KR20220003302A - 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이클로이드 감속기의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 중공이 형성된 입력부재를 구비함으로써 박형 구조를 실현할 수 있는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법에 관한 것이다.

Description

박형 사이클로이드 감속기의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR THIN PROFILE CYCLOID REDUCER}

본 발명은 사이클로이드 감속기의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 중공이 형성된 입력부재를 구비함으로써 박형 구조를 실현할 수 있는 박형 사이클로이드 감속기를 제조하기 위한 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 감속기라 함은 동력장치에서 입력되는 고속의 저 토크를 소정 비율로 감속하여 저속의 고 토크로 출력되도록 하기 위한 장치로서, 사용하고자 하는 용도에 따라, 다양한 형태를 이루게 된다.

특히, 사이클로이드 감속기(cycloid reducer)는 작은 부피에도 큰 토크의 전달이 가능하고 감속비가 크며 구름 접촉으로 효율이 높기 때문에 각종 기계장치에서 감속기구로 사용되어 왔으며, 그 적용처가 점차적으로 확대되고 있다.

이러한 사이클로이드 감속기는 입력축, 싸이클로이드 디스크인 외치 기어, 상기 외치 기어와 치합하는 구름핀을 갖는 내치 기어, 편심축, 그리고 출력축을 포함하여 구성된다.

특히 최근에는 기존 감속시스템 대비 고감속, 초정밀, 초소형 등 특정 용도에 부합하는 특화형 감속기 개발을 위한 일환으로 새로운 치형설계 기술 연구가 활발히 진행되고 있으나, 아직까지 이들을 활용한 대부분의 감속기들은 내구성이 떨어지고 수명이 짧을 뿐만 아니라 폭 넓은 감속비를 구현하는데 문제점이 있다.

한편 하기 선행기술문헌은 풍력발전기의 수평축을 일정각도 수평회전시키되 일정 속도로 감속된 상태로 안정적으로 풍력발전기 타워가 회전될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워 회전용 싸이클로이드 감속기를 개시하고 있을 뿐 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0116574호

본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

큰 감속비의 확보 뿐만 아니라 내구성 및 정숙성 또한 담보할 수 있는 사이클로이드 감속기의 제조방법을 제공하는 것이다.

아울러, 박형 구조를 제안함으로써 사이클로이드 감속기가 적용되는 장치 등의 설계자유도를 높일 수 있는 사이클로이드 감속기의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법은, 원통형상으로 형성되되 내부에는 모터의 출력축을 삽입하기 위한 삽입공이 형성되는 입력부재와, 상기 입력부재의 외주면에 삽입되는 제1 외치기어 및 제2 외치기어와, 내주면에 상기 제1 외치기어 및 제2 외치기어의 외주면에 형성된 치형과 대응되는 치형을 갖는 하부 하우징과, 상기 제1 외치기어 및 제2 외치기어의 편심회전에 기초하여 감속 회전하는 출력부재;를 포함하는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법에 관한 것으로, 상기 하부 하우징의 하부에 제4 중공이 형성된 하부 커버를 결합하는 단계; 상기 제4 중공에 제4 베어링부재를 압입하여 결합하는 단계; 상기 삽입공의 중심축으로부터 일측 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 제1 편심축을 중심으로 형성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 상부에 형성되되 상기 삽입공의 중심축으로부터 타측 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 제2 편심축을 중심으로 형성되는 제2 영역과, 상기 제2 영역의 상부에 형성되되 상기 삽입공의 중심축을 중심으로 형성되는 제3 영역과, 상기 제1 영역의 하부에 형성되되 상기 삽입공의 중심축을 중심으로 형성되는 제4 영역을 포함하는 입력부재를 준비하는 단계; 상기 입력부재의 제1 영역에 제1 베어링부재를 압입하여 결합하고, 상기 제4 영역이 상기 제4 베어링 부재의 중공에 삽입되도록 상기 입력부재를 상기 하부 하우징에 결합하는 단계; 상기 제1 베어링부재가 상기 제1 외치기어의 중심에 형성된 제1 중공에 삽입되도록 상기 제1 외치기어를 제1 베어링부재에 결합하는 단계; 상기 입력부재의 제2 영역에 제2 베어링부재를 결합한 후 상기 제2 베어링부재가 상기 제2 외치기어의 중심에 형성된 제2 중공에 삽입되도록 상기 제2 외치기어를 상기 제2 베어링부재에 결합하는 단계; 상기 입력부재의 제4 영역에 제3 베어링부재의 내주면이 삽입되도록 상기 제3 베어링부재를 상기 입력부재에 결합하는 단계; 상기 출력부재를 준비하는 단계; 상기 출력부재를 상기 제3 베어링부재, 제1 외치기어 및 제2 외치기어와 결합하는 단계; 및 상부 하우징을 상기 하부 하우징과 결합하는 단계;를 포함한다.

