KR100900821B1 - 감속기어의 백래시 조절장치 - Google Patents

감속기어의 백래시 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백래시 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동기어 또는 피동기어의 정밀한 위치 보정을 통해 백래시를 조절하므로, 고정밀도의 기어 형태의 구동장치에 적용 가능하도록 한 감속기어의 백래시 조절장치에 관한 것이다.
이를 위해, 감속기어의 백래시를 조절하는 장치에 있어서, 구동기어와 피동기어를 동일한 기울기를 갖는 콘 형태로 성형 구비하되, 구동기어축과 피동기어축이 평행한 평기어 형태가 될 수 있게 구동기어와 피동기어를 서로 대칭되는 방향으로 맞물려 구비하고, 구동기어와 피동기어 중 어느 하나가 위치 보정될 수 있도록 구동기어축과 피동기어축 중 어느 하나의 축에 결합된 베어링커버, 베어링슬리브관, 감속기하우징 중 두 개의 밀접면을 각각 절삭하여 백래시를 조절하는 기어위치보정수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 구동기어와 피동기어를 테이퍼진 콘 형태로 형성하고, 감속기하우징, 베어링커버, 베어링슬리브관 등의 간편한 절삭 가공을 통해 구동기어 또는 피동기어를 정밀하게 위치 보정시켜 백래시를 조절함으로써, 고정밀도의 회전기구 및 구동장치나 기어 등의 백래시 조절에 매우 효과적인 것이다.
감속기어, 구동기어, 피동기어, 백래시(backlash), 테이퍼.

Description

감속기어의 백래시 조절장치{Apparatus for regulating backlash between reduction gears}
본 발명은 백래시 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동기어 또는 피동기어의 정밀한 위치 보정을 통해 백래시를 조절하므로, 고정밀도의 기어 형태의 구동장치에 적용 가능하도록 한 감속기어의 백래시 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 CNC공작기계의 NC테이블, INDEX테이블, 또는 대형장비의 축이동장치 등에서는 서보모터와 같은 구동원으로부터 회전력을 전달하는 기어류의 동력전달수단을 구비하고 있다.
이러한, 기어류는 적어도 한 쌍 이상의 기어가 이물림되어 그 회전력을 전달하게 되는데, 통상 동력전달이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 이물림부에 틈새(clearance), 즉 백래시(backlash)를 부여하고 있다.
이처럼, 기어를 매끄럽게 회전시키기 위해서는 적절한 백래시가 필요하나, 백래시가 너무 적으면 윤활이 불충분하게 되기 쉬워서 치면끼리의 마찰이 커지는 문제가 발생하고, 또 백래시가 너무 크면 기어의 맞물림이 나빠져 기어가 파손되거나 발열 및 소음의 문제가 발생한다.
즉, 이와 같이 백래시의 목적은 동력전달이 무리없이 이루어질 수 있도록 하는 것임에도 불구하고, 기어와 기어 사이에 유동을 일으키게 되는 구조 특성상 오히려 기계장치의 정밀도를 저하시키는 요인으로 작용하는 폐단이 발생하였고, 이로 인해 초기에는 상기한 문제점 발생시 단순하게 문제가 발생한 기어류를 교체하는 방법을 통해 문제를 해결하였다.
그러나, 상기한 문제점 해결 방법은 기어의 잦은 교체로 인해 제품 유지 보수 비용이 증가하고, 부품의 수명을 줄여 제품의 신뢰도를 떨어뜨리는 등 또 다른 문제점을 발생하게 되는 폐단이 있었다.
이에, 최근에는 백래시를 조절할 수 있는 장치가 지속적으로 개발되고 있는 실정에 있고, 특히 고정밀도를 요구하는 회전기구나 축이동 장치 등에서는 통상적으로 백래시를 조정하거나 저감하는 장치를 구비하고 있다.
