KR102509207B1 - 듀플렉스 볼을 이용한 감속기 - Google Patents

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KR102509207B1
KR102509207B1 KR1020220073903A KR20220073903A KR102509207B1 KR 102509207 B1 KR102509207 B1 KR 102509207B1 KR 1020220073903 A KR1020220073903 A KR 1020220073903A KR 20220073903 A KR20220073903 A KR 20220073903A KR 102509207 B1 KR102509207 B1 KR 102509207B1
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신희찬
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신희찬
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Abstract

본 발명은 듀플렉스 볼을 이용한 감속기에 관한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 총 감속비에 대한 폭넓은 조절 범위를 제공할 수 있으며, 감속기 제작 시 정밀 가공이 요구되는 부품의 수와 종류를 줄여 심플한 구조로 제작함으로써 부품 원가와 제조 시간이 최소화되도록 하는데 있다.
일례로, 외주면을 따라 제1 안착홈이 형성된 원반 형태의 제1 레이스; 상기 제1 레이스의 둘레를 따라 이격 배치되고, 내주면을 따라 제2 안착홈이 형성된 원반 형태의 제2 레이스; 상기 제1 안착홈을 따라 배열된 다수의 제1 볼을 포함하는 제1 볼 층; 상기 제2 안착홈 및 상기 제1 볼 층 간을 따라 배열된 다수의 제2 볼을 포함하는 제2 볼 층; 상기 제2 볼의 일부가 감속기의 회전축 방향으로 각각 돌출되고, 상기 제2 안착홈의 일면 및 상기 제1 볼 층 간에 안착되어 이루어진 동력 인가 볼; 및 상기 동력 인가 볼이 상기 동력 인가 볼의 안착 위치를 따라 형성되는 궤도 밖으로 이탈되지 않도록 상기 제1 레이스 및 상기 제2 레이스의 외부에서 상기 동력 인가 볼과 접촉하며, 외부로부터 회전력을 받아 감속기의 회전축을 중심으로 상기 동력 인가 볼을 공전시키는 입력 레이스를 포함하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기를 개시한다.

Description

듀플렉스 볼을 이용한 감속기{REDUCER USING DUPLEX BALL}
본 발명의 실시예는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 감속기는 주로 기어들의 배열에 의해 입력측의 회전수를 그 출력 측에서 감속하도록 하는 것이다. 이러한 기어들은 평기어들의 직경과 치차수를 이용하여 이를 다단으로 결합하는 방법으로 가장 일반적이다.
일반적인 감속기는 구성품들의 형태나 모양이 복잡하여 사출 성형이나 CNC 가공 등의 정밀 가공이 요구됨에 따라 각 부품에 대한 원가가 상승할 수 밖에 없는 가격적인 단점이 존재하며, 각종 부품들에 대한 정밀 가공을 수행해야 함에 따라 부품 제작에 상당한 시간이 소요되기 때문에 해당 제품을 빠른 시일 내에 생산하기 어렵다는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2019-0082471호(공개일자: 2019년07월10일)
본 발명의 실시예는, 총 감속비에 대한 폭넓은 조절 범위를 제공할 수 있으며, 감속기 제작 시 정밀 가공이 요구되는 부품의 수와 종류를 줄여 심플한 구조로 제작함으로써 부품 원가와 제조 시간이 최소화된 듀플렉스 볼을 이용한 감속기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기는, 외주면을 따라 제1 안착홈이 형성된 원반 형태의 제1 레이스; 상기 제1 레이스의 둘레를 따라 이격 배치되고, 내주면을 따라 제2 안착홈이 형성된 원반 형태의 제2 레이스; 상기 제1 안착홈을 따라 배열된 다수의 제1 볼을 포함하는 제1 볼 층; 상기 제2 안착홈 및 상기 제1 볼 층 간을 따라 배열된 다수의 제2 볼을 포함하는 제2 볼 층; 상기 제2 볼 중 일부가 감속기의 회전축 방향으로 각각 돌출되고, 상기 제2 안착홈의 일면 및 상기 제1 볼 층 간에 안착되어 이루어진 동력 인가 볼; 및 상기 동력 인가 볼이 상기 동력 인가 볼의 안착 위치를 따라 형성되는 궤도 밖으로 이탈되지 않도록 상기 제1 레이스 및 상기 제2 레이스의 외부에서 상기 동력 인가 볼과 접촉하며, 외부로부터 회전력을 받아 감속기의 회전축을 중심으로 상기 동력 인가 볼을 공전시키는 입력 레이스를 포함한다.
