KR100853637B1 - 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

중공(中空)으로 한 입력축(140)의 단부(端部)에 마찰저감용 베어링(150)을 배치함으로써, 별도로 제2 중공축(보호 파이프)을 설치하지 않고, 감속기를 관통하는 중공으로 한 입력축(140) 내를 삽입 관통하는 배선 등(190)의 보호를 가능하게 하고, 입력축(140)의 중공부분을 최대한 이용함으로써, 감속기에 설치된 중공축에 배선 등을 삽입 관통할 때에, 배선 등을 보호하면서 보다 많은 배선, 배관의 삽입 관통 스페이스를 확보한다.

Description

동력전달장치{Power transmission device}

본 발명은, 중공(中空)축을 가지는 동력전달장치에 관한 것이다.

입력된 동력을 상대기계로 전달하는 동력전달장치는, 주로 감속기로서 이용되고 있다. 이는, 그다지 고속회전이 요구되지 않는 컨베이어의 구동이나, 산업용 로봇 관절의 구동 등 구동원으로서 전동모터 등을 이용하는 경우에, 고(高)회전 저(低)토크인 출력의 전동모터를 그대로 이용하는 것은 부적절하여, 필요한 회전수까지 모터의 회전을 저감시키고, 또한 토크를 증가시켜 사용할 필요가 있기 때문이다.

이때, 용도에 따라서는, 당해 동력전달장치를 관통하는 축을 중공(中空)으로 하여, 그 내부에 전원코드나 기타 제어배선, 냉각수관(管) 등을 통과시키도록 설계하는 경우가 있다(예컨대, 일본국 특허공개 평07-108485호 공보).

그러나, 복잡화된 기계(예컨대, 산업용 로봇 등)에 있어서 사용되는 경우에는, 필요하게 되는 배선 등의 수도 많아져서, 많은 배선이나 배관을 상기 중공부분에 통과시키고 싶다는 바램이 존재한다.

여기서, 보다 많은 배선, 배관을 통과시키기 위해서는 상기 중공축의 직경을 넓히는 것이 가장 직접적이며 또한 효과적이지만, 단순히 직경을 넓히는 것은 동시에 동력전달장치 자체도 반경방향으로 크게 하는 것을 의미하여, 콤팩트성(性)이 결여되고, 중량이 증가하는 등의 단점이 크다.

한편, 상기 중공축이 회전하는 경우, 이러한 회전에 의하여 중공부분에 삽입 관통하는 배선 등과 회전하는 축의 접촉이나 마찰이 발생하여, 단선 등을 일으키는 것을 생각할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 상기 중공축(입력축)의 내부에 독립된 제2 중공축(보호 파이프)을 설치하여, 배선 등과의 마찰이나, 회전에 수반하는 접촉ㆍ분리의 반복을 배제하는 방법도 있다.

그러나, 이와 같은 방법에서는, 기껏 넓게 설계한 중공부분을 충분히 활용할 수 없어서, 많은 배선, 배관 등을 통과시키고 싶다는 바램을 충분히 채울 수 없다.

[발명의 개시]

그래서, 본 발명은, 삽입 관통하는 배선 등이 접촉ㆍ마찰에 의하여 손상되는 것을 방지하며, 또한, 본래 설계된 중공부분을 최대한 유효하게 활용함으로써, 보다 많은 배선, 배관을 중공축에 삽입 관통할 수 있는 동력전달장치의 제공을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 장치 전체를 관통하며, 또한 회전하는 중공축을 구비하고, 이 중공축 단부(端部)의 내주면(內周面)에 이 중공축에 삽입 관통하는 부재를 보호하기 위한 보호부를 구비하는 구성으로 함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 발명에서는, 중공축의 단부 내주면에 보호부를 설치함으로써, 중공축과 배선 등과의 사이에 접촉ㆍ마찰이 생긴 경우이더라도, 상기 보호부의 존재에 의하여 그 접촉시의 면압(面壓)이나 마찰이 완화됨으로써, 배선ㆍ배관의 손상, 단선 등을 방지할 수 있다.

