WO2014069709A1 - Flexspline having toothed gear coupled to elastic bodies and fins, and harmonic drive having same - Google Patents

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이윤규
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Lee Yun Gyu
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Abstract

The present invention relates to a harmonic drive and provides: first and second elastic bodies which are formed into a circular ring structure; and a flexspline which includes a plurality of fins in the shape of teeth such that one side portion thereof is coupled to the first elastic body and the other side portion is coupled to the second elastic body in order to symmetrically connect the first and second elastic bodies to each other. Therefore, the flexspline can be prevented from damage caused by excessive torques and repetitive distortion stress.

Description

탄성체와 핀이 결합된 치차를 구비한 플렉스플라인 및 이를 구비한 하모닉 드라이브Flexpline with tooth coupled to elastic body and pin and harmonic drive with same
본 발명은 감속기에 관한 것으로, 상세하게는 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇, 반도체(웨이퍼) 제조장치, 전자부품 삽입장치, 세라믹 형성장치, 광디스크 제조장치, 의료장치, NC(Numerical Control) 선반 등에서 고정밀도 감속비를 요구하는 기계장치들에서 사용되는 감속기의 플렉스플라인에 관한 것이다.The present invention relates to a speed reducer, and in particular, industrial robot, humanoid robot, semiconductor (wafer) manufacturing device, electronic component insertion device, ceramic forming device, optical disk manufacturing device, medical device, NC (Numerical Control) lathe, etc. It relates to a flexplane of a reducer used in machinery that requires.
일반적으로 감속기(일명 하모닉 드라이브)(이하, 하모닉 드라이브라 함)는 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇, 반도체(웨이퍼) 제조장치, 전자부품 삽입장치, 세라믹 형성장치, 광디스크 제조장치, 의료장치 및 NC(Numerical Control) 선반 등과 같이 다양한 분야의 기계장치에서 광범위하게 사용되는 감속기로서, 소형 경량이면서, 기어 회전시 소음이 작고, 고정밀도의 감속비를 얻을 수 있으며, 동력 전달 효율이 우수한 것이 특징이다. In general, reducers (also called harmonic drives) (hereinafter referred to as harmonic drives) are industrial robots, humanoid robots, semiconductor (wafer) manufacturing devices, electronic component insertion devices, ceramic forming devices, optical disc manufacturing devices, medical devices, and NC (Numerical Control). As a gear reducer widely used in various devices such as lathes, it is small in size, light weight, low in noise during gear rotation, high precision reduction ratio can be obtained, and power transmission efficiency is excellent.
하모닉 드라이브는 기본적으로 웨이브 제너레이터(wave generator), 플렉스플라인(flexspline) 및 서큘러 스플라인(circular spline)을 포함한다. 웨이브 제너레이터는 입력축이 연결되는 타원 형상의 캠 외주면에 볼베어링이 조립되고, 상기 볼베어링 외륜에는 플렉스플라인이 억지끼움되어 결합된다. 플렉스플라인은 원형의 얇은 금속 탄성체로서 일측 외주면에 제1 치형(기어 이빨)이 형성되어 있고, 서큘러 스플라인에는 플렉스플라인의 제1 치형에 대응하여 내주면에 제2 치형이 형성되어 있다. Harmonic drives basically include a wave generator, flexspline and circular spline. In the wave generator, a ball bearing is assembled to an outer circumferential surface of an elliptic cam to which an input shaft is connected, and a flexpline is fitted to the ball bearing outer ring. The flexpline is a circular thin metal elastic body having a first tooth (gear teeth) formed on one outer circumferential surface, and a second spline formed on the inner circumferential surface of the circular spline corresponding to the first tooth of the flexpline.
이러한 하모닉 드라이브는 입력축, 입력축에 연결된 웨이브 제너레이터, 플렉스플라인, 플렉스플라인과 맞물린 서큘러 스플라인, 서큘러 스플라인과 연결된 출력축의 순서로 동력이 전달된다. 즉, 입력축이 결합된 웨이브 제너레이터가 시계방향으로 회전하면 플렉스플라인이 점진적으로 탄성 변형을 일으키면서 플렉스플라인의 제1 치형 중 일부가 서큘러 스플라인의 제2 치형 중 일부와 결합되어 동력이 전달된다. 이때, 플렉스플라인의 외주면에 형성된 제1 치형의 치수(齒數)와 서큘러 스플라인의 제2 치형의 치수 간의 차이로 인해 큰 감속비를 갖는 감속기가 구현될 수 있다. The harmonic drive transmits power in the order of the input shaft, the wave generator connected to the input shaft, the flexplane, the circular spline meshed with the flexplane, and the output shaft connected to the circular spline. That is, when the wave generator coupled with the input shaft rotates in the clockwise direction, the flexpline gradually generates elastic deformation and some of the first teeth of the flexpline are coupled with some of the second teeth of the circular spline to transmit power. . In this case, a speed reducer having a large reduction ratio may be implemented due to a difference between the dimension of the first tooth formed on the outer circumferential surface of the flexpline and the dimension of the second tooth of the circular spline.
