KR20160026721A - 편심 요동형 기어 장치 및 그 토크 조정 방법 - Google Patents

편심 요동형 기어 장치 및 그 토크 조정 방법 Download PDF

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히로키 미즈하시
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

편심 요동형 기어 장치(1)는 외통부(2)와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부(38)가 설치된 캐리어(4)와, 외통부(2)와 캐리어(4) 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링(6)과, 모터 설치부(38)의 상기 내측 공간에 일부위가 삽입된 모터(12)와, 모터 설치부(38)와 모터(12) 사이의 간극을 메우는 스페이서(52)와, 외통부(2)와 캐리어(4) 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 모터(12)의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축(10)을 구비하고 있다.

Description

편심 요동형 기어 장치 및 그 토크 조정 방법{ECCENTRIC OSCILLATION-TYPE GEAR DEVICE AND TORQUE ADJUSTING METHOD THEREOF}
본 발명은 편심 요동형 기어 장치 및 그 토크 조정 방법에 관한 것이다.
종래, 일본 특허 출원 공개 제2011-147223호 공보 및 일본 실용신안 출원 공개 평2-41748호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 모터로 크랭크축을 구동함으로써, 캐리어와 외통부 사이에서 상대 회전을 발생시키도록 구성된 편심 요동형 기어 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2011-147223호 공보에 개시된 편심 요동형 기어 장치에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 외통부(91)와 캐리어(92)는 베어링(93)에 의해 서로 상대 회전 가능하게 되어 있다. 그리고, 캐리어(92)에는 복수의 크랭크축(94)이 회전 가능하게 지지되어 있고, 각 크랭크축(94)에는 각각 모터(95)가 설치되어 있다. 각 모터(95)에 의해 각각 크랭크축(94)을 회전시킴으로써, 크랭크축(94)에 끼워진 요동 기어(96)를 회전시킨다. 이에 의해, 캐리어(92)가 외통부(91)에 대해 상대적으로 회전한다.
편심 요동형 기어 장치에서는 요구 토크에 따라 모터의 사양이 결정된다. 이로 인해, 기어 장치를 제조하는 데 있어서, 요구 토크에 따른 모터가 선정되고, 그것에 맞추어 캐리어 등이 선정된다. 요구 토크가 결정된 후 모터 등을 선정하여 기어 장치를 제조하는 데 있어서는 납기가 지연되는 경우가 있다. 이로 인해, 단납기로 기어 장치를 납품할 수 있도록 하기 위해서는, 미리 어느 정도의 재고를 확보해 둘 필요가 있다. 그러나, 요구 토크가 초기의 사양으로부터 변경되는 경우도 있다. 이와 같은 경우에도 대처할 수 있도록 하기 위해서는, 각 사양의 모터가 설치된 기어 장치 각각에 대해 재고를 확보해 둘 필요가 있다. 이로 인해, 보관 스페이스의 문제, 관리상의 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 요구 토크의 변경에 용이하게 대처 가능하고, 또한 재고 부담의 경감에 기여할 수 있는 편심 요동형 기어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면에 따르는 편심 요동형 기어 장치는 외통부와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부가 설치된 캐리어와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링과, 상기 모터 설치부의 상기 내측 공간에 적어도 일부위가 삽입된 모터와, 상기 모터 설치부와 상기 모터 사이의 간극을 메우는 스페이서와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 상기 모터의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축을 구비하고 있다.
본 발명의 일 국면에 따르는 편심 요동형 기어 장치의 토크 조정 방법은 외통부와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부가 설치된 캐리어와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링과, 상기 모터 설치부에 설치된 모터와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 상기 모터로부터의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축을 구비하고 있는 편심 요동형 기어 장치의 토크 조정 방법이다. 이 토크 조정 방법은, 상기 모터 설치부의 상기 내측 공간의 크기의 범위 내에서, 요구 토크에 따라 선정된 모터의 적어도 일부위를 상기 내측 공간에 삽입하고, 상기 모터 설치부와 상기 모터 사이의 간극을 스페이서로 메우면서 상기 모터 설치부에 상기 모터를 설치함으로써, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 발생하는 상대 회전의 토크를 조정한다.
도 1은 도 2의 I-I선에 있어서의 본 발명의 실시 형태에 따른 편심 요동형 기어 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 II-II선에 있어서의 단면도.
도 3은 폐색 부재를 제거한 상태에서 도 1의 좌측에서 본 상기 편심 요동형 기어 장치의 측면도.
도 4는 도 2의 IV-IV선에 있어서의 단면도.
도 5는 모터 설치부의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 6은 스페이서의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 7은 종래의 편심 요동형 기어 장치를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에 따른 기어 장치(1)는, 예를 들어 로봇의 선회 몸통이나 팔 관절 등의 선회부 또는 각종 공작 기계의 선회부에 감속기로서 적용되는 기어 장치이다. 기어 장치(1)는, 예를 들어 베이스와 그것에 대해 상대적으로 선회하는 선회체 사이에 설치되고, 입력된 회전수에 대해 소정의 비로 감속된 회전수의 구동력을 출력하는 기어 전동 장치이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 기어 장치(1)는 외통부(2)와, 내치 핀(3)과, 캐리어(4)와, 주베어링(6)과, 크랭크축(10)과, 모터(12)와, 요동 기어(14)와, 브레이크(16)를 구비하고 있다.
