WO2017116038A1 - 축부재의 백레시 방지장치 - Google Patents

축부재의 백레시 방지장치 Download PDF

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WO2017116038A1
WO2017116038A1 PCT/KR2016/014519 KR2016014519W WO2017116038A1 WO 2017116038 A1 WO2017116038 A1 WO 2017116038A1 KR 2016014519 W KR2016014519 W KR 2016014519W WO 2017116038 A1 WO2017116038 A1 WO 2017116038A1
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shaft member
backlash
case
magnets
prevention device
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PCT/KR2016/014519
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한재형
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한재형
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/12Arrangements for adjusting or for taking-up backlash not provided for elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to a device for preventing backlash of a shaft member, and more particularly, by using a magnetic attraction of a magnet installed on a case of a shaft member and an iron piece (magnetic material) provided on the shaft member.
  • the backlash (including flow, play and swing) of the shaft member is prevented to enable precise control and high speed control.
  • shaft members such as shafts, rotating shafts, and joints
  • problems such as backlash, flow, play, swing, and the like, and noise, due to friction, wear, and vibration caused by use. Therefore, in the case of a mechanical mechanism that requires precise control, it is necessary to replace a part (abrasion part) that generates backlash, or to perform a separate backlash correction process or related work.
  • the drive member is constituted by a motor or a cylinder having a control means, a gear or pulley, a belt or a chain and a chain gear (chain sprocket), and the like, and the shaft member is driven by a shaft member. It is composed of a power transmission means for transmitting to the load and a load installed on the shaft member, the power of the drive source is transmitted to the load is controlled by a method such that the load is moved, rotated by a predetermined angle, or reverse rotation .
  • FIG. 1 illustrates a material conveying apparatus in which a material is conveyed by transmitting power of a driving source to a load by using a shaft member, and includes a motor 1 having a control means and a drive gear installed on a rotating shaft of the motor 1. (2), a driven gear (4) installed on one side of the shaft member (3) and gear-coupled to the drive gear (2), an arm (5) axially connected to the other side of the shaft member (3), and an arm.
  • It consists of a plurality of ball joints (6) provided in (5), adsorption means (7) and proximity sensor (8) provided in the ball joint (6), the material (9) by the adsorption means (7) If the material is adsorbed, it is transported into the mold, for example, the adsorbed material into the mold, and then desorbed and returned to feed the next material.
  • Reference numeral 3a is an arm 5 engaging portion formed at the end of the shaft member 3
  • 5a is an arm 5 connecting portion connected to the engaging portion 3a
  • 5b is fastened. It is a member
  • 5c is a fastening member for fixing the intermediate connecting portion of the arm (5).
  • the material transfer device is carried in the x, -x, y, -y, z, -z axis by a three-dimensional induction mechanism (not shown) and brought into the predetermined position, for example, a mold, and then the next material (9). It is returned for carrying in, and the raw material 9 carried into the metal mold
  • two material transfer devices are placed in the space between the material supply part (or the material delivery part) and the mold. Are installed at the rear end and then used, and the material transfer device located at the end transfers the material 9 of the material supplying part (or material discharging part) by adsorption (exporting), but controls the motor 1.
  • the gear transmission drive gear 2 and the driven gear (4) is used as the power transmission means of the material transfer device, these drive gear (2) and the driven gear (4) is friction and wear by use Vibration causes problems such as flow, play, swing, and increased noise, including backlash, and the longer the use time, the larger the load, and the greater the torque, the greater the backlash (flow or play). And fluctuations) and noise are further increased.
  • the present invention uses a backlash (flow, play, or swing) by using the attraction force of a magnet (permanent magnet) installed on a plurality of shaft member cases such as an shaft, a rotating shaft, and a joint, and a plurality of iron pieces provided on the shaft member. It is an object of the present invention to provide an anti-backlash prevention device of a shaft member capable of precise control and high speed control and noise reduction.
  • An apparatus for preventing backlash of a shaft member of the present invention includes a motor controlled by a control means, a drive gear installed on a rotating shaft of the motor, a shaft member mounted on a case, and installed on one side of the shaft member.
  • a driven gear geared to the gear a plurality of iron pieces (or magnetic bodies) protrudingly fixed to a predetermined size and a predetermined height on an outer circumference of the shaft member, and installed on an inner side of the case at a position corresponding to the iron pieces. It may include a plurality of magnets to attract the iron piece to the action to prevent backlash.
  • the magnet is coupled to an installation groove in which a stepped portion is formed at a predetermined position of the shaft member case, and may be fixed by a fixing plate fastened to an outer surface of the shaft member case.
  • the length or width of the iron piece is smaller than the diameter of the shaft member, the length or width of the magnet can be configured to have a length more than the diameter of the shaft member.
  • the iron piece may be fastened in pieces or welded to a horizontal plane formed at a predetermined position of the shaft member.
  • It may include a gap formed between the iron piece and the magnet.
  • the magnet and the iron piece may be installed at 10 ° ⁇ 60 ° based on the central axis of the shaft member.
  • the present invention is the iron pieces (15) (16) (17) (18) fixed to the attraction force and the shaft member (3) of the magnets (19) (20) (21) (22) installed in the case (11). By the interaction of the shaft member 3, the play and backlash is prevented and the noise is reduced.
  • the backlash angle of the shaft member 3 and the stopping angle of the shaft member 3 may be increased due to the gradual wear of the driving gear 2, the driven gear 4, and the joint.
