KR20200010992A

KR20200010992A - 편심요동형 감속장치

Info

Publication number: KR20200010992A
Application number: KR1020190038373A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 다무라; 아키라 야마모토
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-01-31
Also published as: KR102656391B1; KR20240035978A; DE102019117690B4; CN110748608B; US20200025277A1; JP2020016262A; DE102019117690A1; CN110748608A; JP7088767B2; US10895306B2

Abstract

수명의 저하를 억제할 수 있는 편심요동형 감속장치를 제공한다.
편심요동형 감속장치(10)는, 내치기어(16)와, 내치기어(16)와 맞물리는 외치기어(14)와, 외치기어(14)를 요동시키는 편심체를 갖는다. 외치기어(14)는, 수지에 의하여 구성되고. 내치기어(16)는, 수지에 의하여 구성된 내치기어본체(16a)와, 내치기어본체(16a)에 마련된 핀홈에 회전 가능하게 배치되며, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성된 외핀(17)을 갖는다.

Description

편심요동형 감속장치{Eccentrically swinging reducer device}

본 출원은 2018년 7월 23일에 출원된 일본 특허출원 제2018-137994호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 편심요동형 감속장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 로봇에 이용하는 감속기에 대하여, 내(耐)충격 성능(또는 대충격 성능)을 부여하기 위하여, 탄성체로 이루어지는 완충수단을 갖는 편심요동형의 감속장치가 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2017-150609호

감속장치의 경량화 등을 위하여, 감속장치의 구성부재를 수지로 형성하는 것이 생각된다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 감속장치에는, 내치기어 및 외치기어가 수지에 의하여 형성되어 있다. 그러나, 내부가 고온이 되는 감속장치에 수지부재를 이용하면, 내부온도상승에 의하여 수지부재의 강도가 저하되고, 그에 따라 감속기의 수명이 저하될 가능성이 있다. 본 발명자들이 검토한바, 감속장치의 수명저하를 억제하는 관점에서, 종래기술에는 개량의 여지가 있는 것을 인식했다.

본 발명의 목적은, 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 수명의 저하를 억제할 수 있는 편심요동형 감속장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태의 편심요동형 감속장치는, 내치기어와, 내치기어와 맞물리는 외치기어와, 외치기어를 요동시키는 편심체를 갖는 편심요동형 감속장치로서, 외치기어는, 수지에 의하여 구성되고, 내치기어는, 수지에 의하여 구성된 내치기어본체와, 내치기어본체에 마련된 핀홈에 회전 가능하게 배치되며, 내치기어본체의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성된 외핀을 갖는다.

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

본 발명에 의하면, 수명의 저하를 억제할 수 있는 편심요동형 감속장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태의 편심요동형 감속장치를 나타내는 측면단면도이다.
도 2는 도 1의 편심요동형 감속장치의 A-A선 단면도이다.
도 3은 제2 실시형태의 편심요동형 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 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 각 도면에 있어서의 부재의 치수는, 이해를 용이하게 하기 위하여 적절히 확대, 축소하여 나타낸다. 또한, 각 도면에 있어서 실시형태를 설명하는 데 있어서 중요하지 않은 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 편심요동형 감속장치(10)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)를 나타내는 측면단면도이다. 도 2는, 도 1의 A-A선을 따른 편심요동형 감속장치(10)의 단면도이다. 이 도면에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 2매의 외치기어(14) 중 일방을 표시하고, 타방은 표시하지 않는다. 타방의 외치기어(14)는, 일방의 외치기어(14)와 180도의 위상차를 갖는 점에서 상이하고, 그 외의 구성은 동일하다. 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)는, 내치기어와 맞물리는 외치기어를 요동시킴으로써, 내치기어 및 외치기어 중 일방의 자전을 발생시키고, 그 발생시킨 자전성분을 출력부재로부터 피구동장치로 출력하는 편심요동형 감속장치이다.

편심요동형 감속장치(10)는, 입력축(12)과, 외치기어(14)와, 내치기어(16)와, 캐리어(18, 20)와, 케이싱(22)과, 주(主)베어링(24, 26)과, 내핀(40)과, 캐리어핀(38)을 주로 구비한다. 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 편심요동형 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.

