KR910009630B1

KR910009630B1 - 제어용 변속장치

Info

Publication number: KR910009630B1
Application number: KR1019870007279A
Authority: KR
Inventors: 다까시 다까하시
Original assignee: 다까시 다까하시
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1991-11-23
Also published as: GB8715281D0; US4803891A; DE3725872C2; GB2202300B; KR890002580A; GB2202300A; JPS63225746A; JPH0665903B2; FR2612272A1; DE3725872A1

Abstract

내용 없음.

Description

제어용 변속장치

제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 제어용 변속장치의 종단면도.

제2도는 제1도의 II-II 화살표에서 본 단면도.

제3도는 본 발명의 장치에 있어서 동력전달계를 설명함을 나타내는 개략도.

제4도는 본 발명의 장치에 있어서 치차의 교합상태를 설명하는 원리도.

제5도는 중간치차와 중간축 사이에 지지되어 중간축에 중간치차를 고정하기위한 고정수단의 실예를 나타내고 있는 본 발명의 장치의 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력축 2 : 출력축

3 : 입력치차 4 : 출력치차

5 : 케이싱(casing) 6,7,9 : 축수

8 : 지지부재 8a : 브릿지부재

10,10′,11,11′: 중간치차 12 : 중간축

13 : 커버 14 : 원판

15,53 : 부착보울트 16 : 통공

22,23 : 보울트 21 : 블랭크커버

24 : 조정공 50 : 스판링(Span ring)

51a,51b : 테이퍼형링 52a,52b : 외부 레이스(race)

54 : 공소 T,T : 트레인(Train)

본 발명은 운전중에 회전방향이 정역(征逆)으로 교체되여질수 있는 산업로보트등과 같은 제어기기에 사용되는 변속장치에 관한 것이다.

산업로보트 등의 제어기기에서는, 전동축의 회전방향이 한 방향으로만 한정되지 않고 수시 정역으로 교체되면서 운전된다. 한편 이와같은 제어기기에 설하는 변속장치의 치차에는 반드시 백래쉬(backlash)가 존재하여 있고 이 백래쉬의 존재 때문에 회전방향이 정역으로 교체될때에 백래쉬 분(分)의 회전량이 지연되고, 전달이 부정확해지는 문제가 지적되어 왔다.

종래 이와같은 백래쉬로 인한 전달의 부정확을 해소하기 위해서, 치차를 2중으로 중첩하여 백래쉬분만 위상을 이동시켜 두치면이 백래쉬제로의 상태로 교합시키게끔하는 기구등이 제안되었다. 그러나 백래쉬에는 기계가공상 불가피하게 발생하는 오차가 있고, 이와같은 미소한 오차를 갖는 백래쉬분만 위상을 이동시켜 2개의 치차를 축에 고정시킨다고 하는 것은 공작상의 산출정밀도상에 있어서 극히 어려운 것이다. 게다가 상기 2개의 치차를 겹친 기구에서는 2치면 교합에 의해 발생하는 숙명적인 쐐기작용을 피할수 없고, 이것이 원활한 운전을 어렵게하는 원인이 되었다.

본 발명의 목적은 기어트레인을 이용함에 의해 전동축의 회전방향을 정역으로 교체할수 있는 제어용 변속장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 백래쉬를 실질적으로 제로의 상태로 하여 정확하고 원활한 전동을 가능하게 하는 제어용 변속장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기위해서 본 발명은 입력치차에 한쌍의 중간치차를 교합시킴과 더불어 출력치차에 다른 한쌍의 중간치차를 교합시키고 이들 입력치차측의 중간치차와 출력치차측의 중간치차를 각각 중간축으로 상호연결한 기어트레인을 이용하고 있다. 이 기어트레인에 있어서, 상기 중간치차중의 하나를 중간축에 대하여 유감(遊嵌)하고 임의의 각도로 회동할수 있게끔 함과 더불어 그 임의의 각도에서 고정수단에 의하여 결합고정할 수 있게끔 하고, 그래서 상기 중간축과 중간치차를 상기 유감상태에 있어서 상호간에 반대방향으로 조금 회동시킴에 의해 상기 입력치차에서 한쪽의 중간치차를 거쳐 상기 출력치차에 이르는 트레인과 다른쪽 중간치차를 거쳐 상기 출력치차에 이르는 트레인을 상호 반대회전방향에 대하여 백래쉬가 없는 교합상태로 하고, 그 교합상태에서 상기 고정수단의 결합고정을 행하게끔 구성한 것이다.