  • the stopping angle can be easily corrected.
  • the present invention is a very useful invention in which not only the phenomenon of the control accuracy deteriorated due to vibration, clearance tolerance, left and right vibration, etc. is prevented, but also precise control of the shaft member 3 and the load is achieved. .
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating the conventional invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the use state shown as an example of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state of use shown as an example of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional configuration of the backlash prevention means shown in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional configuration of the backlash prevention means shown in an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a backlash prevention device 10 of a shaft member (shaft bar, rotating shaft, joint, etc.) shown as an example of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the use state thereof, controlled by a control means.
  • a driven gear 4 geared to the gear 2 and a backlash prevention means for preventing backlash of the shaft member 3 are provided.
  • the backlash prevention means includes a plurality of iron pieces 15, 16, 17, 18 and protruded and fixed to an outer circumference (outer circumferential surface) of the shaft member 3 at a predetermined size and a predetermined height h.
  • (15) (16) (17) (18) is installed inside the case (11) at a position corresponding to the pull and pulls the iron pieces (15) (16) (17) (18) by a gravitational action.
  • the iron pieces 15, 16, 17 and 18 are in contact with a horizontal plane formed at a predetermined position of the shaft member 3, or coupled to a recess groove formed at a predetermined position of the shaft member 3, and then welded. Fastened or fastened with screws or pieces 23.
  • the magnets 19, 20, 21 and 22 are composed of permanent magnets of sufficient magnetic force necessary to prevent backlash, and are spaced apart at a sufficient distance so as not to interfere with each other.
  • magnets 19, 20, 21, and 22 general magnets, neodymium magnets having high magnetic strength, and the like may be used according to the strengths of the magnets 19, 20, 21, and 22. In addition, it can be used by varying the size of the magnet according to the magnetic strength.
  • the case 11 in which the magnets 19, 20, 21, and 22 are installed is made of a non-ferrous metal, such as aluminum, so as not to be affected by magnetic force, and a hollow part 12 is formed in a longitudinal direction, and an outer surface thereof. It is desirable to have a profile in which a plurality of nut inserting grooves are formed in the longitudinal direction so that other parts or members can be easily installed.
  • An example of a fixing structure of the magnets 19, 20, 21, and 22 is as follows.
  • the stepped portions 11a and 11b are satisfied as long as they can be caught by the edge portions of the magnets 19, 20, 21 and 22, and the hollow portion 12 is formed at the center of the stepped portions 11a and 11b. Is opened.
  • the fixing plate 24 may be easily fixed to the outer surface of the case 11 by using a nut insertion groove, a nut fitted to the insertion groove, and a bolt fastened to the nut.
  • the magnets 19, 20, 21, and 22 include a circle, a square, a triangle, and the like, and the magnets 19, 20, 21, and 22 are provided with magnets 19, 20, and 21. It is the same shape as the (22) shape.
  • the polarity of the magnets 19, 20, 21, 22 is satisfied if it is possible to pull the iron pieces 15, 16, 17, 18 without interference.
  • the length L2 or the width of the iron pieces 15, 16, 17, 18 provided on the shaft member 3 is smaller than the diameter L1, the diameter of the shaft member 3, and the magnet 19 Length (L3) or width of the (20), (21), (22) is to have a length greater than the diameter (L1) of the shaft member (3) to pull the iron pieces (15) (16) (17) (18) It is desirable that the area be expanded to allow effective attraction.
  • the height h of the iron pieces 15, 16, 17, 18 is preferably 1/4 to 1/8 of the diameter L1 of the shaft member 3, and the iron pieces 15, 16, ( A gap G is formed between the 17 and 18 and the magnets 19 and 20 and 21 and 22 so that the shaft member 3 does not come into contact with each other when the shaft member 3 rotates as shown in FIG. 7.
  • the gap G is a magnet of the virtual rotation source 32 in consideration of the radius of rotation to the corner of the iron piece 15, 16, 17, 18 with respect to the central axis (0) of the shaft member (3) (19) (20) (21) (22) are spaced apart so as not to contact.
  • the drive gear 2 and the driven gear 4 are gear-coupled so that the rotational force of the motor 1 is installed at the shaft member 3 and at the end (end) of the shaft member 3.
  • the shaft member 3 is axially supported by a pair of shaft bearings 13 and 14 installed at both sides of the hollow part 12 of the case 11.
  • the drive gear 2 and the driven gear 4 may be configured to shift or not shift.
  • the backlash prevention means includes a plurality of iron pieces 15, 16, 17, 18 and a plurality of magnets 19, 20, 21, 22 in pairs.
  • the iron pieces 15, 16, 17, 18 are symmetrically fixed to one side front and rear of the shaft member 3 for convenience of description, and the other upper and lower parts of the shaft member 3 are symmetrically fixed.
  • Consists of fixed iron pieces 17, 18, the magnets 19, 20, 21, 22 are magnets (19, 20) are symmetrically fixed to one side front and back inside of the case 11 for convenience of explanation.
  • magnets 21 and 22 which are symmetrically fixed to the other front and rear inner portions of the case 11.
