KR101391412B1

KR101391412B1 - 유성기어박스 시험 장치

Info

Publication number: KR101391412B1
Application number: KR1020120102097A
Authority: KR
Inventors: 백승기
Original assignee: 우림기계(주)
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20140035627A

Abstract

본 발명은 유성기어박스 시험장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 운전측 유성기어박스와 부하측 유성기어박스를 서로 연결하는 커플링드럼(30)이 설치되어 있고, 구동모터(M)에서의 회전을 운전측 유성기어박스의 태양기어에 전달하는 중심축(Sc)이 운전측 유성기어박스로 동력을 전달한다. 그리고 부하측 유성기어박스의 태양기어의 중심축과 연결되는 기어(Ga)를 포함하는 다수개의 기어(Ga,Gc,Gd)가 내부에서 지지되는 운전측 기어열박스(40)가, 베드에 회동 가능하게 연결되는 유압에 의하여 이동하는 피스톤로드를 구비하는 유압실린더에 연결되어 있다. 상기 운전측 기어열박스의 최외측 기어와 연동하는 연동축을 통하여, 중심축(120)에 지지되는 기어를 포함하는 다수 개의 기어가 내부에서 지지되는 부하측 기어열박스(90)가 연결되어 있다. 그리고 중심축(Sc)에는 토크 및 회전수를 측정할 수 있는 토크미터가 설치되어 있다.

Description

유성기어박스 시험 장치{Device for testing planitary gear box}

본 발명은 유성기어박스 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력측 및 부하측 유성기어박스로 구성되는 한 쌍의 유성기어박스를 연동하여 회전시키면서 그 내구성을 시험하기 위한 유성기어박스의 내구성 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 유성기어박스는, 중심축이 되는 태양기어와, 상기 태양기어의 외측에 맞물려 회전하는 다수 개의 유성기어, 그리고 상기 유성기어가 내주면에 치합하면서 회전하게 되는 링기어로 구성되는 것이 일반적이다. 이러한 유성기어박스는 태양기어에 입력되는 회전수가 링기어에서는 감속된 형태로 나타나게 되고, 동력의 전달이 반대로 되면 태양기어의 회전축이 가속된 형태의 출력으로 나타나게 되어 여러 가지 산업 분야에 이용되고 있다.

현재 이러한 유성기어박스에 대한 측정 또는 시험장치로써는, 한 개의 유성기어박스에 대하여 정역회전시키면서 내구성을 시험하는 장치가 알려져 있거나, 한 쌍의 유성기어박스를 연결하는 축에 토크 및 스피드미터를 장착하여 그 축의 토크 및 회전 속도를 측정하는 것은 알려져 있다.

유성기어박스를 일정한 시간 동안 회전시키면서, 입력측 및 부하측 유성기어박스의 내구성을 실제 구동후 측정할 수 있는 시험장치가 필요한 것은 사실이고, 이때 서로 연결되는 입력측 및 부하측 유성기어박스에 가해지는 토크의 측정 및 회전수의 측정은 물론이고, 수동으로 부하를 걸 수 있는 수단도 필요한 것은 사실이다.

