KR20110049045A

KR20110049045A - 백래시 조절장치

Info

Publication number: KR20110049045A
Application number: KR1020090105864A
Authority: KR
Inventors: 노태성; 오병창
Original assignee: 주식회사 로보멕
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-12
Also published as: KR101067689B1

Abstract

본 발명의 백래시 조절장치는 웜축(90)에 끼워진 웜(100)과, 웜(100)과 치합되는 웜휠(120)을 구비한 백래시 조절장치이고, 웜축(90)의 일측은 편심을 조정하기 위한 편심플랜지(200)에 연결되고, 웜축(90)의 타측은 웜축 지지부재(300)에 연결되며, 편심플랜지(200)와 웜축 지지부재(300)의 사이에는 웜축(90)에 끼워지며 편심 가공된 바디홀(150)을 갖는 적어도 한 개 이상의 바디부가 설치되며, 바디홀(150)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(160)이 형성된다. 편심플랜지(200)는 그의 회전각도가 45° 내지 135°의 범위내에서 회전하도록 하여 X축 방향으로는 최대 편심량의 70%를 조절할 수 있고, Y축 방향으로는 최대 편심량의 15%만 웜축(90)의 이동이 발생되게 되므로 X축 방향으로의 큰 이동에 의한 백래시를 조절하고 아울러, Y축 방향으로는 웜축의 이동량이 적어 초기에 설정한 웜휠축과의 직교성을 그대로 유지할 수 있다.

웜, 웜휠, 백래시

Description

백래시 조절장치{Backlash Adjusting Apparatus}

본 발명은 백래시 조절장치에 관한 것으로, 특히 편심을 이용하여 웜과 웜휠 사이의 거리를 조정하여 백래시를 용이하게 제거할 수 있는 백래시 조절 장치에 관한 것이다.

종래, 백래시 조절장치로 도 1에 도시된 바와 같은 인덱스 테이블 구동장치가 공지되어 있다. 상기 인덱스 테이블 구동장치는 회전동력을 발생시키기 위한 모터(20)와, 상기 모터(20)의 회전축에 설치되어 있는 제1 풀리(19)와, 플랜지(17)에 설치되어 있으며 벨트(21)를 이용하여 상기한 제1 풀리(19)와 연결되는 제2 풀리(18)와, 상기 제2 풀리(18)에 베어링(16)을 이용하여 연결되어 있는 칼라(14)와, 상한 칼라(14)의 외주면을 둘러싸고 설치되어 있는 스프링(15)과, 상기 스프링(15)의 외주면을 둘러싸고 있는 백래시조절용 편심 플랜지(22)와, 한쪽 끝이 베어링(11)을 이용하여 설치되며 다른쪽 끝이 상기한 칼라(14)에 연결되어 있는 웜샤프트(12)와, 상기한 웜샤프트(12)와 연결되어 있는 웜휠(13)로 이루어진다.

이와 같이 구성된 종래의 백래시 조절장치는 모터(20)에 전원이 인가되어 회전됨으로써 회전동력이 발생되면, 모터(20)의 회전축에 연결되어 있는 제1 풀 리(19)와 벨트(21)를 이용하여 상기한 제1 풀리(19)와 연결되어 있는 제2 풀리(18)에 의해서 모터(20)의 회전동력이 칼라(14)로 전달됨으로써 칼라(14)가 회전된다. 상기 칼라(14)가 회전되면 칼라(14)와 연결되어 있는 웜샤프트(12)가 회전되고, 웜샤프트(12)에 기어 결합되어 있는 웜휠(13)이 회전됨으로써 공작물의 각도를 조정하게 된다.

한편, 웜휠(13)과 웜샤프트(12)의 사이에 백래시가 발생하게 되는 경우에, 상기 칼라(14)의 외주면에 설치되어 있는 편심플랜지(22)의 위치를 조정하게 되면 웜샤프트(12)의 위치가 이동됨으로써 백래시를 줄일 수 있다.

상기 편심 플랜지(22)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내경의 중심점(b)과 외경의 중심점(a)이 서로 틀리게 형성되어 있기 때문에, 편심 플랜지(22)를 일정한 각도씩 회전시켜서 고정시킴에 따라 웜샤프트(12)의 중심축이 변화되어 고정됨으로써 백래시의 발생을 최소화시킬 수 있다고 한다.

그러나, 종래의 백래시 조절장치는 편심플랜지 내경과 외경의 편심을 이용하여 백래시를 조절하게 되므로 백래시 조정시 웜휠과 웜샤프트를 백래시가 없는 위치로 조절하여도 웜휠과 웜샤프트가 경사지게 조정될 수 있다. 이 경우, 웜과 웜휠의 회전시, 소음이 발생하게 되고 이로 인해 내구성이 나빠지게 된다. 또한, 웜이 한쪽 방향으로는 잘 돌아가지만 반대 방향으로는 잘 돌아가지 않게 되는 문제점도 내포하고 있다.

