KR101957887B1

KR101957887B1 - 입력축받이가 부착된 파동기어 유닛

Info

Publication number: KR101957887B1
Application number: KR1020120144387A
Authority: KR
Inventors: 요시카즈 야지마; 카오리 타카미네; 마사노리 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2019-03-13
Also published as: JP2014074450A; TWI563193B; KR20140044255A; JP5984606B2; CN103711842A; TW201414937A

Abstract

본 발명은, 제작 및 조립이 간단한 축받이 기구에 의해 지지된 입력축을 구비한 입력축받이가 부착된 파동기어유닛을 제안하는 것을 과제로 한다.
파동기어유닛(1)은, 내장된 파동기어기구(5)의 입력축(6)이, 제1 입력축받이(7) 및 제2 입력축받이(8)에 의해 지지되어 있다. 입력축(6), 여기에 장착된 파동발생기(16)의 축방향의 위치가 고정되어 있으므로, 모터 조립작업이 간단하다. 입력축(6)을 지지하고 있는 제2 입력축받이(8)의 축받이 하우징(21)은 가요성 외치기어(15)의 원환형상 보스(15c)를 사이에 끼우고, 체결볼트(22)에 의해, 출력용 원반(4)에 체결고정되어 있다. 원환형상 보스(15c)에 나사절삭 가공, 오목부 등의 가공을 행하지 않고, 간단한 구성에 의해, 입력축(6)의 축받이 기구 및, 가요성 외치기어(15)를 출력용 원반(4)에 고정하는 고정기구가 구성되어 있다.

Description

입력축받이가 부착된 파동기어 유닛{WAVE GEAR UNIT WITH INPUT BEARINGS}

본 발명은, 모터를 간단하게 조립가능한 입력축받이가 부착된 파동기어 유닛에 관한 것이다.

입력축받이가 부착된 파동기어유닛으로서는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 컵형상의 가요성 외치(外齒)기어를 구비한 유닛형 파동기어장치가 알려져 있다. 이러한 유닛형 파동기어장치에 있어서는, 파동발생기의 강성(剛性) 캠판의 일방의 단면에 입력축이 형성되고, 강성 캠판의 타방의 단면에 축부(軸部)가 형성되어 있다. 입력축은, 유닛 케이스 단판(端板)에 부착된 제1 축받이에 의해 지지되며, 반대측의 축부의 선단은, 가요성 외치기어의 원반형상의 보스(boss)에 부착된 제1 입력축받이에 의해 지지되어 있다.

이들 한 쌍의 입력축받이에 의해 파동발생기는 축방향으로 고정되어 있으며, 강성 내치기어와 파동발생기가 축방향으로 위치결정된 상태로 되어 있다. 따라서, 모터의 모터축에 유닛형 파동기어장치를 연결하여 액추에이터를 구성할 때에는, 입력축에 모터축을 연결고정하는 것만으로 되어, 조립작업이 간단하다.

또한, 특허문헌 1의 유닛형 파동기어장치에서는, 컵형상의 가요성 외치기어의 원반형상의 보스에 있어서의 일방의 단면에 축받이 장착용의 오목부를 형성하고, 타방의 단면에 출력축을 일체로 형성하고 있다. 구조를 간소화하고, 부품갯수를 저감함으로써, 조립작업을 간단하게 행할 수 있다.

특허문헌 2에는, 파동기어장치와 모터가 일체화된 구성의 액추에이터가 개시되어 있다. 이 액추에이터에 조립되어 있는 파동기어장치에서는, 하우징의 단판의 중심관통구멍에, 장치 축선을 따른 한 방향으로부터 컵형상의 가요성 외치기어의 원환(圓環)형상의 보스가 나사삽입 고정되어 있다. 이 보스에는 장치 축선을 따른 동일 방향으로부터 원환형상의 축받이 베어링이 압입(壓入) 고정되어 있다. 이 축받이 베어링에는 축받이가 장착되어 있다. 또한, 모터축과 파동기어장치의 입력축이 단일의 중공축으로서 형성되어 있다. 중공축의 일단은, 축받이 베어링에 장착된 축받이에 의해 지지되어 있다. 이 중공축의 축방향의 도중의 부위는, 파동기어장치와 모터의 사이를 구획하고 있는 구획벽에 부착된 축받이에 의해 지지되어 있다.