또한, 상기 제1 안착홈은 상기 제1 볼과 각각 두 지점에서 접촉하도록 형성되고, 상기 제2 안착홈은 상기 제2 볼과 각각 두 지점에서 접촉하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 동력 인가 볼은 상기 제2 안착홈의 일면 및 상기 제1 볼 층 중 서로 인접한 제1 볼 간에 안착될 수 있다.
또한, 상기 입력 레이스는, 상기 동력 인가 볼을 가압하도록 상기 동력 인가 볼과 밀착 접촉되고, 상기 동력 인가 볼의 공전 궤도를 따라 형성된 고리 형태의 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 감속기의 감속비(reduction ratio)는, 상기 제1 레이스의 고정 시 상기 제2 레이스에 대한 상기 입력 레이스의 각속도 비로 정의되며,
Figure 112022063303856-pat00001
의 수식에 따라 산출되고, 상기 r1은 상기 제1 볼의 반지름이고, 상기 r2는 상기 제2 볼의 반지름이고, 상기 r3는 상기 동력 인가 볼의 반지름이고, 상기
Figure 112022063303856-pat00002
는 상기 제1 볼의 회전축과 상기 제1 안착홈이 갖는 경사면의 법선이 이루는 각도이고, 상기
Figure 112022063303856-pat00003
는 상기 제2 볼의 회전축과 상기 제2 안착홈이 갖는 경사면의 법선이 이루는 각도이고, 상기
Figure 112022063303856-pat00004
는 상기 동력 인가 볼의 회전축과 상기 입력 레이스가 갖는 경사면의 법선이 이루는 각도이고, 상기 R1은 상기 제1 볼의 중심과 상기 입력 레이스의 회전축 간의 거리이고, 상기 R2는 상기 제2 볼의 중심과 상기 입력 레이스의 회전축 간의 거리이고, 상기 R3는 상기 동력 인가 볼의 중심과 상기 입력 레이스의 회전축 간의 거리일 수 있다.
또한, 상기 제1 볼, 상기 제2 볼, 상기 동력 인가 볼 및 상기 입력 레이스의 각 회전축은 서로 나란하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 총 감속비에 대한 폭넓은 조절 범위를 제공할 수 있으며, 감속기 제작 시 정밀 가공이 요구되는 부품의 수와 종류를 줄여 심플한 구조로 제작함으로써 부품 원가와 제조 시간이 최소화된 듀플렉스 볼을 이용한 감속기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A측에서 바라본 감속기의 구성(입력 레이스 생략)을 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A측에서 바라본 감속기의 구성(입력 레이스 생략)을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동력 인가 볼의 구성 원리를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 B측에서 바라본 감속기의 구성(입력 레이스 생략)을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기의 감속비 산정 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 A측에서 바라본 감속기의 구성(입력 레이스 생략)을 나타낸 측면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 A측에서 바라본 감속기의 구성(입력 레이스 생략)을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동력 인가 볼의 구성 원리를 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 6은 도 2에 도시된 B측에서 바라본 감속기의 구성(입력 레이스 생략)을 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기의 감속비 산정 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 듀플렉스 볼을 이용한 감속기(1000)는 제1 레이스(100), 제2 레이스(200), 제1 볼 층(300), 제2 볼 층(400), 동력 인가 볼(500) 및 입력 레이스(600) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 레이스(100)는, 대략 원반 형태로 이루어져 그 외주면을 따라 제1 안착홈(110)이 형성될 수 있다. 여기서 제1 안착홈(110)은 제1 볼 층(300)에 구성된 제1 볼(310) 각각과 두 지점에서 접촉하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 안착홈(110)의 단면이 V자형, U자형, ㄷ자형, 사다리꼴 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 제1 안착홈(110)에 형성되는 제1 경사면(110a)의 각도는 감속기(1000)의 감속비를 결정하는 요소 중 하나로 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
