KR20200000325A

KR20200000325A - 감속장치

Info

Publication number: KR20200000325A
Application number: KR1020190038372A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 다무라; 아키라 야마모토
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US20190390735A1; JP2019219041A; JP7022014B2; KR102656390B1; CN110630694B; DE102019114097A1; CN110630694A; US11174918B2

Abstract

경량화가 가능한 감속장치를 제공한다.
외치기어(14)와, 외치기어(14)와 맞물리는 내치기어(16)와, 외치기어(14)의 자전과 동기하는 제1 부재(18)와, 내치기어(16)의 자전과 동기하는 제2 부재(20)와, 제1 부재(18)와 제2 부재(20)의 사이에 배치되는 주베어링(24)을 구비하고, 제1 부재(18) 및 제2 부재(20) 중 일방이 피구동부재(50)에 연결되며, 타방이 외부부재(52)에 고정되는 감속장치로서, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)은, 외치기어(14) 및 내치기어(16)를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성된다.

Description

감속장치{Reducer device}

본 출원은 2018년 6월 22일에 출원된 일본 특허출원 제2018-118460호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 감속장치에 관한 것이다.

본 출원인은, 특허문헌 1에 있어서, 편심체의 반경방향 외측에 마련된 외치기어와, 이 외치기어와 내접하여 맞물리는 내치기어를 구비한 감속기를 개시했다.

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2009-150520호

특허문헌 1에 기재된 감속기는, 외치기어 및 내치기어에 더하여, 주요한 구성요소로서 제1, 제2 플랜지나 내치기어를 덮는 프레임체 등을 구비하고 있다. 종래의 감속기구에서는, 이들의 주요한 구성요소는 철계 재료로 구성되어 있기 때문에, 감속기구의 중량이 증가하는 경향이 있다. 이와 같은 감속기구에 관해서는, 용도를 확대하기 위하여 경량화하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 경량화하기 위하여 각 부재를 단순하게 수지화하면, 당해 감속기에 구동되는 피구동부재로부터 받는 모멘트를 지지하지 못할 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 경량화가 가능한 감속장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태의 감속장치는, 외치기어와, 외치기어와 맞물리는 내치기어와, 외치기어의 자전과 동기하는 제1 부재와, 내치기어의 자전과 동기하는 제2 부재와, 제1 부재와 제2 부재의 사이에 배치되는 주(主)베어링을 구비하고, 제1 부재 및 제2 부재 중 일방이 피구동부재에 연결되며, 타방이 외부부재에 고정되는 감속장치로서, 제1 부재, 제2 부재 및 주베어링은, 외치기어 및 내치기어를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성된다.

본 발명의 다른 양태도 또한, 감속장치이다. 이 장치는, 외치기어와, 외치기어와 맞물리는 제1 내치기어 및 제2 내치기어와, 제1 내치기어의 자전과 동기하는 제1 부재와, 제2 내치기어의 자전과 동기하는 제2 부재와, 제1 부재와 제2 부재의 사이에 배치되는 주베어링을 구비하고, 제1 부재 및 제2 부재 중 일방이 피구동부재에 연결되며, 타방이 외부부재에 고정되는 감속장치로서, 제1 부재, 제2 부재 및 주베어링은, 제1 내치기어 및 제2 내치기어를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성된다.

다만, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성요소나 표현을 방법, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 의하면, 경량화가 가능한 감속장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태의 감속장치를 나타내는 측면단면도이다.
도 2는 도 1의 감속장치의 A-A선 단면도이다.
도 3은 제2 실시형태의 감속장치를 나타내는 측면단면도이다.

이하, 본 발명을 적합한 실시형태를 바탕으로 각 도면을 참조하면서 설명한다. 실시형태, 비교예 및 변형예에서는, 동일 또는 동등의 구성요소, 부재에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 도면에 있어서의 부재의 치수는, 이해를 용이하게 하기 위하여 적절히 확대, 축소하여 나타난다. 또한, 각 도면에 있어서 실시형태를 설명하는 데 있어서 중요하지 않는 부재의 일부는 생략하여 표시한다.

또한, 제1, 제2 등의 서수(序數)를 포함하는 용어는 다양한 구성요소를 설명하기 위하여 이용되지만, 이 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별할 목적으로만 이용되고, 이 용어에 의하여 구성요소가 한정되는 것은 아니다.

[제1 실시형태]

이하, 도 1, 도 2를 참조하여, 제1 실시형태에 관한 감속장치(10)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태의 감속장치(10)를 나타내는 측면단면도이다. 도 2는, 도 1의 AA선을 따른 감속장치(10)의 단면도이다. 이 도면에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 2매의 외치기어(14)의 일방을 표시하고, 타방은 표시하고 있지 않다. 타방의 외치기어(14)는, 일방의 외치기어(14)와 180도의 위상차를 갖고 편심하는 점에서 상이하고, 그 외의 구성은 동일하다. 본 실시형태의 감속장치(10)는, 내치기어와 맞물리는 외치기어를 요동시킴으로써, 내치기어 및 외치기어 중 일방의 자전을 발생시키고, 그 발생시킨 운동성분을 출력부재로부터 피구동장치로 출력하는 편심요동형 기어장치이다. 본 감속장치(10)의 용도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 사람과 협동하여 작업을 행하는 협동로봇의 관절부에 도입된다.