외통부(2)는 한쪽의 상대 부재(예를 들어, 로봇의 베이스)에 고정 가능하게 구성되어 있고, 기어 장치(1)의 케이스로서도 기능할 수 있다. 이 외통부(2)는 내주면을 갖는 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 외통부(2)는 로봇의 베이스에 볼트(체결구) 등에 의해 체결된다.
외통부(2)의 내주면에는 다수의 내치 핀(3)이 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 내치 핀(3)은 외치 기어로 이루어지는 요동 기어(14)의 치부(14a)가 교합하는 내치로서 기능한다. 요동 기어(14)의 치부(14a)의 수는 내치 핀(3)의 수보다도 약간 적게 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 복수(예를 들어, 2개)의 요동 기어(14)가 사용되어 있다.
캐리어(4)는 다른 쪽의 상대 부재(예를 들어, 로봇의 선회체)에 고정 가능하게 구성되어 있다. 즉, 캐리어(4)는 도시 생략의 볼트(체결구) 등에 의해 로봇의 선회체에 체결된다. 캐리어(4)는 외통부(2)와 동축 상에 배치된 상태에서 외통부(2) 내에 수용되어 있다. 캐리어(4)는 축 방향으로 이격되어 한 쌍으로 설치된 주베어링(6)에 의해, 외통부(2)에 대해 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 캐리어(4)는 외통부(2)에 대해 동일한 축 주위로 상대 회전 가능하게 되어 있다. 캐리어(4)가 외통부(2)에 대해 상대 회전하면, 로봇의 선회체는 베이스에 대해 선회한다.
또한, 도 1에서는 주베어링(6)의 아우터 레이스가 외통부(2)와 별체로 구성되는 한편, 이너 레이스가 캐리어(4)의 일부위에 의해 구성된 예를 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 주베어링(6)의 아우터 레이스가 외통부(2)와 별체로 구성되고, 또한 이너 레이스가 캐리어(4)와 별체로 구성되어 있어도 된다. 혹은, 주베어링(6)의 아우터 레이스가 외통부(2)의 일부위에 의해 구성되는 한편, 이너 레이스가 캐리어(4)와 별체로 구성되어 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 캐리어(4)를 선회체에 체결하여 선회하도록 하고, 외통부(2)를 베이스에 고정하여 부동으로 하고 있는 예가 나타나 있지만, 그 역의 배치여도 된다. 즉, 외통부(2)가 선회체에 체결되고, 캐리어(4)가 베이스에 체결되어 있어도 된다. 이 경우는, 외통부(2)가 캐리어(4)에 대해 상대 회전함으로써, 로봇의 선회체는 베이스에 대해 선회하게 된다. 또한, 외통부(2)와 캐리어(4) 사이에는 오일 시일(8)이 설치되어 있다.
캐리어(4)는 기판부(21)와 단부 판부(22)와 샤프트부(23)와 커버부(24)를 구비하고 있다. 기판부(21)는, 외통부(2) 내에 있어서 회전축 방향의 단부 근방에 배치되어 있다. 샤프트부(23)는 기판부(21)로부터 단부 판부(22)를 향해 축방향으로 연장되어 있다. 샤프트부(23)는 복수(본 실시 형태에서는 6개) 설치되어 있고, 각 샤프트부(23)는 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 캐리어(4)가, 기판부(21)와 샤프트부(23)가 일체적으로 형성된 기부를 구비한 구성으로 되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 샤프트부(23)는 기판부(21)와 일체적으로 형성되어 있지 않아도 된다. 샤프트부(23)는 기판부(21)와 별체로 형성됨과 함께, 볼트 등의 체결구에 의해 기판부(21)에 체결되어도 된다. 또한, 샤프트부(23)는 주위 방향으로 등간격이 아니어도 된다.
기판부(21)에 있어서의 단부 판부(22)와는 반대측의 면에는 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 오목부(21a)가 형성되어 있다. 복수의 오목부(21a)는 캐리어(4)의 직경 방향 중앙부의 주위에 등간격으로 형성되어 있다. 각 오목부(21a)는 샤프트부(23)가 설치된 면과는 반대측의 면에 형성되어 있고, 주위 방향에 있어서, 이웃하는 샤프트부(23) 사이의 위치에 배치되어 있다.
단부 판부(22)는 기판부(21)와 동일한 직경의 판 형상으로 형성되어 있고, 기판부(21)와는 간격을 두고 배치되어 있다. 단부 판부(22)에는, 기판부(21)와는 반대측의 면에는 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 오목부(22a)가 형성되어 있다. 복수의 오목부(22a)는 캐리어(4)의 직경 방향 중앙부의 주위에 등간격으로 형성되어 있다.
샤프트부(23)는 볼트(체결구)(5)에 의해 단부 판부(22)에 체결되어 있다. 이에 의해, 기판부(21)와 단부 판부(22)가 일체화되어 있다. 그리고, 기판부(21)와 단부 판부(22) 사이에는 요동 기어(14)를 수납하는 수용 공간이 형성되어 있다.
