KR100316704B1 - Parallel gear-pulley system with reduced backlash - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고부하를 고속으로 정확하게 회전시키기 위한 기술에 관한 것으로서, 백래쉬가 커서 정확한 회전각 조절이 어렵지만 고부하를 고속으로 회전 가능한 기어 구동 방식과, 정확한 회전각 조절이 가능하지만 고부하를 고속으로 회전시키기 어려운 풀리 구동 방식들의 장점만을 취하여 고부하를 고속 정밀 회전시킬 수 있는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for accurately rotating a high load at a high speed, the backlash is large, it is difficult to precisely adjust the rotation angle, but the gear drive method capable of rotating the high load at high speed, and the precise rotation angle can be adjusted, but difficult to rotate the high load at high speed The present invention relates to a parallel drive device of a gear and pulley having minimized backlash capable of rotating the high load at high speed by taking advantage of the pulley driving methods.
본 발명의 구성은 기어와 풀리의 견고한 연결 수단을 구비한 기어-풀리를 복수개 이상 구비하고 언급한 기어의 이빨들과 언급한 풀리의 마찰력을 이용하여 복수개 이상의 기어-풀리를 연결 구동하는 수단으로 구성된 것이다.The configuration of the present invention comprises a plurality of gear pulleys having a rigid connection means of the gears and pulleys, and means for connecting and driving the plurality of gear pulleys by using the teeth of the mentioned gears and the friction force of the pulleys mentioned. will be.
Description
본 발명은 고부하를 고속으로 정확하게 회전시키기 위한 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 백래쉬(backlash)가 커서 정확한 회전각 조절이 어렵지만 고부하를 고속으로 회전 가능한 기어 구동 방식과, 정확한 회전각 조절이 가능하지만 고부하를 고속으로 회전시키기 어려운 풀리 구동 방식들의 장점만을 취하여 고부하를 고속 정밀 회전시킬 수 있는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for accurately rotating a high load at high speed, and more particularly, a backlash is large, so that it is difficult to precisely adjust the rotation angle, but a gear drive method capable of rotating a high load at high speed and precise rotation angle adjustment are possible. The present invention relates to a parallel drive device of a gear and pulley having a backlash minimized to take advantage of pulley driving methods that are difficult to rotate high loads at high speed, thereby minimizing high loads at high speed.
일반적으로, 종래기술들로는 기어-기어 방식, 기어-체인-기어 방식, 풀리-벨트-풀리 방식, 풀리-타이밍벨트-풀리 방식, 탄성변형을 이용한 특수기어 방식을 들 수 있다. 기어-기어 방식 또는 기어-체인-기어 방식은 복수개의 기어의 이빨들에 의해 부하가 전단되므로 고부하를 고속으로 구동 가능하다. 그러나, 원활한 회전에 필수적인 이빨간의 유격 또는 체인과 이빨간의 유격을 두어야 하므로 언급한 유격들에 의한 백래쉬가 발생하여 정확한 회전각 조절을 제한한다.Generally, the prior arts include a gear-gear method, a gear-chain-gear method, a pulley-belt-pulley method, a pulley-timing belt-pulley method, and a special gear method using elastic deformation. In the gear-gear method or the gear-chain-gear method, the load is sheared by the teeth of the plurality of gears, so that high loads can be driven at high speed. However, the clearance between the teeth or the clearance between the chain and the teeth, which is essential for smooth rotation, must be placed, which causes backlash by the mentioned clearances, thereby limiting the precise rotation angle control.
한편, 풀리와 벨트 사이의 마찰력을 이용하는 풀리-벨트-풀리 방식은 저부하 저속 구동시에는 정확한 회전각 조절이 가능하지만, 고부하 고속 구동시 풀리와 벨트 사이의 미끄러짐 및 벨트의 늘어남 때문에 정확한 회전각 조절이 제한받는다. 이와 같은 기어-기어, 기어-체인-기어, 풀리-벨트-풀리 방식의 단점들을 부분적으로 보안한 방식이 풀리-타이밍벨트-풀리 방식이다. 그런데, 풀리-타이밍벨트-풀리 방식의 풀리 및 타이밍벨트의 제작비용은 매우 높을 뿐만 아니라 고부하 고속 구동시 탄성이 있는 타이밍벨트가 손상되는 문제점이 있다. 한편, 백래쉬가 작은 하모닉 기어와 같이 탄성변형을 이용하는 특수기어 방식은 제작 및 조립 비용이 극히 높은 문제점이 있었다.On the other hand, the pulley-belt-pulley method using the friction force between the pulley and the belt enables accurate rotation angle adjustment at low load and low speed driving, but precise rotation angle adjustment due to slippage between the pulley and belt and stretch of the belt at high load and high speed driving. This is limited. The pulley-timing belt-pull type is a method that partially secures the disadvantages of the gear-gear, gear-chain-gear, and pulley-belt-pull type. However, the manufacturing cost of the pulley and timing belt of the pulley-timing belt-pulley method is very high and there is a problem that the elastic timing belt is damaged during high load and high speed driving. On the other hand, the special gear method using elastic deformation, such as harmonic gears with a small backlash has a problem that the manufacturing and assembly costs are extremely high.