상기 출력부재는, 중심부에 제3 중공이 형성되고, 상기 제3 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 형성되는 복수 개의 출력핀홀을 구비하는 출력판; 일측이 상기 복수 개의 출력핀홀에 삽입되는 복수 개의 출력핀; 상기 복수 개의 출력핀의 타측과 결합되는 복수 개의 부시; 및 상기 출력판의 외주에 배치되는 제5 베어링부재;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 출력부재를 준비하는 단계는, 상기 출력판의 출력핀홀에 출력핀의 일측을 압입하는 단계; 상기 출력판의 외주면에 상기 제5 베어링부재를 결합하는 단계; 및 상기 출력핀의 타측에 부시를 압입하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 외치기어는 상기 제1 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수 개의 제1 출력공을 구비하고, 상기 제2 외치기어는 상기 제2 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수 개의 제2 출력공을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 출력부재를 상기 제3 베어링부재, 제1 외치기어 및 제2 외치기어와 결합하는 단계;는, 상기 제3 베어링부재를 상기 출력부재의 제3 중공에 삽입하고, 상기 제1 외치기어의 제1 출력공 및 제2 외치기어의 제2 출력공에 상기 출력부재의 부시를 삽입하는 단계인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법은 입력공이 형성되는 입력부재와, 내치기어가 형성된 하부 하우징과, 두 개의 외치기어 및 출력부재로 구성됨으로써 박형 구조를 실현할 수 있는 사이클로이드 감속기를 효율적이고 안정적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.

아울러 종래의 사이클로이드 감속기 대비 다수의 롤러핀 등의 삭제가 가능하므로 제작이 용이하고 제조단가를 낮출 수 있는 박형 사이클로이드 감속기를 효율적으로 제조할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 일측 방향 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 타측 방향 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 일측 방향 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 타측 방향 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기 중 입력부재의 단면도이다.
도 6은 도 1의 A-A'부의 단면도이다.
도 7은 도 6의 B-B'부의 단면도이다.
도 8은 도 6의 C-C'부의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기 중 출력부재의 분해사시도이다.
도 10 및 11은 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 구동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법을 시계열적으로 특정한 플로우차트이다.
도 13은 도 12의 단계 중 출력부재를 준비하는 단계를 구체적으로 세분화하여 특정한 틀로우차트이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기는 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 입력부재(100), 제1 외치기어(200), 제2 외치기어(300), 하부 하우징(400), 출력부재(500) 및 상부 하우징(600)을 포함하도록 구성된다.

입력부재(100)는 원통형상으로 형성되되 내부에는 모터의 출력축을 삽입하기 위한 삽입공(140)이 형성되며, 모터의 출력축의 회전을 그대로 전달받을 수 있도록 외주면 일부 영역에는 키홈(150)이 형성될 수 있다.

이러한 입력부재(100)의 외주면에는 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 결합되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드의 경우 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 회전축은 입력부재(100)의 회전축(C0)과 편심되도록 배치되어야 한다.

이를 위하여 입력부재(100)의 외주면에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 영역(110), 제2 영역(120), 제3 영역(160), 제4 영역(170) 및 분리영역(130)이 형성되어야 한다.

제1 영역(110)은 제1 외치기어(200)가 결합되는 영역으로, 제1 영역(110)의 중심축인 제1 편심축(C1)은 입력부재(100)의 회전축(C0)으로부터 미리 설정된 거리만큼 일측 방향으로 이격되도록 제1 영역(110)을 형성하여야 한다.

제2 영역(120)은 제2 외치기어(300)가 결합되는 영역으로, 제2 영역(120)의 중심축인 제2 편심축(C2)은 입력부재(100)의 회전축(C0)으로부터 미리 설정된 거리만큼 타측 방향으로 이격되도록 제2 영역(120)을 형성하여야 한다. 즉, 제1 편심축(C1) 및 제2 편심축(C2)은 입력부재(100)의 회전축(C0)을 중심으로 상호 대향되도록 배치되며, 나아가 제1 1편심축(C1)과 입력부재(100)의 회전축(C0)과의 이격거리는 제2 편심축(C2)과 입력부재(100)의 회전축(C0)과의 이격거리와 동일하다.

분리영역(130)은 제1 영역(110) 및 제2 영역(120) 사이에 형성되는 영역으로, 이러한 분리영역(130)으로 인하여 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 상호 간섭되지 않고 회전할 수 있게 된다.

제3 영역(160)은 제2 영역(120)의 상부에 형성되는 영역이고, 제4 영역(170)은 제1 영역(110)의 하부에 형성되는 영역으로, 이러한 제3 영역(160) 및 제4 영역(170)은 입력부재(100)의 삽입공(140) 중심축(C0)과 동일한 축을 갖도록 형성된다.

