KR20200121227A

KR20200121227A - 감속기

Info

Publication number: KR20200121227A
Application number: KR1020200030084A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 다카하시; 유토 나카이; 슌스케 기무라; 스케 기무라
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-10-23
Also published as: US11353090B2; JP2020173018A; DE102020203181A1; CN111828550A; US20200325963A1; JP7316828B2

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 의한 감속기는, 크랭크 샤프트와, 감속 기구를 구비한다. 당해 크랭크 샤프트는, 구동원으로부터의 회전에 의해 구동되는 기어부와, 상기 기어부와 일체로 형성된 저널부를 갖는다. 당해 크랭크 샤프트는, 상기 저널부의 축심 둘레로 회전한다. 감속 기구는, 상기 크랭크 샤프트의 회전을 감속하여 출력한다.

Description

감속기{DECELERATOR}

본 발명은, 감속기에 관한 것이다.

산업용 로봇, 공작 기계 및 이들 이외의 토크 입력에 의해 동작하는 여러가지 기계에 있어서 감속기가 사용되고 있다. 감속기는, 전동 모터 등의 구동원으로부터 입력된 회전을 감속하여 구동 대상의 상대 장치에 출력한다. 감속기의 1종으로서 편심 요동형 감속기가 알려져 있다. 종래의 편심 요동형 감속기는, 일본 특허 공개 제2016-89916호 공보에 기재되어 있다.

종래의 편심 요동형 감속기는, 구동원으로부터의 회전을 전달하는 입력 기어와, 이 입력 기어와 맞물리는 스퍼 기어와, 편심부를 갖는 크랭크 샤프트와, 당해 편심부를 통해 크랭크 샤프트에 설치된 외치 기어와, 당해 외치 기어와 맞물리는 내치를 갖는 케이스와, 당해 케이스에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된 캐리어를 갖는다. 이 캐리어 및 외치 기어는, 케이스의 축심을 따라서 연장되는 중공부를 갖는다. 이 중공부에는 구동원 및 상대 장치에 접속되는 배선이 수용된다. 이러한 편심 요동형 감속기에 있어서, 구동원으로부터의 회전은, 인풋 기어로부터 스퍼 기어를 통해 크랭크 샤프트에 전달된다. 크랭크 샤프트가 회전하면 편심부에 밀려서 외치 기어도 회전한다. 이 외치 기어의 회전에 의해, 캐리어가 케이스에 대하여 상대 회전한다. 이에 의해, 캐리어 또는 케이스로부터 감속된 회전이 구동 대상의 상대 장치에 대하여 출력된다.

일본 특허 공개 제2016-089916호 공보

종래의 감속기에 있어서는, 입력 기어로부터의 회전이 스퍼 기어를 거쳐 크랭크 샤프트에 입력되고 있다. 이 때문에, 감속기의 직경 방향의 치수가 스퍼 기어에 의해 규정되어 버린다. 이 때문에, 감속기의 각 구성 부재에 대해서, 직경 방향의 치수에 관한 설계의 자유도가 낮다.

종래의 감속기에 있어서는, 스퍼 기어는, 스플라인 결합에 의해 크랭크 샤프트에 설치되어 있다. 이 때문에, 스퍼 기어와 크랭크 샤프트 사이에서 백래쉬가 발생한다.

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 과제의 적어도 일부를 해결 또는 완화하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적의 하나는, 인풋 기어로부터 크랭크 샤프트로 회전을 전달하기 위한 신규의 기구를 구비하는 감속기를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적의 하나는, 스퍼 기어에 의해 발생하고 있던 설계상의 제약을 해소할 수 있는 감속기를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적의 하나는, 종래의 감속기에 있어서 스퍼 기어와 크랭크 샤프트 사이에서 발생하고 있는 백래쉬를 해소하는 것이다.

본 발명의 상기 이외의 목적은, 본 명세서 전체를 참조함으로써 명확해진다.

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 기어부는, 구동원으로부터의 회전을 전달하는 입력 기어와 맞물린다. 기어부는, 입력 기어와 직접 맞물려도 된다.

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 기어부는, 상기 입력 기어와 맞물리는 외치를 갖는다.

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 외치의 형상은, 인벌류트 곡선이다.

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 외치는, 상기 크랭크 샤프트의 외표면 일부를 획정한다.

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 저널부는, 원기둥 형상을 갖고, 그 직경이 상기 외치의 이끝원 직경과 동등하거나 또는 실질적으로 동등하게 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의한 감속기는, 상기 입력 기어와는 상이한 다른 입력 기어와, 상기 다른 입력 기어와 맞물리는 외치를 갖고, 상기 크랭크 샤프트에 설치된 외치 기어를 구비한다.

본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 입력 기어 및 상기 기어부는, 상기 입력 기어의 잇수와 상기 기어부의 잇수의 비가 상기 다른 입력 기어의 잇수와 상기 외치의 잇수의 비와 다르게 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의한 감속기는, 구동원으로부터의 회전을 전달하는 입력 기어와, 링 기어와, 축심 둘레로 회전하게 마련된 크랭크 샤프트와, 상기 크랭크 샤프트의 회전을 감속하여 출력하는 감속 기구를 구비한다. 상기 링 기어는, 상기 입력 기어와 맞물리는 외치와, 내치를 갖는다. 상기 크랭크 샤프트는, 상기 내치와 맞물리는 외치를 갖는다.

