KR20200060236A

KR20200060236A - 편심 감속기

Info

Publication number: KR20200060236A
Application number: KR1020190129651A
Authority: KR
Inventors: 김유빈
Original assignee: 주식회사 메아리
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-05-29

Abstract

본 발명은, 외부의 회전력이 입력되는 입력축; 외면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 입력축의 반경 방향 외측에 위치하며, 입력축에 대해 편심 회전운동하는 동력전달기어; 내면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 동력전달기어의 반경 방향에 있어 일측부위 외측에 위치하며, 동력전달기어의 회전 과정 중에 복수 개의 이빨 중 일부 이빨이 동력전달기어의 이빨 중 일부 이빨과 치합되는 제1기어; 내면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 동력전달기어의 반경 방향에 있어 타측부위 외측에 위치하며, 복수 개의 이빨 중 일부 이빨이 동력전달기어의 회전 과정 중에 동력전달기어의 이빨 중 일부 이빨과 치합되는 제2기어;가 구비되어, 제1, 2기어 중 어느 하나는 동력전달기어가 회전하는 과정 중에 고정된 상태를 유지하며, 제1, 2기어 중 나머지 하나는 입력축과 동심으로 동력전달기어와 함께 회전 운동하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기를 제공한다.

Description

편심 감속기{Eccentric reducer}

본 발명은 동력장치로부터 전달되는 회전력을 감속시키는 감속기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 편심부가 형성된 입력축 및 입력축과 동축을 공유하는 동력전달기어를 이용하여, 입력축으로 전달되는 회전력을 서로 다른 이빨 개수를 가지는 제1, 2기어 각각과 치합시켜 상대 회전시키는 방식으로 고 감속비는 물론 큰 출력을 생성할 수 있는 편심 감속기에 관한 것이다.

감속기는 기어를 이용하여 속도를 변환시키는 기구로서, 모터나 엔진 등과 같은 동력장치로부터 전달되는 고속의 회전수를 저속으로 감소시킴과 동시에 큰 회전력(토크)을 생성시키는 일종의 동력전달장치이다. 이러한 감속기는 전통적인 산업 분야는 물론 근자 산업용 로봇에도 점차 그 적용이 확대되고 있다.

감속기는 이빨의 단면(치형, tooth profile)과 감속 방식에 따라 구분될 수 있는데, 이 중에서 치형은 인벌류트 곡선(involute curve)을 바탕으로 한 인벌류트 기어와, 사이클로이드 곡선(cycloid curve)을 바탕으로 한 사이클로이드 기어로 구분된다. 또한, 감속 방식은 내측 기어가 형성된 원형 스플라인 및 외측 기어가 형성되어 원형 스플라인과 치합되는 가요성 스플라인이 구비되는 조화 감속기와, 크랭크축에 의해 상대 회전하는 편심 기어가 구비되는 편심 감속기, 그리고 선기어 및 위성기어가 구비되는 유성기어 감속기 등으로 분류된다.

이들 각 감속기에 대하여 다양한 구조와 방식으로 새로운 기술이 속속 제안되고 있는데, 감속기에 있어 큰 감속비를 얻기 위해서는 감속기 자체의 크기가 커질 수밖에 없다. 하지만, 이럴 경우 감속기 자체가 커진다는 점에서 로봇 등과 같이 탑재 공간이 한정된 산업 분야에는 적용이 어려운 단점이 있을 뿐 아니라 복잡한 구조에 따른 가공성 및 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제1140794호 대한민국 등록특허 제1901278호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 단순한 구조로 이루어져 가공성 및 생산성을 증진시킬 수 있을 뿐 아니라 큰 감속비를 용이하게 구현할 수 있는 편심 감속기를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 외부의 회전력이 입력되는 입력축; 외면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 입력축의 반경 방향 외측에 위치하며, 입력축에 대해 편심 회전운동하는 동력전달기어; 내면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 동력전달기어의 반경 방향에 있어 일측부위 외측에 위치하며, 동력전달기어의 회전 과정 중에 복수 개의 이빨 중 일부 이빨이 동력전달기어의 이빨 중 일부 이빨과 치합되는 제1기어; 내면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 동력전달기어의 반경 방향에 있어 타측부위 외측에 위치하며, 복수 개의 이빨 중 일부 이빨이 동력전달기어의 회전 과정 중에 동력전달기어의 이빨 중 일부 이빨과 치합되는 제2기어;가 구비되어, 제1, 2기어 중 어느 하나는 동력전달기어가 회전하는 과정 중에 고정된 상태를 유지하며, 제1, 2기어 중 나머지 하나는 입력축과 동심으로 동력전달기어와 함께 회전 운동하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 입력축의 외면에는 편심부가 형성되며, 상기 동력전달기어는 편심부의 외면에 결합되어 입력축에 대해 편심 회전운동할 수 있다.