입력축(12)은, 그 입력측이 입력축베어링(34)을 통하여 제2 커버(23)에 지지되고, 그 입력반대측이 입력축베어링(34)을 통하여 제1 캐리어(18)에 지지되어 있다. 즉, 입력축(12)은, 제1 캐리어(18) 및 제2 커버(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 부여하지 않는다.

(내치기어)

내치기어(16)는, 외치기어(14)와 맞물린다. 본 실시형태의 내치기어(16)는, 케이싱(22)에 일체화된 내치기어본체(16a)와, 당해 내치기어본체(16a)에 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성된 각 핀홈에 배치된 외핀(17)을 갖고 있다. 외핀(17)은, 내치기어본체(16a)에 회전 가능하게 지지되는 원통상의 핀부재이다. 외핀(17)은, 내치기어(16)의 내치를 구성하고 있다. 내치기어(16)의 외핀(17)의 수(내치의 수)는, 외치기어(14)의 외치수보다 약간(이 예에서는 하나만) 많다.

내치기어본체(16a)는, 수지에 의하여 구성된다. 내치기어본체(16a)에는, 다양한 수지를 이용할 수 있지만, 이 예에서는, 내치기어본체(16a)는, POM(polyacetal: 폴리아세탈)에 의하여 구성되어 있다. 내치기어본체(16a)는, PEEK(polyetheretherketone: 폴리에텔에텔케톤) 등 POM과는 다른 수지에 의하여 구성되어도 된다.

다만, 내치기어본체(16a) 및 본 실시형태의 다른 구성부재에 이용되는 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 각 구성부재에 이용되는 수지는, 열전도성 필러를 배합시킨 수지여도 되고, 이 열전도성 필러로서는, 나노오더필러, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄 등의 세라믹분말, 알루미늄, 구리, 그래파이트 등의 금속분말 등을 들 수 있다.

편심요동형 감속장치(10)에서는, 그 내부, 특히 상대적으로 고속으로 회전하는 입력축(12)의 주위에서 발열량이 높은 경우가 많다. 이와 같이, 내부에서 발생한 열의 외부로의 방열성이 낮으면 감속장치의 온도상승이 높아진다. 수지부재는, 온도가 높아지면 강도가 급격하게 저하되고, 그대로 계속 사용하면 파손될 가능성이 높다. 이로 인하여, 서로 맞물리는 기어쌍에 대하여, 기어쌍 중 일방을 수지부재로 했을 때에, 기어쌍의 타방을 그 수지부재보다 열전도율[W/(m·K)]이 높은 소재로 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 편심요동형 감속장치(10)에서는, 외핀(17)을, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성하고 있다. 이 경우, 외핀(17)의 열전도율이 낮은 경우에 비하여, 내부에서 발생한 열의 외부로의 방열성이 개선된다.

외핀(17)을 구성하는 소재는, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재이면 되고, 금속재료, 고열전도성의 수지, 비금속재료 등이어도 된다. 고열전도성의 수지로서는, 열전도성 필러를 배합시킨 수지를 들 수 있다. 외핀(17)은, 카본나노튜브(CNT), 질화 붕소 나노튜브(BNNT)를 배합시킨 수지여도 된다. 본 실시형태의 외핀(17)은, 베어링강 등의 철계금속으로 구성되어 있다.

외핀(17)은, 중실(中實)의 부재여도 되고, 중공(中空)의 부재여도 된다. 외핀(17)은, 심재(心材)를 표면재로 감싼 다층구조의 부재여도 된다. 일례로서, 외핀(17)은, 심재와 표면재 중 일방이 철계금속이고, 타방이 구리계 또는 알루미늄계의 금속이어도 된다. 이 경우, 기계적 특성과 열적 특성의 양립을 도모할 수 있다. 또한, 다른 일례로서, 외핀(17)은, 심재와 표면재 중 일방이 금속으로 구성되고, 타방이 수지로 구성되어도 된다. 또한, 외핀(17)은, 소결금속으로 구성되어도 된다.

(외치기어)

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. 도 2에 나타내는 바와 같이, 외치기어(14)에는, 그 축심으로부터 오프셋된 위치에 12개의 관통구멍이 등간격으로 형성되어 있다. 그 중, 120도의 등간격으로 배치된 3개의 구멍에는 캐리어핀(38)이 삽통되고, 나머지 9개의 구멍에는 내핀(40)이 삽통된다. 이로 인하여, 전자를 캐리어핀구멍(39)이라고 부르고, 후자를 내핀구멍(41)이라고 표기한다. 이들 구멍은 동일한 직경이어도 되지만, 이 예에서는, 캐리어핀구멍(39)의 직경은 내핀구멍(41)의 직경보다 크다.

