KR101158376B1

KR101158376B1 - 백래시 제거 장치

Info

Publication number: KR101158376B1
Application number: KR1020097007519A
Authority: KR
Inventors: 고이치 마스오; 가즈유키 이시즈
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2012-06-25
Also published as: US8215198B2; EP2071214B1; WO2008050658A1; EP2071214A4; CN101529127B; JP2008106894A; JP4928905B2; MX2009004379A; TWI349750B; DE602007011956D1; BRPI0717731A2; TW200833975A; US20100064833A1; CN101529127A; EP2071214A1; KR20090053860A

Abstract

백래시 제거력을 작게 하여 마찰이나 발열을 억제하여, 저손실로 백래시 제거를 실시할 수 있는 백래시 제거 장치를 제공한다. 이를 위해 구동용 모터 (20) 에 연결되어 구동 기어 (52) 를 갖는 입력축 (15), 및 피절삭 기어 (W) 를 동축 상에 고정시켜 종동 기어 (42) 를 갖는 출력축 (14) 과 평행하게 배치되고, 구동 기어 (52) 와 맞물리는 큰 중간 기어 (62, 72) 와, 종동 기어 (42) 와 맞물리는 작은 중간 기어 (63, 73) 를 갖는 고정 중간축 (16) 및 이동 중간축 (17) 을 형성하고, 종동 기어 (42) 와 작은 중간 기어 (73) 간의 출력측 백래시 제거 토크 (Ts) 를, 피절삭 기어 (W) 의 가공시에 당해 피절삭 기어 (W) 의 둘레 방향에서 발생하는 절삭 부하 토크 (Tw) 의 발생 방향과 동일한 방향으로 작용시키도록 이동 중간축 (17) 을 그 축방향으로 가압하는 전환 조정 밸브 (31) 를 구비한다.

Description

백래시 제거 장치{BACKLASH ELIMINATOR}

본 발명은 저손실화를 도모하면서, 기어열에 있어서의 백래시를 제거하는 백래시 제거 장치에 관한 것이다.

한 쌍의 기어를 맞물리게 하는 경우, 이론적으로는 바른 맞물림 운동을 해야하지만, 실제 기어에는, 약간의 피치 오차, 열팽창, 톱니의 휨, 축의 휨, 유막의 두께 등이 있기 때문에 톱니와 톱니가 삐걱거려 운동을 할 수 없거나, 진동이나 소음을 발생시키거나 한다. 그래서, 원활한 맞물림 운동을 하기 위해 한 쌍의 기어의 치면 사이에는 소정량의 간극 (백래시) 이 형성되어 있다.

그러나, 이와 같은 기어를 순차 맞물리게 한 기어열에 있어서, 단속적으로 부하가 가해질 때에는, 부하가 0 이 될 때마다 기어열에 축적된 탄성 에너지가 해방되지만, 이 탄성 에너지가 큰 경우에는, 백래시가 형성되기 때문에 치면 사이에 치면 분리가 발생하여 회전 전달이 부정확해진다. 특히, 피절삭물과 컷터 간의 상대적 회전 위치를 고정밀도로 산출하는 호브반 (hobbing machine) 이나 연삭반 (grinding machine) 등의 공작 기계에 있어서, 기어열에 치면 분리가 발생하면, 그 만큼 산출 위치가 어긋나 정확한 회전 테이블의 회전 위치 결정 (산출) 을 할 수 없게 되어, 피절삭물의 가공 정밀도에 직접 영향을 미칠 우려가 있다.

그래서, 종래부터 기어열에 부하가 가해지더라도, 치면 분리를 방지한 백래시 제거 장치가 여러 가지 제공되고 있다. 이와 같은 종래의 백래시 제거 장치는, 예를 들어, 특허문헌 1 에 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평7-180749호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기 종래의 백래시 제거 장치에 있어서는, 원동기의 출력축에 연결되는 입력축과, 회전 위치가 산출되는 산출 대상물을 고정시키는 출력축과, 그 입력축과 출력축 사이에 개재되는 감속 기구를 구비하고 있고, 입력축의 구동 기어와 출력축의 종동 기어 사이에 감속 기구의 중간 기어를 삽입 설치하는 기어열을 갖고 있다. 그리고, 중간 기어를 그 축방향으로 가압시키고, 당해 중간 기어의 치면을 반대 방향으로 끼워맞춤으로써, 백래시 제거력을 발생시켜, 그 기어열에 있어서의 백래시를 제거하도록 하고 있다.

