KR101198044B1 - 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치는, 백래쉬의 발생을 차단하기 위해, 케이블과 풀리의 접점이 동일위치에 유지되도록 구성되는데, 구체적으로 모터가 작동되면 제1 고정프레임에 장착 고정된 너트부재에 나사체결된 제1 구동풀리가 회전하면서 축방향으로 이동하는데, 케이블에 대한 풀리부의 접점의 이동방향과 반대방향으로 제1 구동풀리가 이동함으로써 풀리부에 대한 케이블의 접선각이 변하지 않음에 따라, 모터의 회전방향과 회전량에 관계없이 케이블과 풀리부의 접점은 항상 동일위치에 유지되도록 구성된다.
이로 인하여 케이블의 텐션변화와 백래쉬의 발생이 없이 동력을 전달할 수 있고, 이와 더불어 인접한 케이블과 풀리면 사이의 접촉마멸을 방지할 수 있어 케이블의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

백래쉬 방지 케이블 동력전달장치{Backlash-free cable transmission device}

본 발명은 케이블 동력전달장치로서, 모터의 회전방향과 회전량에 관계없이 케이블과 풀리부의 접점이 항상 동일위치에 유지되는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 케이블 동력전달장치를 나타낸 도이다.

도면을 참조하면, 외주면에 나선형 홈이 형성된 제1 구동풀리(3a)와 제2 구동풀리(3b)가 모터(2)의 구동축(2a)에 고정되어 설치된다.

전체 케이블(1) 루프의 텐션을 조절하기 위해 모터(2)의 구동축(2a)과 제1 구동풀리(3a)는 키 등을 이용하여 고정하고, 제2 구동풀리(3b)를 제1 구동풀리(3a)에 대해 상대 회전시켜 고정하는 것이 일반적이다.

두 풀리에 형성된 나선형 홈은 서로 반대방향 또는 동일방향으로 진행하며, 피치는 동일하다. 풀리의 일단에 고정된 케이블(1)은 소정의 바퀴만큼 나선 홈에 감긴 후 하나 또는 다수의 아이들풀리(3c)를 거쳐 출력풀리(3d)의 일단에 고정된다.

따라서 구동풀리의 회전에 따른 케이블(1)의 감김과 풀림이 출력풀리(3d)에 전달되어 출력풀리(3d)를 회전시키게 된다.

이러한 구성에서 구동풀리에 형성된 나선형 홈 상의 임의의 한 점은 1회전당 나선 피치만큼 구동축(2a) 방향으로 선형 이동하여 위치한다.

즉, 구동풀리에서 아이들풀리(3c)로 연결되는 케이블(1)에서 구동풀리와 케이블(1)의 접점이 구동축(2a)의 회전량에 따라 이동함을 의미한다. 이는 2가지 문제점을 야기한다.

첫째, 구동풀리에서 아이들풀리(3c)로 연결되는 케이블(1)의 접선각이 변화함에 따라 인접 나선 홈에 감겨진 케이블(1)과 간섭 마찰이 발생하게 되며, 이는 케이블(1)의 내구성에 영향을 미치게 된다.

둘째, 케이블(1)의 접선각 변화는 구동풀리와 아이들풀리(3c) 사이의 케이블(1) 길이 변화를 초래하게 된다. 만약 길이가 줄어드는 경우에는 케이블(1)에 과도한 텐션이 작용하게 되며, 길이가 늘어나는 경우에는 백래쉬가 발생하게 된다.

도 2는 종래기술에 따른 다른 하나의 케이블 동력전달장치를 나타낸 도이다.

도면을 참조하면, 특허 등록된 종래 기술에 대한 또 다른 사례를 보인다.

소정길이 방향으로 형성된 구동축(6b)의 일단이 구동모터(6a)에 결합되고, 상기 구동축(6b) 타단의 외주연에 제1 케이블(5a)이 감겨진 구동부(6)와; 상기 제1 케이블(5a)이 제1 실린더(7a)의 외주연에 연장되어 감겨지고, 상기 제1 실린더(7a)의 중심축 방향으로 소정길이 회전축(7b)이 관통하여, 상기 제1 실린더(7a)가 축선방향으로 왕복이동이 가능한 다수 개의 회전부(7)와; 상기 회전축(7b)에 감겨진 제2 케이블(5b)이 제2 실린더(8a)의 외주연에 연장되어 감겨지고, 상기 제2 실린더(8a)의 중심축 방향으로 소정길이의 출력축(8b)이 관통되는 출력부(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 백래쉬를 방지하는 감속기를 나타낸다.