게다가, 종래의 백래시 조절장치는 백래시를 정밀하게 조절하기 위하여 편심플랜지에 가능한 많은 수의 관통홀을 뚫어야 하는데 관통홀의 개수가 증가할수록 편심플랜지의 강성이 약해지게 되어 내구성과 수명이 짧아지게 되는 문제점도 발생하게 된다. 즉, 종래의 편심플랜지는 15°씩 각도를 조절하기 위하여 편심플랜지에 24개의 관통홀을 뚫게 되므로 백래시 조절장치가 전체적으로 강성과 내구성이 열악하게 되는 문제점을 가지게 된다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 편심을 이용하여 웜과 웜휠 사이의 거리를 조정하여 백래시를 용이하게 제거할 수 있는 백래시 조절장치를 제공하는 점에 있다.

본 발명의 다른 목적은 편심플랜지의 강성을 양호하게 하기 위하여 편심플랜지와 바디에 서로 소인 수의 조합에 사용하고자 하는 볼트 수를 곱한 것 만큼의 볼트 구멍을 가공하여 볼트 구멍수를 최소화시킨 백래시 조절장치를 제공하는 점에 있다.

본 발명의 백래시 조절장치는 웜축에 끼워진 웜과, 웜과 치합되는 웜휠을 구비한 백래시 조절장치이고, 웜축의 일측은 편심을 조정하기 위한 편심플랜지에 연결되고, 웜축의 타측은 웜축 지지부재에 연결되며, 편심플랜지와 웜축 지지부재의 사이에는 웜축에 끼워지며 편심 가공된 바디홀을 갖는 적어도 한 개 이상의 바디부가 설치되며, 바디홀의 외주연에는 복수개의 볼트홀이 형성되는 점에 있다.

본 발명의 백래시 조절장치의 편심플랜지는 그의 회전각도가 45° 내지 135 °의 범위내에서 회전하도록 하여 X축 방향으로는 최대 편심량의 70%를 조절할 수 있고, Y축 방향으로는 최대 편심량의 15%만 웜축의 이동이 발생되게 구성되는 점에 있다.

본 발명의 백래시 조절장치는 웜축에 끼워진 웜과; 웜과 치합되는 웜휠과; 웜축의 양측에 각기 끼워지며 편심을 조정하기 위한 한 쌍의 편심플랜지와; 웜축에 끼워지며 편심 가공된 바디홀을 가지며, 바디홀의 외측에 복수개의 볼트홀이 형성된 한쌍의 바디부와; 웜휠의 축에 설치되는 구동원으로 이루어지며, 편심플랜지는 그 일측에 다이얼이 형성되고, 상기 다이얼의 외주연에는 복수개의 볼트홀이 간격을 두고 형성되며, 상기 편심플랜지는 베어링을 삽입하여 웜축에 끼운 상태에서, 편심플랜지를 회전시켜 편심플랜지의 볼트홀과 바디부의 볼트홀이 일치되는 홀들을 찾아 볼트로 체결하도록 구성되는 점에 있다.

본 발명의 백래시 조절장치는 편심을 이용하여 웜과 웜휠 사이의 거리를 조정하게 되므로 백래시를 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 백래시 조절장치는 편심플랜지와 바디에 서로 소인 수의 조합에 사용하고자 하는 볼트 수를 곱한 것 만큼의 볼트 구멍을 가공하여 볼트 구멍수를 최소화시키게 되므로 백래시 조절장치의 강성이 양호하게 되어 내구성 및 수명이 연장되는 이점이 있다.

본 발명의 백래시 조절장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다 음과 같다.

도 3은 본 발명의 백래시 조절장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백래시 조절장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 웜축(90)에 끼워진 웜(100)과, 상기 웜(100)과 치합되는 웜휠(120)과, 상기 웜축(90)의 일측에 끼워지는 편심플랜지(200)와, 상기 웜축(90)의 타측에 끼워지는 웜축 지지부재(300)와, 상기 웜축(90)에 끼워지며 편심 가공된 바디홀(150)을 갖는 적어도 한개 이상의 바디부(400a, 400b)로 구성된다. 그리고, 상기 웜휠(120)에는 웜휠축(620)이 끼워지게 되고, 상기 축(620)에는 모터와 같은 구동원(600)이 연결되어 구동시키게 된다. 여기서, 상기 구동원(600)은 웜휠축(620)에 끼워지는 것을 일예로 나타냈지만, 웜휠축(620) 대신에 웜축(90)의 일측에 적용할 수도 있다.

웜(100)의 웜축(90:WS; Worm Shaft)과 웜휠(120)의 중심축(WWS; Worm Wheel Shaft)은 도 3에 도시된 바와 같이, 직교상태를 유지하게 된다. 상기 편심플랜지(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 웜축(90)에 베어링(270)과 스페이서(280)를 삽설하여 연결되며, 상기 웜축 지지부재(300)는 웜축(90)에 베어링(370)을 삽설하여 연결된다. 여기서, 상기 베어링(270, 370)은 쓰러스트 베어링(Thrust Bearing)을 적용하게 된다.

상기 편심플랜지(200)는 바디부(400a)의 바디홀(150)에 긴밀하게 삽설되게 된다. 즉, 편심플랜지(200)의 외경이 거의 바디홀(150)과 같게 가공되어 긴밀하게 끼워지게 된다. 상기 바디부(400a)에서, 바디홀(150)의 외주연에는 복수개의 볼트 홀(160)이 형성된다.