일본 특허공개 2002-21948호 공보 일본 특허공개 2002-243000호 공보

특허문헌 1에 개시된 유닛형 파동기어장치에서는, 절삭가공에 의해 제조되는 가요성 외치기어의 보스에, 축받이 장착용의 오목부 등이 형성되어 있다. 이 때문에, 가요성 외치기어의 가공인시(工數, man-hour)가 증가한다. 특허문헌 2에 개시된 액추에이터에 있어서는, 하우징의 단판의 중심관통구멍에, 장치 축선을 따른 방향으로부터, 컵형상의 가요성 외치기어의 원환형상의 보스가 나사삽입 고정되며, 이 보스에는 동일 방향으로부터 원환형상의 축받이 베어링이 압입 고정되어 있다. 이 때문에, 축받이 부분이 축선방향으로 길어져, 장치를 축방향으로 단축화하는데는 불리한 구조이다. 또한, 단판(端板)에 나사삽입 고정하는 나사부를 구비한 보스를 가공할 필요가 있으므로, 가요성 외치기어의 가공인시도 증가한다.

본 발명의 과제는, 제작 및 조립이 간단한 입력축받이 기구에 의해 입력축이 지지되어 있는 입력축받이가 부착된 파동기어유닛을 제안하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 입력축받이가 부착된 파동기어유닛은,

통형상(筒狀) 케이싱과,

이 통형상 케이싱의 입력측 개구단에 고정된 단판과,

상기 통형상 케이싱의 출력측 개구단에 회전가능한 상태로 부착된 출력용 원반과,

상기 통형상 케이싱의 내측에 조립되어 있는 컵형의 파동기어기구와,

상기 단판에 형성된 중심관통구멍을 관통하여 연장되는 입력축과,

상기 파동기어기구의 컵형상의 가요성 외치기어를, 상기 출력용 원반에 체결고정하는 고정기구와,

상기 입력축을 지지하는 제1 입력축받이 및 제2 입력축받이를

가지며,

상기 가요성 외치기어는, 상기 출력용 원반에서의 상기 단판의 측을 향하는 내측단면에, 동축으로 겹친 원환형상 보스를 구비하고,

상기 고정기구는, 상기 원환형상 보스에서의 상기 단판의 측을 향하는 원환형상 단면(端面)에, 동축으로 겹친 원환형상의 축받이 하우징과, 이 축받이 하우징을, 상기 원환형상 보스를 사이에 끼우고, 상기 출력용 원반에 체결고정하는 복수개의 체결볼트를 구비하며,

상기 입력축은, 모터축 연결용의 축장착 구멍을 구비한 중공(中空)축부와, 이 중공축부에서의 상기 축받이 하우징의 측에 봉쇄축단부(封鎖軸端部)로부터 동축으로 돌출하여 상기 축받이 하우징의 내부까지 연장되는 솔리드축부(中實軸部, solid shaft)를 구비하며,

상기 파동기어기구의 파동발생기는, 상기 입력축과, 이 입력축의 상기 중공축부의 외주에 장착된 강성 캠판과, 이 강성 캠판의 외주면에 장착한 웨이브 베어링을 구비하고,

상기 제1 입력축받이는, 상기 단판의 상기 중심관통구멍의 내주면과 상기 중공축부의 외주면 사이에 장착되며,

상기 제2 입력축받이는, 상기 축받이 하우징의 내주면과 상기 솔리드축부의 외주면 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

파동발생기의 입력축은, 그 입력측의 부위 및 출력측의 부위에 있어서, 각각 제1 입력축받이 및 제2 입력축받이에 의해 지지되어 있다. 따라서, 파동발생기는, 이들 제1, 제2 입력축받이에 의해 축방향에 있어서 고정되어 있다. 모터 조립시에, 파동발생기를 축방향으로 위치결정하는 작업이 실질적으로 불필요하다.