상기 제2 레이스(200)는, 대략 원반 형태로 이루어질 수 있으며, 제1 레이스(100)의 둘레를 따라 이격 배치되고, 그 내주면을 따라 제2 안착홈(210)이 형성될 수 있다. 여기서 제2 안착홈(210)은 제2 볼 층(400)에 구성된 제2 볼(410) 각각과 두 지점에서 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제2 안착홈(210)의 단면은 V자형, U자형, ㄷ자형, 사다리꼴 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 제2 안착홈(210)에 형성되는 경사면의 각도는 감속기(1000)의 감속비를 결정하는 요소 중 하나로 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
상기 제1 볼 층(300)은, 제1 안착홈(110)을 따라 배열된 다수의 제1 볼(310)을 포함할 수 있다. 다수의 제1 볼(310)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 레이스(100)의 외주면에 형성되는 제1 안착홈(110)을 따라 원형(청색 원)으로 배열되어 제1 볼 층(300)을 이룰 수 있다. 또한, 제1 볼(310)은 일정 간격(제2 볼(410)의 지름 보다 작음)으로 이격된 상태로 배열되며, 이격된 공간에는 제2 볼(410)이 제1 볼(310)의 중심을 기준으로 바깥쪽으로 오프셋 된 상태로 밀착 개재될 수 있다.
상기 제2 볼 층(400)은, 제2 안착홈(210) 및 제1 볼 층(300) 간을 따라 배열된 다수의 제2 볼(400)을 포함할 수 있다. 다수의 제2 볼(410)은 도 3에 도시된 바와 같이 제2 레이스(300)의 내주면에 형성되는 제2 안착홈(210)을 따라 원형(적색 원)으로 배열되어 제2 볼 층(400)을 이룰 수 있다. 또한, 제2 볼(410)은 일정 간격(제1 볼(310)의 지름 보다 작음)으로 이격된 상태로 배열되며, 이격된 공간에는 제1 볼(310)이 제2 볼(410)의 중심을 기준으로 안쪽으로 오프셋 된 상태로 밀착 개재될 수 있다.
다만, 후술하는 바와 같이 제2 볼 층(400)에 포함된 제2 볼(410)의 일부는 회전축(C4) 방향으로 오프셋되어 동력 인가 볼(500)로 구성될 수 있으나, 반드시 동력 인가 볼(500) 자체가 제2 볼(410)이 회전축(C4) 방향으로 오프셋되어 이루어진 것은 아니며, 오프셋 된 위치에 제2 볼(410)을 대체하여 별도의 볼이 배치됨으로써 동력 인가 볼(500)을 구성할 수도 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
상기 동력 인가 볼(500)은, 다수의 제2 볼(410) 중 일부(최소 하나 이상 제2 볼 개수 미만)가 감속기(1000)의 회전축(C4)(이하 제4 회전축이라고 함) 방향으로 각각 돌출되고, 상기 제2 안착홈의 일면 및 제1 볼 층(310) 간에 안착되어 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 동력 인가 볼(500)은 제2 볼 층(400) 중 일부의 제2 볼(410) 자체가 회전축(C4) 방향으로 오프셋되어 이루어질 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 아니며 회전축(C4) 방향으로 오프셋 된 제2 볼(410)을 대신하여 별도의 볼이 해당 위치에 적용될 수 있으며, 이렇게 적용된 볼이 동력 인가 볼(500)로서 역할을 할 수도 있다. 다만, 동력 인가 볼(500)과 대응되는 위치에는 제2 볼(410)이 생략될 수 있다.
상기 동력 인가 볼(500)은 제2 안착홈(210)의 일면 및 제1 볼 층(300) 중에서 서로 인접한 제1 볼(310) 사이의 지점에 각각 접촉하면서 안착될 수 있다.