도 1은 종래의 백래시를 조절하는 장치 중에서 국내 등록실용신안공보 등록번호 제20-0261056호로 공지된 "명칭:감속기의 백래시 보상장치" 에 대해 도시한 것으로, 감속기 기체(10) 양측으로 슬리브 삽입공(11)을 형성하고, 상기 슬리브 삽입공(11) 외측으로 다수의 체결나공(12)을 형성하며, 상기 슬리브삽입공(11) 양측에는 웜기어축(20)의 볼베어링(21)을 체결한 슬리브(22)와 슬리브관(24)을 각각 체결한다. 그리고, 상기 감속기 기체(10)의 상단면에서 슬리브삽입공(11)으로 조절공(15)을 관통 형성하고, 상기 조절공(15)에 조절볼트(16)을 체결한다.
즉, 상기한 구성에 따라 조절공(15)에 관통된 조절볼트(16)를 조절하게 되면, 슬리브삽입공(11)에 체결된 웜기어를 하부로 이동시켜 백래시를 보상하게 되는 것이다.
그러나, 상기한 종래의 감속기의 백래시 보상장치는 웜기어류에서 고정밀도를 갖는 웜기어를 제작하기 어려워 실질적으로 백래시 조절을 기어류에 적용하기 어려운 문제가 있고, 특히 고정밀도를 요구하는 기어류에는 더욱 적용되기 어려운 폐단이 있다.
또한, 상기한 종래의 감속기의 백래시 보상장치는 감속기 기체 뿐만 아니라 슬리브와 슬리브관 등에 다수의 볼트 체결공을 형성하고 이에 볼트를 체결하는 복잡한 구조로 이루어져 있어, 장치 제조비용 및 제조단가가 상승하는 폐단이 있었다.
한편, 이 외에도 종래의 백래시 조절을 위한 기술로, 실용신안 공개번호 제1997-0055298호로 공지된 "기어의 백-래시 방지구조", 특허 공개번호 제2001-0011512호로 공지된 "평행축 기어의 백-래시 조절구조 및 그 방법", 등록실용신안 등록번호 제20-0256796호로 공지된 "감속기의 백래시 보상장치" 등이 다수 출원된 바 있으나, 상기한 기술들 모두가 백래시 조절에 여러 가지 문제점을 내포하고 있는 것이다.
다만, 특허 공개번호 제2001-0011512호로 공지된 "평행축 기어의 백-래시 조절구조 및 그 방법" 에서는 평기어류의 백래시 조절 방법에 대하여 기재하고 있으나, 이 방법은 테이퍼진 평기어를 단순하게 이송시키는 것으로만 기재되어 있고, 그 이송 방법이나 이송 구조에 대해서는 전혀 언급이 없어 실질적으로 기어류의 백래시 조절에 적용할 수 없는 폐단이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 구동기어 또는 피동기어의 정밀한 위치 보정을 통해 백래시를 조절하므로, 고정밀도의 기어 형태의 구동장치에 적용 가능하도록 한 감속기어의 백래시 조절장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 구동기어가 결합된 구동기어축과 피동기어가 결합된 피동기어축이 회전 가능하도록 감속기하우징 상, 하부에 베어링에 의해 각각 결합하되, 상기 베어링을 커버할 수 있게 감속기하우징과 각각의 베어링 사이에 베어링커버와 베어링슬리브관을 설치하는 한편, 상기 구동기어와 피동기어의 맞물림 회전을 통해 구동기어에 주어진 회전을 감속함과 아울러 구동기어와 피동기어 사이에 조성된 감속기어의 백래시를 조절하는 장치에 있어서, 상기 구동기어와 피동기어를 동일한 기울기를 갖는 콘 형태로 성형 구비하되, 상기 구동기어축과 피동기어축이 평행한 평기어 형태가 될 수 있게 구동기어와 피동기어를 서로 대칭되는 방향으로 맞물려 구비하고, 구동기어와 피동기어 중 어느 하나가 위치 보정될 수 있도록 구동기어축과 피동기어축 중 어느 하나의 축에 결합된 베어링커버, 베어링슬리브관, 감속기하우징 중 두 개의 밀접면을 각각 절삭하여 백래시를 조절하는 기어위치보정수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기어위치보정수단은 서로 면 접촉되는 베어링커버, 감속기하우징 중 어느 하나의 밀접면과, 베어링과 접촉되는 베어링슬리브관의 밀접면을 각각 절삭한다.
