KR101677359B1 - 밀폐형 사이클로이드 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이클로이드형 사이클로이드 감속기에 관한 것으로, 입력축의 편심체에 의해 병진운동하도록 마련되는 듀얼캠 디스크; 상기 듀얼캠의 하단 외치부에 접하도록 내경측에 하나 이상의 롤러베어링이 마련되는 하부하우징; 상기 듀얼캠의 상단 외치부에 접하도록 내경측에 하나 이상의 롤러베어링이 마련되고, 상기 하부하우징 상면에 위치하여 회전되도록 마련되는 출력용터렛; 상기 하부하우징 상에 고정결합되는 상부고정링; 일측이 상기 하부하우징과 상기 상부고정링 사이에 위치하도록 마련되고, 타측이 상기 출력용터렛의 외주면에 결합되는 롤러부; 및 상기 입력축이 관통되는 상기 하부하우징 저부의 관통공 및 상기 출력용터렛 상부 외주연에 결합되어 감속기 내부를 밀폐하도록 마련되는 오일실링을 포함하는 밀폐형 사이클로이드 감속기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 밀폐형 사이클로이드 감속기에 의하면, 감속기 내부에 그리스가 아닌 저점도의 윤활유가 채워짐으로써 동력 손실이 적어 토크가 상승하는 효과를 얻을 수 있으며, 편심추가 일체형으로 이루어짐으로써 제작 단가를 줄이고 고정율을 낮출 수 있어 경제성이 높다.

Description

밀폐형 사이클로이드 감속기{Sealed type cycloidal decelerator}

본 발명은 사이클로이드 감속기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 서보모터에 의한 고정밀 제어장치에 사용되는 사이클로이드 감속기에 관한 것이다.

일반적으로 모터의 출력 제어에 사용되는 감속기는 기어의 배열에 의해 입력측의 회전수를 출력측에서 감소시키는 장치로서, 산업용 로봇이나 의료용 로봇의 관절 기구 등과 같이 정밀한 구동제어가 요구되는 분야에 적용되는 감속기는 일반적인 감속기에 비하여 높은 감속비, 고도의 반복 정밀도 및 경량화 같은 특성이 요구된다.

현재까지 이러한 분야에 적용되고 있는 고정밀 감속기는 크게 외접감속기와 내접감속기로 분류될 수 있다.

외접감속기의 경우 고감속을 구현하기 위하여 가장 많이 사용되는 감속기로서, 가공의 용이성 및 범용성을 가지나, 고감속을 얻기 위하여는 다수의 유성감속기의 조합이 필요하며, 기구적으로 작동을 위하여 어느 정도 유격을 허용해야 하며, 기계적 누적 백래쉬(Back-lash)로 인하여 끄떡임이 발생하기 때문에 정밀하고, 경량화된 특성을 요구하는 장비에는 적용하지 못하는 한계를 가진다.

내접감속기는 내접 감속의 기구적인 특성으로 인해 고감속이 가능하며, 대표적으로 하모닉 감속기(Harmonic drive)가 사용된다. 하모닉 감속기는 일반적인 감속기와는 달리 탄성 변형을 이용하여 소형화와 경량화가 이루어지고, 고감속비를 얻을 수 있는데, 백래시가 적고, 우수한 위치결정 정밀도와 반복 정밀도, 그리고 높은 토크 전달능력을 가진다. 또한, 하모닉 감속기는 타원형 캠의 외측에 볼베어링을 삽입한 웨이브제너레이터(Wave generator), 외주에 치면이 새겨진 컵 형상의 탄성체인 플렉스플라인(Flexspline), 내주에 치면이 새겨져 있고 강체의 링 형상인 원형스플라인(Circular spline)의 3가지 구성요소를 가지며, 원형 스플라인을 고정시키고 웨이브제너레이터와 플렉스플라인이 각각 입력축과 출력축에 연결되는 방식이 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 하모닉 감속기는 금속으로 제작되고, 1단에서 고감속을 구현하기 위해서는 미세 치형가공기술 및 재료처리기술이 적용되어야 하며, 이로 인해 제조에 어려움을 가질 뿐만 아니라, 제작단가가 높아지는 문제점을 가지고 있었다.