외치기어(14)는, 수지에 의하여 구성된다. 외치기어(14)에는, 다양한 수지를 이용할 수 있다. 특히, 외치기어(14)는, 온도상승이 큰 입력축(12)의 근방에 배치되어 있기 때문에, 외치기어(14)는, 내치기어본체(16a)보다 내열온도가 높은 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 관점에서, 외치기어(14)는, PEEK에 의하여 구성되어 있다. 외치기어(14)는, POM 등 PEEK와는 다른 수지에 의하여 구성되어도 된다.

캐리어핀구멍(39) 및 내핀구멍(41)은, 동일한 반경방향위치에 마련된 원형의 구멍이다. 외치기어(14)의 외주에는 파형(波形)의 이빨이 형성되어 있고, 이 이빨이 내치기어(16)와 접촉하면서 이동함으로써, 중심축을 법선으로 하는 면내에서 외치기어(14)를 요동할 수 있도록 되어 있다. 외치기어(14)에는, 내핀(40)이 관통하는 내핀구멍(41)이 형성된다. 내핀(40)과 내핀구멍(41)의 사이에는 외치기어(14)의 요동성분을 흡수하기 위한 여유분이 되는 간극이 마련된다. 내핀(40)과 내핀구멍(41)의 내벽면은 일부에서 접촉한다.

(캐리어)

캐리어(18, 20)는, 외치기어(14)의 축방향 측부에 배치된다. 캐리어(18, 20)에는, 외치기어(14)의 입력반대측의 측부에 배치되는 제1 캐리어(18)와, 외치기어(14)의 입력측의 측부에 배치되는 제2 캐리어(20)가 포함된다. 제1 캐리어(18) 및 제2 캐리어(20)는, 제1 주베어링(24), 제2 주베어링(26)을 통하여 케이싱(22)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 캐리어(18, 20)는 전체적으로 원반상을 이루고 있다. 제1 캐리어(18)는, 입력축베어링(34)을 통하여 입력축(12)을 회전 가능하게 지지한다. 제2 캐리어(20)는, 입력축베어링을 통하여 입력축을 지지하도록 구성해도 되지만, 이 예에서는, 입력축베어링(34) 및 입력축(12)을 지지하지 않는다.

제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)는, 캐리어핀(38) 및 내핀(40)을 통하여 연결된다. 캐리어핀(38) 및 내핀(40)은, 외치기어(14)의 축심으로부터 직경방향으로 오프셋한 위치에 있어서, 복수의 외치기어(14)를 축방향으로 관통한다. 이 예에서는, 캐리어핀(38) 및 내핀(40)은, 캐리어(18, 20)와 별체로 마련되어 있지만, 이들의 일부의 핀이 캐리어(18, 20)의 일부로서 일체로 형성되어도 된다. 캐리어핀(38) 및 내핀(40)에 대해서는 후술한다.

제1 캐리어(18)와 케이싱(22) 중 일방은, 피구동장치에 회전동력을 출력하는 출력부재로서 기능하고, 타방은 편심요동형 감속장치(10)를 지지하기 위한 외부 부재에 고정되는 피고정부재로서 기능한다. 출력부재는, 피고정부재에 주베어링(24, 26)을 통하여 회전 가능하게 지지된다. 본 실시형태에 있어서, 출력부재는 제1 캐리어(18)이며, 피고정부재는 케이싱(22)이다. 제1 캐리어(18)의 입력반대측의 단면에는, 편심요동형 감속장치(10)에 의하여 회전구동되는 피구동부재(50)가, 볼트(50b)에 의하여 연결된다. 본 실시형태의 볼트(50b)는, 철계금속에 의하여 구성되어 있다.

