백래쉬(클리어런스)의 정의

 타이밍 벨트, 풀리 시스템에서 일반적으로 정의되는 백래쉬는 벨트와 풀리 사이의 간격을 말합니다. 동력의 전달, 치의 맞물림등을 위해 백래쉬가 필요하나 양방향 운동이나 3D 프린터와 같은 모션 제어 분야에서는 위치 제어에 영향을 미치게 되는 요소이기도 합니다. 

[백래쉬에 의한 출력물 표면의 차이 - 3D 프린터]
좌 : 백래쉬 없음
우 : 백래쉬 있음

 하기의 데이터는 FEDERAL-MOGUL CORP.에서 발행한 백래쉬 유무와 트랜스미션 에러에 관한 학회 발표 자료입니다. 시뮬레이션에 사용된 벨트의 치형은 GT 계열로 보입니다. 풀리의 백래쉬가 없도록 설계하였습니다. 

 시뮬레이션 내용은 백래쉬 유무에 따른 트랜스 미션 에러에 관한 내용입니다. 본문상 단어 중 주로 백래쉬 대신에 클리어런스가 사용되고 있습니다. 

 시뮬레이션 조건에 관련된 내용입니다. 

 Fig5. Tight side가 로드가 걸리는 방향입니다. 

 Fig9. 테스트 중 치형에 걸리는 부하에 대한 해석입니다. 빨간색이 고부하 상황, 파란색이 저부하 상황입니다. 보시는 바와 같이 풀리의 arc 지역에서는 치형에 부하가, 풀리 arc외에서는 벨트의 심선에 많은 부하가 걸리는 것을 확인할 수 있습니다. 

 Fig12. 는 무부하와 부하 상황에서 벨트 피치 라인의 메카니즘입니다. 부하 상황에서 피치 라인이 당겨져 각 위치별 radius가 변하게 됩니다. 

 Fig14. 는 트랜스 미션 에러의 정의에 관한 설명입니다. 무부하와 부하 상황에서 특정 위치의 radius의 변위로 표현됩니다. 

결과 및 결론

 Fig.16에서의 T1,2,3,4의 위치는 Fig. 10을 참고하시면 됩니다. 
 실부하하에서 T1,2,3,4에서의 치형이 변형을 일으키며 이 변형으로 해당 위치에서의 pitch line이 풀리의 중심부로 당겨지게 됩니다. 당겨지는 양만큼의 변위가 발생하고 누적이 됩니다. 백래쉬가 클 경우 이 양은 그만큼 커지게 되나 백래쉬가 작거나 없을 경우 치형의 변형이 적어 트랜스미션 에러가 적어지게 됩니다. 상대적으로 훨씬 단단한 풀리가 벨트를 더 잘 지지해주기 때문입니다. 

 Table 3에서 백래쉬가 있을 경우 벤딩 스트레스 또한 더 강해집니다. 본문에서는 이를 백래쉬로 인해 풀리의 이빨이 벨트의 치바닥을 미는 힘이 강해져 폴리고날 효과 Polygonal effect 가 나타나는 것으로 보고 있습니다. 

실제 표준 벨트/풀리별 맞물림

 보유하고 있는 풀리 재고와 벨트들로 실제 벨트와 풀리의 맞물림을 실험해보았습니다. 그림을 클릭하실 경우 크게 보실 수 있습니다. 

 - 실험 벨트로 8M을 선정한 이유는 상대적으로 백래쉬 유무 여부가 더 명확하게 보이기 때문입니다. 3M, 5M으로 진행시 사진상으로는 거의 구별이 어렵습니다. 달리 말씀드리면 위치 제어의 정확도를 위주로 설계를 하실 경우 상대적으로 작은 치형의 벨트를 선정하시는 것도 추천해드릴 만 합니다. 

 - 플렌지가 없는 풀리로 확인해보려했으나, RPP8M의 경우 보유 풀리가 모두 플렌지를 가지고 있는 관계로 사진의 각도가 상이합니다. 8YU는 추후제작시 업데이트하여 비교 예정입니다. 

 - 타이밍 벨트와 풀리는 표준/최소 사이즈 직경 이상의 풀리에서의 원활한 맞물림 구동을 고려하여 설계되었습니다.  해당 벨트에서 백래쉬가 없도록 설계된 타이밍 풀리를 사용할 경우 구동 속도 제약, 벨트 마모 가속화, 소음 발생 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 

 - 백래쉬에서 제일 권장드릴만 한 것은 표준 벨트/풀리에서 맞물림이 가장 치밀한 제품입니다. 시스템의 정숙성과 수명을 고려하실 경우 TSUBAKI UP-HC type을, 전동 능력을 우선적으로 고려하실 경우 GT, YU 계열의 벨트를 추천드립니다.