KR102602102B1

KR102602102B1 - 편심 감속기 및 상기 편심 감속기의 기어 제조 방법

Info

Publication number: KR102602102B1
Application number: KR1020220174833A
Authority: KR
Inventors: 김동호; 김재학; 김석중
Original assignee: 하이젠알앤엠 주식회사
Priority date: 2022-12-14
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2023-11-14

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기는 외부로부터 회전력을 전달받는 입력부; 상기 입력부의 반경 방향 외측에 배치되면서, 상기 입력부을 기준으로 편심회전 운동하며, 복수개의 외치가 형성되는 적어도 하나 이상의 디스크 기어; 상기 디스크 기어의 외치와 일정 범위내에서 치합되도록 형성되는 복수개의 내치가 형성되는 링 기어; 및 상기 디스크 기어의 회전과 연동하여, 상기 입력부와 동심으로 회전 운동하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법은, 외치가 형성되는 디스크 기어 및 내치가 형성되면서, 상기 디스크 기어와 상호 구름 접촉 가능하도록 구비되는 링 기어를 포함하는 편심 감속기를 구성하는 기어를 제조하기 위한 편심 감속기의 기어 제조 방법으로써, 상기 편심 감속기의 기어 제조 방법은, 상기 디스크 기어 및 상기 링 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어의 기초 형상을 생성하며, 하이포사이클로이드 곡선 및 에피사이클로이드 곡선이 조합된 트로코이드 곡선을 기반으로 상기 기어를 구성하는 기초 치형을 생성하는 기초 형상 생성 단계; 상기 기초 형상 생성 단계 이후, 상기 기초 치형의 트로코이드 곡선의 위치를 소정거리만큼 이동시키고, 이동된 트로코이드 곡선을 기반으로 수정된 수정 치형을 생성하는 수정 치형 생성 단계; 상기 수정 치형 단계 이후, 상기 수정 치형을 보유한 기어를 가공하는 치형 가공 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법. 상기 치형 가공 단계는, 상기 수정 치형 생성 단계에서 생성된 수정 치형을 구성하는 기어이의 첨단부를 가공하여 평탄화시킨 철부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 철부를 형성하는 기어 철부 형성 단계; 및 상기 기어이의 사이에 형성되는 골의 바닥면을 평탄화시킨 요부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 요부를 형성하는 기어 요부 형성 단계;를 포함하도록 진행되는 것을 특징으로 한다.

Description

편심 감속기 및 상기 편심 감속기의 기어 제조 방법{A Eccentric reducer and gear manufacturing method of the eccentric reducer}

본 발명은 편심 감속기 및 상기 편심 감속기의 기어 치형의 제조 방법에 관한 것으로, 편심 감속기의 소형화를 진행하면서도, 적은 부품 수를 보유함에 따른 생산 용이성 확보와, 동력 전달 한계를 높일 수 있으면서도, 높은 내구성을 보유한 편심 감속기 및 상기 편심 감속기의 기어 치형의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일반적으로, 감속기는 모터 등과 같은 동력장치로부터 입력되는 고속의 회전력을 저속의 큰 회전력으로 출력하기 위한 동력전달장치이다. 이러한 감속기는 산업용 로봇의 관절 등에 장착되어 동력장치로부터 입력되는 고속의 회전력을 로봇의 아암 등에서 요구되는 적절한 회전력으로 감속시키는 역할을 한다.

감속기는 감속방식에 따라 다양한 종류가 개발되어 있다. 감속기는 예를 들어, 조화(harmonic) 감속기, 볼(ball) 감속기, 유성기어 감속기 및 사이클로(cyclo) 감속기, RV(revolutionary vector)감속기 등이 있다.

조화 감속기는 일반적으로 내치형상의 기어가 형성된 원형 스플라인과, 원형 스플라인의 내치기어에 맞물리도록 외치형상의 기어가 형성된 가요성 스플라인을 포함하며, 원형 스플라인 및 가요성 스플라인의 기어의 잇수 차이에 의해 발생되는 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시키게 된다.

유성기어 감속기는 일반적으로 상호 맞물려 돌아가는 복수의 기어를 포함하며, 입력측의 기어와 출력측의 기어의 잇수비를 이용하여 회전속도를 감속시키게 된다.

편심 감속기는 일반적으로 링 기어와, 링 기어에 대응하여 맞물리도록 치형이 형성되며 크랭크축에 의해 상대 회전하는 디스크 기어를 포함하며, 상기 링 기어 및 디스크 기어의 잇수 차이에 의해 발생되는 상대회전을 이용하여 입력된 고속의 회전력을 저속으로 감속시키게 된다. RV 감속기는 사이클로 감속기와 유사한 구조를 가지고 있다.

