하고, 그리고
도 3은 연결 부재의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1은 구동 측 구조물(14)과 내부에 방사형으로 배열된 변속기를 밀봉하는 변속기 외곽 링(12) 사이의 연결 조립체(10)의 예시적인 실시예를 대략적으로 도시한다. 구동 측 구조물(14)은 중공 부재로 구성되어 있다. 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에는 내부에 구비된 연결 부재(18)와 함께 환상형 챔버(16)가 위치한다. 환상형 챔버(16)는 구동 측 구조물(14) 내에 주변 측이 함몰된 형태로 구성된다. 연결 부재(18)는 스프링 철로 만들어져 탄성을 가지며, 일정 간격을 가지며 방사형으로 연설되는 볼록부(26)(도 3 참조)를 가지는 개구 밴드(Open Band)로서 구성된다. 볼록부(26)가 탄성 변형되면, 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에 압력-맞춤 연결(force-fit connection)이 형성된다. 밴드에 형성된 볼록부(26)는 환상형 챔버(16) 내의 연결 부재(18)가 탑재 상태에서 연결 조립체(10)의 중심축(미도시)에 대하여 방사형으로 안쪽에 모두 연설된다. 더 나아가, 연결 조립체는 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물 사이에 환상형 챔버(16)에 대한 축 방향 양쪽으로 주변 가이드부(17)를 구비한다.
도 2는 도 1의 연결 조립체(10)의 상세도를 도시한다.
환상형 챔버(16)에 대해 양쪽으로, 주변 가이드부(17)가 양 측면 상에 구성되고, 환상형 챔버(16)는 구동 측 구조물(14)에서 주변 측 리세스로서 구성되며, 더 나아가서 2개의 주변 가이드부(17)와 변속기 외곽 링(12) 사이에 리세스(22)가 형성된다. 리세스(22) 영역에 모따기된 삽입부(24)가 구성된다. 따라서 리세스는 2단 가이드(two-stage guide) 효과가 있다. 이에 대응하는 상보물로서, 구동 측 구조물(14) 상에 만입부(23)가 구성되며, 모따기된 삽입부(25)가 리세스 영역에 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 연결 부재(18)의 예시적인 실시예를 도시한다. 연결 부재(18)은 탄성 재질의 개구 밴드(Open Band)로 구성된다. 밴드 안쪽의 면을 따라서, 연결 부재(18)는 안쪽으로 향하는 볼록부들을 가진다.
비록 발명의 상세 내용이 선호되는 예시적 실시예에 의해 도시되고 설명되었지만, 발명은 설명된 예에 국한되지는 않으며, 이로부터 다른 변형예가 발명의 보호범위를 이탈하지 않는 범위에서 본 기술의 당업자에 의해 유도될 수 있다. 따라서 다수의 변형 가능성이 존재하는 것은 명백하다. 이와 마찬가지로, 예를 들어 명명된 실시예는 실제로 보호 범위, 응용 옵션 또는 발명의 구성과 같은 한계로 이해할 수 없는 예만을 보여 주고 있다는 것도 분명하다.
오히려, 본 기술 분야의 당업자가 모범적인 구현을 구체적으로 할 수 있도록 하는 것이 현재의 상세한 설명과 도면이다. 공개된 발명의 개념을 잘 알고 있는 기술 분야의 당업자는 예를 들어 청구항 및 이들의 법적 대응물에 따라 정의되는 보호 범위를 벗어나지 않고 예시적 실시예로 명명된 개별 요소의 기능이나 구성과 관련하여 수많은 변화를 만들 수 있다.
10 : 연결 조립체 12 : 변속기 외곽 링
13 : 변속기 외곽 링의 리세스 14 : 구동 측 구조물
16 : 환상형 챔버 17 : 주변 가이드부
18 : 연결 부재
22 : 변속기 외곽 링 상의 리세스
23 : 구동 측 구조물 상의 만입부
24 : 변속기 외곽 링 상의 삽입부
25 : 구동 측 구조물 상의 삽입부 26 : 볼록부(들)

Claims (10)

  1. 구동 측 구조물(14)과 내부에 방사형으로 배열된 변속기를 밀봉하는 변속기 외곽 링(12) 사이의 연결 조립체로서,
    환상형 챔버(16)의 적어도 하나의 측면 위에 축 방향으로 주변 가이드부(17)가 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에 구비되고,
    연결 부재(18)는 주변 연장부 위로 간격을 가지고 배열된 탄성 변형가능한 볼록부(26)를 가지며, 볼록부(26)의 탄성 변형 하에서 변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에서 압력-맞춤 연결을 형성하며,
    변속기 외곽 링(12)과 구동 측 구조물(14) 사이에 환상형 챔버(16)가 구비되고, 환상형 챔버 안에 연결 부재(18)가 구비되고, 구동 측 구조물(14) 위의 2개의 주변 가이드부(17) 사이에 리세스(22)가 구비되는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 주변 가이드부(17)는 환상형 챔버(16)의 양 측면 상에 구성되는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 환상형 챔버(16)는 구동 측 구조물(14)의 주변측 리세스로서 구성되는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 환상형 챔버(16)는 변속기 외곽 링(12)의 주변측 리세스로서 구성되는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 구동 측 구조물(14)의 만입부(23) 영역에는 모따기된 삽입부(24)가 위치하는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 만입부(23)는 적어도 2단 가이드의 효과를 가지는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 변속기 외곽 링(12) 상에는 구동 측 베어링 플랜지의 중심을 맞추기 위한 리세스(13)가 구비되는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 부재(18)는 일정한 간격으로 이격되어 방사형으로 연설된 볼록부(26)를 구비하는 밴드형태로 형성되는 점을 특징으로 하는 연결 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 연결 조립체(10)를 구비하는 로봇 관절 유니트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 연결 조립체(10)를 구비하는 로봇 팔.
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