그러나, 상기 종래의 백래시 제거 장치에서는, 보정 모멘트 도입 방식 등에 의해 저손실을 가능하게 하고 있으나, 중간 기어에 대한 가압력에 관한 고려가 없어, 추가적인 저손실화의 과제를 남기고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로서, 백래시 제거력을 작게 하여 마찰이나 발열을 억제하여, 저손실로 백래시 제거를 실시할 수 있는 백래시 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하는 제 1 발명에 관련된 백래시 제거 장치는,

헬리컬 기어를 사용한 기어열로서,

원동기에 연결되어, 구동 기어를 갖는 입력축과,

상기 입력축과 평행하게 배치되어, 피절삭물을 동축 상에 고정시켜 종동 기어를 갖는 출력축과,

상기 입력축 및 상기 출력축과 평행하게 배치되어, 상기 구동 기어와 맞물리는 제 1 중간 기어와, 상기 종동 기어와 맞물리는 제 2 중간 기어를 갖는 중간축을 형성하고,

일방의 상기 중간축을 상기 출력축의 회전 방향 위치 결정용으로서 축방향 고정으로 지지함과 함께, 타방의 상기 중간축을 상기 출력축과의 사이의 백래시 제거용으로서 축방향 이동할 수 있도록 지지하고,

상기 종동 기어와 상기 제 2 중간 기어 간의 백래시 제거력을, 상기 피절삭물의 가공시에 당해 피절삭물의 둘레 방향에 발생하는 절삭 부하의 발생 방향과 동일한 방향으로 작용시키도록 타방의 상기 중간축을 그 축방향으로 가압하는 가압 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 2 발명에 관련된 백래시 제거 장치는,

제 1 발명에 관련된 백래시 제거 장치에 있어서,

절삭 부하의 크기에 따라 상기 가압 수단의 가압력을 가변으로 하는 가압력 가변 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

따라서, 본 발명에 관련된 백래시 제거 장치에 의하면, 종동 기어와 제 2 중간 기어 간의 백래시 제거력을, 피절삭물의 가공시에 당해 피절삭물의 둘레 방향에서 발생하는 절삭 부하의 발생 방향과 동일한 방향으로 작용시킴으로써, 백래시 제거력을 작게 할 수 있으므로, 마찰이나 발열을 억제할 수 있어 저손실로 백래시 제거를 실시할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 관련된 백래시 제거 장치를 구비한 호브반의 회전 테이블의 측단면도이다.

도 2 는 도 1 의 A-A 화살표에서 본 단면도이다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 관련된 백래시 제거 장치의 기어열의 개략도이다.

도 4 의 (a) 는 절삭 부하 토크가 피절삭 기어의 회전 방향에 대해 좌회전 방향으로 작용했을 때의 기어열의 평면도, 도 4 의 (b) 는 도 4 의 (a) 의 B-B 화살표에서 본 단면도, 도 4 의 (c) 는 도 4 의 (a) 의 C-C 화살표에서 본 단면도이다.

도 5 의 (a) 는 절삭 부하 토크가 피절삭 기어의 회전 방향에 대해 우회전 방향으로 작용했을 때의 기어열의 평면도, 도 5 의 (b) 는 도 5 의 (a) 의 D-D 화살표에서 본 단면도, 도 5 의 (c) 는 도 5 의 (a) 의 E-E 화살표에서 본 단면도이다.

도 6 은 호브 컷터의 진행각과 피절삭 기어의 치형의 비틀림 방향의 조합에 있어서의 피절삭 기어의 회전 방향 및 절삭 부하 토크의 발생 방향을 나타낸 도면이다.