  • the magnets 19, 20, 21, 22 and the iron pieces 15, 16, 17 and 18 are installed in both upper and lower and front and rear pairs and installed on both sides of the shaft member 3 and the case 11. Although illustrated as being, of course, at least one pair of backlash prevention means may be installed between the magnets 19, 20, 21, 22 and the iron pieces 15, 16, 17, 18,
  • the installation angle is also installed at 90 ° with respect to the central axis (0) of the shaft member 3, but of course, it can be installed at 10 ° to 60 °, and the smaller the installation angle, the more sensitive (sensitivity) to prevent backlash is. And fine.
  • reference numeral 25 is a motor 1 and the case 11 fixed plate, 26 is a case of the drive gear 2 and the driven gear 4, 27 is a fixed block, ( 28 and 29 are bolts.
  • the anti-backlash device 10 is carried in the x, -x, y, -y, z, -z axis by a three-dimensional induction mechanism not shown, and then brought into the predetermined position, for example, a mold.
  • the material 9 is returned for carrying in, and the material 9 to be loaded into the mold is determined by the forming angle. Therefore, after the carry-in angle of the raw material 9 is appropriately adjusted by the motor 1, or while the carry-in angle of the raw material 9 is adjusted by the motor 1, it is transferred, carried in the mold, and molded (pulled).
  • two material transfer devices are placed in the space between the material supply part (or the material delivery part) and the mold. Is installed at the rear end and then used, and the material transfer device located at the end transfers the material 9 of the material supplying part (or material discharging part) by adsorption (export), and controls the arm 1 by controlling the motor 1. (5) rotate clockwise (B direction) or counterclockwise (A direction) to tilt the adsorbed material (9) at an angle of 90 ° (vertical or vertical) and transfer it to the material transfer device at the next stage.
  • the material transfer device at the rear end tilts the received material 9 at an angle of about 90 ° and inverts the upper surface of the material 9 to be located at the bottom, or transfers it to the mold while tilting at a predetermined angle. And return after importing And prepared to re-fetch, the mold is molded punching the imported material.
  • FIG. 7 to 9 illustrate a state in which the backlash is prevented by the backlash preventing means in the state where the backlash angle ⁇ 2 + ⁇ 3 is generated by the wear of the driving gear 2 and the driven gear 4.
  • magnets 19 and 20 are installed on upper and lower sides of the case 11, and the iron pieces 15 and 16 are fixed to upper and lower sides of the shaft member 3, as shown in FIG. 7.
  • the shaft member 3 and the load In the backlash angle ( ⁇ 2 + ⁇ 3) range can be in the backlash state, such as flow, oscillation or play, but as shown in Figure 9 the iron piece close by the attraction force of the magnets 19, 20 located up and down (15) (16) is pulled by the backlash angle ⁇ 3 and the shaft member 3 and the load are reversed to stop at a predetermined angle ⁇ 4, and the edges of the iron pieces 15, 16 are magnets.
  • the backlash angle ⁇ 2 + ⁇ 3 is equal to the left angle ⁇ 2 and the right angle ⁇ 3.
  • 10 to 12 illustrate a state in which the backlash is prevented by the backlash preventing means in the state where the backlash angle ⁇ 6 + ⁇ 7 is generated by the wear of the driving gear 2 and the driven gear 4.
  • the magnets 22 and 21 are installed on the left and right sides of the case 11, and the iron pieces 18 and 17 are fixed to the left and right sides of the shaft member 3, as shown in FIG.
  • the shaft member 3 is stopped by rotating the predetermined angle ( ⁇ 5: desired angle) from the stop line D2 clockwise (B direction) by the operation of 1), the shaft member 3 and the load are backlashed.
  • it may be in a backlash state such as flowing or oscillating due to the clearance generated in the angle ⁇ 6 + ⁇ 7 range, as shown in FIG.
  • the iron pieces which are near by the attraction force of the magnets 22 and 21 positioned on the left and right sides ( 18) (17) is pulled by the backlash angle ⁇ 7 and the shaft member 3 and the load are reversed to stop at a predetermined angle ⁇ 8, and the corner portions of the iron pieces 18, 17 are As the powder remains in close proximity to the magnets 22 and 21, the shaft member 3 and the load cannot rotate in the opposite direction of the B direction, thereby preventing backlash of the shaft member 3 and the load and reducing noise.
  • the backlash angle ⁇ 6 + ⁇ 7 is equal to the left angle ⁇ 6 and the right angle ⁇ 7.
  • the drive gear 2 and the driven gear 4 coupled to each other generate friction, abrasion, vibration (vibration caused by movement, vibration generated from peripheral devices, etc.) and the like, including a backlash.
  • a backlash Even if there is play, fluctuation, or noise, the iron pieces 15, 16, 17 and 18 are pulled toward the magnet close to each other by the attractive force of the magnets 19, 20, 21 and 22. Since the backlash including the flow, play, and swing of the shaft member 3 is prevented and the noise is reduced while the noise is reduced, the work for eliminating or correcting the backlash is unnecessary. And there is no poor quality, there is an advantage that almost no maintenance costs.
  • the present invention solves joint clearance when applied to joints as well as shaft members 3 such as shafts and rotating shafts.
  • the backlash angle of the shaft member 3 and the stopping angle of the shaft member 3 may be increased by the gradual wear of the driving gear 2 and the driven gear 4 or the joint,
  • the stop angle can be easily corrected using the built-in encoder or a separate encoder.
  • the present invention not only prevents a phenomenon in which the control accuracy due to vibration, clearance, left and right vibration, etc. is reduced, but also enables precise control and high speed use of the shaft member 3.