본 발명의 일 실시 형태는, 로봇에 관한 것이다. 당해 로봇은, 상기 감속기의 어느 것을 구비한다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 인풋 기어로부터 크랭크 샤프트로 회전을 전달하기 위한 신규의 기구가 제공된다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 감속기를 그 회전축을 따라 절단한 단면을 도시하는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 감속기를 그 중심축 방향으로부터 본 도면이다.
도 3은, 도 1의 감속기에 구비되는 크랭크 샤프트를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 감속기를 그 중심축을 따라 절단한 단면을 도시하는 단면도이다.
도 5는, 본 발명이 다른 실시 형태에 의한 감속기를 그 중심축 방향으로부터 본 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 여러가지 실시 형태를 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 공통되는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호가 붙여져 있다. 각 도면은, 설명의 편의상, 반드시 정확한 축척으로 기재되어 있다고는 할 수 없는 점에 유의하길 바란다.

도 1로부터 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 감속기(1)에 대하여 설명한다. 도 1은, 감속기(1)의 중심축 A1을 따른 단면을 도시하는 단면도이고, 도 2는, 중심축 A1의 방향으로부터 본 감속기(1)를 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 3은, 감속기(1)에 구비되는 크랭크 샤프트(12)를 도시하는 도면이다.

이들 도면에는, 본 발명을 적용 가능한 감속기의 1종인 편심 요동형 감속기(1)가 도시되어 있다. 이 감속기(1)는, 입력 기어(10)와, 크랭크 샤프트(12)와, 감속 기구(20)를 구비한다.

입력 기어(10)는, 도시하지 않은 구동원으로부터 입력된 회전을 크랭크 샤프트(12)에 전달한다. 구동원은, 예를 들어 전동 모터이다. 입력 기어(10)는, 잇수 Z1의 외치(10a)를 갖는다. 입력 기어(10)는, 베어링(21a)을 통해 후술하는 캐리어(24)(구체적으로는, 제1 캐리어체(24a))에 설치되어 있다. 이에 의해, 입력 기어(10)는, 캐리어(24)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

크랭크 샤프트(12)는, 축심 A2를 따라 연장되는 대략 원기둥 형상의 부재이다. 크랭크 샤프트(12)는, 잇수 Z2의 외치(12f)가 마련된 기어부(12e)를 갖는다. 외치(12f)는, 입력 기어(10)의 외치(10a)와 직접 맞물린다. 외치(10a)와 외치(12f)가 맞물림으로써, 입력 기어(10)의 회전이 크랭크 샤프트(12)에 전달된다. 크랭크 샤프트(12)의 상세는 후술한다.

감속 기구(20)는, 크랭크 샤프트(12)로부터 입력된 회전을 감속하여 구동 대상의 상대 장치에 전달한다. 감속된 회전은, 중심축 A1 둘레의 회전으로서 상대 장치에 출력된다. 감속기(1)는, 산업용 로봇에 구비되어도 된다. 이 경우, 구동 대상의 상대 장치는, 예를 들어 산업용 로봇의 암이다. 감속 기구(20)의 상세는 후술한다.

이어서, 크랭크 샤프트(12)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 크랭크 샤프트(12)는, 축심 A2를 따라 연장되는 대략 원기둥 형상의 부재이고, 입력 기어(10)로부터 전달된 회전 입력에 의해 축심 A2의 둘레로 회전(자전)한다. 크랭크 샤프트(12)는, 상기 기어부(12e)에 더하여, 제1 저널부(12a)와, 제2 저널부(12b)와, 편심부(12c)와, 편심부(12d)를 갖는다. 제1 저널부(12a), 제2 저널부(12b), 편심부(12c), 편심부(12d) 및 기어부(12e)는 일체로 형성된다. 바꾸어 말하면, 제1 저널부(12a), 제2 저널부(12b), 편심부(12c), 편심부(12d) 및 기어부(12e)는 축심 A2 둘레의 둘레 방향에 있어서 서로에 대하여 상대 이동하지 않는 원피스 구조를 갖는다.

제1 저널부(12a) 및 제2 저널부(12b)는 각각, 축심 A2 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 갖고 있다. 제1 저널부(12a)는, 원뿔 롤러 베어링(25a)에 의해 캐리어(24)(구체적으로는, 제2 캐리어체(24b))에 지지되어 있고, 제2 저널부(12b)는 원뿔 롤러 베어링(25b)에 의해 캐리어(24)(구체적으로는, 제3 캐리어체(24c))에 지지되어 있다.

편심부(12c)는, 축심 A2 방향에 있어서 제1 저널부(12a)보다도 X2측에 마련되어 있다. 편심부(12d)는 축심 A2 방향에 있어서 편심부(12c)보다도 X2측에 마련되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 편심부(12c) 및 편심부(12d)는 원통 형상을 갖는다. 이 경우, 편심부(12c) 및 편심부(12d)는 축심 A2 방향으로부터의 시점에서, 축심 A2로부터 직경 방향으로 변위한 위치에 중심을 갖는 원형을 나타낸다. 즉, 편심부(12c) 및 편심부(12d)는, 축심 A2에 대하여 편심되어 있다. 편심부(12c)와 편심부(12d)는 서로 다른 위상을 갖는다. 예를 들어, 편심부(12c)의 위상과 편심부(12d)의 위상은 서로 180° 어긋나 있다.

