KR100316704B1 - 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고부하를 고속으로 정확하게 회전시키기 위한 기술에 관한 것으로서, 백래쉬가 커서 정확한 회전각 조절이 어렵지만 고부하를 고속으로 회전 가능한 기어 구동 방식과, 정확한 회전각 조절이 가능하지만 고부하를 고속으로 회전시키기 어려운 풀리 구동 방식들의 장점만을 취하여 고부하를 고속 정밀 회전시킬 수 있는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 기어와 풀리의 견고한 연결 수단을 구비한 기어-풀리를 복수개 이상 구비하고 언급한 기어의 이빨들과 언급한 풀리의 마찰력을 이용하여 복수개 이상의 기어-풀리를 연결 구동하는 수단으로 구성된 것이다.

Description

백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치{Parallel gear-pulley system with reduced backlash}

본 발명은 고부하를 고속으로 정확하게 회전시키기 위한 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 백래쉬(backlash)가 커서 정확한 회전각 조절이 어렵지만 고부하를 고속으로 회전 가능한 기어 구동 방식과, 정확한 회전각 조절이 가능하지만 고부하를 고속으로 회전시키기 어려운 풀리 구동 방식들의 장점만을 취하여 고부하를 고속 정밀 회전시킬 수 있는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 종래기술들로는 기어-기어 방식, 기어-체인-기어 방식, 풀리-벨트-풀리 방식, 풀리-타이밍벨트-풀리 방식, 탄성변형을 이용한 특수기어 방식을 들 수 있다. 기어-기어 방식 또는 기어-체인-기어 방식은 복수개의 기어의 이빨들에 의해 부하가 전단되므로 고부하를 고속으로 구동 가능하다. 그러나, 원활한 회전에 필수적인 이빨간의 유격 또는 체인과 이빨간의 유격을 두어야 하므로 언급한 유격들에 의한 백래쉬가 발생하여 정확한 회전각 조절을 제한한다.

한편, 풀리와 벨트 사이의 마찰력을 이용하는 풀리-벨트-풀리 방식은 저부하 저속 구동시에는 정확한 회전각 조절이 가능하지만, 고부하 고속 구동시 풀리와 벨트 사이의 미끄러짐 및 벨트의 늘어남 때문에 정확한 회전각 조절이 제한받는다. 이와 같은 기어-기어, 기어-체인-기어, 풀리-벨트-풀리 방식의 단점들을 부분적으로 보안한 방식이 풀리-타이밍벨트-풀리 방식이다. 그런데, 풀리-타이밍벨트-풀리 방식의 풀리 및 타이밍벨트의 제작비용은 매우 높을 뿐만 아니라 고부하 고속 구동시 탄성이 있는 타이밍벨트가 손상되는 문제점이 있다. 한편, 백래쉬가 작은 하모닉 기어와 같이 탄성변형을 이용하는 특수기어 방식은 제작 및 조립 비용이 극히 높은 문제점이 있었다.

상기와 같은 고부하를 고속으로 정확하게 회전시킬때의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 백래쉬가 커서 정확한 회전각 조절이 어렵지만 고부하 고속 회전 가능한 기어-기어 또는 기어-체인-기어 구동 방식과, 부하가 작을 때 정확한 회전각 조절이 가능하지만 고부하 고속 회전이 어려운 풀리-벨트-풀리 구동 방식들의 장점만을 취하여 경제적으로 고부하를 고속으로 정확하게 회전시킬 수 있는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 기어와 풀리의 견고한 연결 수단인 연결부재를 구비한 복수개의 기어-풀리들과, 언급한 기어-풀리들의 기어들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 기어 연결부재와, 언급한 기어-풀리들의 풀리들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 풀리 연결부재로 구성되어 기어-풀리들의 기어들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 기어 연결부재는 감가속 회전시에 필요한 대부분의 부하를 제공한다. 이때, 기어-풀리들의 풀리들을 회전비 a 로 연결하는 수단인 풀리 연결부재에 가해지는 부하는 매우 작게 된다. 따라서, 기어-풀리들의 풀리들을 연결하는 수단이 작은 부하에서 정확한 회전각 조절이 가능한 방식이라면, 큰 부하를 고속으로 회전시킬때에도 정확한 회전각 조절이 가능하다. 여기서 근거하여 착안한 것이 본 발명에 의한 백래쉬(backlash)가 작은 구동장치이다.

