(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-14
(54)【発明の名称】板状調和減速機
(51)【国際特許分類】
F16H 1/32 20060101AFI20230607BHJP
【ＦＩ】
F16H1/32 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022548934
(86)(22)【出願日】2021-02-09
(85)【翻訳文提出日】2022-08-10
(86)【国際出願番号】 KR2021001741
(87)【国際公開番号】W WO2021162430
(87)【国際公開日】2021-08-19
(31)【優先権主張番号】10-2020-0016640
(32)【優先日】2020-02-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509274234
【氏名又は名称】ソウル大学校産学協力園
【氏名又は名称原語表記】ＳＮＵ Ｒ＆ＤＢ ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110001379
【氏名又は名称】弁理士法人大島特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パク、ジェホン
(72)【発明者】
【氏名】ユ、スンビン
【テーマコード（参考）】
3J027
【Ｆターム（参考）】
3J027FA17
3J027FA36
3J027GC06
3J027GC22
3J027GD04
3J027GD08
3J027GD12
3J027GE01
3J027GE11
(57)【要約】
本発明は、板状調和減速機に関し、さらに詳細には、設計がさらに簡単であり、製造コストが節減されうる板状調和減速機に関する。
【選択図】図５
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１中心軸と所定半径を有する円盤状のサーキュラスプライン部材と、第２中心軸と所定半径を有する円盤状に構成され、弾性材質によって構成されるフレックススプライン部材と、
第３中心軸を有するウェーブジェネレータ部材と、を含み、
前記フレックススプライン部材は、前記サーキュラスプライン部材上に位置し、
前記ウェーブジェネレータ部材は、前記フレックススプライン部材上に位置し、
前記第１中心軸、前記第２中心軸及び前記第３中心軸は、互いに同一線上に位置し、
前記サーキュラスプライン部材は、第１歯車部を含み、
前記第１歯車部は、前記サーキュラスプライン部材の上面に形成され、前記サーキュラスプライン部材の外側周囲に沿って形成され、
前記フレックススプライン部材は、第２歯車部を含み、
前記第２歯車部は、前記フレックススプライン部材の下面に形成され、前記フレックススプライン部材の外側周囲に沿って形成され、
前記第１歯車部と前記第２歯車部は、上下方向に重なるように位置し、
前記ウェーブジェネレータ部材は、
前記フレックススプライン部材の少なくとも一部分を加圧し、前記第１歯車部の少なくとも一部分と、前記第２歯車部の少なくとも一部分とが互いに噛合するようにし、
前記ウェーブジェネレータ部材が前記第３中心軸を中心にして回転すれば、前記第１歯車部と前記第２歯車部とが互いに噛合される部分が可変し、
前記第１歯車部の歯車数と、前記第２歯車部の歯車数は、互いに異なる、板状調和減速機。
【請求項2】
前記ウェーブジェネレータ部材は、所定の入力端と連結されて回転自在であり、前記フレックススプライン部材は、所定の出力端と連結され、
前記出力端の回転速度は、前記入力端の回転速度に比べ、所定の減速比を有して減速される、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項3】
前記ウェーブジェネレータ部材は、水平方向に延長されるバー状に構成され、
前記第３中心軸を中心にし、前記ウェーブジェネレータ部材の一端部と、反対方向の他端部とには、下方向に突出されるプレシング突部が具備され、
前記プレシング突部は、前記フレックススプライン部材の前記第２歯車部上に位置し、
前記第１歯車部と前記第２歯車部は、
前記プレシング突部の下に位置する部分が互いに噛合される、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項4】
センターシャフトをさらに含み、前記センターシャフトは、前記フレックススプライン部材の前記第２中心軸に連結され、
前記フレックススプライン部材と前記センターシャフトとが一体に回転する、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項5】
前記サーキュラスプライン部材は、中心に上下に貫通された第１貫通孔を有し、前記センターシャフトは、前記第１貫通孔を貫通し、下方向に延長される、請求項４に記載の板状調和減速機。
【請求項6】
前記第１貫通孔内には、前記センターシャフトが上下に貫通される第１ベアリング部材が配置される、請求項５に記載の板状調和減速機。
【請求項7】
前記ウェーブジェネレータ部材は、中心に上下に貫通された第３貫通孔を有し、前記センターシャフトは、前記第３貫通孔を貫通し、上方向に延長される、請求項４に記載の板状調和減速機。
【請求項8】
前記第３貫通孔内には、前記センターシャフトが上下に貫通される第２ベアリング部材が配置される、請求項７に記載の板状調和減速機。
【請求項9】