커버부(24)는 단부 판부(22)에 대해 기판부(21)와 반대측에 배치되어, 단부 판부(22)의 외측 단부면을 덮고 있다. 커버부(24)는 본체부(24a)와, 이 본체부(24a)의 주위에 형성되어 단부 판부(22)에 체결되는 플랜지부(24b)를 갖는다.
본체부(24a)는 저부(24c)와, 저부(24c)의 외주부로부터 캐리어(4)의 회전축 방향으로 연장된 측부(24d)를 갖는다. 따라서, 본체부(24a)는 축방향의 일단부가 개방된 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어 있다.
플랜지부(24b)는 측부(24d)의 축방향 단부로부터 직경 방향의 외측으로 돌출된 부위이다. 플랜지부(24b)에는 볼트(체결구)(26)를 삽입 관통시키는 삽입 관통 구멍이 형성되어 있다. 플랜지부(24b)는 외통부(2)의 축방향 단부면을 덮는 크기로 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
캐리어(4)의 직경 방향 중앙부에는 기판부(21), 단부 판부(22) 및 커버부(24)에 걸쳐서 축방향으로 관통하는 관통 구멍(4a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(4a)에는 캐리어(4)를 축방향으로 관통하도록 통체(30)가 끼워 넣어져 있다. 또한, 통체(30)를 생략할 수도 있다. 또한, 관통 구멍(4a)도 생략할 수 있다.
통체(30)의 일단부는 기판부(21)에 있어서의 관통 구멍(4a)의 내주면에 밀착하고, 통체(30)의 타단부는 커버부(24)에 있어서의 관통 구멍(4a)의 내주면에 밀착하고 있다. 또한, 통체(30)의 중간부와 단부 판부(22) 사이에는 오일 시일(35)이 설치되어 있다. 이에 의해, 기판부(21) 및 단부 판부(22) 사이의 공간과, 단부 판부(22) 및 커버부(24) 사이의 공간이 막혀 있다.
캐리어(4)에 있어서의 관통 구멍(4a)의 주위에는, 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 크랭크축 구멍(4b)이 형성되어 있다. 크랭크축 구멍(4b)은 이웃하는 샤프트부(23) 사이에 각각 형성되어 있고, 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 크랭크축 구멍(4b)은 크랭크축(10)을 삽입 관통 가능한 크기로 형성되어 있고, 기판부(21) 및 단부 판부(22)를 캐리어(4)의 축방향으로 관통하고 있다. 또한, 크랭크축 구멍(4b)은 주위 방향으로 등간격이 아니어도 된다.
크랭크축 구멍(4b)에 있어서의 기판부측의 부위는 기판부(21)의 오목부(21a)의 저부를 관통하고 있다. 따라서, 기판부(21)의 오목부(21a)는 크랭크축 구멍(4b)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 크랭크축 구멍(4b)에 있어서의 단부 판부측의 부위는 단부 판부(22)의 오목부(22a)의 저부를 관통하고 있다. 따라서, 단부 판부(22)의 오목부(22a)는 크랭크축 구멍(4b)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 오목부(21a) 및 오목부(22a)는 회전축 방향으로 본 때의 형상이 원 형상으로 되어 있다.
크랭크축(10)은 캐리어(4)의 크랭크축 구멍(4b)에 각각 삽입 관통되어 있다. 따라서, 크랭크축(10)은 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 6개) 설치되어 있고, 각 크랭크축(10)은 캐리어(4)의 직경 방향 중앙부의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 크랭크축(10)은 캐리어(4)의 축방향 길이보다도 짧고, 캐리어(4)의 내부에 수용되어 있다.
각 크랭크축(10)은 한 쌍의 크랭크 베어링(32)을 통해 캐리어(4)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 상태에서 캐리어(4)의 회전 축심에 평행이 되는 자세로 배치되어 있다. 한쪽의 크랭크 베어링(32)은 크랭크축 구멍(4b)에 있어서의 단부 판부측의 부위에 끼워 넣어져 있다. 다른 쪽의 크랭크 베어링(32)은 크랭크축 구멍(4b)에 있어서의 기판부측의 부위에 끼워 넣어져 있다.
각 크랭크축(10)은 축 본체(10c)와, 축 본체(10c)에 일체적으로 형성된 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 편심부(10a)를 갖고 있다. 복수의 편심부(10a)는 크랭크 베어링(32)이 각각 장착되는 한 쌍의 저널부(10d) 사이의 위치에서, 축방향으로 배열되도록 배치되어 있다. 각 편심부(10a)는 각각 축 본체(10c)의 축심으로부터 소정의 편심량으로 편심된 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 각 편심부(10a)는 서로 소정 각도의 위상차를 갖도록 크랭크축(10)에 형성되어 있다. 또한, 편심부(10a)는 1개 또는 3개 이상 설치되어 있어도 된다.
크랭크축(10)은 양 저널부(10d)로부터 연장되어 있는 양단부의 부위에 각각 스플라인 가공이 실시되어 있다.