특히, 편심 감속기의 동작원리는, 링 기어 내부에 2단으로 디스크 기어가 180도 위상으로 편심되어 배치되고, 디스크 기어의 180도 위상에 맞게 편심된 입력축이 안쪽에 배치된다.

디스크 기어에 천공된 다수의 구멍에 삽입된 다수의 출력핀으로 동력이 전달되며, 다수의 출력핀은 출력축과 한 몸으로 연결되어 최종 감속된 회전이 출력되는 구성이다.

이때 디스크 기어는 링 기어와의 기어치형 접촉지역에서 동력전달이 발생하며, 편심된 입력축에 의하여 디스크 기어가 편심동작을 하게 되므로 디스크 기어에 형성된 기어치형은 링 기어와의 이빨개수 차이만큼 점프하는 듯한 사이클로이드 형태의 추월 움직임을 보이게 되고 이러한 편위추월 동작을 통해 감속작용이 발생한다.

이때, 상술한 감속기를 구성하는 기어의 제작 시, 상기 기어는 사이클로이드 기어 치형, 유사 사이클로이드 기어 치형, 인볼류트 기어 치형, 웨이브 스트레인 타입 치형 등을 보유하도록 제작될 수 있다.

특히, 상기 사이클로이드 기어 치형은 다수의 접촉지역이 전주(All around)로 유지되므로, 응력을 분산하는 효과를 얻을 수 있어 작은 사이즈로 높은 동력을 전달하기에 유리하여 감속기의 소형화가 요구되는 경우, 주로 사용되고 있다.

그러나, 상술한 사이클로이드 기어 치형의 경우, 링기어의 내경에 다수의 롤러핀을 요구하게 되어, 감속기의 부품 수가 현저히 늘어나게 되고, 부품 수의 증가에 따른 품질관리 요소도 함께 증가할 뿐만 아니라, 조립 공수 또한 현저히 증가하는 문제점을 내포하고 있다.

아울러, 타 기어 치형에 비해 각 기어간의 접촉점이 많음에 따라, 감속기 제작 시, 각 부품들의 치수 정밀도가 현저히 높은 수준을 만족할 필요가 있어, 제작 원가 또한 현저히 증가하는 문제점 또한 내포하고 있다.

그리고, 유사 사이클로이드 기어 치형의 경우에는, 유사 에피 또는 하이포 사이클로이드 기어 치형을 적용하여, 링기어와 디스크기어의 접촉지역이 한 곳에 형성되고, 위상 180도의 반대쪽은 약간의 갭(Gap)을 형성하여 마찰손실을 최소화할 수 있으며, 제작공차에 의한 악영향 또한 저감할 수 있어, 향상된 양산성을 확보하기에 유리하나, 기어치형의 형태가 현저히 완만하게 형성되므로 접촉각 역시 낮아져 기구학적 손실이 커지는 문제점이 존재하였다.

또한, 인볼류트 기어 치형의 경우에는, 트로코이드 곡선 대신 인볼류트 곡선에 기반하여 제작되는 것으로, 현재 가장 대중적으로 사용되고 있음에 따라, 생산 기반이 잘 갖추어져 있어, 대량 생산에 유리하나, 감속비율에 비하여 기어치형이 상당히 작아져, 동력전달 한계가 그만큼 저하되는 문제점이 존재하고, 접촉지점에서 약간의 미끄러짐이 기구학적으로 발생하게 되므로, 마찰손실이 증가하는 문제점이 존재하였다.

그리고, 웨이브 스트레인 타입 치형의 경우에는, 상술한 조화 감속기의 제작시 사용되는 치형으로, 탄성 변형되는 가요성 스플라인을 적용함에 따른 경량화를 진행할 수 있는 장점을 보유하고 있으나, 피로파괴 및 버클링에 의한 수명단축으로 내구성이 낮은 문제점을 보유하고 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1140794호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1901278호