상기 기어위치보정수단은 서로 면 접촉되는 베어링슬리브관, 감속기하우징 중 어느 하나의 밀접면과, 베어링과 접촉되는 베어링커버의 밀접면을 각각 절삭한다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 구동기어와 피동기어를 테이퍼진 콘 형태로 형성하고, 감속기하우징, 베어링커버, 베어링슬리브관 등의 간편한 절삭 가공을 통해 구동기어 또는 피동기어를 정밀하게 위치 보정시켜 백래시를 조절함으로써, 고정밀도의 회전기구 및 구동장치나 기어 등의 백래시 조절에 매우 효과적인 것이다.
또한, 부적합한 백래시 부여 및 기어 마모에 따른 기어의 발열 문제와 소음 발생 등을 근본적으로 차단할 수 있고, 이로 인한 제품의 수명을 가일층 연장시킬 수 있는 효과가 있으며, 상기한 백래시 조절 구조를 통해 감속기의 구조를 간단하게 하여 제품의 제조단가 및 제조비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 감속기어의 백래시 조절장치에 대한 것으로, 감속기하우징(100)과 구동기어(200a)와 피동기어(200b)와 베어링커버(220) 및 베어링슬리브관(240)으로 구성된다.
도 2를 통해 보다 구체적으로 설명하면, 감속기하우징(100) 양측 상, 하부에 홀을 각각 형성하고, 상기 각각의 홀에 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b)을 베 어링(230)(250)에 의해 회전 가능하게 결합한다. 이때, 상기 베어링(230)(250)을 상기 감속기하우징(100)에 견고하게 결합함과 동시에 베어링(230)(250)을 커버할 수 있도록 베어링(230)(250) 일면에는 베어링커버(220)와 베어링슬리브관(240)을 각각 결합한다.
즉, 상기 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b) 일단의 베어링(230) 일면에는 베어링커버(220)를 각각 결합하고, 상기 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b) 타단의 베어링(250) 일면에는 베어링슬리브관(240)을 각각 결합한다.
그리고, 상기 구동기어축(210a) 중간 일부에는 감속기하우징(100)에 내장되게 구동기어(200a)를 결합하고, 상기 피동기어축(210b) 중간 일부에도 감속기하우징(100)에 내장되게 피동기어(200b)를 결합한다.
여기서, 상기 구동기어(200a)와 피동기어(200b)는 구동기어(200a)에 주어진 회전력을 감속시키는 한 쌍의 감속기어(200)로써, 서로 맞물려 회전할 수 있게 구비하고, 구동기어(200a)와 피동기어(200b) 사이에는 감속기어(200)의 회전을 원활하게 하는 백래시를 부여한다.
이러한, 상기 구동기어(200a)와 피동기어(200b)는 서로 크기는 다르나 동일한 기울기를 갖는 콘(원뿔) 형태로 테이퍼지게 형성하고, 상기 구동기어(200a)와 피동기어(200b)를 서로 대칭되는 방향으로 맞물려 구비함으로써, 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b)이 평행하게 이루어진 평기어 형태를 취하도록 구성한다.
여기서, 본 발명에서는 상기 구동기어(200a)와 피동기어(200b)가 한 쌍으로 이루어진 감속기어(200)로 한정하여 설명 및 도시하였으나, 감속기의 감속 정도나 감속기어(200)의 구조에 따라 피동기어축(210b)을 다수 설치할 수 있고, 상기 피동기어축(210b)에 다수 쌍의 피동기어(200b)를 더 설치할 수 있음은 자명한 사항에 해당된다.