요동 기어(14)는 외주부에 다수의 치부(14a)가 형성된 외치 기어로 이루어지고, 외통부(2)의 내경보다도 약간 작게 형성되어 있다. 요동 기어(14)는 크랭크축(10)의 각 편심부(10a)에 각각 롤러 베어링(34)을 통해 설치되어 있다. 요동 기어(14)는 크랭크축(10)이 회전하면 편심부(10a)의 회전에 연동하고, 치부(14a)와 외통부(2) 내면의 내치 핀(3)과의 교합 위치를 순차 바꾸면서 회전한다.
요동 기어(14)는 중앙부 관통 구멍(14b)과, 복수의 편심부 삽입 관통 구멍(14c)과, 복수의 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)을 갖는다. 중앙부 관통 구멍(14b)은 요동 기어(14)의 직경 방향 중앙부에 형성되어 있다. 통체(30)가 생략되는 경우에는, 중앙부 관통 구멍(14b)은 생략할 수 있다.
편심부 삽입 관통 구멍(14c)은 요동 기어(14)에 있어서 중앙부 관통 구멍(14b)의 주위에 주위 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 각 편심부 삽입 관통 구멍(14c)에는 롤러 베어링(34)을 개재 장착한 상태에서 각 크랭크축(10)의 편심부(10a)가 각각 삽입 관통되어 있다. 또한, 도 2에서는, 롤러 베어링(34)은 생략되어 있다. 또한, 편심부 삽입 관통 구멍(14c)은 크랭크축(10)이 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있지 않은 경우에는, 그것에 따른 위치에 배치된다.
샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)은 요동 기어(14)에 있어서 중앙부 관통 구멍(14b)의 주위에 주위 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 각 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)은 주위 방향으로 이웃하는 편심부 삽입 관통 구멍(14c) 사이의 위치에 각각 형성되어 있다. 각 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)에는 캐리어(4)의 각 샤프트부(23)가 유극을 가진 상태로 삽입 관통되어 있다. 또한, 샤프트부 삽입 관통 구멍(14d)은 샤프트부(23)가 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있지 않은 경우에는, 그것에 따른 위치에 배치된다.
캐리어(4)에는 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 모터 설치부(38)가 설치되어 있다. 각 모터 설치부(38)는 각각 모터(12)를 보유 지지하기 위한 부위이고, 캐리어(4)의 직경 방향 중앙부의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 모터 설치부(38)는 크랭크축(10)의 위치에 따른 위치에 배치되므로, 크랭크축(10)이 주위 방향으로 등간격이 아닌 경우에는, 모터 설치부(38)도 주위 방향으로 등간격이 아닌 배치로 된다.
각 모터 설치부(38)는 커버부(24)의 본체부(24a)에 있어서, 단부 판부(22)의 오목부(22a)에 대향하는 위치에 설치되어 있다. 각 모터 설치부(38)는 본체부(24a)의 저부(24c)의 내면에 본체부(24a)와 일체적으로 형성되어 있다. 각 모터 설치부(38)는 저부(24c)로부터 단부 판부(22)[또는 기판부(21)]측을 향해 축방향으로 돌출되어 있다. 각 모터 설치부(38)는 축방향으로 본 때에 크랭크축 구멍(4b)과 동심 형상의 원환 형상으로 형성되어 있다. 즉, 각 모터 설치부(38)는 내측에 공간이 형성된 형상으로 되어 있다. 각 모터 설치부(38)는 모터(12)의 외주면과의 사이에 간극이 생길 정도의 내경을 갖는 내주면을 갖고 있고, 각 모터 설치부(38)의 내측 공간에 각각 모터(12)를 삽입할 수 있다.
모터(12)는 캐리어(4) 내에 배치되어 있다. 모터(12)의 일부위는 모터 설치부(38)의 내측 공간 내에 삽입되어 있다.
모터(12)는 크랭크축(10)의 일단부[모터 설치부(38)측의 단부]에 설치된 회전자(로터)(41)와, 캐리어(4)에 고정된 고정자(스테이터)(42)를 구비하고 있다. 회전자(41)는 원통 형상으로 형성되어 있고, 크랭크축(10)과 동심 형상이 되도록, 직경 방향의 중앙부에 있어서 크랭크축(10)의 일단부에 스플라인 결합되어 있다. 회전자(41)의 외주면에는 자석(41a)이 고정되어 있다.
회전자(41)에는 크랭크축(10)의 회전량을 검출하기 위한 인코더(45)가 설치되어 있다.
고정자(42)는 코일(42a) 및 철심(42b)을 구비하고 있다. 고정자(42)는 철심(42b)의 내주면이 회전자(41)의 외주면에 대향하도록, 회전자(41)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다.
모터(12)는 고정자(42)와 회전자(41)가 직경 방향에 대향하는 레이디얼 갭 모터에 의해 구성되어 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 모터(12)는 고정자(42)와 회전자(41)가 축방향에 대향하는 액셜 갭 모터에 의해 구성되어 있어도 된다.
