KR100771665B1 - 브레이크 적용 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감속기 본체 내에 브레이크를 적용하여 브레이크 적용공간이 제한적이지 않고, 연직 방향의 로봇이나 자동화기구를 조립 설치할 때에도 별도의 안전장치가 필요없이 감속기 자체 브레이크를 내장하게 하여 브레이크 작용을 할 수 있게 한 브레이크 적용 감속기에 관한 것이며, 서브모터에 어댑터로 고정되는 감속기 본체를 구비한 감속기에 있어서, 감속기의 인풋기어에 인풋기어 스플라인(24)을 형성하고, 인풋기어 스플라인(24)과 브레이크 스플라인이 맞물려 작동하도록 어댑터(30)의 내측 단부 일측에 브레이크(40)를 체결볼트로 고정하는 것을 특징으로 한다.

감속기, 브레이크, 습식, 건식, 인풋기어 스플라인, 브레이크 스플라인

Description

브레이크 적용 감속기{A speed reducer having a brake system in}

도 1은 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 건식브레이크를 적용한 실시예를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 건식브레이크를 적용한 로봇용 감속기를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 건식브레이크를 적용한 자동화용 감속기 실시예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 건식브레이크를 적용한 자동화용 감속기 실시예를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 습식 브레이크를 적용한 자동화용 감속기 실시예를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 습식 브레이크를 적용한 중공형 감속기 실시예를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 습식 브레이크를 적용한 실축형 감속기 실시예를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 습식 브레이크를 적용한 실시예를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

10 : 감속기본체 11 : 출력샤프트체결볼트

12 : 감속기오링 13 : 오일씰

14 : 감속기출력샤프트 15 : 감속기측 인풋기어

16 : 감속기 관통고정볼트 17 : 케이블고정브라켓

18 : 보호튜브지지오일씰 19 : 로봇기내 케이블

20 : 서브모터 21 : 모터샤프트

22 : 인풋기어 23 : 인풋기어 체결볼트

24 : 인풋기어 스플라인 30 : 어댑터

31 : 오일씰 32 : 감속기체결볼트

40 : 브레이크 50 : 감속기입력플랜지

51 : 인풋기어지지베어링

본 발명은 감속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감속기 본체 내에 브레이크를 적용하여 브레이크 적용공간이 제한적이지 않고, 연직 방향의 로봇이나 자동화기구를 조립 설치할 때에도 별도의 안전장치가 필요없이 감속기 자체 브레이크를 내장하게 하여 브레이크 작용을 할 수 있게 한 브레이크 적용 감속기에 관한 것이다.

종래에는 다양한 방식의 감속기가 개발되었고, 일반적으로 자동화 및 정밀제어기기에서는 전동모터, 서브모터 등과 같은 동력원의 원동축을 통해 전달되는 고부하의 회전속도를 감속시키기 위한 감속기로 인벌루트 치형의 평기어를 외접식으로 조합하여 사용하고 있으며, 이러한 감속기는 소형화 및 정밀화에 따라 정밀하게 동작되면서도 소형화되고 있다. 이러한 감속기는 다수의 기어를 다단으로 조합하여 감속비를 내어야 하므로 기어박스의 부피가 커지고 가공의 복잡성이 높은 정밀도를 요하며, 이로 인한 동력원의 손실 및 백레쉬를 유발하는 원인이 되고 있다.

또한 워엄기어를 이용한 다양한 형태의 감속기가 있으나 감속방식이 워엄과 워엄휠의 경사각에 의한 마찰동력 전달방식이기 때문에 기어의 마모가 크고 고열이 발생하며 동력원의 손실이 크다는 문제를 가지고 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 트로코이드 곡선을 이용한 편치차가 널리 사용되고 있으나 이 경우 위치 전달오차나 치차간의 간섭등을 제거할 수 있으나 치형의 수학적 정의 및 그의 가공이 곤란하므로 일반적인 호브가공을 이용한 범용적인 치차 제조방법을 용이하게 사용할 수 없었으며, 치형의 크기가 핀의 직경과 연관되어 있어 치차의 모듈등을 조절하는데 제약이 있다.

저감속 분야에서 많이 사용되어지는 유성기어식 감속방식은 동력의 입력이 중심축에 연결되고 중심축에 장치한 태양치차를 회전시키면 맞물려있는 1조의 유성치차는 태양치차의 축을 중심으로 하여 회전하면서 고정내치차에 동력을 전달하여 감속이 이루어지며, 고정내치차의 치수와 태양치차의 치수에 비례하여 중심축을 중심으로 유성치차를 지지하는 축을 연결시킨 캐리어의 감속된 회전력을 출력으로 사 용하고 있다.

