WO2017057946A1 - 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 반대 방향의 기어방향을 가지고 평행하게 배치되고, 구동수단에 의해서 동일 방향으로 회전되도록 된 한 쌍의 워엄축; 상기 한 쌍의 워엄축의 중간을 직교 방향으로 가로지르는 종동축; 상기 워엄축의 양 측에서 마주하여 상기 종동축에 고정 설치되는 한 쌍의 링기어; 상기 각 워엄축의 외측으로 맞물리면서 양 측으로 축기어가 형성되어 이 축기어가 상기 링기어에 맞물리도록 된 워엄휠; 및 상기 종동축에 연결되어 감속된 상태의 회전력이 출력되는 회전부재;를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

Description

감속기

본 발명은 감속기에 관한 것으로, 특히 간단한 구성으로 이루어지면서 정밀하고 안정적인 동력의 감속 전달이 이루어질 수 있도록 된 감속기에 관한 것이다.

종래의 일반적인 감속기는 모터의 동력을 전달받는 피니언축과 상기 피니언축의 일측에 일체로 형성되어진 감속기어와 상기 감속기어에 대응하여 맞물려 회전하는 링기어와 상기 링기어 내측으로 핀결합에 의해 고정되고 전달된 동력을 구동샤프트로 유도하기 위해 핀구멍을 구비한 링기어축을 포함하는 구성으로 이루어져 구동되어지는 것이다.

이러한 종래의 감속기는 상기 출력축이 링기어축과 핀으로 결합되어 있어 그 고정이 견고하지 못하여 원활한 동력 전달를 유도하지 못할 뿐만 아니라 오랜 작동시에는 상기 핀, 링기어축 및 출력축 등이 회전력을 견디지 못하여 빈번히 파손되어짐으로써 감속기의 고장에 요인이 되는 등 많은 문제점들이 있는 것이다.

또한, 상기 링기어축과 링기어는 키(key)로 고정되어 있는 것이 일반적인데 이 또한 감속기의 오랜 작동으로부터 회전력을 견디지 못하여 빈번히 파손되어지는 실정이며, 그로 인한 감속기의 유지보수비용이 증대되게 되는 문제점을 안고 있는 것이다.

또한 종래에는 출력축을 견고히 고정하지 못하여 출력축의 유동 및 편마모로 인하여 미세한 회전력을 전달하는데 한계가 있었으며, 대부분의 구성이 매우 복잡하여 전체적인 부피가 커짐으로써 산업기계 특히 로봇의 관절부분과 같이 정밀한 제어를 필요로 하는 장치에 사용하는데 어려움이 있었으며, 제작 비용이 많이 드는 문제점도 있었다.

한편, 한국 공개특허공보 제2014-0096683호는 상기의 문제점을 감안하여 개발한 내용으로서 그 내용을 살펴보면, 구동수단에 의해서 회전되는 구동축과; 상기 구동축의 단부에서 서로 크기가 다르면서 기어비가 같은 베벨기어로서의 제1구동기어와 제2구동기어가 마주하여 설치되는 한 쌍의 구동기어와; 베벨기어로 이루어지고 제1종동기어와 제2종동기어의 한 쌍으로 마주 설치되어 각각 상기 제1구동기어와 제2구동기어에 치합되는 종동기어와; 상기 제1종동기어와 제2종동기어를 지지하는 것으로서 그 중간을 상기 구동축이 관통하도록 설치되는 종동축; 및 상기 종동기어에 연결되어 감속된 상태의 회전력이 출력되는 회전부재;를 포함하여 이루어짐으로서 감속기의 부피를 줄이면서 보다 정밀한 감속수단을 제공하도록 하고 있다.

그러나 상기의 선행기술은 감속을 위해 구동축과 종동축에 마주하는 구동기어와 종동기어를 설치하되 동일한 기어비와 다른 크기를 갖추어야 하고, 종동기어의 크기에 따라 감속비가 설정되므로 충분한 감속이 이루어지려면 부피가 커지게 되는 등의 문제점이 있었고, 구조적으로 충분한 하중을 갖는 회전부재에 적용하기 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 매우 간단한 구성에 의해 구동축의 동력을 감속 및 전달하도록 함으로써 정밀하면서 소형화할 수 있고, 유동됨이 없이 안정적인 동력 전달이 가능한 감속기를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 회전력을 감속하기 위한 감속기어를 유성기어, 평기어, 하모닉기어 등 다양한 기어를 사용할 수 있어서 폭 넓은 적용이 가능한 감속기를 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 감속기는, 서로 반대 방향의 기어방향을 가지고 평행하게 배치되고, 구동수단에 의해서 동일 방향으로 회전되도록 된 한 쌍의 워엄축; 상기 한 쌍의 워엄축의 중간을 직교 방향으로 가로지르는 종동축; 상기 워엄축의 양 측에서 마주하여 상기 종동축에 고정 설치되는 한 쌍의 링기어; 상기 각 워엄축의 외측으로 맞물리면서 양 측으로 축기어가 형성되어 이 축기어가 상기 링기어에 맞물리도록 된 워엄휠; 및 상기 종동축에 연결되어 감속된 상태의 회전력이 출력되는 회전부재; 를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