감속장치(10)는, 입력축(12)과, 외치기어(14)와, 내치기어(16)와, 제1 부재(18)와, 제2 부재(20)와, 제3 부재(26)와, 케이싱(22)과, 커버부(23)와, 주베어링(24)과, 내측 핀(40)을 주로 구비한다. 내치기어(16)와 외치기어(14)는, 서로 맞물린다. 제1 부재(18)는, 외치기어(14)의 자전과 동기한다. 제2 부재(20)는, 내치기어(16)의 자전과 동기한다. 주베어링(24)은, 제1 부재(18)와 제2 부재(20)의 사이에 배치된다. 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)의 내측에 일체화된다. 제3 부재(26)에는, 입력축(12)을 지지하는 입력축베어링(34)이 배치된다. 각 부재의 소재에 대해서는 후술한다.

이하, 내치기어(16)의 중심축선(La)을 따른 방향을 "축방향"이라고 하고, 그 중심축선(La)을 중심으로 하는 원의 원주방향, 반경방향을 각각 "둘레방향", "직경방향"이라고 한다. 또한, 이하, 편의적으로, 축방향의 일방측(도면에서 우측)을 입력측이라고 하고, 타방측(도면에서 좌측)을 입력반대측이라고 한다.

(입력축)

입력축(12)은, 구동장치(도시하지 않음)로부터 입력되는 회전동력에 의하여 회전중심선 둘레로 회전된다. 본 실시형태의 감속장치(10)는, 입력축(12)의 회전중심선이 내치기어(16)의 중심축선(La)과 동축선 상에 마련되는 센터크랭크타입이다. 구동장치는, 예를 들면 모터, 기어모터, 엔진 등이다.

본 실시형태의 입력축(12)은, 외치기어(14)를 요동시키기 위한 복수의 편심부(12a)를 갖는 편심체축이다. 이와 같은 구성의 입력축(12)은, 크랭크축이라고 칭해지는 경우가 있다. 편심부(12a)의 축심(軸芯)은, 입력축(12)의 회전중심선에 대하여 편심되어 있다. 본 실시형태에서는 2개의 편심부(12a)가 마련되고, 인접하는 편심부(12a)의 편심위상은 180° 어긋나 있다.

케이싱(22)은, 그 내주부에 내치를 갖는 중공(中空) 원통형의 부재이다. 즉, 케이싱(22)은 내치기어(16)를 구성하는 부재이다. 커버부(23)는, 케이싱(22)의 일단을 덮음과 함께, 입력측에 있어서 입력축(12)을 지지하는 입력축베어링(34)을 유지하기 위한 원판상의 부재이다. 본 실시형태의 커버부(23)는, 케이싱(22)과 단일의 소재에 의하여 일체로 형성되어 있다. 커버부(23)에는, 입력측의 입력축베어링(34)의 외륜을 수납하는 오목부(23b)가 마련된다. 입력축(12)은, 그 입력측이 입력축베어링(34)을 통하여 커버부(23)에 지지되고, 그 입력반대측이 입력축베어링(34)을 통하여 제3 부재(26)에 지지되어 있다. 즉, 입력축(12)은, 제1 부재(18) 및 커버부(23)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 입력축베어링(34)은, 그 구성에 특별한 제한은 없지만, 이 예에서는, 구상의 전동체를 갖는 볼베어링이다. 입력축베어링(34)에는, 예압을 부여해도 되지만, 이 예에서는 예압을 부여하고 있지 않다.

(외치기어)

외치기어(14)는, 입력축(12)의 회전에 근거하여 요동회전하는 부재이다. 외치기어(14)는, 복수의 편심부(12a)의 각각에 대응하여 개별적으로 마련된다. 외치기어(14)는, 편심베어링(30)을 통하여 대응하는 편심부(12a)에 회전 가능하게 지지된다. 외치기어(14)의 외주에는 파형(波形)의 이빨이 형성되어 있고, 이 이빨이 내치기어(16)의 내치와 접촉하면서 이동함으로써, 중심축을 법선으로 하는 면내에서 외치기어(14)를 요동할 수 있도록 되어 있다.

외치기어(14)에는, 그 축심으로부터 오프셋된 위치에 복수의 내측 핀구멍(38)이 마련된다. 내측 핀구멍(38)은, 외치기어(14)를 입력측으로부터 입력반대측으로 관통하는 원형의 구멍이다. 내측 핀구멍(38)의 각각에는 내측 핀(40)이 관통한다. 내측 핀(40)과 내측 핀구멍(38)의 사이에는 외치기어(14)의 요동성분을 흡수하기 위한 여유분이 되는 간극이 마련된다. 내측 핀(40)과 내측 핀구멍(38)의 내벽면은 일부에서 접촉한다.