상기 동력전달기어의 외면에 마련되는 이빨 및 제1, 2기어 각각의 내면에 마련되는 이빨은 인볼류트 치형(tooth profile)으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 동력전달기어 및 제1, 2기어 각각은 동일한 모듈 값 m(m = 피치원 지름/기어의 이빨 개수)을 가질 수 있다.

상기 동력전달기어의 중앙 부위에는 일정 깊이의 원주 홈이 형성될 수 있다.

상기 동력전달기어는 제1기어와 치합되는 제1동력전달기어 및 제2기어와 치합되는 제2동력전달기어로 분리 구성될 수 있다.

상기 입력축의 일측 부위 외면에는 무게중심부재가 결합되며, 상기 무게중심부재에는 상기 입력축의 편심부와 무게 균형을 맞추기 위해 일정 중량의 무게부가 상기 편심부와 대향한 위치에 형성될 수 있다.

이때, 상기 무게중심부재는 링 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 이때, 상기 제1, 2동력전달기어 각각에는 복수 개의 관통홀이 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사상으로 형성되고, 상기 각 관통홀에는 체결볼트가 삽입되어 제1, 2동력전달기어 상호 간을 일체화시키며, 상기 관통홀의 내면과 체결볼트의 외면 사이에는 중공형의 보강부재가 위치할 수 있다.

본 발명은 편심으로 회전하는 동력전달기어의 일측 및 타측 부위 각각을 어느 하나가 고정되는 제1, 2기어 각각과 동시에 치합시키는 방식을 제안함으로써 안정적으로 큰 감속비를 제공할 수 있으며, 구조를 단순화시킴에 따라 가공의 정밀도 및 생산성을 현저히 향상시킬 수 있음은 물론 장치 자체를 소형화하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 동력전달기어와 제1, 2기어의 치합에 있어 동력전달기어에 원주홈을 형성하여 치합 부위가 파단되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있으며, 동력전달기어가 결합되는 입력축에 무게중심부재를 매개함으로써 진동 및 소음을 현저히 저감시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 동력전달기어를 분리 구성하여 그 제작을 더욱 용이하고 정밀하게 수행함은 물론 더 큰 감속비를 구현할 수 있으며, 나아가 보강부재를 이용하여 분리 제작된 동력전달기어를 결합하게 되면 동력전달기어 상호 간의 결합력을 증진시킴과 동시에 작동 과정에서의 전단 강도를 보완할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 일례로서의 편심 감속기에 대한 개략적인 분해 사시도.
도 2a는 도 1에 있어 개략적인 단면 구성도.
도 2b는 도 2a에 있어 입력축 및 동력전달기어 각각의 회전중심 관계도.
도 3은 본 발명에 따른 편심 감속기에 있어 동력전달기어의 개략적인 다른 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 예로서의 편심 감속기에 대한 개략적인 분해 사시도.
도 5는 도 4에 있어 개략적인 단면 구성도.
도 6은 도 5에 있어 체결볼트 및 보강부재 상호 간의 개략적인 결합도.
도 7은 본 발명에 따른 일례로서 편심 감속기의 개략적인 작동 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 다른 례로서 편심 감속기의 개략적인 작동 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 일례로서의 편심 감속기에 대한 개략적인 분해 사시도를 보여주며, 도 2a는 도 1에 있어 개략적인 단면 구성도를 보여주고, 도 2b는 도 2a에 있어 입력축 및 동력전달기어 각각의 회전중심 관계도를 보여준다. 각 도면에 개시된 것과 같이 본 발명은 입력축(100), 동력전달기어(300), 제1, 2기어(512, 612)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이들 각 구성을 도면의 예시를 참조하여 구체적으로 살펴본다.

입력축(100)은 외부의 동력원으로부터 전달되는 회전력이 입력되는 부분으로, 편심 감속기의 중앙부위에 위치하며 편심부(110)가 구비된다. 편심부(100)는 입력축(100)의 중간 부위에서 입력축(100) 반경의 외측 방향으로 돌출되는 링 형상으로 이루어지되, 도 2b와 같이 입력축(100)의 길이 방향으로 t만큼 두께를 더 가지도록 편심으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로는, 편심부(110)의 단면은 입력축(100)의 반지름보다 큰 반지름을 가지는 원 형상으로 이루어지고, 도 2b에 개시된 것과 같이 편심부(110)의 외경 중심 C2는 입력축(100)의 회전 중심 C1으로부터 반경 방향의 외측으로 소정 거리 ℓ만큼 이격된 위치에 위치할 수 있다.