본 발명은 상술한 문제점 들을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는, 감속기의 소형화를 진행하면서도, 적은 부품 수를 보유함에 따른 생산 용이성 확보와, 동력 전달 한계를 높일 수 있으면서도, 높은 내구성을 보유한 편심 감속기 및 상기 편심 감속기의 기어 치형의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기는 외부로부터 회전력을 전달받는 입력부; 상기 입력부의 반경 방향 외측에 배치되면서, 상기 입력부을 기준으로 편심회전 운동하며, 복수개의 외치가 형성되는 적어도 하나 이상의 디스크 기어; 상기 디스크 기어의 외치와 일정 범위내에서 치합되도록 형성되는 복수개의 내치가 형성되는 링 기어; 및 상기 디스크 기어의 회전과 연동하여, 상기 입력부와 동심으로 회전 운동하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 디스크 기어 및 상기 링 기어는, 상기 디스크 기어 및 상기 링 기어의 치형이 트로코이드 곡선을 기반으로 형성되면서, 상호 구름 접촉 가능하도록 구비되며, 상기 디스크 기어는, 상기 디스크 기어의 외경을 따라 형성되는 외치 요철부;를 포함하며, 상기 링 기어는, 상기 링 기어의 내경을 따라 형성되며, 상기 외치 요철부와 상호 구름접촉 가능하도록 대응되는 형상을 보유하는 내치 요철부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외치 요철부 및 상기 내치 요철부는, 상기 외치 철부의 돌출측과, 상기 내치 철부의 돌출측에 각각 형성되며, 소정 면적이 평탄하도록 형성되는 철부측 슬립 저감부; 및 상기 철부측 슬립 저감부의 양 측단에 소정 곡률을 보유하도록 형성되는 철부측 만곡부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외치 요철부 및 상기 내치 요철부는, 상기 외치 요부의 바닥면과, 상기 내치 요부의 바닥면에 각각 형성되며, 소정 면적이 평탄하도록 형성되는 요부측 슬립 저감부; 및 상기 요부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유하도록 형성되는 요부측 만곡부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 디스크 기어의 외치 개수와 상기 링 기어의 내치 개수는 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법은, 외치가 형성되는 디스크 기어 및 내치가 형성되면서, 상기 디스크 기어와 상호 구름 접촉 가능하도록 구비되는 링 기어를 포함하는 편심 감속기를 구성하는 기어를 제조하기 위한 편심 감속기의 기어 제조 방법으로써, 상기 편심 감속기의 기어 제조 방법은, 상기 디스크 기어 및 상기 링 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어의 기초 형상을 생성하며, 하이포사이클로이드 곡선 및 에피사이클로이드 곡선이 조합된 트로코이드 곡선을 기반으로 상기 기어를 구성하는 기초 치형을 생성하는 기초 형상 생성 단계; 상기 기초 형상 생성 단계 이후, 상기 기초 치형의 트로코이드 곡선의 위치를 소정거리만큼 이동시키고, 이동된 트로코이드 곡선을 기반으로 수정된 수정 치형을 생성하는 수정 치형 생성 단계; 상기 수정 치형 단계 이후, 상기 수정 치형을 보유한 기어를 가공하는 치형 가공 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법. 상기 치형 가공 단계는, 상기 수정 치형 생성 단계에서 생성된 수정 치형을 구성하는 기어이의 첨단부를 가공하여 평탄화시킨 철부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 철부를 형성하는 기어 철부 형성 단계; 및 상기 기어이의 사이에 형성되는 골의 바닥면을 평탄화시킨 요부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 요부를 형성하는 기어 요부 형성 단계;를 포함하도록 진행되는 것을 특징으로 한다.

상기 기어 철부 형성 단계는, 상기 기어의 피치원을 기준으로, 상기 피치원의 외측을 향해 오프셋된 철부 기준선을 설정하는 철부 기준선 설정 단계; 상기 철부 기준선 설정 단계 이후, 상기 철부 기준선을 기준으로 상기 철부측 슬립 저감부가 형성되도록 진행되는 철부측 슬립 저감부 형성 단계; 및 상기 철부측 슬립 저감부 형성 단계 이후, 상기 철부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유한 철부측 만곡부를 형성하는 철부측 만곡부 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기어 요부 형성 단계는, 상기 기어의 피치원을 기준으로, 상기 피치원의 내측을 향해 오프셋된 요부 기준선을 설정하는 요부 기준선 설정 단계; 상기 요부 기준선 설정 단계 이후, 상기 요부 기준선을 기준으로 상기 요부측 슬립 저감부가 형성되도록 진행되는 요부측 슬립 저감부 형성 단계; 및 상기 요부측 슬립 저감부 형성 단계 이후, 상기 요부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유한 요부측 만곡부를 형성하는 요부측 만곡부 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기어 요부 형성 단계는, 상기 요부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률의 요부측 만곡부를 형성하는 요부측 만곡부 형성 단계를 포함하고, 상기 기어 철부 형성 단계는, 상기 철부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률의 철부측 만곡부를 형성하는 철부측 만곡부 형성 단계를 포함하고, 서로 치합되어 구동되는 복수개의 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어에 형성되는 철부측 만곡부와, 다른 하나의 기어에 형성되는 상기 요부측 만곡부는 상호 구름 접촉 가능하도록 대응되는 형상을 보유하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기는, 다수의 롤러핀 부품을 배치하지 않고 부품수를 최소한으로 절감하여, 품질관리 및 공차관리 점수를 최소화할 수 있으며, 이를 통해 생산가격을 낮출 수 있다.