또한, 상기 편심플랜지(200)는 그 일측에 다이얼(220)이 형성되고, 상기 다이얼(220)의 중앙에는 베어링(250)을 삽입하기 위한 베어링 삽입홀(210)이 형성되며, 상기 다이얼(220)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(212)이 간격을 두고 형성되고, 상기 다이얼(220)과 연설되어 지지부(230)가 형성된다. 상기 베어링 삽입홀(210)은 편심플랜지(200)의 중심과 이격되게 형성된다.

상기 다이얼(220)의 외주연 즉, 편심플랜지(200)의 외경(225)에는 도 5a에 도시된 바와 같이, 볼트홀(212)이 소정의 간격을 두고 형성되게 된다. 상기 볼트홀(212)은 번호 1~8로 나타낸 바와 같이, 8개를 적용하게 된다. 상기 볼트홀(212)중의 어느 볼트홀(212)의 일측에는 기준점으로 활용하기 위한 마커(216)가 형성되게 된다. 또한, 상기 편심플랜지(200)는 그의 중심(FC; Flange Center)이 웜축(90)의 중심(WC; Worm Center)에 대하여 △r/2 만큼 편심되어 이격되도록 형성하게 된다. 여기서, IC는 볼트홀 중심들을 서로 연결하여 나타낸 가상원이다.

편심플랜지(200)의 볼트홀(212)은 도 5a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 1에서 8까지 8개를 형성하게 된다. 그리고, 바디부(400a)의 볼트홀(160)은 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, A에서 L까지의 12개를 형성하게 된다.

상기 편심플랜지(200)의 회전에 따라 웜축(90)은 도 6에 도시된 바와 같이, 편심플랜지(200)의 중심 둘레를 따라 원을 그리며 운동하도록 이루어진다.

상기 편심플랜지(200)는 그의 회전각도가 도 6에 도시된 바와 같이, 45° 내지 135°의 범위내에서 회전하도록 하여 X축 방향으로는 최대 편심량의 70%를 조절 할 수 있고, Y축 방향으로는 최대 편심량의 15%만 웜축(90)의 이동이 발생하게 된다.

따라서, X축 방향의 조정 즉, 백래시의 조정은 크게 하고, Y축 방향의 조정 즉, 웜축(90)의 직교성 이탈은 작게 할 수 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 본 발명에서는 백래시가 없는 위치로 웜축(90)을 조정하면서도 웜축(WS)과 웜휠축(WWS)의 직교성을 유지할 수 있게 된다.

바디부(400a)는 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 웜축(90; WS)의 설계 기준위치에서 X축 방향으로 △x, Y축 방향으로 △y 만큼 이격된 곳에 중심을 갖는 볼트홀(160)을 가공하게 된다. 이때, △x는 도 5c에 도시된 바와 같이, 항상 웜축(90)의 설계 기준 위치(WSSP)보다 아래쪽에 위치하게 된다. 그리고, 편심플랜지(200)는 웜축(90: WS)에 대하여 도 5a에 도시된 바와 같이, 그의 센터로부터 △r/2 만큼 편심되게 된다. 또한, 본 발명에서는 편심플랜지(200)와 바디부(400a)에 4개의 볼트(285)가 체결되게 된다. 참고로, 도 5c에서 미설명부호 BHC는 바디홀(150)의 중심이고, IC는 볼트홀(212) 중심들을 서로 연결하여 나타낸 가상원이다.

상기 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400a)의 볼트홀(160)의 수는 서로 소인 관계로 볼트홀을 형성하게 되고, 상기 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400a)의 볼트홀(160)은 그의 갯수가 서로 바뀔 수도 있다.

즉, 상기 편심플랜지(200)와 바디부(400a)에는 서로 소인 개수에 4를 곱한 것 만큼의 볼트홀을 가공하게 된다. 예를 들어, ((4*2, 4*3),(4*2, 4*5),(4*3, 4*4),(4*3, 4*5),(4*4, 4*4))...로 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)와 바디부(400a)의 볼트홀(160)을 가공할 수 있다.

본 발명에서는 백래시 조절장치는 그 일예로, 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)의 개수를 8개로, 그리고 바디부(400a)의 볼트홀(160)의 개수를 12개로 적용한 것을 나타내었지만, 상기 볼트홀의 개수는 서로 반대로 설정할 수도 있고, 그 개수를 늘릴 수도 있다. 상기 편심플랜지(200)가 바디홀(150)에 끼워지고 후술하게 되는 소정의 볼트홀(212)과 볼트홀(160)이 일치되는 부분에, 4개의 볼트(285)가 관통되어 체결되게 된다.