(케이싱)

케이싱(22)은, 전체적으로 중공의 통상을 이루고, 그 내주부에는 내치기어(16)가 마련된다. 케이싱(22)의 외주부에는, 플랜지 등이 마련되어도 되지만, 이 예에서는 플랜지는 마련되어 있지 않다. 케이싱(22)에는, 케이싱(22)의 입력반대측을 커버하는 제1 커버(21)와, 케이싱(22)의 입력측을 커버하는 제2 커버(23)가 마련된다. 제1 커버(21) 및 제2 커버(23)는, 둘레방향으로 배열된 복수의 볼트에 의하여 케이싱(22)에 고정된다.

케이싱(22)에는, 제1 주베어링(24)의 외륜의 입력측을 수용하는 오목부가 마련된다. 제1 커버(21)에는, 제1 주베어링(24)의 외륜의 입력반대측의 일부를 수용하는 오목부가 마련된다. 제1 주베어링(24)의 외륜은, 케이싱(22)과 제1 커버(21) 사이에 축방향으로 끼워져 지지된다. 케이싱(22)에는, 제2 주베어링(26)의 외륜의 입력반대측을 수용하는 오목부가 마련된다. 제2 커버(23)에는, 제2 주베어링(26)의 외륜의 입력측의 일부를 수용하는 오목부가 마련된다. 제2 주베어링(26)의 외륜은, 케이싱(22)과 제2 커버(23) 사이에 축방향으로 끼워져 지지된다. 제2 커버(23)에는, 입력측의 입력축베어링(34)의 외륜을 수용하는 오목부가 마련된다. 즉, 제2 커버(23)는, 입력축베어링(34)을 통하여 입력축(12)의 입력측을 회전 가능하게 지지하고 있다.

(주베어링)

주베어링(24, 26)에는, 제1 캐리어(18)와 케이싱(22)의 사이에 배치되는 제1 주베어링(24)과, 제2 캐리어(20)와 케이싱(22)의 사이에 배치되는 제2 주베어링(26)이 포함된다. 본 실시형태의 주베어링(24, 26)은, 복수의 전동체(42)와, 리테이너(도시하지 않음)를 구비한다. 복수의 전동체(42)는, 둘레방향으로 사이를 두고 마련된다. 본 실시형태의 전동체(42)는 구체이다. 리테이너는, 복수의 전동체(42)의 상대위치를 유지함과 함께 복수의 전동체(42)를 회전 가능하게 지지한다.

본 실시형태의 주베어링(24, 26)은, 전동체(42)의 전동면을 갖는 외륜(48)과 내륜(47)을 구비한다. 내륜전동면은, 내륜 대신에, 캐리어(18, 20)의 외주면에 마련되어도 된다. 외륜(48)은, 헐거운 끼워맞춤, 억지 끼워맞춤 혹은 중간 끼워맞춤 등의 끼워맞춤에 의하여, 케이싱(22)에 고정된다. 끼워맞춤 간극은 열팽창율의 차에 대응하여 설정되어도 된다. 주베어링(24, 26)에는, 예압이 부여되어도 되지만, 이 예에서는, 예압은 부여되어 있지 않다.

본 실시형태에서는, 주베어링(24, 26)의 외륜(48)은, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되고, 주베어링(24, 26)의 외륜(48)과 외핀(17)이 축방향으로 맞닿아 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 외륜(48)의 단부(48b)와 외핀(17)의 단부(17b)는, 직접 맞닿도록 구성되어도 된다. 또한, 단부(48b)와 단부(17b)는, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재의 스페이서를 통하여 축방향으로 맞닿도록 구성되어도 된다. 이와 같이 구성됨으로써, 외핀(17)에 전해진 열이 외륜(48)을 통하여 캐리어 등으로 방열되어, 방열성이 개선된다.

본 실시형태에서는, 주베어링(24, 26)의 내륜(47) 및 전동체(42)는, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되고, 제1 캐리어(18)도 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되어 있다. 이와 같이 구성됨으로써, 외륜(48)에 전해진 열이 전동체(42) 및 내륜(47)을 통하여 제1 캐리어(18)로 방열되고, 제1 캐리어(18)에 전해진 열이 피구동부재(50)를 통하여 외부로 방열되어, 방열성이 개선된다.

외륜(48), 내륜(47) 및 전동체(42)를 구성하는 소재는, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재이면 되고, 금속재료, 고열전도성의 수지, 비금속재료여도 된다. 본 실시형태의 외륜(48), 내륜(47) 및 전동체(42)는 베어링강 등의 철계금속으로 구성되어 있다.