도면에는 후술할 동력전달기어(300)와의 접촉 과정에서 발생되는 비틀림 및 전단력에 대해 높은 저항력을 가질 수 있도록 편심부(110)가 입력축(100)에 일체형으로 형성된 경우가 개시되어 있으나, 본 발명은 편심부(110)가 입력축(100)에 대하여 착탈 가능하게 분리형으로 구성되는 경우를 배제하지 않음은 물론이다.

한편, 본 발명은 입력축(100)의 일측 부위 외면에 무게중심부재(400)가 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 무게중심부재(400)는 편심부(110)의 형성으로 인해 무게 중심이 맞지 않아 편심 회전 운동과정에서 발생할 수 있는 진동이나 소음 등을 저감시키기 위한 수단이다.

무게중심부재(400)에는 일정 중량을 가지는 무게부가 형성될 수 있으며, 무게 균형을 적절하게 유지하기 위해서 이 무게부는 입력축(100)의 편심부(110)와 대향한 위치에 형성되는 것이 바람직하며, 입력축(100)의 편심부(110)에 대응하는 무게를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 무게중심부재(400)는 도면에 개시된 것과 같이 링 형상으로 이루어질 수 있으며, 링은 폐쇄 원이 아니라 일측 부위가 개구된 단절된 형상으로 이루어질 수 있다. 링이 일측 부위가 개구되는 경우 무게부(410)는 단절 부위 중의 선택되는 어느 일측 부위에 형성될 수 있다.

이때, 본 발명은 무게부(410)가 도 4와 같이 제1, 2무게부(412, 414)로 분리 구성되는 경우를 배제하지 않는다. 이럴 경우, 제1, 2무게부(412, 414) 각각은 단절 부위 중에서 일측 및 타측 각각에 형성되는 것이 바람직하다. 제1, 2무게부(412, 414)는 결합공(416)에 삽입되는 볼트(418)에 의해 결합된다.

도면부호 130은 무게중심부재(400)가 삽입되는 무게중심부재삽입홈(130)이고, 도면부호 120 및 150 각각은 오링이 삽입되는 오링삽입홈이며, 도면부호 160은 스냅링(528)이 삽입되는 스냅링삽입홈이다.

동력전달기어(300)는 입력축(100)에 동축으로 결합되어 회전 운동한다. 보다 구체적으로는 동력전달기어(300)는 입력축(100)에 구비되는 편심부(110)와 결합되어 편심 회전운동한다. 이때, 편심부(110)와 동력전달기어(300) 사이에는 도면과 같이 베어링(200)이 매개될 수 있다.

편심부(110)와 동력전달기어(300) 사이에 베어링(200)이 매개되면, 입력축(100)이 회전할 때 베어링(200)과 동력전달기어(300)도 함께 회전하게 되는데, 편심부(110)에 의해 동력전달기어(300)는 입력축(100)에 대하여 편심되어 있기 때문에, 입력축(100)이 회전하면 동력전달기어(300)는 입력축(100)의 축심을 기준으로 편심된 거리만큼 반경을 더 가지면서 편심 회전하게 된다.

도면부호 210은 베어링(200)의 일측 부위를 지지하는 스페이서이고, 도면부호 140은 전술한 바와 같이 동력전달기어(300)의 일측을 지지함과 동시에 베어링(200)의 타측 부위를 지지하는 돌출부이다.

동력전달기어(300)의 외면에는 복수 개의 이빨(tooth)이 형성된다. 동력전달기어(300)의 외면을 따라 마련되는 이빨은 제1, 2기어(512, 612) 각각과 동시에 치합된다. 즉, 동력전달기어(300)의 외면에서 일측 부위 외면을 따라 형성되는 이빨은 제1기어(512)와 치합되고, 타측 부위 외면을 따라 형성되는 이빨은 제2기어(612)와 치합된다.

동력전달기어(300)에 있어 제1, 2기어(512, 612) 각각과 치합되는 이빨들은 서로 다른 개수로 이루어질 수도 있다. 이럴 경우, 동력전달기어(300)에 형성되는 각 이빨들은 후술할 제1, 2기어(512, 612) 각각에 형성되는 이빨과 대응되도록 형성되어야 함은 자명하다.