기어부(12e)는, 축심 A2 방향에 있어서 제1 저널부(12a)보다도 X1측에 마련되어 있다. 즉, 기어부(12e)는, 제1 저널부(12a)에 대하여 편심부(12c)와 반대측에 마련되어 있다. 기어부(12e)는, 대략 원기둥 형상을 갖는다. 기어부(12e)는, 제1 저널부(12a)와 일체의 원피스 구조를 갖는다. 기어부(12e)가 제1 저널부(12a)에 대하여 축심 A2 둘레로 상대 회전하지 않을 때 기어부(12e)는 제1 저널부(12a)와 일체라고 할 수 있다. 두 부재가 스플라인 결합하는 경우에는, 수형 스플라인과 암형 스플라인 사이에 공극이 있고, 당해 두 부재는, 적어도 이 공극만큼 축 둘레로 회전할 수 있다. 이 때문에, 본 명세서에 있어서는, 스플라인 결합되는 두 부재는 「일체」가 아니고, 당해 두 부재가 「일체의 원피스 구조」를 갖는다고는 말하지 않는다. 기어부(12e)는, 제1 저널부(12a)와 직접 일체로 마련되어도 되고, 크랭크 샤프트(12)의 다른 부재를 통해 제1 저널부(12a)와 일체로 마련되어도 된다. 당해 다른 부재가 기어부(12e) 및 제1 저널부(12a)의 양쪽에 대하여 축심 A2 둘레로 상대 회전하지 않을 때, 기어부(12e)는 당해 다른 부재를 개재하여 제1 저널부(12a)에 일체로 마련되어 있다고 할 수 있다.

기어부(12e)는, 그 측면에 형성된 외치(12f)를 갖는다. 기어부(12e)는, 외치(12f)가 입력 기어(10)와 맞물리도록 구성 및 배치된다. 외치(12f)는, 입력 기어(10)와 직접 맞물린다. 바꾸어 말하면, 외치(12f)는, 스퍼 기어 등의 다른 기어를 개재하지 않고 입력 기어(10)와 맞물린다. 외치(12f)는 기어부(12e)의 일부로서 마련된다. 즉, 외치(12f)는, 기어부(12e)의 일부이고, 또한 크랭크 샤프트(12)의 일부이기도 하다. 따라서, 기어부(12e)의 외치(12f)는, 크랭크 샤프트(12)의 외표면의 일부를 획정한다. 구체적으로는, 외치(12f)는, 기어부(12e)의 측면의 일부 또는 전부를 획정한다.

외치(12f)는, 예를 들어 원기둥 형상의 기재의 측면의 일부에 치형 절삭을 행함으로써 형성된다. 이 원기둥 형상의 기재 중 치형 절삭이 행하여진 부위가 외치(12f)로 되고, 치형 절삭이 행하여지지 않은 부위가 저널부(12a) 및 크랭크 샤프트(12)의 그 이외의 구성 요소로 된다.

외치(12f)의 이끝원 직경(또는, 단순히 기어부(12e)의 직경)은, 저널부(12a)의 직경과 동일하거나 또는 실질적으로 동일해도 된다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 도시의 실시 형태에 있어서, 제1 저널부(12a)의 직경은 D1이고, 외치(12f)의 이끝원 직경은 D2이다. 일 실시 형태에 있어서, D1과 D2는 동일하거나 또는 실질적으로 동일하다. 본 명세서에 있어서는, 외치(12f)의 이끝원 직경 D2와 제1 저널부(12a)의 직경 D1의 차(D2-D1)가 제1 저널부(12a)의 직경 D1의 5％ 이내일 때에 양자는 실질적으로 동일하다고 본다. 외치(12f)는, 인벌류트 곡선의 형상을 가져도 된다. 제1 저널부(12a)와 제2 저널부(12b)는 동일한 직경을 갖고 있어도 된다.

이어서, 감속 기구(20)의 상세에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도시의 실시 형태에 있어서, 감속 기구(20)는 외치 기어(23a, 23b)와, 캐리어(24)와, 케이스(28)를 갖는다.

외치 기어(23a) 및 외치 기어(23b)는 모두 대략 링형의 형상을 갖는다. 외치 기어(23a) 및 외치 기어(23b)의 각각의 중앙에는, 중심축 A1을 따라 연장되는 관통 구멍이 마련되어 있다. 또한, 외치 기어(23a)는 크랭크 구멍(23a1)을 갖고, 외치 기어(23b)는 크랭크 구멍(23b1)을 갖는다. 크랭크 구멍(23a1)은, 중심축 A1로부터 직경 방향 외측으로 시프트한 위치에 있어서 외치 기어(23a)를 중심축 A를 따르는 축 방향으로 가로지르는 관통 구멍이다. 크랭크 구멍(23b1)은, 중심축 A1로부터 직경 방향 외측으로 시프트한 위치에 있어서 외치 기어(23b)를 중심축 A를 따르는 축 방향으로 가로지르는 관통 구멍이다. 크랭크 구멍(23a1) 및 크랭크 구멍(23b1)에는, 크랭크 샤프트(12)가 삽입되어 있다. 크랭크 구멍(23a1) 및 크랭크 구멍(23b1)은, 크랭크 샤프트(12)의 일부를 수용하고 있다. 도시의 실시 형태에 있어서, 크랭크 샤프트(12)는, 크랭크 구멍(23a1) 내에 편심부(12c)가 위치하고, 크랭크 구멍(23b1) 내에 편심부(12d)가 위치하도록 배치되어 있다. 편심부(12c)와 크랭크 구멍(23a1) 사이에는 니들 베어링(22a)이 마련되어 있고, 편심부(12d)와 크랭크 구멍(23b1) 사이에는 니들 베어링(22b)이 마련되어 있다. 이에 의해, 외치 기어(23a)는 니들 베어링(22a)을 통해 크랭크 샤프트(12)의 편심부(12c)에 지지되고, 외치 기어(23b)는 니들 베어링(22b)을 통해 크랭크 샤프트(12)의 편심부(12d)에 지지된다.