또한, 가요성 외치기어의 원환형상 보스는, 출력용 원반과 축받이 하우징의 사이에 끼워져 있다. 이들 3부재는, 이러한 상태에서, 체결볼트에 의해 체결고정되어 있다. 원환형상 보스는 나사절삭(thread-cutting) 가공, 축받이용의 오목부 가공 등이 불필요하다. 따라서, 가요성 외치기어의 가공인시의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 3부재를 체결볼트로 함께 체결하고 있으므로, 이들 3부재의 고정기구를 적은 부품갯수로 구성할 수 있다. 따라서, 제작 및 조립이 간단한 축받이 기구에 의해 입력축(6)이 지지되어 있는 입력축받이가 부착된 파동기어유닛이 얻어진다.

여기서, 3부재를 양호한 정밀도로 조립하기 위해서는 다음과 같이 하면 좋다. 가요성 외치기어의 원환형상 보스의 중심관통구멍과 출력용 원반에 형성한 중심관통구멍을, 동일 내경(內徑)의 관통구멍으로 한다. 또한, 축받이 하우징에, 원환형상 보스의 중심관통구멍 및 출력용 원반의 중심관통구멍에 압입 고정되는 압입원통을 일체로 형성해둔다. 이와 같이 하면, 압입 원통에 의해, 3부재를 코어(芯)어긋남없이 체결고정할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 파동기어유닛을 나타내는 종단면도 및 출력측의 단면도이다.

이하에, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 파동기어유닛을 설명한다. 도 1(a)는, 본 실시형태에 관한 파동기어유닛에 모터를 조립한 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 1(b)는 그 출력측의 단면도이다.

파동기어유닛(1)은, 원통형상 케이싱(2)과, 이 원통형상 케이싱(2)의 입력측 개구단(2a)에 고정된 단판(3)과, 원통형상 케이싱(2)의 반대측의 출력측 개구단(2b)에 회전가능한 상태로 부착된 출력용 원반(4)을 구비하고 있다.

이들 원통형상 케이싱(2), 단판(3) 및 출력용 원반(4)의 내부에는, 컵형상의 파동기어기구(5)가 조립되어 있다. 또한, 단판(3)에는 중심관통구멍(3a)이 형성되어 있으며, 이 중심관통구멍(3a)에는 입력축(6)이 동축 상태로 관통하고 있다.

입력축(6)은, 제1 입력축받이(7)에 의해, 회전가능한 상태로 지지되어 있다. 제1 입력축받이(7)는, 단판(3)의 중심관통구멍(3a)의 내주면에 장착되어 있다. 또한, 입력축(6)은, 파동기어기구(5)의 내부에 있어서, 제2 입력축받이(8)에 의해, 회전가능한 상태로 지지되어 있다. 단판(3)의 외측단면(3b)에는 원환형상의 부착 플랜지(9)를 사이에 두고, 모터(10)가 동축으로 조립되어 있다. 모터(10)의 모터축(10a)은, 입력축(6)에 동축으로 연결고정된다. 모터(10) 및 파동기어유닛(1)에 의해 회전 액추에이터(A)가 구성된다.

모터(10)를 회전구동하면, 모터 회전이 파동기어기구(5)에 의해 감속되며, 감속회전이 출력용 원반(4)으로부터 취출(取出)된다. 출력용 원반(4)에 연결 고정되는 부하측의 부재(미도시)가 회전 구동된다.