이상과 같은 감속기는 각종 산업분야에서 사용되고, 특히 산업용 로보트등에 널리 사용된다. 이들 산업용 로보트에서는 고감속비를 구비한 여러가지의 감속장치를 이용하고, 감속기에 연결한 모터를 소정의 프로그램에 의하여 구동하고, 로봇의 암부재를 정밀하게 제어한다. 이에 사용되는 감속기로 유성 차동형 감속기가 많이 사용되고, 감속기를 이용한 제어에서는 통상 감속기의 입력측에 위치 검출기(엔코더; encoder)를 설치하고 이것에 의해 감속전의 입력 회전 각도를 검출하고, 컨트롤러에 의하여 작업을 피드백 제어하고 있다.

이와 같은 제어장치는 감속기의 입력측 회전위치를 검출하고 작업에 피드백 제어하는 구성이므로 검출 정밀도가 좋지 않다는 문제가 있다. 이러한 제어를 위해서는 모터의 구동력을 제어수단에 의하여 제어하고, 유성차동형 감속기에 의하여 감속하여 출력측에 전달하고, 이 출력축 구동력에 의하여 소정 작업을 행하여야 한다.

모터의 구동력을 제어하기 위하여 통상적으로 서브모터 내부에 브레이크가 내장되어 있고, 이러한 브레이크는 좁고 제한된 공간에서 콤팩트하게 제조되어 설치되고 고성능이 요구되고 있으므로 제작과 설치가 어려운 문제가 있다. 또한 서브모터 내부의 좁은 공간에 브레이크가 설치되어 있으므로 고장이 날 경우 보수와 정비가 어려운 문제가 있다.

그리고 연직 방향의 로봇이나 자동화 기구를 조립설치할 때에 안전을 위하여 별도의 크레인이나 지그를 사용하여야 하므로 불편한 점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 감속기 자체 내부공간에 브레이크 설치공간을 형성하여 모터의 크기를 축소시키고, 연직방향의 로봇이나 자동화 기구를 조립설치할 때에도 크레인이나 별도 지그를 사용하지 않고 설치 조립 후 전장부를 설치할 수 있게 하며, 중공형 감속기나 실축형 감속기에 상호 용도에 따라 습식브레이크와 건식브레이크를 선택적으로 감속기 본체에 체결 또는 설치 가능한 브레이크 적용 감속기를 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 서브모터에 어댑터로 고정되는 감속기 본체를 구비한 감속기에 있어서, 감속기의 인풋기어에 인풋기어 스플라인을 형성하고, 인풋기어 스플라인과 브레이크 스플라인이 맞물려 작동하도록 어댑터의 내측 단부 일측에 브레이크를 체결볼트로 고정하는 것을 특징으로 하고, 브레이크는 건식 브레이크이고, 브레이크가 설치된 곳과 감속기 내부의 오일챔버 사이를 차폐하기 위해 감속기입력플랜지의 내측단에 오일씰을 설치하고, 어댑터의 내측단부 일측에 오일씰을 설치하거나, 브레이크는 습식 브레이크이고, 브레이크는 감속기용 그리스 또는 오일챔버와 접하여 설치하며, 감속기본체와 서브모터가 조립되는 어댑터에 브레이크가 선행 조립되어 설치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 적용 감속기를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

서브모터와, 서브모터 축에 조립 설치되는 인풋기어와, 인풋기어에 감속기 본체가 설치되고, 감속기 본체의 감속기 입력 플렌지가 어댑터에 고정 설치되어 이루어지는 감속기에 있어서,
본 발명의 브레이크 적용 감속기는 감속기 본체 내에서 브레이크가 적용되도록 감속기 본체 내에 브레이크 설치 공간을 형성하고, 브레이크(40)의 스플라인과 인풋기어에 형성된 인풋기어 스플라인(24)이 맞물리도록 조립되며, 브레이크(40)는 감속기본체(10)와 서브모터(20)가 조립되어 고정되는 어댑터(30)에 선행되어 볼트로 고정되는 것을 주요 구성으로 한다.