본 발명의 백래시 조절장치에서, 웜축(90)과 편심플랜지(200)의 중심의 y축 편심량을 △r 이라면, △r=(3σ*2)/sin45°로 설정하게 된다. 여기서, σ는 웜축(WS)과 웜휠축(WWS)사이의 거리공차의 표준편차이다. 상기 바디부(400a)에서 편심플랜지(200) 중심의 X축 방향의 편심량 △x는 웜축(WS)과 웜휠축(WWS)사이의 거리공차의 평균으로 계산하고, 바디부에서 편심플랜지 중심의 Y축 방향의 편심량 △y = △x * (관리계수)로 계산하게 된다. 여기서, 관리계수는 0.7 ~ 1.0 범위의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 전술한 실시예와 달리 한 개의 플랜지의 편심량을 조절하여 백래시를 조절하는 것이 아니고, 2개의 편심플랜지를 적용하여 편심량을 조절하여 백래시를 보다 더 정밀하게 조절하는 것이다. 그리고, 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 중복된 설명을 회피하기 위하여 그에 대한 상세한 설명은 생략하지만, 당업자라면 전술한 실시예를 참조하 면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 도 10에 도시된 바와 같이, 웜축(90)에 끼워진 웜(100)과, 상기 웜(100)과 치합되는 웜휠(120)과, 웜축(90)의 양측에 각기 끼워지며 편심을 조정하기 위한 한쌍의 편심플랜지(200)와, 웜축(90)에 끼워지며 편심 가공된 바디홀(150)을 가지며, 바디홀(150)의 외측에 복수개의 볼트홀(160)이 형성된 한쌍의 바디부(400a,400b)와, 상기 웜휠(120)의 축(620)에 설치되는 구동원(600)으로 이루어지게 된다. 상기 구동원(600)은 모터로서, 감속기를 구비한 모터를 적용하게 된다.

그리고, 편심플랜지(200)는 그 일측에 다이얼(220)이 형성되고, 상기 다이얼(220)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(212)이 간격을 두고 형성되며, 상기 편심플랜지(200)는 베어링을 삽입하여 웜축(90)에 끼운 상태에서, 편심플랜지(200)를 회전시켜 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400a,400b)의 볼트홀(160)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(285)로 체결하도록 구성되어 있다.

상기 편심플랜지(200)는 그의 회전각도가 45° 내지 135°의 범위 내에서 회전하도록 되어 있다. 또한, 상기 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400a, 400b)의 볼트홀(160)의 개수는 서로 소인 관계로 볼트홀을 형성하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는, 전술한 실시예에서 편심플랜지(200)와 웜축 지지부재(300)를 적용하여 백래시를 조절하는 대신에 한쌍의 편심플랜지(200,200)를 웜축(90)에 적용하고, 각기 이들의 편심량을 조절하도록 구성한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 전술한 실시예와 달리 바디부에 형성된 바디홀에 간단히 적용하여 백래시를 조절할 수 있는 백래시 조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 바디부(400a,400b)에 각기 형성된 바디홀(150,150)에 끼워지는 회전축(590)과; 바디부(400a,400b)에 형성된 바디홀(150,150)의 적어도 하나에 끼워지며, 복수개의 관통홀이 원주방향으로 2단으로 단차를 두고 형성된 고정 다이얼(530)과; 고정 다이얼(530)에 끼워지며, 그 내측에 베어링(550)이 삽설되게 이루어진 편심 다이얼(520)과; 고정 다이얼(530)과 편심 다이얼(520)을 각기 고정하기 위한 체결부재(535, 525)로 이루어진다.

상기 회전축(590)에는 도면상에는 나타내지 않았지만 사용자의 요구에 따라 웜기어, 스퍼기어, 헬리컬 기어 등의 어느 것이라도 설치 가능하게 되어 있다.

상기 바디부(400a,400b)는 전술한 실시예와 동일한 것을 적용하여도 가능하다. 그리고, 상기 고정 다이얼(530)은 복수개의 볼트(535) 여기서는 4개를 적용하여 바디부(400a)에 고정하게 된다. 또한, 상기 고정 다이얼(530)의 중심(Fixed Dial Center: FDC) 즉, 고정 다이얼 중심선(도 12에서, 참고부호 b로 나타냄)은 바디홀(150)의 중심(도 12에서, 참고부호 a로 나타냄)으로부터 (△x/2, △y/2)만큼 편심되어 있다. 그리고, 고정 다이얼(530)에는 전술한 실시에와 마찬가지로 편심 방향을 알 수 있도록 마크를 표시하게 된다.

한편, 편심 다이얼(520)은 도 11에 도시된 바와 같이, 4개의 볼트(525)를 이 용하여 고정 다이얼(530)에 체결되게 된다. 상기 편심 다이얼(520)은 그 중앙에 베어링(550)을 삽입하기 위한 베어링 삽입홀(510)이 형성된다. 상기 베어링 삽입홀(510)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 그의 중심(도 12에서, c로 나타내며, 베어링 삽입홀의 중심선을 의미한다)이 편심 다이얼(520)의 중심으로부터 △r/2 만큼 편심되어 있다. 그리고, 편심 다이얼(520)의 타측에는 지지부(536)가 형성되어 있다. 상기 지지부(536)은 도 12에 도시된 바와 같이, 그의 내경이 d이고, 그의 외경이 e이다. 그리고, 도 12에서 미설명부호 a는 바디홀 중심선이고, b는 고정 다이얼 중심선이다.

상기 고정 다이얼(530)과 편심 다이얼(520)은 도 11에 도시된 바와 같이, 바디부(400a)의 일측에 적용할 수도 있지만, 바디부(400a,400b)의 양측에도 전술한 실시예들과 마찬가지로 적용할 수 있다. 도 11에서, 미설명 부호 532는 회전축 지지부이다.