본 발명은 이러한 요구에 따라, 한 쌍의 유성기어박스를 서로 연결하여 입력측 및 부하측으로 구성하고, 그 구동시간에 따른 내구성을 측정할 수 있음과 동시에 연결 상태에서 가해지는 토크를 수동으로 조절하고 측정하는 것이 가능한 유성기어박스의 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 유성기어박스 시험장치는, 운전측 유성기어박스와 부하측 유성기어박스를 서로 연결하는 커플링드럼과; 구동모터에서의 회전을 운전측 유성기어박스의 태양기어에 전달하는 중심축; 부하측 유성기어박스의 태양기어의 중심축과 연결되는 기어를 포함하는 다수개의 기어가 내부에서 지지되는 부하측 기어열박스; 상기 부하측 기어열박스의 외측단부와 연결되고, 베드에 회동 가능하게 연결되는 유압에 의하여 이동하는 피스톤로드를 구비하는 유압실린더; 상기 부하측 기어열박스의 최외측 기어와 연동하는 제1연동축; 상기 제1연동축과 유니버셜죠인트로 연결되는 중심연동축; 상기 중심연동축과 유니버셜죠인트로 연결되는 제2연동축; 상기 제2연동축과 유니버셜죠인트로 연결되어 회전하는 중심축에 지지되는 기어를 포함하는 다수 개의 기어가 내부에서 지지되는 운전측 기어열박스; 그리고 상기 중심축에 설치되어 토크 및 회전수를 측정할 수 있는 토크미터를 포함하여 구성되고; 상기 중심연동축은 베드에 설치된 베어링하우징에 의하여 수평상태로 지지되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 운전측 유성기어박스의 직전에는, 베드에 한 쌍의 로드셀이 설치되고, 상기 로드셀은 지지부를 통하여 토크암의 양단부에 연결되며, 상기 토크암은 중심축을 베어링을 통하여 지지하는 지지부재와 연결되도록 구성되어 있다.

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이상과 같은 본 발명에 의하면, 조절 가능한 토크가 걸린 상태에 한 쌍의 유성기어박스의 내구성을 시험할 수 있어서, 원하는 시험 조건에 대한 정확한 운전 시험이 가능함을 알 수 있다. 그리고 유압실린더에 의하여 가해지는 토크를 명백히 측정할 수 있는 장점도 기대된다.

도 1은 본 발명의 시험장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 시험장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 시험장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 시험장치의 부분 예시도.

다음에는 도면에 도시한 본 발명의 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 먼저 본 발명에 의한 시험장치의 정면도인 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명에 의하면 운전측 유성기어박스(10)와 부하측 유성기어박스(20)가 서로 연결되어 원하는 구동 조건 하에서 운전될 수 있도록 구성하고 있다.

상기 유성기어박스(10,20)는, 알려진 바와 같이 중심에 설치되는 태양기어와 태양기어의 외측면에 치합하면서 회전하는 다수 개의 유성기어, 그리고 상기 유성기어가 내주면에서 치합하여 회전하는 외측의 링기어로 구성되어 있고, 이러한 유성기어박스(10,20) 자체에 대한 설명은 생략하기로 한다. 상기 운전측 유성기어박스(10)와 부하측 유성기어박스(20)는 가장 외측의 링기어를 통하여 서로 연동하여 회전할 수 있도록 설치되어 있다. 즉, 커플링드럼(30)이 상기 유성기어박스(10,20)의 링기어와 각각 연결되어 있어서, 운전측에서 부하측으로 동력의 전달이 가능하도록 설계된다.

상기 유성기어박스(10,20)와 커플링드럼(30)은 베드(2) 상의 베어링하우징(3) 상에 설치되는 베어링(3a)에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고 상기 운전측 유성기어박스(10)에는 구동모터(M)의 회전력이 전달되는데, 예를 들면 구동모터에 의하여 회전하는 구동풀리(Pa)와 종동풀리(Pb)사이에 감아걸린 벨트(B)에 의하여 구동축(Sa)가 회전하게 된다. 그리고 상기 구동축(Sa)의 회전력이 운전측 유성기어박스(10)의 태양기어의 운전측 중심축(12)에 전달된다. 상기 중심축(12)에 회전동력을 전달하기 위한 구성에서는 다른 실시예가 있을 것임은 당연하다고 할 수 있다.

운전측 유성기어박스(10)의 중심축(12)은 태양기어 및 유성기어를 거쳐 링기어로 전달되고, 링기어에 연결된 커플링드럼(30)을 거쳐 부하측 유성기어박스(20)로 전달된다. 그리고 상기 커플링드럼(30)의 회전은, 부하측 유성기어박스(20)의 링기어, 유성기어, 그리고 태양기어로 전달되어 태양기어의 부하측 중심축(22)으로 전달될 것이다.