이러한 구성에 의해 입력축이 회전방향을 교체할때, 백래쉬상당의 회전지연을 발생시킴이 없고 즉시로 교체가 가능하고 또, 운전시의 회전을 원활하게할수 있게끔 된다.

상기 제어용 변속장치의 바람직한 형태로서는 케이싱의 내측에 상기 출력치차와 이에 교합하는 한쌍의 중간치차를 배치하는 한편, 케이싱의 외측에 상기 입력치차와 이에 교합하는 한쌍의 중간치차를 배치하게끔 하는 것이 좋다.

이와같이 입력치차와 이에 교합하는 한쌍의 중간치차를 케이싱의 외측에 배치하는 것에 의하여, 중간축의 단부를 케이싱의 외측으로 돌출시킬수가 있고, 그 중간축의 단부를 회동조작할수 있게끔되니까, 상술한 두 트레인을 상호간에 반대방향에 대하여 백래쉬제로의 교합상태로 하는 조정작용을 용이하게끔 되는 것이다. 케이싱의 외측에 배치한 입력치차와 중간치차는 상기 케이싱의 외측으로 돌출시킨 브릿지부재를 통해서 고정한 커버에 의하여 둘러싸여져 있고, 그 커버에는 상기 중간축의 축단을 면하게끔 조정공을 설하게끔 하는 것이 좋다. 제1도 및 제2도는 본 발명의 실시예로 되는 제어용 변속장치이고, (1)은 고속회전하는 입력축, (2)는 감속되어 회전하는 출력축이고, 입력축(1)에는 입력치차(3)가 고정되고, 또 출력축(2)에 출력치차(4)가 고정되어 있다. (5)는 한쪽을 개구(開口)한 형상의 케이싱이고, 그 개구에 지지부재(8)를 보울트(22)등으로 고정하고 있다. 이 케이싱(5)의 내측에 상기 출력축(2)이 출력치차(4)와 함께 배치되고 축수(9.9)에 의해 지지되어 있지만, 상기 입력축(1) 및 입력치차(3)는 후술하는 백래쉬(backlash)를 소거하는 조정조작을 용이하게하기 위해 지지부재(8)로 구분된 케이싱(5)의 외측에 배치되어졌다.

케이싱(5)의 외측에는 상기 입력축(1)과 입력치차(3)를 덮게끔 커버(13)가 부착되어 있고, 이 커버(13)는 상기 지지부재(8)외측으로 돌출시킨 브릿지부재(8a)의 보울트(23)에 의하여 착탈자재하게 되어 있다.

이와같이 부착된 커버(13)상의 축수(7)에 상기 입력축(1)의 중간부가 지지되고 또, 전단축은 지지부재(8)상의 축수(6)에 의해 지지되어 있다. 또 커버(13)에는 백래쉬의 조정조작을 할때 공구를 삽입하기 위한 조정공(24)이 설하여졌고 또 이 조정공(調整孔, 24)에는 블랭크커버(blank cover, 21)가 착탈자재하게 착설되어져 있다.

케이싱(5)의 외측에 배치된 입력치차(3)에는 한쌍의 중간치차(10,10′)가 교합하고, 또 케이싱(5)의 내측에 배치된 출력치차(4)에는 다른 한쌍의 중간치차(11,11′)가 교합해 있다. 이들은 상호간에 대향하는 관계에 있는 중간치차(10)과 (11)이 중간축(12)에 의하여 연결되고, 또 중간치차(10′)과 (11′)이 중간축(12′)에 의하여 연결되어 있다.

이중 중간치차(11)(10′) 및 (11′)는 중간축(12) 및 (12′)에 소감(燒嵌)되어 고정된 상태로 되어 있지만, 중간치차(10) 한개만은 중간축(12)에 대하여 상대회전가능하게 유감(遊嵌)하고 또, 그 중간축(12)에 소감된 원판(14)에 부착보울트(15)(15)에 의하여 연결고정되게끔 되어 있다.

상기 부착보울트(15)는 중간치차(10)에 설한 통공(16)을 관통하고 원판(14)에 나합하게끔 되어 있다. 통공(16)은 원주방향으로 원호상의 장공(長孔)으로 형성되고, 이 장공에 의해 부착보울트(15)가 느슨해졌을때 중간치차(10)와 중간축(12)이 상호간에 상대회전을 할수 있도록 되어 있다. 단, 이 통공(16)은 반드시 장공으로 할 필요는 없으며, 상술한 바와같이 중간치차(10)와 중간축(12)이 상대회전할수 있을만한 크기의 것이면, 부착보울트(15)의 직경보다 약간 큰 진원(眞圓)이어도 좋다.