먼저, 고정 다이얼(530)을 볼트(535)를 이용하여 바디부(400a)에 고정되게 설치하게 된다. 그리고, 상기 편심 다이얼(520)에 베어링(550)을 삽입하고, 편심 다이얼(520)을 회전축(590)에 끼운 상태에서, 편심 다이얼(520)를 회전시켜 편심 다이얼(520)의 볼트홀(522)과 고정 다이얼(530)의 볼트홀(532)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(525)로 체결하게 된다.

본 발명의 여전히 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 도 13에 도시된 바와 같이, 스퍼기어로부터 백래시를 조절할 수 있는 백래시 조절장치를 나타낸 것이다.

본 발명의 여전히 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 한쌍의 바디부(600a,600b)에 삽설된 제1 및 제2 축(790,792)에 각기 끼워진 제1 및 제2 스퍼기어(810,812)와; 바디부(600a,600b)에 형성된 바디홀(150,150)의 적어도 하나에 끼워지며, 복수개의 관통홀이 원주방향으로 2단으로 단차를 두고 형성된 고정 다이얼(730)과; 고정 다이얼(730)에 끼워지며, 그 내측에 베어링(750)이 삽설되게 이루어진 편심 다이얼(720)과; 고정 다이얼(730)과 편심 다이얼(720)을 각기 고정하기 위한 체결부재(735,725)와; 제1 및 제2 축(790,792)의 어느 한쪽에 설치되는 구동원(800)으로 이루어지게 된다.

상기 제1 및 제2 스퍼기어(810,812)는 제1 및 제2 축(790,792)에 각기 수평으로 끼워져서 바디부(600a,600b)에 회전 가능하게 설치되게 된다. 즉, 상기 제1 및 제2 스퍼기어(810,812)는 수평으로 치합되어 있다.

상기 편심 다이얼(720)과 고정 다이얼(730)은 전술한 실시예의 편심 다이얼(520)과 고정 다이얼(530)과 거의 유사하게 구성되어 있다.

그리고, 상기 편심 다이얼(720)은 그의 외주연에는 복수개의 볼트홀(722)이 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 볼트홀(722)의 개수는 사용자에 의해 정해지게 된다.

한편, 고정 다이얼(730)을 볼트(735)를 이용하여 바디부(600a)에 고정되게 설치하게 된다. 상기 편심 다이얼(720)에 베어링(750)을 삽입하고, 편심 다이얼(720)을 제1 축(790)에 끼운 상태에서, 편심 다이얼(720)를 회전시켜 편심 다이얼(720)의 볼트홀(722)과 고정 다이얼(730)의 볼트홀(732)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(725)로 체결하게 된다.

이와 같이, 여전히 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 전술한 실시예와 마찬가지로, 편심 다이얼(720)을 회전시키면서 편심 다이얼(720)의 볼트홀(722)과 고정 다이얼(730)의 볼트홀(732)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(725)로 체결하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예들에 따른 백래시 조절장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 실시예에 백래시 조절장치의 작용 설명에 앞서 백래시가 없는 이상적인 웜위치와, 백래시가 발생되는 주요원인 등에 대한 기본적인 개념을 설명하기로 한다.

도 9a는 백래시가 없는 웜(100)과 웜휠(120)의 위치 관계를 나타낸 것으로 웜(100)과 웜휠(120)이 직교된 상태로 사용자들의 설계 목표이다. 그런데, 실제로 웜(100)과 웜휠(120)을 초기에 세팅을 하거나 사용을 하면 백래시가 발생하게 된다. 즉, 도 9b에 도시된 바와 같이, 웜휠 센터축(WWCS)과 웜축중심(WC)사이에 X축 이나 Y축 방향 또는 양축 방향으로 공차가 발생하게 된다. 그 원인은 내구성이나 방향성 또는 로킹(Locking)등의 문제로 인하여 발생하게 된다.

본 발명의 종래기술로 설명한 것에서도 도 9c에 도시된 바와 같이, 편심 플랜지의 회전각도에 대한 범위가 제안되지 않았기 때문에 백래시가 없는 위치에 웜축중심이 웜휠의 위쪽이나 아래쪽에 위치하는 경우가 빈번히 발생하게 되는 문제점을 내포하게 된다. 즉, 백래시를 조정전과 조정후를 비교하여도 여전히 내구성 및 방향성 문제가 발생하게 되는 것을 인지할 수 있다. 도 9c에서, WSTC는 웜축 중심의 이동궤적을 나타낸 것이다.

그래서, 본 발명에서는 도 9d에 도시된 바와 같이, 편심플랜지(200)의 회전각도를 웜축이 Y축 방향으로의 이동이 작은 범위로 제한하게 되므로 편심에 의해 백래시가 없는 위치로 웜(100)을 이동시켜도 웜축은 웜휠의 센터와 동일한 높이에 오게 되어 웜휠축과 웜축이 직교성을 유지하게 되는 것입니다.

본 출원인은 백래시 조절장치에 수년간 검토하던 중 다음과 같은 기본 개념을 본 발명에 적용하게 되었습니다.

즉, 편심플랜지(200)의 회전 각도에 따른 웜축(90)의 X축 방향으로의 이동량은 회전각의 COS 곡선을 따르고, Y축 방향으로의 이동량은 편심축을 중심으로 한 회전각의 크기에 대해 SIN 곡선을 따르는 점에 있다는 것을 인지하게 되었다.