특히, 상술한 상기 디스크 기어에 형성되는 철부측 슬립 저감부, 요부측 슬립 저감부, 철부측 만곡부 및 요부측 만곡부와 함께, 상기 링기어에 형성되는 철부측 슬립 저감부, 요부측 슬립 저감부, 철부측 만곡부 및 요부측 만곡부를 통해, 상기 링 기어의 내경에 추가적인 롤러핀을 구비하지 않고도, 원활한 동력전달을 진행할 수 있어, 부품수를 현저히 저감시킬 수 있어, 보다 향상된 제조 용이성, 생산 가격 절감 뿐만 아니라, 보다 향상된 내구성 또한 확보할 수 있다.

아울러, 상기 철부측 만곡부와 요부측 만곡부의 형성을 통해, 기어치형의 완만함을 최소화함으로써 접촉각을 높여 기구학적 손실을 최소할 수 있어 향상된 작동 효율성을 확보할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

또한, 디스크 기어와 링기어 간의 기어이의 개수차이를 현저히 줄일 수 있으며, 이를 통해 기어치형을 키울 수 있도록 하여 동력전달 한계를 높일 수 있으며, 접촉지점에서의 기구학적 미끄럼이 없어 마찰손실을 최소화할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 난이도가 높은 개별부품 제작공정이 불필요함과 동시에, 현저히 향상된 내구성을 확보할 수 있는 효과를 제공가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기를 입력부 측에서 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기를 출력부 측에서 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 측단면을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기를 구성하는 디스크 기어와 링 기어가 상호 치합된 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 4의 A구역을 확대 도시한 확대도이다.
도 6은 도 5의 B구역을 확대 도시한 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 진행 순서를 도시한 블록 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 수정 치형 생성 단계가 진행된 상태를 도시한 진행 상태도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 치형 가공 단계의 세부 진행 순서를 도시한 블록 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 치형 가공 단계를 구성하는 기어 철부 형성 단계의 진행 순서를 도시한 블록 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 치형 가공 단계를 구성하는 기어 요부 형성 단계의 진행 순서를 도시한 블록 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 치형 가공 단계를 통해 상기 편심 감속기의 디스크 기어가 가공 중인 상태를 도시한 진행 상태도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 치형 가공 단계를 통해 상기 편심 감속기의 디스크 기어가 가공된 상태를 도시한 진행 상태도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기에 대한 대략적인 설명을 진행한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기를 입력부 측에서 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기를 출력부 측에서 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기(1000)는 일측에 입력부(100)가 형성되며, 타측에 출력부(400)가 형성되는 것으로, 상기 입력부(100)와 상기 출력부(400)는 소정 형상의 하우징에 의해 감싸지도록 구비된다.

다음으로, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 측단면을 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기를 구성하는 디스크 기어와 링 기어가 상호 치합된 상태를 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 A구역을 확대 도시한 확대도이며, 도 6은 도 5의 B구역을 확대 도시한 확대도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기(1000)는 입력부(100), 디스크 기어(200), 링 기어(300) 및 출력부(400)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 입력부(100)는 외부로부터 회전력을 전달받도록 구비되는 것으로, 외부로부터 전달받은 회전력을 상기 디스크 기어측으로 제공하기 위해 구비된다.

이때, 상기 입력부(100)를 구성하는 입력축(110)에는 상기 디스크 기어(200)가 편심회전 가능하도록 안착될 수 있으며, 상기 디스크 기어(200)와 상기 입력축 사이에 상기 디스크 기어의 편심회전을 위한 편심 베어링(120)이 마련될 수 있다.

다음으로, 상기 디스크 기어(200)는 상기 입력부의 반경 방향 외측에 배치되면서, 상기 입력축(100)을 기준으로 편심회전 운동하도록 구비된다.

그리고, 상기 디스크 기어(200)는 복수개의 외치가 형성되며 적어도 하나 이상 마련될 수 있고, 보다 바람직하게는 적어도 한 쌍의 디스크 기어(200)가 상기 링 기어(300)와 치합되도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 디스크 기어(200) 및 상기 링 기어(300)의 치형은 트로코이드 곡선을 기반으로 형성되면서, 상호 구름 접촉 가능하도록 구비될 수 있다.

그리고, 상기 디스크 기어(200)에는 복수의 관통공이 형성될 수 있으며, 상기 관통공을 통해, 후술할 상기 출력부(400)를 구성하는 출력축(410)으로 회전력을 전달하기 위한 수단인 적어도 하나 이상의 출력핀(420)과 체결될 수 있다.

그리고, 상기 디스크 기어(200)는, 상기 디스크 기어(200)의 외경을 따라 형성되는 외치 요철부(210)를 포함할 수 있다.

특히, 상기 외치 요철부(210)는, 외치 철부(211), 외치 요부(212) 및 철부측 슬립 저감부(213), 요부측 슬립 저감부(214), 철부측 만곡부(215), 요부측 만곡부(216)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 외치 철부(211)는 상기 디스크 기어(200)의 반경방향 외측을 향해 소정 높이 돌출 형성된다.