모터 설치부(38)의 내측에는 스페이서(52)가 설치되어 있다. 스페이서(52)는 모터 설치부(38)와 모터(12)의 고정자(42) 사이의 간극을 메우는 것이고, 통 형상으로 형성되어 있다. 스페이서(52)는 모터 설치부(38)의 내측에 끼워 넣어짐으로써, 모터 설치부(38) 내에 고정되어 있다.
모터(12)는 고정자(42)의 축방향의 일단부[커버부(24)측의 단부]가 스페이서(52)의 내측에 끼워 넣어짐으로써, 모터 설치부(38)에 고정되어 있다. 또한, 모터(12)는 단부 판부(22)에 대해 기판부(21)와는 반대측에 배치되어 있으므로, 샤프트부(23)와 간섭하는 일은 없다.
스페이서(52)의 외경은 모터 설치부(38)의 내경에 대응한 치수로 되어 있다. 한편, 스페이서(52)는 캐리어(4) 내에 배치되는 모터(12)의 크기에 따른 두께를 갖는 것이 선정된다. 그와 같은 스페이서(52)는 두께가 다른 복수의 타입의 스페이서로부터 선택된다. 모터(12)의 외주부에는 코일(42a)과 철심(42b)이 존재하고 있다. 코일(42a) 및 철심(42b)[고정자(42)]이 스페이서(52)와 함께 모터 설치부(38) 내에 삽입되므로, 모터(12)[고정자(42)]의 장착 작업 부담을 경감할 수 있다. 또한, 요구 토크에 따른 모터(12)가 선택된 경우에 있어서, 적절한 스페이서(52)를 선정함으로써, 모터 설치부(38)와의 간극이 생기지 않아, 모터(12)를 설치할 수 있다.
브레이크(16)는 크랭크축(10)의 타단부[기판부(21)측의 단부]에 설치된 회전 플레이트(16a)와, 기판부(21)[캐리어(4)]에 고정된 전자석(16b)과, 축방향으로 왕복 이동 가능하게 전자석(16b)에 지지된 제동 플레이트(16c)를 구비하고 있다. 회전 플레이트(16a)는 축방향의 중앙부에 있어서 크랭크축(10)의 일단부에 스플라인 결합되어 있고, 크랭크축(10)에 수직인 자세로 되어 있다. 제동 플레이트(16c)는 자성체에 의해 구성되어 있고, 전자석(16b)의 온/오프 제어에 의해 회전 플레이트(16a)에 가압되는 제동 상태와, 회전 플레이트(16a)로부터 이격된 통상 상태를 취할 수 있다.
전자석(16b)은 원환 형상으로 형성됨과 함께, 기판부(21)의 오목부(21a) 내에 배치되어 있다. 오목부(21a)는 브레이크(16)를 보유 지지하기 위한 부위인 브레이크 설치부로서 기능한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 브레이크 설치부가 설치되어 있게 된다. 오목부(21a)는 캐리어(4)의 직경 방향 중앙부의 주위에 등간격으로 배치되어 있다. 오목부(21a)는 크랭크축 구멍(4b)과 동심 형상이고 또한 크랭크축(10)이 관통하는 원환 형상으로 형성되어 있다. 오목부(21a)는 요동 기어(14)에 대해 모터 설치부(38)와 반대측에 배치되어 있다. 그리고, 각 모터 설치부(38)와 각 오목부(21a)는 캐리어(4)의 주위 방향에 있어서 동일한 위치에 형성되어 있다.
오목부(21a)에는 크랭크축 구멍(4b)의 주연부에 있어서, 오목부(21a)의 저면으로부터 캐리어(4)의 축방향으로 연장되도록 형성된 브레이크 위치 결정부(21b)가 형성되어 있다. 브레이크 위치 결정부(21b)는 크랭크축 구멍(4b)과 동심 형상의 원통 형상으로 형성되어 있다. 전자석(16b)의 내측 테두리부에는 브레이크 위치 결정부(21b)의 형상에 대응한 형상의 오목부가 형성되어 있다. 전자석(16b)의 오목부에 브레이크 위치 결정부(21b)가 끼워 맞추어짐으로써, 전자석(16b)은 기판부(21)에 대해 위치 결정되어 있다. 그리고, 전자석(16b)은 볼트(체결구)(47)에 의해 기판부(21)에 고정되어 있다.
브레이크 위치 결정부(21b)의 내측에는 크랭크 베어링(32)이 장착되어 있다. 따라서, 브레이크 위치 결정부(21b)는 크랭크축(10)의 지지부로서도 기능하고 있다.
캐리어(4)에는 기판부(21)에 형성된 오목부(21a)에 의해 형성되는 개구를 막는 폐색 부재(49)가 설치되어 있다. 구체적으로, 기판부(21)의 축방향 외측의 면에 오목부(21a)가 형성되어 있고, 이 오목부(21a)에 의해 형성되는 공간은 크랭크축 구멍(4b)과 연통하고 있다. 폐색 부재(49)는 상기 공간의 축방향 단부의 개구를 막고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 모터(12)는 6개의 모터 설치부(38) 중, 2개의 모터 설치부(38)에 설치되어 있다. 도 2에서는, 모터(12)는 캐리어(4)의 회전 중심 주위에 있어서 180도의 간격을 두고 등간격으로 배치되어 있다.