前記サーキュラスプライン部材は、上面に前記第１中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第１傾斜面を有する、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項10】
前記フレックススプライン部材は、下面に前記第２中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－１傾斜面を有する、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項11】
前記サーキュラスプライン部材は、上面に前記第１中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第１傾斜面を有し、
前記フレックススプライン部材は、
下面に前記第２中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－１傾斜面を有し、
前記第１傾斜面と前記第２－１傾斜面との傾斜角度は、互いに異なる、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項12】
前記フレックススプライン部材は、上面に前記第２中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－２傾斜面を有する、請求項１に記載の板状調和減速機。
【請求項13】
前記ウェーブジェネレータ部材は、水平方向に延長されるバー状に構成され、
前記ウェーブジェネレータ部材の一端と他端とには、
それぞれプレシングローラが具備され、
前記プレシングローラは、前記フレックススプライン部材の前記第２歯車部上に位置し、
前記第１歯車部と前記第２歯車部は、
前記プレシングローラの下に位置する部分が互いに噛合される、請求項１に記載の板状調和減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板状調和減速機に関し、さらに詳細には、設計がさらに簡単であり、製造コストが節減されうる板状調和減速機に関する。
【背景技術】
【0002】
ロボットの制御及び作動に使用される減速機として、ＲＶ減速機、遊星歯車と共に、調和減速機（harmonic reducer）が使用されている。
【0003】
【0004】
既存の調和減速機は、シャフトとベアリングとを除けば、三種の主要部品によって構成される。すなわち、最外側のサーキュラスプライン部材１０、真ん中のフレックススプライン部材２０、及び中心部のウェーブジェネレータ部材３０である。フレックススプライン部材２０は、例えば、弾性金属や弾性剛体のような変形自在な（flexible）材質によって構成される。
【0005】
サーキュラスプライン部材１０の内側には、第１歯車部１２が具備され、フレックススプライン部材２０の外側には、第２歯車部２２が具備される。
【0006】
第１歯車部１２と第２歯車部２２は、互いに一定数の歯車数を有し、第１歯車部１２の歯車数と、第２歯車部２２の歯車数は、互いに差を有する。
【0007】
ウェーブジェネレータ部材３０は、所定の入力端に連結され、フレックススプライン部材２０は、所定の出力端に連結される。併せて、サーキュラスプライン部材１０は、所定のハウジングにも連結される。
【0008】
ウェーブジェネレータ部材３０に入力動力Ｔ１が入力されれば、ウェーブジェネレータ部材３０が矢印Ｒ１のように回転することができる。第１歯車部１２と第２歯車部２２は、噛合部分Ｄ１，Ｄ２で互いに噛合される。従って、ウェーブジェネレータ部材３０が回転すれば、第１歯車部１２と第２歯車部２２との歯車数差により、フレックススプライン部材２０が矢印Ｒ２のように回転し、出力端に出力動力Ｔ２を出力する。
【0009】
このとき、第１歯車部１２と第２歯車部２２との歯車数差により、出力端の回転角速度は、入力端の回転角速度に比べ、一定比の減速比に減速される。
【0010】
そのような調和減速機は、高減速比、回転精度、ゼロバックラッシュ（Zero backlash）、小型及び軽量化などの長所を有しているために、幅広く使用されている。
【0011】
しかしながら、楕円形のウェーブジェネレータ部材３０のプロファイル設計が困難であり、製造工程が複雑であるという短所がある。また、ロボット関節部は、軽量化され、体積が小さいほど制御が容易であり、優秀なトルク効率や低騷音のように、追い求めなければならない解決課題が多いが、従来の調和減速機は、そのような解決課題を十分に解決することができない実情である。併せて、従来の調和減速機は、入力端の回転方向と、出力端の回転方向とが互いに反対である。
【0012】
また、既存の調和減速機は、図１に図示されているように、フレックススプライン部材２０がカップ形態であり、比較的大きい上下幅Ｔを有する。従って、薄型の調和減速機設計が困難であるという問題がある。
【0013】
従って、前述の問題を解決することができる調和減速機の開発が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明が解決しようとする課題は、設計がさらに簡単であり、製造コストが節減されうる板状（plate）調和減速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の一実施形態による板状調和減速機は、第１中心軸と所定半径を有する円盤状のサーキュラスプライン部材と、第２中心軸と所定半径を有する円盤状に構成され、弾性材質によって構成されるフレックススプライン部材と、第３中心軸を有するウェーブジェネレータ部材と、を含み、