그러나 종래기술에 따른 하모닉 드라이브에서는 웨이브 제너레이터에서 발생된 파동을 통해 플렉스플라인을 탄성 변형시키기 위하여 플렉스플라인을 비교적 얇은 금속 탄성체로 제조해야 하기 때문에 비교적 고가의 제조 설비가 요구되어 초기 설비 구축에 막대한 비용이 소요되고, 이로 인해 제품 단가가 증가하여 경제성이 저하되는 문제가 발생하였다. 더욱이 웨이브 제너레이터가 고정된 상태에서 플렉스플라인에 과도한 토오크가 반복적으로 걸릴 경우 얇은 금속 탄성체로 형성된 플렉스플라인에 소성 변형이 일어나 플렉스플라인의 제1 치형이 손상되는 등의 문제가 발생하였다. However, in the harmonic drive according to the prior art, in order to elastically deform the flexpline through the wave generated from the wave generator, the flexpline needs to be manufactured with a relatively thin metal elastic body, which requires a relatively expensive manufacturing equipment, which is enormous for initial equipment construction. Cost is required, resulting in an increase in product cost, which lowers the economic feasibility. Furthermore, if excessive torque is applied to the flexplane repeatedly while the wave generator is fixed, plastic deformation occurs in the flexplane formed of a thin metal elastic body, thereby causing a problem such that the first tooth of the flexplane is damaged.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 제조 단가를 낮추면서, 과도한 토오크과 반복적인 비틀림 응력에 의해 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있는 플렉스플라인 및 이를 구비한 하모닉 드라이브를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and provides a flexplane and a harmonic drive having the same, which can be prevented from being easily broken by excessive torque and repeated torsional stress while lowering the manufacturing cost. Its purpose is to.
<선행기술문헌><Preceding technical literature>
<특허문헌><Patent Documents>
JP 1993-332403 A, 1993. 12. 14.JP 1993-332403 A, December 14, 1993
US 2008-0110287 A1, 2008. 05. 15.US 2008-0110287 A1, 2008. 05. 15.
US 2007-0101820 A1, 2007. 05. 10.US 2007-0101820 A1, 2007. 05. 10.
US 2010-0319484 A1, 2010. 12. 23.US 2010-0319484 A1, December 23, 2010.
US 2010-0288066 A1, 2010. 11. 18.US 2010-0288066 A1, November 18, 2010.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 원형의 링 구조로 이루어진 제1 및 제2 탄성체와, 상기 제1 및 제2 탄성체를 상호 대칭 구조로 서로 연결하기 위하여 일측부가 상기 제1 탄성체에 체결되고 타측부가 상기 제2 탄성체에 체결되어 치형을 이루는 다수의 핀을 포함하는 플렉스플라인을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a first and second elastic body having a circular ring structure, and one side of the first elastic body in order to connect the first and second elastic bodies to each other in a symmetrical structure. And a plurality of pins fastened to the second elastic member and coupled to the second elastic member to form a tooth.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 탄성체는 각각 열가소성 탄성체로 이루어질 수 있다. Preferably, the first and second elastic bodies may each be made of a thermoplastic elastomer.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 웨이브 제너레이터와, 원형의 링 구조로 이루어진 제1 및 제2 탄성체와, 상기 제1 및 제2 탄성체를 상호 대칭 구조로 서로 연결하기 위하여 일측부가 상기 제1 탄성체에 체결되고 타측부가 상기 제2 탄성체에 체결되어 제1 치형을 형성하는 다수의 핀을 포함하되, 상기 웨이부 제너레이터가 내주면에 삽입 체결되어 상기 웨이브 제너레이터에서 발생된 파동에 의해 상기 제1 및 제2 탄성체의 형상 변형이 이루어지는 플렉스플라인과, 상기 플렉스플라인이 삽입되는 내주면에 제2 치형이 형성된 원형의 링 구조를 갖는 몸체를 포함하되, 상기 제2 치형은 상기 제1 및 제2 탄성체의 형상 변형에 의해 상기 플렉스플라인의 제1 치형을 형성하는 핀과 부분적으로 맞물리는 서큘러 스플라인을 포함하는 하모닉 드라이브를 제공한다.In addition, the present invention according to another aspect for achieving the above object is to connect the wave generator, the first and second elastic body made of a circular ring structure, and the first and second elastic body in a mutually symmetric structure One side is coupled to the first elastic body and the other side includes