그리고, 상기 외치 요부(212)는 상기 디스크 기어(200)의 회전축 중심을 향해 소정 높이 함몰 형성된다.

또한, 상기 철부측 슬립 저감부(213)는 상기 외치 철부(211)의 돌출측에 형성되며, 소정 면적이 평탄하도록 형성된다.

그리고, 상기 요부측 슬립 저감부(214)는 상기 외치 요부(212)의 내측에 소정 면적이 평탄하도록 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 철부측 만곡부(215)는 상기 철부측 슬립 저감부(213)의 양 측단에 소정 곡률을 보유하도록 형성된다.

또한, 상기 요부측 만곡부(216)는 상기 요부측 슬립 저감부(214)의 양 측단에 소정 곡률을 보유하도록 형성된다.

덧붙여, 상기 철부측 만곡부(215)는 상기 요부측 만곡부(216)와 함께, 상호 구름 접촉 가능하도록 마련되는 상기 디스크 기어를 구성하는 기어이와 상기 링기어를 구성하는 기어이 간의 간섭을 최소화 하기 위해 형성된다.

덧붙여, 상기 철부측 만곡부(215)와 상기 요부측 만곡부(216)의 형성을 통해, 기어치형의 완만함을 최소화함으로써 접촉각을 높여 기구학적 손실을 최소할 수 있어 향상된 작동 효율성을 확보할 수 있다.

다음으로, 상기 링 기어(300)는 상기 디스크 기어(200)와 일정 범위내에서 치합되도록 형성되는 복수개의 내치가 형성되도록 구비될 수 있다.

특히, 상기 링 기어(300)는, 내치 요철부(310)를 포함할 수 있으며, 상기내치 요철부(310)는 상기 링 기어의 내경을 따라 형성되며, 상기 외치 요철부(210)와 상호 구름접촉 가능하도록 대응되는 형상을 보유하도록 마련된다.

보다 상세하게는, 상기 내치 요철부(310)는, 내치 철부(311), 내치 요부(312) 및 철부측 슬립 저감부(313), 요부측 슬립 저감부(314), 철부측 만곡부(315), 요부측 만곡부(316)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내치 철부(311)는 상기 출력축(410)의 회전축 중심을 향해 소정 높이 돌출 형성된다.

다음으로, 상기 내치 요부(312)는 상기 링 기어의 반경방향 외측을 향해 소정 높이만큼 형성된다.

그리고, 상기 철부측 슬립 저감부(313)는 상기 내치 철부(311)의 돌출측에 형성되며, 소정 면적이 평탄하도록 형성된다.

또한, 상기 요부측 슬립 저감부(314)는 상기 내치 요부(312)의 내측에 형성되며, 소정 면적이 평탄하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 철부측 만곡부(315)는 상기 철부측 슬립 저감부(313)의 양 측단에 소정 곡률을 보유하도록 형성되며, 상기 요부측 만곡부(316)는 상기 요부측 슬립 저감부(314)의 양 측단에 소정 곡률을 보유하도록 형성된다.

보다 상세하게는, 상기 철부측 만곡부(315)는 상기 요부측 만곡부(316)와 함께, 상호 구름 접촉 가능하도록 마련되는 상술한 디스크 기어(200)를 구성하는 기어이와 상기 링기어(300)를 구성하는 기어이 간의 간섭을 최소화 하기 위해 형성된다.

덧붙여, 상기 철부측 만곡부(315)와 요부측 만곡부(316)의 형성을 통해, 기어치형의 완만함을 최소화함으로써 접촉각을 높여 기구학적 손실을 최소할 수 있어 향상된 작동 효율성을 확보할 수 있다.

특히, 상술한 상기 디스크 기어(200)에 형성되는 철부측 슬립 저감부(213), 요부측 슬립 저감부(214), 철부측 만곡부(215) 및 요부측 만곡부(216)와 상기 링기어(300)에 형성되는 철부측 슬립 저감부(313), 요부측 슬립 저감부(314), 철부측 만곡부(315) 및 요부측 만곡부(316)를 통해, 상기 링 기어(300)의 내경에 추가적인 롤러핀을 구비하지 않고도, 원활한 동력전달을 진행할 수 있어, 부품수를 현저히 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

덧붙여, 상기 디스크 기어(200)의 외치 개수와 상기 링 기어(300)의 내치 개수는 서로 상이하도록 구비될 수 있으며, 상기 디스크 기어(200)의 기어 잇수와 상기 링 기어(300)의 기어 잇수의 차이가 적어도 1개 이상이 되도록 마련될 수 있다.

그리고, 상기 출력부(400)는 상기 디스크 기어(200)의 회전과 연동하여, 상기 입력부(100)와 동심으로 회전 운동하도록 구비된다.