제1 외치기어(200)는 입력부재(100)의 외주면에 형성된 제1 영역(110)에 회전 가능하도록 결합되는 구성으로, 제1 영역(110)과의 결합을 위하여 중심부에 제1 중공(210)이 형성되며, 나아가 제1 중공(210)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수 개의 제1 출력공(220)이 형성된다.

아울러, 제1 외치기어(200)의 내주면, 즉 제1 중공(210)의 측면과 제1 영역(110)의 외주면 사이에는 제1 베어링부재(240)가 배치될 수 있으며, 이를 통하여 제1 외치기어(200)의 원활한 회전을 담보할 수 있게 된다.

제2 외치기어(300)는 입력부재(100)의 외주면에 형성된 제2 영역(120)에 회전 가능하도록 결합되는 구성으로, 제2 영역(120)과의 결합을 위하여 중심부에 제2 중공(310)이 형성되며, 나아가 제2 중공(310)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수 개의 제2 출력공(320)이 형성된다.

아울러, 제2 외치기어(300)의 내주면, 즉 제2 중공(310)의 측면과 제2 영역(120)의 외주면 사이에는 제2 베어링부재(340)가 배치될 수 있으며, 이를 통하여 제2 외치기어(300)의 원활한 회전을 담보할 수 있게 된다.

하부 하우징(400)은 상술한 입력부재(100)의 하부, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)를 수용하는 구성으로, 내주면에는 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 외주면에 형성된 치형과 대응되는 내치가 형성된다.

아울러 하부 하우징(400)의 하부에는 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)를 하부에서 지지하기 위한 하부 커버(420)가 배치되며, 하부 커버(420)는 하부 하우징(400)과 나사 체결되는 것이 바람직하다.

특히 하부커버(420)의 중심부에는 입력부재(100)의 제1 영역(110)과 결합되기 위한 제4 중공이 형성될 수 있으며, 이때 입력부재(100)의 제1 영역(110)과 제4 중공의 내주면 사이에는 제4 베어링부재(미도시)가 배치될 수도 있다.

한편, 하부 하우징(400)의 내주면에 내치를 일체로 형성시킬 경우 제조비용이 상승하고 경량화 소재로의 하부 하우징(400) 제작이 불가하다는 점을 고려하여 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 외치와 대응되는 내치가 형성된 내치링을 형성하고, 이러한 내치링을 하부 하우징(400)의 내주면에 결합하는 실시예를 고려해 볼 수 있다.

상기와 같은 내치링 결합 실시예의 경우, 하부 하우징(400)은 알루미늄 또는 실리콘 등의 경량화 소재로 제작하고, 내치링은 강도 및 경도가 우수한 SCM440 등의 합금강에 열처리하여 제작할 수 있으며, 이를 통하여 감속기 동작에 따른 내치의 마모를 방지할 뿐만 아니라 사이클로이드 감속기 조립체 전체의 중량을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

그러나 내치링이 하부 하우징(100)의 하부 하우징(400)의 내주면과 견고히 결합되지 않아서 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 회전에 의하여 내치링이 함께 회전할 경우 감속이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 이하에서는 하부 하우징(400)과 내치링의 견고한 결합을 위한 여러 결합예에 대하여 설명하도록 한다.

먼저, 하부 하우징(400)의 내주면 중 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 배치되는 영역과 대응되는 영역에 내치링을 배치시키고, 하부 하우징(400)의 내주면 및 내치링의 외주면을 용접을 통하여 상호 고정 결합시키는 제1 결합예를 고려해 볼 수 있다.

이를 통하여 하부 하우징(400) 내부에 내치링을 간단한 방법으로 고정 결합시킬 수 있으나, 하부 하우징(400) 및 내치링의 형성 소재가 상호 이종일 경우에는 용접 자체가 어려울 수 있으며, 장기간 감속기 조립체가 사용될 경우 용접부위가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.

두번째로는 하부 하우징(400)의 내주면에는 내치링의 하부를 지지하기 위한 단차를 형성시키고, 내치링을 하부 하우징(400) 내주면에 강제로 압입하는 방법을 고려해 볼 수 있다.

이때 하부 하우징(400) 및 내치링은 상호 열팽창계수가 상이한 재질로 형성되고, 내치링은 열간 또는 냉간에서 하부 하우징(400)에 압입 결합되도록 할 수 있다.

구체적으로, 내치링을 구성하는 소재의 열팽창계수가 하부 하우징(400)을 구성하는 소재의 열팽창계수보다 클 경우, 냉간에서 내치링을 하부 하우징(400) 내주면에 억지끼움 방식으로 압입하게 되면, 실온에서는 내치링의 팽창률이 하부 하우징(400)의 팽창률보다 크기 때문에 내치링이 하부 하우징(400)과 견고히 결합될 수 있다.