상술한 바와같이 유감상태의 중간치차(10)를 중간축(12)에 연결고정하는 고정수단으로서는 반드시 상술한 바와같은 원판과 부착보울트로 되는 기구만으로 한정되는 것이 아니고, 제5도에 도시한 바와같은 스판링(span ring)(50)에 의해 행하여도 좋다.

이 스판링(50)은 한쌍의 테이퍼형링(51a) 및 (51b)와 이들 사이에 개재(介在)하는 한쌍의 인너 레이스(52a) 및 아우트레이스(52b)와 다시 한쪽의 테이퍼형링(51a)을 관통하고, 다른 테이퍼형링(51b)에 나합하게끔한 부착보울트(53)로 구성되어 있다.

이 스판링(50)은 중간치차(10)의 축부에 설한 공소(空所, 54)의 가운데에 설치되어 있으며, 부착보울트(53)를 느슨하게한 상태일때는 중간치차(10)는 중간축(12)의 둘레방향으로 자유롭게 회전할수 있게끔 된다. 그러나 부착보울트(53)를 체부하면, 한쌍의 테이퍼형링(51a) 및 (51b)가 서로 접근하는 방향으로 이동하고, 이 이동에 의해 테이퍼면에 의해 인너레이스(52a)를 중간축(12)쪽으로 향하고 또 아우트레스(52b)를 중간치차(10)의 공소(54)내주면(來周面)으로 향하여 각각 압압력(壓押力)을 작용하고, 중간치차(10)와 중간축(12)을 연결고정하는 것이다. 상술한 변속장치를 산업용로보트 등의 제어장치의 동력전달계에 조립할때에는 제4도에 도시되는 바와같은 치차의 백래쉬가 제거된 상태로 조작하고서 운전에 이바지하도록 한다.

상술한 변속장치의 동력전달계는 제3도에 간략하게 나타낸 바와같이 입력축(1)에서 동력을 입력치차(3), 중간치차(10), 중간축(12), 중간치차(11), 출력치차(4)로 전달하는 트레인(T)와 입력치차(3), 중간치차(10′), 중간축(12′), 중간치차(11′), 출력치차(4)로 전달하는 트레인(T′)으로 구성되어 있다.

이러한 기어트레인으로 되는 장치에 있어서, 커버(13)의 블랭크커버(21)를 분리하여 조정공(24)을 통하여 공구를 차입(差入)하고 고정수단의 보울트(15)(제1도 및 제2도의 경우) 또는 보울트(53)(제5도의 경우)를 느슨하게하여 놓고, 우선 중간축(12)을 그 축단의 계합구(20)를 통하여 제4도에 도시한 화살표 a방향으로 회전시킨다. 이 중간축(12)의 회전은 중간치차(11), 출력치차(4), 중간치차(11′), 중간치차(10′), 입력치차(3)의 순서로 전달되기 때문에 상호교합한 치차끼리 치의 접촉상태는 제4도에 도시한 것과 같이 된다. 다음, 입력축(1)을 록(locked) 상태로 하고, 중간치차(10)을 화살표 a와 반대로 화살표 b의 방향으로 막힐때까지 조금회전시키고 제4도에 도시하는 치(齒) 물림상태로해서 보울트(15)(제1도 및 제2도의 경우) 또는 보울트(53)(제5도의 경우)를 체결하고 중간치차(10)와 중간축(12)을 연결고정한다.

이와같이 세팅(setting)된 기어트레인은 일방의 기어트레인(T)에서는 입력축(1)의 회전방향이 A방향(동력전달방향에 대하여 시계방향)일때에 동력을 전달하는 교합관계임에 대하여 타방트레인(T′)은 입력축(1)의 회전이 B방향(동력전달방향에 대하여 반시계방향)일때에 동력을 전달하는 교합관계가 되어 있다.