상기 본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 구동수단으로부터 연결되는 구동축에는 구동기어가 설치되고, 이 구동기어에 상기 한 쌍의 워엄축이 동시에 맞물려서 구동되는 것이다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 종동축에는 보조 감속수단이 더 구비되고, 이 보조 감속수단에 의해 감속된 상태의 강한 회전력이 상기 회전부재로 출력되는 것이다.

이 보조 감속수단은 유성기어나 평기어 및 하모닉기어 등의 다양한 형태의 수단으로 선택되어질 수 있는데, 이러한 보조 감속수단에 의해 구동축으로부터 전달되는 회전력은 보다 충분히 감속되고 강한 회전력으로 출력될 수 있는 것이다.

본 발명에서 구동력이 감속되어 최종적으로 출력되는 회전부재는 적용 대상에 따라 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 360도 회전 가능하게 설치되거나, 종동축에 대하여 편심되게 설치하여 편심 회전되도록 실시할 수도 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은, 구동수단으로부터 출력되는 회전력을 한 쌍의 워엄축으로 전달하고, 이를 다수의 워엄휠과 링기어 및 종동축에 의해 직교 방향으로 전환시키면서 안정적으로 감속 전달함으로써, 출력되는 구동력을 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 양 측으로 동시에 구동력이 출력되도록 함으로써 유동을 방지하여 안정적인 동력의 전달이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 회전력을 감속하기 위한 감속기어를 유성기어, 평기어, 하모닉기어 등 다양한 기어를 필요에 따라 다양하게 적용하여 실시할 수 있어서 폭 넓은 적용이 가능하다.

또한, 보다 단순한 동력 전달체계에 의해 감속기의 부피를 최소화할 수 있으면서 더욱 정밀하고 안정적인 구동이 가능하여 제조비용을 절감할 수 있고, 소형화 및 정밀성이 요구되는 다양한 분야에서 실시될 수 있는 효과를 아울러 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 감속기의 일실시예를 나타낸 요부 사시도.

도 2는 상기 도 1의 요부를 나타낸 측면도.

도 3은 상기 도 1의 감속기에 로봇관절을 설치한 상태의 개략 측단면도.

도 4는 본원 발명이 적용된 로봇관절의 일례를 나타낸 사시도.

도 5는 본원 감속기의 종동축에 종동기어가 부착된 상태의 정면도.

도 6은 본원 감속기의 종동축에 유성기어가 설치된 상태의 사시도.

도 7은 본원 감속기의 종동축에 유성기어가 설치된 상태의 요부 측면도.

도 8은 상기 도 7의 상태에서의 작용 상태도.

도 9는 본원 감속기의 유성기어에 연결부재가 설치된 상태의 사시도.

도 10은 상기 도 9의 상태에서 기어 하우징이 설치된 상태의 사시도.

도 11은 상기 도 10의 일부 절개 사시도.

본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 실시예로서의 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

본 발명의 도면에서 동일 부분의 명칭에 대해서는 동일 부호를 적용하였다.

도 1은 본 발명에 따른 감속기의 일실시예를 나타낸 요부 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 측면도이며, 도 3은 상기 도 1의 감속기에 로봇관절을 설치한 상태의 개략 측단면도이고, 도 4는 본원 발명이 적용된 로봇관절의 일례를 나타낸 사시도로서 이들 도면을 참조하면, 본 발명은 회전력이 발생되는 구동수단(모터, 엔진 등; 100)에 의해서 회전되는 구동축(10)의 단부에 구동기어(11)가 설치되고 상기 구동기어(11)에는 상ㆍ하로 한 쌍의 워엄축(20)이 연결되어 있다.

상기 한 쌍의 워엄축(20)은 서로 나란하게 수평을 유지하도록 되어 있고, 후단부에는 상기 구동기어(11)에 맞물리는 구동전달기어(21)가 각각 구비되어 있다.

따라서 구동수단의 구동력은 구동기어(11)와 구동전달기어(21)를 통해 워엄축(20)을 회전시키게 되며, 이 때의 각 워엄축(20)은 동일 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 구동수단은 별개의 한 쌍으로 이루어져서 각 워엄축에 독립적으로 동력을 전달할 수도 있다.