이때, 본 발명은 도 3과 같이 동력전달기어(300)의 외면을 따라 일정 깊이의 원주홈(306)이 형성되는 경우를 제안한다. 동력전달기어(300)의 외면에 형성되는 이빨은 제1, 2기어(512, 612) 각각과 동시에 치합되는데, 이럴 경우 제1, 2기어(512, 612)가 대향하는 이빨의 중앙 부위에는 동시에 다른 방향의 힘을 전달됨에 따라 장시간 작동시 그 경계 부위가 파단될 수 있다.

때문에, 도면과 같이 동력전달기어(300)의 외면에 일정 깊이의 원주홈(306)을 형성하게 되면, 제1, 2기어(512, 612)가 상호 대향하는 경계 지점에 위치하는 원주홈(306) 자체가 힘의 전달 과정에서 불연속점을 이루게 됨에 따라, 서로 다른 힘이 동시에 작용하더라도 이빨이 파단되는 형상을 원천적으로 방지하는 것이 가능하다.

한편, 동력전달기어(300)의 외면에 원주홈(306)을 형성함에 있어, 그 형성 깊이를 이빨의 뿌리 지점보다 더 깊게 형성하는 것이 바람직하다. 이럴 경우, 원주홈(306) 부위를 따라 서로 상반된 힘이 전달되는 경우 동력전달기어(300)의 몸체로 매우 용이하게 분산될 수 있다는 점에서 동력전달기어의 이빨에 대한 구조적 안정성을 더욱 담보할 수 있다.

도면부호 310은 스냅링(310)이며, 스냅링(310)은 동력전달기어(300)의 내면을 따라 형성되는 스냅링홈(302)에 삽입된다. 스냅링(310)은 동력전달기어(300)의 내면에 결합되는 베어링(200)의 일단을 지지하며 베어링(200)의 이탈을 방지한다.

또한, 도 6에 개시된 것과 같이 동력전달기어(300)의 타단 끝단부에는 절곡부(304)가 형성될 수 있으며, 이 절곡부(304)는 전술한 스냅링(310)의 기능과 유사하게 동력전달기어(300)의 내면에 결합되는 베어링(200)의 타단을 지지하여 베어링(200)의 이탈을 방지한다.

제1기어(512)는 동력전달기어(300)의 반경 방향에 있어 일측 부위의 외측에 위치하며, 그 내면에는 복수 개의 이빨이 마련된다. 제2기어(612)는 동력전달기어(300)의 반경 방향에 있어 타측 부위의 외측에 위치하며, 그 내면에는 복수 개의 이빨이 마련된다.

제1기어(512)에 마련되는 복수 개의 이빨 중 일부 이빨은 동력전달기어(300)의 회전 과정 중에서 동력전달기어(300)의 외면에 마련되는 이빨 중 일측 부위를 따라 마련되는 이빨 중 일부 이빨과 치합되며, 제2기어(612)에 마련되는 복수 개의 이빨 중 일부 이빨은 동력전달기어(300)의 회전 과정 중에서 동력전달기어(300)의 외면에 마련되는 이빨 중 타측 부위를 따라 마련되는 이빨 중 일부 이빨과 치합된다.

즉, 입력축(100)을 통해 회전력이 전달되면, 도 3과 같이 입력축(100)의 편심부(110) 외면에 결합되는 동력전달기어(300)의 이빨 중 일부 이빨 부위가 편심부(110)의 편심거리(t로 표시)와 동일한 거리 d 만큼 반경을 더 가지면서 제1, 2기어(512, 612) 각각의 이빨 중 일부 이빨들과 동시에 치합되어 편심 회전하게 된다.

또한, 이때, 제1, 2기어(512, 612) 중 어느 하나의 기어는 동력전달기어(300)가 회전하는 과정 중에 고정된 상태를 유지하며, 제1, 2기어(512, 612) 중 나머지 하나 기어는 입력축(100)과 동심으로 동력전달기어(300)와 함께 회전 운동하는 특징이 있다. 즉, 제1, 2기어(512, 612) 중 어느 하나는 다른 하나에 대하여 상대적인 회전운동을 하는 것이다. 이에 대한 구체적인 작동은 후술한다.

한편, 본 발명은 동력전달기어(300) 및 이와 치합되는 제1, 2기어(512, 612) 각각이 동일한 모듈 값 m을 가지는 경우를 제안한다. 기어에 있어 모듈 값 m은 피치원의 지름을 기어의 이빨 개수로 나눈 값으로서, 동력전달기어 및 제1, 2기어 각각이 서로 다른 피치원의 지름 및 이빨 개수를 가지더라도 동일한 모듈 값을 가지는 것이 가능하다.