상기 부하측 중심축(22)에는, 도 2에 도시한 바와 같이 부하측 기어열박스(40)(gear train box)가 연결되어 있다. 상기 부하측 기어열박스(40)의 내부에는 다수개의 기어(Ga,Gb,Gc,Gd)가 서로 치합된 상태로 연결되면서 지지되어 있어서 기어열(gear train)을 이루고 있다. 그리고 상기 부하측 중심축(22)의 회전은 다수의 기어(Ga,Gb,Gc,Gd)를 거쳐서, 최종 기어(Gd)의 회전중심인 중심축(110)으로 전달된다.

그리고 상기 기어열박스(40)의 외측단부는 유압실린더(50)에 연결되어 있다. 상기 유압실린더(50)는, 하단부가 베드(2)에 회동 가능하게 연결되고, 상단부가 자유단인 피스톤로드(52)를 구비하고 있기 때문에, 실질적으로 상기 유압실린더(50)는 유압의 공급에 의하여 상기 피스톤로드(52)를 따라 상하 일정 구간 이동할 수 있게 된다. 따라서 내측단부가 중심축(22)에 연결되어 지지되는 상기 기어열박스(40)는 실질적으로 중심축(22)을 중심으로 유압실린더(50)에 의하여 일정 구간 회동할 수 있게 된다. 상기 기어열박스(40)가 일방향으로 회동하게 되면, 상기 기어열박스(40) 내부의 기어는 백래쉬 없이 서로 맞물리는 상태가 되며, 이러한 부하는 후술하는 운전측 기어열박스(90)로도 전달될 것이다.

본 발명의 시험장치의 평면도인 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 최종 기어(Gd)의 중심축(110)은 외측으로 연장된 후, 유니버셜죠인트(Ua)를 통하여 제1연동축(112)에 연결된다. 그리고 상기 제1연동축(112)은 중심연동축(114)와, 그리고 중심연동축(114)는 제2연동축(116)에 각각 유니버셜죠인트(Ub,Uc)를 통하여 연결된다. 상기 제2연동축(116)은 유니버셜죠인트(Ud)를 통하여 운전측 기어열박스(90)의최외측 기어의 중심축(120)과 연결된다. 이와 같이 복수 개의 유니버셜 죠인트를 통하여 연결하는 것은 각각의 축(110,112,114,116,120)이 일직선 상에 위치하고 있지 않는 경우에 동력을 전달하기 위한 것이다. 여기서 상기와 같은 일련의 축을 일직선 상으로 배치하거나 하나의 축으로 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

그리고 상기 일련의 축(110,112,114,116,120)이 각각 일정한 각도를 가지고 있으며, 이들을 통하여 회전동력을 전달해야 하는 경우에는 상기와 같이 복수 개의 유니버셜죠인트를 통하여 연결하는 것이 가장 바람직하다. 또한 상술한 축 가운데 가장 중심에 있는 중심연동축(114)은 베드(2) 상에 고정되어 있는 베어링하우징(124)에 의하여 회동 가능하게 지지되는 것이 바람직하다.

상기 중심축(120)은 운전측 기어열박스(90)에 내장된 기어의 중심축이다. 즉, 운전측 기어열박스(90)의 내부에도, 부하측 기어열박스(40)와 동일하게 복수 개의 기어(도시 생략)가 내장되어 있다. 그리고 상기 중심축(120)은 이와 같은 복수 개의 기어열 가운데 최외측에 위치하는 기어의 중심축이고, 최내측에 위치하는 기어는 상술한 구동축(Sa)를 통하여 중심축(Sc)에 연결되어 있다.