(내치기어)

내치기어(16)는, 외치기어(14)와 맞물리는 내치를 갖고, 외치기어(14)의 요동회전에 근거하여 외치기어(14)에 대하여 상대회전하는 부재이다. 본 실시형태의 내치(16a)는, 케이싱(22)의 내주부에 일체적으로 형성되어 있다. 내치기어(16)의 내치(16a)의 수는, 본 실시형태에 있어서, 외치기어(14)의 외치수보다 1개 많다. 다만, 내치기어(16)는, 케이싱(내치기어본체)(22)의 내주에 축방향의 핀홈을 둘레방향으로 복수 형성하고, 각 핀홈에 외측 핀을(회전 가능하게) 배치한 구성으로 하여, 외측 핀에 의하여 내치를 구성해도 된다.

(제1 부재)

제1 부재(18)는, 외치기어(14)로부터의 동력이 전달되는 부재이다. 제1 부재(18)는, 외치기어(14)의 축방향에서 입력반대측의 측부에 배치되고, 주베어링(24)의 직경방향 내측에 마련되는 원형(도너츠형)의 부재이다. 제1 부재(18)는, 주베어링(24)을 통하여 제2 부재(20)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 부재(18)의 직경방향 중심에는, 제3 부재(26)가 끼워 넣어지는 원형의 개구(18c)가 마련되어 있다.

(내측 핀)

내측 핀(40)은, 외치기어(14)와 제1 부재(18)의 사이에서 동력을 전달하는 부재이다. 본 실시형태는, 원형 단면을 갖는 봉상의 내측 핀(40)을 갖고 있다. 도 1의 내측 핀(40)은, 입력반대측의 단부가 제1 부재(18)의 구멍부(18b)에 압입되어 있다. 내측 핀(40)은, 제1 부재(18)의 일부로서 일체로 형성되어도 된다. 내측 핀(40)은, 외치기어(14)의 내측 핀구멍(38)에 간극을 가진 상태에서 삽통된다. 내측 핀(40)은, 외치기어(14)에 형성된 내측 핀구멍(38)의 일부와 맞닿아 있고, 외치기어(14)의 자전을 구속하여 그 요동만을 허용하고 있다. 이와 같이 구성됨으로써, 제1 부재(18)는, 외치기어(14)의 자전과 동기하여 운동한다.

(제2 부재)

제2 부재(20)는, 내치기어(16)로부터의 동력이 전달되는 부재이며, 내치기어(16)에 고정된다. 본 실시형태의 제2 부재(20)는, 제1 부재(18)의 직경방향 외측에 배치되는 원판상(도너츠형)의 부재로, 케이싱(22)의 입력반대측의 측부에 볼트(20b)에 의하여 고정되어 있다. 이와 같이 구성됨으로써, 제2 부재(20)는, 내치기어(16)의 자전과 동기하여 운동한다. 도 1의 예에서는, 제1 부재(18)와 케이싱(22)의 위치결정을 위하여, 제1 부재(18)와 케이싱(22)의 사이에 평행핀(20p)이 마련되어 있다. 다만, 평행핀(20p)을 마련하는 것은 필수는 아니다.

(주베어링)

주베어링(24)은, 제1 부재(18) 및 제2 부재(20)를 서로 회전 가능하게 지지하는 베어링기구이다. 주베어링(24)은, 내륜과, 외륜과, 복수의 전동체(24h)와, 리테이너(도시하지 않음)와, 오일시일(24c)을 구비한다. 본 실시형태의 주베어링(24)은, 원통형의 롤러를 전동체(24h)로 하는 크로스롤러베어링이며, 내륜은, 제1 부재(18)와 일체로 마련되고, 외륜은, 제2 부재(20)와 일체로 마련되어 있다. 즉, 제1 부재(18)의 외주면과 제2 부재(20)의 내주면에는, 전동체(24h)를 유지하기 위한 홈이 형성되어 있다. 복수의 전동체(24h)는, 둘레방향으로 사이를 두고 마련된다. 리테이너는, 복수의 전동체(24h)의 상대위치를 유지함과 함께 복수의 전동체(24h)를 회전 가능하게 지지한다. 오일시일(24c)은, 주베어링(24)의 외륜과 내륜의 입력반대측의 간극을 덮는 중공 원판상의 부재이며, 주베어링(24)의 오일시일로서 기능한다.

구체적으로는, 오일시일(24c)은, 제2 부재(20)에 고정되는 링상의 고정부(24d)와, 고정부(24d)의 내측에 일체적으로 마련되는 링상의 덮개부(24e)와, 덮개부(24e)의 축방향 주베어링측의 측면에 마련되는 링상의 제1 립(24f) 및 제2 립(24g)을 갖는다. 고정부(24d)는, 볼트(20b)에 의하여 체결되어, 제2 부재(20)에 고정된다. 덮개부(24e)는, 고정부(24d)를 제2 부재(20)에 고정한 상태에서, 제1 부재(18) 및 제2 부재(20)로부터 축방향으로 멀어지도록 마련된다. 제1 립(24f)은, 제1 부재(18)의 축방향 단면에 맞닿고, 제2 립(24g)은, 제2 부재(20)의 축방향 단면에 맞닿는다. 오일시일(24c)을 이와 같은 구성으로 함으로써, 통상의 오일시일에 비하여 축방향의 배치스페이스를 작게 할 수 있다.