a plurality of pins are fastened to the second elastic body to form a first tooth, the way part generator is inserted into the inner peripheral surface and fastened to the wave generated in the wave generator And a body having a flexpline having a shape deformation of the first and second elastic bodies and a circular ring structure having a second tooth formed on an inner circumferential surface into which the flexpline is inserted. And a circular spline that partially engages the pin forming the first tooth of the flexpline by shape deformation of the first and second elastic bodies. It provides a harmonic drive.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 탄성체는 각각 열가소성 탄성체로 이루어질 수 있다.Preferably, the first and second elastic bodies may each be made of a thermoplastic elastomer.
바람직하게, 상기 웨이브 제너레이터는 입력축과 결합되고, 상기 입력축에 연동되어 회전하여 상기 파동을 발생하는 타원형의 캠부재와, 상기 캠부재의 외주면에 접촉되는 내륜과, 상기 플렉스플라인의 내주면에 접촉되는 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 설치되어 상기 캠부재의 회전에 따라 상기 외륜을 가압하는 가동체를 포함하는 베어링을 포함할 수 있다. Preferably, the wave generator is coupled to the input shaft, the elliptical cam member is rotated in conjunction with the input shaft to generate the wave, the inner ring in contact with the outer peripheral surface of the cam member, and the inner peripheral surface of the flexplane It may include a bearing including an outer ring, and a movable body provided between the inner ring and the outer ring to press the outer ring in accordance with the rotation of the cam member.
바람직하게, 상기 제2 치형의 치수는 상기 핀의 개수보다 2n(n은 자연수)개 많을 수 있다. Preferably, the dimension of the second tooth may be 2n (n is a natural number) more than the number of the pins.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 탄성체와, 상기 제1 및 제2 탄성체를 상호 연결하여 서큘러 서플라인의 치형과 부분적으로 맞물리는 다수의 핀을 포함하는 플렉스플라인과 이를 구비하는 하모닉 드라이브를 제공함으로써 종래의 얇은 금속 탄성체에 비해 제조 비용을 현저하게 낮추면서 과도한 토오크와 반복적인 비틀림 응력에 의해 플렉스플라인이 파손되는 것을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, the first and second elastic body, and the flexplane including a plurality of pins that interconnect the first and second elastic body to partially engage the teeth of the circular supply; By providing a harmonic drive having the same, it is possible to prevent the flexpline from being damaged by excessive torque and repeated torsional stress while significantly lowering the manufacturing cost as compared with the conventional thin metal elastomer.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 도시한 분해 사시도.1 is an exploded perspective view showing a harmonic drive according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 하모닉 드라이브의 조립된 상태의 단면을 도시한 조립 단면도.FIG. 2 is an assembled cross sectional view showing a cross section in an assembled state of the harmonic drive shown in FIG.
도 3은 도 1에 도시된 하모닉 드라이브의 조립된 상태의 단면을 도시한 사시도.3 is a perspective view showing a cross section in an assembled state of the harmonic drive shown in FIG.
도 4는 본 발명에 따른 웨이브 제너레이터를 도시한 측면 사시도.4 is a side perspective view of a wave generator according to the present invention;
도 5는 도 4에 도시된 웨이브 제너레이터를 정면에서 바라본 정면도.FIG. 5 is a front view of the wave generator shown in FIG. 4 as viewed from the front; FIG.
도 6은 본 발명에 따른 플렉스플라인을 도시한 조립 사시도.6 is an assembled perspective view showing the flexpline according to the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 플렉스플라인을 도시한 분해 사시도.FIG. 7 is an exploded perspective view showing the flexpline shown in FIG. 6. FIG.