특히 모터의 회전동력에 의하여 사이클로이드 감속기가 구동하는 상황에서는 온도가 실온보다 더 높게 되므로, 내치링과 하부 하우징(400) 사이의 결합은 더더욱 견고하게 될 수 있다는 장점이 있다.

세번째로는 하부 하우징(400)의 내주면에는 적어도 하나의 가이드 홈이 형성되고, 내치링의 외주면에는 가이드 홈과 대응되는 가이드 돌기가 형성되는 제3 결합예를 고려해 볼 수 있다.

이를 통하여 내치링이 하부 하우징(400) 내부에서 회전하는 것을 억제할 수 있으며, 더 나아가 제2 실시예와 마찬가지로 하부 하우징(400)의 내주면에 내치링의 하부를 지지하기 위한 단차를 형성하게 되면 내치링의 상하 방향의 정확한 정렬 또한 담보할 수 있게 된다.

아울러, 내치링의 견고한 압입강도의 확보를 위하여 내치링의 외주면에 형성된 가이드 돌기에 테이퍼를 줄 수 있으며, 이 경우 하부 하우징(400)의 내주면에 형성된 가이드 홈 또한 가이드 돌기와 대응되도록 가공되어야 할 것이다.

또한, 상술한 제3 결합예와 반대로 내치링의 외주면에 적어도 하나의 가이드 홈이 형성되고, 하부 하우징(400)의 내주면에 가이드 홈과 대응되는 가이드 돌기를 형성시킬 수 있으며, 나아가 내치링의 외주면에는 적어도 하나의 제1 가이드 홈 및 제1 가이드 돌기가 함께 형성되고 하부 하우징(400)의 내주면에는 제1 가이드 홈 및 제1 가이드 돌기와 대응되는 제2 가이드 돌기 및 제2 가이드 홈이 각각 형성되도록 하는 것도 가능할 것이다.

또한 내치링의 외주면 및 하부 하우징(400)의 내주면에 각각 대응되는 가이드 홈만을 형성시키고, 별도의 핀부재를 내치링의 가이드 홈 및 하부 하우징(400) 가이드 홈으로 구성된 결합홈에 체결함으로써 내치링을 하부 하우징(400) 내에 견고히 결합시키는 것 또한 가능하다.

한편 상술한 바와 같이 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 입력부재(100)의 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)에 삽입되는 2 Stage 구조의 외치기어부를 형성하며, 제1 외치기어(200)는 제1 편심축(C1)을 중심으로 자전하되 입력부재(100)의 회전축(C0)을 중심으로 내치(410)를 따라 공전하며, 제2 외치기어(300)는 제2 편심축(C2)을 중심으로 자전하되 입력부재(100)의 회전축(C0)을 중심으로 내치(410)를 따라 공전하게 된다.

즉, 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 입력부재(100)의 회전축(C0)을 중심으로 편심회전을 하되, 특히 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 상호 위상이 180도가 되도록 편심회전이 이루어지도록 할 수 있다.

이는 하나의 외치기어만을 구비할 경우 감속기 전체의 하중 및 무게중심이 지속적으로 변경됨으로써 발생될 수 있는 소음 및 진동 등의 문제점이 발생할 수 있는데, 상술한 바와 같이 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 상호 180도 위상을 갖도록 편심회전하도록 구성함으로써 상술한 문제점을 방지할 수 있다.

출력부재(500)는 도 9에 도시된 바와 같이 출력판(505), 출력핀(520), 부시(521) 및 제5 베어링부재(540)를 포함하도록 구성된다.

출력판(505)의 중심부에는 입력부재(100)의 외주면, 구체적으로는 입력부재(100)의 제4 영역(160)이 삽입되는 제3 중공(510)이 형성되고, 나아가 출력판(505)의 주변부에는 복수 개의 출력핀홀(511)이 형성되며, 이러한 출력핀홀(511)은 제3 중공(510)의 중심을 기준으로 방사형으로 형성된다.

출력핀(520)은 일측이 출력판(505)에 형성된 출력핀홀(511)에 삽입되는 구성으로, 이러한 출력핀(520)은 출력핀홀(511) 내에서 회전하지 않도록 구성되어야 하므로, 출력핀(520)의 일측은 도 9에 도시된 바와 같이 각형으로 형성되어야 하며, 출력핀홀(511)의 내주면 또한 출력핀(520)의 일측과 대응될 수 있도록 각형으로 형성되어야 한다.

부시(521)는 출력핀(520)의 타측과 결합되는 구성으로, 제1 외치기어(200)의 제1 출력공(220) 및 제2 외치기어(300)의 제2 출력공(320)에 삽입된다.

이러한 부시(521)는 제1 출력공(220) 및 제2 출력공(320)과 대응되도록 형성되어야 하며, 부시(521)의 직경은 제1 출력공(220) 및 제2 출력공(320)의 직경보다 작게 형성되어야 하며, 이에 대한 자세한 내용은 후술하도록 한다.