여기서 제2 안착홈(210)의 일면은 도 2에 도시된 바와 같이 제2 안착홈(210)이 갖는 두 경사면(210a) 중 어느 한 면을 의미하며, 오프셋 된 동력 인가 볼(500)의 위치를 고려하여 해당 면이 다른 면보다 더 넓고 길게 형성된 것이 바람직하다. 즉, 제2 안착홈(210)은 두 개의 경사면(210a) 중 한 쪽 면이 더 길게 연장되어 더 넓게 이루어진 비대칭 경사면을 갖도록 형성될 수 있다는 것이며, 이때, 더 길게 연장되어 더 넓게 이루어진 면에 동력 인가 볼(500)이 접촉할 수 있다.
상기 동력 인가 볼(500)은 제2 안착홈(210)과의 접점으로부터 대략 반대편에 제1 볼(310)과 접촉하는데, 이때 서로 인접한 두 개의 제1 볼(310) 사이에 각각 접촉할 수 있다.
이와 같이, 동력 인가 볼(500)은 제2 안착홈(210)의 일 경사면에서의 제1 점점, 서로 인접한 두 개의 제1 볼(310) 사이에서 제2 및 제3 접점을 이루며 제1 레이스(100)와 제2 레이스(200) 간의 이격 공간 내에 안착될 수 있다. 다만, 이와 같이 안착된 동력 인가 볼(500)은 도 2에 도시된 B방향을 향해 제1 레이스(100)와 제2 레이스(200) 간의 이격 공간으로부터 이탈될 수 있으므로, 이러한 이탈은 후술하는 입력 레이스(600)와의 접촉에 의해 방지될 수 있을 뿐만 아니라 회전력을 인가 받을 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
상기 입력 레이스(600)는, 동력 인가 볼(500)이 동력 인가 볼(500)의 안착 위치를 따라 형성되는 궤도 밖으로 이탈되지 않도록 제1 레이스(100) 및 제2 레이스(200)의 외부에서 동력 인가 볼(500)과 접촉하며, 외부로부터 회전력을 인가 받아 감속기(1000)의 제4 회전축(C4)을 중심으로 동력 인가 볼(500)을 공전시킬 수 있다.
여기서, 동력 인가 볼(500)의 안착 위치는 상술한 바와 같이 동력 인가 볼(500)이 제2 안착홈(210)의 일 경사면에서의 제1 점점, 서로 인접한 두 개의 제1 볼(310) 사이에서 제2 및 제3 접점을 이루면서 제1 레이스(100)와 제2 레이스(200) 간의 이격 공간 내부로 정의할 수 있다. 그리고, 제1 레이스(100) 및 제2 레이스(200)의 외부는 도 2에 도시된 바와 같이 B측에서 제1 레이스(100)와 제2 레이스(200) 간의 이격 공간을 향해 동력 인가 볼(500)과 접촉하는 어느 한 지점에 해당하는 위치를 의미할 수 있다.
상기 입력 레이스(600)는, 동력 인가 볼(500)을 가압하도록 동력 인가 볼(500)과 밀착 접촉되고, 동력 인가 볼(500)의 공전 궤도를 따라 형성된 고리 형태의 경사면(600a)(이하 제3 경사면이라고 함)을 가질 수 있다.
여기서, 동력 인가 볼(500)의 공전 궤도는 도 3에 도시된 제2 볼 층(400)의 공전 궤도(적색 원)와 동일하며, 입력 레이스(600)의 경사면(600a)이 동력 인가 볼(500)과 밀착 접촉되어 있으므로, 입력 레이스(600)가 회전할 경우 동력 인가 볼(500)이 입력 레이스(600)의 제3 경사면(600a)의 회전에 따라 공전하게 되며, 이에 따라 제1 볼 층(300)과 제2 볼 층(400)이 회전하면서 제1 레이스(100)와 제2 레이스(200)도 함께 제4 회전축(C4)을 중심으로 회전할 수 있다.
