KR20230061129A - 사이클로이드 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐리어를 연결하는 출력핀의 체결 구조를 개선하여 캐리어와 출력핀 사이의 마찰로 인한 동력 손실을 방지할 수 있는 사이클로이드 감속기에 관한 것으로, 편심축과, 상기 편심축을 따라 설치되는 한 쌍의 베어링과, 상기 한 쌍의 베어링에 의해 각각 편심 회전을 하는 한 쌍의 디스크 기어와, 상기 한 쌍의 디스크 기어를 연결하는 출력핀과, 상기 한 쌍의 디스크 기어가 공전 및 자전을 하도록 내주면을 따라 링핀이 마련된 링기어와, 상기 한 쌍의 디스크 기어의 입력 측과 출력 측에 각각 마련된 한 쌍의 캐리어를 포함한다. 이때, 상기 출력핀의 양 단부는 상기 한 쌍의 캐리어에 회전 가능하게 결합된다.
상술한 구성의 본 발명은 한 쌍의 디스크 기어를 연결하는 출력핀의 양 단부가 한 쌍의 캐리어에 회전하게 결합되므로, 캐리어와 출력핀 사이의 마찰로 인한 동력 손실을 방지할 수 있다. 특히, 캐리어와 출력핀 사이에 부시를 추가할 경우 마찰로 인한 동력 손실을 확실하게 방지할 수 있으며, 출력핀의 중단에 탄성링을 추가할 경우 감속기 부품 사이의 접촉부가 증가하여 감속기의 구동 시 발생하는 진동과 소음을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 한 쌍의 캐리어 사이에 간격을 조절하기 위한 스페이서 블록이 구비되되 위치 결정핀 및 고정 볼트를 통해 고정되므로, 부품의 공차로 인한 유격을 최소화하여 동력 전달의 연속성을 향상시킬 수 있다.

Description

사이클로이드 감속기{CYCLOID REDUCER}

본 발명은 사이클로이드 감속기에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 사이클로이드 치형이 형성된 편심 기어 사이를 이용하여 모터의 회전력을 증대시키는 사이클로이드 감속기에 관한 것이다.

일반적으로, 감속기는 모터에서 발생한 고속의 회전력을 소정의 비율로 감속하여 저속 고토크의 회전력으로 출력하는 동력전달장치이다.

감속기 중 산업용 로봇이나 의료용 로봇에 사용되는 감속기는 높은 감속비와 우수한 정밀도, 그리고 경량화 등과 같은 특성이 요구된다. 특히, 소음과 진동 관련 특성은 감속기의 성능을 나타내는 주요 인자로 부각되고 있다.

감속기는 감속방식에 따라 하모닉 감속기(Harmonic Reducer), 유성기어 감속기, RV감속기, 사이클로이드 감속기(Cycloid Reducer) 등이 있다.

하모닉 감속기는 원형 스플라인에 형성된 내치 기어와 가요성 스플라인에 형성된 외치 기어 사이의 잇수 차이에 의해 발생하는 상대회전을 이용하여 모터의 회전력을 증대시키는 감속기이다.

유성기어 감속기는 상호 맞물려 돌아가는 복수의 기어로 구성되며, 입력 측의 기어와 출력 측의 기어의 잇수 차이를 이용하여 모터의 회전력을 증대시키는 감속기이다.

RV 감속기는 사이클로이드 감속기와 유성 기어 감속기를 조합한 감속기로서, 소형 경량이면서 강성이 높고 과부하에 강한 특성을 가진 감속기이다

사이클로이드 감속기는 판 기어와 사이클로이드 치형이 형성된 편심 기어 사이의 잇수 차이에 의해 발생하는 상대회전을 이용하여 모터의 회전력을 증대시키는 감속기이다.

한편, 공개특허공보 제2020-0015360호(2020.02.12.)에는 사이클로이드 감속기의 일례가 개시되어 있다.

그런데, 상술한 사이클로이드 감속기는 한 쌍의 캐리어(고정 플레이트)가 출력핀(선회 가이드핀)을 통해 고정되는 구조로, 감속기의 작동 시 캐리어와 출력핀 사이의 마찰로 인하여 동력을 전달하는 과정에서 손실이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 편심 디스크(선회 플레이트)에 형성된 출력핀이 관통되는 구멍, 즉 체결공(선회 가이드홀)의 지름은 출력핀의 지름과 편심량(X2)의 합이어야 하는데, 이는 이론적인 수치일 뿐 실제로는 감속기를 구성하는 각 부품의 공차로 인하여 이론적인 수치보다 큰 수치로 형성되는 바, 동력을 전달하는 과정에서 연속성이 저하되는 문제가 있었다.