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Abstract

본 발명은 축부재의 케이스에 설치되는 자석(磁石)의 인력(引力)과 축부재에 설치되는 철편(자성체)을 이용하여 축부재의 백레시(유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한다)가 방지되어 정밀제어와 고속제어가 가능하고, 소음이 감소되도록 한 축부재의 백레시(back lash) 방지장치에 관한 것으로, 제어수단에 의해 제어되는 모터(1), 모터(1)의 회전축에 설치되는 구동기어(2), 케이스(11)에 축설치되는 축부재(3), 축부재(3)의 일측에 설치되고 상기 구동기어(2)에 치차 결합되는 피동기어(4), 축부재(3)의 외주연(외주면)에 소정 크기와 소정높이(h)로 돌출 고정되는 복수의 철편(15)(16)(17)(18), 상기 철편(15)(16)(17)(18)과 대응하는 위치의 케이스(11) 내측부에 설치되고 인력 작용으로 철편(15)(16)(17)(18)을 끌어당겨 축부재(3)의 백레시를 방지하는 복수의 자석(19)(20)(21)(22)을 포함한다.

Description

축부재의 백레시 방지장치
본 발명은 축부재의 백레시(back lash) 방지장치에 관한 것으로, 상세하게는 축부재의 케이스에 설치되는 자석(磁石)의 인력(引力)과 축부재에 설치되는 철편(자성체)을 이용하여 축부재의 백레시(유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한다)가 방지되어 정밀제어와 고속제어가 가능하도록 한 것이다.
일반적으로 축봉, 회전축, 관절 등의 축부재를 포함하는 각종 기계 기구는 사용에 의한 마찰이나 마모, 진동 등에 의해 백레시, 유동, 유격, 요동(搖動) 등이 발생하고 소음도 증가하는 문제점이 있다. 따라서 정밀 제어를 필요로 하는 기계 기구의 경우 백레시를 발생시키는 부품(마모 부품)을 교체하거나, 별도의 백레시를 보정하는 과정이 수반되거나 그 관련 작업을 필요로 한다.
한편, 축부재를 포함하는 기계 기구의 경우, 제어수단을 갖는 모터 또는 실린더 등으로 구성되는 구동원과, 기어 또는 풀리와 벨트 또는 체인과 체인기어(체인 스프라켓) 등으로 구성되고 구동원의 동력을 축부재로 전달하는 동력전달수단과, 축부재에 설치되는 부하(負荷) 등으로 구성되어 구동원의 동력이 부하로 전달되어 부하가 이동하거나, 소정 각도로 회전하거나, 또는 정역 회전하는 등의 방법으로 제어된다.
도 1은 축부재를 이용하여 구동원의 동력을 부하로 전달하도록 함으로써 소재가 이송되는 소재이송장치를 예시한 것으로, 제어수단을 갖는 모터(1)와, 모터(1)의 회전축에 설치되는 구동기어(2)와, 축부재(3)의 일측에 설치되고 상기 구동기어(2)에 치차 결합되는 피동기어(4)와, 축부재(3)의 타측에 축연결되는 아암(5)과, 아암(5)에 설치되는 복수의 볼관절(6)과, 볼관절(6)에 설치되는 흡착수단(7) 및 근접센서(8)로 구성되며, 흡착수단(7)에 의해 소재(9)가 흡착되면 소재 반입위치, 예컨대 흡착한 소재를 금형으로 이송 반입한 다음 탈착시킨 후 복귀하여 다음번 소재를 이송 공급하게 된다.
미설명 부호 (3a)는 축부재(3)의 단부에 형성되는 아암(5) 결합부이고, (5a)는 상기 결합부(3a)에 연결되는 아암(5) 연결부이고, (5b)는 체결부재이고, (5c)는 아암(5)의 중간 연결부를 고정시키는 체결부재이다.
상기 소재이송장치는 도시 안된 3자 유도기구에 의해 x, -x, y, -y, z, -z축으로 이동하면서 소재(9)를 소정위치, 예컨대 금형으로 반입시킨 후 다음번 소재(9) 반입을 위하여 복귀하게 되며, 금형으로 반입되는 소재(9)는 성형 각도에 따라 반입각도가 결정된다. 따라서 모터(1)에 의해 소재(9) 반입각도가 적절히 조정된 후, 또는 모터(1)에 의해 소재(9)의 반입각도가 조정되면서 금형으로 반입되어 성형(타발)된다.
상기에서 금형으로 반입되는 소재(9)의 반전(소재의 상하가 뒤집어지는 상태)이나 90°이상의 회전이 필요한 경우, 소재공급부(또는 소재반출부)와 금형 사이의 공간에 상기 소재이송장치 2대를 선후단에 각각 설치한 다음 사용하게 되며, 선단에 위치하는 소재이송장치는 소재공급부(또는 소재반출부)의 소재(9)를 흡착(반출)하여 이송하되 모터(1)를 제어하는 방법으로 아암(5)을 시계방향(B방향) 또는 반시계방향(A방향)으로 회전시켜 흡착된 소재(9)를 90°전후의 각도(수직이나 수직에 가까운 각도)로 기울인 다음 후단 소재이송장치로 전달한 후 복귀하고, 후단의 소재이송장치는 전달받은 소재(9)를 90°전후의 각도로 기울여 소재(9)의 상부면이 하부에 위치하도록 반전시키거나, 또는 소정의 각도로 기울이면서 금형으로 이송 및 반입시킨 후 복귀하여 다음번 소재 반입을 준비하게 되고, 반입된 소재는 상하 금형에 의해 타발 성형 된다.