한편, 입력 레이스(600)에 회전력을 인가 하는 대상은 모터(미도시)가 될 수 있으며, 해당 모터(미도시)는 입력 레이스(600)의 제4 회전축(C4)과 연결되어 입력 레이스(600)를 회전시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 감속기(1000)의 감속비(reduction ratio)는, 제1 볼(310), 제2 볼(410), 동력 인가 볼(500) 및 입력 레이스(600)의 각 회전축은 서로 나란하게 이루어진 전제 하에 산출되는 것이 바람직하다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 볼(310)의 회전축인 제1 회전축(C1), 제2 볼(410)의 회전축인 제2 회전축(C2), 동력 인가 볼(500)의 회전축인 제3 회전축(C3)과, 입력 레이스(600)의 제4 회전축(C4)가 서로 나란하게 배치되도록 이루어짐을 전제로 하기의 수식 1에 따라 감속비(reduction ratio)를 산출할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 감속비(reduction ratio)는, 제1 레이스(100)의 고정 시 즉, 제1 레이스(100)의 각속도가 0이 되는 전제 하에 제2 레이스(200)에 대한 입력 레이스(600)의 각속도 비로 정의될 수 있다.
[수식 1]
Figure 112022063303856-pat00005
본 실시예에 따른 감속기(1000)에서
Figure 112022063303856-pat00006
는 제1 레이스(100)의 각속도 비(다만 상술한 전제에 의해 제1 레이스(100)의 각속도 비는 0)를 의미하고,
Figure 112022063303856-pat00007
는 제2 레이스(200)의 각속도 비를 의미하고,
Figure 112022063303856-pat00008
는 입력 레이스(600)의 각속도 비를 의미한다.
이에 따라, 수식 1에서 제1 레이스(100)의 각속도는
Figure 112022063303856-pat00009
로 나타낼 수 있고(다만 상술한 전제에 의해 제1 레이스(100)의 각속도는 0), 제2 레이스(200)의 각속도는
Figure 112022063303856-pat00010
로 나타낼 수 있으며, 입력 레이스(600)의 각속도는
Figure 112022063303856-pat00011
로 나타낼 수 있다.
여기서, r1은 제1 볼(310)의 반지름이고, r2는 제2 볼(410)의 반지름이고, r3는 동력 인가 볼(500)의 반지름이고,
Figure 112022063303856-pat00012
는 제1 볼(310)의 제1 회전축(C1)과 제1 안착홈(110)이 갖는 제1 경사면(110a)의 법선이 이루는 각도이고,
Figure 112022063303856-pat00013
는 제2 볼(410)의 제2 회전축(C2)과 제2 안착홈(210)이 갖는 제2 경사면(210a)의 법선이 이루는 각도이고,
Figure 112022063303856-pat00014
는 동력 인가 볼(500)의 제3 회전축(C3)과 입력 레이스(600)가 갖는 제3 경사면(600a)의 법선이 이루는 각도이고, R1은 제1 볼(310)의 중심과 입력 레이스(600)의 제4 회전축(C4) 간의 거리이고, R2는 제2 볼(410)의 중심과 입력 레이스(600)의 제4 회전축(C4) 간의 거리이며, R3는 동력 인가 볼(500)의 중심과 입력 레이스(600)의 제4 회전축(C4) 간의 거리를 각각 의미할 수 있다.
수식 1과 같이 본 실시예에 따른 감속기(1000)의 감속비(reduction ratio)는 제1 볼(310), 제2 볼(410) 및 동력 인가 볼(500)의 반지름(r1, r2, r3), 제1 경사면(110a), 제2 경사면(210a) 및 제3 경사면(600a)이 갖는 경사각, 제1 볼(310), 제2 볼(410) 및 동력 인가 볼(500) 각각의 중심과 입력 레이스600)의 제4 회전축(C4) 간의 거리(R1, R2, R3)에 따라 감속비에 대한 폭 넓은 조절 범위를 갖게 되어 보다 자유로운 감속비 설계 변경이 가능하다.