국내 등록특허 제10-1424739호(공고일자 : 2014. 08.04.)는 구동원에 연결된 입력축의 편심체에 의해 병진운동하는 사이클로이드 디스크의 외치가 출력축의 내치와 맞물려 회전함에 따라 입력축의 회전력을 감속하여 출력축에 전달하는 사이클로이드 감속기에 있어서, 상기 사이클로이드 디스크는 서로 분리 제작된 제1 사이클로이드 디스크와 제2 사이클로이드 디스크 1쌍이 서로 대면한 상태로 1조 1세트를 이루도록 설치된 구성을 특징으로 하는 사이클로이드 감속기가 제공된다.

이러한 사이클로이드 디스크는 디스크와 출력축의 치결합 면을 보호하기 위해 감속기 내부에 점성이 높은 그리스가 채워지게 되는데, 이러한 그리스의 고점성으로 인해 일정한 토크 저하가 발생한다는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 입력축으로부터 전달되는 동력을 감속하기 위한 사이클로이드 디스크가 한 쌍으로 이루어져 감속이 이루어지고, 밀폐 구조의 감속기 내부에 저점도 윤활유를 사용함으로써 윤활유에 의한 저항을 줄여 소음 및 진동을 경감시킬 수 있고 동일 입력 에너지 대비 높은 토크를 얻을 수 있는 밀폐형 사이클로이드 감속기를 제공한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 의하면, 입력축의 편심체에 의해 병진운동하도록 마련되는 듀얼캠 디스크; 상기 듀얼캠의 하단 외치부에 접하도록 내경측에 하나 이상의 롤러베어링이 마련되는 하부하우징; 상기 듀얼캠의 상단 외치부에 접하도록 내경측에 하나 이상의 롤러베어링이 마련되고, 상기 하부하우징 상면에 위치하여 회전되도록 마련되는 출력용터렛; 상기 하부하우징 상에 고정결합되는 상부고정링; 일측이 상기 하부하우징과 상기 상부고정링 사이에 위치하도록 마련되고, 타측이 상기 출력용터렛의 외주면에 결합되는 롤러부; 및 상기 입력축이 관통되는 상기 하부하우징 저부의 관통공 및 상기 출력용터렛 상부 외주연에 결합되어 감속기 내부를 밀폐하도록 마련되는 오일실링을 포함하는 밀폐형 사이클로이드 감속기가 제공된다.

상기 편심체는, 상기 듀얼캠 디스크의 내경부 상하단에 각각 형성되는 캠접촉면; 상기 캠접촉면에 각각 접하도록 마련되고, 입력축선으로부터 서로 반대 방향으로 소정의 편심량을 갖도록 결합되는 제 1 편심추 및 제 2 편심추; 및 중공체로 이루어지고, 일단이 상기 제 1 편심추 및 제 2 편심추를 관통하여 상기 출력용터렛에 회동 가능하도록 결합되고, 타단에 구동축이 삽입 체결되도록 마련되는 입력축을 포함하는 밀폐형 사이클로이드 감속기가 제공된다.

상기 제 1 편심추는, 상기 듀얼캠 디스크의 내경측 베어링에 결합되도록 일측이 돌출되고, 중공체로 이루어져 내경측에 입력축이 삽입되도록 형성되는 베어링결합부를 포함하고, 상기 베어링결합부는, 상기 제 1 편심추와 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 사이클로이드 감속기가 제공된다.

상기 오일실링에 의해 밀폐되는 감속기 내부는, 저점도 윤활유로 채워지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 사이클로이드 감속기가 제공된다.

본 발명에 따른 밀폐형 사이클로이드 감속기에 의하면, 감속기 내부에 그리스가 아닌 저점도의 윤활유가 채워짐으로써 동력 손실이 적어 토크가 상승하는 효과를 얻을 수 있으며, 편심추가 일체형으로 이루어짐으로써 제작 단가를 줄이고 고정율을 낮출 수 있어 경제성이 높다.

도 1은 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기의 일 실시예를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기 중 듀얼캠의 일 실시예를 도시한 사시동다.
도 4는 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기 중 편심부의 일 실시예를 도시한 분해사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기의 일 실시예를 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 하부하우징(110), 상부고정링(120), 고정브라켓(130), 출력용터렛(140), 듀얼캠(150) 및 편심체(200)로 이루어질 수 있다.