도 3은 폐색 부재(49)를 제거한 상태에서, 도 1의 좌측에서 본 도면을 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 브레이크(16)는 6개의 오목부(21a)(브레이크 설치부) 중 2개의 오목부(21a)에 설치되어 있다. 모터(12)와 브레이크(16)는 주위 방향의 동일한 위치에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 모터(12) 및 브레이크(16)는 동일한 크랭크축(10)에 설치되어 있다. 즉, 브레이크(16)는 모터 설치부(38)에 설치된 모터(12)로부터 직접 구동력을 받는 크랭크축(10)이 회전하지 않도록 작동한다. 이 이외의 크랭크축(10)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 모터(12) 및 브레이크(16) 모두 설치되어 있지 않다. 또한, 모터(12) 및 브레이크(16)는 다른 크랭크축(10)에 설치되어 있어도 된다.
모터 설치부(38)의 각각에 모터(12)가 배치되고, 모든 오목부(21a)(브레이크 설치부)에 각각 브레이크(16)가 배치되어도 된다. 이 경우, 6개의 모터(12)와 6개의 브레이크(16)가 사용되게 된다.
다음에, 본 실시 형태에 의한 기어 장치(1)의 동작에 대해 설명한다.
모터(12)가 구동되면, 상기 모터(12)가 설치된 2개의 크랭크축(10)은 각각의 축 주위로 회전한다. 그리고, 이들 크랭크축(10)의 회전에 수반하여, 상기 크랭크축(10)의 편심부(10a)가 편심 회전한다. 이에 의해, 요동 기어(14)는 편심부(10a)의 편심 회전에 연동하여 치부(14a)와 외통부(2)의 내치 핀(3)의 교합 위치를 순차 바꾸면서 회전한다. 이에 의해, 외통부(2)와 캐리어(4) 사이에서 상대 회전이 발생한다. 본 실시 형태에서는, 외통부(2)는 베이스에 고정되고 부동이므로, 요동 기어(14)의 요동 회전에 의해, 캐리어(4)가 축 주위로 회전한다. 그것에 의해, 캐리어(4) 및 선회체는 모터(12)의 회전수로부터 감속된 회전수로 외통부(2) 및 베이스에 대해 상대 회전한다.
여기서, 기어 장치(1)가 발생하는 토크를 조정하는 방법에 대해 설명한다. 이 기어 장치(1)에는 모터(12)가 스페이서(52)를 통해 모터 설치부(38)의 내측에 배치된 상태로 되어 있다. 이때 발생하는 토크가 요구 토크를 만족시키면 이대로도 좋지만, 요구 토크를 만족시킬 수 없는 경우에는, 보다 큰 토크를 발생하는 모터(12)로 교환할 필요가 있다.
모터(12)를 교환하기 위해서는, 먼저, 볼트(26)를 제거하고 커버부(24)를 단부 판부(22)로부터 제거한다. 이때, 모터(12)의 회전자(41)는 크랭크축(10)측에 남고, 모터 설치부(38), 스페이서(52) 및 모터(12)의 고정자(42)로부터 제거된다. 또한, 폐색 부재(49)를 기판부(21)로부터 제거한다. 그리고, 모터(12)의 회전자(41)를 크랭크축(10)으로부터 제거하고, 요구 토크에 따라 선택된 다른 모터(12)의 회전자(41)를 크랭크축(10)에 설치한다. 또한, 이 회전자(41)에 따른 사이즈의 고정자(42)와, 고정자(42)의 사이즈에 적합한 두께를 갖는 스페이서(52)를 모터 설치부(38)에 설치한다. 또한, 필요에 따라 브레이크(16)를 교환한다. 그리고, 고정자(42) 내에 회전자(41)가 삽입되도록, 고정자(42) 및 스페이서(52)가 설치된 커버부(24)를 단부 판부(22)에 설치한다. 또한, 폐색 부재(49)를 기판부(21)에 설치한다. 이에 의해, 기어 장치(1)가 발생하는 토크의 조정 방법이 완료된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 캐리어(4)의 모터 설치부(38)에 설치된 모터(12)에 의해 크랭크축(10)이 구동되면, 캐리어(4)와 외통부(2) 사이에서 상대 회전이 발생한다. 이때, 캐리어(4)와 외통부(2) 사이의 상대 회전을 일으키게 하는 토크의 크기는 크랭크축(10)을 구동하는 모터(12)의 크기에 따라 결정된다.