외치 기어(23a, 23b)는, 후술하는 제2 캐리어체(24b)의 보스부(24b2)를 받아들이기 위한 관통 구멍을 갖는다. 구체적으로는, 외치 기어(23a)는, 중심축 A1의 직경 방향 외측에 관통 구멍(23a3)을 갖고, 외치 기어(23b)는 중심축 A1의 직경 방향 외측에 관통 구멍(23b3)을 갖는다. 관통 구멍(23a3) 및 관통 구멍(23b3)은 서로 대향하는 위치에 마련된다. 도 1에는, 단일의 관통 구멍(23a3) 및 단일의 관통 구멍(23b3)이 도시되어 있지만, 외치 기어(23a)는 복수의 관통 구멍(23a3)을 갖고 있어도 되고, 외치 기어(23b)는 복수의 관통 구멍(23b)을 갖고 있어도 된다.

외치 기어(23a, 23b)는 모두 외치 기어를 갖는다. 구체적으로는, 외치 기어(23a)는 외치(23a2)를 갖고, 외치 기어(23b)는 외치(23b2)를 갖고 있다. 중심축 A1의 방향으로부터 본 외치 기어(23a) 및 외치(23b2)의 형상은, 예를 들어 페리사이클로이드 곡선이다.

케이스(28)는, 외치 기어(23a) 및 외치 기어(23b)의 직경 방향 외측에 마련되어 있다. 케이스(28)는, 중공의 원통 형상을 갖는 케이스 본체(28a)와, 케이스 본체(28a)의 직경 방향 외측에 마련된 플랜지(28b)를 갖는다. 플랜지(28b)는 중심축 A1과 평행하게 연장되는 볼트 구멍을 갖는다. 플랜지(28b)에는, 예를 들어 구동 대상의 상대 장치(도시하지 않음)가 연결된다. 구동 대상의 상대 장치는, 예를 들어 산업용 로봇의 암이다. 구동 대상의 상대 장치는, 볼트에 의해 플랜지(28b)에 연결될 수 있다.

케이스 본체(28a)의 내주면에는 중심축 A1을 따라 연장되는 홈(28a1)이 복수 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 케이스 본체(28a)는 중심축 A1을 따라 연장되는 복수의 홈(28a1)을 갖는다. 복수의 홈(28a1)의 각각에는 핀(27)이 마련된다. 핀(27)의 수는, 외치 기어(23a, 23b)의 잇수와 상이하다. 도시의 실시 형태에서는, 핀(27)의 수는, 외치 기어(23a, 23b)의 잇수보다도 1개만큼 많다. 외치 기어(23a, 23b)의 잇수를 각각 Z3이라 하고, 핀(27)의 수를 Z4라 하면, Z4-Z3=1이 성립한다.

케이스(28)의 직경 방향 내측에는, 캐리어(24)가 마련되어 있다. 캐리어(24)는, 케이스(28)에 대하여 상대 회전 가능하게 마련된다. 캐리어(24)는, 제1 캐리어체(24a)와, 제2 캐리어체(24b)와, 제3 캐리어체(24c)를 갖는다.

제1 캐리어체(24a)는, 그 중앙에 중심축 A1 방향으로 연장되는 관통 구멍을 갖는다. 이 관통 구멍에, 입력 기어(10)가 지지되어 있다. 입력 기어(10)는, 제1 캐리어체(24a)에 베어링(21a)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다. 입력 기어(10)는, 후술하는 제2 캐리어체(24b)에 베어링(21b)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다.

제2 캐리어체(24b)는, 중심축 A1을 따르는 축 방향에 있어서 제1 캐리어체(24a)보다도 X2측에 마련되어 있고, 제3 캐리어 쌍(24c)은 중심축 A1을 따르는 축 방향에 있어서 제2 캐리어체(24b)보다도 X2측에 마련되어 있다. 제1 캐리어체(24a)와 제2 캐리어체(24b)는 볼트(26a)에 의해 연결되어 있고, 제2 캐리어체(24b)와 제3 캐리어체(24c)는 볼트(26b)에 의해 연결되어 있다.

제2 캐리어체(24b)와 제3 캐리어체(24c) 사이에는 갭이 마련되어 있다. 이 제2 캐리어체(24b)와 제3 캐리어체(24c) 사이의 갭에 외치 기어(23a) 및 외치 기어(23b)가 배치되어 있다.

제2 캐리어체(24b)는, 원반 형상을 갖는 기부(24b1)와, 중심축 A1보다도 직경 방향 외측에 있어서 X2 방향으로 돌출하는 보스부(24b2)를 갖는다. 보스부(24b2)에는, 볼트(26b)를 받아들이는 볼트 구멍이 마련되어 있다.

제2 캐리어체(24b)는, 주 베어링(29a)을 통해 케이스(28)에 지지되어 있다. 제3 캐리어체(24c)는, 주 베어링(29b)을 통해 케이스(28)에 지지되어 있다. 이와 같이, 제2 캐리어체(24b) 및 제3 캐리어체(24c)는 케이스(28)에 대하여 상대 회전 가능하게 설치된다. 제1 캐리어체(24a), 제2 캐리어체(24b) 및 제3 캐리어체(24c)는, 볼트(26a) 및 볼트(26b)에 의해 연결되어 있으므로, 제1 캐리어체(24a), 제2 캐리어체(24b) 및 제3 캐리어체(24c)는 일체로 케이스(28)에 대하여 상대 회전한다.