제1 캐리어(18)를 구성하는 소재는, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재이면 되고, 금속재료, 고열전도성의 수지, 비금속재료여도 된다. 경량화와 기계적 강도를 양립하는 관점에서, 제1 캐리어(18)는, 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨, 티타늄 등의 경금속(비중이 4 내지 5 이하인 금속)이나, 이들의 복합재료에 의하여 구성되어도 된다. 본 실시형태의 제1 캐리어(18)는, 알루미늄계 금속에 의하여 구성되어 있다. 이 경우, 제1 캐리어(18)를, 입력축(12)보다 비중이 작은 금속재료로 구성할 수 있다.

제2 캐리어(20)는, 금속이나 다양한 수지로 구성할 수 있다. 본 실시형태의 제2 캐리어(20)는, POM에 의하여 구성되어 있다. 이 경우, 제2 캐리어(20)를 경량화할 수 있다. 제2 캐리어(20)는, 입력축베어링(34)으로부터의 열전도를 감소시키는 관점에서, 입력축베어링(34)과는 직접 접촉하지 않고, 공간을 두고 배치되어 있다. 다만, 제2 캐리어(20)도, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되어도 된다. 이 경우, 방열성이 더 개선된다.

(내핀)

도 1에 나타내는 바와 같이, 내핀(40)은, 외치기어(14)에 관통형성된 내핀구멍(41)에 간극을 가진 상태로 삽통된다. 내핀(40)은, 그 일단이 제1 캐리어(18)의 오목부(18b)에 끼워 넣어지고, 타단이 제2 캐리어(20)의 오목부(20b)에 끼워 넣어져 있다. 내핀(40)은, 오목부(18b, 20b)에 압입되고, 볼트 등에 의한 고정은 되어 있지 않다. 내핀(40)은, 외치기어(14)에 형성된 내핀구멍(41)의 일부와 맞닿아 있고, 외치기어(14)의 자전을 구속하여 그 요동만을 허용한다. 내핀(40)은, 제1 캐리어(18) 및 제2 캐리어(20)와 외치기어(14)와의 사이의 동력의 전달에 기여하는 연결부재로서 기능한다.

(캐리어핀)

캐리어핀(38)은, 외치기어(14)에 관통형성된 캐리어핀구멍(39)에 간극을 가진 상태로 삽통된다. 캐리어핀(38)은, 그 일단이 제1 캐리어(18)의 오목부(18c)에 끼워 넣어지고, 타단이 제2 캐리어(20)의 오목부(20c)에 끼워 넣어져 있다. 캐리어핀(38)은, 오목부(18c, 20c)에 압입되고, 볼트 등에 의한 고정은 되어 있지 않다. 캐리어핀(38)은, 관상의 스페이서(37)에 둘러싸여 있다. 스페이서(37)는, 일단이 제1 캐리어(18)에 맞닿고, 타단이 제2 캐리어(20)에 맞닿는다. 스페이서(37)는, 제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)의 사이의 축방향의 간격을 적정한 거리로 유지하는 스페이서로서 기능을 갖는다. 캐리어핀(38) 및 스페이서(37)는, 외치기어(14)의 캐리어핀구멍(39)과는 접하지 않아, 외치기어(14)의 자전의 구속에는 기여하지 않는다. 캐리어핀(38)은, 제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)의 사이의 연결에만 기여하는 연결부재로서 기능한다.

다음으로, 본 실시형태의 각 구성부재를 구성하는 재료에 대하여 설명한다. 최근, 감속장치는, 사람의 가까이에서 가동하는 협동로봇 등에 그 용도가 확대되고 있다. 용도를 확대하기 위하여, 감속장치의 경량화와 저소음화가 요망되고 있다. 종래의 감속장치는 철계금속으로 이루어지는 구성부재로 구성되어 있으며, 경량화를 위해서는, 구성부재를 저비중의 소재에 의하여 형성하는 것이 생각된다. 이와 같은 재료로서는, 수지 등이 적합하다. 한편, 구성부재를 수지화하면, 방열성의 저하에 의하여 온도가 상승하고, 수명이 짧아지는 것이 생각된다. 이로 인하여, 각 구성부재를 구성하는 소재는, 경량화와 방열성을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다.