도 8은 본 발명에 따른 서큘러 스플라인을 도시한 사시도.8 is a perspective view of a circular spline according to the present invention;
도 9는 도 8에 도시된 서큘러 스플라인을 도시한 정면도.FIG. 9 is a front view of the circular spline shown in FIG. 8. FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. In this specification, the embodiments are provided so that the disclosure of the present invention may be completed and the scope of the present invention may be completely provided to those skilled in the art. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well known components, well known operations and well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Also, like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, the terms used (discussed) herein are for the purpose of describing particular embodiments only and are not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. In addition, components and operations referred to as 'includes (or includes)' do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, technical features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 드라이브를 설명하기 위하여 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 하모닉 드라이브의 조립된 상태의 단면을 도시한 조립 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 하모닉 드라이브의 단면을 도시한 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a harmonic drive according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an assembled cross-sectional view showing a cross section of the assembled state of the harmonic drive shown in Figure 1, Figure 3 is A perspective view showing a cross section of the harmonic drive shown in FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 드라이브는 파동을 발생시키는 웨이브 제너레이터(10)와, 웨이브 제너레이터(10)에 의해 발생된 파동에 의해 형상이 변형되는 플렉스플라인(20)과, 플렉스플라인(20)과의 상호작용에 의해 감속회전하는 서큘러 스플라인(30)을 포함한다. 또한 웨이브 제너레이터(10), 플렉스플라인(20) 및 서큘러 스플라인(30)이 수납되는 하우스(40)를 더 포함할 수 있다. 1 to 3, a harmonic drive according to an embodiment of the present invention includes a wave generator 10 for generating waves and a flexpline whose shape is deformed by waves generated by the wave generator 10. 20 and the circular spline 30 which decelerates and rotates by interaction with the flexpline 20. The wave generator 10 may further include a house 40 in which the wave generator 10, the flexpline 20, and the circular spline 30 are accommodated.
도 4는 본 발명에 따른 웨이브 제너레이터를 설명하기 위하여 도시한 측면 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 웨이브 제너레이터를 정면에서 바라본 정면도이다. 4 is a side perspective view illustrating the wave generator according to the present invention, and FIG. 5 is a front view of the wave generator shown in FIG.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이브 제너레이터(10)는 입력축(도시되지 않음)이 결합되어 파동을 발생시키는 캠부재(11)와, 캠부재(11)와 플렉스플라인(20) 사이에 개재되어 상대회전이 원활하게 이루어지도록 하는 베어링(12)을 포함한다. 4 and 5, the wave generator 10 according to the present invention includes a cam member 11, a cam member 11, and a flexpline 20, in which an input shaft (not shown) is coupled to generate a wave. Interposed between the) includes a bearing 12 to facilitate the relative rotation.
캠부재(11)는 상기 입력축이 삽입되는 삽입공(11a)을 포함한다. 예를 들어, 상기 입력축은 구동모터의 출력축으로서 감속되기 전의 구동축일 수 있다. 캠부재(11)는 장축 및 단축을 가지는 타원형상으로 이루어질 수 있다. 캠부재(11)의 장축에 대응하는 부분의 플렉스플라인(20)은 서큘러 스플라인(30)과 서로 맞물림되고, 상기 단축에 대응하는 부분의 플렉스플라인(20)은 서큘러 스플라인(30)과 이격된다.The cam member 11 includes an insertion hole 11a into which the input shaft is inserted. For example, the input shaft may be a driving shaft before deceleration as an output shaft of the driving motor. The cam member 11 may be formed in an elliptical shape having a long axis and a short axis. The flexpline 20 of the portion corresponding to the long axis of the cam member 11 is engaged with the circular spline 30, and the flexpline 20 of the portion corresponding to the short axis is spaced apart from the circular spline 30. do.