도 7 의 (a) 는 절삭 부하 토크의 발생 방향과 동일한 방향으로 부가한 경우의 출력축측 백래시 제거 토크의 크기를 나타낸 도면, 도 7 의 (b) 는 절삭 부하 토크의 발생 방향과 반대 방향으로 부가한 경우의 출력축측 백래시 제거 토크의 크기를 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

2 : 회전 테이블 4 : 호브 컷터

14 : 출력축 15 : 입력축

16 : 고정 중간축 17 : 이동 중간축

18 : 케이싱 20 : 구동용 모터

24 : 상부 피스톤 부재 25 : 하부 피스톤 부재

26, 27 : 에어 챔버 29, 30 : 에어 통로

31 : 전환 조정 밸브 42 : 종동 기어

51, 61, 71 : 축부 52 : 구동 기어

62, 72 : 큰 중간 기어 63, 73 : 작은 중간 기어

W : 피절삭 기어 R : 피절삭 기어의 회전 방향

Tw : 절삭 부하토크 Tb : 입력축측 백래시 제거 토크

Ts : 출력축측 백래시 제거 토크 F : 축가압력

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관련된 백래시 제거 장치에 대하여 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명에 관련된 백래시 제거 장치를 호브반의 회전 테이블에 적용한 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 관련된 백래시 제거 장치를 구비한 호브반의 회전 테이블의 측단면도, 도 2 는 도 1 의 A-A 화살표에서 본 단면도, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 관련된 백래시 제거 장치의 기어열의 개략도, 도 4 의 (a) 는 절삭 부하 토크가 피절삭 기어의 회전 방향에 대해 좌회전 방향으로 작용했을 때의 기어열의 평면도, 도 4 의 (b) 는 동도면 (a) 의 B-B 화살표에서 본 단면도, 도 4(c) 는 동도면 (a) 의 C-C 화살표에서 본 단면도, 도 5 의 (a) 는 절삭 부하 토크가 피절삭 기어의 회전 방향에 대해 우회전 방향으로 작용했을 때의 기어열의 평면도, 도 5 의 (b) 는 동도면 (a) 의 D-D 화살표에서 본 단면도, 도 5(c) 는 동도면 (a) 의 E-E 화살표에서 본 단면도, 도 6 은 호브 컷터의 진행각과 피절삭 기어의 치형의 비틀림 방향의 조합에 있어서의 피절삭 기어의 회전 방향 및 절삭 부하 토크의 발생 방향을 나타낸 도면, 도 7 의 (a) 는 절삭 부하 토크의 발생 방향과 동일한 방향으로 부가한 경우의 출력축측 백래시 제거 토크의 크기를 나타낸 도면, 동도면 (b) 는 절삭 부하 토크의 발생 방향과 반대 방향으로 부가한 경우의 출력축측 백래시 제거 토크의 크기를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1 내지 3 을 이용하여 백래시 제거 장치의 구성에 대하여 설명한 다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 도시하지 않는 호브반의 베드 (1) 상에는 회전 테이블 (2) 이 형성되어 있고, 이 회전 테이블 (2) 의 상면에는 장착구 (3) 를 개재하여 피절삭 기어 (W) 가 장착되어 있다. 또, 베드 (1) 상에 형성되는 도시하지 않는 호브 헤드에는, 호브 컷터 (hob cutter)(4) 가 대략 수평축 둘레로 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 이 호브 컷터 (4) 에 의해 피절삭 기어 (W) 에 치형이 창성된다.

베드 (1) 의 상면에는 통형상의 기대 (基臺)(1a) 가 형성되어 있고, 이 기대 (1a) 내에는 회전 테이블 (2) 의 출력축 (14) 이 회전될 수 있도록 지지되어 있다. 출력축 (14) 의 상단에는 장착부 (41) 가 형성되는 한편, 출력축 (14) 의 하단에는 종동 기어 (42) 가 끼워넣어져 있다. 그리고, 장착부 (41) 의 상면에는 장착구 (3) 를 개재하여 피절삭 기어 (W) 가 장착되어 있다.

베드 (1) 의 측부에는 부착대 (1b) 가 형성되어 있고, 이 부착대 (1b) 상에는, 후술하는 입력축 (15), 고정 중간축 (16), 및 이동 중간축 (17) 을 회전할 수 있도록 수납하는 케이싱 (18) 이 형성되어 있다. 또한, 입력축 (15), 고정 중간축 (16), 및 이동 중간축 (17) 과 출력축 (14) 은 평행이 되도록 배치되어 있다.