한 쌍의 워엄축(20)의 사이에는 워엄축(20)과 직교 방향으로 종동축(50)이 가로질러 설치되며, 워엄축(20)의 양 외측으로는 서로 마주하는 한 쌍의 링기어(40)가 상기 종동축(50)에 고정 설치된다.

링기어(40)는 각각 내측이 개방된 형태로 되어 있으며, 내주연에 기어를 갖는 내접기어로 이루어져서 종동축(50)과 함께 회전되도록 되어 있다.

여기서 상기 링기어(40)는 내접기어가 아닌 외접기어로 적용할 수도 있음은 물론이다.

각 워엄축(20)의 외측으로는 다수의 워엄휠(30)이 맞물리도록 설치되는데, 바람직하게는 각 워엄축(20)의 외측에서 한 쌍씩의 워엄휠(30)이 설치된다.

워엄휠(30)은 일반적인 평기어 형식의 워엄휠로 구성될 수도 있으나, 도면에서와 같이 상기 워엄축(20)에 곡면 접속되도록 함으로써 보다 강력한 구동력을 전달시킬 수 있게 되고, 필요에 따라 헬리컬기어 등으로 구성될 수도 있다.

워엄휠(30)의 양 측으로는 축기어(31)가 돌출 형성되어 상기 한 쌍의 링기어(40)에 각각 내접하여 맞물리게 되는데, 이에 따라 구동수단으로부터 출력되는 구동력은 구동기어(11)와, 구동전달기어(21)와, 워엄축(20)과, 워엄휠(30)과, 축기어(31) 및 링기어(40)를 통해 종동축(50)에 감속된 형태로 전달된다.

상기 구동기어(11) 내지 종동축(50) 등의 일련의 기어군은 도 3 및 도 4에서와 같이 하우징(200)에 의해 커버되는데, 상기 워엄축(20)의 단부나 워엄휠(30)의 중간 등이 상기 하우징(200)에 의해 지지되며, 상기 하우징(200)의 외측으로 회전시키고자 하는 대상물, 예를 들면 로봇관절과 같은 회전부재(200)가 연결되는 것이다.

따라서 종동축(50)은 상기 링기어(40)의 외측으로 더 돌출되어 여기에 상기 회전부재(200)가 연결되어 종동축(50)의 회전과 함께 회전 동작된다.

이러한 본원 감속기의 작용을 살펴보면, 우선 구동수단으로서의 모터(100)에 의해 구동축(10)과 구동기어(11)가 회전하면, 구동기어(11)와 동시에 맞물린 한 쌍의 구동전달기어(21)가 회전하게 되어 한 쌍의 워엄축(20)이 동일한 방향으로 회전하게 된다.

이어서 워엄축(20)과 맞물린 다수의 워엄휠(30)이 모두 동일 방향으로 회전하게 되는데, 이를 위해 상기 한 쌍의 워엄축(20)은 서로의 기어방향이 반대로 구성된다.

워엄휠(30)의 회전은 워엄휠(30)과 일체로 회전하는 축기어(31)에 의해 링기어(40)에 전달되고, 이 링기어(40)에 의해 종동축(50)이 감속 회전하게 되는 것이다.

한편, 보다 충분한 감속을 위해 상기 종동축(50)의 외측 단부에는 보조 감속수단이 더 연결될 수 있으며, 이를 위해 도 5에서와 같이 종동축(50)의 외측 양 단부에 종동기어(51)가 더 설치될 수 있으며, 이 종동기어(51)에는 평기어나 유성기어 또는 하모닉기어 등이 적용되거나 연결될 수 있다.

도 6 내지 도 11은 상기 보조 감속수단이 유성기어로 이루어진 실시예를 보여주고 있는데 즉, 종동축(50)의 외측 양 단부에 선 기어로서의 종동기어(51)가 설치되고, 이 종동기어(51)에 결합되는 다수의 유성기어(60)가 설치되어 이루어지는 유성기어장치로 구성되는 것이며, 상기 유성기어(60)에 회전부재(200)를 연결하여 감속된 회전을 전달하게 된다.

여기서 상기 유성기어장치는 필요에 따라 상기 유성기어(60)와 결합되는 링기어가 외측으로 더 구비될 수도 있다.

따라서 구동수단으로부터 전달되는 동력이 워엄축(20)과 워엄휠(30) 및 링기어(40)의 연동에 의해 종동축(50)이 회전하면, 각 유성기어(60)가 자전함과 동시에 공전하여 이 공전 동작에 의해 유성기어(60)와 연결된 회전부재(200)가 회전하게 되는 것이다.