(제3 부재)

제3 부재(26)는, 입력반대측에 있어서 입력축(12)을 지지하는 입력축베어링(34)을 유지하기 위한 부재이다. 제3 부재(26)의 중앙부에는, 입력축(12)을 지지하는 입력축베어링(34)이 배치된다. 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)와 일체로 형성되어도 되지만, 본 실시형태의 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)와는 별도로 형성되고, 제1 부재(18)의 개구(18c)에 나사결합됨으로써 일체화된 원형의 부재이다. 본 실시형태의 제3 부재(26)는, 베어링수납부(26b)와, 외주부(26c)와, 플랜지부(26d)를 갖고 있다. 베어링수납부(26b)는 제3 부재(26)의 입력측의 단면으로부터 입력반대측으로 파인 바닥이 있는 오목부이며, 입력반대측의 입력축베어링(34)의 외륜을 수납한다. 외주부(26c)는, 제1 부재(18)의 개구(18c)에 나사결합되는 원통상의 부분이며, 접착이나 억지 끼워맞춤 등에 의하여 개구(18c)에 고정되어 있다.

플랜지부(26d)는, 외주부(26c)의 입력반대측의 외주면으로부터 직경방향으로 외측으로 돌출된 부분이며, 제1 부재(18)의 입력반대측의 측부에 접하도록 구성되어 있다. 플랜지부(26d)는, 제1 부재(18)에 대한 제3 부재(26)의 축방향의 위치를 일정하게 유지하는 기능을 갖고 있다. 플랜지부(26d)의 외주면은, 피구동부재에 마련된 오목부에 나사결합하는 인롱(印籠)으로서 이용되어도 된다. 이와 같이 구성된 제3 부재(26)는, 입력축베어링(34)을 통하여 입력축(12)을 회전 가능하게 지지한다. 또한, 제3 부재(26)는, 입력축(12)의 회전에 의하여 온도가 상승한 입력축(12)과 입력축베어링(34)의 방열을 촉진하는 방열부재로서도 기능한다. 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)에 비하여 피구동부재로부터 받는 하중이 작다.

제1 부재(18)와 제2 부재(20) 중 일방은, 피구동장치에 회전동력을 출력하는 출력부재로서 기능하고, 타방은 감속장치(10)를 지지하기 위한 외부부재(예를 들면, 협동로봇의 기단측(基端側) 암)(52)에 고정되는 피고정부재로서 기능한다. 출력부재는, 피고정부재에 주베어링(24)을 통하여 회전 가능하게 지지된다. 본 실시형태에 있어서, 출력부재는 제1 부재(18)이며, 피고정부재는 제2 부재(20)이다. 제1 부재(18)의 입력반대측의 측부에는, 감속장치(10)에 의하여 회전구동되는 피구동부재(예를 들면, 협동로봇의 선단측(先端側) 암)(50)가, 볼트(50b)에 의하여 연결된다.

다음으로, 본 실시형태의 각 구성부재를 구성하는 재료에 대하여 설명한다. 최근, 사람의 근처에서 가동하는 로봇 등에 대한 감속장치의 적용이 확대됨에 따라, 감속기의 경량화 및 소음저감이 요망되고 있다. 감속장치의 경량화를 위해서는, 구성부재를 저비중의 소재로 구성하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 저비중의 소재로서는, 수지 등이 적합하다. 한편 본 발명자들의 검토에 의하면, 관절부에 이용되는 감속장치의 출력부에 큰 모멘트하중이 작용하기 때문에, 단순하게 구성부재를 수지화하면 모멘트강성(剛性)이 부족하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 감속기의 경량화를 위해서는, 출력부의 모멘트강성을 확보하는 것이 과제라고 할 수 있다. 이와 같은 과제는, 관절부에 이용되는 감속장치에 한정하지 않고, 다른 목적의 감속장치에 대해서도 발생할 수 있다.

이러한 연구결과에 근거하여, 본 발명자들은, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)을, 외치기어(14) 및 내치기어(16)를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성함으로써, 감속기의 경량화와 모멘트강성의 확보의 양립이 가능하다는 것을 발견했다. 특히, 경량화와 모멘트강성을 원하는 레벨로 양립시키기 위해서는, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)을 구성하는 소재는, 외치기어(14) 및 내치기어(16)를 구성하는 소재보다 영률이 10배 이상이고 비중이 3배 이상인 것이 바람직하다.

각 부재의 소재는, 상술한 조건을 충족시킬 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)은 철계의 소재로 구성되고, 외치기어(14) 및 내치기어(16)(케이싱(22))는 수지에 의하여 구성되어 있다. 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)에 이용하는 철계 금속으로서는, 원하는 특성에 따라 탄소강, 베어링강, 스테인리스강 등을 이용할 수 있다. 특히, 본 실시형태의 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)은, 베어링강(예를 들면 SUJ2)에 의하여 구성되어 있다.