도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 입력축 (15) 은, 출력축 (14) 과 평행하게 배치되는 축부 (51) 와, 이 축부 (51) 의 축방향 대략 중간부의 외주면에 형성되는 구동 기어 (52) 를 구비하고 있다. 축부 (51) 의 구동 기어 (52) 의 상방 및 하방의 외주면에는, 오목부 (51a, 51b) 가 형성되어 있다. 이 오목부 (51a, 51b) 에는 케이싱 (18) 에 지지되는 래디얼 베어링 (19) 이 각각 끼워맞춰져 있다. 즉, 입력축 (15) 은, 케이싱 (18) 에 대해 회전할 수 있고, 또한, 그 축방향의 이동이 규제되도록 지지되어 있다. 그리고, 케이싱 (18) 의 저부에는 구동용 모터 (20) 가 상방을 향해 관통 지지되어 있고, 이 구동용 모터 (20) 의 출력축 (20a) 은 입력축 (15) 의 하단에 끼워넣어져 있다.

고정 중간축 (16) 은, 출력축 (14) 과 평행하게 배치되는 축부 (61) 와, 이 축부 (61) 에 끼워넣어지는 큰 중간 기어 (62) 와, 축부 (61) 의 큰 중간 기어 (62) 의 하방의 외주면에 형성되고, 또한, 큰 중간 기어 (62) 보다 소직경을 이루는 작은 중간 기어 (63) 를 구비하고 있다. 그리고, 고정 중간축 (16) 의 큰 중간 기어 (62) 는, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와 맞물리는 한편, 작은 중간 기어 (63) 는 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 와 맞물려 있다.

축부 (61) 의 큰 중간 기어 (62) 의 상방 및 작은 중간 기어 (62) 의 하방의 외주면에는, 오목부 (61a, 61b) 가 형성되어 있다. 이 오목부 (61a, 61b) 에는 케이싱 (18) 에 지지되는 래디얼 베어링 (21) 이 각각 끼워넣어져 있다. 즉, 고정 중간축 (16) 은, 케이싱 (18) 에 대해 회전할 수 있고, 또한, 그 축방향의 이동이 규제되도록 지지되어 있다.

이동 중간축 (17) 은, 출력축 (14) 과 평행하게 배치되는 축부 (71) 와, 이 축부 (71) 에 끼워넣어지는 큰 중간 기어 (72) 와, 축부 (71) 의 큰 중간 기어 (72) 의 하방에 있어서의 외주면에 형성되고, 또한, 큰 중간 기어 (72) 보다 소직경을 이루는 작은 중간 기어 (73) 를 구비하고 있다. 그리고, 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 는, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와 맞물리는 한편, 작은 중간 기어 (73) 는 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 와 맞물려 있다.

축부 (71) 의 상방 및 하방에는, 상부 피스톤 부재 (24) 및 하부 피스톤 부재 (25) 가 형성되어 있다. 상부 피스톤 부재 (24) 및 하부 피스톤 부재 (25) 는, 케이싱 (18) 에 형성되는 상부 구멍 (18a) 및 하부 구멍 (18b) 내에 슬라이딩할 수 있도록 이동하는 원주부 (圓柱部)(24a, 25a) 와, 이 원주부 (24a, 25b) 의 기단에 형성되는 플랜지부 (24b, 25b) 를 갖고 있다. 또한, 케이싱 (18) 의 상부 구멍 (18a) 및 하부 구멍 (18b) 과, 상부 피스톤 부재 (24) 의 원주부 (24a) 및 하부 피스톤 부재 (25) 의 원주부 (25a) 사이에는, 에어 챔버 (26, 27) 가 소정량의 간극으로 형성되어 있다.

상부 피스톤 부재 (24) 와 축부 (71) 의 상단 사이에는, 누름 부재 (28) 가 형성되어 있다. 누름 부재 (28) 는, 축부 (71) 의 상단을 덮는 원통부 (28a) 와, 이 원통부 (28a) 의 기단에 형성되는 플랜지부 (28b) 를 갖고 있다.