이 특허는 종래의 케이블 감속기에서 구동축(6b)이 회전함에 따라 한쪽의 제1 실린더(7a)에서는 제1 케이블(5a)이 풀리고, 다른 쪽의 제1 실린더(7a)는 제1 케이블(5a)이 감겨짐에 따라 출력부(8)의 출력축(8b)이 회전하며, 이때 상기 구동축(6b)에 감겨진 제1 케이블(5a)은 회전 방향에 따라 오른쪽이나 왼쪽 방향으로 이동하게 된다.

구동축(6b)과 제1 실린더(7a)의 직경비가 5:1이라 하면, 구동축(6b)가 5회 회전해서 케이블을 감으면, 직경이 5배 큰 제1 실린더(7a)에서는 1회전만 하게 된다. 이에 의해 구동축(6b)의 나선 피치보다 제1 실린더(7a)의 나선 피치가 5배 크지 않으면 케이블이 상호 간섭 없이 감길 수 없게 된다. 도 2에서는 직경이 다른 두 실린더에서 케이블이 모두 동일 피치로 감겨져 있으므로 모터 회전량에 따라 케이블 길이가 변화하게 된다.

따라서 상기 구동축(6b)이 회전할 때 상기 제1 케이블(5a)이 풀리고 감기면서, 상기 구동축(6b)과 상기 제1 실린더(7a) 사이의 상기 제1 케이블(5a)의 길이가 일정하게 유지되지 않는다.

결국 높은 감속비를 구현시에 상기 제1 케이블(5a)에 걸리는 장력이 느슨하게 돼버려 백래쉬가 발생하는 문제점이 초래된다.

상기 제1 케이블(5a)의 장력이 불규칙함으로 인해 발생된 백래쉬 현상은 출력부(8)에 회전력을 정확하게 전달하기 어려울 뿐만 아니라, 감속기의 높은 감속비를 구현하기에도 어려운 문제가 발생되었다.

상기 발명은 현실적인 적용에 있어 몇 가지 문제점이 있다.

첫째, 케이블은 길이 방향으로만 장력을 전달할 수 있기 때문에 케이블이 제2 실린더(8a)에 감기면서 인접 케이블 측면에 가하는 힘만으로는 제2 실린더(8a)를 좌우로 이동시킬 수 없다. 특히 폐루프를 형성하는 케이블의 장력이 큰 경우에는 더욱더 이동이 힘들어진다.

둘째, 감속에 있어 두 실린더가 분리됨으로써 장치 구성에 있어 큰 공간을 필요로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 모터의 회전방향과 회전량에 관계없이 케이블과 풀리부의 접점이 항상 동일위치에 유지되는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치는, 백래쉬의 발생을 차단하기 위해, 케이블과 풀리의 접점이 동일위치에 유지되도록 구성된다.

구체적으로, 본 발명은 회전력을 제공하는 모터부; 상기 모터부에 연동 회전되도록 설치된 풀리부; 및 상기 풀리부에 감긴 케이블;을 포함하며, 상기 케이블에 대한 상기 풀리부의 접점이 동일위치에 유지되기 위해, 상기 모터부에 대해 상기 풀리부가 축이동가능하도록 구성된다.