파동기어유닛(1)의 각 부의 구성을 상세하게 설명한다. 원통형상 케이싱(2)은, 그 입력측 개구단(2a)의 부위가 대지름(大徑) 플랜지부로 되어 있다. 이 대지름 플랜지부의 원환형상 단면(端面)에는, 전체로서 원반형상의 단판(3)의 외주측의 부위가, 체결볼트(11)에 의해 고정되어 있다. 원통형상 케이싱(2)의 출력측 개구단(2b)에는, 크로스롤러 베어링(Cross roller bearing, 12)을 통하여 출력용 원반(4)이 회전가능한 상태로 부착되어 있다. 크로스롤러 베어링(12)의 외륜(外輪)(12a)은, 원통형상 케이싱(2)의 출력측 개구단(2b)의 원환형상 단면에, 체결볼트(13)에 의해 고정되어 있다. 외륜(12a)의 내측에는, 출력용 원반(4)이 동축으로 배치되어 있다. 이 출력용 원반(4)의 외주가장자리 부분이, 크로스롤러 베어링(12)의 내륜으로서 기능한다. 즉, 출력용 원반(4)의 원형 외주면에는, 롤러(12b)의 내륜측의 궤도면(12c)이 일체로 형성되어 있다.

파동기어기구(5)는, 원환형상의 강성 내치기어(14)와, 컵형상의 가요성 외치기어(15)와, 파동발생기(16)를 구비하고 있다. 강성 내치기어(14)는, 원통형상 케이싱(2)의 입력측 개구단(2a)의 내주면 부분에 고정되어 있다. 가요성 외치기어(15)는, 원통형상 바디부(15a)와, 이 원통형상 바디부(15a)의 일단으로부터 반경방향의 내측으로 연장되어 있는 원환형상의 다이어프램(diaphragm, 15b)과, 이 다이어프램(15b)의 내주가장자리에 연속하여 내측으로 연장되어 있는 원환형상 보스(15c)를 구비하고 있다. 원통형상 바디부(15a)의 타방의 단부는, 개구단으로 되어 있으며, 이 개구단의 외주면 부분에 외치(15d)가 형성되어 있다.

가요성 외치기어(15)는, 외치(15d)가 형성되어 있는 개구단의 측이, 입력측(모터 조립부착측)을 향하는 상태로 배치되어 있다. 외치(15d)는, 강성 내치기어(14)의 내치(14a)에 대치한 위치에 있으며, 내치(14a)에 맞물림가능하다.

파동발생기(16)는, 입력축(6)과, 이 입력축(6)의 외주면에 장착된 강성 캠판(16a)과, 이 강성 캠판(16a)의 외주면에 장착된 웨이브 베어링(16b)을 구비하고 있다. 강성 캠판(16a)은, 올댐 커플링(Oldham's coupling, 16c)으로 이루어지는 정렬(調芯, Alignment)기구를 통하여, 입력축(6)에 부착되어 있다. 웨이브 베어링(16b)은, 반경방향으로 휨가능한 외륜 및 내륜을 구비한 볼 베어링이다. 본 예의 강성 캠판(16a)은 타원형 윤곽(輪郭)의 것이다. 웨이브 베어링(16b)은, 강성 캠판(16a)과, 가요성 외치기어(15)의 원통형상 바디부(15a)에서의 외치 형성부분의 내주면과의 사이에 장착되어 있다. 따라서, 가요성 외치기어(15)의 외치 형성부분은 타원형상으로 휘어 있으며, 타원형의 형상의 장축방향의 양단에 위치하는 외치(15d)의 부분이, 강성 내치기어(14)의 내치(14a)의 부분에 맞물려 있다.

가요성 외치기어(15)는 출력용 원반(4)에 동축으로 고정되어 있다. 즉, 가요성 외치기어(15)의 원환형상 보스(15c)의 출력측의 원환형상 단면은, 출력용 원반(4)의 내측 단면에 고정되어 있다. 원반형상 보스(15c)를 출력용 원반(4)에 고정하고 있는 고정기구는, 원환형상 보스(15c)에서의 내측의 원환형상 단면에 동축으로 겹친 원환형상의 축받이 하우징(21)과, 이 축받이 하우징(21)을, 원환형상 보스(15c)를 사이에 끼우고, 출력용 원반(4)에 체결고정하는 복수개의 체결볼트(22)를 구비하고 있다. 축받이 하우징(21)의 내주면에, 입력축(6)의 축단부를 지지하고 있는 제2 입력축받이(8)가 장착되어 있다.