하부하우징(110)은 감속기(1000)의 하부 구조를 이루는 구성으로, 중앙부에 입력축(240)이 관통하여 고정되기 위한 관통공이 형성되고, 관통공이 형성되는 하부에 베어링이 고정설치된다. 관통공의 주변에는 제 1 오일실링(S1)이 설치되어 입력축(240)과 관통공 사이의 간극을 밀폐시킨다.

하부하우징(110)은 감속기(1000)를 주 장치에 고정시키기 위한 별도의 고정브라켓(130)이 하부에 결합되도록 마련될 수 있다.

출력용터렛(140)은 감속기(1000) 내측에 구비되는 편심체(200) 및 듀얼캠(150)에 의해 미리 설정된 감속비로 회전되도록 마련되는 구동체로, 하부하우징(110) 및 편심체(200)를 관통하여 설치되는 입력축(240)의 상단부가 베어링에 결합되어 출력용터렛(140)의 상부 중앙에 고정 결합되도록 마련된다.

이때 출력용터렛(140)과 하부하우징(110)이 접하는 측면 외주연에는 원형의 롤러부(250)가 개재되어 출력용터렛(140)의 회전을 지지하도록 마련된다. 롤러부(250)는 하부하우징(110) 상에 하면이 안착되고, 하부하우징(110) 상면에 결합되는 상부고정링(120)에 상면이 접하도록 이루어짐으로써 감속기(1000) 내측에 고정 설치된다.

출력용터렛(140)과 상부고정링(120)이 접하는 부위에는 제 2 오일실링(S2)이 설치되어 감속기 내부가 밀폐되도록 한다.

도 2를 참조하면, 이와 같이 본 발명에 따른 밀폐형 사이클로이드 감속기는 하부하우징(110)과 출력용터렛(140)이 롤러부(250) 및 이를 고정시키는 상부고정링(120)에 의해 상하로 배열되어 고정되고, 출력용터렛(140)이 하부하우징(110)에 대해 회전되도록 마련되며,하부하우징(110)과 출력용터렛(140) 사이의 내부 공간이 오일실링(S1, S2)에 의해 기밀되도록 이루어진다.

상술한 바와 같이 기밀이 이루어지는 하부하우징(110)과 출력용터렛(140) 사이에는 듀얼캠 디스크(150) 및 편심체(200)가 설치된다.

도 3을 참조하면, 듀얼캠 디스크(150)는 외경부에 각각 하단외치부(151) 및 상단외치부(152)가 형성되고, 내경부에 베어링이 결합되기 위한 단부로 이루어지는 베이스브라켓부(153)가 형성된다. 베이스브라켓부(153)의 양 측에는 편심추가 내접하여 병진운동하기 위한 캠접촉면(f)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 편심체(200)는 편심추(220, 230), 입력축(240)으로 이루어질 수 있다.

편심추는 캠접촉면(f)에 각각 접하도록 마련되고, 입력축선으로부터 서로 반대 방향으로 소정의 편심량을 갖도록 결합되는 제 1 편심추(220) 및 제 2 편심추(230)로 이루어질 수 있다.

제 1 편심추(220)는 듀얼캠 디스크(150)의 베이스브라켓부(153)에 결합되는 베어링(b)의 내경측에 밀착되어 고정되도록 일측이 돌출되어 중공체로 이루어지는 베어링결합부(220a)가 형성된다. 이때 제 1 편심추(220) 및 베어링결합부(220a)는 일체형으로 이루어져 마련될 수 있다.

입력축(240)은 일단이 제 1 편심추(220), 베어링결합부(220a) 및 제 2 편심추(230)를 관통하여 출력용터렛(140)에 고정되는 베어링(b)에 끼워진다. 입력축(240)의 타단은 중공형으로 이루어져 서보모터의 구동축이 삽입되어 고정될 수 있다.