이때, 상기 입력부(300)를 통해 입력된 토크는 상기 디스크 기어(200)와 링 기어(300)를 거쳐 증가하게 되며, 증가한 토크는 상기 출력부(400)를 통해 출력된다.

특히, 상기 출력부(400)는 출력축(410) 및 출력핀(420)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 출력축(410)은 상기 출력핀(420)과 결합되어, 상기 출력핀(420)으로 인가되는 회전력을 전달받아 출력하도록 마련된다.

그리고, 상기 출력핀(420)은 복수개가 마련되어 상기 디스크 기어(200)에 형성되는 관통공에 회전 가능하도록 안착될 수 있다.

즉, 상술한 구조를 기반으로 상기 입력축(110)에 편심 가능하도록 안착된 상태의 상기 디스크 기어(200)가 상기 링 기어(300)와 치합된 상태로 편심 회전하면서 상기 출력핀(420) 측으로 회전력을 전달하게 되고, 상기 회전력을 전달받은 출력핀(420)에 의해 상기 출력축(410)이 회전하게 된다.

다음으로, 도 7 및 도 8을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 진행 순서를 도시한 블록 순서도이며,도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 수정 치형 생성 단계가 진행된 상태를 도시한 진행 상태도이다.

먼저, 상기 편심 감속기의 기어 제조 방법은, 외치가 형성되는 디스크 기어 및 내치가 형성되면서, 상기 디스크 기어와 상호 구름 접촉 가능하도록 구비되는 링 기어를 포함하는 편심 감속기를 구성하는 기어를 제조할 수 있도록 진행된다.

보다 상세하게는, 상기 편심 감속기의 기어 제조 방법은 기초 형상 생성 단계(S100), 수정 치형 생성 단계(S200) 및 치형 가공 단계(S300)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 기초 형상 생성 단계(S100)는 상기 디스크 기어 및 상기 링 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어(G)의 기초 형상을 생성하도록 진행된다.

보다 상세하게는, 상기 기초 형상 생성 단계(S100)는, 하이포사이클로이드 곡선 및 에피사이클로이드 곡선이 조합된 트로코이드 곡선을 기반으로 상기 기어(G)를 구성하는 기초 치형을 생성하도록 진행된다.

다음으로, 상기 수정 치형 생성 단계(S200)는 상기 기초 형상 생성 단계(S100) 이후 진행되는 단계이다.

보다 상세하게는, 상기 수정 치형 생성 단계(S200)는 상기 기초 치형의 트로코이드 곡선의 위치를 소정거리만큼 이동시키고, 이동된 트로코이드 곡선을 기반으로 수정된 수정 치형을 생성하도록 진행된다.

보다 상세하게는, 상기 수정 치형 생성 단계(S200) 진행 시, 상기 기초 치형을 나타내는 제 1 트로코이드 곡선(TL1)과 소정거리만큼 이동된 상태에 있는 제 2 트로코이드 곡선(TL2)간의 이격 거리는 서로 치합되는 기어(G)들 즉, 디스크 기어와 링기어가 서로 구름 접촉 가능한 수준만큼의 공차를 가질 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 치형 가공 단계(S300)는 상기 수정 치형 단계 이후 진행되는 단계로, 상기 수정 치형을 보유한 기어를 가공하도록 진행되며, 상기 치형 가공 단계에 대해서는 아래 도 9 내지 도 13을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

다음으로 도 9 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 치형 가공 단계에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 치형 가공 단계의 세부 진행 순서를 도시한 블록 순서도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 치형 가공 단계를 구성하는 기어 철부 형성 단계의 진행 순서를 도시한 블록 순서도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법의 치형 가공 단계를 구성하는 기어 요부 형성 단계의 진행 순서를 도시한 블록 순서도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 치형 가공 단계를 통해 상기 편심 감속기의 디스크 기어가 가공 중인 상태를 도시한 진행 상태도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 감속기의 기어 제조 방법을 구성하는 치형 가공 단계를 통해 상기 편심 감속기의 디스크 기어가 가공된 상태를 도시한 진행 상태도이다.

도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 치형 가공 단계(S300)는, 기어 철부 형성 단계(S310) 및 기어 요부 형성 단계(S320)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 기어 철부 형성 단계(S310)는 상술한 수정 치형 생성 단계에서 생성된 수정 치형을 구성하는 기어이의 첨단부를 가공하여 평탄화시킨 철부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 철부를 형성하도록 진행된다.