베어링(12)은 캠부재(11)의 외측에 결합시 캠부재(11)의 형상에 따라 형상 변형되며, 캠부재(11)의 형상변형에 연동하여 플렉스플라인(20)도 캠부재(11)의 변형된 형상에 대응하여 형상 변형된다. 여기서, 베어링(12)은 엔지니어링 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 이를 통해 종래 금속재질로 제조된 베어링에 비하여 캠부재(11)에 의해 발생되는 파동에 따른 형상 변형이 용이하다. 베어링(12)은 복수의 가동체(12b)와, 가동체(12b)를 구름운동 가능하게 지지하는 내륜(12a) 및 외륜(12c)을 포함한다. 여기서, 가동체(12b)는 볼 또는 니들(needle) 중 어느 하나일 수 있다. The bearing 12 is deformed in accordance with the shape of the cam member 11 when coupled to the outside of the cam member 11, in conjunction with the shape deformation of the cam member 11, the flexpline 20 also cam member 11 The shape is deformed in correspondence with the deformed shape. Here, the bearing 12 may be made of engineering plastic, thereby making it easy to deform the shape according to the wave generated by the cam member 11 as compared to the bearing made of a conventional metal material. The bearing 12 includes a plurality of movable bodies 12b and an inner ring 12a and an outer ring 12c that support the movable body 12b in a rolling motion. Here, the movable body 12b may be either a ball or a needle.
또한 본 발명에 따른 웨이브 제너레이터(10)는 베어링(12)의 내륜(12a)과 캠부재(11) 사이에 개재된 베어링(13)과 스냅링(14)을 더 포함할 수 있다. 베어링(13)은 입력축에서 캠부재(11)로 전달되는 레이디얼 하중과 스러스트 하중을 완충하여 플렉스플라인(20)과 결합된 웨이브 제너레이터(10)의 베어링(12)으로 전달되는 것을 차단한다. 스냅링(14)은 캡부재(11)가 하우스(40)와 간섭되는 것을 방지한다.In addition, the wave generator 10 according to the present invention may further include a bearing 13 and a snap ring 14 interposed between the inner ring 12a and the cam member 11 of the bearing 12. The bearing 13 buffers the radial load and thrust load transmitted from the input shaft to the cam member 11 to block the transmission to the bearing 12 of the wave generator 10 coupled with the flexplane 20. The snap ring 14 prevents the cap member 11 from interfering with the house 40.
도 6은 본 발명에 따른 플렉스플라인을 설명하기 위하여 도시한 조립 사시도이고, 도 7은 분해 사시도이다. 6 is an assembled perspective view for explaining the flexplane according to the present invention, Figure 7 is an exploded perspective view.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 플렉스플라인(20)은 웨이브 제너레이터(10)의 베어링(12)을 사이에 두고 캠부재(11)에 연동 가능하게 결합되어 있다. 이를 통해 플렉스플라인(20)은 캠부재(11)에 의해 발생된 파동에 의하여 형상 변형된다.6 and 7, the flexpline 20 according to the present invention is coupled to the cam member 11 with the bearing 12 of the wave generator 10 interposed therebetween. Through this, the flexpline 20 is deformed by the wave generated by the cam member 11.
플렉스플라인(20)은 원형의 링 구조로 이루어진 제1 탄성체(21)와, 제1 탄성체(21)와 동일하게 원형의 링 구조로 이루어진 제2 탄성체(22)와, 제1 및 제2 탄성체(21, 22)를 서로 연결하기 위하여 일측부가 제1 탄성체(21)에 체결되고 타측부가 제2 탄성체(22)에 체결되어 치형(이하, 제1 치형이라 함)을 이루는 다수의 핀(23)을 포함한다. The flexpline 20 includes a first elastic body 21 having a circular ring structure, a second elastic body 22 having a circular ring structure similar to the first elastic body 21, and first and second elastic bodies. A plurality of pins 23 having one side fastened to the first elastic body 21 and the other side fastened to the second elastic body 22 to form a tooth (hereinafter, referred to as a first tooth) to connect the 21 and 22 to each other. ).
다수의 핀(23)과 안정적으로 체결되기 위하여 제1 탄성체(21)에는 일례로 제2 탄성체(22)와 대향하는 일측면에 다수의 핀(23)의 일측부가 삽입되는 결합홈(도시되지 않음)(이하, 제1 결합홈이라 함)이 마련되고, 이와 대응하여 제2 탄성체(22) 또한 제1 탄성체(21)와 대향하는 일측면에 핀(23)의 타측부가 삽입되는 결합홈(도시되지 않음)(이하, 제2 결합홈이라 함)이 마련될 수 있다. 이를 통해 다수의 핀(23)은 제1 및 제2 탄성체(21, 22)가 서로 대칭되도록 제1 및 제2 탄성체(21, 22)를 서로 연결하여 제1 및 제2 탄성체(21, 22) 사이에서 제1 치형을 형성하게 된다. Coupling grooves (not shown) in which one side of the plurality of pins 23 is inserted into one side of the first elastic body 21 to face the second elastic body 22 to be stably coupled to the plurality of pins 23, for example. (Hereinafter, referred to as a first coupling groove), and correspondingly, the coupling groove into which the second elastic member 22 and the other side of the pin 23 is inserted into one side facing the first elastic body 21 ( (Not shown) (hereinafter referred to as a second coupling groove) may be provided. As a result, the plurality of pins 23 connect the first and second elastic bodies 21 and 22 to each other so that the first and second elastic bodies 21 and 22 are symmetrical with each other so that the first and second elastic bodies 21 and 22 are connected to each other. The first tooth is formed therebetween.