큰 중간 기어 (72) 의 상방에는, 누름 부재 (28) 의 플랜지부 (28b) 를 따르도록 래디얼 베어링 (22) 이 형성되어 있다. 또, 상부 피스톤 부재 (24) 의 플랜지부 (24b) 와 누름 부재 (28) 의 플랜지부 (28b) 사이에는, 트러스트 베어링 (23) 이 형성되어 있다. 한편, 작은 중간 기어 (73) 의 하방에는 래디얼 베어링 (22) 이 형성되어 있고, 이 래디얼 베어링 (22) 의 내륜과 하부 피스톤 부재 (25) 의 플랜지부 (25b) 사이에는 트러스트 베어링 (23) 이 형성되어 있다. 즉, 이동 중간축 (17) 은, 케이싱 (18) 에 대해 회전할 수 있고, 또한, 그 축방향 으로 이동할 수 있도록 지지되어 있다.

에어 챔버 (26, 27) 에는 에어 통로 (29, 30) 가 연통되어 있고, 이 에어 통로 (29, 30) 상에는 전환 조정 밸브 (가압 수단, 가압력 가변 수단) (31) 가 형성되어 있다. 이 전환 조정 밸브 (31) 는, 공기를 에어 통로 (29, 30) 를 통해 에어 챔버 (26, 27) 에 공급하는 것으로, 에어 챔버 (26, 27) 의 어느 일방에 공기를 공급하는 전환 기능과, 그 공급하는 공기의 공기압을 가변으로 하는 공기압 조정 기능을 갖고 있다.

또한, 기어열을 구성하는, 출력축 (14) 의 종동 기어 (42), 입력축 (15) 의 구동 기어 (52), 고정 중간축 (16) 의 중간 기어 (62, 63), 및 이동 중간축 (17) 의 중간 기어 (72, 73) 는, 헬리컬 기어의 치형에 형성되는 것이다. 또, 각 기어가 맞물리는 치면 사이에는 소정량의 백래시가 형성되어 있다.

따라서, 호브반을 이용하여 피절삭 기어 (W) 에 치형을 만드는 경우에는, 구동용 모터 (20) 를 정역전 중 어느 일방으로 구동하여 입력축 (15) 을 회전시킨다. 그 구동력은 구동 기어 (52) 로부터 고정 중간축 (16) 의 큰 중간 기어 (62) 및 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 에 전달된 후, 작은 중간 기어 (63) 및 작은 중간 기어 (73) 에서 감속된다. 다음으로, 그 감속된 구동력이 종동 기어 (42) 에 전달됨으로써 출력축 (14) 이 회전되고, 피절삭 기어 (W) 는 대략 연직축 둘레로 회전된다. 그리고, 피절삭 기어 (W) 를 대략 연직축 둘레로 회전시킴과 함께, 호브컷터 (4) 를 도시하지 않는 구동 장치에 의해 회전 구동시킨다. 호브컷터 (4) 및 피절삭 기어 (W) 를 동기 회전시킨 상태에서, 호브컷터 (4) 를 피절 삭 기어 (W) 에 파고들게 함으로써, 피절삭 기어 (W) 의 외주면이 호브컷터 (4) 의 날부에 의해 절삭되어 치형이 만들어진다.

또, 피절삭 기어 (W) 가 호브컷터 (4) 에 의해 가공될 때에는, 이동 중간축 (17) 을 상방 또는 하방 중 어느 일방으로 이동시켜, 기어열 내의 백래시 제거가 행해지고 있다.

전환 조정 밸브 (31) 를 전환 작동시켜 에어 통로 (29) 를 통해 에어 챔버 (26) 에 공기를 공급하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 이동 중간축 (17) 을 하방으로 이동시키는 축가압력 (F) 이 하방을 향해 작용하게 됨으로써, 당해 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 및 작은 중간 기어 (73) 는 하방으로 이동된다. 이로써, 큰 중간 기어 (72) 의 치면은 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 의 치면에 입력축측 백래시 제거 토크 (Tb) 와 맞닿음과 함께, 작은 중간 기어 (73) 의 치면은 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 의 치면에 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 와 맞닿는다.