그리고 상기 중심축(Sc)의 중간에는 토크미터(60)이 설치되어 있다. 상기 토크미터(60)는 토크미터베이스(62)에 의하여 베드(2) 상에 설치되어 있다. 상기 토크미터(60)는 중심축(Sc)에 걸리는 토크와 그 회전속도를 측정하기 위한 것으로, 그 자체의 구성은 이미 공지된 것이어서 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 베드(2) 상에는 부하를 측정하기 위한 로드셀(8)이 설치되어 있다. 상술한 중심축(Sc)가 통과하는 토크암(44)이 좌우 대칭인 형태로 설치되고, 상기 토크암(44)은 지지부재(48)에 연결되어 지지되고 있다. 상기 지지부재(48)는 상술한 중심축(Sc)를 다수 개의 베어링(49)으로 지지하고 있다. 그리고 상기 토크암(44)의 양단은 베드(2) 상에서 지지되는 지지부(46)에 의하여 지지된다. 상기 지지부(46)에는 충격을 흡수하기 위하여 유압실린더가 개재될 수 있어서, 중심축(Sc)의 회전에 의하여 편심된 힘이 가해지면 유압실린더가 이를 보상할 수 있도록 상기 지지부(46)가 상하 방향으로 일정 범위 내에서 동작할 수 있다. 그리고 이러한 로드셀(8) 및 토크암(44)은 운전측 유성기어박스(10)의 바로 앞에 설치되어 있다.

상기 중심축(Sc)이 일방향 또는 그 반대방향으로 회전하게 되면, 그 회전에 의하여 발생하는 힘은 베어링(49)을 통하여 지지부재(48) 및 상기 토크암(44)에 전달된다. 그리고 이렇게 전달되는 힘에 의하여 상기 한 쌍의 지지부(46)의 어느 일측이 하방으로 수축될 수 있다. 유압실린더는 이렇게 수축되는 것을 보상하며 상기 토크암(44)이 수평상태를 유지하도록 상기 지지부(46)를 조절하는 것이 가능하다. 그리고 중심축(Sc)의 일방향 또는 그 반대 방향의 회전시 발생하는 힘은 상기 지지부(46)의 하단부에 설치된 로드셀(8)이 측정하는 것이 가능하게 된다.

다음에는 본 발명에 의한 시험장치의 전체적인 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 먼저 유압실린더(50)를 조작하여 피스톤로드(52)를 중심으로 상하 중의 어느 일측으로 움직이게 되면 중심축(22) 및 그것이 결합된 기어(Ga)가 그 만큼 회전하게 되는데, 이러한 회전은 기어열박스(40) 내부의 기어(Gb,Gc,Gd)에도 전달되고, 축(110,112,114,116,120)을 통하여 운전측 기어열박스(90)의 내부 기어들에게 까지 전부 전달된다. 이렇게 되면 부하측 기어열박스(40) 및 운전측 기어열박스(90)의 내부 전체 기어가 서로 유격없이 맞물리는 상태가 된다고 할 수 있다.

또한 운전측 기어열박스(90)의 최외측 기어를 통하여 상술한 중심축(Sc)에게도 전달되고 있는 실정이고, 전체적으로 보면 상기 유압실린더(50)의 조작으로 인하여 동력이 전달되는 전체 부품에는 일정한 토크가 걸려 있는 상태임을 알 수 있다. 그리고 이렇게 발생하는 토크는 상술한 토크미터(60)에서 측정 가능함은 물론이다. 또한 상기 유압실린더(50)의 조작으로 상기 중심축(Sc)에 걸리는 토크를 조절할 수 있게 되고, 이하에서 설명하는 전체적인 운전 동작중에서, 시험 상황에서 걸 수 있는 토크의 크기를 충분히 조절할 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고 이와 같은 상태에서, 구동모터(M)가 동작하게 되면, 그 회전력이 중심축(Sc)에 전달된다. 그러면 중심축(Sc)의 회전은 운전측 기어열박스(90) 내부의 중심축(12)를 통하여 태양기어, 유성기어, 그리고 링기어를 통하여 커플링드럼(30)에 전달된다. 상기 커플링드럼(30)의 회전은 부하측 유성기어박스(20)의 링기어, 유성기어, 그리고 태양기어를 통하여 중심축(22)을 회전시키게 된다.