제1 치형을 형성하는 핀(23)은 서큘러 스플라인(30)의 치형(이하, 제2 치형이라 함)과 부분적으로 맞물리게 된다. 이러한 핀(23)의 개수는 서큘러 스플라인(30)의 제2 치형의 치수(齒數)와 다르다. 예를 들면, 핀(23)의 개수는 서큘러 스플라인(30)의 제2 치형의 치수보다 2n(n은 자연수)만큼 작다. 다시 말하면, 서큘러 스플라인(30)의 제2 치형의 치수는 핀(23)의 개수보다 2n만큼 더 많게 형성될 수 있다. The pin 23 forming the first tooth is partially engaged with the tooth of the circular spline 30 (hereinafter referred to as the second tooth). The number of such pins 23 differs from the dimensions of the second tooth of the circular spline 30. For example, the number of the pins 23 is 2n (n is a natural number) smaller than the dimension of the second tooth of the circular spline 30. In other words, the dimension of the second tooth of the circular spline 30 may be formed by 2n more than the number of the pins 23.
제1 및 제2 탄성체(21, 22)는 제조 공정이 단순하고, 웨이브 제너레이터(10)의 파형에 의해 형상 변형이 안정적으로 이루어지기 위해 성형공정을 통해 제조가 가능한 고무 탄성체, 예를 들면 열가소성 탄성체로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 열가소성 탄성체로는 스티렌계(styrene)인 SBC(thermoplastic Styrenic Block Copolymer), 올핀계(olefin)인 TPO(Thermoplastic Olefinic Elastomer), 우렌탄계(urethane)인 TPU(Thermoplastic Polyurethane), 아미드계(amide)인 TPAE(Thermoplastic Polyamide), 폴리에스테르계(polyester)인 TPEE(Polyester-based Thermoplastic Engineering Elastomer)를 사용할 수 있다. 이외에도, TPV(Thermoplastic Vulcanizates), TPR(Thermoplastic Rubber) 등을 사용할 수 있다. The first and second elastic bodies 21 and 22 have a simple manufacturing process and can be manufactured through a molding process, for example, a thermoplastic elastomer, in order to stably shape the shape due to the waveform of the wave generator 10. It is preferable to form. For example, thermoplastic elastomers include SBC (styrene), Styrenic Block Copolymer (styrene), TPO (Thermoplastic Olefinic Elastomer), an olefin, TPU (Thermoplastic Polyurethane), and amide (urethane). amide) TPAE (Thermoplastic Polyamide), polyester-based (TPEE) polyester-based Thermoplastic Engineering Elastomer (TPEE) can be used. In addition, TPV (Thermoplastic Vulcanizates), TPR (Thermoplastic Rubber) and the like can be used.
도 8은 본 발명에 따른 서큘러 스플라인을 설명하기 위하여 도시한 사시도이고, 도 9는 정면도이다. 8 is a perspective view illustrating a circular spline according to the present invention, and FIG. 9 is a front view.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 서큘러 스플라인(30)은 플렉스플라인(20)이 내주면에 삽입되는 원형의 링 구조를 갖는 몸체(31)를 포함한다. 몸체(31)의 내주면에는 플렉스플라인(20)의 다수의 핀(23)과 부분적으로 맞물리는 제2 치형(32)이 형성되어 있다. 8 and 9, the circular spline 30 according to the present invention includes a body 31 having a circular ring structure in which the flexpline 20 is inserted into an inner circumferential surface thereof. On the inner circumferential surface of the body 31 is formed a second tooth 32 which partially engages with the plurality of pins 23 of the flexpline 20.