또한, 외치기어(14) 및 내치기어(16)에 이용하는 수지로서는, 원하는 특성에 따라 다양한 수지를 이용할 수 있다. 이들을 구성하는 수지는, 유리섬유, 탄소섬유 등의 강화용 섬유를 포함하는 수지여도 되고, 강화용 섬유를 포함하지 않는 수지여도 되며, 종이나 천 등의 기재에 수지를 함침하여 적층한 것이어도 된다. 특히, 본 실시형태의 내치기어(16)는, PEEK(polyetheretherketone: 폴리에텔에텔케톤)에 의하여 구성되어 있다.

또한, 내치기어(16)의 내치를 외측 핀으로 구성하는 경우, 케이싱(내치기어본체)(22)은 수지제로 하지만, 외측 핀은 수지로 구성되어도 되고, 베어링강 등의 철계의 소재로 구성되어도 된다.

외치기어(14)는, 온도상승이 큰 입력축(12)의 근방에 배치되어 있기 때문에, 외치기어(14)의 내열온도는 높은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 외치기어(14)는, 케이싱(22)보다 내열온도가 높은 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 외치기어(14)는, PEEK에 의하여 구성되어 있다.

경량화의 관점에서, 케이싱(22) 및 커버부(23)는 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이들은, 동일한 수지에 의하여 구성되어도 되고, 다른 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 케이싱(22) 및 커버부(23)는 PEEK에 의하여 구성되어 있다. 케이싱(22) 및 커버부(23)는, POM(polyacetal: 폴리아세탈) 등 다른 종류의 수지에 의하여 구성되어도 된다.

입력축(12)은 편심체축으로서 큰 비틀림응력이 가해지기 때문에, 입력축(12)은 제3 부재(26)보다 강성이 높은 재료로 구성되는 것이 바람직하고, 이 예의 입력축(12)은, 철계 금속으로 구성되어 있다. 경량화의 관점에서, 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)보다 저비중의 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 방열성의 관점에서, 제3 부재(26)는, 외치기어(14)를 구성하는 소재보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되는 것이 바람직하다. 이들의 조건을 충족시키기 위하여, 제3 부재(26)는, 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨, 티타늄 등의 경금속(비중이 4 내지 5 이하의 금속)이나, 이들의 복합재료로 구성되어도 된다. 이 예에서는, 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)를 구성하는 소재보다 비중이 작은 소재에 의하여 구성되어 있다. 구체적으로는, 제3 부재(26)는, 알루미늄에 의하여 구성되어 있다.

이 경우, 제3 부재(26)가, 제1 부재(18)를 구성하는 소재보다 비중이 작은 소재에 의하여 구성되어 있으므로, 고비중 소재에 의하여 구성되는 경우와 비교하여, 제3 부재(26)를 경량화할 수 있다. 또한, 이 경우, 제3 부재(26)는, 외치기어(14)를 구성하는 소재보다 비중이 크고 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되어 있으므로, 열전도율이 낮은 소재에 의하여 구성되는 경우와 비교하여, 입력축(12)의 허용회전수를 높게 할 수 있다.

내측 핀(40)에는 큰 응력이 가해지기 때문에, 내측 핀(40)은 외치기어(14)보다 강성이 높은 재료로 구성되는 것이 바람직하고, 이 예의 내측 핀(40)은, 삼탄강 등의 철계 금속으로 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 감속장치(10)의 동작을 설명한다. 구동장치로부터 입력축(12)에 회전동력이 전달되면, 입력축(12)의 편심부(12a)가 입력축(12)을 통과하는 회전중심선 둘레로 회전하고, 그 편심부(12a)에 의하여 외치기어(14)가 요동한다. 이때, 외치기어(14)는, 스스로의 축심이 입력축(12)의 회전중심선 둘레를 회전하도록 요동한다. 외치기어(14)가 요동하면, 외치기어(14)와 내치기어(16)의 맞물림위치가 순차적으로 어긋난다. 이 결과, 입력축(12)이 1회전할 때마다, 외치기어(14)와 내치기어(16)와의 치수차에 상당하는 만큼, 외치기어(14) 및 내치기어(16)의 일방의 자전이 발생한다. 본 실시형태에 있어서는, 외치기어(14)가 자전하여, 제1 부재(18)로부터 감속회전이 출력된다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 감속장치(10)는, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)이, 외치기어(14) 및 내치기어(16)를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성되어 있다. 이 경우, 각 부재를 단순하게 수지화한 경우와 비교하여, 피구동부재로부터 받는 모멘트강성을 향상시키는 것이 가능하게 되어, 경량화와 모멘트강성의 확보의 양립을 도모할 수 있다. 또한, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)을 철계 금속으로 구성하고, 외치기어(14) 및 내치기어(16)를 수지로 구성함으로써, 영률의 비를 10배 이상이고 비중의 비를 3배 이상으로 할 수 있다. 이 경우, 모멘트강성을 더 향상시킬 수 있다. 이상이, 제1 실시형태의 설명이다.