상기와 같은 고부하를 고속으로 정확하게 회전시킬때의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 백래쉬가 커서 정확한 회전각 조절이 어렵지만 고부하 고속 회전 가능한 기어-기어 또는 기어-체인-기어 구동 방식과, 부하가 작을 때 정확한 회전각 조절이 가능하지만 고부하 고속 회전이 어려운 풀리-벨트-풀리 구동 방식들의 장점만을 취하여 경제적으로 고부하를 고속으로 정확하게 회전시킬 수 있는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention to solve the problem of rotating the high load accurately at high speed is difficult to adjust the exact angle of rotation because of the large backlash, but the high-speed high-speed rotatable gear-gear or gear-chain-gear drive method, and the load is It provides a parallel drive of gears and pulleys with minimized backlash that can precisely rotate high loads at high speed economically by taking advantage of the pulley-belt-pulley driving methods that can precisely adjust the rotation angle but difficult to rotate at high loads and speeds. will be.
상기한 목적을 달성하기 위하여 기어와 풀리의 견고한 연결 수단인 연결부재를 구비한 복수개의 기어-풀리들과, 언급한 기어-풀리들의 기어들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 기어 연결부재와, 언급한 기어-풀리들의 풀리들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 풀리 연결부재로 구성되어 기어-풀리들의 기어들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 기어 연결부재는 감가속 회전시에 필요한 대부분의 부하를 제공한다. 이때, 기어-풀리들의 풀리들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 풀리 연결부재에 가해지는 부하는 매우 작게 된다. 따라서, 기어-풀리들의 풀리들을 연결하는 수단이 작은 부하에서 정확한 회전각 조절이 가능한 방식이라면, 큰 부하를 고속으로 회전시킬때에도 정확한 회전각 조절이 가능하다. 여기서 근거하여 착안한 것이 본 발명에 의한 백래쉬(backlash)가 작은 구동장치이다.In order to achieve the above object, a plurality of gear-pulls having a connecting member which is a solid connecting means of the gear and the pulley, a gear connecting member which is a means for connecting the gears of the aforementioned gear-pulleys at a rotation ratio a, and The gear connecting member, which is composed of a pulley connecting member which is a means for connecting the pulleys of the gear-pulleys at the rotational ratio a, provides the most load required for the deceleration rotation. At this time, the load applied to the pulley connecting member, which is a means for connecting the pulleys of the gear-pulleys to the rotation ratio a, becomes very small. Therefore, if the means for connecting the pulleys of the gear-pulleys is a method capable of precise rotation angle adjustment at a small load, accurate rotation angle adjustment is possible even when rotating a large load at high speed. Based on this, what was conceived is the drive device with small backlash by this invention.
도 1 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 개략도1 is a schematic diagram of a parallel drive of a gear-pull with a backlash minimized according to the present invention;
도 2 는 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 실시예Figure 2 is an embodiment of a parallel drive of the gear-pulley with the backlash is minimized according to the present invention
도 3 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 변형된 실시예3 is a modified embodiment of the parallel drive of the gear-pulley with the backlash minimized according to the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(1,1a) : 기어(1,1a): gear
(2,2a) : 풀리(2,2a): pulley
(3,3a) : 연결부재(3,3a): connecting member
(4) : 기어-연결수단(4): gear-connection means
(5) : 풀리-연결수단(5): pulley-connection means
(6) : 조절부재(6): adjusting member