서큘러 스플라인(30)의 몸체(31)의 내주연에 형성된 제2 치형(32)의 치수는 핀(23)의 개수보다 2n만큼 더 많게 형성되어 있으며, 이를 통해 감속 회전을 구현할 수 있다. 예를 들어, 플렉스플라인(20)의 제1 치형을 형성하는 핀(23)의 개수가 100개이고, 서큘러 스플라인(30)의 제2 치형의 치수가 102개일 경우, 감속비는 100:2(50:1)가 된다. 즉 캠부재(11)가 50 바퀴 회전할 때 서큘러 스플라인(30)은 1바퀴 회전한다. The size of the second teeth 32 formed on the inner circumference of the body 31 of the circular spline 30 is formed by 2n more than the number of the pins 23, through which the deceleration rotation can be implemented. For example, when the number of the pins 23 forming the first tooth of the flexpline 20 is 100 and the dimensions of the second tooth of the circular spline 30 are 102, the reduction ratio is 100: 2 (50). It becomes: 1). That is, when the cam member 11 rotates 50 turns, the circular spline 30 rotates one turn.
한편, 본 발명에 따른 하모닉 드라이브는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 하우스(40)의 후면과 결합되는 후면 링(51)과 오일 실링(52), 후면 커버(60)를 더 포함할 수 있다. 후면 링(51)은 도 2에 도시된 바와 같이 하우스(40)와 함께 서큘러 스플라인(30)의 외주면 중앙부에 마련된 홈부에 끼워지는 크로스 롤러 베어링(53)의 일부를 고정한다. 후면 커버(60)는 서큘러 스플라인(30)의 후면에 볼트 체결된다.Meanwhile, the harmonic drive according to the present invention may further include a rear ring 51, an oil sealing 52, and a rear cover 60 coupled to the rear side of the house 40 as shown in FIGS. 1 to 3. have. As shown in FIG. 2, the rear ring 51 fixes a part of the cross roller bearing 53 fitted to the groove provided in the center of the outer circumferential surface of the circular spline 30 together with the house 40. The rear cover 60 is bolted to the rear of the circular spline 30.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 하모닉 드라이브의 동작 특성을 설명하면, 먼저, 입력축에 의해 타원형의 캠부재(11)가 회전하면 캠부재(11)에 의해 파동이 발생되고, 이렇게 발생된 파동은 플렉스플라인(20)의 제1 및 제2 탄성체(21, 22)의 형상 변형을 유발시킨다. 이 과정에서 플렉스플라인(20)의 제1 치형, 즉 다수의 핀(23)과 서큘러 스플라인(30)의 몸체(31)에 형성된 제2 치형(32)이 부분적으로 맞물리고, 이때, 다수의 핀(23)의 개수와 제2 치형(32)의 치수 간의 차이로 인해 위상이 변형되면서 서큘러 스플라인(30)을 통해 감속된 출력이 출력단으로 전달된다. Referring to the operation characteristics of the harmonic drive according to an embodiment of the present invention having such a configuration, first, when the elliptical cam member 11 is rotated by the input shaft, a wave is generated by the cam member 11, thus generated The wave causes shape deformation of the first and second elastic bodies 21, 22 of the flexpline 20. In this process, the first teeth of the flexpline 20, that is, the plurality of pins 23 and the second teeth 32 formed on the body 31 of the circular spline 30 are partially engaged with each other. As the phase is deformed due to the difference between the number of pins 23 and the dimensions of the second tooth 32, the decelerated output through the circular spline 30 is transmitted to the output stage.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 이는 설명을 위한 것으로서, 특히 플렉스플라인을 제외한 웨이브 제너레이터와 서큘러 스플라인의 구조와 형상은 상기한 실시예로 제한되는 것은 결코 아니며, 하모닉 드라이브의 다양한 타입, 예를 들면 하모닉 드라이브의 컴포넌트 타입, 유니트 타입, 기어헤드타입 또는 디프렌셜기어 타입에 적용된 구조와 형상은 모두 적용할 수 있다. 이와 같이, 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although the technical idea of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, this is for illustrative purposes, and in particular, the structure and shape of the wave generator and the circular spline except for the flexpline are not limited to the above-described embodiments. The structures and shapes applied to various types of harmonic drives, for example, component types of harmonic drives, unit types, gear head types or differential gear types, are applicable. As such, those skilled in the art may understand that various embodiments are possible through the combination of the embodiments of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
<부호의 설명><Description of the code>
10 : 웨이브 제너레이터 20 : 플렉스플라인10: wave generator 20: flexpline
30 : 서큘러 스플라인 40 : 하우스30: Circular Spline 40: House
51 : 후면 링 52 : 오일 실링51: rear ring 52: oil sealing
53 : 크로스 롤러 베어링 60 : 후면 커버 53: cross roller bearing 60: rear cover
11 : 캡부재 12, 13 : 베어링 11 cap member 12, 13 bearing
14 : 스냅링 21 : 제1 탄성체 14 snap ring 21 first elastic body
22 : 제2 탄성체 23 : 핀(제1 치형) 22: second elastic body 23: pin (first tooth type)
31 : 몸체 32 : 제2 치형 31 body 32: second tooth

Claims (6)

  1. 원형의 링 구조로 이루어진 제1 및 제2 탄성체; 및First and second elastic bodies having a circular ring structure; And
    상기 제1 및 제2 탄성체를 상호 대칭 구조로 서로 연결하기 위하여 일측부가 상기 제1 탄성체에 체결되고 타측부가 상기 제2 탄성체에 체결되어 치형을 이루는 다수의 핀In order to connect the first and second elastic bodies to each other in a mutually symmetrical structure, a plurality of pins having one side fastened to the first elastic body and the other side fastened to the second elastic body to form teeth.