[제2 실시형태]

다음으로, 제2 실시형태에 관한 감속장치(10)의 구성에 대하여 설명한다. 제2 실시형태의 도면 및 설명에서는, 제1 실시형태와 동일 또는 동등의 구성요소, 부재에는, 동일한 부호를 붙인다. 제1 실시형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다. 도 3은, 제2 실시형태의 감속장치(10)를 나타내는 측면단면도이며, 도 1에 대응한다.

제1 실시형태의 설명에서는, 감속장치가 편심요동형 기어장치인 예를 나타냈지만, 본 실시형태의 감속장치는, 타원과 진원의 차동을 이용하여 이른바 파동형기어장치(휨맞물림식 기어장치)이다. 본 실시형태의 감속장치(10)는, 입력축(12)과, 제1 파동발생부(13a)와, 제2 파동발생부(13b)와, 외치기어(14)와, 제1 내치기어(15)와, 제2 내치기어(17)와, 제1 부재(18)와, 제2 부재(20)와, 주베어링(24)과, 케이싱(22)과, 커버부(23)를 주로 구비한다.

제1 내치기어(15) 및 제2 내치기어(17)는, 외치기어(14)와 맞물린다. 제1 내치기어(15) 및 제2 내치기어(17)를 총칭할 때는 내치기어라고 한다. 제1 부재(18)는, 제1 내치기어(15)의 자전과 동기한다. 제2 부재(20)는, 제2 내치기어(17)의 자전과 동기한다. 주베어링(24)은, 제1 부재(18)와 제2 부재(20)의 사이에 배치된다. 제1 부재(18) 및 제2 부재(20) 중 일방이 피구동부재(50)에 연결되고, 타방이 외부부재(52)에 고정된다. 도 3의 예에서는, 제1 부재(18)가 피구동부재(50)에 연결되고, 제2 부재(20)가 외부부재(52)에 고정되어 있다. 본 실시형태의 커버부(23)는, 케이싱(22)의 입력측의 측부에, 볼트(23e)에 의하여 고정되어 있다.

본 실시형태의 입력축(12)은, 중공의 원통상의 부재이며, 그 입력측은 커버부(23)에 배치된 입력축베어링(34)에 지지되고, 그 입력반대측은 제1 부재(18)에 배치된 입력축베어링(34)에 지지된다. 입력측의 입력축베어링(34)의 외륜은 커버부(23)에 마련된 오목부(23b)에 수납되어 있다. 입력반대측의 입력축베어링(34)의 외륜은 제1 부재(18)에 마련된 오목부(18e)에 수납되어 있다.

입력축(12)의 외주에는, 타원형의 외주면을 갖는 제1 파동발생부(13a)와, 제2 파동발생부(13b)가 마련된다. 제1 파동발생부(13a) 및 제2 파동발생부(13b)를 총칭할 때는 파동발생부라고 한다. 파동발생부는, 외치기어(14)의 몸통부의 내측 위치에 끼워넣어져 있다. 파동발생부는, 외치기어의 내측에 맞닿아 외치기어를 반경방향으로 휘어서 내치기어에 부분적으로 맞물리게 함과 함께, 내치기어와 외치기어(14)의 맞물림위치를 둘레방향으로 이동시킨다. 본 실시형태에서는, 제1 파동발생부(13a)는, 외치기어(14)와 제1 내치기어(15)의 맞물림위치를 둘레방향으로 이동시키고, 제2 파동발생부(13b)는, 외치기어(14)와 제2 내치기어(17)의 맞물림위치를 둘레방향으로 이동시킨다. 도 3의 제2 파동발생부(13b)는, 제1 파동발생부(13a)의 입력측에 배치되어 있다. 제1 파동발생부(13a)는, 입력축(12)에 마련되고 외주형상이 대략 타원상인 기진체(起振體)와, 기진체와 외치기어(14)의 사이에 배치된 제1 기진체베어링을 갖는다. 제2 파동발생부(13b)는, 제1 파동발생부(13a)와 공통의 기진체와, 기진체와 외치기어(14)의 사이에 배치된 제2 기진체베어링을 갖는다.

외치기어(14)는, 내치기어의 내측에 배치되고, 파동발생부가 맞닿을 때 직경방향으로 휘는 외주면에 외치를 갖는다. 제1 내치기어(15)는, 외치기어(14)의 외치 중 제1 파동발생부(13a)에 의하여 휘어진 외치와 맞물린다. 제2 내치기어(17)는, 외치기어(14)의 외치 중 제2 파동발생부(13b)에 의하여 휘어진 외치와 맞물린다. 도 3의 제2 내치기어(17)는, 제1 내치기어(15)의 입력측에 배치되어 있다. 제1 내치기어(15)는, 중공 원반상의 부재로, 그 내주면에 내치(5a)가 일체적으로 마련되어 있다. 제2 내치기어(17)는, 중공 원반상의 부재로, 그 내주면에 내치(17a)가 일체적으로 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 내치기어(15)의 치수는, 외치기어(14)의 치수와 동일하고, 제2 내치기어(17)의 치수는, 외치기어(14)의 치수보다 2개 많다. 제1 내치기어(15) 및 제2 내치기어(17)의 치수는, 원하는 특성에 따라 변경되어도 된다.