따라서, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와, 출력축 (14) 의 종동 기어 (42)는, 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 와 작은 중간 기어 (73) 가, 서로 반대측의 치면에 동시에 맞닿는다. 이와 동시에, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와, 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 는, 고정 중간축 (16) 의 큰 중간 기어 (62) 와 작은 중간 기어 (63) 가, 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 및 작은 중간 기어 (73) 가 맞닿는 치면의 반대측에서, 또한, 서로 반대측의 치면에 동시에 맞닿는다.

한편, 전환 조정 밸브 (31) 를 전환 작동시켜 에어 통로 (30) 를 통해 에어 챔버 (27) 에 공기를 공급하면, 도 5 에 나타내는 바와 같이 이동 중간축 (17) 을 상방으로 이동시키는 축가압력 (F) 이 상방을 향해 작용하게 되어, 당해 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 및 작은 중간 기어 (73) 는 상방으로 이동된다. 이로써, 큰 중간 기어 (72) 의 치면은 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 의 치면에 입력축측 백래시 제거 토크 (Tb) 와 맞닿음과 함께, 작은 중간 기어 (73) 의 치면은 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 의 치면에 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 에서 맞닿는다.

따라서, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와, 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 는, 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 와 작은 중간 기어 (73) 가, 서로 반대측의 치면에 동시에 맞닿는다. 이와 동시에, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와, 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 는, 고정 중간축 (16) 의 큰 중간 기어 (62) 와 작은 중간 기어 (63) 가, 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 및 작은 중간 기어 (73) 가 맞닿는 치면의 반대측에서, 또한, 서로 반대측의 치면에 동시에 맞닿는다.

따라서, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와 고정 중간축 (16) 의 큰 중간 기어 (62) 사이, 고정 중간축 (16) 의 작은 중간 기어 (63) 와 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 사이, 입력축 (15) 의 구동 기어 (52) 와 이동 중간축 (17) 의 큰 중간 기어 (72) 사이, 및 이동 중간축 (17) 의 작은 중간 기어 (73) 와 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 사이에서 백래시가 제거되도록 되어 있다.

또한, 이동 중간축 (17) 의 상방 및 하방으로의 축가압력 (F) 은, 전환 조정 밸브 (31) 의 공급 공기압 조정에 의해 제어되고, 이 축가압력 (F) 을 조정함으로써 입력축측 백래시 제거 토크 (Tb) 및 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 의 크기가 가변 가능하도록 되어 있다.

다음으로, 도 4 내지 도 7 을 이용하여 이동 중간축 (17) 에 대한 가압 방향 및 가압력, 즉, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 의 부가 방향 및 그 크기의 설정 방법에 대하여 설명한다.

일반적으로 호브반에 있어서는, 회전 테이블의 회전 방향, 즉, 피절삭 기어의 회전 방향은, 호브컷터의 진행각으로부터 구해진다. 이 경우, 호브컷터의 진행각이 우비틀림으로 형성될 때에는, 피절삭 기어의 회전 방향은 좌회전으로 설정된다. 한편, 호브컷터의 진행각이 좌비틀림으로 형성될 때에는, 피절삭 기어의 회전 방향은 우회전으로 설정된다.

또, 가공중에는, 피절삭 기어에는 그 축방향으로부터 호브컷터의 단속 (斷續) 적인 절삭 부하가 작용한다. 특히, 피절삭 기어가 헬리컬 기어인 경우에는, 그 절삭 부하는 피절삭 기어의 둘레 방향으로의 절삭 부하 토크로서 변환된다. 이 절삭 부하 토크의 발생 방향은, 피절삭 기어에 가공하는 치형의 비틀림 방향으로부터 구해진다. 이 경우, 피절삭 기어에 우비틀림의 치형을 가공하는 경우에는, 피절삭 기어의 회전 방향에 대해, 우회전 방향으로의 절삭 부하 토크가 발생한다. 한편, 피절삭 기어에 좌비틀림의 치형을 가공하는 경우에는, 피절삭 기어의 회전 방향에 대해, 좌회전 방향으로의 절삭 부하 토크가 발생한다.