또한, 본 실시 형태에서는 모터 설치부(38)와 모터(12) 사이의 간극이 스페이서(52)에 의해 메워져 있다. 바꾸어 말하면, 모터(12)의 치수보다도 큰 설치 치수를 갖는 모터 설치부(38)가 캐리어(4)에 설치되어 있다. 이로 인해, 모터(12)를 보다 큰 치수를 갖는 모터(12)로 변경할 수 있는 여지가 남아 있다. 따라서, 치수가 큰 모터(12)로 변경함으로써, 보다 큰 토크를 발생하는 기어 장치(1)로 할 수 있다. 이 경우, 캐리어(4)에 특별한 가공을 실시하지 않고, 모터(12)를 변경할 수 있다. 바꾸어 말하면, 토크가 다른 기어 장치(1)에 대해, 외통부(2), 캐리어(4) 및 주베어링(6)을 동일한 부품으로 공통화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 모터 설치부(38)가 환 형상으로 형성되어 있고, 모터 설치부(38)의 내측에 스페이서(52)가 끼워 넣어져 있으므로, 스페이서(52)를 안정적으로 보유 지지할 수 있다. 또한, 스페이서(52)가 통 형상으로 형성되어 있으므로, 모터(12)의 전체 둘레에서 모터(12)를 보유 지지할 수 있다. 따라서, 모터(12)를 보다 안정적으로 보유 지지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 모터(12)가, 발생하는 토크에 따라 몸통 둘레의 크기가 다른 레이디얼 갭 모터에 의해 구성되어 있다. 이로 인해, 스페이서(52)의 유무 또는 스페이서(52)의 두께에 따라, 몸통 둘레 치수가 보다 큰 모터(12)를 설치하는 것이 가능해진다. 따라서, 토크 크기를 보다 크게 변경할 수 있고, 요구 토크가 변경으로 된 경우에도 대처 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경, 개량 등이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는 크랭크축(10), 모터 설치부(38) 및 오목부(21a)(브레이크 설치부)가 각각 6개 형성된 구성으로 되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 크랭크축(10), 모터 설치부(38) 및 오목부(21a)가 각각 1개 또는 2개 이상 형성되어 있어도 되고, 바람직하게는 각각 4개 또는 8개 형성되어 있어도 된다.
도 1에서는, 좌측에 배치된 판부가 기판부(21)로서 구성되고, 우측에 배치된 판부가 단부 판부(22)로서 구성된 예를 도시하고 있지만, 이것과 역의 구성으로 해도 된다. 즉, 좌측에 배치된 판부가 단부 판부(22)로서 구성되고, 우측에 배치된 판부가 기판부(21)로서 구성되어 있어도 된다. 이 구성의 경우, 우측에 배치된 판부에 샤프트부가 일체적으로 형성된 기판부(21)로 되고, 커버부(24)가 기판부(21)에 체결되는 구성으로 된다. 이 경우, 오목부(브레이크 설치부)가 단부 판부(22)에 형성된 구성으로 된다. 그리고, 모터(12)가 기판부(21)와 커버부(24) 사이에 배치되고, 브레이크(16)가 단부 판부(22)에 설치된 구성으로 된다. 이 경우에도, 모터 설치부(38)는 커버부(24)에 형성된 구성으로 된다.
상기 실시 형태에서는 모터 설치부(38)가 환 형상으로 형성된 구성으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 모터 설치부(38)의 내측에 공간이 형성되는 구성이면 된다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 모터 설치부(38)는 주위 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 원호 형상의 부위를 갖는 구성이어도 된다. 또한, 모터 설치부(38)는 단면이 C자 형상(원호 형상)으로 형성된 구성, 즉 단면이, 전체 둘레에 걸쳐서 연속된 환 형상이 아니고, 1군데에서 도중에 끊어진 구성의 환 형상이어도 된다.
상기 실시 형태에서는 스페이서(52)가 통 형상으로 형성된 구성으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 스페이서(52)의 내측에 공간이 형성되는 구성이면 된다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 스페이서(52)는 주위 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 원호 형상의 부위를 갖는 구성이어도 된다. 또한, 스페이서(52)는 단면이 C자 형상(원호 형상)으로 형성된 구성, 즉 단면이, 전체 둘레에 걸쳐서 연속한 환 형상이 아니고, 1군데에서 도중에 끊어진 구성의 환 형상이어도 된다.
여기서, 상기 실시 형태에 대해, 개략적으로 설명한다.
상기 실시 형태에 따른 편심 요동형 기어 장치는 외통부와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부가 설치된 캐리어와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링과, 상기 모터 설치부의 상기 내측 공간에 적어도 일부위가 삽입된 모터와, 상기 모터 설치부와 상기 모터 사이의 간극을 메우는 스페이서와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 상기 모터의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축을 구비하고 있다.
상기 실시 형태에서는 캐리어의 모터 설치부에 설치된 모터에 의해 크랭크축이 구동되면, 캐리어와 외통부 사이에서 상대 회전이 발생한다. 이때, 캐리어와 외통부 사이의 상대 회전을 일으키게 하는 토크의 크기는 크랭크축을 구동하는 모터의 크기에 따라 결정된다.
그런데, 상기 실시 형태에서는 모터 설치부와 상기 설치부의 내측에 삽입된 모터 사이의 간극이 스페이서에 의해 메워져 있다. 바꾸어 말하면, 모터의 치수보다도 큰 설치 치수를 갖는 모터 설치부가 캐리어에 설치되어 있다. 이로 인해, 모터를 보다 큰 치수를 갖는 모터로 변경할 수 있는 여지가 남아 있다. 따라서, 치수가 큰 모터로 변경함으로써, 보다 큰 토크를 발생하는 기어 장치로 할 수 있다. 이 경우, 캐리어에 특별한 가공을 행하지 않고, 모터를 변경할 수 있다. 바꾸어 말하면, 토크가 다른 기어 장치에 대해 외통부, 캐리어 및 주베어링을 동일한 부품으로 공통화할 수 있다. 따라서, 요구 토크가 초기의 사양부터 변경으로 된 경우에도 용이하게 대처할 수 있고, 또한 재고 부담의 경감에도 기여할 수 있다.