제1 부재(18)는, 제1 내치기어(15)로부터의 동력이 전달되는 중공 원환상의 부재이다. 본 실시형태의 제1 부재(18)의 입력측의 측부가, 제1 내치기어(15)의 입력반대측의 측부에 볼트(15b)에 의하여 고정되어 있다. 이와 같이 구성됨으로써, 제1 부재(18)는, 제1 내치기어(15)의 자전과 동기하여 운동한다.

케이싱(22)은, 제2 내치기어(17)와 일체로 형성되는 중공 원통상의 부재이며, 제2 내치기어(17)와 제2 부재(20)를 연결하여, 제2 내치기어(17)로부터의 동력을 제2 부재(20)에 전달한다. 본 실시형태의 제2 부재(20)는, 제1 부재(18)의 직경방향 외측에 배치되는 중공 원환상의 부재로, 케이싱(22)의 입력반대측의 측부에 볼트(22b)에 의하여 고정되어 있다. 이와 같이 구성됨으로써, 제2 부재(20)는, 제2 내치기어(17)의 자전과 동기하여 운동한다.

도 3의 예에서는, 피구동부재(50)가 제1 부재(18)의 입력반대측의 측부에 볼트(50b)에 의하여 고정되고, 외부부재(52)가 제2 부재(20)의 입력측의 측부에 볼트(20e)에 의하여 고정되어 있다.

이상과 같이 구성된 제2 실시형태의 감속장치(10)의 동작을 설명한다. 구동장치로부터 입력축(12)에 회전동력이 전달되면, 입력축(12)의 외주에 마련된 제1 파동발생부(13a) 및 제2 파동발생부(13b)가 회전한다. 제1 파동발생부(13a) 및 제2 파동발생부(13b)가 회전하면, 외치기어(14)를 직경방향으로 휘어서 내치기어에 부분적으로 맞물리게 함과 함께, 내치기어와 외치기어(14)의 맞물림위치를 둘레방향으로 이동시킨다. 이때, 제2 내치기어(17)와 외치기어(14)는, 치수차에 상당하는 만큼만 상대회전한다. 구체적으로는, 외치기어(14)가 자전한다. 한편, 제1 내치기어(15)는, 외치기어(14)와 동일한 치수이기 때문에, 상대회전은 발생하지 않고, 외치기어(14)와 일체적으로 회전한다. 즉, 외치기어(14)의 자전(감속회전)이 제1 내치기어(15)로부터 출력된다. 그 결과, 제1 내치기어(15)로부터 제1 부재(18)를 통하여 피구동부재(50)에 감속회전이 전달된다.

본 실시형태의 감속장치(10)에서는, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)은, 제1 내치기어(15) 및 제2 내치기어(17)를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성되어 있다. 이 예에서는, 제1 부재(18), 제2 부재(20), 주베어링(24), 입력축(12), 제1 파동발생부(13a), 제2 파동발생부(13b) 및 외치기어(14)는, 철계 금속에 의하여 구성되어 있다. 구체적으로는, 제1 부재(18), 제2 부재(20) 및 주베어링(24)은, 베어링강(예를 들면 SUJ2)으로 형성되고, 입력축(12), 제1 파동발생부(13a), 제2 파동발생부(13b) 및 외치기어(14)는, 삼탄강으로 형성되어 있다.

또한, 이 예에서는, 제1 내치기어(15), 제2 내치기어(17), 케이싱(22) 및 커버부(23)는, PEEK 등의 수지에 의하여 구성되어 있다. 이들 철계 금속은, 이들 수지보다 영률은 10배 이상이고 비중은 3배 이상이다. 제2 실시형태는, 제1 실시형태와 동일한 작용·효과를 나타낸다.

이상이, 제2 실시형태의 설명이다.

이상, 본 발명의 실시형태의 예에 대하여 상세하게 설명했다. 상술한 실시형태는, 모두 본 발명을 실시하는 데에 해당하는 구체예를 나타낸 것에 지나지 않는다. 실시형태의 내용은, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니고, 청구범위에 규정된 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에 있어서, 구성요소의 변경, 추가, 삭제 등이 많은 설계변경이 가능하다. 상술한 실시형태에서는, 이와 같은 설계변경이 가능한 내용에 관하여, "실시형태의" "실시형태에서는" 등과의 표기를 붙여 설명하고 있지만, 그와 같은 표기가 없는 내용에 설계변경이 허용되지 않는 것은 아니다. 또한, 도면의 단면에 표시한 해칭은, 해칭을 표시한 대상의 재질을 한정하는 것은 아니다.