이처럼, 구성되는 구동기어(200a)와 피동기어(200b)는 그 중 어느 하나를 위치 보정시켜 백래시를 조절하는 기어위치보정수단을 구비하게 되는데, 상기 기어위치보정수단은 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b) 중 어느 하나의 축에 결합된 베어링커버(220), 베어링슬리브관(240), 감속기하우징(100) 중 두 부품의 밀접면 중 일부를 절삭함으로써, 구동기어축(210a)에 고정된 구동기어(200a) 또는 피동기어축(210b)에 고정된 피동기어(200b)의 위치를 보정하여 조립하는 것이다.
도 3에서 도시한 기어위치보정수단의 제1실시예에 대해 상기한 구동기어(200a)의 위치 보정 구성을 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면, 구동기어축(210a) 하부에 결합된 베어링커버(220)와 상기 베어링커버(220)가 결합되는 감속기하우징(100)에 있어서, 서로 면 접촉되는 베어링커버(220)와 감속기하우징(100) 중 어느 밀접면을 절삭하게 되는데, 본 발명의 도시예에서는 베어링커버(220)의 상면에 밀접된 밀접면 일부(C1)를 절삭하는 것으로 도시하였다. 그리고, 상기 구동기어축(210a) 상부에 결합된 베어링(250)과 접촉되는 베어링슬리브관(240)의 저면에 밀접된 밀접면 일부(C2)를 절삭한다.
즉, 감속기하우징(100)에 밀접되는 베어링커버(220)의 상면 밀접면 일부(C1)를 절삭함과 아울러, 베어링(250)과 밀접되는 베어링슬리브관(240)의 저면 밀접면 일부(C2)를 절삭한 후, 이를 감속기하우징(100)과 조립함으로써, 구동기어축(210a)과 구동기어(200a)를 상부로 이동된 상태로 위치 보정시킬 수 있게 된다.
도 4에서 도시한 기어위치보정수단의 제2실시예에 대해 구동기어(200a)의 위치 보정 구성을 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면, 구동기어축(210a) 상부에 결합된 베어링슬리브관(240)과 상기 베어링슬리브관(240)이 결합되는 감속기하우징(100)에 있어서, 서로 면 접촉되는 베어링슬리브관(240)과 감속기하우징(100) 중 어느 밀접면을 절삭하게 되는데, 본 발명의 도시예에서는 베어링슬리브관(240)의 저면에 밀접면 일부(C3)를 절삭하는 것으로 도시하였다. 그리고, 구동기어축(210a) 하부에 결합된 베어링(230)과 접촉되는 베어링커버(220)의 상면에 밀접면 일부(C4)를 절삭한다.
즉, 감속기하우징(100)에 밀접되는 베어링슬리브관(240)의 저면 밀접면 일부(C3)를 절삭함과 아울러, 베어링(230)과 밀접되는 베어링커버(220)의 상면 밀접면 일부(C4)를 절삭한 후, 이를 감속기하우징(100)과 조립함으로써, 구동기어축(210a)과 구동기어(200a)를 하부로 이동된 상태로 위치 보정시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기한 제1,2실시예에서는 본 발명 구성 설명의 이해를 돕기 위해 구동기어축(210a)으로 한정하여 설명하였으나, 이와 동일한 구성으로 피동기어축(210b)을 위치 보정시켜 백래시를 조절할 수도 있음은 본 발명을 구성함에 있어 자명한 사항에 해당된다. 또한, 본 발명의 밀접면 절삭 가공은 고정밀도의 평기어에 적용되는 것으로, 절삭되는 두께는 미크론 단위로 미세하게 절삭 가공되는 것이 적절하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
감속기의 사용 중 감속기어(200)의 마모 등에 의해 백래시가 커지거나 최초 백래시 부여시 그 백래시의 간격이 크거나 작게 잘못 설정된 경우, 구동기어(200a) 또는 피동기어(200b)를 위치 보정시켜 백래시를 조절하게 된다.