상기 유성기어(60)들은 도 9 내지 도 11에서와 같이 연결부재(70)에 의해 지지되도록 하고, 이 연결부재(70)의 외측으로 회전부재(200)를 연결하게 되며, 전체적인 기어군이 하우징(200)에 의해 커버 지지되고, 하우징(200)의 양 측면은 개구되어 상기 회전부재(200)가 종동축(50) 또는 보조 감속수단에 연결되도록 되어 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 다양한 기구에 적용하여 실시될 수 있는데, 본 발명에 따른 감속기 및 회전부재를 로봇의 관절에 사용할 경우에는 회전부재가 로봇암으로 된다.

그리고, 도면에서와 같이 각 종동축의 양 단부 또는 보조 감속수단의 양 외측에 하나의 회전부재를 동시에 연결할 수도 있지만, 서로 다른 회전부재를 각 종동축 또는 보조 감속수단에 연결하여 사용할 수도 있으며, 서로 다른 회전부재가 서로 다른 속도로 회전되도록 설치하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기 회전부재는 동일한 방향으로 연속되게 회전될 수 있도록 350도 회전 가능하게 설치하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기 회전부재는 종동축의 방향에 대하여 편심되게 연결함으로써 구동축과 편심되게 회전되도록 할 수도 있다.

이상에서 설명하고 도시한 바와 같은 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명에 의한 감속기는, 서로 반대 방향의 기어방향을 가지고 평행하게 배치되고, 구동수단에 의해서 동일 방향으로 회전되도록 된 한 쌍의 워엄축(20)과, 상기 한 쌍의 워엄축(20)의 중간을 직교 방향으로 가로지르는 종동축(50)과, 상기 워엄축(20)의 양 측에서 마주하여 상기 종동축(50)에 고정 설치되는 한 쌍의 링기어(40)와, 상기 각 워엄축(20)의 외측으로 맞물리면서 양 측으로 축기어(31)가 형성되어 이 축기어(31)가 상기 링기어(40)에 맞물리도록 된 워엄휠(30) 및 상기 종동축(50)에 연결되어 감속된 상태의 회전력이 출력되는 회전부재(300)를 포함하여 구성된다.

따라서 구동수단으로부터 출력되는 회전력을 한 쌍의 워엄축(20)으로 전달하고, 이를 다수의 워엄휠(30)과 링기어(40) 및 종동축(50)에 의해 직교 방향으로 전환시키면서 안정적으로 감속 전달함으로써, 출력되는 구동력을 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 양 측으로 동시에 구동력이 출력되도록 함으로써 유동을 방지하여 안정적인 동력의 전달이 이루어지게 된다.

또한, 회전력을 감속하기 위한 감속기어를 유성기어, 평기어, 하모닉기어 등 다양한 기어를 필요에 따라 다양하게 적용하여 실시할 수 있어서 폭 넓은 적용이 가능하고, 감속기의 소형과 정밀화가 가능한 실용적인 장치로서 산업상 이용가능성이 높은 것이다.

Claims (8)

1. 서로 반대 방향의 기어방향을 가지고 평행하게 배치되고, 구동수단에 의해서 동일 방향으로 회전되도록 된 한 쌍의 워엄축;

   상기 한 쌍의 워엄축의 중간을 직교 방향으로 가로지르는 종동축;

   상기 워엄축의 양 측에서 마주하여 상기 종동축에 고정 설치되는 한 쌍의 링기어;

   상기 각 워엄축의 외측으로 맞물리면서 양 측으로 축기어가 형성되어 이 축기어가 상기 링기어에 맞물리도록 된 워엄휠; 및

   상기 종동축에 연결되어 감속된 상태의 회전력이 출력되는 회전부재;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감속기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동수단으로부터 연결되는 구동축에 구동기어가 설치되고, 이 구동기어에 상기 한 쌍의 워엄축이 동시에 맞물려서 구동되도록 된 것을 특징으로 하는 감속기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 종동축에는 보조 감속수단이 더 구비되고, 이 보조 감속수단에 의해 감속된 상태의 회전력이 상기 회전부재로 출력되는 것을 특징으로 하는 감속기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 보조 감속수단은 종동축에 설치된 선 기어와, 상기 선 기어에 기어 결합되는 다수의 유성기어로 이루어지는 유성기어장치인 것을 특징으로 하는 감속기.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 보조 감속수단은 평기어의 조합으로 이루어짐을 특징으로 하는 감속기.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 보조 감속수단은 하모닉기어로 이루어짐을 특징으로 하는 감속기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전부재는 360도 회전 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 감속기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전부재는 종동축에 편심 설치하여 편심되게 회전됨을 특징으로 하는 감속기.

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