상기 모터 설치부는 환 형상으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 상기 스페이서는 통 형상으로 형성되어 있고, 상기 스페이서의 외주면이 상기 모터 설치부의 내주면에 접촉하고, 상기 스페이서의 내주면이 상기 모터에 접촉하고 있어도 된다.
이 형태에서는 환 형상으로 형성된 모터 설치부의 내측에 스페이서가 끼워 넣어져 있으므로, 스페이서를 안정적으로 보유 지지할 수 있다. 또한, 스페이서가 통 형상으로 형성되어 있으므로, 모터의 전체 둘레에서 모터를 보유 지지할 수 있다. 따라서, 모터를 보다 안정적으로 보유 지지할 수 있다.
상기 모터는 레이디얼 갭 모터에 의해 구성되어 있어도 된다. 레이디얼 갭 모터는 발생하는 토크에 따라 몸통 둘레의 크기가 다르다. 이 형태에서는, 모터가 레이디얼 갭 모터에 의해 구성되어 있으므로, 스페이서의 유무 또는 스페이서의 두께에 따라, 몸통 둘레 치수가 큰 모터를 설치하는 것이 가능해진다. 따라서, 토크의 크기를 보다 크게 변경할 수 있고, 요구 토크가 변경으로 된 경우에도 대처 가능하다.
상기 크랭크축 및 상기 모터 설치부는 각각 복수 설치되어 있어도 된다. 상기 모터는 상기 복수의 모터 설치부 중 적어도 하나에 끼워 넣어져 있어도 된다. 이 경우, 상기 모터가 끼워 넣어진 상기 적어도 하나의 모터 설치부에 상기 스페이서가 사용되어 있어도 된다.
상기 실시 형태에 관한 편심 요동형 기어 장치의 토크 조정 방법은 외통부와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부가 설치된 캐리어와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링과, 상기 모터 설치부에 설치된 모터와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 상기 모터로부터의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축을 구비하고 있는 편심 요동형 기어 장치의 토크 조정 방법이다. 이 토크 조정 방법은 상기 모터 설치부의 상기 내측 공간의 크기의 범위 내에서, 요구 토크에 따라 선정된 모터의 적어도 일부위를 상기 내측 공간에 삽입하고, 상기 모터 설치부와 상기 모터 사이의 간극을 스페이서로 메우면서 상기 모터 설치부에 상기 모터를 설치함으로써, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 발생하는 상대 회전의 토크를 조정한다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 실시 형태에 따르면, 요구 토크의 변경에 용이하게 대처 가능하고, 또한 재고 부담의 경감에 기여할 수 있다.

Claims (5)

  1. 외통부와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부가 설치된 캐리어와,
    상기 외통부와 상기 캐리어 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링과,
    상기 모터 설치부의 상기 내측 공간에 적어도 일부위가 삽입된 모터와,
    상기 모터 설치부와 상기 모터 사이의 간극을 메우는 스페이서와,
    상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 상기 모터의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축을 구비하고 있는, 편심 요동형 기어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터 설치부는 환 형상으로 형성되어 있고,
    상기 스페이서는 통 형상으로 형성되어 있고, 상기 스페이서의 외주면이 상기 모터 설치부의 내주면에 접촉하고, 상기 스페이서의 내주면이 상기 모터에 접촉하고 있는, 편심 요동형 기어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모터는 레이디얼 갭 모터에 의해 구성되어 있는, 편심 요동형 기어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크랭크축 및 상기 모터 설치부는 각각 복수 설치되어 있고,
    상기 모터는 상기 복수의 모터 설치부 중 적어도 하나에 끼워 넣어져 있고,
    상기 모터가 끼워 넣어진 상기 적어도 하나의 모터 설치부에 상기 스페이서가 사용되어 있는, 편심 요동형 기어 장치.
  5. 외통부와, 내측 공간을 갖는 형상의 모터 설치부가 설치된 캐리어와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이의 상대 회전을 허용하는 주베어링과, 상기 모터 설치부에 설치된 모터와, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 상대 회전이 발생하도록, 상기 모터로부터의 구동력을 받아 회전하는 크랭크축을 구비하고 있는 편심 요동형 기어 장치의 토크 조정 방법이며,
    상기 모터 설치부의 상기 내측 공간의 크기의 범위 내에서, 요구 토크에 따라 선정된 모터의 적어도 일부위를 상기 내측 공간에 삽입하고, 상기 모터 설치부와 상기 모터 사이의 간극을 스페이서로 메우면서 상기 모터 설치부에 상기 모터를 설치함으로써, 상기 외통부와 상기 캐리어 사이에서 발생하는 상대 회전의 토크를 조정하는, 편심 요동형 기어 장치의 토크 조정 방법.
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