前記フレックススプライン部材は、前記サーキュラスプライン部材上に位置し、前記ウェーブジェネレータ部材は、前記フレックススプライン部材上に位置し、前記第１中心軸、第２中心軸及び第３中心軸は、互いに同一線上に位置し、
前記サーキュラスプライン部材は、第１歯車部を含み、前記第１歯車部は、前記サーキュラスプライン部材の上面に形成され、前記サーキュラスプライン部材の外側周囲に沿って形成され、
前記フレックススプライン部材は、第２歯車部を含み、前記第２歯車部は、前記フレックススプライン部材の下面に形成され、前記フレックススプライン部材の外側周囲に沿って形成され、
前記第１歯車部と前記第２歯車部は、上下方向に重なるように位置し、
前記ウェーブジェネレータ部材は、前記フレックススプライン部材の少なくとも一部分を加圧し、前記第１歯車部の少なくとも一部分と、前記第２歯車部の少なくとも一部分とが互いに噛合するようにし、
前記ウェーブジェネレータ部材が前記第３中心軸を中心にして回転すれば、前記第１歯車部と前記第２歯車部とが互いに噛合される部分が可変し、前記第１歯車部の歯車数と、前記第２歯車部の歯車数は、互いに異なる。
前記フレックススプライン部材は、前記サーキュラスプライン部材上に位置し、前記ウェーブジェネレータ部材は、前記フレックススプライン部材上に位置し、前記第１中心軸、第２中心軸及び第３中心軸は、互いに同一線上に位置し、
前記サーキュラスプライン部材は、第１歯車部を含み、前記第１歯車部は、前記サーキュラスプライン部材の上面に形成され、前記サーキュラスプライン部材の外側周囲に沿って形成され、
前記フレックススプライン部材は、第２歯車部を含み、前記第２歯車部は、前記フレックススプライン部材の下面に形成され、前記フレックススプライン部材の外側周囲に沿って形成され、
前記第１歯車部と前記第２歯車部は、上下方向に重なるように位置し、
前記ウェーブジェネレータ部材は、前記フレックススプライン部材の少なくとも一部分を加圧し、前記第１歯車部の少なくとも一部分と、前記第２歯車部の少なくとも一部分とが互いに噛合するようにし、
前記ウェーブジェネレータ部材が前記第３中心軸を中心にして回転すれば、前記第１歯車部と前記第２歯車部とが互いに噛合される部分が可変し、前記第１歯車部の歯車数と、前記第２歯車部の歯車数は、互いに異なる。
【0016】
一実施形態によれば、前記ウェーブジェネレータ部材は、所定の入力端と連結されて回転自在であり、前記フレックススプライン部材は、所定の出力端と連結され、前記出力端の回転速度は、前記入力端の回転速度に比べ、所定の減速比を有して減速される。
【0017】
一実施形態によれば、前記ウェーブジェネレータ部材は、水平方向に延長されるバー状に構成され、前記第３中心軸を中心にし、前記ウェーブジェネレータ部材の一端部と、反対方向の他端部とには、下方向に突出されるプレシング突部が具備され、前記プレシング突部は、前記フレックススプライン部材の第２歯車部上に位置し、前記第１歯車部と前記第２歯車部は、前記プレシング突部の下に位置する部分が互いに噛合される。
【0018】
一実施形態によれば、センターシャフトをさらに含み、前記センターシャフトは、前記フレックススプライン部材の前記第２中心軸に連結され、前記フレックススプライン部材と前記センターシャフトとが一体に回転する。
【0019】
一実施形態によれば、前記サーキュラスプライン部材は、中心に上下に貫通された第１貫通孔を有し、前記センターシャフトは、前記第１貫通孔を貫通し、下方向で延長される。
【0020】
一実施形態によれば、前記第１貫通孔内には、前記センターシャフトが上下に貫通される第１ベアリング部材が配置される。
【0021】
一実施形態によれば、前記ウェーブジェネレータ部材は、中心に上下に貫通された第３貫通孔を有し、前記センターシャフトは、前記第３貫通孔を貫通し、上方向に延長される。
【0022】
一実施形態によれば、前記第３貫通孔内には、前記センターシャフトが上下に貫通される第２ベアリング部材が配置される。
【0023】
一実施形態によれば、前記サーキュラスプライン部材は、上面に前記第１中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第１傾斜面を有する。
【0024】
一実施形態によれば、前記フレックススプライン部材は、下面に前記第２中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－１傾斜面を有する。
【0025】
一実施形態によれば、前記サーキュラスプライン部材は、上面に前記第１中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第１傾斜面を有し、前記フレックススプライン部材は、下面に前記第２中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－１傾斜面を有し、前記第１傾斜面と前記第２－１傾斜面との傾斜角度は、互いに異なる。
【0026】
一実施形態によれば、前記フレックススプライン部材は、上面に前記第２中心軸を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－２傾斜面を有する。
【0027】