이와 같이, 파동발생기(16)의 입력축(6)은, 제1 입력축받이(7) 및 제2 입력축받이(8)에 의해 지지되어 있다. 따라서, 파동발생기(16)는, 그 축방향의 위치가 고정되어 있다. 모터 조립시에, 파동발생기(16)의 축방향의 위치결정이 실질적으로 불필요하다. 따라서, 모터 조립작업이 용이하다.

또한, 가요성 외치기어(15)의 원환형상 보스(15c)는, 출력용 원반(4)과 축받이 하우징(21)의 사이에 끼워져 있다. 이들 3부재(15c, 4, 21)는, 이 상태에서 체결볼트(22)에 의해 체결고정되어 있다. 가요성 외치기어(15)의 원환형상 보스(15c)에는, 나사절삭 가공, 축받이용의 오목부 가공 등이 불필요하여, 가요성 외치기어의 가공인시의 증가를 억제할 수 있다. 또, 3부재를 체결볼트(22)에 의해 함께 체결하고 있으므로, 이들 3부재의 고정기구를 적은 부품갯수로 구성할 수 있다. 따라서, 제작 및 조립이 간단한 축받이 기구에 의해 입력축(6)이 지지되어 있는 파동기어유닛이 얻어진다.

여기서, 출력용 원반(4)에는 중심관통구멍(4a)이 형성되어 있다. 이 중심관통구멍(4a)의 내경은, 가요성 외치기어(15)의 원환형상 보스(15c)에 형성한 중심관통구멍(15e)의 내경과 동일하다. 축받이 하우징(21)에는 압입원통(21a)이 형성되어 있다. 압입원통(21a)은, 축받이 하우징(21)의 출력측의 원환형상 단면의 내주가장자리 부분으로부터, 출력측으로 동축 상태로 돌출하고 있다. 압입원통(21a)은, 원환형상 보스(15c)의 중심관통구멍(15e) 및 출력용 원반(4)의 중심관통구멍(4a)에 압입 고정된다. 압입원통(21a)에 의해, 3부재(15, 21, 4)를 축어긋남없이 체결고정할 수 있다.

다음으로, 입력축(6)은, 모터축 연결용의 축장착 구멍(6a)을 구비한 중공축부(6b)와, 이보다도 소지름(小經)의 솔리드축부(6c)를 구비하고 있다. 솔리드축부(6c)는 중공축부(6b)에서의 축받이 하우징(21)의 측의 봉쇄축단부로부터 동축으로 돌출되어 있다. 솔리드축부(6c)의 축단부는, 축받이 하우징(21)의 내부에 동축 상태로 연장되어 있다. 축받이 하우징(21)의 내측에 장착된 제2 입력축받이(8)는, 입력축(6)의 솔리드축부(6c)의 축단부를 지지하고 있다.

입력축(6)의 중공축부(6b)에는, 강성 캠판(16a)이 장착되어 있다. 중공축부(6b)는, 단판(3)의 중심관통구멍(3a)을 관통하여 입력측으로 돌출되어 있는 축단부를 구비하고 있다. 이 축단부의 단부는 개구되어 있으며, 모터축 장착 구멍으로 되어 있다. 모터축(10a)이 상기 모터축 장착 구멍으로부터 축방향으로 삽입되며, 상기 중공축부(6b)에 동축으로 연결 고정된다. 단판(3)의 중심관통구멍(3a)의 내주면에는 제1 입력축받이(7)가 장착되어 있다. 제1 입력축받이(7)는 입력축(6)의 중공축부(6b)를 지지하고 있다. 또한, 제1 입력축받이(7)의 외측에는 오일시일(23)이 장착되어 있다.