일반적으로, SIN 곡선의 특징은 0 ~ 180°의 범위 중 90° 부근의 각도(예를 들어, 45 ~ 135°)의 범위로 선택하면 임의의 각도 만큼 편심축을 회전시킬 때 X축 방향으로 웜축(90)이 크게 움직이고, Y축 방향으로는 작게 움직이게 된다(도 7참조).

따라서, 본 출원인은 X축 방향으로의 큰 이동에 의해 백래시를 조절하면서도 Y축 방향으로는 웜축(90)의 이동량을 적게하면 초기에 설정한 웜축(WS)과 웜휠 중심축(WWS)의 직교성을 그대로 유지할 수 있다는 것을 알게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 기본 개념을 이용하여 웜(100)과 웜휠(120)의 치수를 측정하여, 두축 사이 거리의 산포를 계산하게 된다. 이 가공 산포를 고려하여 편심 플랜지(200)와 웜축(90)간의 편심량(△r)과 바디부(400a)의 편심량(△x,△y)을 결정하여 편심플랜지(200)와 바디부(400a)를 형성하게 된다. 그리고, 웜축(90)에 웜(100)을 끼우고, 상기 웜(100)과 웜휠(120)을 치합되게 한다.

상기 웜축(90)에 복수개의 바디부(400a, 400b)를 끼우고 양측에 편심플랜지(200)와 웜축 지지부재(300)을 삽설하게 된다. 이와 같은 상태에서 상기 편심플랜지(200)를 한 방향으로 회전시키면서 웜축(90)과 웜(100)이 록킹(Locking)되는 편심플랜지(200)의 각도를 찾고 그 반대 방향으로 4개의 볼트홀이 일치하는 최초의 편심플랜지(200)의 각도를 찾으면, 웜축(90)과 웜휠축(WWS)이 투영면상에서 직교하게 되면서 백래시가 없어지게 된다.

이제, 본 발명의 실시예들에 따른 백래시 조절장치에서 편심플랜지를 한 방향으로 회전시키면서 편심플랜지의 회전각도를 찾는 것에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백래시 조절장치에서, 백래시를 조절하기 위하여 편심플랜지(200)와 바디부(400a)에 각기 형성된 볼트홀(212, 160)을 조정하여 연통되는 볼트홀을 찾고, 이와 같이 연통된 볼트홀에 볼트(285)를 체결함에 의해 백래시를 조절하게 된다.

사용자가 상기 편심플랜지(200)를 바디부(400a)의 바디홀(150)에 삽입시킨 상태에서, 편심플랜지(200)를 도 5에 도시된 바와 같이, 반시계 방향으로 0 ~ 360°를 회전시키면 웜축(90)의 중심은 편심플랜지(200)를 중심 주위를 원의 궤적으로 그리게 된다. 즉, 편심플랜지(200)의 일측에 쓰러스트 베어링(270)과 스페이 서(280)을 개재하고, 타측에 베어링(250)을 개재한 상태에서 바디부(400a)의 바디홀(150)을 관통시켜 웜축(90)에 끼운 상태에서, 편심플랜지(200)를 웜축(90)에 대하여 회전시키게 된다.

여기서, 편심플랜지(200)의 최초 각도 위치에서 45°를 회전시킨 후, 45 ~ 135° 범위에서 편심플랜지(200)를 15° 단위로 회전시키며 웜(100)과 웜휠(120)이 로킹(Locking)되지 않으면서, 백래시가 없는 편심플랜지(200)의 회전 각도를 찾게 된다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 45 ~ 135°의 범위에서 7개의 편심플랜지(200)의 회전 각도 위치가 가능하게 된다. 도 6에서, 상기 7개의 위치 각각에서의 웜축(90)의 중심의 위치는 도 6에 도시된 바와 같이, 검정색 점(포인트)이 7개로 나타나게 된다.

상기 7개의 사용 가능한 회전 위치 중 하나인 75° 회전 시의 웜축 중심의 위치는 도 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 동심원(B, E, H, K로 나타냄)이며, 이때 체결되는 4쌍의 볼트홀(160)과 볼트홀(212)은 (B,8),(E,2),(H,4),(K,6)이다. 상기 4개의 중첩되는 볼트홀에 볼트(285)를 체결하여 조립하게 된다.

한편, 웜축 지지부재(300)도 전술한 편심플랜지(200)와 동일한 방법으로 바디부(400b)에 결합시키게 된다. 즉, 웜축 지지부재(300)도 편심플랜지(200)와 동일한 기능을 수행하므로 동일한 방법으로 결합시키게 된다.