이 때문에 입력축(1)의 A방향으로 회전할때에는 동력은 트레인(T)을 통하여 출력축(2)으로 전달되지만, 타방트레인(T′)을 통해서는 전달되지 않는다. 즉, 이때의 트레인(T′)에 있어서 중간치차(10′)와 입력치차(3)의 치 물림상태는 동력전달방향에 대하여 격간(C′)을 개재시킨 상태로 되어있으므로 동력은 전달되지 않고, 반대측의 치면(齒面)에 단순히 접촉시킨채 추종회전을 할뿐이다. 이에대하여 입력축(1)이 B방향일때는, 상기와 반대로 동력은 트레인(T′)을 통해 출력축(2)으로 전달되고, 타방 트레인(T)을 통하여는 전달되지 않는다. 즉, 이때의 트레인(T)에 있어서 중간치차(10)와 입력치차(3)의 치물림상태는 동력전달방향에 대하여 격간(C)을 개재시킨 상태로 되어 있어서 동력은 전달되지 않고 반대측의 치면을 단순히 접촉시킨채 추종회전할뿐이다.

이와같이 동력을 전달하지 않는 측의 트레인이 접촉상태를 유지한채 추종회전하기 때문에 회전이 A방향에서 B방향으로 또는 B방향에서 A방향으로 교체될때 상기 접촉상태에서 추종하고 있든 트레인의 치차열이 즉각 동력전달작용을 개시하고, 사실상 백래쉬 제로의 상태로 회전방향을 교체하게된다. 따라서 백래쉬 상당의 회전지연을 발생시키는 일이없고, 정확한 전달을 행할 수가 있다. 또, 종래의 2개 겹친 치차구조와 같은 두치면 교합구조에서는 치형오차와 피치 오차 등의 기하학적 오차를 흡수할 수 없어서 쐐기작용을 발생하기 때문에 원활한 동력전달을 하기가 불가능하였다.

그러나 상기 본 발명의 변속장치에서는 교호로 동력전달을 교체하는 두개의 트레인에 있어서, 동력전달축 트레인에서 동력전달과 반대측의 치면에 격간(백래쉬)을 갖는 상태로 되는 것과 더우기 동력전달축 트레인의 치차에서 발생한 치의 전도의 영향이 비동력전달축 트레인의 치차에 미치고, 그 비동력전달축 트레인의 치차와 입력치차의 접촉상태를 일층 완화시킨 것으로 하는 것이 서로 어울리며 상기 기하학적 오차를 흡수하는 것이어서 지극히 원활한 운전이 실현된다. 또, 상술한 실시예에서는 감속장치의 경우에 대하여 예시하였지만 상기 입력축을 출력축으로 하고, 출력축을 입력축으로 하여 사용하도록하면 증속(增速)장치로서의 적용이 가능하다.

상술한 바와같이, 본 발명의 변속장치에 의하면, 백래쉬 상당의 회전지연을 발생시키지 않게끔 회전방향을 정역으로 교체할 수가 있고, 그러면서도 동력전달을 가능하게한다.

Claims

입력치차에 한상의 중간치차를 교합시킴과 더불어 출력치차에 다른 한쌍의 중간치차를 교합시키고, 이들 입력치차축의 중간치차와 출력치차축의 중간치차를 각각 중간축으로 상호 연결한 기어트레인에 있어서 상기 중간치차중 1개를 중간축에 대하여 유감(遊監)시킴과 더불어 고정수단으로 결합고정 가능하게하고 그 유감상태에 있어서 중간축과 중간치차를 상호 반대방향으로 약간 회동시키고, 입력치차에서 일방의 중간치차를 거쳐 출력치차에 이르는 트레인과 타방의 중간치차를 거쳐 출력치차에 이르는 트레인을 상호 반대의 회전방향에 대하여 백래쉬가 없는 교합상태로 하고 그 교합상태에서 상기 고정수단에 의한 결합고정하여 되는 제어용 변속장치.
제1항에 있어서, 상기 고정수단이 중간치차에 설한 통공에 회전방향으로 격간을 개재해서 관통시킨 보울트와 중간축에 고정한 원판으로 구성되고, 상기 원판에 상기 보울트를 나합시켜서 상기 중간치차를 결합고정하게끔한, 제어용 변속장치.
제1항에 있어서, 상기 고정수단이 스판링으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 제어용 변속장치.
제1항에 있어서, 케이싱의 내측에 상기 출력치차와 이에 교합하는 한쌍의 중간치차를 배치하는 한편, 상기 케이싱의 외측에 상기 입력치차와 이에 교합하는 한쌍의 중간치차를 배치하고, 이들 입력치차와 후자의 중간치차를 상기 케이싱의 외측으로 돌출시킨 브릿지부재를 통하여 고정한 커버로 덮고, 이 커버에 상기 입력치차를 지지하는 입력축을 축수하고, 또 상기 중간치차를 지지하는 중간축의 축단을 향한 조정공을 설한 것을 특징으로 하는, 제어용 변속장치.