1 파동기어유닛
2 원통형상 케이싱
2a 입력측 개구단
2b 출력측 개구단
3 단판
3a 중심관통구멍
3b 외측단면
4 출력용 원반
4a 중심관통구멍
5 파동기어기구
6 입력축
6a 축장착구멍
6b 중공축부
6c 솔리드축부
7 제1 입력축받이
8 제2 입력축받이
9 부착용 플랜지
10 모터
10a 모터축
A 회전 액추에이터
11 체결볼트
12 크로스롤러 베어링
12a 외륜
12b 롤러
12c 내륜측의 궤도면
13 체결볼트
14 강성 내치기어
14a 내륜
15 가요성 외치기어
15a 원통형상 바디부
15b 다이어프램
15c 원환형상 보스
15d 외치
15e 중심관통구멍
16 파동발생기
16a 강성 캠판
16b 웨이브 베어링
16c 올댐 커플링
21 축받이 하우징
21a 압입 원통
22 체결볼트
23 오일시일

Claims

통형상 케이싱(2)과,
이 통형상 케이싱(2)의 입력측 개구단(2a)에 고정된 단판(3)과,
상기 통형상 케이싱(2)의 출력측 개구단(2b)에 회전가능한 상태로 부착된 출력용 원반(4)과,
상기 통형상 케이싱(2)의 내측에 조립되어 있는 컵형의 파동기어기구(5)와,
상기 단판(3)에 형성된 중심관통구멍(3a)을 관통하여 연장되는 입력축(6)과,
상기 파동기어기구(5)의 컵형상의 가요성 외치기어(15)를 상기 출력용 원반(4)에 체결고정하는 고정기구와,
상기 입력축(6)을 지지하는 제1 입력축받이(7) 및 제2 입력축받이(8)를 가지며,
상기 파동기어기구(5)의 상기 가요성 외치기어(15)는, 상기 출력용 원반(4)에서의 상기 단판(3)의 측을 향하는 내측 단면에 동축으로 겹친 원환형상 보스(15c)를 구비하고,
상기 파동기어기구(5)의 파동발생기(16)는, 상기 입력축(6)과, 이 입력축(6)의 중공축부(6b)의 외주에 장착된 강성 캠판(16a)과, 이 강성 캠판(16a)의 외주면에 장착한 웨이브 베어링(16b)을 구비하며,
상기 고정기구는, 상기 원환형상 보스(15c)에서의 상기 단판(3)의 측을 향하는 원환형상 단면에, 동축으로 겹친 원환형상의 축받이 하우징(21)과, 이 축받이 하우징(21)을, 상기 원환형상 보스(15c)를 사이에 끼우고, 상기 출력용 원반(4)에 체결고정하는 복수개의 체결볼트(22)를 구비하며,
상기 입력축(6)은, 모터축 연결용의 축장착 구멍(6a)을 구비한 상기 중공축부(6b)와, 이 중공축부(6b)에서의 상기 축받이 하우징(21)의 측의 봉쇄축단부로부터 동축으로 돌출하여 상기 축받이 하우징(21)의 내부까지 연장되는 솔리드(中實)축부(6c)를 구비하고,
상기 제1 입력축받이(7)는, 상기 단판(3)의 상기 중심관통구멍(3a)의 내주면과 상기 중공축부(6b)의 외주면 사이에 장착되며,
상기 제2 입력축받이(8)는, 상기 축받이 하우징(21)의 내주면과 상기 솔리드축부(6c)의 외주면 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 입력축받이가 부착된 파동기어유닛(1).
제1항에 있어서,
상기 출력용 원반(4)은, 상기 원환형상 보스(15c)의 중심관통구멍(15e)과 동일 내경의 중심관통구멍(4a)을 구비하며,
상기 축받이 하우징(21)은, 상기 원환형상 보스(15c)의 상기 중심관통구멍(15e) 및 상기 출력용 원반(4)의 상기 중심관통구멍(4a)에 압입 고정되는 압입원통(21a)을 구비하고 있는 입력축받이가 부착된 파동기어유닛(1).