“로봇 시스템의 성능과 안전성에 백래시가 중요한 이유는?”

로봇 회사가 로봇 팔에 대한 기어 솔루션을 찾을 때 종종 ‘백래시 제로’라는 주장을 듣게 된다. 하지만 정확히 무슨 뜻이고 왜 중요한 것일까? 기어 솔루션 제공업체가 엔지니어링 및 개발 노력에서 백래시 제로를 향해 전념 하는 데는 매우 뚜렷한 이유가 있다.

기어 ‘백래시 제로’는 어떤 의미?
 

백래시가 없는 기어는 정확히 무엇을 의미할까? 먼저 로봇 기어와 그 역학을 살펴봐야 한다. 기어는 모터에서 팔의 부하로 전력을 전달하고, 토크를 증가시키면서 속도를 줄여 장치에 정밀성과 제어력을 부여하는 로봇 팔의 요소이다. 또한 로봇 장비가 인간 작업자와 함께 작동할 때 중요한 팔의 안전을 보장한다.

백래시 자체는 모터에서 동력을 전달하는 이빨의 가장자리와 다음 이빨의 가장자리 사이의 개구부로 인해 발생한다. 이 갭은 기어가 회전할 수 있는 데 필요한 요소이며, 이 갭이 없다면 기어박스가 작동하지 않게 되지만, 이 기능은 성능 저하를 초래할 수도 있다. 백래 시와 성능 저하에 기여할 수 있는 다른 요소는 정렬 불량, 소규모 제조 불일치, 부품 허용 오차 등이다.

왜 백래시가 없어야 할까?
 

로봇 기어와 팔을 사용함에 따라 백래시가 없어지는 것이 중요해 졌다. 그리고 로봇 팔이 사용과 인간과의 동시 작업에서 더욱 정 교해짐에 따라 백래시를 완화하는 것이 기어박스 엔지니어와 제조업체의 최우선 과제가 됐다. 기어에 백래시가 전혀 필요하지 않은 작동상의 이유는 다음과 같다.

• 빠른 대응 시간

• 수천분의 몇 인치까지 필요한 정밀도

• 밀리초 단위의 이동 시간 허용 범위

• 인간 근로자와의 장비 근접성에 따른 강화된 안전 수준

로봇 기어에서 백래시를 0으로 만드는 방법
 

백래시를 없애는 데는 여러 가지 방법이 있지만 가장 일반적인 방법은 다음과 같다.

• 톱니 테이퍼링, 휠의 톱니가 백래시를 줄이기 위해 테이퍼링된 형태

• 스프링을 사용하여 기어 이빨 사이의 일부 공간을 제거하는 예압

• 백래시를 발생시키는 공간을 채우는 플라스틱 필러 삽입

• 기어를 분할하는 것은 기어의 두 반쪽이 스프링을 사이에 두고 나란히 움직이는 것을 포함한다.

▲ Motus Labs의 ‘Orbital Flex’

백래시 제로 기어 솔루션
 

Motus Labs의 ‘Orbital Flex’ 는 강성 컵 기어를 강성 고정링 기어에 사전 로드하여 백래시를 0으로 만들어 출력에 토크를 제공한다. 톱니 인터 페이스에서 강성 사전 로드를 유지하면 높은 강성을 유지하 면서 백래시를 0 으로 만들어링 기어와 기어 컵의 수명을 개선할 수 있다.

자료제공: Motus Labs(www.motus-labs.com)