사용자의 요구에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치에서와 같이, 웜축 지지부재(300) 대신에 편심플랜지(200)를 적용하여 편심플랜지(200)를 2개 적용시킬 수도 있다. 즉, 전술한 방법과 동일한 방법으로 양쪽 편심을 조절하 게 되므로 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

즉, 본 발명의 백래시 조정은 도 8에서 보는 바와 같이, 웜축(90)의 X축 방향으로의 조정범위는 크고, Y축 방향으로의 웜축의 변동은 작게 되도록 하는 것이다. 따라서, 웜(90)과 웜휠(120)의 가공 공차가 큰 경우에도 백래시가 없는 위치로 웜축(90)을 조정할 수 있으며, Y축 방향으로는 변동이 작으므로 웜축(90)의 수평을 유지하기가 쉽게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 도 11에 도시된 바와 같이, 다양한 기어의 종류에 적용할 수 있도록 원통형의 편심플랜지 대신에 다이얼 형태의 편심 다이얼(520)과 고정 다이얼(530)을 적용하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 바디(400a)의 일측에 고정 다이얼(530)을 볼트(535)에 의해 고정하게 된다. 그리고, 사용자가 편심 다이얼(520)에 베어링(550)을 삽입하게 된다. 그리고, 다시 사용자가 편심 다이얼(520)을 회전축(590)에 끼운 상태에서, 편심 다이얼(520)를 회전시켜 편심 다이얼(520)의 볼트홀(522)과 고정 다이얼(530)의 볼트홀(532)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(525)로 체결하게 된다.

한편, 본 발명의 여전히 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 전술한 실시예 중 웜기어를 적용한 실시예와 달리 스퍼기어를 적용한 것이다.

본 발명의 여전히 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치는 제1 및 제2 스퍼기어(810,812)가 제1 및 제2 축(790,792)에 대하여 서로 수평으로 설치되지만, 제 1축(790)에 설치된 제1 스퍼기어(810)을 기준으로 하여 제1 축(790)과 편심 다이 얼(720)의 중심의 편심량(△r)을 전술한 실시예와 유사하게 설정하게 된다.

먼저, 사용자가 도 13에 도시된 바와 같이, 고정 다이얼(730)을 볼트(735)를 이용하여 바디부(600a)에 고정되게 설치하게 된다.

그리고, 사용자가 다시 상기 편심 다이얼(720)에 베어링(750)을 삽입하게 된다. 즉, 상기 편심 다이얼(720)의 베어링 삽입홀(710)에 베어링(750)을 삽입하게 된다. 상기 편심 다이얼(720)을 제1 축(790)에 끼우게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 축(790,792)에는 각기 제1 및 제2 스퍼기어(810,812)가 끼워지게 된다.

이와 같은 상태에서, 편심 다이얼(720)를 회전시켜 편심 다이얼(720)의 볼트홀(722)과 고정 다이얼(730)의 볼트홀(732)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(725)로 체결하게 된다.

이와같이, 전술한 또 다른 실시예와 여전히 다른 실시예에 따른 백래시 조절장치도 전술한 실시예와 마찬가지로 편심 다이얼(520,720)의 회전 각도를 소정 범위(45°~135°)에서 이용하게 되면 X축 방향으로는 최대 편심량의 70%를 조절할 수 있고, Y축 방향으로는 최대 편심량의 15% 정도만 회전축(590,790)의 이동이 발생하게 된다. 따라서, X축 방향의 조정 즉, 백래시의 조정은 크게 하고, Y축 방향의 조정 즉, 회전축(590,790)의 직교성 이탈은 작게 할 수 있다.

본 발명의 백래시 조절장치는 웜과 웜휠을 적용하는 가전, 반도체, 공작기계, 산업기계 및 일반기계 분야는 물론 보안 시스템이나 무기류와 같은 특수한 분야에도 적용할 수 있다.

도 1은 종래의 백래시 조절장치를 나타낸 구성도,

도 2는 종래의 백래시 조절용 플랜지를 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명의 백래시 조절장치를 개략적으로 나타낸 사시도,

도 4는 도 3의 분해상태를 나타낸 분해 사시도,

도 5a 내지 도 5c는 편심플랜지와 바디부의 볼트홀을 나타낸 단면도,

도 6은 본 발명의 요부인 편심플랜지를 회전시키는 것을 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명의 웜축 이동량과 편심플랜지의 회전각도의 관계를 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명의 요부인 편심플랜지를 회전시켜 바디부와 연통된 볼트홀을 찾는 것을 나타낸 단면도,

도 9a 내지 도 9d는 백래시가 없는 상태, 웜휠과 웜의 상대적 위치, 종래 백래시 조정상태 및 본 발명의 백래시 조정 전후의 웜위치를 나타낸 단면도,