입력축(12)과, 제1 캐리어(18)와 입력축(12)의 사이에 배치되는 입력축베어링(34)에는 감속 전의 고속회전이 입력된다. 이로 인하여, 이들의 온도상승은 비교적 커, 이들의 내열성이 낮으면, 허용입력회전수가 낮아진다. 이로 인하여, 입력축베어링(34)과 입력축(12)과 편심베어링(30)은 철계금속 등의 금속에 의하여 구성되어도 된다. 이 경우, 허용입력회전수의 저하를 억제할 수 있다. 다만, 입력축(12)에는 큰 비틀림 응력이 가해지기 때문에, 제1 캐리어(18)보다 강성이 높은 재료에 의하여 구성되는 것이 바람직하다. 입력축(12)은, 알루미늄보다 비틀림 강도가 높은 철계금속에 의하여 구성되어 있다.

다만, 본 실시형태의 각 구성부재에 이용하는 철계금속으로서는, 원하는 특성에 따라 탄소강, 베어링강, 스테인리스강 등을 이용할 수 있다.

제1 캐리어(18)와 제2 캐리어(20)와의 연결강도를 확보하기 위하여, 캐리어핀(38)의 강성은 높은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 캐리어핀(38)은 금속에 의하여 구성되고, 스페이서(37)는 경량화를 위하여, 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이 예에서는, 캐리어핀(38)은 철계금속에 의하여 구성되고, 스페이서(37)는 POM에 의하여 구성되어 있다.

본 실시형태의 케이싱(22)은, 내치기어본체(16a)에 일체화되어 있으며, 내치기어본체(16a)와 동일한 재료로 구성되어도 된다.

경량화의 관점에서, 제1 커버(21) 및 제2 커버(23)는 수지에 의하여 구성되어도 된다. 이들은, 동일한 수지에 의하여 구성되어도 되고, 다른 수지에 의하여 구성되어도 된다. 본 실시형태의 제1 커버(21) 및 제2 커버(23)는 POM에 의하여 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 편심요동형 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 외핀(17)의 맞물림위치가 순차적으로 어긋난다. 이 결과, 입력축(12)이 1회전할 때마다, 외치기어(14)의 치수와 내치기어(16)의 외핀(17)의 수와의 차에 상당하는 만큼, 외치기어(14) 및 내치기어(16) 중 일방의 자전이 발생한다. 본 실시형태에 있어서는, 외치기어(14)가 자전하고, 제1 캐리어(18)로부터 감속회전이 출력된다.

본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)에서는, 내치기어본체(16a)나 외치기어(14)를 수지로 함으로써 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 내치기어(16)는, 수지에 의하여 구성된 내치기어본체(16a)와, 내치기어본체(16a)에 마련된 핀홈에 회전 가능하게 배치되고, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성된 외핀(17)을 갖는다. 이 경우, 외핀(17)이 상대적으로 열전도율이 낮은 소재로 구성되는 경우와 비교하여, 외치기어(14)와 내치기어(16)의 사이의 열전도성을 개선하여, 내부에서 발생한 열을 외핀(17)을 통하여 효율적으로 방열할 수 있다. 특히, 수지로 구성된 외치기어(14)의 열을 효율적으로 방열할 수 있으므로, 고온에서 강도가 저하되어 외치기어(14)가 파손될 가능성을 작게 할 수 있다. 또한, 내부온도의 과도한 상승을 억제할 수 있기 때문에, 다른 수지부재에 대해서도 온도상승에 의한 변형이나 파손의 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)에서는, 주베어링(24)의 외륜(48)이 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되고, 주베어링(24)의 외륜(48)과 외핀(17)이 축방향으로 맞닿거나, 혹은 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재의 스페이서를 통하여 맞닿는다. 이 경우, 외핀(17)이 외륜(48)과 맞닿지 않는 경우와 비교하여, 외핀(17)과 외륜(48)의 사이의 열저항을 작게 하여, 내부의 열을 외핀(17)과 외륜(48)을 통하여 더 효율적으로 방열할 수 있다. 그 결과, 내부온도의 상승을 더 억제할 수 있다. 상대적으로 열전도율이 높은 소재의 스페이서를 통하는 경우도 동일한 효과를 나타낸다.