도 1 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 개략도

도 2 는 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 실시예

도 3 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 변형된 실시예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1,1a) : 기어

(2,2a) : 풀리

(3,3a) : 연결부재

(4) : 기어-연결수단

(5) : 풀리-연결수단

(6) : 조절부재

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 개략도를 도시한 것으로서, 기어(1)와 풀리(2)가 연결부재(3)로 연결된 기어-풀리와 기어(1a)와 풀리(2a)가 연결부재(3a)로 연결된 기어-풀리를 기어-연결수단(4)에 의해 기어의 회전비 a로 연결시키고, 풀리(2)와 풀리(2a)를 풀리-연결수단(5)으로 풀리의 회전비 b가 되도록 구성된 것이다. 상기의 기어-연결수단(4)으로는 기어(1)와 기어(1a)를 직접 연결하는 것과, 풀리-연결수단(5)으로는 탄성이 있는 벨트로 연결될 경우 작용을 설명하면 다음과 같다. 상기한 기어(1,1a)의 회전비 a와 풀리(2,2a)의 회전비 b를 같게 하고 기어-연결수단(4)의 최대 구동력이 충분히 크면 연속회전이 가능하다. 부하가 작은 경우에는 기어-연결수단(4)의 백래쉬는 풀리-연결수단(5)에 의해 억제되고, 부하가 큰 경우에는 풀리-연결수단(5)의 미끌어짐이나 파손을 기어-연결수단(4)이 억제한다. 상기와 같은 상호 보완 작용에 의한 부하를 억제시키는 것은 본 발명의 최대 장점이다. 효과적인 작용을 위해서는 a/b의 값이 1과 가까운 것이 중요한데, 현실적으로는 기어-연결수단(4)의 최대 구동력이 풀리-연결수단(5)의 최대 구동력보다 크면, 풀리-연결수단(5)에 쓰인 벨트가 풀리(2,2a)들의 접촉면들에서 매우 조금씩 미끄러지며 연속회전이 가능하다.

도 2 는 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 한 실시예를 도시한 것으로서, 기어-연결수단(4)이 기어로 구성되고, 풀리-연결수단(5)이 풀리(2,2a)들의 직접 연결하는 것으로 구성된다. 역시 효과적인 작용을 위해서는 a/b의 값이 1과 가까운 것이 중요한데, 현실적으로는 기어-연결수단(4)의 최대 구동력이 풀리-연결수단(5)의 최대 구동력보다 크면, 풀리(2,2a)들의 접촉면들에서 매우 조금씩 미끄러지며 연속회전이 가능하다.

도 3 은 본 발명에 의한 백래쉬가 극소화된 기어-풀리의 병렬 구동장치의 변형된 실시예를 도시한 것으로서, 기어-연결수단(4)이 체인으로 구성되고, 풀리-연결수단(5)인 벨트와 풀리(2,2a)들 간의 접촉면들에서의 마찰력을 조절하기 위해 벨트의 장력을 조절하기 위한 수단(6)을 구비함을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 정확한 회전각 조절을 필요로 하는 XRD(X-ray diffractometer), ellipsometer, XYZ-translator 등 고가의 구동 장치의 기능을 본 발명에 의한 백래쉬가 작은 구동 장치를 이용함으로써 저렴하게 구현할 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 기어(1,1a)와 풀리(2,2a)가 연결부재(3,3a)로 연결된 복수개 이상의 기어-풀리들의 기어(1,1a)들을 연결하는 기어-연결수단(4)들과, 상기한 기어-풀리들의 풀리(2,2a)들을 연결하는 풀리-연결수단(5)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기, 기어-연결수단(4)을 기어(1)와 기어(1a)를 체인으로 연결하는 것을 특징으로 하는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기, 풀리-연결수단(5)을 풀리(2)와 풀리(2a)를 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기, 풀리-연결수단(5)인 벨트와 풀리(2,2a)들 간의 마찰력을 조절하기 위해 벨트의 장력을 조절하기 위한 수단(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 백래쉬가 극소화된 기어와 풀리의 병렬 구동장치.