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 사시도,

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도,

도 12는 도 11의 단면도,

도 13은 본 발명의 여전히 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

90: 웜축 100: 웜

120: 웜휠 200: 편심플랜지

220: 다이얼 230: 지지부

250, 270: 베어링 300: 웜축 지지부재

320: 다이얼 330: 지지부

350: 베어링 400a, 400b: 바디부

810, 812 : 제1 및 제2 스퍼기어

Claims

웜축(90)에 끼워진 웜(100)과, 상기 웜(100)과 치합되는 웜휠(120)을 구비한 백래시 조절장치이고,

상기 웜축(90)의 일측은 편심을 조정하기 위한 편심플랜지(200)에 연결되고, 웜축(90)의 타측은 웜축 지지부재(300)에 연결되며,

상기 편심플랜지(200)와 웜축 지지부재(300)의 사이에는 웜축(90)에 끼워지며 편심 가공된 바디홀(150)을 갖는 적어도 한 개 이상의 바디부가 설치되며, 상기 바디홀(150)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(160)이 형성되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 편심플랜지(200)는 그의 중심이 웜축(90)의 중심과 이격되고, 편심플랜지(200)의 회전에 따라 웜축(90)은 편심플랜지(200)의 중심 둘레를 따라 원을 그리며 운동하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항 또는 제2항 있어서, 상기 편심플랜지(200)는 그의 회전각도가 45° 내지 135°의 범위내에서 회전하도록 하여 X축 방향으로는 최대 편심량의 70%를 조절할 수 있고, Y축 방향으로는 최대 편심량의 15%만 웜축(90)의 이동이 발생되게 된 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항에 있어서, 편심플랜지(200)는 웜축(90)에 베어링(270)과 스페이서(280)를 삽설하여 연결되며, 상기 웜축 지지부재(300)는 웜축(90)에 베어링(370)을 삽설하여 연결되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 편심플랜지(200)는 그 일측에 다이얼(220)이 형성되고, 상기 다이얼(220)의 중앙에는 베어링(250)을 삽입하기 위한 베어링 삽입홀(210)이 형성되며, 상기 다이얼(220)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(212)이 간격을 두고 형성되고, 상기 다이얼(220)과 연설되어 지지부(230)가 형성되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 웜축 지지부재(300)는 그 일측에 다이얼(320)이 형성되고, 상기 다이얼(320)의 중앙에는 베어링(350)을 삽입하기 위한 베어링 삽입홀(310)이 형성되며, 상기 베어링 삽입홀(310)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(312)이 간격을 두고 형성되고, 상기 다이얼(320)과 연설되어 지지부(330)가 형성되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400)의 볼트홀(160)의 개수는 서로 소인 관계로 볼트홀을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 편심플랜지의 볼트홀과 바디부의 볼트홀은 그의 개수가 서로 바뀔 수도 있는 것을 특징으로 백래시 조절장치.
웜축(90)에 끼워진 웜(100)과;

상기 웜(100)과 치합되는 웜휠(120)과;

상기 웜축(90)의 양측에 각기 끼워지며 편심을 조정하기 위한 한쌍의 편심플랜지(200)와;

상기 웜축(90)에 끼워지며 편심 가공된 바디홀(150)을 가지며, 바디홀(150)의 외측에 복수개의 볼트홀(160)이 형성된 한쌍의 바디부(400a,400b)와;

상기 웜휠(120)의 축(620)에 설치되는 구동원(600)으로 이루어지며,

상기 편심플랜지(200)는 그 일측에 다이얼(220)이 형성되고, 상기 다이얼(220)의 외주연에는 복수개의 볼트홀(212)이 간격을 두고 형성되며,

상기 편심플랜지(200)는 베어링을 삽입하여 웜축(90)에 끼운 상태에서, 편심플랜지(200)를 회전시켜 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400a,400b)의 볼트홀(160)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(285)로 체결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제 9항에 있어서, 상기 편심플랜지(200)는 그의 회전각도가 45° 내지 135°의 범위 내에서 회전하도록 되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
제 9항에 있어서, 상기 편심플랜지(200)의 볼트홀(212)과 바디부(400a, 400b)의 볼트홀(160)의 개수는 서로 소인 관계로 볼트홀을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
바디부(400a, 400b)에 각기 형성된 바디홀(150, 150)에 끼워지는 회전축(590)과;

상기 바디부(400a, 400b)에 형성된 바디홀(150, 150)의 적어도 하나에 끼워지며, 복수개의 관통홀이 원주방향으로 2단으로 단차를 두고 형성된 고정 다이얼(530)과;

상기 고정 다이얼(530)에 끼워지며, 그 내측에 베어링(550)이 삽설되게 이루어진 편심 다이얼(520)과;

상기 고정 다이얼(530)과 편심 다이얼(520)을 각기 고정하기 위한 체결부재(535, 525)로 이루어지는 것을 특징하는 백래시 조절장치.
제 12항에 있어서, 상기 회전축(590)에는 웜기어, 스퍼기어, 헬리컬 기어중의 어느 하나가 설치되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.
한쌍의 바디부(600a, 600b)에 삽설된 제1 및 제2 축(790,792)에 각기 끼워진 제1 및 제2 스퍼기어(810,812)와;

상기 바디부(600a, 600b)에 형성된 바디홀(150, 150)의 적어도 하나에 끼워 지며, 복수개의 관통홀이 원주방향으로 2단으로 단차를 두고 형성된 고정 다이얼(730)과;

상기 고정 다이얼(730)에 체결부재에 의해 체결되며, 그 내측에 베어링(750)이 삽설되게 이루어진 편심 다이얼(720)과;

상기 고정 다이얼(730)과 편심 다이얼(720)을 각기 고정하기 위한 체결부재(735, 725)와;

상기 제1 및 제2 축(790, 792)의 어느 한쪽에 설치되는 구동원(800)으로 이루어지며,

상기 편심 다이얼(720)은 그의 외주연에는 복수개의 볼트홀(722)이 간격을 두고 형성되며,

상기 편심 다이얼(720)은 베어링(750)을 삽입하여 제1 축(790)에 끼운 상태에서, 편심 다이얼(720)를 회전시켜 편심 다이얼(720)의 볼트홀(722)과 고정 다이얼(730)의 볼트홀(732)이 일치되는 홀들을 찾아 볼트(725, 735)로 체결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백래시 조절장치.