한편, 상기 소재이송장치의 동력전달수단으로는 치차 결합된 구동기어(2)와 피동기어(4)가 사용되고 있으며, 이들 구동기어(2)와 피동기어(4)는 사용에 의해 마찰 및 마모와 진동 등에 의해 백레시를 포함한 유동이나 유격이나 요동(搖動) 및 그에 따른 소음 증가 등의 문제점이 발생되며, 사용시간이 길어지거나, 부하의 크기가 크거나, 회전토크가 클수록 백레시(유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한다)와 소음은 더욱 증가 된다.
따라서 정밀 제어를 필요로 하는 소재이송장치나 기계 기구의 경우 백레시를 해소하기 위하여 해당 부품을 교체하거나, 백레시를 보정하기 위한 작업이 수반되거나 그 관련 작업이 필요하며, 백레시를 해소하거나 교정하기 위한 작업이 수시로 발생되어 작업이 번거롭고, 작업불량이나 품질불량으로 이어질 뿐 아니라, 유지 보수 비용이 상승하는 등의 여러 문제점이 있었다.
본 발명은 축봉, 회전축, 관절 등의 축부재 케이스에 복수로 설치되는 자석(영구자석)의 인력(引力)과 축부재에 설치되는 복수의 철편을 이용하여 백레시(유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한다)가 방지되어 정밀제어와 고속제어가 가능하고 소음이 감소되는 축부재의 백레시 방지장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명 축부재의 백레시 방지장치는, 제어수단에 의해 제어되는 모터와, 상기 모터의 회전축에 설치되는 구동기어와, 케이스에 축설치되는 축부재와, 상기 축부재의 일측에 설치되고 상기 구동기어에 치차 결합되는 피동기어와, 상기 축부재의 외주연에 소정 크기와 소정높이로 돌출 고정되는 복수의 철편(또는 자성체)과, 상기 철편과 대응하는 위치의 케이스 내측부에 설치되고 인력(引力)작용으로 철편을 끌어당겨 백레시를 방지하는 복수의 자석을 포함할 수 있다.
상기 자석은, 축부재 케이스의 소정 위치에 단턱부가 형성되는 설치홈에 결합되고, 축부재 케이스 외면에 체결되는 고정판에 의해 고정될 수 있다.
상기 철편의 길이나 폭은 축부재의 지름보다 작은 크기이고, 자석의 길이나 폭은 축부재 지름 이상의 길이를 가지도록 구성할 수 있다.
상기 철편은, 축부재의 소정 위치에 형성되는 수평면에 피스로 체결되거나 용접 고정될 수 있다.
상기 철편과 자석 사이에 형성되는 갭을 포함할 수 있다.
상기 자석과 철편은 축부재의 중심축을 기준으로 10°~ 60°로 설치될 수 있다.
본 발명은 케이스(11)에 설치되는 자석(19)(20)(21)(22)의 인력(引力)과 축부재(3)에 고정되는 철편(15)(16)(17)(18)의 상호 작용에 의해 축부재(3)의 유격이나 백레시가 방지되고 소음이 감소되는 효과가 있다.
본 발명은 축부재(3)의 유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한 백레시가 방지되고 소음이 감소되므로, 백레시를 해소하거나 교정하기 위한 작업이 불필요하고, 그에 따른 작업의 번거로움이나 작업불량 및 품질불량이 없고, 유지 보수 비용도 거의 필요없는 효과가 있다.
본 발명에서 구동기어(2)와 피동기어(4) 및 관절 등의 점차적인 마모에 의해 축부재(3)의 백레시 각도와 축부재(3)의 정지각도가 커질 수 있으나 모터(1)에 내장된 엔코더 또는 별도의 엔코더를 이용하여 정지 각도를 쉽게 보정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 진동, 유격에 의한 공차, 좌우 진동 등에 의한 제어 정밀도가 떨어지는 현상이 방지될 뿐 아니라, 축부재(3)와 부하(負荷)의 정밀제어가 달성되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1 : 종래 발명을 예시한 사시도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 구성도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 사용 상태 단면도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 사용 상태 사시도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 백레시 방지수단의 단면 구성도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 백레시 방지수단의 단면 구성도.
도 7 ~ 도 12 : 본 발명 일 예로 도시한 백레시 방지수단의 동작 상태 구성도.
<부호의 설명>
(1)--모터 (2)--구동기어
(3)--축부재 (4)--피동기어
(5)--아암 (6)--볼관절
(7)--흡착수단 (8)--근접센서
(9)--소재 (10)--백레시 방지장치
(11)--케이스 (12)--중공부
(13)(14)--축베어링 (15)(16)(17)(18)--철편
(19)(20)(21)(22)--자석 (23)--피스
(24)--고정판 (G)--갭
(θ1)(θ2)(θ3)(θ4)(θ5)(θ6)(θ7)(θ8)--각도
(h)--높이
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
도 2는 본 발명 일 예로 도시한 축부재(축봉, 회전축, 관절 등)의 백레시(back lash) 방지장치(10)의 구성도이고, 도 3은 그 사용 상태 단면도로, 제어수단에 의해 제어되는 모터(1)와, 모터(1)의 회전축에 설치되는 구동기어(2)와, 케이스(11)에 축설치되는 축부재(3)와, 축부재(3)의 일측에 설치되고 상기 구동기어(2)에 치차 결합되는 피동기어(4)와, 축부재(3)의 백레시를 방지하는 백레시 방지수단이 설치된다.