상기 기어 철부 형성 단계(S310)는, 철부 기준선 설정 단계(S311), 슬립 저감부 형성 단계(S312) 및 철부측 만곡부 형성 단계(S313)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 철부 기준선 설정 단계(S311)는 상기 기어의 피치원(PC)을 기준으로, 상기 피치원의 외측을 향해 오프셋된 철부 기준선(RL1)을 설정하는 철부 기준선 설정 단계(S311);

그리고, 상기 철부측 슬립 저감부 형성 단계(S312)는 상기 철부 기준선 설정 단계(S311) 이후 진행되는 단계로, 서로 치합하는 디스크 기어와 링기어간의 슬립을 최소화 시켜 슬립을 최소화 시켜 보다 향상된 구동 효율을 확보할 수 있게 된다.

특히, 상기 철부측 슬립 저감부 형성 단계(S312) 상기 철부 기준선(RL1)을 기준으로 상기 철부측 슬립 저감부가 형성되도록 진행될 수 있다.

다음으로, 상기 철부측 만곡부 형성 단계(S313)는 상기 철부측 슬립 저감부 형성 단계(S312) 이후 진행되는 단계로, 보다 상세하게는, 상기 철부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유한 철부측 만곡부를 형성하도록 진행된다.

그리고, 상기 기어 요부 형성 단계(S320)는 상기 기어이의 사이에 형성되는 골의 바닥면을 평탄화시킨 요부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 요부를 형성하도록 진행되는 단계이다.

특히, 상기 기어 요부 형성 단계(S320)는, 요부 기준선 설정 단계(S321), 슬립 저감부 형성 단계(S322) 및 요부측 만곡부 형성 단계(S323)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 요부 기준선 설정 단계(S321) 상기 기어의 피치원(PC)을 기준으로, 상기 피치원의 내측을 향해 오프셋된 요부 기준선(RL2)을 설정하도록 진행된다.

특히, 상기 요부 기준선 설정 단계(S321)를 통해, 상기 요부 기준선의 설정을 진행한 이후, 상기 요부측 슬립 저감부와 요부측 만곡부를 형성할 수 있도록 함으로써, 상기 디스크 기어와 상기 링기어 사이의 과도한 마찰력 발생을 방지함으로써, 상술한 기어들이 치합된 상태로 회전 시 발생할 수 있는 마찰 손실을 최소화 시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고, 요부측 슬립 저감부 형성 단계(S322)는 상기 요부 기준선 설정 단계(S321) 이후, 상기 요부 기준선을 기준으로 상기 요부측 슬립 저감부가 형성되도록 진행된다.

특히, 요부측 슬립 저감부 형성 단계(S322)를 통해 상술한 철부측 슬립 저감부와 대응되도록 형성되는 요부측 슬립 저감부를 형성할 수 있어, 서로 치합하는 디스크 기어와 링기어간의 슬립을 최소화 시켜 보다 향상된 구동 효율을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 요부측 만곡부 형성 단계(S323)는, 상기 요부측 슬립 저감부 형성 단계(S322) 이후 진행되는 단계이다.

한편, 서로 치합되어 구동되는 복수개의 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어에 형성되는 철부측 만곡부와, 다른 하나의 기어에 형성되는 상기 요부측 만곡부는 상호 구름 접촉 가능하도록 대응되는 형상을 보유하도록 형성된다.

특히, 요부측 만곡부 형성 단계(S323)는 상기 요부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유한 요부측 만곡부를 형성하도록 진행된다.

특히, 상기 요부측 만곡부 형성 단계(S323)의 진행을 통해, 상술한 철부측 만곡부 형성 단계를 통해 생성된 철부측 만곡부와의 접촉 각도가 향상될 수 있어, 보다 향상된 구동 효율을 확보할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 상기 디스크 기어에 형성되는 철부측 슬립 저감부, 요부측 슬립 저감부, 철부측 만곡부 및 요부측 만곡부와 함께, 상기 링기어에 형성되는 철부측 슬립 저감부, 요부측 슬립 저감부, 철부측 만곡부 및 요부측 만곡부를 통해, 상기 링 기어의 내경에 추가적인 롤러핀을 구비하지 않고도, 원활한 동력전달을 진행할 수 있어, 부품수를 현저히 저감시킬 수 있어, 보다 향상된 제조 용이성, 생산 가격 절감 뿐만 아니라, 보다 향상된 내구성 또한 확보할 수 있다.