공개특허공보 제2020-0015360호(2020.02.12.)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캐리어를 연결하는 출력핀의 체결 구조를 개선하여 캐리어와 출력핀 사이의 마찰로 인한 동력 손실을 방지할 수 있는 사이클로이드 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 감속기를 구성하는 각 부품의 공차로 인하여 편심 디스크에 형성된 체결공과 출력핀 사이의 유격을 최소화하여 동력 전달의 연속성을 향상시킬 수 있는 사이클로이드 감속기의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 사이클로이드 감속기는, 편심축과, 상기 편심축을 따라 설치되는 한 쌍의 베어링과, 상기 한 쌍의 베어링에 의해 각각 편심 회전을 하는 한 쌍의 디스크 기어와, 상기 한 쌍의 디스크 기어를 연결하는 출력핀과, 상기 한 쌍의 디스크 기어가 공전 및 자전을 하도록 내주면을 따라 링핀이 마련된 링기어와, 상기 한 쌍의 디스크 기어의 입력 측과 출력 측에 각각 마련된 한 쌍의 캐리어를 포함한다. 이때, 상기 출력핀의 양 단부는 상기 한 쌍의 캐리어에 회전 가능하게 결합된다.

또한, 본 발명은, 상기 캐리어와 상기 출력핀 사이에 개재되는 부시와, 상기 출력핀의 중단에 구비되는 탄성링을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 한 쌍의 캐리어 사이의 간격을 조절하기 위한 스페이서 블록과, 상기 스페이서 블록의 유동 방지를 위한 위치 결정핀 및 고정 볼트를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 한 쌍의 디스크 기어를 연결하는 출력핀의 양 단부가 한 쌍의 캐리어에 회전하게 결합되므로, 캐리어와 출력핀 사이의 마찰로 인한 동력 손실을 방지할 수 있다.

특히, 캐리어와 출력핀 사이에 부시를 추가할 경우 마찰로 인한 동력 손실을 확실하게 방지할 수 있으며, 출력핀의 중단에 탄성링을 추가할 경우 감속기 부품 사이의 접촉부가 증가하여 감속기의 구동 시 발생하는 진동과 소음을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 캐리어 사이에 간격을 조절하기 위한 스페이서 블록이 구비되되 위치 결정핀 및 고정 볼트를 통해 고정되므로, 부품의 공차로 인한 유격을 최소화하여 동력 전달의 연속성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기의 내부를 도시한 도면.
도 4는 도 1의 A-A 단면을 도시한 도면.
도 5는 도 1의 B-B 단면을 도시한 도면.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기(10)는, 편심축(100)과, 편심축(100)을 따라 설치되는 한 쌍의 베어링(210,220)과, 한 쌍의 베어링(210,220)에 의해 각각 편심 회전을 하는 한 쌍의 디스크 기어(310,320)와, 한 쌍의 디스크 기어(310,320)를 연결하는 출력핀(400)과, 한 쌍의 디스크 기어(310,320)가 공전 및 자전을 하도록 안내하는 링기어(500)와, 한 쌍의 디스크 기어(310,320)의 입력 측과 출력 측에 각각 마련된 한 쌍의 캐리어(610,620)를 포함하여 구성된다.

편심축(100)은 모터(미도시)에서 발생한 회전력이 입력되는 부분으로서, 일 방향으로 연장된 샤프트 형상을 가지며, 감속기(10)의 중심을 관통하도록 설치되되 베어링(110,120)을 통해 회전 가능하게 결합된다.

편심축(100)의 일단에는 모터(미도시)의 회전축(S)이 결합되는 결합홈(130)이 형성되고, 편심축(100)의 타단에는 베어링(210,220)이 결합되는 편심부(140,150)가 형성된다.

편심부(140,150)는 편심축(100)의 회전력을 편심되게 전달하기 위한 것으로, 편심축(100)의 중심에서 편의된 한 쌍, 즉 제1편심부(140)와 제2편심부(150)로 이루어진다.