상기 백레시 방지수단은, 축부재(3)의 외주연(외주면)에 소정 크기와 소정높이(h)로 돌출 고정되는 복수의 철편(15)(16)(17)(18)과, 상기 철편(15)(16)(17)(18)과 대응하는 위치의 케이스(11) 내측부에 설치되고 인력(引力) 작용으로 철편(15)(16)(17)(18)을 끌어당겨 축부재(3)의 백레시(유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한다)를 방지하고 소음을 감소시키는 복수의 자석(19)(20)(21)(22)을 포함하여 구성된다.
상기 철편(15)(16)(17)(18)은 축부재(3)의 소정 위치에 형성되는 수평면에 접하거나, 또는 축부재(3)의 소정 위치에 형성되는 요입홈에 결합된 다음 용접 고정되거나, 스크류 또는 피스(23)로 체결 고정된다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)은 백레시 방지에 필요한 충분한 자력(磁力)의 영구자석으로 구성되며, 서로 간섭하지 않도록 충분한 거리로 이격 설치된다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)은 자석(19)(20)(21)(22)의 강도에 따라 일반 자석이나, 자성의 강도가 큰 네오듐 자석 등을 이용할 수 있고, 또한 자성의 강도에 따라 자석의 크기를 달리해 사용할 수 있다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)이 설치되는 케이스(11)는 자력을 영향을 받지 않도록 비철금속, 이를테면 알루미늄 등으로 구성되며, 길이방향으로 중공부(12)가 형성되고, 외면 길이방향으로 복수의 너트 삽지홈이 형성되어 여타의 부품이나 부재를 쉽게 설치할 수 있는 프로파일이 바람직하다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)의 고정구조를 예시하면 다음과 같다.
상기 케이스(11)의 소정 위치에 단턱부(11a)(11b)가 내측에 형성되는 설치홈을 형성한 다음 자석(19)(20)(21)(22)을 끼워 케이스(11) 바깥으로 돌출되지 않도록 한 다음 케이스(11) 외면에 비철 금속으로 구성되는 고정판(24)을 체결하면 자석(19)(20)(21)(22)이 케이스(11)에 고정되어 유동이 방지된다.
상기 단턱부(11a)(11b)는 자석(19)(20)(21)(22)의 가장자리 부분에 걸림될 수 있는 정도이면 만족하며, 단턱부(11a)(11b) 중앙은 중공부(12)로 개방된다.
상기 고정판(24)은 케이스(11) 외면에 길이방향으로 너트 삽지홈과, 상기 삽지홈에 끼워지는 너트와, 상기 너트에 체결되는 볼트를 이용하여 쉽게 고정시킬 수 있다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)은 원형, 사각형, 삼각형 등이 포함되며, 자석(19)(20)(21)(22) 설치홈은 자석(19)(20)(21)(22) 형상과 같은 형상이다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)의 극성은 간섭없이 철편(15)(16)(17)(18)을 끌어당길 수 있으면 만족한다.
상기 축부재(3)에 설치되는 철편(15)(16)(17)(18)의 길이(L2)나 폭은 축부재(3)의 지름(L1, 지름)보다 작은 크기이며, 자석(19)(20)(21)(22)의 길이(L3)나 폭은 축부재(3)의 지름(L1) 이상의 길이를 가지도록 함으로써 철편(15)(16)(17)(18)을 끌어당기는 영역이 확장되어 효과적인 인력이 작용되도록 함이 바람직하다.
상기 철편(15)(16)(17)(18)의 높이(h)와 평면적이 클수록 자석(19)(20)(21)(22)의 인력이 크게 작용되고 백레시 방지에 효과적이기는 하나 전체 부피가 불필요하게 커질 수 있다. 따라서 철편(15)(16)(17)(18)의 높이(h)는 축부재(3)의 지름(L1)의 1/4~1/8이 적당하며, 철편(15)(16)(17)(18)과 자석(19)(20)(21)(22) 사이에 갭(G)을 형성하여 도 7과 같이 축부재(3)가 회전할 때 서로 접하지 않도록 구성된다.
상기 갭(G)은 축부재(3)의 중심축(0)을 기준으로 철편(15)(16)(17)(18)의 모서리 부분까지의 회전 반경을 감안한 가상 회전원(32)이 자석(19)(20)(21)(22)에 닿지 않도록 이격 구성된다.
상기 구동기어(2)와 피동기어(4)는 치차(齒車) 결합되어 모터(1)의 회전력이 축부재(3) 및 축부재(3)의 단부(말단)에 설치되는 부하(負荷)로 전달되며, 상기 축부재(3)는 케이스(11)의 중공부(12) 양측에 설치되는 한 쌍의 축베어링(13)(14)에 의해 축지지 된다. 상기 구동기어(2)와 피동기어(4)는 변속되거나 변속되지 않도룩 구성될 수 있다.
본 발명에서 백레시 방지수단은, 복수의 철편(15)(16)(17)(18)과 복수의 자석(19)(20)(21)(22)이 쌍으로 구성된다.