즉, 동력전달기어나 제1기어 각각의 피치원 지름이 제2기어의 피치원 지름보다 작더라도(또는 커지더라도), 동력전달기어나 제1기어의 이빨 개수 각각이 제2기어의 이빨 개수보다 적으면(또는 많으면) 동력전달기어 및 제1, 2기어 각각은 동일한 모듈 값을 가질 수 있다. 이럴 경우, 제1, 2기어가 동력전달기어와 동시에 치합된 상태에서 회전력이 전달되더라도 제1, 2기어 중의 어느 하나는 다른 하나에 대하여 일정 피치만큼 상대 회전이 가능하다.

또한, 본 발명은 각 도면에 개시된 것과 같이, 동력전달기어(300) 및 제1, 2기어(512, 612) 각각에 이빨을 형성함에 있어 이빨의 단면(치형)이 인벌류트 치형(involute tooth profile)으로 이루어지는 경우를 제안한다. 도 1(및 도 7)과 도 8 각각에는 인벌류트 치형의 일례들이 개시되어 있으나, 본 발명은 사이클로이드 치형(cycloid tooth profile)을 이루지만 않는다면 이러한 예에 국한되지 않고 다양한 형상으로 변경되어 적용되는 경우를 배제하지 않는다.

도 1(및 도 4)에는 제1, 2기어(512, 612) 중 제1기어(512)가 동력전달기어(300)가 회전하는 과정 중에 고정된 상태를 유지하며, 제2기어(612)는 입력축(100)과 동심으로 동력전달기어(300)와 함께 회전 운동하는 일례가 개시되어 있다. 개시된 도면을 참조하여 제1, 2기어(512, 612) 각각의 구체적인 구성을 살펴본다.

제1기어(512)가 마련되는 고정부(500)는 제1기어(512)가 형성되는 고정케이스(510)와, 입력축(100)에 결합되며 고정케이스(510)를 수용할 수 있도록 내부에 일정 크기의 공간부가 형성된 고정커버(520)를 포함하여 이루어질 수 있다.

고정케이스(510)는 일측 부위 및 타측 부위 각각이 개방된 원통 형상의 중공구조로 이루어질 수 있으며, 고정케이스(510) 일측 부위에는 반경 외측방향으로 돌출되게 결합단(514)이 형성될 수 있으며, 고정케이스(510) 타측 부위 내면에 고정기어(512)가 형성될 수 있다.

도면에는 고정케이스(510)의 타측 내면에 고정기어(512)가 일체형으로 형성되는 경우가 개시되어 있으나, 본 발명은 이와 달리 고정케이스(510)와 고정기어(512)를 분리형으로 별도 제작하여 고정기어(512)를 고정케이스(510)에 결합시키는 경우도 배제하지 않음은 물론이다.

고정커버(520)의 일측 부위에는 결합홀(522)이 형성되며, 고정케이스(510)는 결합부재(530)에 의해 고정커버(520) 및 고정케이스(510) 각각의 결합홀(522, 516)에 의해 고정커버(520)와 일체화된다. 고정커버(520)와 입력축(100) 사이에는 베어링(524)이 매개될 수 있다. 도면부호 526, 528 각각은 베어링(524)의 이탈을 방지하기 위한 스냅링이며, 도면부호 G는 고정커버(520) 내부 공간을 기밀시키는 개스킷이다.

제2기어(612)가 마련되는 출력부(600)는 입력축(100)에 구름 지지된 상태로 결합되며, 내면에 제2기어(612)가 형성되는 출력축(610)과, 출력축(610)이 수용될 수 있도록 내부에 일정 크기의 공간부가 형성되는 출력커버(630)로 이루어질 수 있다. 출력축(610)과 출력커버(630) 사이에는 별도의 베어링(620)이 매개될 수 있으며, 이때 베어링(620)은 고정기어(512)에도 일부 접촉되도록 배치될 수 있다.

출력축(610)은 일측 부위 및 타측 부위 각각이 개구된 원통 형상의 중공체로 이루어질 수 있으며, 그 내면에는 제2기어(612)가 형성되며, 그 외면에는 베어링(620)이 삽입되는 베어링홈(614)이 형성된다.

베어링(620)의 내면은 출력축 (610)에 접촉되고, 그 외면은 고정케이스(510) 및 출력커버(630) 각각의 일부가 접촉되도록 설치된다. 이에 따라, 베어링(620)과 접촉되는 고정케이스(510)와 출력커버(630) 각각에는 베어링(620)의 일부가 삽입되도록 베어링홈이 형성되는 것이 바람직하다.