제5 베어링부재(540)는 출력판(505)의 외주에 배치되는 구성으로, 즉, 제5 베어링부재(540)는 후술할 상부 하우징(600)의 내주면과 출력판(505)의 외주면 사이에 배치됨으로써 출력부재(500)의 원활한 회전을 담보한다.

아울러, 출력판(505)의 제3 중공(510)의 측면, 즉 출력판(505)의 내주면과 입력부재(100)의 제4 영역(160) 사이에는 출력부재(500)의 원활한 회전을 담보하기 위한 제3 베어링부재(530)가 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 모터가 구동되면 입력부재(100)가 함께 회전하게 되고, 입력부재(100)의 회전에 기초하여 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)가 하부 하우징(400)에 형성된 내치를 따라서 상호 대향되도록 편심회전하게 된다.

이후 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)의 편심회전시 제1 중공(210) 및 제2 중공(310)의 회전에 의하여 출력핀(520) 또한 회전하게 되며, 이로 인하여 출력부재(500)는 모터의 회전속도에서 미리 설정된 감속비에 의하여 감속된 속도로 회전하게 된다.

상부 하우징(600)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 하부 하우징(400)의 상부와 결합되는 구성이며, 이러한 상부 하우징(600)에 의하여 출력부재(500)를 외부로부터 보호할 수 있게 되며, 도면에는 도시되지 않았으나 상부 하우징(600)의 내부에는 오일씰(Oil Seal)을 압입 결합함으로써 박형 사이클로이드 감속기 내부의 윤활유가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)에 형성된 외치 및 하부 하우징(400)의 내주면에 형성된 내치에 적용되는 트로코이드 곡선으로, 크게 기초원(base circle) 외부를 또 다른 구름원(rolling circle)이 구를 때 구름원 위의 한 점의 궤적에 의해 생성되는 에피 트로코이드(epitrochoid) 곡선과, 기초원 내부를 구름 원이 구를 때 구름 원 위의 한 점의 궤적에 의해 생성되는 하이포 트로코이드(hypotrochoid) 곡선으로 구분된다.

또한 상기 생성된 에피 트로코이드 및 하이포 트로코이드 곡선의 오프셋(offset) 곡선을 각각 유사-에피 트로코이드(epitrochoid-like) 및 유사-하이포 트로코이드(hypotrochoid-like) 곡선으로 칭하며, 통상 싸이클로이드 감속기의 치형으로 이들 곡선들이 사용되고 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드의 경우 도 10에 도시된 바와 같이 동종의 에피 기어의 치합에 의한 내접기어(dual epi internal gear pair, 이하 '듀얼 에피 내접기어'라 함) 시스템을 구성하는 것과, 도 11에 도시된 바와 같이 동종의 하이포 기어의 치합에 의한 내접기어(dual hypo internal gear pair, 이하 '듀얼 하이포 내접기어'라 함) 시스템으로 구성될 수 있다.

구체적으로 도 10에 도시된 바와 같이 내치기어 및 외치기어를 각각 내치 에피 기어(31a) 및 외치 에피 기어(32a)로 구성하여 듀얼 에피 내접기어 시스템을 구축할 수 있고, 또는 도 11에 도시된 바와 같이 내치기어 및 외치기어를 각각 내치 하이포 기어(31b) 및 외치 하이포 기어(32b)로 구성하여 듀얼 하이포 내접기어 시스템을 구축할 수 있다.

도 10의 듀얼 에피 내접기어 및 도 11의 듀얼 하이포 내접기어를 적용한 사이클로이드 감속기의 경우 외치기어는 그 중심이 내치기어와 미리 설정된 길이(35a, 35b)만큼 편심되어 구름 회전접촉하며, 내치기어와 외치기어의 치수차는 임의 k 치수차 설계가 자유롭게 가능하기 때문에 다양한 감속비를 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한 기존 사이클로이드 감속기와 달리 본 발명에 적용되는 사이클로이드 감속기의 외치기어 및 내치기어는 이론적으로 한 점에서 접촉하기 때문에 제작 및 조립이 용이한 장점이 있지만 낮은 비틀림 강성(torsional rigidity)으로 인해 내구성 측면에서 다소 불리한 점이 있다.