또한, 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)에서는, 주베어링(24)의 전동체(42) 및 내륜(47)이 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되고, 캐리어(18)도 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성된다. 이 경우, 전동체(42), 내륜(47) 및 캐리어(18)가 상대적으로 열전도율이 낮은 소재로 구성되는 경우와 비교하여, 내부의 열을 전동체(42), 내륜(47) 및 캐리어(18)를 통하여 더 효율적으로 방열할 수 있다. 특히, 캐리어(18)가 피구동부재(50)와 접하는 경우, 캐리어(18)로부터의 방열성이 더 향상된다. 이 결과, 내부온도의 상승을 더 억제할 수 있다.

[제2 실시형태]

다음으로, 제2 실시형태에 관한 편심요동형 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 편심요동형 감속장치(10)를 나타내는 측면단면도이며, 도 1에 대응한다.

제1 실시형태의 설명에서는, 센터크랭크타입의 편심요동형 감속장치를 예로 나타냈지만, 본 실시형태의 편심요동형 감속장치는, 이른바 분할타입의 편심요동형 감속장치이다. 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)는, 제1 실시형태와 비교하여, 주로 복수의 입력기어(70)를 구비하고, 입력축(12)의 구성이 다른 점에서 상이하다.

복수의 입력기어(70)는, 내치기어(16)의 중심축선(La) 둘레에 배치된다. 본 도면에서는 하나의 입력기어(70)만을 나타낸다. 입력기어(70)는, 그 중앙부에 삽통되는 입력축(12)에 의하여 지지되고, 입력축(12)과 일체적으로 회전 가능하게 마련된다. 입력기어(70)는, 내치기어(16)의 중심축선(La) 상에 마련되는 회전축(도시하지 않음)의 외치부와 맞물린다. 회전축에는, 도시하지 않는 구동장치로부터 회전동력이 전달되고, 그 회전축의 회전에 의하여 입력기어(70)가 입력축(12)과 일체적으로 회전한다.

본 실시형태의 입력축(12)은, 내치기어(16)의 중심축선(La)으로부터 오프셋한 위치에 둘레방향으로 사이를 두고 복수(예를 들면, 3개) 배치된다. 본 도면에는 하나의 입력축(12)만을 나타낸다.

이상의 본 실시형태의 편심요동형 감속장치(10)의 동작을 설명한다. 구동장치로부터 회전축에 회전동력이 전달되면, 회전축으로부터 복수의 입력기어(70)에 회전동력이 분할되어, 각 입력기어(70)가 동일한 위상으로 회전한다. 각 입력기어(70)가 회전하면, 입력축(12)의 편심부(12a)가 입력축(12)을 통과하는 회전중심선 둘레로 회전하고, 그 편심부(12a)에 의하여 외치기어(14)가 요동한다. 외치기어(14)가 요동하면, 제1 실시형태와 동일하게, 외치기어(14)와 내치기어(16)의 외핀(17)의 맞물림위치가 순차적으로 어긋나, 외치기어(14) 및 내치기어(16) 중 일방의 자전이 발생한다. 입력축(12)의 회전은, 외치기어(14)의 치수와 내치기어(16)의 외핀(17)의 수와의 차에 따른 감속비로 감속되어, 출력부재로부터 피구동장치에 출력된다. 본 실시형태의 출력부재도 제1 캐리어(18)이다.

본 실시형태에서는, 외핀(17), 주베어링(24, 26)의 외륜(48), 전동체(42) 및 내륜(27), 제1 캐리어(18)는, 내치기어본체(16a)의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되어 있다. 특히, 내치기어본체(16a), 외치기어(14), 제2 캐리어(20), 케이싱(22), 제1 커버(21), 제2 커버(23) 및 스페이서(37)는, 수지에 의하여 구성되어 있다. 또한, 외핀(17), 주베어링(24, 26), 편심베어링(30), 입력축베어링(34), 캐리어핀(38), 입력축(12) 및 볼트(50b)는, 철계금속에 의하여 구성되어 있다. 또한, 제1 캐리어(18)는 알루미늄 등의 경금속에 의하여 구성되어 있다. 본 실시형태의 이들 구성부재의 일부 또는 전부는, 다른 재료에 의하여 구성되어도 된다. 특히, 제2 캐리어(20)는, 알루미늄 등의 경금속이나 PEEK 등으로 구성되어도 된다.