먼저, 도 3과 같이 구동기어(200a)의 위치 보정을 통해 백래시의 간격을 작게 좁히고자 하는 경우에는, 구동기어(200a)가 결합된 구동기어축(210a)을 감속기에서 분리한 후, 서로 면 접촉되는 구동기어축(210a) 하부에 결합된 베어링커버(220)의 밀접면(C1)을 절삭한다. 즉, 감속기하우징(100) 하부에 면 접촉 상태로 장착된 베어링커버(220)의 둘레 상면을 절삭하는 것이다.
그리고, 구동기어축(210a) 상부에 결합된 베어링슬리브관(240)의 저면(C2) 즉, 베어링(250)과 면 접촉되는 베어링슬리브관(240)의 저면(C2)을 절삭한다. 이 후, 상기 구동기어축(210a)을 볼트 등을 통해 감속기하우징(100)에 조립하게 되면, 구동기어축(210a)이 절삭 가공된 두께만큼 미세하게 상부로 위치 보정됨으로써, 구동기어(200a) 치면과 피동기어(200b) 치면 사이의 간격을 줄여 백래시의 간격을 작게 줄일 수 있게 된다.
반면, 도 4와 같이 구동기어(200a)의 위치 보정을 통해 백래시의 간격을 크게 넓히고자 하는 경우에는, 구동기어(200a)가 결합된 구동기어축(210a)을 감속기에서 분리한 후, 서로 면 접촉되는 구동기어축(210a) 상부에 결합된 베어링슬리브관(240)의 밀접면(C3)을 절삭한다. 즉, 감속기하우징(100) 상부에 면 접촉 상태로 장착된 베어링슬리브관(240)의 둘레 하면을 절삭하는 것이다.
그리고, 구동기어축(210a) 하부에 결합된 베어링커버(220)의 상면(C4) 즉, 베어링(230)과 면 접촉되는 베어링커버(220)의 상면(C4)을 절삭한다. 이 후, 상기 구동기어축(210a)을 볼트 등을 통해 감속기하우징(100)에 조립하게 되면, 구동기어축(210a)이 절삭 가공된 두께만큼 미세하게 하부로 위치 보정됨으로써, 구동기어(200a) 치면과 피동기어(200b) 치면 사이의 간격을 넓혀 백래시의 간격을 크게 늘릴 수 있게 된다.
또한, 상기한 작용예에서는 설명하지 않았으나, 상기한 작용과 동일하게 피동기어축(210b)의 위치 보정을 통해서도, 구동기어(200a)와 피동기어(200b) 사이의 백래시를 조절할 수 있게 된다.
즉, 상기한 바와 같이 본 발명의 백래시 조절장치는 구동기어(200a)와 피동기어(200b)를 테이퍼진 콘 형태로 형성하고, 감속기하우징(100), 베어링커버(220), 베어링슬리브관(240) 등의 간편한 절삭 가공을 통해 구동기어(200a) 또는 피동기어(200b)를 정밀하게 위치 보정하여 백래시를 조절함으로써, 고정밀도의 회전기구 및 구동장치나 기어 등의 백래시 조절에 효과적으로 적용 가능한 것이다.
더욱이, 부적합한 백래시 부여 및 기어 마모에 따른 기어의 발열 문제와 소음 발생 등을 근본적으로 차단할 수 있고, 이로 인한 제품의 수명을 가일층 연장시킬 수 있게 된다.