一実施形態によれば、前記ウェーブジェネレータ部材は、水平方向に延長されるバー状に構成され、前記ウェーブジェネレータ部材の一端と他端とには、それぞれプレシングローラが具備され、前記プレシングローラは、前記フレックススプライン部材の第２歯車部上に位置し、前記第１歯車部と前記第２歯車部は、前記プレシングローラの下に位置する部分が互いに噛合される。
【発明の効果】
【0028】
従来技術による調和減速機の場合、中心部に楕円状のウェーブジェネレータ部材が位置した。そのような構造は、調和減速機のサーキュラスプライン部材の内部をいずれも充填する形態になる。従って、ウェーブジェネレータが大きい体積と重さとを有することになる。また、従来技術による調和減速機の場合、楕円のプロファイル設計が容易ではないという問題点もある。また、従来技術による調和減速機の楕円形ウェーブジェネレータ部材は、弾性変形のためのフレックススプライン部材だけではなく、ボールベアリングに対しても、持続的に変形が加えられる構造である。従って、ベアリングの寿命と精度とが悪化しうる。併せて、従来技術による調和減速機の場合、カップ型のフレックススプライン部材が必要であり、薄型の調和減速機の提供に限界があった。
【0029】
本発明の実施形態による板状調和減速機は、従来技術の板状調和減速機が有する楕円状のウェーブジェネレータ部材を除去したので、軽量化と小型化とを達成することができる。また、本発明の実施形態による板状調和減速機は、プロファイル設計も、既存の調和減速機に比べて容易である。併せて、本発明の実施形態による板状調和減速機は、ベアリングの寿命と精度とが一定に維持されうる。また、本発明の実施形態による板状調和減速機は、カップ型のフレックススプライン部材を除去し、板状のフレックススプライン部材を使用したので、薄肉の板状調和減速機を提供することができる。
【0030】
また、従来技術による調和減速機のフレックススプライン部材は、円筒状に構成されるので、歯形に作られた金型に押し入れて回転させながら歯車を形成する短所があった。
【0031】
一方、本発明の実施形態による板状調和減速機のフレックススプライン部材は、１ステーション（１回打ち付けて成形完了）で完成される製造上の長所がある。併せて、本発明の実施形態による板状調和減速機は、そのような製造工程により、軸方向隙間または予圧を介して性能に影響を与える組み立て精度を制御することができる。従って、本発明の実施形態による板状調和減速機は、同一性能基準を達成するための要求機械加工精度が相対的に低い。すなわち、本発明の実施形態による板状調和減速機は、楕円状加工工程がなく、各部品別要求精度も相対的に低い。従って、本発明の実施形態による板状調和減速機は、量産時、生産効率にすぐれ、製造コストが節減されうる。
【0032】
従来技術による調和減速機は、局所部位において、大きい変形を起こさなければならない短所を有する。
【0033】
一方、本発明の実施形態による板状調和減速機は、弾性変形を起こすフレックススプライン部材の面積が大きい。従って、本発明の実施形態による板状調和減速機は、弾性変形部位における応力集中が低減されるために、トルク効率が改善され、金属の疲労累積が少なくなりうる。
【0034】
また、従来技術による調和減速機は、接触面を増大させれば、軸方向に長さが直接に長くなるので、市場で必要とする要求条件を合わせ難いという短所を有する。それは、ギアの噛合改善のための接触角、接触面積などの変換を困難にする。
【0035】
一方、本発明の実施形態による板状調和減速機は、円の枠から中心部に向かう方向に接触面積が決定されるために、必要な要求条件により、設計変更が容易である。従って、本発明の実施形態による板状調和減速機は、板状調和減速機設計において困難な核心設計事項のうち一つである歯型設計面において長所を有する。
【0036】
また、本発明の実施形態による板状調和減速機は、サーキュラスプライン部材とフレックススプライン部材との噛合過程において、垂直に上下に押す力が、水平の回転力として伝達される傾斜面効果を有するように設計される。従って、本発明の実施形態による板状調和減速機は、従来技術による調和減速機に比べ、歯型設計が単純になりうる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】従来技術による調和減速機の構造を示した図である。
【図2】従来技術による調和減速機の構造を示した図である。
【図3】本発明の第１実施形態による板状調和減速機の分解構造を、それぞれ異なる角度で示した図である。
【図4】本発明の第１実施形態による板状調和減速機の分解構造を、それぞれ異なる角度で示した図である。
【図6】本発明の第１実施形態による板状調和減速機のサーキュラスプライン部材上に、フレックススプライン部材が置かれた状態を示した断面図である。
【図7】本発明の一実施形態による板状調和減速機の作動を示した図である。
【図9】本発明の第２実施形態による板状調和減速機の分解構造を、それぞれ異なる角度で示した図である。
【図10】本発明の第２実施形態による板状調和減速機の分解構造を、それぞれ異なる角度で示した図である。
【図11】本発明の第２実施形態による板状調和減速機の結合図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照し、本発明についてさらに詳細に説明する。
【0039】
【0040】
サーキュラスプライン部材１００は、円盤状の部材によって構成される。従って、サーキュラスプライン部材１００は、第１中心軸Ｃ１と所定半径を有する。
【0041】