제2 캐리어체(24b) 및 제3 캐리어체(24c)의 각각에는, 크랭크 샤프트(12)를 받아들이는 관통 구멍이 마련되어 있다. 크랭크 샤프트(12)는, 원뿔 롤러 베어링(25a)을 통해 제2 캐리어체(24b)에 지지되고, 원뿔 롤러 베어링(25b)을 통해 제3 캐리어체(24c)에 지지되어 있다. 따라서, 크랭크 샤프트(12)는, 제2 캐리어체(24b) 및 제3 캐리어체(24c)에 대하여 상대 회전할 수 있다.

캐리어(24)는, 그 자전이 규제되도록 다른 부재에 접속된다. 케이스(28)가 산업용 로봇의 암과 연결되는 경우에는, 캐리어(24)는, 예를 들어 당해 산업용 로봇의 받침대에 접속됨으로써 그 자전이 규제된다. 산업용 로봇의 받침대는, 당해 산업용 로봇의 설치 장소의 플로어 등의 고정면에 당해 산업용 로봇을 고정한다.

계속해서, 감속기(1)의 동작에 대하여 설명한다. 구동원으로부터의 회전 구동력에 의해 입력 기어(10)가 회전하면, 그 회전은, 입력 기어(10)와 직접 맞물려 있는 크랭크 샤프트(12)의 기어부(12e)에 전달된다. 입력 기어(10)의 잇수를 Z1이라 하고 기어부(12e)의 외치(12f)의 잇수를 Z2라 하면, 입력 기어(10)의 회전은 Z2/Z1의 속비로 증속 또는 감속되어서 크랭크 샤프트(12)에 전달된다. 이 입력 기어(10)로부터 입력된 회전에 의해, 크랭크 샤프트(12)의 편심부(12c) 및 편심부(12d)가 축심 A2의 둘레로 편심 회전한다. 이에 의해, 크랭크 샤프트(12)가 축심 A2의 둘레로 자전하면, 외치 기어(23a, 23b)가 케이스(28)에 대하여 케이스(28)의 핀(27)의 수와 외치 기어(23a, 23b)의 잇수의 차만큼 상대 회전한다. 도시의 실시 형태에서는, 캐리어(24)의 자전이 구속되어 있기 때문에, 케이스(28)가 핀(27)의 수와 외치 기어(23a, 23b)의 잇수의 차인 1톱니만큼 회전한다. 이와 같이 하여, 크랭크 샤프트(12)의 회전이 (외치 기어(23a, 23b)의 잇수)/(핀(27)의 수-외치 기어(23a, 23b)의 잇수)의 감속비로 감속되어서 케이스(28)에 전달된다. 외치 기어(23a, 23b)의 잇수를 각각 Z3이라 하고, 핀(27)의 수를 Z4라 하면, 감속비는, Z3/(Z4-Z3)으로 된다. 핀(27)의 수와 외치 기어(23a, 23b)의 잇수의 차가 1인 경우에는, 외치 기어(23a, 23b)의 잇수(=Z3)가 감속비로 된다.

이상과 같이 하여, 구동원으로부터 감속기(1)에 입력된 회전은, 입력 기어(10)와 크랭크 샤프트(12)로 이루어지는 제1 감속부에 있어서, 입력 기어(10)의 잇수 Z1 및 크랭크 샤프트(12)의 잇수 Z2로 정해지는 제1 감속비로 감속된 회전이 감속 기구(20)에 출력되고, 감속 기구(20)에 있어서 제2 감속비로 감속되어서 케이스(28)로부터 상대 장치에 출력된다. 따라서, 감속기(1)는 제1 감속비와 제2 감속비의 곱으로 표시되는 높은 감속비로 구동원으로부터의 회전을 감속할 수 있다.

이어서, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 감속기(101)에 대하여 설명한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 감속기(1)는, 크랭크 샤프트(12)의 기어부(12e)와 반대측의 단부에 스퍼 기어가 연결되어 있고, 이 스퍼 기어에 입력 기어(10)와는 다른 입력 기어로부터 회전 구동력이 전달되는 점에서, 도 1에 도시되어 있는 감속기(1)와 다르다. 도 4에 도시되어 있는 감속기(101)의 구성 요소 중 도 1에 도시되어 있는 감속기(1)의 구성 요소와 동일 또는 유사한 것에는 도 1과 동일한 또는 유사한 참조 부호를 붙이고, 이들 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.

도 4에 도시되어 있는 감속기(101)는, 입력 기어(10)에 더하여 입력 기어(110)를 갖는다. 입력 기어(110)에는, 전동 모터 등의 구동원으로부터 회전 구동력이 입력된다. 입력 기어(110)는, 잇수 Z5의 외치(110a)를 갖는다. 입력 기어(10)는, 베어링(21c)을 통해 제4 캐리어체(24d)에 설치되어 있다. 제4 캐리어체(24d)는, 볼트(26c)에 의해 제3 캐리어체(24c)에 체결되어 있다.

크랭크 샤프트(12)는, 축심 A2 방향에 있어서 기어부(12e)와 반대측에 마련된 연결부(12g)를 갖는다. 연결부(12g)는, 축심 A2 방향에 있어서 제2 저널부(12a)보다도 X2측에 마련되어 있다. 연결부(12g)는, 대략 원기둥 형상을 갖는다. 연결부(12g)는, 제2 저널부(12b)와 일체의 원피스 구조를 갖는다. 연결부(12g)의 외표면(구체적으로는, 축심 A2를 둘러싸는 측면)에는, 외치 스플라인(12b1)이 마련되어 있다.