이와 같이 결합되는 편심체(200)는 제 1 편심추(220) 및 제 2 편심추(230)가 듀얼캠 디스크(150) 베이스브라켓부(153) 상하단에 각각 형성되는 캠접촉면(f)에 편심되어 접촉되도록 감속기(1000) 내부에 설치된다. 듀얼캠 디스크(150)의 외주면에 형성되는 하단외치부(151)는 하부하우징(110)의 내주면에 다수로 마련되는 롤러베어링(R)에 일측이 접촉되어 병진운동하도록 위치한다. 이때 상단외치부(152)는 출력용터렛(140)의 내주면에 다수로 마련되는 롤러베어링(R)에 일측이 접촉되어 병진운동하도록 위치한다.

하단외치부(151)와 상단외치부(152)는 본 발명인 밀폐형 사이클로이드 감속기(1000)에 의해 설정된 감속비에 따라 각각 치의 개수가 다르게 마련될 수 있다.

본원발명에 따른 밀폐형 사이클로이드 감속기(1000)의 내부에 채워지는 윤활유는 저점도 윤활유로, 예컨대 모빌(Mobile)사의 SHC600 시리즈 합성오일이 적용될 수 있다. 상기 윤활유는 ISO 윤활유 점도 분류법에 따라 VG 150 등급의 점도를 갖는다. 본원발명에 적용될 수 있는 윤활유는 ISO VG 60 ~ 150 사이의 등급을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 본원발명에 따른 밀폐형 사이클로이드 감속기에 따르면 감속기의 구동력에 의해 저점도 윤활유가 감속기의 내부에서 원활하게 순환되도록 함으로써 구동효율을 높이는 동시에 부품의 마모를 방지하고, 고정밀 동작이 가능하다.

또한 사이클로이드 디스크, 즉 듀얼캠 디스크와 편심체의 구조를 단순하고 감속비 변경이 용이하여 경제성이 높은 감속기 구조를 제공한다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1000 : 사이클로이드 감속기
110 : 하부하우징 120 : 상부고정링
130 : 고정브라켓 140 : 출력용터렛
150 : 듀얼캠 200 : 편심체
220 : 제 1 편심추 230 : 제 2 편심추
240 : 입력축 250 : 롤러부
R: 롤러베어링 C : 오일실링

Claims (4)

1. 입력축의 편심체에 의해 병진운동하도록 마련되는 듀얼캠 디스크;
   상기 듀얼캠의 하단 외치부에 접하도록 내경측에 하나 이상의 롤러베어링이 마련되는 하부하우징;
   상기 듀얼캠의 상단 외치부에 접하도록 내경측에 하나 이상의 롤러베어링이 마련되고, 상기 하부하우징 상면에 위치하여 회전되도록 마련되는 출력용터렛;
   상기 하부하우징 상에 고정결합되는 상부고정링;
   일측이 상기 하부하우징과 상기 상부고정링 사이에 위치하도록 마련되고, 타측이 상기 출력용터렛의 외주면에 결합되는 롤러부; 및
   상기 입력축이 관통되는 상기 하부하우징 저부의 관통공 및 상기 출력용터렛 상부 외주연에 결합되어 감속기 내부를 밀폐하도록 마련되는 오일실링을 포함하고,
   상기 편심체는,
   상기 듀얼캠 디스크의 내경부 상하단에 각각 형성되는 캠접촉면;
   상기 캠접촉면에 각각 접하도록 마련되고, 입력축선으로부터 서로 반대 방향으로 소정의 편심량을 갖도록 결합되는 제 1 편심추 및 제 2 편심추; 및
   중공체로 이루어지고, 일단이 상기 제 1 편심추 및 제 2 편심추를 관통하여 상기 출력용터렛에 회동 가능하도록 결합되고, 타단에 구동축이 삽입 체결되도록 마련되는 입력축을 포함하고,
   상기 제 1 편심추는,
   상기 듀얼캠 디스크의 내경측 베어링에 결합되도록 일측이 돌출되고, 중공체로 이루어져 내경측에 입력축이 삽입되도록 형성되는 베어링결합부를 포함하고,
   상기 베어링결합부는,
   상기 제 1 편심추와 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 사이클로이드 감속기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 오일실링에 의해 밀폐되는 감속기 내부는,
   저점도 윤활유로 채워지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 사이클로이드 감속기.

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