一実施形態によれば、サーキュラスプライン部材１００の上面には、第１中心軸Ｃ１を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第１傾斜面１１０が形成されうる。第１傾斜面１１０は、所定の傾斜角度を有することができる。
【0042】
実施形態によれば、サーキュラスプライン部材１００の中心には、上下に貫通された第１貫通孔１３０が形成されうる。前記第１貫通孔１３０内には、第１ベアリング部材５００が投入されうる。
【0043】
サーキュラスプライン部材１００の上面の外側周囲部には、第１歯車部１２０が形成される。
【0044】
前記第１歯車部１２０は、前記サーキュラスプライン部材１００の上面の外側周囲に沿って形成される。前記第１歯車部１２０は、上方向に突出された歯車が、サーキュラスプライン部材１００の円周方向に沿って反復的に形成される構成を有することができる。
【0045】
前記第１歯車部１２０は、所定の歯車数（Ｎ１）を有する。
【0046】
フレックススプライン部材２００は、円盤状の部材によって構成される。従って、フレックススプライン部材２００は、第２中心軸Ｃ２と所定半径を有する。
【0047】
フレックススプライン部材２００は、伸縮変形自在（flexible）に形成される。すなわち、フレックススプライン部材２００は、弾性変形自在な材質によっても構成される。例えば、フレックススプライン部材２００は、弾性的な金属や合成樹脂材質によってもなる。
【0048】
一実施形態によれば、フレックススプライン部材の上面には、第２中心軸Ｃ２を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－１傾斜面２１０が形成されうる。第２－１傾斜面２１０は、所定の傾斜角度を有することができる。
【0049】
一実施形態によれば、フレックススプライン部材の下面には、第２中心軸Ｃ２を中心にし、半径方向外側に行くほど、下方向に傾いた第２－２傾斜面２１２が形成されうる。第２－２傾斜面２１２は、所定の傾斜角度を有することができる。
【0050】
一実施形態によれば、前記第２－１傾斜面２１０と第２－２傾斜面２１２との傾斜角度は、同一でもある。一実施形態によれば、前記第２－１傾斜面２１０と第２－２傾斜面２１２との傾斜角度が互いに異なることも可能である。
【0051】
併せて、前記第１傾斜面１１０と第２－１傾斜面２１０との傾斜角度は、同一であっても、異なっていてもよい。
【0052】
一実施形態によれば、フレックススプライン部材２００の中心には、上下に貫通された第２貫通孔２３０が形成されうる。前記第２貫通孔２３０内には、後述するセンターシャフト４００が連結されうる。
【0053】
フレックススプライン部材２００の下面の外側周囲部には、第２歯車部２２０が形成される。
【0054】
前記第２歯車部２２０は、前記フレックススプライン部材２００の下面の外側周囲に沿って形成される。前記第２歯車部２２０は、下方向に突出された歯車が、フレックススプライン部材２００の円周方向に沿って反復的に形成される構成を有することができる。
【0055】
前記第２歯車部２２０は、所定の歯車数（Ｎ２）を有する。
【0056】
ウェーブジェネレータ部材３００は、水平方向に所定の長さを有して延長されるバー（bar）状部材によっても構成される。ウェーブジェネレータ部材３００の長手方向中心には、第３中心軸Ｃ３が具備されうる。
【0057】
前記ウェーブジェネレータ部材３００の水平方向（長手方向）の一端と他端とには、下方向に突出されるプレシング突部３２０が具備されうる。プレシング突部３２０は、他部分に比べ、下方向にさらに突出された部分によって構成される。
【0058】
例えば、図面に図示されているように、ウェーブジェネレータ部材３００の下面に、第３傾斜面３２２が形成されることも可能である。すなわち、ウェーブジェネレータ部材３００の下面が、ウェーブジェネレータ部材３００の第３中心軸Ｃ３から外側端部方向に行くほど下向きになる傾斜面としても構成される。従って、前記ウェーブジェネレータ部材３００の外側端部部分が、他部分より下方向に突出され、前記突出された部分が、前記プレシング突部３２０を構成する実施形態を有することができる。
【0059】
一実施形態によれば、ウェーブジェネレータ部材３００の長手方向中心には、上下方向に貫通された第３貫通孔３１０が形成されうる。第３貫通孔３１０内には、第２ベアリング部材６００が具備されうる。
【0060】
センターシャフト４００は、上下方向に延長される所定のシャフトである。センターシャフト４００は、フレックススプライン部材２００の第２中心軸Ｃ２に連結され、上下方向にも延長される。従って、センターシャフト４００は、フレックススプライン部材２００と一体に回転する。
【0061】
センターシャフト４００には、フレックススプライン部材２００に固定されうる所定の固定手段４１０が具備されうる。
【0062】
以下においては、サーキュラスプライン部材１００、フレックススプライン部材２００、ウェーブジェネレータ部材３００及びセンターシャフト４００の結合関係について説明する。
【0063】
サーキュラスプライン部材１００上に、フレックススプライン部材２００が位置し、フレックススプライン部材２００上にウェーブジェネレータ部材３００が位置する。サーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０上に、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０が位置する。
【0064】