상기 철편(15)(16)(17)(18)은 설명의 편의상 축부재(3)의 일측 전후부에 대칭 고정되는 철편(15)(16)과, 축부재(3)의 타측 상하부에 대칭 고정되는 철편(17)(18)으로 구성되고, 상기 자석(19)(20)(21)(22)은 설명의 편의상 케이스(11)의 일측 전후 내측부에 대칭 고정되는 자석(19)(20)과, 케이스(11)의 타측 전후 내측부에 대칭 고정되는 자석(21)(22)으로 구성된다.
따라서 축부재(3)가 시계방향(B방향) 또는 반 시계방향(A방향)으로 소정 각도 회전하여 부하를 회전시킨 다음 정지한 경우 철편(15)(16)(17)(18)과 가장 가까이 위치하는 자석(19)(20)(21)(22)의 인력(引力) 작용에 의해 축부재(3)의 회전이 고정되면서 백레시가 방지되며, 축부재(3)의 유동이나 유격이나 요동(搖動) 등이 방지되고 소음이 감소 된다.
상기 자석(19)(20)(21)(22)과 철편(15)(16)(17)(18)은 상하 및 전후 쌍으로 구성하여 축부재(3)와 케이스(11)의 양측에 설치하는 것으로 예시하였으나, 물론, 상기 자석(19)(20)(21)(22)과 철편(15)(16)(17)(18) 사이에 적어도 한 쌍 이상의 백레시 방지수단을 설치할 수 있으며, 설치 각도 또한 축부재(3)의 중심축(0)을 기준으로 90°로 설치하였으나, 물론 10°~ 60°로 설치할 수 있으며, 설치각도가 작을수록 백레시를 방지하는 감도(감응도)는 정밀하고 세밀하다.
본 발명에서 미설명 부호 (25)는 모터(1) 및 케이스(11) 고정판이고, (26)은 구동기어(2)와 피동기어(4)의 케이스이고, (27)은 고정블럭이고, (28)(29)는 볼트이다.
본 발명에서 축부재(3)의 단부(말단)에 설치되는 부하(負荷)에는 여러 가지가 있으나, 설명의 편의와 이해를 돕기 위하여 프레스 소재(9)를 프레스기 금형으로 이송 반입하는 소재이송장치의 백레시 방지장치(10)를 예로 들 수 있다. 또한 관절을 사용하는 기구나, 산업용 다관절 로봇, 예컨대 특허등록번호 10-1485862호(2015. 01. 26. 공고)로 등록된 "산업용 다관절 로봇" 등에 적용할 수 있다.
본 발명 백레시 방지장치(10)는 도시안된 3자 유도기구에 의해 x, -x, y, -y, z, -z축으로 이동하면서 소재(9)를 소정위치, 예컨대 금형으로 반입시킨 후 다음번 소재(9) 반입을 위하여 복귀하게 되며, 금형으로 반입되는 소재(9)는 성형 각도에 따라 반입각도가 결정된다. 따라서 모터(1)에 의해 소재(9)의 반입각도가 적절히 조절된 후, 또는 모터(1)에 의해 소재(9)의 반입각도가 조절되면서 금형으로 이송 및 반입되고 성형(타발)된다.
상기에서 금형으로 반입되는 소재(9)의 반전(소재의 상하가 뒤집어지는 상태)이나 90°이상의 회전이 필요한 경우, 소재공급부(또는 소재반출부)와 금형 사이의 공간에 상기 소재이송장치 2대를 선후단에 설치한 다음 사용하게 되며, 선단에 위치하는 소재이송장치는 소재공급부(또는 소재반출부)의 소재(9)를 흡착(반출)하여 이송하되 모터(1)를 제어하는 방법으로 아암(5)을 시계방향(B방향) 또는 반시계방향(A방향)으로 회전시켜 흡착된 소재(9)를 90°전후의 각도(수직이나 수직에 가까운 각도)로 기울인 다음 후단 소재이송장치로 전달한 후 복귀하고, 후단의 소재이송장치는 전달받은 소재(9)를 90°전후의 각도로 기울여 소재(9)의 상부면이 하부에 위치하도록 반전시키거나, 또는 소정의 각도로 기울이면서 금형으로 이송 및 반입시킨 후 복귀하여 다음번 소재 반입을 준비하게 되고, 금형은 반입된 소재를 타발 성형하게 된다.
도 7 내지 도 9는 구동기어(2) 및 피동기어(4)의 마모에 의해 백레시 각도(θ2+θ3)가 발생된 상태에서 백레시 방지수단에 의해 백레시가 방지되는 상태를 예시한 것으로, 도 7과 같이 케이스(11)의 상하측에 자석(19)(20)이 설치되고, 철편(15)(16)이 축부재(3)의 상하측에 고정된 상태에서, 도 8과 같이 모터(1)의 동작에 의해 축부재(3)가 정지선(D1)에서 시계방향(B 방향)으로 소정 각도(θ1 : 목적하는 각도) 회전한 후 정지한 경우, 축부재(3) 및 부하가 백레시 각도(θ2+θ3) 범위에서 유동하거나 요동하거나 유격이 발생된 등의 백레시 상태로 될 수 있으나, 도 9와 같이 상하에 위치하는 자석(19)(20)의 인력에 의해 가까이 있는 철편(15)(16)이 백레시 각도(θ3) 만큼 끌어당겨지면서 축부재(3) 및 부하가 역회전하여 소정 각도(θ4)로 정지하고, 철편(15)(16)의 모서리 부분이 자석(19)(20)에 근접한 상태로 유지되면서 축부재(3) 및 부하가 B방향의 반대방향으로 회전할 수 없게 되므로 축부재(3) 및 부하의 백레시가 방지되고 소음이 감소된다. 상기 백레시 각도(θ2+θ3)는 좌측 각도(θ2)와 우측 각도(θ3)는 같다.