이하, 변형예를 설명한다. 변형예의 도면 및 설명에서는, 실시형태와 동일 또는 동등의 구성요소, 부재에는, 동일한 부호를 붙인다. 실시형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

[변형예]

제1 실시형태의 설명에서는, 감속장치가 이른바 센터크랭크타입의 편심요동형 기어장치인 예를 나타냈지만, 본 실시형태의 감속장치는 이에 한정되지 않는다. 감속장치는, 내치기어의 축심으로부터 오프셋한 위치에 복수의 크랭크축이 배치되는 이른바 분할타입의 편심요동형 기어장치여도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 외치기어(14)를 2매 구비하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 3매 이상의 외치기어(14)를 구비해도 된다. 예를 들면, 입력축에는, 각각 120°씩 위상이 어긋난 3개의 편심부(12a)를 마련하고, 이 3개의 편심부(12a)에 요동되는 3매의 외치기어(14)를 구비해도 된다. 또한, 외치기어(14)는 1매여도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 주베어링(24)의 내륜이 제1 부재(18)와 일체로, 외륜이 제2 부재(20)와 일체인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 주베어링(24)의 내륜과 외륜은, 제1 부재(18), 제2 부재(20)와는 별도로 형성된 부재여도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 입력축베어링(34)이 구상의 전동체를 구비하는 볼베어링인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이 베어링의 일부 또는 전부는, 원통상의 전동체를 구비하는 롤러베어링이어도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 출력부재는 제1 부재(18)이며, 피고정부재는 제2 부재(20)인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 피고정부재가 제1 부재(18)이며, 출력부재가 제2 부재(20)여도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 내측 핀(40)의 입력측의 단부가 지지되어 있지 않은 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 내측 핀(40)의 입력측의 단부를 지지하는 부재가 마련되어도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 제3 부재(26)가 금속으로 구성되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제3 부재(26)는 PEEK 등의 수지로 구성되어도 된다.

제1 실시형태의 설명에서는, 제3 부재(26)가, 제1 부재(18)와는 별도로 형성되고, 나중에 결합되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제3 부재(26)는, 제1 부재(18)와 일체로 심리스(seamless)로 형성되어도 된다.

제2 실시형태의 설명에서는, 감속장치(10)가 통형인 외치기어를 갖는 파동기어장치인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 감속장치(10)는, 컵형이나 실크해트형의 파동기어장치여도 된다.

상술한 각 변형예는 상술한 실시형태와 동일한 작용·효과를 나타낸다.

상술한 각 실시형태와 변형예의 임의의 조합도 또한 본 발명의 실시형태로서 유용하다. 조합에 의하여 발생하는 새로운 실시형태는, 조합되는 각 실시형태 및 변형예 각각의 효과를 겸비한다.

10 감속장치
12 입력축
13a 제1 파동발생부
13b 제2 파동발생부
14 외치기어
15 제1 내치기어
16 내치기어
17 제2 내치기어
18 제1 부재
20 제2 부재
22 케이싱
24 주베어링
26 제3 부재
30 편심베어링
34 입력축베어링
50 피구동부재
52 외부부재

Claims

외치기어와, 상기 외치기어와 맞물리는 내치기어와, 상기 외치기어의 자전과 동기하는 제1 부재와, 상기 내치기어의 자전과 동기하는 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 사이에 배치되는 주베어링을 구비하고, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 일방이 피구동부재에 연결되며, 타방이 외부부재에 고정되는 감속장치로서,
상기 제1 부재, 상기 제2 부재 및 상기 주베어링은, 상기 외치기어 및 상기 내치기어를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 감속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부재, 상기 제2 부재 및 상기 주베어링을 구성하는 소재는, 상기 외치기어 및 상기 내치기어를 구성하는 소재보다 영률이 10배 이상이고 비중이 3배 이상인 것을 특징으로 하는 감속장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 부재, 상기 제2 부재 및 상기 주베어링은, 철계의 소재로 구성되고, 상기 외치기어 및 상기 내치기어는, 수지에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 감속장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 부재의 내측에 일체화되어 입력축을 지지하는 입력축베어링이 배치되는 제3 부재를 갖고,
상기 제3 부재는, 상기 제1 부재를 구성하는 소재보다 비중이 작은 소재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 감속장치.
제4항에 있어서,
상기 제3 부재는, 상기 외치기어를 구성하는 소재보다 비중이 크고 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 감속장치.
외치기어와, 상기 외치기어와 맞물리는 제1 내치기어 및 제2 내치기어와, 상기 제1 내치기어의 자전과 동기하는 제1 부재와, 상기 제2 내치기어의 자전과 동기하는 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 사이에 배치되는 주베어링을 구비하고, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 일방이 피구동부재에 연결되며, 타방이 외부부재에 고정되는 감속장치로서,
상기 제1 부재, 상기 제2 부재 및 상기 주베어링은, 상기 제1 내치기어 및 상기 제2 내치기어를 구성하는 소재보다 영률이 크고, 또한 비중이 큰 소재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 감속장치.