図６は、本発明の第１実施形態による板状調和減速機１のサーキュラスプライン部材１００上に、フレックススプライン部材２００が置かれた状態を示した断面図である。
【0065】
前記サーキュラスプライン部材１００の上面と、フレックススプライン部材２００の下面との間には、間隙Ｓがあることになる。従って、前記サーキュラスプライン部材１００とフレックススプライン部材２００は、第１歯車部１２０及び第２歯車部２２０以外の他部分の接触が最小化されうる。
【0066】
このとき、前述のように、前記第１傾斜面１１０の傾斜角度θ１と、第２－１傾斜面２１０の傾斜角度θ２は、異なりうる。
【0067】
一例として、図６のように、前記第１傾斜面１１０と第２－１傾斜面２１０との傾斜角度が異なる場合について説明すれば、以下の通りである。
【0068】
サーキュラスプライン部材１００上に、フレックススプライン部材２００が置かれたとき、第１中心軸Ｃ１と第２中心軸Ｃ２とが互いに同一線上に位置する。前記第１傾斜面１１０の傾斜角度θ１が、第２－１傾斜面２１０の傾斜角度θ２より大きい場合には、前記間隙Ｓは、中心軸Ｃ１，Ｃ２から半径方向外側に行くほど、さらに大きくなりうる。そのように、第１傾斜面１１０と第２－１傾斜面２１０との傾斜角度が異なる場合、サーキュラスプライン部材１００とフレックススプライン部材２００との接触摩擦が最小化され、設計がさらに簡単になりうる。
【0069】
ウェーブジェネレータ部材３００のプレシング突部３２０は、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０の一部分上に位置する。
【0070】
センターシャフト４００は、フレックススプライン部材２００の第２貫通孔２３０に投入されて結合されうる。センターシャフト４００とフレックススプライン部材２００は、一体に回転することができる。
【0071】
図面においては、センターシャフト４００が、フレックススプライン部材２００の上下方向に同時に延長されているが、それに必ずしも限定するものではない。センターシャフト４００は、フレックススプライン部材２００の上方向、下方向または上下方向にも延長される。
【0072】
前記センターシャフト４００がフレックススプライン部材２００の上方向に延長されれば、前記ウェーブジェネレータ部材３００の第３貫通孔３１０及び第２ベアリング部材６００を貫通することができる。
【0073】
前記センターシャフト４００がフレックススプライン部材２００の下方向に延長されれば、前記サーキュラスプライン部材１００の第１貫通孔１３０及び第１ベアリング部材５００を貫通することができる。
【0074】
併せて、サーキュラスプライン部材１００の第１中心軸Ｃ１、フレックススプライン部材２００の第２中心軸Ｃ２、及びウェーブジェネレータ部材３００の第３中心軸Ｃ３は、同一線上に位置して同軸構成を有することができる。
【0075】
以下においては、本発明の実施形態による板状調和減速機１と、入力端及び出力端との連結、ウェーブジェネレータ部材３００による第１歯車部１２０と第２歯車部２２０との噛合関係について説明する。
【0076】
【0077】
ウェーブジェネレータ部材３００は、所定の入力端と連結される。該入力端は、所定のモータのような回転動力機と連結される。従って、ウェーブジェネレータ部材３００は、前記回転動力機から入力される入力動力により、第３中心軸Ｃ３を中心にし、所定の角速度で回転することができる。
【0078】
フレックススプライン部材２００は、所定の出力端と連結される。さらに正確には、フレックススプライン部材２００は、センターシャフト４００と連結され、センターシャフト４００を介して出力端と連結されうる。ここで、センターシャフト４００自体が出力端でもあるということは、言うまでもない。
【0079】
前述のように、センターシャフト４００は、フレックススプライン部材２００の上方向、下方向または上下方向にも延長される。それにより、出力端は、板状調和減速機１の上側、または下側に位置することができる。
【0080】
ウェーブジェネレータ部材３００のプレシング突部３２０は、フレックススプライン部材２００を押して加圧し、フレックススプライン部材２００の少なくとも一部分（変形部分）を変形させる。前記変形部分は、第２歯車部２２０が形成された部分の一部分である。前記変形部分は、下に位置するサーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０と噛合される。
【0081】
従って、図７に図示されているように、第１歯車部１２０と第２歯車部２２０との各部分のうち、プレシング突部３２０下に位置する部分は、互いに噛合される噛合部分Ｄ１，Ｄ２になる。また、前記噛合部分Ｄ１，Ｄ２によって動力を伝達することができる。
【0082】
一方、前記噛合部分Ｄ１，Ｄ２以外の他部分は、図８に図示されているように、第１歯車部１２０と第２歯車部２２０とが互いに離隔され、互いに噛合されていない非噛合部分になる。
【0083】
従って、本発明の実施形態による板状調和減速機１において、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０は、ウェーブジェネレータ部材３００のプレシング突部３２０下に位置する部分だけが、弾力的に、サーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０と部分噛合される。
【0084】
以下では、さらに図７及び図を参照し、本発明の一実施形態による板状調和減速機１の作動についてさらに詳細に説明する。