따라서, 호브컷터의 진행각은 우비틀림과 좌비틀림이 있고, 피절삭 기어에 가공하는 치형은 우비틀림과 좌비틀림이 있으므로, 그 조합은, 도 6 의 (a) ～ (d) 의 4 가지로 나눌 수 있다.

도 6 의 (a) 는, 진행각이 우비틀림인 호브컷터 (4) 를 이용하여 좌비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하는 경우이다. 이 경우, 호브컷터 (4) 의 진행각이 우비틀림으로 형성되어 있으므로, 피절삭 기어 (W) (회전 테이블 (2) 의 출력축 (14)) 의 회전 방향 (R) 은 좌회전으로 설정된다. 또, 좌비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하므로, 절삭 부하 토크 (Tw) 는 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 좌회전 방향으로 발생한다.

동 도면 (b) 는, 진행각이 좌비틀림인 호브컷터 (4) 를 이용하여, 좌비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하는 경우이다. 이 경우, 호브컷터 (4) 의 진행각이 좌비틀림으로 형성되어 있으므로, 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향 (R) 은 우회전으로 설정된다. 또, 좌비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하므로, 절삭 부하 토크 (Tw) 는 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 좌회전 방향으로 발생한다.

동 도면 (c) 는, 진행각이 우비틀림인 호브컷터 (4) 를 이용하여 우비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하는 경우이다. 이 경우, 호브컷터 (4) 의 진행각이 우비틀림으로 형성되어 있으므로, 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향 (R) 은 좌회전으로 설정된다. 또, 우비틀림인 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하므로, 절삭 부하 토크 (Tw) 는 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 우회전 방향으로 발 생한다.

동 도면 (d) 는, 진행각이 좌비틀림인 호브컷터 (4) 를 이용하여 우비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하는 경우이다. 이 경우, 호브컷터 (4) 의 진행각이 좌비틀림으로 형성되어 있으므로, 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향 (R) 은 우회전으로 설정된다. 또, 우비틀림의 치형을 피절삭 기어 (W) 에 가공하므로, 절삭 부하 토크 (Tw) 는 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 우회전 방향으로 발생한다.

그리고, 도 6 의 (a) 및 (b) 와 같이 절삭 부하 토크 (Tw) 가 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 좌회전 방향으로 발생하는 경우에는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 축가압력 (F) 을 하방향으로 작용시켜, 이동 중간축 (17) 을 하방으로 이동시킨다. 이로써 작은 중간 기어 (73) 에 의한 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 는, 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해, 절삭 부하 토크 (Tw) 의 발생 방향인 좌회전 방향으로 발생한다.

한편, 도 6 의 (c) 및 (d) 와 같이, 절삭 부하 토크 (Tw) 가 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 우회전 방향으로 발생하는 경우에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 축가압력 (F) 을 상방을 향해 작용시켜, 이동 중간축 (17) 을 상방으로 이동시킨다. 이로써, 작은 중간 기어 (73) 에 의한 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 는, 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해, 절삭 부하 토크 (Tw) 의 발생 방향인 우회전 방향으로 발생한다.

상기 서술한 바와 같이 가공중에는, 절삭 부하 토크 (Tw) 가 발생한 방향과 동일한 방향으로, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 작용시키고 있으나, 여기에서, 절삭 부하 토크 (Tw) 가 피절삭 기어 (W) 의 회전 방향에 대해 발생하는 회전 방향을 정 (正) 으로 하면, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 도 정이 된다.

따라서, 도 7 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 절삭 부하 토크 (Tw) 가 발생한 방향과 동일한 방향으로 작용시킴으로써, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 작게 할 수 있다. 만일, 도 7 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 절삭 부하 토크 (Tw) 가 발생하는 회전 방향과 반대 회전 방향으로 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 부가시키려 하면, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 절삭 부하 토크 (Tw) 보다 크게 할 필요가 있어 손실이 커진다.

또, 항상, 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 작용시키고 있으므로, 호브컷터 (4) 의 단속 절삭에 의해 절삭 부하 토크 (Tw) 가 발생하지 않을 때 (도면 중 Δt) 에도, 이동 중간축 (17) 의 작은 중간 기어 (73) 의 치면이 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 의 치면에 항상 맞닿게 되어, 회전 전달 오차가 발생하지 않는다.