    을 포함하는 플렉스플라인.Flexpline comprising a.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 제1 및 제2 탄성체는 각각 열가소성 탄성체로 이루어진 플렉스플라인.The first and second elastic bodies are each made of a thermoplastic elastomer.
  3. 웨이브 제너레이터;Wave generator;
    원형의 링 구조로 이루어진 제1 및 제2 탄성체와, 상기 제1 및 제2 탄성체를 상호 대칭 구조로 서로 연결하기 위하여 일측부가 상기 제1 탄성체에 체결되고 타측부가 상기 제2 탄성체에 체결되어 제1 치형을 형성하는 다수의 핀을 포함하되, 상기 웨이부 제너레이터가 내주면에 삽입 체결되어 상기 웨이브 제너레이터에서 발생된 파동에 의해 상기 제1 및 제2 탄성체의 형상 변형이 이루어지는 플렉스플라인; 및In order to connect the first and second elastic bodies having a circular ring structure and the first and second elastic bodies to each other in a symmetrical structure, one side is fastened to the first elastic body and the other is fastened to the second elastic body. A flexpline including a plurality of pins forming a first tooth shape, wherein the way generator is inserted into and fastened to an inner circumferential surface thereof so as to deform the first and second elastic bodies by a wave generated from the wave generator; And
    상기 플렉스플라인이 삽입되는 내주면에 제2 치형이 형성된 원형의 링 구조를 갖는 몸체를 포함하되, 상기 제2 치형은 상기 제1 및 제2 탄성체의 형상 변형에 의해 상기 플렉스플라인의 제1 치형을 형성하는 핀과 부분적으로 맞물리는 서큘러 스플라인And a body having a circular ring structure in which a second tooth is formed on an inner circumferential surface into which the flexpline is inserted, wherein the second tooth is a first tooth of the flexpline by deformation of the first and second elastic bodies. Splines partially engaged with pins forming
    을 포함하는 하모닉 드라이브.Harmonic drive that includes.
  4. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    상기 제1 및 제2 탄성체는 각각 열가소성 탄성체로 이루어진 하모닉 드라이브.The first and second elastic bodies are each harmonic drive made of a thermoplastic elastomer.
  5. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    상기 웨이브 제너레이터는, The wave generator,
    입력축과 결합되고, 상기 입력축에 연동되어 회전하여 상기 파동을 발생하는 타원형의 캠부재; 및 An elliptical cam member coupled to the input shaft and interlocked with the input shaft to generate the wave; And
    상기 캠부재의 외주면에 접촉되는 내륜과, 상기 플렉스플라인의 내주면에 접촉되는 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 설치되어 상기 캠부재의 회전에 따라 상기 외륜을 가압하는 가동체를 포함하는 베어링A bearing including an inner ring contacting the outer circumferential surface of the cam member, an outer ring contacting the inner circumferential surface of the flexplane, and a movable body provided between the inner ring and the outer ring to press the outer ring according to the rotation of the cam member.
    을 포함하는 하모닉 드라이브.Harmonic drive that includes.
  6. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    상기 제2 치형의 치수는 상기 핀의 개수보다 2n(n은 자연수)개 많은 하모닉 드라이브. And the second tooth has 2n (n is a natural number) more than the number of pins.
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