「단부」에 보호부를 설치하는 것은, 배선 등이 접촉하여 손상되는 것은, 중공축 내의 어느 부분에서나 균일하게 일어나는 것이 아니라, 접촉하기 쉬운 부위가 있는 것에 착안하였기 때문이다. 즉, 중공축의 단부는, 부재의 형상이 예각(銳角)으로 되어 있거나, 더욱이 이에 더하여, 배선 등의 처리의 형편상, 삽입 관통 후 바로 구부러져 배치되는 경우도 많으므로, 접촉에 의한 손상이 발생하기 쉽기 때문이다.

그 결과, 중공축의 내부 전체에 별도로 제2 중공축(보호 파이프)을 삽입하는 경우 등에 비하여 구조가 간단하며, 코스트를 저감할 수 있다. 또한, 「단부」는, 그 구성상, 더욱 직경을 넓힌 「단차(段差)」를 용이하게 형성할 수 있으므로, 예컨대 그 단차부분에 보호부를 설치하도록 함으로써, 본래 설계된 중공부분을 최대한 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 「중공축」이란, 반드시 하나의 부재로 구성된 것에 한정되지 않고, 예컨대, 중공의 입력축과, 중공의 기어나 풀리 등을 결합하여 구성되는 것도 포함하는 개념이다.

본 발명에 의하여, 동력전달장치를 관통하는 중공축에, 더욱 많은 배선ㆍ배관 등을 설치하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 일례로서, 입력축을 배선 등이 통과되는 중공의 축으로 한 동력전달장치를 구비한 기어드모터의 전체 측단면도.

도 2는, 본 발명의 실시예의 일례로서, 출력축을 배선 등이 통과되는 중공의 축으로 한 동력전달장치를 구비한 기어드모터의 전체 측단면도.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 첨부도면을 이용하여, 본 발명의 실시예의 일례를 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 일례가 적용된 동력전달장치(160)를 구비한 기어드모터(GM100)의 일부 단면도이다.

기어드모터(GM100)는 모터(102)와, 이 모터(102)에 연결ㆍ일체화된 동력전달장치(160)로 이루어지며, 상대기계(180)(일부 도시생략)로 동력을 전달하는 구성으로 되어 있다.

모터(102)의 모터축(104)에는 피니언(106)이 형성되어 있으며, 기어(108)와 맞물려 있다. 이 기어(108)는 동력전달장치(160)의 입력축(140)에 고착(固着)되어 있다. 이 입력축(140)에는 편심체(120)가 일체적으로 형성되어 있어서, 입력축(140)은 동시에 편심체축(142)이기도 하다. 이 편심체(120)에는, 편심체용 베어 링(118)을 통하여 외치(外齒)기어(112)가 회전 가능하게 지지되어 있어, 상기 편심체(120)의 회전에 수반하여 외치기어(112)는 요동회전 가능하다. 이 외치기어(112)는, 근소한 잇수(齒數) 차의 내치(內齒)(110)를 가지는 내치기어(136)와 맞물려 있다.

여기서, 내치기어(136)는 이 동력전달장치(160)의 케이싱(137)과 일체적으로 형성되어서, 내치기어(136)임과 동시에 케이싱(137)이기도 하다.

상기 외치기어(112)는, 외주(外周)에 트로코이드 치형(齒形)이나 원호(圓弧) 치형 등의 외치를 가지고 있고, 또한 내측 핀구멍(146)이 복수개 마련되어, 내측 핀(114) 및 내측 롤러(116)가 삽입되어 끼워져 있다.

삽입되어 끼워져 있는 상기 내측핀(114)은, 제2 출력 플랜지체(體)(132) 및 제1 출력 플랜지체(134)의 양쪽에 맞물려 있다.

외치기어(112)에는 내측 핀구멍(146) 이외에 캐리어 핀구멍(147)이 형성되어 있고, 캐리어 볼트(130)가 삽입되어 끼워져 있다. 이 캐리어 볼트(130)에 의하여 제2 출력 플랜지체(132)와 제1 출력 플랜지체(134)가 일체로 연결되어 있다.