스퍼 기어(120)는, 잇수 Z6의 외치(120a)와, 관통 구멍(120b)을 갖는다. 관통 구멍(120b)은, 스퍼 기어(120)의 직경 방향 중앙에 있어서, 스퍼 기어(120)를 축심 A2를 따르는 방향으로 관통하는 관통 구멍이다. 이 관통 구멍(120b)에는, 내치 스플라인(120c)이 마련되어 있다.

스퍼 기어(120)는, 그 외치(120a)가 입력 기어(110)의 외치(110a)와 맞물리도록 배치된다. 이에 의해, 입력 기어(110)의 회전이 스퍼 기어(120)에 전달된다. 입력 기어(110)의 회전은, 입력 기어(110)의 외치(110a)의 잇수 및 스퍼 기어(120)의 외치(120a)의 잇수에 기초하여 정해지는 속비로 스퍼 기어(120)에 전달된다. 입력 기어(110)의 외치(110a)의 잇수를 Z5라 하고 스퍼 기어(120)의 외치(120a)의 잇수를 Z6이라 하면, 입력 기어(110)의 회전은 Z6/Z5의 속비로 변속되어서 스퍼 기어(120)에 전달된다. 입력 기어(110)와 스퍼 기어(120) 사이의 속비(즉, 입력 기어(110)와 크랭크 샤프트(12) 사이의 속비)가 입력 기어(10)와 크랭크 샤프트(12) 사이의 속비와 상이하도록, 각 외치의 잇수를 설정해도 된다.

스퍼 기어(120)는, 크랭크 샤프트(12)에 연결된다. 구체적으로는, 관통 구멍(120b)에 마련된 내치 스플라인(120c)과 연결부(12g)에 마련된 외치 스플라인(12b1)이 맞물리도록 관통 구멍(120b)에 크랭크 샤프트(12)의 연결부(12g)를 삽입함으로써, 스퍼 기어(120)가 크랭크 샤프트(12)에 연결된다. 스퍼 기어(120)는 크랭크 샤프트와 스플라인 결합되므로, 스퍼 기어(120)의 회전을 크랭크 샤프트(12)에 전달할 수 있다. 스퍼 기어(120)와 크랭크 샤프트(12)는 스플라인 결합되어 있기 때문에, 스퍼 기어(120)와 크랭크 샤프트(12)는 일체는 아니다. 즉, 스퍼 기어(120)와 크랭크 샤프트(12)는 별도의 부재이다.

계속해서, 감속기(101)의 동작에 대하여 설명한다. 감속기(101)에 있어서는, 입력 기어(10) 또는 입력 기어(110)의 어느 한쪽에 구동원으로부터의 회전 구동력이 입력된다. 입력 기어(10)에 회전 구동력이 입력되는 경우에는, 감속기(101)는 감속기(1)와 마찬가지로 동작한다. 입력 기어(110)에 구동원으로부터 회전 구동력이 입력되면, 그 회전은, 입력 기어(110)의 외치(110a)의 잇수 및 스퍼 기어(120)의 외치(120a)의 잇수에 기초하여 정해지는 속비로 증속 또는 감속되어서 스퍼 기어(120)에 전달된다. 스퍼 기어(120)에 전달된다. 스퍼 기어(120)와 크랭크 샤프트(12)는 스플라인 결합되어 있기 때문에, 스퍼 기어(120)가 회전하면 크랭크 샤프트(12)가 축심 A2의 둘레로 회전한다. 크랭크 샤프트(12)가 축심 A2의 둘레로 자전하면, 외치 기어(23a, 23b)가 케이스(28)에 대하여 케이스(28)의 핀(27)의 수와 외치 기어(23a, 23b)의 잇수의 차만큼 상대 회전한다. 이와 같이 하여, 크랭크 샤프트(12)의 회전이 감속되어서 케이스(28)에 전달되어, 이 감속된 회전이 케이스(28)로부터 상대 장치에 출력된다.

이어서, 도 5를 참조하여, 본 발명이 다른 실시 형태에 의한 감속기(201)에 대하여 설명한다. 본 발명이 다른 실시 형태에 의한 감속기(201)는 입력 기어로부터 크랭크 샤프트(12)에 링 기어(220)를 거쳐서 회전이 전달되는 점에서, 회전이 입력 기어(10)로부터 크랭크 샤프트(12)에 직접 전달되는 감속기(1)와 다르다. 감속기(201)는 감속기(1)의 감속 기구(20)와 마찬가지의 감속 기구를 구비하고 있다. 감속기(201)의 감속 기구에 대해서는 설명을 생략한다.

감속기(201)는, 입력 기어(10) 대신에 입력 기어(210)를 구비하고 있다. 이 입력 기어(210)는, 중심축 A1로부터 직경 방향 외측으로 시프트한 위치에 배치되어 있다. 입력 기어(210)는, 도시하지 않은 구동원으로부터 입력된 회전을 링 기어(220)에 전달한다.

링 기어(220)는, 입력 기어(210)보다도 직경 방향 내측에 마련되어 있다. 링 기어(220)는, 내치(220a)와 외치(220b)를 갖는다. 입력 기어(210)는, 링 기어(220)의 외치(220b)와 맞물린다.

링 기어(220)의 내측에는, 크랭크 샤프트(12)의 기어부(12e)가 마련되어 있고, 이 기어부(12e)의 외치(12f)가 링 기어(220)의 내치(220b)와 맞물려 있다. 따라서, 링 기어(220)의 외치(220b)의 잇수를 일정하게 하는 경우(즉, 입력 기어(210)의 위치와 잇수를 일정하게 하는 경우), 링 기어(220)의 폭(직경 방향에 있어서의 치수)에 따라, 링 기어(220)의 내치(220a)의 잇수를 변경할 수 있다. 따라서, 링 기어(220)의 외치(220b)의 잇수를 일정하게 하는 경우, 링 기어(220)의 폭(직경 방향에 있어서의 치수)에 따라, 링 기어(220)와 크랭크 샤프트(12) 사이의 속비를 조정할 수 있다.