상기 중심축(22)의 회전은 운전측 기어열박스(90)의 최내측 기어(Ga)에 전달되고, 순차적으로 기어(Gb,Gc,Gd)에게 전달된 후, 최외측 기어의 중심축(110)에 전달된다. 그리고 상기 중심축(110)의 회전은 유니버셜죠인트를 매체로 하여 제1연동축(112), 중심연동축(114), 그리고 제2연동축(116)으로 전달된다. 또한 유니버셜죠인트(Ud)를 통하여 중심축(120)으로 전달되는데, 상기 중심축(120)은 운전측 기어열박스(90)의 최외측 기어와 연결된 것이다.

따라서 중심축(120)을 통하여 운전측 기어열박스(90)의 내부에 있는 복수 개의 기어들에게 전달된 후, 중심축(Sc)에 전달된다고 할 수 있다. 여기서 상기 중심축(Sc)과 운전측 기어열박스(90) 내부의 최내측 기어는 동력이 전달되지 않고 단순히 아이들 회전할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이렇게 회전력이 전달되는 것은 실질적으로 운전측 유성기어박스(10)와 부하측 유성기어박스(10)를 같이 회전시키면서 원하는 운전 조건을 구현할 수 있는 상태이다. 예를 들면 부하가 어느 정도 걸린 상태에서 특정한 운전 시간(또는 회전수) 동안 회전시킬 수 있게 된다고 할 수 있다. 따라서 유성기어박스의 내구력을 충분히 시험하는 것이 가능하게 됨을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 여러 가지 다른 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임도 당연하다고 할 수 있다.

2 ..... 베드
3 .... 베어링하우징
8 ..... 로드셀
10 ..... 운전측 유성기어박스
12 ..... 중심축
20 ..... 부하측 유성기어박스
22 ..... 중심축
30 ..... 커플링드럼
40 ..... 부하측 기어열박스
44 ... 로크암
46 ..... 지지부
50 ..... 유압실린더
52 ..... 피스톤로드
110 .... 중심축
112 ..... 제1연동축
114 .... 중심연동축
116 .... 제2연동축
120 ..... 중심축

Claims

운전측 유성기어박스와 부하측 유성기어박스를 서로 연결하는 커플링드럼과;
구동모터에서의 회전을 운전측 유성기어박스의 태양기어에 전달하는 중심축(Sc);
부하측 유성기어박스의 태양기어의 중심축과 연결되는 기어(Ga)를 포함하는 다수개의 기어(Gb,Gc,Gd)가 내부에서 지지되는 부하측 기어열박스(40);
상기 부하측 기어열박스의 외측단부와 연결되고, 베드에 회동 가능하게 연결되고 유압에 의하여 이동하는 피스톤로드를 구비하는 유압실린더;
상기 부하측 기어열박스의 최외측 기어와 연동하는 제1연동축(112);
상기 제1연동축과 유니버셜죠인트로 연결되는 중심연동축(114);
상기 중심연동축과 유니버셜죠인트로 연결되는 제2연동축(116);
상기 제2연동축과 유니버셜죠인트로 연결되어 회전하는 중심축(120)에 지지되는 기어를 포함하는 다수 개의 기어가 내부에서 지지되는 운전측 기어열박스(90); 그리고
상기 중심축(Sc)에 설치되어 토크 및 회전수를 측정할 수 있는 토크미터를 포함하여 구성되고;
상기 중심연동축은 베드에 설치된 베어링하우징(124)에 의하여 수평상태로 지지되는 유성기어박스 시험장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 운전측 유성기어박스의 직전에는, 베드에 한 쌍의 로드셀(8)이 설치되고, 상기 로드셀은 지지부(46)를 통하여 토크암(44)의 양단부에 연결되며, 상기 토크암(44)은 중심축(Sc)을 베어링(49)을 통하여 지지하는 지지부재(48)와 연결되는 유성기어박스 시험장치.