이때, 상기 모터부는, 제1 고정프레임에 설치되며, 회전축을 가진 모터; 및

상기 모터의 회전축에 연동 회전되도록 설치된 구동축;을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 풀리부는, 상기 구동축에 연동 회전되고 축방향 슬라이드 가능하도록 설치된 제1 구동풀리; 및 상기 제1 구동풀리와 동심을 가지고 상기 제1 구동풀리에 연동 회전되도록 설치된 제2 구동풀리;를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 구동축은 스플라인축으로서 외주면에 축방향 스플라인돌기가 형성되며, 상기 제1 구동풀리는 제1 중공에 상기 구동축의 일단부가 삽입되어 상기 구동축의 축방향 스플라인돌기에 맞물려서 연동 회전 및 축방향 슬라이드가 가능하도록 체결되며, 상기 제2 구동풀리는 제2 중공에 상기 제1 구동풀리의 일단부가 삽입고정되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 제1 구동풀리 및 제2 구동풀리는, 동일한 외경을 가지며, 외주면에는 상기 케이블이 인입되면서 감기도록 각각 제1 나선홈과 제2 나선홈이 형성된 것이 바람직하다.

이에 더하여, 본 발명은 상기 제1 고정프레임에 장착되며, 너트중공에 상기 제1 구동풀리의 타단부가 삽입되어 상기 제1 나선홈의 측벽인 나사산에 맞물리도록 내주면에 나선형 너트홈이 형성된 너트부재;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2 구동풀리는, 파워록(power lock)에 의해 상기 제1 구동풀리에 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동축은, 단부가 상기 제1 고정프레임과 이격된 제2 고정프레임의 제2 체결홀에 삽입되어 지지되고, 제2 베어링에 의해 회전가능하도록 체결된 것이 바람직하다.

아울러, 상기 구동축은, 타단부의 구동중공에 상기 모터의 회전축이 동심을 가지면서 끼워지며, 타단부가 상기 제1 고정프레임의 제1 체결홀에 삽입되어 지지되고, 제1 베어링에 의해 회전가능하도록 체결된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치는, 모터가 작동되면 제1 고정프레임에 장착 고정된 너트부재에 나사체결된 제1 구동풀리가 회전하면서 축방향으로 이동하는데, 케이블에 대한 풀리부의 접점의 이동방향과 반대방향으로 제1 구동풀리가 이동함으로써 풀리부에 대한 케이블의 접선각이 변하지 않음에 따라, 모터의 회전방향과 회전량에 관계없이 케이블과 풀리부의 접점은 항상 동일위치에 유지되며, 이로 인하여 케이블의 텐션변화와 백래쉬의 발생이 없이 동력을 전달할 수 있고, 이와 더불어 인접한 케이블과 풀리면 사이의 접촉마멸을 방지할 수 있어 케이블의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 따른 케이블 동력전달장치를 나타낸 도이다.
도 2는 종래기술에 따른 다른 하나의 케이블 동력전달장치를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 케이블 동력장치에서 스플라인축인 구동축을 나타낸 사시도이다.

본 발명은 백래쉬의 발생을 차단하기 위해, 케이블과 풀리의 접점이 동일위치에 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 케이블 동력장치에서 스플라인축인 구동축을 나타낸 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 모터부, 상기 모터부의 구동축(62)에 설치된 풀리부, 및 상기 풀리부에 감긴 케이블(20)을 포함한다.

이러한 본 발명은 케이블(20)에 대한 상기 풀리부의 접점이 동일위치에 유지되기 위해, 모터부의 구동축(62)에 대해 풀리부가 축이동가능하도록 구성된다.

그러면, 하기에서 본 발명의 구성을 상세히 알아보기로 한다.

상기 모터부는 회전력을 제공하도록 구성된다.

구체적으로, 모터부는 모터(60)와, 상기 모터(60)에 설치된 구동축(62)을 구비한다.

여기에서, 상기 모터(60)는 일측에 고정된 제1 고정프레임(40)에 설치되며, 일측으로 길게 연장된 회전축(60a)을 가지는데, 이러한 회전축(60a)은 모터(60)가 작동시 축회전한다.

이때, 모터(60)는 회전구동력을 가진 종래의 어떠한 모터도 활용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 구동축(62)은 모터(60)의 회전축(60a)에 연동 회전되도록 설치된다.

구체적으로, 구동축(62)의 타단부에 형성된 구동중공(62a)에 상기 모터(60)의 회전축(60a)이 동심을 가지면서 끼워진다.