【0085】
前述のように、ウェーブジェネレータ部材３００は、所定の入力端と連結される。該入力端は、所定のモータのような回転動力機と連結される。従って、該回転動力機から伝達さえた入力動力Ｔ１により、ウェーブジェネレータ部材３００は、第３中心軸Ｃ３を中心にし、矢印Ｒ１のように、所定の角速度で回転することができる。
【0086】
該入力端から伝達される回転力により、前記ウェーブジェネレータ部材３００が、前記第３中心軸Ｃ３を中心にして自転すれば、ウェーブジェネレータ部材３００のプレシング突部３２０が第３中心軸Ｃ３を中心にして公転する。
【0087】
前述のように、プレシング突部３２０は、フレックススプライン部材２００を加圧変形させ、第１歯車部１２０と第２歯車部２２０との一部分（プレシング突部３２０下の部分）を噛合させ、噛合部分Ｄ１，Ｄ２を発生させる。
【0088】
従って、前記第１歯車部１２０と前記第２歯車部２２０とが互いに噛合される噛合部分Ｄ１，Ｄ２が、前記ウェーブジェネレータの回転方向に沿って巡回することになる。
【0089】
このとき、第１歯車部１２０の歯車数と、第２歯車部２２０の歯車数とが互いに異なるので、フレックススプライン部材２００が所定の角速度で矢印Ｒ２のように回転することになる。従って、出力動力Ｔ２が発生する。
【0090】
例えば、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０の歯車数（Ｎ２）は、５２個であり、サーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０の歯車数（Ｎ１）は、５０個である場合を考慮すれば、以下の通りである。
【0091】
ウェーブジェネレータ部材３００がサーキュラスプライン部材１００上を１回転する場合を考察する。サーキュラスプライン部材１００は、相対的に固定されたものであるので、ウェーブジェネレータ部材３００のプレシング突部３２０は、第１歯車部１２０の歯車５０個を過ぎれば、サーキュラスプライン部材１００の同じ歯車位置に戻ってくる。しかし、フレックススプライン部材２００は、歯車５０個を過ぎても、回転が始まった位置に位置する同じ歯車位置へ戻ることができなくなる。そのような不一致を解消するために、フレックススプライン部材２００、及びフレックススプライン部材２００に連結されたセンターシャフト４００は、回転軸１回転ごとに、フレックススプライン部材２００の歯車２個に該当する角度ほどウェーブジェネレータの回転方向に回転することになる。
【0092】
フレックススプライン部材２００は、センターシャフト４００と結合されており、センターシャフト４００には、出力端が連結される。結局、前述のように、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０の歯車数（Ｎ２）は、５２個であり、サーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０の歯車数（Ｎ１）は、５０個である場合には、入力端と連結されたウェーブジェネレータが２６回転するたびに、センターシャフト４００の１回転がなされる。従って、１／２６の大きい減速比を有する回転動力伝達がなされる。
【0093】
ここで、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０の歯車数と、サーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０の歯車数とをそれぞれ選択するころにより、減速比が選択されうるということは、言うまでもない。例えば、フレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０が１０２個の歯車数を有し、サーキュラスプライン部材１００の第１歯車部１２０が１００個の歯車数を有すれば、１／５０の減速比を具現することができる。
【0094】
以下では、本発明の実施形態による板状調和減速機１の効果について説明する。
【0095】
従来技術による調和減速機の場合、中心部に楕円状のウェーブジェネレータ部材が位置した。そのような構造は、調和減速機のサーキュラスプライン部材の内部をいずれも充填する形態になる。従って、ウェーブジェネレータが大きい体積と重さとを有することになる。また、楕円のプロファイル設計が容易ではないという問題点もある。また、従来技術による調和減速機の楕円形ウェーブジェネレータ部材は、弾性変形のためのフレックススプライン部材だけではなく、ボールベアリングに対しても、持続的に変形が加えられる構造である。従って、ベアリングの寿命と精度とが悪化しうる。
【0096】
本発明の実施形態による板状調和減速機１は、従来技術の楕円状のウェーブジェネレータ部材３００を除去したので、軽量化と小型化とを達成することができる。また、プロファイル設計も、既存の板状調和減速機１に比べて容易である。併せて、ボールベアリングの寿命と精度とが一定に維持されうる。また、カップ型のフレックススプライン部材を除去し、板状（plate）のフレックススプライン部材２００を使用したので、薄肉の板状調和減速機１を提供することができる。
【0097】
また、従来技術による調和減速機のフレックススプライン部材は、円筒状に構成されるので、歯形に作られた金型に押し入れて回転させながら歯車を形成するという短所があった。
【0098】