제1편심부(140)와 제2편심부(150)는 편심축(100)의 길이방향을 따라 형성되되 서로 대향하는 방향으로 편심되어 180도의 위상차를 갖는다. 이처럼 제1편심부(140)와 제2편심부(150)가 180도의 위상차를 가질 경우 디스크 기어(310,320)가 병진운동을 하는 과정에서 발생되는 소음과 진동을 최소화할 수 있다.

베어링(210,220)는 편심축(100)의 회전력을 디스크 기어(310,320)에 편심되게 전달하기 위한 것이다. 이러한 베어링(210,220)은, 제1편심부(140)의 둘레에 구비된 제1베어링(210)과, 제2편심부(150)의 둘레에 구비된 제2베어링(220)으로 구성된다.

디스크 기어(310,320)는 베어링(210,220)에 의해 편심 회전을 하는 사이클로이드 디스크 기어로서, 외주면을 따라 사이클로이드 치형의 기어가 형성된 외치 기어이다.

디스크 기어(310,320)는, 제1베어링(210)에 의해 편심 회전을 하는 제1디스크 기어(310)와, 제2베어링(220)에 의해 편심 회전을 하는 제2디스크 기어(320)로 구성된다.

상술한 제1디스크 기어(310)와 제2디스크 기어(320)는 출력핀(400)을 통해 연결된다. 좀 더 상세하게는, 출력핀(400)이 제1디스크 기어(310)와 제2디스크 기어(320)를 관통하도록 결합되되, 출력핀(400)의 양 단부는 한 쌍의 캐리어(610,620)에 회전 가능하게 결합된다.

한편, 제1디스크 기어(310)와 제2디스크 기어(320)에는 출력핀(400)이 관통될 수 있도록 체결공(330,340)이 형성된다. 이때, 체결공(330,340)의 직경은 출력핀(400)의 직경과 편심부(140,150)의 편심량 2배의 합으로 형성되는 것이 바람직하다.

출력핀(400)은 제1디스크 기어(310)와 제2디스크 기어(320)를 연결하는 부품으로서, 전술한 바와 같이 체결공(330,340)을 통해 제1디스크 기어(310)와 제2디스크 기어(320)를 관통하도록 결합되며, 한 쌍의 캐리어(610,620)에 회전 가능하게 결합된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 출력핀(400)이 결합되는 캐리어(610,620)의 일면에는 출력핀(400)의 단부가 삽입되는 장착홈(630,640)이 형성되고, 장착홈(630,640)에는 출력핀(400)을 회전 가능하게 지지하는 부시(650,660)가 구비된다.

이와 같이, 캐리어(610,620)에 장착홈(630,640)을 형성하고 부시(650,660)를 이용하여 출력핀(400)을 회전 가능하게 지지할 경우, 출력핀(400)과 캐리어(610,620) 사이의 마찰로 인한 동력 손실을 방지할 수 있다.

또한, 출력핀(400)의 중단, 즉 디스크 기어(310,320)의 체결공(330,340)과 접촉되는 중단에는 소정의 탄성을 가진 탄성링(410,420)이 구비된다. 이때, 탄성링(410,420)은 출력축(400)의 길이방향으로 이격된 2개 이상(본 실시예에서는 총 3개)으로 구비되며, 제1디스크 기어(310)와 출력핀(400) 사이, 그리고 제2디스크 기어(320)와 출력핀(400) 사이에 동일한 개수(본 실시예에서는 3개씩)로 구비된다.

이처럼, 디스크 기어(310,320)와 출력핀(400) 사이에 탄성링(410,420)을 추가할 경우 감속기(10)의 부품, 예컨대 디스크 기어(310,320)와 출력핀(400) 사이의 접촉부가 증가하여 감속기(10)의 구동 시 발생하는 소음(디스크 기어(310,320)와 출력핀(400)의 접촉에 의한 진동과 소음)을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

링기어(500)는 한 쌍의 디스크 기어(310,320)가 공전 및 자전을 하도록 안내하는 역할을 한다. 이러한 링기어(500)는, 한 쌍의 디스크 기어(310,320)를 감싸는 링 형상의 몸체(510)와, 몸체(510)의 내주면을 따라 방사상으로 배열된 다수의 링핀(520)으로 구성된다.