이에 본 발명에서는 이를 극복하고자 이차적인 특징으로 상기한 바와 같이 구성한 듀얼 에피 내접기어를 이폭 방향으로 동일한 비틀림 방향 및 같은 크기의 나선각을 갖는 외치 에피 기어 및 내치 에피 기어의 헬리컬 기어로 구성함으로써, 상기 나선각을 갖는 내치 에피 기어 및 외치 에피 기어를 치합한 듀얼 에피 내접기어가 헬리컬 에피 내접기어로 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 바와 같이 구성한 듀얼 하이포 내접기어를 이폭 방향으로 동일한 비틀림 방향 및 같은 크기의 나선각을 갖는 내치 하이포 기어 및 외치 하이포 기어의 헬리컬 기어로 구성함으로써, 상기 나선각을 갖는 외치 하이포 기어 및 내치 하이포 기어를 치합한 듀얼 하이포 내접기어가 헬리컬 하이포 내접기어로 되도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 되면 새롭게 구성된 헬리컬 에피 내접기어 또는 헬리컬 하이포 내접기어의 나선각을 갖는 내치 에피 또는 하이포 기어의 헬리컬 내치 기어와 외치 에피 또는 하이포 기어의 헬리컬 외치 기어가 맞물려 회전할 때, 이빨의 한쪽 끝에서 먼저 접촉하기 시작하여 회전이 계속됨에 따라 접촉이 이폭 방향으로 확대된다.

그러므로 이가 점진적으로 맞물리어 나선각이 0°인 종래의 듀얼 에피 내접기어 또는 듀얼 하이포 내접기어의 물림에 비해 더 부드럽고 더 정숙하게 작동하며, 이러한 점진적인 맞물림은 더 낮은 동적계수와 더 높은 회전속도를 허용한다.

또한 본 발명과 같이 평행 축상에서 맞물리는 헬리컬 에피 또는 하이포 내접기어는 반드시 같은 나선각을 갖고 동일 비틀림 방향임에 주의하여야 하는데, 비틀림 방향은 축 추력의 방향을 고려하여 설정되며, 나선각의 값은 표준화되지 않았지만 15° ∼ 30° 범위가 통상적이며 나선각이 작을수록 추력은 작아지고, 반면 나선각이 커지면 보다 부드럽게 작동된다.

한편, 외치 에피기어(31a) 또는 외치 하이포 기어(31b) 내에 구성된 출력홀(40)에 삽입된 출력부재(500)의 출력핀(50) 사이의 직경 차이(60)는 내치기어(33a 또는 33b)와 동종의 외치기어(34a 또는 34b) 사이의 편심량(35a 또는 35b)의 2배가 되도록 구성하여야 입력과 출력의 원활한 연결이 이루어진다.

이하에서는 상술한 본 발명에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 내용과, 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법에 대하여 설명하도록 하되, 앞서 언급한 박형 사이클로이드 감속기의 설명내용과 중복되는 내용은 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법은 앞서 설명한 박형 사이클로이드 감속기를 조립하는 방법에 관한 것으로, 도 12에 도시된 바와 같이 하부 하우징 및 하부 커버를 결합하는 단계(S100), 제4 베어링부재를 결합하는 단계(S200), 입력부재를 준비하는 단계(S300), 입력부재를 하부 하우징에 결합하는 단계(S400), 제1 외치기어를 결합하는 단계(S500), 제2 외치기어를 결합하는 단계(S600), 제3 베어링부재를 결합하는 단계(S700), 출력부재를 준비하는 단계(S800), 출력부재를 결합하는 단계(S900) 및 상부 하우징을 결합하는 단계(S1000)를 포함하도록 구성된다.

먼저 하부 하우징 및 하부 커버를 결합하는 단계(S100)는 구체적으로 하부 하우징(400)의 하부에 제4 중공이 형성된 하부 커버(420)를 결합하는 단계로, 하부 하우징(400)과 하부 커버(420)는 별도의 결합핀을 이용하여 결합할 수 있다.

아울러 하부 하우징(400)에 내치링이 결합되는 실시예의 경우에는 하부 하우징 및 하부 커버를 결합하는 단계(S100) 이전에 하부 하우징(400)의 내주면에 내치링을 결합하는 단계가 선행될 수도 있을 것이다.

이후 제4 베어링부재를 결합하는 단계(S200)가 수행되는데, 이는 구체적으로 하부 커버(420)의 중공에 제4 베어링부재를 압입하여 결합하는 단계이다.

이후 입력부재를 준비하는 단계(S300)가 수행되는데, 이러한 입력부재(100)는 상술한 바와 같이 상기 삽입공(140)의 중심축(C0)으로부터 일측 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 제1 편심축(C1)을 중심으로 형성되는 제1 영역(110)과, 상기 제1 영역(110)의 상부에 형성되되 상기 삽입공(140)의 중심축(C0)으로부터 타측 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 제2 편심축(C2)을 중심으로 형성되는 제2 영역(120)과, 상기 제2 영역(120)의 상부에 형성되되 상기 삽입공(140)의 중심축(C0)을 중심으로 형성되는 제3 영역(160)과, 상기 제1 영역(110)의 하부에 형성되되 상기 삽입공(140)의 중심축(C0)을 중심으로 형성되는 제4 영역(170)을 포함하도록 구성된다.