여기에서, 상기 제1 고정프레임(40)은 제1 체결홀(40a)이 형성되는데, 구동축(62)의 타단부가 제1 고정프레임(40)의 제1 체결홀(40a)에 삽입되어 지지된다.

이에 따라, 구동축(62)의 타단부가 제1 고정프레임(40)에 위치고정되며, 이때 구동축(62)이 모터(60)의 회전축(60a)이 회전시 연동하여 축회전을 하기 위해, 제1 체결홀(40a)에서 제1 베어링(42)에 의해 회전가능하도록 체결된다.

즉, 제1 체결홀(40a)의 내주면에 링 베어링과 같은 제1 베어링(42)이 장착되고, 이러한 제1 베어링(42)에 의해 구동축(62)의 타단부가 감싸짐으로써, 구동축(62)은 고정된 제1 고정프레임(40)에 의해 지지되면서도 원활하게 축회전할 수 있다.

그리고, 상기 구동축(62)은 단부가 상기 제1 고정프레임(40)과 이격된 제2 고정프레임(50)의 제2 체결홀(50a)에 삽입되어 지지된다.

이때도 물론 상기 제2 체결홀(50a)에 장착된 제2 베어링(52)에 의해 회전가능하도록 체결된 것이 바람직하다.

한편, 상기 풀리부는 모터부에 연동 회전되도록 설치된다.

이러한 풀리부는 제1 구동풀리(70)와, 상기 제1 구동풀리(70)에 연결 설치된 제2 구동풀리(80)를 구비한다.

상기 제1 구동풀리(70)는 구동축(62)에 연동 회전되고 축방향 슬라이드 가능하도록 설치된다.

구체적으로, 상기 구동축(62)은 스플라인축으로서 외주면에 축방향 스플라인돌기(62a)가 형성된다. 그리고, 제1 구동풀리(70)는 중앙에 형성된 제1 중공(70a)에 구동축(62)이 삽입되어, 구동축(62)의 축방향 스플라인돌기(62a)가 스플라인홈(70c)에 맞물려서 연동 회전 및 축방향 슬라이드가 가능하도록 체결된다.

아울러, 상기 제2 구동풀리(80)는 제1 구동풀리(70)와 동심을 가지고 제1 구동풀리(70)에 연동 회전되도록 설치된다.

이때, 상기 제2 구동풀리(80)는 중앙에 형성된 제2 중공(80a)에 상기 제1 구동풀리(70)의 일단부가 삽입고정되어 서로 체결된다.

이와 같이 구성되는 제1 구동풀리(70) 및 제2 구동풀리(80)는, 동일한 외경을 가지며, 외주면에는 케이블(20)이 인입되면서 감기도록 각각 제1 나선홈(70b)과 제2 나선홈(80b)이 형성된다.

나아가, 제1 구동풀리(70)는 제1 고정프레임(40)에 장착된 너트부재(90)에 의해 제1 고정프레임(40)에 연결되어 체결된다.

이때, 상기 너트부재(90)는 내주면에 나선형 너트홈(90a)이 형성되는데, 중앙에 형성된 너트중공에 제1 구동풀리(70)의 타단부가 삽입되어 상기 제1 나선홈(70b)의 측벽인 나사산에 상기 너트홈(90a)이 맞물린다.

한편, 상기 제2 구동풀리(80)는, 제1 구동풀리(70)와 연동되어 회전할 수 있도록 파워록(power lock)(미도시)에 의해 상기 제1 구동풀리(70)에 고정될 수 있으며, 물론 제1 구동풀리(70)에 밀착고정되어 체결될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작에 대해 알아보기로 한다.

먼저, 상기 모터(60)가 작동되어 회전하면 구동축(62)이 연동되어 축회전하게 된다.

이에 의해 제1 구동풀리(70)가 회전하고 이와 함께 제2 구동풀리(80)가 회전하며, 이때 상기 제1 구동풀리(70)와 제2 구동풀리(80)에 감긴 케이블(20)이 풀리거나 감기게 된다.