一方、本発明の実施形態による板状調和減速機１のフレックススプライン部材２００は、１ステーション（１回打ち付けて成形完了）で完成される製造上の長所がある。併せて、そのような製造工程により、軸方向隙間または予圧を介して性能に影響を与える組み立て精度を制御することができる。従って、同一性能基準を達成するための要求機械加工精度が相対的に低い。すなわち、楕円状加工工程がなく、各部品別要求精度も相対的に低い。従って、量産時、生産効率にすぐれ、製造コストが節減されうる。
【0099】
従来技術による調和減速機は、局所部位において、大きい変形を起こさなければならないという短所を有する。
【0100】
一方、本発明の実施形態による板状調和減速機１は、弾性変形を起こすフレックススプライン部材２００の面積が大きい。従って、弾性変形部位における応力集中が低減されるために、トルク効率が改善され、金属の疲労累積が少なくなりうる。
【0101】
また、従来技術による調和減速機は、接触面を増大させれば、軸方向に長さが直接に長くなるので、市場で必要とする要求条件を合わせ難いという短所を有する。それは、ギアの噛合改善のための接触角、接触面積などの変換を困難にする。
【0102】
一方、本発明の実施形態による板状調和減速機１は、円の枠から中心部に向かう方向に接触面積が決定されるために、必要な要求条件により、設計変更が容易である。従って、調和減速機設計において困難な核心設計事項のうち一つである歯型設計面において長所を有する。
【0103】
また、本発明の実施形態による板状調和減速機１は、サーキュラスプライン部材１００とフレックススプライン部材２００との噛合過程において、垂直に上下に押す力が、水平の回転力として伝達される傾斜面効果を有するように設計される。従って、従来技術による調和減速機に比べ、歯型設計が単純になりうる。
【0104】
また、本実施形態によれば、入力端の回転方向と、出力端の回転方向とを同方向にすることができる。また、入力端の入力側と出力端の出力側とを同じ直線上に位置するようにすることができる。従って、本発明の実施形態による板状調和減速機１は、高い減速比を有し、同一回転方向に動力伝達が必要なところに設けて使用することができる。
【0105】
【0106】
第２実施形態による板状調和減速機２は、第１実施形態による板状調和減速機１に対応し、サーキュラスプライン部材１００、フレックススプライン部材２００、ウェーブジェネレータ部材７００及びセンターシャフト４００を含む。ここで、サーキュラスプライン部材１００、フレックススプライン部材２００、センターシャフト４００の構成は、第１実施形態と同一でもある。従って、重複説明は、説明を省略し、第１実施形態と違いがある構成であるウェーブジェネレータ部材７００に係わる説明のみを記述する。
【0107】
第２実施形態による板状調和減速機２のウェーブジェネレータ部材７００は、回転ボディ７１０及びプレシングローラ７２０を含んでもよい。
【0108】
回転ボディ７１０は、水平方向に所定の長さを有して延長されるバー状の部材によっても構成される。回転ボディ７１０の長手方向中心には、第３中心軸Ｃ３が具備されうる。
【0109】
前記回転ボディ７１０の長手方向の一端と他端とには、回転ボディ７１０の長手方向に突出される連結軸７１４が具備されうる。
【0110】
プレシングローラ７２０は、前記連結軸７１４に連結される。プレシングローラ７２０は、回転ボディ７１０の長手方向に延長される中心軸を中心にして回転自在である。プレシングローラ７２０は、連結軸７１４に連結される転がり軸受７３０と、前記転がり軸受７３０の外周部に結合されるローラボディ７４０と、を含んでもよい。
【0111】
プレシングローラ７２０の底面は、回転ボディ７１０の底面より下方向に突出されている。
【0112】
従って、第２実施形態による板状調和減速機２のウェーブジェネレータ部材７００がフレックススプライン部材２００上に結合されれば、プレシングローラ７２０は、下方向に、フレックススプライン部材２００を加圧することができる。従って、プレシングローラ７２０は、他の概念としては、第３中心軸Ｃ３方向に圧力をかけ、前記第３中心軸と直交する方向に延長される軸（radial axis）を中心に回転する径方向ローラ（radial roller）でもある。
【0113】
それにより、プレシングローラ７２０がフレックススプライン部材２００の第２歯車部２２０上に位置し、第２歯車部２２０と第１歯車部１２０とを互いに噛合させることがある。ウェーブジェネレータ部材７００が、フレックススプライン部材２００上で回転すれば、プレシングローラ７２０は、フレックススプライン部材２００上において、第３中心軸Ｃ３を中心にして転がって公転する。
【0114】
従って、前記プレシングローラ７２０は、第１実施形態による板状調和減速機１のウェーブジェネレータ部材３００のプレシング突部３２０と実質的に同一機能を達成する。ただし、プレシングローラ７２０は、フレックススプライン部材２００上を転がって公転するので、摩擦発生は、さらに少なくなるのである。
【0115】
以上においては、望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は、前述の特定実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れることなしに、当該発明が属する技術分野で当業者により、多様な変形実施が可能であるということは、言うまでもなく、そのような変形実施は、本発明の技術的な思想や展望から個別的に理解されるものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】