도면에는 제2기어(612)가 출력축(610)의 내면에 일체형으로 형성되는 경우가 개시되어 있으나, 본 발명은 전술한 제1기어(512)의 경우와 유사하게 출력축(610)과 별도로 제2기어(612)를 제작한 다음 이를 출력축(610)에 결합시키는 경우를 배제하지 않는다.

또한, 출력축(610)을 입력축(100)의 외면에 결합시킴에 있어 출력축(610)과 입력축(100) 사이에 별도의 베어링(632)을 매개할 수도 있다. 이럴 경우, 출력축(610)은 베어링(632)에 의해 더욱 원활하게 회전할 수 있다.

도면부호 G는 기밀을 유지하기 위해 출력축(610)의 외면 단부와 출력커버(630) 내면 단부 사이에 설치되는 개스킷이며, 출력축(610)의 내면 단부는 전술한 입력축(100)에 설치된 개스킷(G)의 외면에 접촉되도록 설치된다.

도면부호 616은 고정케이스(510)에 형성된 결합홀(516)에 대응되어 출력축(610)에 형성되는 결합홀이며, 별도의 결합부재(530)가 출력축(610), 고정케이스(510), 고정커버(520) 각각의 결합홀(516, 522, 616) 모두를 순차적으로 관통하여 체결되면 편심 감속기(1000)의 전체가 일체형으로 구성된다.

이처럼 본 발명은 입력축(100)과 연결되는 단일의 동력전달기어(300)를 사용하되, 동력전달기어(300)의 외면 양측 부위 각각을 제1, 2기어(512, 612)와 치합시켜 동력을 전달하는 방식을 제안함으로써, 단순한 구조로 인해 소형화가 가능함은 물론 가공정밀도를 증진시켜 장시간 안정적인 작동을 담보할 수 있고, 나아가 상대적으로 큰 감속비를 구현할 수 있다.

한편, 본 발명은 감속기의 동력전달기어를 구성함에 있어 도 4 및 도 5 각각에 개시된 것과 같이 동력전달기어가 제1, 2동력전달기어(320, 330)로 분리 구성되는 경우를 배제하지 않는다. 이럴 경우, 제1동력전달기어(320)는 제1기어(512)와 치합되고, 제2동력전달기어(330)는 제2기어(612)와 치합될 수 있다.

전술한 바와 같이 동력전달기어(300)의 외면에 형성되어 제1, 2기어(512, 612) 각각과 치합되는 이빨들은 서로 다른 개수로 이루어질 수 있는데, 이처럼 동력전달기어가 제1, 2동력전달기어(320, 330)로 분리 구성되는 경우에도 제1, 2동력전달기어(320, 330) 각각의 외면에 형성되는 이빨은 동일한 개수로 이루어질 수 있음은 물론이다.

동력전달기어가 제1, 2동력전달기어(320, 330)로 분리 구성되면, 제1, 2동력전달기어(320, 330) 각각에는 복수 개의 제1, 2관통홀(322, 332) 각각이 방사형으로 형성되고, 별도의 체결볼트(340)에 의해 제1, 2동력전달기어(320, 330) 상호 간이 일체형으로 결합될 수 있다.

이때, 제1, 2관통홀(322, 332) 각각의 내면과 체결볼트(340)의 외면 사이에는 보강부재(350)가 위치할 수 있다. 도 5와 같이 보강부재(350)가 제1, 2동력전달기어(320, 330)의 경계 부위를 일정 길이만큼 걸친 상태로 위치하면, 제1, 2동력전달기어(320, 330) 사이에서 발생하는 전단력 차이를 보완하여 일체형으로 결합된 제1, 2동력전달기어의 전체 전단강도를 보강할 수 있다.

또한, 분리 구성됨에 따라 별도 제작되는 제1, 2동력전달기어(320, 330) 각각의 가공 오차로 인해 제1, 2동력전달기어(320, 330) 각각의 회전 중심이 서로 틀어지는 것을 방지할 수 있으며, 필요에 따라 보강부재를 탄성체로 구성하게 되면 제1, 2동력전달기어 상호 간의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있다.

보강부재(350)는 도면과 같이 일단 부위 및 타단 부위 각각이 개구된 원통 형상의 중공체 구조로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 그 일단 부위에는 챔퍼부(354)가 형성되고, 그 타단 부위에는 링 형상으로 돌출된 스토퍼(352)가 형성될 수 있다.