아울러, 상기 철부측 만곡부와 요부측 만곡부의 형성을 통해, 기어치형의 완만함을 최소화함으로써 접촉각을 높여 기구학적 손실을 최소할 수 있어 향상된 작동 효율성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 디스크 기어와 링기어 간의 기어이의 개수차이를 현저히 줄일 수 있으며, 이를 통해 기어치형을 키울 수 있도록 하여 동력전달 한계를 높일 수 있으며, 접촉지점에서의 기구학적 미끄럼이 없어 마찰손실을 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

그리고, 난이도가 높은 개별부품 제작공정이 불필요함과 동시에, 현저히 향상된 내구성을 확보할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명을 도면을 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100 : 입력부
200 : 디스크 기어
210 : 외치 요철부
211 : 외치 철부
212 : 외치 요부
213 : 철부측 슬립 저감부
214 : 요부측 슬립 저감부
215 : 철부측 만곡부
216 : 요부측 만곡부
300 : 링 기어
310 : 내치 요철부
311 : 내치 요부
312 : 내치 철부
313 : 철부측 슬립 저감부
314 : 요부측 슬립 저감부
315 : 철부측 만곡부
316 : 요부측 만곡부
400 : 출력부
410 : 출력축
420 : 출력핀
G : 기어
TL1 : 제 1 트로코이드 곡선
TL2 : 제 2 트로코이드 곡선
PC : 피치원
RL1 : 철부 기준선
RL2 : 요부 기준선
S100 : 기초 형상 생성 단계
S200 : 수정 치형 생성 단계
S300 : 치형 가공 단계
S310 : 기어 철부 형성 단계
S321 : 철부 기준선 설정 단계
S322 : 외치측 슬립 저감부 형성 단계
S323 : 외치측 만곡부 형성 단계
S320 : 기어 요부 형성 단계
S321 : 요부 기준선 설정 단계
S322 : 내치측 슬립 저감부 형성 단계
S333 : 내치측 만곡부 형성 단계

Claims

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외치가 형성되는 디스크 기어 및 내치가 형성되면서, 상기 디스크 기어와 상호 구름 접촉 가능하도록 구비되는 링 기어를 포함하는 편심 감속기를 구성하는 기어를 제조하기 위한 편심 감속기의 기어 제조 방법으로써,
상기 편심 감속기의 기어 제조 방법은,
상기 디스크 기어 및 상기 링 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어의 기초 형상을 생성하며, 하이포사이클로이드 곡선 및 에피사이클로이드 곡선이 조합된 트로코이드 곡선을 기반으로 상기 기어를 구성하는 기초 치형을 생성하는 기초 형상 생성 단계(S100);
상기 기초 형상 생성 단계 이후, 상기 기초 치형의 트로코이드 곡선의 위치를 소정거리만큼 이동시키고, 이동된 트로코이드 곡선을 기반으로 수정된 수정 치형을 생성하는 수정 치형 생성 단계(S200);
상기 수정 치형 단계 이후, 상기 수정 치형을 보유한 기어를 가공하는 치형 가공 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 치형 가공 단계(S300)는,
상기 수정 치형 생성 단계에서 생성된 수정 치형을 구성하는 기어이의 첨단부를 가공하여 평탄화시킨 철부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 철부를 형성하는 기어 철부 형성 단계(S310); 및
상기 기어이의 사이에 형성되는 골의 바닥면을 평탄화시킨 요부측 슬립 저감부가 형성되는 기어 요부를 형성하는 기어 요부 형성 단계(S320);를 포함하도록 진행되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 기어 철부 형성 단계(S310)는,
상기 기어의 피치원을 기준으로, 상기 피치원의 외측을 향해 오프셋된 철부 기준선을 설정하는 철부 기준선 설정 단계(S311);
상기 철부 기준선 설정 단계 이후, 상기 철부 기준선을 기준으로 상기 철부측 슬립 저감부가 형성되도록 진행되는 철부측 슬립 저감부 형성 단계(S312); 및
상기 철부측 슬립 저감부 형성 단계 이후, 상기 철부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유한 철부측 만곡부를 형성하는 철부측 만곡부 형성 단계(S313);를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 기어 요부 형성 단계(S320)는,
상기 기어의 피치원을 기준으로, 상기 피치원의 내측을 향해 오프셋된 요부 기준선을 설정하는 요부 기준선 설정 단계(S321);
상기 요부 기준선 설정 단계 이후, 상기 요부 기준선을 기준으로 상기 요부측 슬립 저감부가 형성되도록 진행되는 요부측 슬립 저감부 형성 단계(S322); 및
상기 요부측 슬립 저감부 형성 단계(S322) 이후, 상기 요부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률을 보유한 요부측 만곡부를 형성하는 요부측 만곡부 형성 단계(S323);를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 기어 요부 형성 단계는,
상기 요부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률의 요부측 만곡부를 형성하는 요부측 만곡부 형성 단계를 포함하고,
상기 기어 철부 형성 단계는,
상기 철부측 슬립 저감부의 양측단에 소정 곡률의 철부측 만곡부를 형성하는 철부측 만곡부 형성 단계를 포함하고,
서로 치합되어 구동되는 복수개의 기어 중 선택된 어느 하나 이상의 기어에 형성되는 철부측 만곡부와, 다른 하나의 기어에 형성되는 상기 요부측 만곡부는 상호 구름 접촉 가능하도록 대응되는 형상을 보유하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 감속기의 기어 제조 방법.