백래시(backlash)의 정의와 적용해야 하는 이유

백래시(Backlash) 는 기어 관련 용어로써 기어의 

 

톱니와 톱니 사이의 간격으로 정의하며 아래 그림의 

 

Normal backlash 의 구간으로 설명합니다.

동력을 전달하는 기어 장치는 톱니와 톱니가 맞물려 

 

물리적 에너지를 전달하기 위해 한 쌍으로 구성되어 있는데 

 

백래시는 기어 설계 시 적용해야 하는 주요 설계 변수로써 

 

반드시 적용해야 하는 사항입니다. 

 

 

백래시의 값은 미크론 단위(1/1000mm)를 사용합니다. 

 

백래시가 없거나(Zero) 너무 작을 경우 동력을 전달하는 

 

과정에서 끼임현상 및 톱니의 마모를 증폭시키며 반대로 

 

너무 클 경우 기어의 동력 전달 효율을 저하시키는 원인이 됩니다.

 

기계 공학에서는 백래시를 사용 가능한 자유 공차 

 

또는 빈 공간으로 정의합니다. 

 

다시 말해 기어와 같은 기계 구성 요소에서 동작에 

 

필요한 힘(force) 을 초과하지 않은 상태에서 기계 부품의 

 

일부분이 단일 방향으로 움직일 수 있는 최대 거리나 각도를 뜻 합니다. 

 

이렇게 생긴 빈 공간을 데드 존(Dead zone) 이라고 이야기 할 때도 있습니다.

 

기어 요소를 사용하는 모든 기계 장치류에는 Backlash 가 존재합니다. 

 

이를 확인하는 가장 쉬운 예는 기어 박스의 회전 한 축을 

 

손으로 잡고 좌, 우로 회전 시켰을 때 동력이 전달되기 전까지 

 

빈 공간이 있다는 것을 느낄 수 있습니다. 

 

고 정밀도를 자랑하는 로봇이나 공작기계 역시 

 

연속적으로 가동할 때 반복 공차가 발생하고 약 0.002mm 의 

 

범위 내에서 구동 오차가 발생하는 것도 이러한 백래시의 

 

영향이 없다고 할 수 없습니다. 따라서 이러한 백래시의 

 

영향을 최소화 해야 하는 경우 기어 요소를 적용하기 보다 

 

볼 스크류나 리드 스크류를 사용하여 오차 범위를 

 

축소하기 위한 설계를 적용해야 합니다.

 

상대적으로 정밀하지 못한 기어에서는 백래시를 통한 

 

각도 및 거리를 충분히 허용합니다.

백래시를 적용해야 하는 이유는 기어의 마찰을 최소화하고 

 

기어 피치 원 지름에서 접촉을 형성하여 기어 동력 

 

전달 유효성을 확보하기 위함입니다. 

 

다시 말해 기어의 백래시가 없는 상태 즉 0 mm 일 때 

 

한 쌍의 기어가 완전히 접촉 되어 있는 상태로 회전에 

 

좋지 않은 영향을 미친다는 것을 의미합니다. 

 

이는 기어의 접촉면에 응력을 발생하여 고착 상태를 만듭니다.

 

AGMA Standard 390.03 의 Table I - 

 

Permissible backlash per meshed pair 에서는 

 

아래와 같이 Backlash 에 대한 pitch 를 기술하고 있습니다.

내용정리

백래시(Backlash) 는 기어 구성품과 같이 톱니를 

 

사용하는 요소에 적용해야 하는 설계 요소로 

 

톱니와 톱니 사이의 간격, 각도로 정의하며 적정 

 

설계치를 적용하여 기어의 유효성을 확보하는데 

 

필요한 요소라는 것을 기억해야 겠습니다.

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