캐리어(610,620)는 한 쌍의 디스크 기어(310,320)의 입력 측과 출력 측에 각각 마련된 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620)로 구성된다.

전술한 바와 같이, 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620)의 일면, 좀 더 상세하게는 서로 대향하는 일면에는 출력핀(400)의 단부가 삽입되는 장착홈(630,640)이 형성되고, 장착홈(630,640)에는 출력핀(400)을 회전 가능하게 지지하는 부시(650,660)가 구비된다.

제1캐리어(610)의 둘레에는 제1하우징(710)이 구비되고, 제1하우징(710)과 제1캐리어(610) 사이에는 상대회전을 위한 베어링(720)이 개재되며, 제1하우징(710)의 일단 측에는 베어링(720)의 이탈을 방지하는 제1커버(730)가 결합된다.

또한, 제2캐리어(620)의 둘레에는 제2하우징(750)이 구비되고, 제2하우징(750)과 제2캐리어(620) 사이에는 상대회전을 위한 베어링(760)이 개재되며, 제2하우징(750)의 타단 측에는 베어링(760)의 이탈을 방지하는 제2커버(770)가 결합된다.

또한, 링기어(500)의 둘레에는 링기어(500)를 지지하는 링기어 하우징(740)이 구비된다. 이때, 링기어 하우징(740)은 제1하우징(710)과 제2하우징(750) 사이에 위치된다.

한편, 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620) 사이에는 간격 조절을 위한 스페이서 블록(670)이 구비된다(도 5 참조). 스페이서 블록(670)은 대략 삼각형 단면의 샤프트 형상을 가지며, 위치 결정핀(680)을 통해 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620)에 결합된다. 이를 위하여, 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620)의 서로 대향하는 일면에는 위치 결정핀(680)의 단부가 삽입되는 위치 결정홈(690)이 형성된다.

상술한 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620), 그리고 스페이서 블록(670)은 고정 볼트(B)에 의해 밀착 및 고정된다. 이때, 고정 볼트(B)는 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620), 그리고 스페이서 블록(670)을 관통하여 결합된다.

이와 같이, 제1캐리어(610)와 제2캐리어(620) 사이에 스페이서 블록(670)이 구비되며 위치 결정핀(680)과 고정 볼트(B)를 통해 고정될 경우, 감속기(10)를 구성하는 부품의 공차로 인한 유격을 최소화할 수 있으며, 이를 통하여 동력 전달의 연속성을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 사이클로이드 감속기 100: 편심축
210,220: 베어링 310,320: 디스크 기어
400: 출력핀 500: 링기어
610,620: 캐리어 650,660: 부시
670: 스페이서 블록 680: 위치 결정핀
690: 위치 결정홈 B: 고정 볼트

Claims (9)

1. 편심축;
   상기 편심축을 따라 설치되는 한 쌍의 베어링;
   상기 한 쌍의 베어링에 의해 각각 편심 회전을 하는 한 쌍의 디스크 기어;
   상기 한 쌍의 디스크 기어를 연결하는 출력핀;
   상기 한 쌍의 디스크 기어가 공전 및 자전을 하도록 내주면을 따라 링핀이 마련된 링기어; 및
   상기 한 쌍의 디스크 기어의 입력 측과 출력 측에 각각 마련된 한 쌍의 캐리어를 포함하고,
   상기 출력핀의 양 단부는 상기 한 쌍의 캐리어에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 캐리어의 일면에는 상기 출력핀의 단부가 삽입되는 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에는 상기 출력핀을 회전 가능하게 지지하는 부시가 구비된 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 디스크 기어와 접촉되는 상기 출력핀의 중단에는 탄성을 가진 탄성링이 구비된 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성링은 상기 출력축의 길이방향으로 이격된 2개 이상으로 구비된 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 캐리어 사이의 간격을 조절하기 위한 스페이서 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 스페이서 블록은 위치 결정핀을 통해 상기 캐리어에 결합되는 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 캐리어의 일면에는 상기 위치 결정핀의 단부가 삽입되는 위치 결정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 한 쌍의 캐리어와 상기 스페이서 블록은 고정 볼트에 의해 밀착 및 고정되는 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 고정 볼트는 상기 한 쌍의 캐리어와 상기 스페이서 블록을 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기.

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