계속해서, 감속기(201)의 동작에 대하여 설명한다. 입력 기어(210)에 구동원으로부터 회전 구동력이 입력되면, 그 회전은, 링 기어(220)에 전달되고, 다음으로 크랭크 샤프트(12)에 전달된다. 이 입력 기어(210)로부터 링 기어(220)를 통해 입력된 회전 구동력에 의해, 크랭크 샤프트(12)가 축심 A2의 둘레로 자전한다. 크랭크 샤프트(12)가 자전하면, 외치 기어(23a, 23b)가 케이스(28)에 대하여 케이스(28)의 핀(27)의 수와 외치 기어(23a, 23b)의 잇수의 차만큼 상대 회전한다. 이와 같이 하여, 크랭크 샤프트(12)의 회전이 감속되어서 케이스(28)에 전달되고, 이 감속된 회전이 케이스(28)로부터 상대 장치에 출력된다.

계속해서, 상기 실시 형태가 발휘하는 작용 효과에 대하여 설명한다. 상기 실시 형태에 있어서는, 크랭크 샤프트(12)가, 입력 기어(10)와 맞물리는 기어부(12e)와, 이 기어부(12e)와 일체로 마련된 저널부(12a)를 갖고, 당해 입력 기어(10)의 회전에 따라서 축심 A2 둘레로 회전한다. 이와 같이, 입력 기어(10)로부터의 회전이 스퍼 기어를 거치지 않고 크랭크 샤프트(12)에 직접 입력되고 있다. 이 때문에, 감속기(1, 101)의 직경 방향의 치수는, 스퍼 기어에 의한 제약을 받지 않는다. 이에 의해, 감속기(1, 101)의 설계의 자유도를 높일 수 있다. 특히, 감속기(1, 101)의 구성 부재의 직경 방향의 치수에 관한 설계의 자유도를 높일 수 있다. 예를 들어, 외치 기어(23a, 23b) 및 캐리어(24)에 중심축 A1을 따라 관통 구멍이 마련되는 경우, 이 관통 구멍의 직경 방향의 치수를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 회전을 전달하는 상대 장치 및 구동원에 접속되는 배선을 수용하기 위한 공간을 용이하게 확보할 수 있다.

상기 실시 형태에 있어서는, 입력 기어(10)로부터의 회전이 스퍼 기어를 통하지 않고 크랭크 샤프트(12)에 직접 입력되고 있으므로, 스퍼 기어가 사용되고 있는 종래의 감속기와 비교하여, 입력 기어로부터 크랭크 샤프트까지 회전을 전달할 때의 백래쉬를 억제할 수 있다. 크랭크 샤프트(12)의 기어부(12e)의 외치(12f)의 치형을 인벌류트 치형으로 함으로써, 입력 기어(10)와 기어부(12e) 사이의 백래쉬를 억제할 수 있다.

상기 실시 형태에 있어서는, 입력 기어(10)로부터의 회전이 스퍼 기어를 통하지 않고 크랭크 샤프트(12)에 직접 입력되고 있으므로, 스퍼 기어가 불필요하게 되고, 그 결과, 감속기(1, 101)의 부품 개수를 삭감할 수 있다. 종래의 감속기에 있어서는, 스퍼 기어 본체뿐만 아니라, 스퍼 기어의 크랭크 샤프트로부터의 탈락을 방지하는 리테이닝 링도 사용되고 있다. 상기 실시 형태에 따르면, 스퍼 기어 및 리테이닝 링을 생략할 수 있다.

상기 실시 형태에 있어서는, 입력 기어(10)로부터의 회전이 스퍼 기어를 거치지 않고 크랭크 샤프트(12)에 직접 입력되고 있으므로, 입력 기어(10)와 크랭크 샤프트(12) 사이에서의 속비의 조정이 용이해진다. 예를 들어, 입력 기어의 직경 및 잇수를 크게 함으로써 속비를 조정하는 경우, 종래의 감속기에서는, 스퍼 기어의 직경 방향에 있어서의 두께(스퍼 기어의 이뿌리원 반경과 당해 스퍼 기어의 관통 구멍 반경의 차로 표시되는 치수)를 얇게 할 필요가 있다. 이에 의해, 스퍼 기어의 강도가 낮아진다. 스퍼 기어의 직경 방향에 있어서의 두께를 얇게 함과 함께 강도도 확보하기 위해서는, 스퍼 기어의 축 방향에 있어서의 두께를 두껍게 하는 것이 필요해지지만, 이 방법에서는 감속기의 축 방향 치수가 커져 버린다. 상기 실시 형태에 따르면, 입력 기어(10)의 직경을 크게 함으로써 속비를 조정하는 경우, 크랭크 샤프트(12)의 기어부(12e)의 직경을 작게 하면 된다. 기어부(12e)는 중실의 원기둥 형상으로 할 수 있으므로, 중공의 스퍼 기어와 비교하여 기어부(12e)의 강도의 유지는 용이하다.