챔퍼부(354)는 챔퍼 가공을 통해 형성되며, 보강부재(350)의 일단 부위가 제1, 2관통홀(322, 332) 각각보다 상대적으로 작은 직경을 가짐에 따라 각 관통홀 내부로 용이하게 삽입된다. 또한, 스토퍼(352)는 외측 방향으로 링 형상으로 돌출 형성됨에 따라 체결볼트(340)와의 체결과정에서 체결볼트(340)의 헤드부(342)에 밀착된 상태로 가압된다.

도면부호 324는 제1관통홀(322)에 형성되어 챔퍼부(354)가 형성되는 보강부재(350)의 일단 부위가 걸리는 선단걸림턱(324)이며, 도면부호 334는 제2관통홀(332)에 형성되어 보강부재(350)의 스토퍼(352)가 걸리는 돌기걸림턱(334)이다. 그리고 도면부호 326은 제1관통홀(322)의 내면에 형성되는 나사산(326)으로 체결볼트(340)의 단부 부위와 치합된다.

이처럼, 동력전달기어를 제1, 2동력전달기어로 분리 구성하게 되면, 제작 자체가 더욱 용이함은 물론 가공정밀도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 제작에 따른 비용 자체를 현저히 감소시킬 수 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동을 전술한 설명부분 및 첨부된 도 7 및 도 8 각각을 참조하여 살펴본다. 설명의 편의를 위해 제1, 2기어 중 제1기어는 도 1에 개시된 것과 같이 고정된 상태로 이루어지는 것을 상정한다.

모터 등과 같은 외부의 동력원으로부터 전달되는 회전력이 입력축(100)으로 입력되면, 입력축(100)에 마련되는 편심부(110)가 입력축(100)의 회전 중심을 기점으로 일방향으로 회전한다(실선 참조).

이때, 동력전달기어(300)는 입력축(100)의 편심부(110)와 접하고 있으며, 이로 인해 동력전달기어(300)의 외면에 마련되는 이빨 중 일부 이빨은 고정된 제1기어(512)의 이빨과 치합되고, 이와 동시에 동력전달기어(300)의 외면에 마련되는 이빨 중 타측 부위를 따라 원주상으로 마련되는 이빨은 고정되지 않은 제2기어(612)의 이빨과 치합되어 있다.

때문에, 입력축(100)으로 전달되는 회전력에 의해 편심부(110)가 일방향으로 회전하면, 동력전달기어(300)와 제1, 2기어(512, 612) 상호 간의의 치합 부위 역시 각 도면에 개시된 것과 같이 편심부(110)의 회전 방향과 동일하게 일방향으로 연속하며 변화하게 된다.

동력전달기어(300) 및 제1, 2기어(512, 612) 각각이 동일한 모듈 m 값을 가지며 치합된 상태에서 편심부(110)가 일방향으로 회전하면, 동력전달기어(300)와 제1, 2기어(512, 612)의 치합 부위가 일방향으로 회전하는 동안, 제2기어(612)는 편심부(110)와 동일하게 일방향으로 서서히 회전한다(시계 방향 실선 참조).

한편, 제1기어(512)는 고정되어 있기 때문에, 편심부(110)의 회전에 따라 동력전달기어(300)와 제1, 2기어(512, 612)의 치합 부위가 일방향으로 회전하더라도, 고정된 제1기어(512)에 전달되는 편심부(110)의 회전력은 이와 반대로 작용하여 동력전달기어(300)을 타방향으로 서서히 회전시키게 된다(반시계 방향의 점선 참조).

즉, 동력전달기어(300) 및 제1, 2고정기어(512, 612) 각각을 동일한 모듈 값 m을 가지도록 구성한 다음, 제1, 2고정기어(512, 612) 중의 어느 하나의 기어를 고정한 상태에서 입력축(100)을 통해 회전력을 전달하면, 제1, 2기어(512, 612) 각각은 반대 방향으로 회전하게 되며, 입력축(100)을 통해 전달되는 입력 값은 큰 비율로 감속되어 제2기어(612)를 통해 출력되는 것이다.

만일, 도 7 및 도 8 각각에 개시된 동력전달기어의 피치원 지름 및 이빨 개수를 60(mm) 및 60(개)로 하고, 제1기어의 피치원 지름 및 이빨 개수를 61(mm) 및 61(개)로 하며, 제2기어의 피치원 지름 및 이빨 개수를 62(mm) 및 62(개)로 구성한 경우에 있어 출력되는 감속비를 계산해 보면 아래와 같다.