상기 제2 출력 플랜지체(132)는, 베어링(126)을 통하여 상기 내치기어(136)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 베어링(122)을 통하여 상기 입력축(140)(편심체축(142))을 회전 가능하게 지지하고 있다.

마찬가지로, 제1 출력 플랜지체(134)는, 베어링(128)을 통하여 상기 내치기어(136)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 베어링(124)을 통하여 상기 입력축(140)을 회전 가능하게 지지하고 있다.

즉, 내치기어(136)와, 연결된 제2 출력 플랜지체(132) 및 제1 출력 플랜지체(134)와, 입력축(140)(편심체축(142))은, 각각이 독립되어 축심(軸心)(O1)을 중심으로 회전 가능하다.

여기서, 상기 제1 출력 플랜지체(134)는, 도시하지 않은 볼트 등에 의하여 상대기계(180)와 연결되어 있다.

또한, 상기 입력축(140)(편심체축(142))의 제2 출력 플랜지체(132) 측의 단부(端部)는, 단차(段差)(140a)에 의하여 입력축(140)의 직경이 넓혀져 있고(대경부(大徑部)로 되어 있고), 그 넓혀진 부분에 마찰저감용 베어링(150)이 장착되어 있다. 이 마찰저감용 베어링(150)은, 그 외륜(150a)이 상기 입력축(140)에 고착되고, 볼(ball)(150c)을 통하여 내륜(150b)이 자유롭게 회전 가능한 구성으로 되어 있다.

또한, 상기 입력축(140)의 중공부에는, 각종 배선 등(190)이 통과되고 있다.

다음으로, 기어드모터(GM100)의 작용에 대하여 설명한다.

모터(102)에 통전(通電)하면, 모터(102)의 구동력이 모터축(104), 피니언(106), 기어(108)를 통하여 입력축(140)으로 전달된다. 이 입력축(140)은 축심(O1)을 중심으로 회전하고, 이에 수반하여 이 입력축(140)에 일체로 형성된 편심체(120)도 회전한다. 이 편심체(120)의 회전에 의하여 외치기어(112)도 입력축(140)의 주위에서 요동회전을 행하려고 하지만, 내치기어(136)에 의하여 그 자전이 구속되어 있으므로, 외치기어(112)는 내치기어(136)에 내접하면서, 거의 요동만을 행하게 된다.

이 외치기어(112)의 회전은, 내측 핀구멍(146) 및 내측 핀(114)에 의하여 그 요동성분이 흡수되어, 자전성분만이 제1 출력 플랜지체(134)(및 제2 출력 플랜지체(132))를 통하여 상대기계(180)로 전달된다.

본 실시예에서는, 배선 등(190)이 통과되는 것은 입력축(140)(편심체축(142))의 중공부이므로, 고속으로 회전하는 입력축(140)과 배선 등(190)이 직접 접촉할 가능성이 있다. 그러나 중공인 입력축(140)의 단부 이외의 부분에서는, 배선 등(190)이 똑바로 통과되고 있는 등, 접촉할 가능성은 거의 없고, 가령 접촉했을 경우이더라도, 중공축의 내주면은 평활(平滑)하여, 발생하는 마찰이나 접촉 면압도 높은 것이 되기는 어렵다. 그로 인하여, 배선 등의 손상은 일어나기 어렵다.

그러나, 중공축의 단부에 있어서는, 도 1에 예시된 바와 같이 배선처리의 형편상, 배선 등이 삽입 관통 후 바로 구부러져 배치되는 경우도 많아, 접촉할 가능성이 높다. 또한, 「단부」라는 성질상, 접촉시의 면압도 높아지기 쉬워서, 그 부분에 큰 마찰력이 발생하기 쉽다.

그래서, 본 실시예와 같이 입력축(중공축)(140)의 단부에 단차(140a)를 마련하여 직경을 넓히고, 그곳에 마찰저감용 베어링(150)을 배치함으로써, 이 접촉이 생기기 쉬운 내륜(150b)부분을, 고속으로 회전하는 중공축과는 독립하여 회전할 수 있는 구조(내륜 프리(free))로 하여, 배선 등이 접촉한 경우이더라도 내륜(150b)과 배선 등의 상대위치는 변화하지 않아, 중공축의 회전에 의한 마찰력을 사실상 제로로 하여, 배선 등을 보호할 수 있다.