이상의 구성을 갖는 제2 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 동일한 작용·효과를 나타낼 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태의 예에 대하여 상세하게 설명했다. 상술한 실시형태는, 모두 본 발명을 실시함에 있어서의 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 등의 다양한 설계변경이 가능하다. 상술한 실시형태에서는, 이와 같은 설계변경이 가능한 내용에 관하여, "실시형태의", "실시형태에서는" 등의 표기를 붙여 설명하고 있지만, 그와 같은 표기가 없는 내용으로 설계변경이 허용되지 않는 것은 아니다. 또한, 도면의 단면에 표시된 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]

실시형태의 설명에서는, 제2 캐리어(20), 케이싱(22), 제1 커버(21), 제2 커버(23) 및 스페이서(37)는, 수지에 의하여 구성되는 예를 나타냈지만, 이들 구성부재의 일부 또는 전부는, 수지와는 다른 재료에 의하여 구성되어도 된다.

실시형태의 설명에서는, 외핀(17), 주베어링(24, 26), 편심베어링(30), 입력축베어링(34), 캐리어핀(38), 내핀(40), 입력축(12) 및 볼트(50b)는, 철계금속에 의하여 구성되는 예를 나타냈지만, 이들 구성부재의 일부 또는 전부는, 철계금속과는 다른 재료에 의하여 구성되어도 된다.

실시형태의 설명에서는, 제1 캐리어(18)는 알루미늄 등의 경금속에 의하여 구성되는 예를 나타냈지만, 제1 캐리어(18)는 경금속과는 다른 재료에 의하여 구성되어도 된다.

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.

실시형태의 설명에서는, 제2 주베어링(26) 및 제1 주베어링(24)이 내륜을 갖는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제2 주베어링(26)과 제1 주베어링(24) 중 적어도 일방은, 내륜을 갖지 않는 베어링이어도 된다.

실시형태의 설명에서는, 각 베어링이 구상의 전동체를 구비하는 볼베어링인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이들 베어링의 일부 또는 전부는, 원통상의 전동체를 구비하는 구름베어링이어도 된다.

실시형태의 설명에서는, 출력부재는 캐리어(18)이고, 피고정부재는 케이싱(22)인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 피고정부재는 캐리어(18)이며, 출력부재는 케이싱(22)이어도 된다.

실시형태의 설명에서는, 제1 캐리어(18) 및 제2 캐리어(20)가 마련되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 외치기어의 축방향 중 일측에 제1 캐리어만이 마련되어도 된다.

상술한 각 변형예는 상술한 실시형태와 동일한 작용·효과를 나타낸다.

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

10 편심요동형 감속장치
12 입력축
14 외치기어
16 내치기어
16a 내치기어본체
17 외핀
18 제1 캐리어
20 제2 캐리어
21 제1 커버
22 케이싱
23 제2 커버
24 제1 주베어링
26 제2 주베어링
30 편심베어링
34 입력축베어링
37 스페이서
38 캐리어핀
40 내핀
50 피구동부재
70 입력기어

Claims

내치기어와, 상기 내치기어와 맞물리는 외치기어와, 상기 외치기어를 요동시키는 편심체를 갖는 편심요동형 감속장치로서,
상기 외치기어는, 수지에 의하여 구성되고,
상기 내치기어는, 수지에 의하여 구성된 내치기어본체와, 상기 내치기어본체에 마련된 핀홈에 회전 가능하게 배치되며, 상기 내치기어본체의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성된 외핀을 갖는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제1항에 있어서,
상기 내치기어와 일체적으로 회전하는 케이싱과, 상기 케이싱과 상대 회전하는 캐리어와, 상기 케이싱과 상기 캐리어의 사이에 배치된 주베어링을 갖고,
상기 주베어링의 외륜이 상기 내치기어본체의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되며,
상기 주베어링의 상기 외륜과 상기 외핀이 축방향으로 맞닿거나, 혹은 상기 내치기어본체의 수지보다 열전도율이 높은 소재의 스페이서를 통하여 맞닿는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.
제2항에 있어서,
상기 주베어링의 전동체 및 내륜이 상기 내치기어본체의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되고, 상기 캐리어도 상기 내치기어본체의 수지보다 열전도율이 높은 소재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편심요동형 감속장치.