이러한 과정에서, 제1 고정프레임(40)에 장착 고정된 너트부재(90)에 나사체결된 제1 구동풀리(70)가 회전하면서 축방향으로 이동하는데, 케이블(20)에 대한 풀리부의 접점의 이동방향과 반대방향으로 제1 구동풀리(70)가 이동함으로써, 풀리부에 대한 케이블(20)의 접선각이 변하지 않는다.

물론, 이때 구동축(62)이 스플라인돌기(62a)를 가진 스플라인축으로서 구동축(62)에 대한 제1 구동풀리(70)의 축방향 이동도 슬라이드 동작을 통해 이루어진다.

결과적으로, 모터(60)의 회전방향과 회전량에 관계없이 케이블(20)과 풀리부의 접점은 항상 동일위치에 유지되며, 이로 인하여 케이블(20)의 텐션변화와 백래쉬의 발생이 없이 동력을 전달할 수 있고, 이와 더불어 인접한 케이블(20)과 풀리면 사이의 접촉마멸을 방지할 수 있어 케이블(20)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

20 : 케이블 40 : 제1 고정프레임
40a : 제1 체결홀 42 : 제1 베어링
50 : 제2 고정프레임 50a : 제2 체결홀
52 : 제2 베어링 60 : 모터
60a : 회전축 62 : 구동축
62a : 스플라인돌기 70 : 제1 구동풀리
70a : 제1 중공 70b : 제1 나선홈
70c : 스플라인홈 80 : 제2 구동풀리
80a : 제2 중공 80b : 제2 나선홈
90 : 너트부재 90a : 너트홈

Claims (10)

1. 삭제
2. 회전력을 제공하는 모터부;
   상기 모터부에 연동 회전되도록 설치된 풀리부; 및
   상기 풀리부에 감긴 케이블;을 포함하는 케이블 동력전달장치에 있어서,
   상기 케이블에 대한 상기 풀리부의 접점이 동일위치에 유지되기 위해, 상기 모터부에 대해 상기 풀리부가 축이동 가능하도록 구성하되,
   상기 모터부는,
   제1 고정프레임에 설치되며, 회전축을 가진 모터; 및
   상기 모터의 회전축에 연동 회전되도록 설치된 구동축;을 구비하며,
   상기 제1 고정프레임에 장착되고, 너트중공에 제1 구동풀리의 타단부가 삽입되어 제1 나선홈의 측벽인 나사산에 맞물리도록 내주면에 나선형 너트홈이 형성된 너트부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 풀리부는,
   상기 구동축에 연동 회전되고 축방향 슬라이드 가능하도록 설치된 제1 구동풀리; 및
   상기 제1 구동풀리와 동심을 가지고 상기 제1 구동풀리에 연동 회전되도록 설치된 제2 구동풀리;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 구동축은 스플라인축으로서 외주면에 축방향 스플라인돌기가 형성되며,
   상기 제1 구동풀리는 제1 중공에 상기 구동축의 일단부가 삽입되어 상기 구동축의 축방향 스플라인돌기에 맞물려서 연동 회전 및 축방향 슬라이드가 가능하도록 체결되며,
   상기 제2 구동풀리는 제2 중공에 상기 제1 구동풀리의 일단부가 삽입고정되는 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 구동풀리 및 제2 구동풀리는,
   동일한 외경을 가지며, 외주면에는 상기 케이블이 인입되면서 감기도록 각각 제1 나선홈과 제2 나선홈이 형성된 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
   
7. 삭제
8. 제5항에 있어서,
   상기 제2 구동풀리는,
   파워록(power lock)에 의해 상기 제1 구동풀리에 고정되는 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
   
9. 제2항에 있어서,
   상기 구동축은,
   단부가 상기 제1 고정프레임과 이격된 제2 고정프레임의 제2 체결홀에 삽입되어 지지되고, 제2 베어링에 의해 회전가능하도록 체결된 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
   
10. 제2항에 있어서,
    상기 구동축은,
    타단부의 구동중공에 상기 모터의 회전축이 동심을 가지면서 끼워지며,
    타단부가 상기 제1 고정프레임의 제1 체결홀에 삽입되어 지지되고, 제1 베어링에 의해 회전가능하도록 체결된 것을 특징으로 하는 백래쉬 방지 케이블 동력전달장치.
    

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