이로써, 종래예와 같은 별도로 회전하지 않는 제2 중공축(보호 파이프)을 설 치할 필요가 없게 되어, 본래 설계된 중공부분을 유효하게 활용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 보호 파이프를 설치하기 위한 코스트도 소요되지 않는다.

여기서, 본 실시예에서는, 중공축의 제2 출력 플랜지체 측에 마찰저감용 베어링(150)을 설치하고 있지만, 제1 출력 플랜지체 측에 설치하여도 좋고, 또한 양측에 배치하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서는, 입력축을 중공으로 하여 그곳에 배선 등을 통과하게 하고 있는 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 2의 실시예와 같이 중공축을 제1 출력 플랜지체(234)와 일체적으로 형성하는 것도 가능하다.

다만, 상술한 도 1에 나타낸 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는, 아래 두 자릿수가 동일한 번호를 붙임으로써 중복 설명을 생략하는데, 여기서는, 모터축(204)으로부터 기어(208)를 통하여 복수의 편심체축(242)으로 동력을 분할하고, 이 편심체축(242)에 각각 장착한 동일 위상(位相)의 복수의 편심체(220)를 통하여, 외치기어(212)를 복수 위치에 있어서 동시에 편심 구동하도록 하는 분할 타입의 내접맞물림 유성기어구조이다. 또한, 이 구조에 있어서는, 상기 편심체축(242)은, 내측핀(214)으로서도 기능하는 것이 된다.

또한, 도 1에 있어서의 실시예에서는, 보호부에 마찰저감부재로서의 베어링을 배치하도록 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 불소수지 시트와 같은 마찰을 저감할 수 있는 부재를 단부에 배치하는 것도 가능하다. 다만, 단부 뿐 아니라 단부 이외의 부분도 마찬가지로 보호부를 설치하는 것은 가능하지만, 비용적인 면을 고려하면 단부에만 설치하는 것이 가장 비용대비 효과가 뛰어나다.

또한, 상기 설명한 실시예는 모두 요동하는 외치기어를 구비한 동력전달장치이지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 단순유성기어 동력전달장치의 고속(高速)축을 중공으로 하여, 그 중공축에 적용하는 것도 가능하다.

본 발명은, 산업용 로봇 등의 복잡화된 기계에 있어서, 보다 많은 배선을 통과시키고자 하는 기술분야에서 이용되는 것은 물론, 펌프 등의 구동원에 이용되는 경우와 같이, 두꺼운 배관을 통과시키는 이용이 기대되는 분야에 널리 이용하는 것이 가능하다.

Claims (7)

1. 장치(160) 전체를 관통하며, 또한 회전하는 중공축을 구비하고, 이 장치의 외부로부터 상기 중공축에 삽입 관통하는 부재(190)와 이 중공축의 내주면이 접촉 가능하게 구성되며, 이 중공축의 단부의 내주면에 이 중공축에 삽입 관통하는 부재를 보호하기 위한 보호부를 구비한 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 중공축의 상기 단부에, 더욱 내경을 확대한 대경부(大徑部)(140a)가 구비되며, 또한,

   이 대경부에 상기 보호부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 보호부에는, 중공축의 이 보호부 이외의 내주면보다 마찰이 낮은 마찰저감부재(150)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 마찰저감부재는, 그 내륜이 상기 중공축에 대하여 회전 가능한 베어링으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 동력전달장치는, 내치(內齒)기어(136)와, 이 내치기어에 요동하면서 내접맞물림하는 외치(外齒)기어(112)를 구비한 요동내접맞물림식 동력전달장치인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 중공축은, 상대기계(180)로 회전력을 전달하는 출력부재(234)와 일체로 형성된 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 중공축은, 상기 외치기어를 요동시키기 위한 편심체(120)를 구비한 편심체축(142)인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.

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