본 발명의 브레이크 적용 감속기는 싸이클로이드 치형을 가진 유성기어식 감속기로서, 싸이클로이드 감속기의 치형에 하우징핀이 맞물릴때 하중이 작용하는 부분이 전체적으로 균일하지 않고, 위치에 따라 접촉응력이 달라지게 되어 싸이클로이드 디스크의 치형과 하우징핀의 접촉응력을 해석하여 걸리는 하중에 따라 치형의 가공을 달리한 그러한 감속기에 브레이크를 적용하여 사용하는 것이 바람직하고, 실축형, 중공형 등 다양한 형태의 감속기에 적용할 수 있다.

본 발명의 브레이크 적용 감속기에 사용되는 브레이크(40)에 습식브레이크와 건식브레이크를 적용시킬 수 있고, 건식 브레이크의 경우에는 감속기 본체 내부와 차단을 위하여 어댑터(30)에 오일씰(31)을 설치하고, 감속기의 플랜지에 오일씰 자리를 형성하여 오일씰(13)을 설치할 수 있다.

습식 브레이크의 경우는 감속기용 그리스가 있는 감속기 케이스와 이를 지지하는 어댑터 내에 설치되어 감속기에 공급되는 그리스와 오일의 챔버와 접하게 되므로 유지상태가 좋고 내구성도 좋아진다.

이와 같은 구성의 브레이크 적용 감속기를 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 1은 건식브레이크가 감속기에 설치된 브레이크 적용 감속기로서, 서브모터(20)의 모터샤프트(21)에 인풋기어 체결볼트(23)로 고정되는 인풋기어(22)에 인풋기어 스플라인(24)을 형성한다. 서브모터(20)와 감속기본체(10)와 연결 고정하는 어댑터(30)의 내측 단부에 브레이크(40)를 볼트로 체결하여 고정하고, 브레이크(40)의 스플라인이 인풋기어 스플라인(24)과 맞물리게 한다.

도 1의 실시예에서는 어댑터(30)가 감속기본체(10)와 결합되면서 브레이크(40)가 설치된 부분에 일정 공간을 만들고 있으므로 어댑터(30)의 하단에 설치된 오일씰(31)이 감속기 본체(10)로부터 그리스나 오일이 브레이크(40)로 들어오는 것을 방지하여 건식상태로 유지한다. 즉 상기 오일씰(31)은 어댑터(30)의 하단과 인풋기어(22) 사이에 설치되어 그리스나 오일이 브레이크(40)가 설치된 곳으로 들어오는 것을 방지한다.

도 2는 브레이크 적용 감속기에서 건식브레이크를 적용한 로봇용 감속기를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 실시예에서는 감속기 본체(10)가 출력샤프트 체결볼트(11)로 감속기출력샤프트(14)에 고정되고, 브레이크(40)가 어댑터(30)의 내측단부 일측에 브레이크 체결볼트로 고정된다. 이때 감속기에 적용된 브레이크(40)가 건식브레이크이기 때문에 감속기 내부의 오일이 브레이크(40)로 들어오는 것을 방지하는 오일씰(13)을 감속기입력플랜지(50)의 내측단에 설치하여 인풋기어(22)와 감속기입력플랜지(50) 사이를 오일이 통과하지 못하게 한다. 그리고 어댑터(30)의 내측단에 오일씰(31)을 설치하여 브레이크(40) 내부로 오일이나 그리스가 침투하는 것을 방지한다.

도 3은 본 발명의 브레이크 적용 감속기에서 건식브레이크를 적용한 자동화용 감속기 실시예를 도시한 것으로서, 감속기본체(10)의 감속기입력플랜지(50)와 어댑터(30)를 감속기체결볼트(32)로 고정하고, 어댑터(30)의 내측단부의 일측에 설치홈을 형성하여 브레이크(40)를 고정한다. 브레이크(40)는 인풋기어(22)에 형성된 인풋기어 스플라인(24)과 맞물려 작동하고, 건식 브레이크를 오일이나 그리스로 부터 보호하기 위하여 오일씰(13)을 감속기입력플랜지(50)의 내측단에 설치한다. 그리고 오일씰(31)을 어댑터(30)의 내측 단부 일측에 설치한다.

도 4는 건식브레이크를 적용한 자동화용 감속기 실시예에 출력샤프트를 부착한 상태를 도시한 도면으로서, 전술한 도 3의 감속기 본체(10) 후방에 감속기 출력샤프트(14)를 출력샤프트 체결볼트(11)로 고정한다.