더불어, 본 실시예에 따른 감속기(200)는, 정밀 가공이 요구되는 부품 수와 종류가 최소화되며 그 구조 또한 심플하게 제작됨에 따라 부품 원가와 제조 시간이 최소화될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 듀플렉스 볼을 이용한 감속기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
1000: 듀플렉스 볼을 이용한 감속기
100: 제1 레이스
110: 제1 안착홈
110a: 제1 경사면
200: 제2 레이스
210: 제2 안착홈
210a: 제2 경사면
300: 제1 볼 층
310: 제1 볼
C1: 제1 회전축
400: 제2 볼 층
410: 제2 볼
C2: 제2 회전축
500: 동력 인가 볼
C3: 제3 회전축
600: 입력 레이스
600a: 제3 경사면
C4: 제4 회전축(감속기 회전축)

Claims (6)

  1. 외주면을 따라 제1 안착홈이 형성된 원반 형태의 제1 레이스;
    상기 제1 레이스의 둘레를 따라 이격 배치되고, 내주면을 따라 제2 안착홈이 형성된 원반 형태의 제2 레이스;
    상기 제1 안착홈을 따라 배열된 다수의 제1 볼을 포함하는 제1 볼 층;
    상기 제2 안착홈 및 상기 제1 볼 층 간을 따라 배열된 다수의 제2 볼을 포함하는 제2 볼 층;
    상기 제2 볼 중 일부가 감속기의 회전축 방향으로 각각 돌출되고, 상기 제2 안착홈의 일면 및 상기 제1 볼 층 간에 안착되어 이루어진 동력 인가 볼; 및
    상기 동력 인가 볼이 상기 동력 인가 볼의 안착 위치를 따라 형성되는 궤도 밖으로 이탈되지 않도록 상기 제1 레이스 및 상기 제2 레이스의 외부에서 상기 동력 인가 볼과 접촉하며, 외부로부터 회전력을 받아 감속기의 회전축을 중심으로 상기 동력 인가 볼을 공전시키는 입력 레이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 안착홈은 상기 제1 볼과 각각 두 지점에서 접촉하도록 형성되고,
    상기 제2 안착홈은 상기 제2 볼과 각각 두 지점에서 접촉하도록 형성된 것을 특징으로 하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 동력 인가 볼은 상기 제2 안착홈의 일면 및 상기 제1 볼 층 중 서로 인접한 제1 볼 간에 안착된 것을 특징으로 하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 입력 레이스는, 상기 동력 인가 볼을 가압하도록 상기 동력 인가 볼과 밀착 접촉되고, 상기 동력 인가 볼의 공전 궤도를 따라 형성된 고리 형태의 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 감속기의 감속비(reduction ratio)는,
    상기 제1 레이스의 고정 시 상기 제2 레이스에 대한 상기 입력 레이스의 각속도 비로 정의되며, 하기의 수식에 따라 산출되고,
    Figure 112022063303856-pat00015

    상기 r1은 상기 제1 볼의 반지름이고,
    상기 r2는 상기 제2 볼의 반지름이고,
    상기 r3는 상기 동력 인가 볼의 반지름이고,
    상기
    Figure 112022063303856-pat00016
    는 상기 제1 볼의 회전축과 상기 제1 안착홈이 갖는 경사면의 법선이 이루는 각도이고,
    상기
    Figure 112022063303856-pat00017
    는 상기 제2 볼의 회전축과 상기 제2 안착홈이 갖는 경사면의 법선이 이루는 각도이고,
    상기
    Figure 112022063303856-pat00018
    는 상기 동력 인가 볼의 회전축과 상기 입력 레이스가 갖는 경사면의 법선이 이루는 각도이고,
    상기 R1은 상기 제1 볼의 중심과 상기 입력 레이스의 회전축 간의 거리이고,
    상기 R2는 상기 제2 볼의 중심과 상기 입력 레이스의 회전축 간의 거리이고,
    상기 R3는 상기 동력 인가 볼의 중심과 상기 입력 레이스의 회전축 간의 거리인 것을 특징으로 하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 볼, 상기 제2 볼, 상기 동력 인가 볼 및 상기 입력 레이스의 각 회전축은 서로 나란하게 이루어진 것을 특징으로 하는 듀플렉스 볼을 이용한 감속기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190082471A (ko) 2018-01-02 2019-07-10 유순기 자결 기능을 가지는 양축 볼 감속 장치
US20200166075A1 (en) * 2018-11-26 2020-05-28 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Cageless bearing and transmission
JP2021156407A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 国立研究開発法人産業技術総合研究所 球面増減速機及び球面増減速機の制御方法
KR102339337B1 (ko) * 2021-04-19 2021-12-15 신희찬 듀플렉스 롤러 드라이브를 이용한 감속기

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