한편, 제4 베어링부재를 결합하는 단계(S200) 및 입력부재를 준비하는 단계(S300) 사이에는 하부 커버(420)의 상부에 제1 스페이서를 안착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이후 입력부재를 하부 하우징에 결합하는 단계(S400)가 수행되는데, 구체적으로 입력부재(100)의 제1 영역(110)에 제1 베어링부재(240)를 압입하여 결합하는 단계와, 입력부재(100)의 제4 영역(170)이 제4 베어링부재의 중공에 삽입되도록 제1 베어링부재(240)가 결합된 입력부재(100)를 하부 하우징(400)에 결합하는 단계로 세분화할 수 있다.

이후 제1 외치기어를 결합하는 단계(S500)가 수행되는데, 구체적으로 제1 베어링부재(240)가 제1 외치기어(200)의 중심에 형성된 제1 중공(210)에 삽입되도록 제1 외치기어(200)를 제1 베어링부재(240)에 결합한다.

이때 하부 커버(420)의 상부에 상술한 제1 스페이서를 안착하였을 경우, 제1 외치기어(200)의 하면은 하부 커버(420)의 상면과 직접 맞닿지 않고 제1 스페이서와 맞닿게되며, 이를 통하여 제1 외치기어(200)와 하부 커버(420) 간의 마찰력을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 제1 외치기어를 결합하는 단계(S500)의 수행 전에는 제1 외치기어(200)의 원활한 회전을 담보하기 위하여 제1 외치기어(200)에 윤활제를 도포하는 단계가 수행될 수도 있다.

이후 제2 외치기어를 결합하는 단계(S600)가 수행되는데, 구체적으로 먼저 하부 하우징(400)에 결합된 입력부재(100)의 제2 영역(120)에 제2 베어링부재(340)를 결합하는 단계와, 상기 제2 베어링부재(340)가 상기 제2 외치기어(300)의 중심에 형성된 제2 중공(310)에 삽입되도록 상기 제2 외치기어(300)를 상기 제2 베어링부재(340)에 결합하는 단계로 세분화할 수 있다.

특히 제1 외치기어를 결합하는 단계(S500) 및 제2 외치기어를 결합하는 단계(S600)의 수행에 의하여 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 입력부재(100)의 제1 편심축(C1) 및 제2 편심축(C2)에 각각 결합하도록 조립되므로, 결국 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)는 하부 하우징(400) 내부에서 상호 180도 위상차이를 갖도록 배치된다.

한편, 제1 외치기어를 결합하는 단계(S500) 및 제2 외치기어를 결합하는 단계(S600) 사이에는 제1 외기기어(200)의 상면에 제2 스페이서를 안착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 제2 스페이서의 중공은 입력부재(100)의 분리영역(130)의 직경보다 크게 형성되어야 한다.

이러한 제2 스페이서에 의하여 제1 외치기어(200)의 상면과 제2 외치기어(300)의 하면 사이의 마찰력을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 제2 외치기어를 결합하는 단계(S600)의 수행 전에는 제2 외치기어(300)의 원활한 회전을 담보하기 위하여 제2 외치기어(300)에 윤활제를 도포하는 단계가 수행되는 것도 가능할 것이다.

제2 외치기어를 결합하는 단계(S600) 이후에는 제3 베어링부재를 결합하는 단계(S700)가 수행되는데, 구체적으로 하부 하우징(400)에 이미 결합된 입력부재(100)의 제4 영역(170)에 제3 베어링부재(530)의 내주면이 삽입되도록 제3 베어링부재(530)를 입력부재(100)에 결합한다.

이후 출력부재를 준비하는 단계(S800)가 수행되며, 구체적으로 도 13에 도시된 바와 같이 출력판에 출력핀을 압입하는 단계(S810), 제5 베어링부재를 결합하는 단계(S820) 및 출력핀에 부시를 압입하는 단계(S830)로 세분화할 수 있다.

나아가 출력부재를 준비하는 단계(S800)는 도 13에 도시된 바와는 다르게 출력판에 출력핀을 압입하는 단계, 출력핀에 부시를 압입하는 단계 및 제5 베어링부재를 결합하는 단계의 순서로 수행될 수도 있으며, 필요에 따라 출력부재를 준비하는 단계(S800)의 세부적인 순서방법은 설비 및 상황에 따라 다르게 진행될 수도 있다.

이후 출력부재를 결합하는 단계(S900)가 수행되는데, 즉 준비된 출력부재(500)를 제3 베어링부재(530), 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)와 결합하는 과정이 진행된다.

구체적으로, 입력부재(100)에 결합된 제3 베어링부재(530)가 출력부재(500)의 제3 중공(510)에 삽입되고, 출력부재(500)의 부시(521)가 제1 외치기어(200)의 제1 출력공(220) 및 제2 외치기어(300)의 제2 출력공(320)에 삽입되도록 출력부재(500)를 입력부재(100), 제1 외치기어(200) 및 제2 외치기어(300)와 결합시킨다.