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 개략도를 도시한 것으로서, 기어(1)와 풀리(2)가 연결부재(3)로 연결된 기어-풀리와 기어(1a)와 풀리(2a)가 연결부재(3a)로 연결된 기어-풀리를 기어-연결수단(4)에 의해 기어의 회전비 a로 연결시키고, 풀리(2)와 풀리(2a)를 풀리-연결수단(5)으로 풀리의 회전비 b가 되도록 구성된 것이다. 상기의 기어-연결수단(4)으로는 기어(1)와 기어(1a)를 직접 연결하는 것과, 풀리-연결수단(5)으로는 탄성이 있는 벨트로 연결될 경우 작용을 설명하면 다음과 같다. 상기한 기어(1,1a)의 회전비 a와 풀리(2,2a)의 회전비 b를 같게 하고 기어-연결수단(4)의 최대 구동력이 충분히 크면 연속회전이 가능하다. 부하가 작은 경우에는 기어-연결수단(4)의 백래쉬는 풀리-연결수단(5)에 의해 억제되고, 부하가 큰 경우에는 풀리-연결수단(5)의 미끌어짐이나 파손을 기어-연결수단(4)이 억제한다. 상기와 같은 상호 보완 작용에 의한 부하를 억제시키는 것은 본 발명의 최대 장점이다. 효과적인 작용을 위해서는 a/b의 값이 1과 가까운 것이 중요한데, 현실적으로는 기어-연결수단(4)의 최대 구동력이 풀리-연결수단(5)의 최대 구동력보다 크면, 풀리-연결수단(5)에 쓰인 벨트가 풀리(2,2a)들의 접촉면들에서 매우 조금씩 미끄러지며 연속회전이 가능하다.1 shows a schematic diagram of a parallel drive of a gear-pull with a backlash minimized according to the present invention, wherein the gear 1 and the pulley 2 are connected to the connecting member 3 by the gear 1 and the gear 1a. And the pulley 2a connected to the connecting member 3a by the gear-connection means 4 to the rotation ratio a of the gear, and the pulley 2 and the pulley 2a by the pulley-connection means 5 ) Is configured to be the rotation ratio b of the pulley. When the gear-connecting means 4 are connected directly to the gear 1 and the gear 1a, and the pulley-connecting means 5 are connected to the elastic belt, the operation is as follows. If the rotation ratio a of the gears 1 and 1a and the rotation ratio b of the pulleys 2 and 2a are the same and the maximum driving force of the gear-connection means 4 is sufficiently large, continuous rotation is possible. When the load is small, the backlash of the gear-connection means 4 is suppressed by the pulley-connection means 5, and when the load is large, slippage or breakage of the pulley-connection means 5 is prevented. 4) This is suppressed. It is the greatest advantage of the present invention to suppress the load by such a complementary action. For effective action it is important that the value of a / b is close to 1, in reality, if the maximum driving force of the gear-connecting means 4 is greater than the maximum driving force of the pulley-connecting means 5, the pulley-connecting means 5 The belt used slides very little at the contact surfaces of the pulleys 2, 2a and is capable of continuous rotation.
도 2 는 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 한 실시예를 도시한 것으로서, 기어-연결수단(4)이 기어로 구성되고, 풀리-연결수단(5)이 풀리(2,2a)들의 직접 연결하는 것으로 구성된다. 역시 효과적인 작용을 위해서는 a/b의 값이 1과 가까운 것이 중요한데, 현실적으로는 기어-연결수단(4)의 최대 구동력이 풀리-연결수단(5)의 최대 구동력보다 크면, 풀리(2,2a)들의 접촉면들에서 매우 조금씩 미끄러지며 연속회전이 가능하다.FIG. 2 shows an embodiment of a parallel drive of a gear-pulley in which the backlash is minimized according to the present invention, wherein the gear-connection means 4 is constituted by a gear, and the pulley-connection means 5 is a pulley ( 2, 2a). It is also important that the value of a / b is close to 1 for effective operation. In reality, if the maximum driving force of the gear-connection means 4 is greater than the maximum driving force of the pulley-connection means 5, Very little sliding on the contact surfaces permits continuous rotation.
도 3 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 변형된 실시예를 도시한 것으로서, 기어-연결수단(4)이 체인으로 구성되고, 풀리-연결수단(5)인 벨트와 풀리(2,2a)들 간의 접촉면들에서의 마찰력을 조절하기 위해 벨트의 장력을 조절하기 위한 수단(6)을 구비함을 특징으로 하고 있다.Fig. 3 shows a modified embodiment of the parallel drive of the gear-pulley in which the backlash is minimized according to the present invention, in which the gear-connecting means 4 are composed of a chain and the pulley-connecting means 5 is a belt. And means (6) for adjusting the tension of the belt to adjust the frictional forces at the contact surfaces between the pulleys (2, 2a).
본 발명은 정확한 회전각 조절을 필요로 하는 XRD(X-ray diffractometer), ellipsometer, XYZ-translator 등 고가의 구동 장치의 기능을 본 발명에 의한 백래쉬가 작은 구동 장치를 이용함으로써 저렴하게 구현할 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention can be implemented inexpensively by using a drive device with a small backlash according to the present invention to the functions of expensive drive devices such as X-ray diffractometer (XRD), ellipsometer, XYZ-translator that requires accurate rotation angle adjustment It is a very useful invention.
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