또한, 전환 조정 밸브 (31) 를 조정함으로써, 절삭 부하 토크 (Tw) 의 크기 에 따라 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 의 크기를 적절히 설정할 수 있어, 필요 이상으로 지나치게 크거나 지나치게 작거나 하지 않고, 효율적으로 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 가 작용된다.

따라서, 본 발명에 관련된 백래시 제거 장치에 의하면, 피절삭 기어 (W) 가 장착되는 출력축 (14) 의 종동 기어 (42) 에 부가하는 이동 중간축 (17) 의 작은 중간 기어 (73) 의 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를, 가공시에 피절삭 기어 (W) 의 둘레 방향에 발생하는 절삭 부하 토크 (Tw) 의 발생 방향과 동일한 방향으로 작용시킴으로써 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 작게 할 수 있다. 이 결과, 이동 중간축 (17) 을 이동시키기 위한 축가압력 (F) 을 작게 할 수 있으므로, 이동 중간축 (17) 의 이동에 수반하는 마찰이나 발열을 억제할 수 있어, 저손실로 백래시 제거를 실시할 수 있다.

또, 전환 조정 밸브 (31) 에 의한 에어 챔버 (26, 27) 로의 공기압을 가변으로 하여, 이동 중간축 (17) 으로의 축가압력 (F) 을 조정할 수 있기 때문에 절삭 부하 토크 (Tw) 의 크기에 따라 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 제어할 수 있다. 이로써, 적절한 크기의 출력축측 백래시 제거 토크 (Ts) 를 작용시킬 수 있기 때문에 효율적으로 백래시 제거를 실시할 수 있다.

운전중에 회전 방향이 정반대로 전환되고, 또한, 운전중에 가해지는 부하 토크의 방향이 바뀌지 않는 기어열을 구비한 변속 장치에 적용할 수 있다.

Claims

헬리컬 기어를 사용한 기어열이며,

원동기에 연결되어, 구동 기어를 갖는 입력축과,

상기 입력축과 평행하게 배치되어, 피절삭물을 동축 상에 고정시켜 종동 기어를 갖는 출력축과,

상기 입력축 및 상기 출력축과 평행하게 배치되어, 상기 구동 기어와 맞물리는 제 1 중간 기어와, 상기 종동 기어와 맞물리는 제 2 중간 기어를 갖는 2개의 중간축을 형성하고,

일방의 상기 중간축을 상기 출력축의 회전 방향 위치 결정용으로서 축방향 고정으로 지지함과 함께, 타방의 상기 중간축을 상기 출력축과의 사이의 백래시 제거용으로서 축방향 이동할 수 있도록 지지하고,

상기 종동 기어와 상기 제 2 중간 기어 간의 백래시 제거력을, 상기 피절삭물의 가공시에 당해 피절삭물의 둘레 방향으로 발생하는 절삭 부하의 발생 방향과 동일한 방향으로 작용시키도록 타방의 상기 중간축을 그 축방향으로 전환할 수 있도록 가압하는 가압 수단을 구비하고,

타방의 상기 중간축을 회전할 수 있도록, 또한, 그 축방향으로 이동할 수 있도록 지지하는 케이싱을 구비하고,

타방의 상기 중간축을, 그 일단 및 타단과 상기 케이싱 사이에 간극이 형성되도록 배치하고,

상기 가압 수단은, 상기 간극에 공기를 공급함으로써, 타방의 상기 중간축을 그 축방향으로 전환할 수 있도록 가압하고,

상기 가압 수단은, 상기 간극에 공급하는 공기의 압력을 조절함으로써, 가압력을 가변으로 하고,

상기 가압 수단은 에어 통로 (29, 30) 상에 형성된 전환 조정 밸브 (31) 인 것을 특징으로 하는 백래시 제거 장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 가압 수단은, 상기 간극의 어느 일방에 공기를 공급하고, 또한, 공급 공기 압력을 가변으로 하는 밸브인 것을 특징으로 하는 백래시 제거 장치.