도 5는 자동화용 감속기로서 습식브레이크를 적용하고 플랜지구동부가 형성된 실시예로서, 브레이크(40)가 어댐터(30)의 내측단부에 형성된 설치홈에 체결볼트로 고정되고, 브레이크(40)의 스플라인이 인풋기어(22)의 인풋기어스플라인(24)과 맞물려 작동한다. 브레이크(40)는 어댑터(30)와 감속기입력플랜지(50) 사이에 고정되어 설치되며, 습식브레이크이기 때문에 감속기용 그리스와 오일 챔버와 접하여 있어서 내구성과 유지 상태가 좋아진다.

도 6은 중공형 감속기에 습식브레이크를 적용한 실시예로서, 중공형 감속기의 감속기측 인풋기어(15)가 형성된 중공형 입력축의 일측에 인풋기어 스플라인 (24)을 형성하고, 인풋기어 스플라인(24)과 브레이크 스플라인이 맞물리도록 브레이크(40)를 어댑터(30)에 체결볼트로 고정한다. 습식브레이크이기 때문에 감속기 내부의 오일과 그리스가 브레이크에 직접 작용하여 내구성과 좋은 상태를 유지하게 한다.

도 7은 실축형 감속기에 습식 브레이크를 적용한 실시예로서, 인풋기어(22)의 인풋기어 스플라인(24)에 맞물려 작동하도록 브레이크 스플라인을 맞닿게 어댑터(30)에 설치한다.

도 8에는 중공형 감속기에서 습식브레이크를 적용한 실시예를 도시하였는데, 서브모터(20)의 회전축에 연결된 인풋기어(22)와 맞물리도록 중공형 감속기의 중공축에 감속기측 인풋기어(15)를 형성한다. 중공형 감속기의 중공축의 일측에 인풋기어스플라인(24)을 형성하고, 인풋기어 스플라인(24)과 맞물리도록 브레이크 스플라인을 형성하여 브레이크(40)를 어댑터(30)의 내측단에 체결볼트로 고정한다. 이 실시예에서 감속기본체(10)를 감속기 관통고정볼트(16)로 감속기출력샤프트(14)에 고정한다. 중공형 감속기의 중공축 내부에는 로봇기내케이블(19)이 설치되어 지나간다.

본 발명의 브레이크는 감속기본체 내부에 브레이크를 설치하여 적용성이 뛰어나고, 브레이크 적용 공간도 덜 제한적이다. 그리고 중공형 감속기, 실축형 감속기 및 자동화기구 등에 모두 적용 가능하고, 상호 용도와 감속기 구조에 따라 습식브레이크, 건식브레이크를 선택적으로 적용하여 설치할 수 있는 구조이다.

이상과 같이 본 발명은 서브모터 내부에 브레이크를 내장하지 않아 모터의 크기를 최대한으로 축소시킬 수 있어 설치 적용성이 뛰어나고, 감속기 본체 내부에 브레이크를 설치하므로 설치 적용 공간이 덜 제한적인 효과가 있다.

그리고 브레이크를 감속기에 설치할 때 적용되는 감속기의 구조에 따라 감속기에서 사용하는 오일과 그리스를 차단하는 구조가 유리할 때에는 건식브레이크를 사용하고, 오일과 그리스를 개방하여 연결 사용하는 구조가 유리할 때에는 습식브레이크를 적용하는 등 선택적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

연직방향의 로봇이나 자동화기구를 조립 설치할 때에도 감속기 자체 브레이크 내장구조로 브레이크의 역할을 하기 때문에 안전을 위하여 크레인이나 별도 지그를 사용하지 않고 전장부를 설치하여도 되는 편리함이 있다.

브레이크를 어댑터에 체결볼트로 고정하여 감속기에 조립 설치하는 것이므로 그 설치가 용이하고, 어떤 형태의 감속기에도 설치할 수 있으므로 그 설치 적용성이 뛰어나다.

Claims (3)

1. 서브모터와, 서브모터 축에 조립 설치되는 인풋기어와, 인풋기어에 감속기 본체가 설치되고, 감속기 본체의 감속기 입력 플렌지가 어댑터에 고정 설치되어 이루어지는 감속기에 있어서,

   상기 인풋기어(15) 일측에 인풋기어 스플라인(24)을 형성하고, 상기 어댑터(30)의 단부 내측에 인풋기어 스플라인(24)과 맞물리도록 체결볼트로 브레이크(40)를 고정시킨 것을 특징으로 하는 브레이크 적용 감속기.
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