상기 실시 형태에 있어서, 크랭크 샤프트(12)의 기어부(12e)의 외치(12f)의 이끝원 직경 D2는, 제1 저널부(12a)의 직경 D1과 동등하거나 또는 실질적으로 동등하다. 이에 의해, 입력 기어(10)와 기어부(12e)의 맞물림율을 높일 수 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 입력 기어(10)와는 다른 입력 기어(110)를 갖고 있고, 이 입력 기어로부터의 회전이 스퍼 기어(120)를 통해 크랭크 샤프트(12)에 전달된다. 따라서, 크랭크 샤프트(12)에 대한 회전의 입력 계통을 이중화할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 한쪽 입력 계통이 동작 불능으로 되어도 다른 쪽 입력 계통을 사용하여 감속기(101)를 동작시킬 수 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 입력 기어(10)의 잇수 Z1과 기어부(12e)의 외치(12f)의 잇수 Z1의 비가, 입력 기어(110)의 외치(110a)의 잇수 Z5와 상기 외치의 잇수의 비 Z6과 상이하다. 이에 의해, 입력 기어(10)로부터의 입력 계통과 입력 기어(110)로부터의 입력 계통에서 속비를 변경할 수 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 입력 기어(210)와 맞물리는 외치(220b)와, 내치(220a)를 갖는 링 기어(220)에 의해 입력 기어(210)의 회전이 크랭크 샤프트(12)에 전달된다. 이 링 기어(220)에 의해, 스퍼 기어를 사용하지 않고, 입력 기어(210)의 회전을 크랭크 샤프트(12)에 전달할 수 있다. 또한, 입력 기어(210)의 위치와 잇수를 일정하게 하는 경우, 링 기어(220)의 폭(직경 방향에 있어서의 치수)에 따라, 링 기어(220)의 내치(220a)의 잇수를 변경할 수 있다. 따라서, 입력 기어(210)의 위치와 잇수를 일정하게 하는 경우, 링 기어(220)의 폭에 따라, 링 기어(220)와 크랭크 샤프트(12) 사이의 속비를 조정할 수 있다. 링 기어(220)의 폭에 대해서는 설계상의 제약이 적기 때문에, 상기 실시 형태에 따르면, 링 기어(220)에 의해 입력 기어(210)의 회전이 크랭크 샤프트(12)에 전달됨으로써, 유연하게 속비를 설정할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 각 구성 요소의 치수, 재료 및 배치는, 실시 형태 중에서 명시적으로 설명된 것에 한정되지 않고, 이 각 구성 요소는, 본 발명의 범위에 포함될 수 있는 임의의 치수, 재료 및 배치를 갖도록 변형할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 명시적으로 설명하지 않은 구성 요소를, 설명한 실시 형태에 부가할 수도 있고, 각 실시 형태에 있어서 설명한 구성 요소의 일부를 생략할 수도 있다.

상기 각 실시 형태는, 적절히 조합되어도 된다. 복수의 실시 형태를 조합함으로써 실현되는 양태도, 본 발명의 일 실시 형태로 될 수 있다.

1, 101, 201: 감속기
10, 110, 210: 입력 기어
12: 크랭크 샤프트
12e: 기어부
12f: 외치
20: 감속 기구
23a, 23b: 외치 기어
24: 캐리어
28: 케이스
120: 스퍼 기어
220: 링 기어
A1: 중심축
A2: 축심

Claims

구동원으로부터의 회전에 의해 구동되는 기어부와, 상기 기어부와 일체로 형성된 저널부를 갖고, 상기 저널부의 축심 둘레로 회전하는 크랭크 샤프트와,
상기 크랭크 샤프트의 회전을 감속하여 출력하는 감속 기구
를 구비하는 감속기.
제1항에 있어서, 상기 기어부는, 상기 구동원으로부터의 회전을 전달하는 입력 기어와 맞물리는,
감속기.
제2항에 있어서, 상기 기어부는, 상기 입력 기어와 맞물리는 외치를 갖는,
감속기.
제3항에 있어서, 상기 외치의 형상은, 인벌류트 곡선인,
감속기.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 외치는, 상기 크랭크 샤프트의 외표면의 일부를 획정하는,
감속기.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저널부는, 원기둥 형상을 갖고, 그 직경이 상기 외치의 이끝원 직경과 동등하거나 또는 실질적으로 동등하게 형성되어 있는,
감속기.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 기어와는 상이한 다른 입력 기어와,
상기 다른 입력 기어와 맞물리는 외치를 갖고, 상기 크랭크 샤프트에 설치된 외치 기어를
구비하는 감속기.
제7항에 있어서, 상기 입력 기어 및 상기 기어부는, 상기 입력 기어의 잇수와 상기 기어부의 잇수의 비가 상기 다른 입력 기어의 잇수와 상기 외치 기어의 잇수의 비와 다르게 형성되어 있는,
감속기.
구동원으로부터의 회전을 전달하는 입력 기어와,
상기 입력 기어와 맞물리는 외치 및 내치를 갖는 링 기어와,
상기 내치와 맞물리는 외치를 갖고, 축심 둘레로 회전하도록 마련된 크랭크 샤프트와,
상기 크랭크 샤프트의 회전을 감속하여 출력하는 감속 기구
를 구비하는 감속기.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 구동원으로부터의 회전을 전달하는 입력 기어와 맞물리는 기어부(12e)와, 상기 기어부와 일체로 형성된 저널부(12a)를 갖고, 상기 저널부의 축심(A2) 둘레로 회전하는 크랭크 샤프트(12)와,
상기 크랭크 샤프트의 회전을 감속하여 출력하는 감속 기구(20)와,
상기 입력 기어와는 상이한 다른 입력 기어(110)와,
상기 다른 입력 기어와 맞물리는 외치(120a)를 갖고, 상기 크랭크 샤프트에 설치된 외치 기어(120)
를 구비하는 감속기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 감속기를 구비하는 로봇.