도 10 내지 도 12는 구동기어(2) 및 피동기어(4)의 마모에 의해 백레시 각도(θ6+θ7)가 발생된 상태에서 백레시 방지수단에 의해 백레시가 방지되는 상태를 예시한 것으로, 도 10과 같이 케이스(11)의 좌우측에 자석(22)(21)이 설치되고, 철편(18)(17)이 축부재(3)의 좌우측에 고정된 상태에서, 도 11과 같이 모터(1)의 동작에 의해 축부재(3)가 정지선(D2)에서 시계방향(B 방향)으로 소정 각도(θ5 : 목적하는 각도) 회전한 후 정지한 경우, 축부재(3) 및 부하가 백레시 각도(θ6+θ7) 범위에서 발생되는 유격에 의해 유동하거나 요동하는 등의 백레시 상태로 될 수 있으나, 도 12와 같이 좌우에 위치하는 자석(22)(21)의 인력에 의해 가까이 있는 철편(18)(17)이 백레시 각도(θ7) 만큼 끌어 당겨지면서 축부재(3) 및 부하가 역회전하여 소정 각도(θ8)로 정지하고, 철편(18)(17)의 모서리 부분이 자석(22)(21)에 근접한 상태로 유지되면서 축부재(3) 및 부하가 B방향의 반대방향으로 회전할 수 없게 되므로 축부재(3) 및 부하의 백레시가 방지되고 소음이 감소 된다. 상기 백레시 각도(θ6+θ7)는 좌측 각도(θ6)와 우측 각도(θ7)는 같다.
본 발명은 치차 결합된 구동기어(2)와 피동기어(4)가 사용에 의해 마찰 및 마모, 진동(운동에 따른 진동이나, 주변기기로부터 발생되는 진동 등) 등이 발생하면서 백레시를 포함한 유동이나 유격이나 요동(搖動) 및 소음 등이 발생되더라도 자석(19)(20)(21)(22)의 인력 작용에 의해 철편(15)(16)(17)(18)이 가까운 자석 방향으로 끌어 당겨지면서 축부재(3)의 유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한 백레시가 방지되고 소음이 감소되므로, 백레시를 해소하거나 교정하기 위한 작업이 불필요하고, 그에 따른 작업의 번거로움이나 작업불량 및 품질불량이 없고, 유지 보수 비용도 거의 필요없는 장점이 있다.
본 발명은 축봉이나 회전축 등의 축부재(3) 뿐 아니라, 관절에 적용하는 경우 관절 유격도 해결된다.
본 발명에서 구동기어(2)와 피동기어(4), 또는 관절의 점차적인 마모에 의해 축부재(3)의 백레시 각도와 축부재(3)의 정지각도가 커질 수 있으나 모터(1)에 내장된 엔코더 또는 별도의 엔코더를 이용하여 정지 각도를 쉽게 보정할 수 있다.
본 발명은 진동, 유격에 의한 공차, 좌우 진동 등에 의한 제어 정밀도가 떨어지는 현상이 방지될 뿐 아니라, 축부재(3)의 정밀제어와 고속 사용이 가능하다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

Claims (6)

  1. 제어수단에 의해 제어되는 모터(1);
    모터의 회전축에 설치되는 구동기어(2);
    케이스(11)에 축설치되는 축부재(3);
    축부재(3)의 일측에 설치되고 상기 구동기어(2)에 치차 결합되는 피동기어(4);
    축부재(3)의 외주연에 소정 크기와 소정 높이로 돌출 고정되는 복수의 철편;
    상기 철편과 대응하는 위치의 케이스 내측부에 설치되고 인력 작용으로 철편을 끌어당겨 축부재의 백레시를 방지하는 복수의 자석;
    을 포함하는 축부재의 백레시 방지장치.
  2. 청구항 제1항에 있어서:
    자석은, 케이스(11)의 소정 위치에 단턱부(11a)(11b)가 형성된 설치홈에 결합되고, 케이스(11) 외면에 체결되는 고정판(24)에 의해 고정됨을 특징으로 하는 축부재의 백레시 방지장치.
  3. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서:
    철편의 길이(L2)와 폭은 축부재(3)의 지름보다 작은 크기이고, 자석의 길이(L3)와 폭은 축부재(3) 지름 이상의 길이를 가지도록 함을 특징으로 하는 축부재의 백레시 방지장치.
  4. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서:
    철편은, 축부재(3)의 소정 위치에 형성되는 수평면에 피스(23)로 체결됨을 특징으로 하는 축부재의 백레시 방지장치.
  5. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서:
    자석과 철편 사이에 형성되는 갭(G)을 포함하는 축부재의 백레시 방지장치.
  6. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서:
    자석과 철편은 축부재(3)의 중심축(0)을 기준으로 10°~ 60°로 설치됨을 특징으로 하는 축부재의 백레시 방지장치.
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