동력전달기어 및 제1, 2기어 각각이 동일한 모듈 값 m을 가질 때, 제1기어가 고정되면 감속비는 + 1/62로서 각 도면과 같이 제2기어를 통한 출력은 일방향(시계방향)으로 1 : 62를 가지게 되고, 제2기어가 고정되면 감속비는 - 1/62로서 각 도면과 달리 제2기어를 통한 출력은 타방향(반시계방향)으로 1 : 62를 가지게 된다.

즉, 입력축으로부터 전달되는 회전력은 제1, 2기어 중의 어느 하나를 통해 큰 감속비로 출력시킬 수 있으며, 나아가 제1, 2기어 각각의 이빨 개수를 다양하게 변화시키거나 또는 제1, 2기어 중 특정 기어를 고정하게 되면 큰 감속비를 가지는 출력을 입력축의 회전 방향과는 반대 방향으로 생성시키는 것도 가능함을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

1000 : 편심 감속기
100 : 입력축 110 : 편심부
120, 150 : 오링삽입홈 130 : 무게중심부재삽입홈
140 : 돌출부 160 : 스냅링삽입홈
200 : 베어링 210 : 스페이서
300 : 동력전달기어
302 : 스냅링홈 304 : 절곡부
306 : 원주홈 310 : 스냅링
320 : 제1동력전달기어 322 : 제1관통홀
324 : 선단걸림턱 326 : 나사산
330 : 제2동력전달기어 332 : 제2관통홀
334 : 돌기걸림턱
340 : 체결볼트 342 : 체결볼트의 헤드부
350 : 보강부재 352 : 스토퍼
354 : 챔퍼부
400 : 무게중심부재 410 : 무게부
412 : 제1무게부 414 : 제2무게부
416 : 결합공 418 : 결합볼트
500 : 고정부
510 : 고정케이스 512 : 고정기어
514 : 결합단 516 : 결합홀
518 : 베어링홈
520 : 고정커버 522 : 결합홀
524 : 베어링 526, 528 : 스냅링
530 : 결합부재
600 : 출력부
610 : 출력축 612 : 출력기어
614 : 베어링홈 616 : 결합홀
620 : 베어링
630 : 출력커버 632 : 베어링
G : 개스킷

Claims

외부의 회전력이 입력되는 입력축;
외면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 입력축의 반경 방향 외측에 위치하며, 입력축에 대해 편심 회전운동하는 동력전달기어;
내면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 동력전달기어의 반경 방향에 있어 일측부위 외측에 위치하며, 동력전달기어의 회전 과정 중에 복수 개의 이빨 중 일부 이빨이 동력전달기어의 이빨 중 일부 이빨과 치합되는 제1기어;
내면을 따라 복수 개의 이빨이 마련되어 동력전달기어의 반경 방향에 있어 타측부위 외측에 위치하며, 복수 개의 이빨 중 일부 이빨이 동력전달기어의 회전 과정 중에 동력전달기어의 이빨 중 일부 이빨과 치합되는 제2기어;가 구비되어,
제1, 2기어 중 어느 하나는 동력전달기어가 회전하는 과정 중에 고정된 상태를 유지하며, 제1, 2기어 중 나머지 하나는 입력축과 동심으로 동력전달기어와 함께 회전 운동하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 입력축의 외면에는 편심부가 형성되며, 상기 동력전달기어는 편심부의 외면에 결합되어 입력축에 대해 편심 회전운동하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 동력전달기어의 외면에 마련되는 이빨 및 제1, 2기어 각각의 내면에 마련되는 이빨은 인볼류트 치형(tooth profile)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항 또는 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 동력전달기어 및 제1, 2기어 각각은 동일한 모듈 값 m(m = 피치원 지름/기어의 이빨 개수)을 가지는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 동력전달기어의 중앙 부위에는 일정 깊이의 원주 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제1항에 있어서,
상기 동력전달기어는 제1기어와 치합되는 제1동력전달기어 및 제2기어와 치합되는 제2동력전달기어로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제2항에 있어서,
상기 입력축의 일측 부위 외면에는 무게중심부재가 결합되며, 상기 무게중심부재에는 상기 입력축의 편심부와 무게 균형을 맞추기 위해 일정 중량의 무게부가 상기 편심부와 대향한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제7항에 있어서,
상기 무게중심부재는 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.
제6항에 있어서,
상기 제1, 2동력전달기어 각각에는 복수 개의 관통홀이 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사상으로 형성되고, 상기 각 관통홀에는 체결볼트가 삽입되어 제1, 2동력전달기어 상호 간을 일체화시키며, 상기 관통홀의 내면과 체결볼트의 외면 사이에는 중공형의 보강부재가 위치하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기.