또한, 종래와 같이 백래시 조절을 위해 볼트를 체결하거나 체결공을 형성하지 않아도 되므로, 감속기의 구조를 간단하게 하여 제품의 제조단가 및 제조비용을 절감할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
즉, 본 발명에서는 구동기어 또는 피동기어의 위치 보정을 위해 감속기하우징, 베어링커버 및 베어링슬리브관을 절삭하고 구동기어축 또는 피동기어축을 위치 보정하여 백래시를 조절하였으나, 이와 같은 방법 이 외에 감속기하우징, 베어링커버 및 베어링슬리브관을 절삭하지 않고 별도의 라이너를 삽입함으로써, 상기 라이너의 두께만큼 구동기어축 또는 피동기어축을 위치 보정하여 백래시를 조절할 수도 있는 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 백래시 보상 상태의 예시 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 감속기 내부 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 기어위치보정수단의 제1실시예에 따른 백래시 조절 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 기어위치보정수단의 제2실시예에 따른 백래시 조절 상태를 나타낸 단면도.
*도면중 주요 부호에 대한 설명*
100 : 감속기하우징 200 : 감속기어
200a : 구동기어 200b : 피동기어
210a : 구동기어축 210b : 피동기어축
220 : 베어링커버 230 : 베어링
240 : 베어링슬리브관 250 : 베어링
C1, C2, C3, C4 : 절삭되는 면

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 구동기어가 결합된 구동기어축과 피동기어가 결합된 피동기어축이 회전 가능하도록 감속기하우징 상, 하부의 베어링에 의해 각각 결합하되, 상기 베어링을 커버할 수 있게 감속기하우징과 각각의 베어링 사이에 베어링커버와 베어링슬리브관을 설치하는 한편, 상기 구동기어와 피동기어의 맞물림 회전을 통해 구동기어에 주어진 회전을 감속함과 아울러 구동기어와 피동기어 사이에 조성된 감속기어의 백래시를 조절하는 장치에 있어서,
    상기 구동기어(200a)와 피동기어(200b)를 동일한 기울기를 갖는 콘 형태로 성형 구비하되, 상기 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b)이 평행한 평기어 형태가 될 수 있게 구동기어(200a)와 피동기어(200b)를 서로 대칭되는 방향으로 맞물려 구비하고,
    구동기어축(210a)과 피동기어축(210b) 중 어느 하나의 위치를 보정하여 구동기어(200a)와 피동기어(200b) 사이의 백래시를 조절할 수 있도록 서로 밀접되는 베어링커버(220)의 밀접면 일부와 감속기하우징(100)의 밀접면 중 어느 하나를 절삭하고, 베어링(250)에 밀접되는 베어링슬리브관(240)의 밀접면 일부를 절삭하여 감속기하우징(100)에 조립한 것을 특징으로 하는 감속기의 백래시 조절장치.
  3. 구동기어가 결합된 구동기어축과 피동기어가 결합된 피동기어축이 회전 가능하도록 감속기하우징 상, 하부의 베어링에 의해 각각 결합하되, 상기 베어링을 커버할 수 있게 감속기하우징과 각각의 베어링 사이에 베어링커버와 베어링슬리브관을 설치하는 한편, 상기 구동기어와 피동기어의 맞물림 회전을 통해 구동기어에 주어진 회전을 감속함과 아울러 구동기어와 피동기어 사이에 조성된 감속기어의 백래시를 조절하는 장치에 있어서,
    상기 구동기어(200a)와 피동기어(200b)를 동일한 기울기를 갖는 콘 형태로 성형 구비하되, 상기 구동기어축(210a)과 피동기어축(210b)이 평행한 평기어 형태가 될 수 있게 구동기어(200a)와 피동기어(200b)를 서로 대칭되는 방향으로 맞물려 구비하고,
    구동기어축(210a)과 피동기어축(210b) 중 어느 하나의 위치를 보정하여 구동기어(200a)와 피동기어(200b) 사이의 백래시를 조절할 수 있도록 서로 밀접되는 베어링슬리브관(240)의 밀접면 일부와 감속기하우징(100)의 밀접면 중 어느 하나를 절삭하고, 베어링(230)에 밀접되는 베어링커버(220)의 밀접면 일부를 절삭하여 감속기하우징(100)에 조립한 것을 특징으로 하는 감속기의 백래시 조절장치.
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