마지막으로 상부 하우징을 결합하는 단계(S1000)가 수행되며, 구체적으로 상부 하우징(600)을 하부 하우징(400)과 결합하되, 상부 하우징(600)은 출력부재(500)가 노출될 수 있도록 중공이 형성되며, 따라서 상부 하우징(600)의 주변영역과 하부 하우징(100)의 주변영역에 상호 체결을 위한 체결홀이 마련되고, 체결홀에 체결핀 또는 체결나사 등을 통하여 상부 하우징(600) 및 하부 하우징(100)을 결합시키는 것이 바람직하다.

이때 박형 사이클로이드 감속기 내부의 윤활유가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 상부 하우징(600) 내부에는 오일씰(Oil Seal)을 압입 결합하는 것이 바람직하다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 입력부재
200: 제1 외치기어
300: 제2 외치기어
400: 하부 하우징
500: 출력부재
600: 상부 하우징

Claims (5)

1. 원통형상으로 형성되되 내부에는 모터의 출력축을 삽입하기 위한 삽입공이 형성되는 입력부재와, 상기 입력부재의 외주면에 삽입되는 제1 외치기어 및 제2 외치기어와, 내주면에 상기 제1 외치기어 및 제2 외치기어의 외주면에 형성된 치형과 대응되는 치형을 갖는 하부 하우징과, 상기 제1 외치기어 및 제2 외치기어의 편심회전에 기초하여 감속 회전하는 출력부재;를 포함하는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법에 있어서,
   상기 하부 하우징의 하부에 제4 중공이 형성된 하부 커버를 결합하는 단계;
   상기 제4 중공에 제4 베어링부재를 압입하여 결합하는 단계;
   상기 삽입공의 중심축으로부터 일측 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 제1 편심축을 중심으로 형성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 상부에 형성되되 상기 삽입공의 중심축으로부터 타측 방향으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 제2 편심축을 중심으로 형성되는 제2 영역과, 상기 제2 영역의 상부에 형성되되 상기 삽입공의 중심축을 중심으로 형성되는 제3 영역과, 상기 제1 영역의 하부에 형성되되 상기 삽입공의 중심축을 중심으로 형성되는 제4 영역을 포함하는 입력부재를 준비하는 단계;
   상기 입력부재의 제1 영역에 제1 베어링부재를 압입하여 결합하고, 상기 제4 영역이 상기 제4 베어링 부재의 중공에 삽입되도록 상기 입력부재를 상기 하부 하우징에 결합하는 단계;
   상기 제1 베어링부재가 상기 제1 외치기어의 중심에 형성된 제1 중공에 삽입되도록 상기 제1 외치기어를 제1 베어링부재에 결합하는 단계;
   상기 입력부재의 제2 영역에 제2 베어링부재를 결합한 후 상기 제2 베어링부재가 상기 제2 외치기어의 중심에 형성된 제2 중공에 삽입되도록 상기 제2 외치기어를 상기 제2 베어링부재에 결합하는 단계;
   상기 입력부재의 제4 영역에 제3 베어링부재의 내주면이 삽입되도록 상기 제3 베어링부재를 상기 입력부재에 결합하는 단계;
   상기 출력부재를 준비하는 단계;
   상기 출력부재를 상기 제3 베어링부재, 제1 외치기어 및 제2 외치기어와 결합하는 단계; 및
   상부 하우징을 상기 하부 하우징과 결합하는 단계;
   를 포함하는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 출력부재는,
   중심부에 제3 중공이 형성되고, 상기 제3 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 형성되는 복수 개의 출력핀홀을 구비하는 출력판;
   일측이 상기 복수 개의 출력핀홀에 삽입되는 복수 개의 출력핀;
   상기 복수 개의 출력핀의 타측과 결합되는 복수 개의 부시; 및
   상기 출력판의 외주에 배치되는 제5 베어링부재;
   를 포함하는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 출력부재를 준비하는 단계는,
   상기 출력판의 출력핀홀에 출력핀의 일측을 압입하는 단계;
   상기 출력판의 외주면에 상기 제5 베어링부재를 결합하는 단계; 및
   상기 출력핀의 타측에 부시를 압입하는 단계;
   를 포함하는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 외치기어는 상기 제1 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수 개의 제1 출력공을 구비하고,
   상기 제2 외치기어는 상기 제2 중공의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수 개의 제2 출력공을 구비하는 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 출력부재를 상기 제3 베어링부재, 제1 외치기어 및 제2 외치기어와 결합하는 단계;는,
   상기 제3 베어링부재를 상기 출력부재의 제3 중공에 삽입하고, 상기 제1 외치기어의 제1 출력공 및 제2 외치기어의 제2 출력공에 상기 출력부재의 부시를 삽입하는 단계인 박형 사이클로이드 감속기의 제조방법.

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