KR101567098B1

KR101567098B1 - 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법

Info

Publication number: KR101567098B1
Application number: KR1020100104418A
Authority: KR
Inventors: 이성천; 강문호; 조정연; 장효원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2015-11-13
Also published as: KR20120043228A

Abstract

본 발명은 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법에 관한 것으로서, 수동변속기의 축과 기어 사이에 개재되는 니들베어링의 미조립상태를 종래 방식에 비해 더욱 정확히 확인할 수 있는 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 수동변속기의 축 어셈블리에서 축과 기어 사이에 조립되는 니들베어링의 장착 여부를 검사하기 위한 시스템에 있어서, 전동모터와; 상기 전동모터의 회전축 상에 장착되어 축 어셈블리의 기어에 치합되는 구동기어와; 상기 축 어셈블리의 기어와 구동기어의 치합상태에서 전동모터의 구동으로 구동기어와 축 어셈블리의 기어가 회전될 때 회전부하량에 따라 달라지는 전동모터 내 맥동 전류를 인가받아 니들베어링의 장착 여부를 판정하기 위한 데이터를 획득하는 신호처리부;를 포함하여 구성되는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템이 개시된다.

Description

수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법{Checking system and method for needle bearing mounting of manual transmission}

본 발명은 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수동변속기의 축과 기어 사이에 개재되는 니들베어링의 미조립상태를 정확히 검지할 수 있는 시스템 및 확인 방법에 관한 것이다.

자동차가 주행하는 경우에 필요로 하는 구동력은 승객과 화물을 실은 상태에서 도로상황 및 주행속도 등에 의해 크게 변화하므로, 이에 대응하기 위해 엔진과 구동바퀴 사이에서 토크를 변화시키는 장치가 필요하고, 이러한 장치를 변속기라 한다.

자동차용 변속기는 크게 수동변속기와 자동변속기로 구분되며, 클러치와 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행상태 변화에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시킨다.

이 중 수동변속기는 엔진 회전력을 가변시키기 위해 주축과 부축에 각각 설치되어 치합되는 복수개의 변속기어를 구비하고 있고, 변속레버의 조작으로 변속기어가 선택 치합되면서 동력전달이 이루어지도록 되어 있다.

또한 자동차를 후진시키기 위한 역전 장치를 구비하고 있으며, 통상 운전자가 변속레버를 1단, 2단, 3단, 4단, 5단, 후진단의 위치로 이동시킴에 따라 6개단의 변속을 할 수 있도록 구성된다.

한편, 수동변속기의 주축과 부축 등의 각 축 어셈블리는 축에 다수의 기어, 허브, 슬리브, 링, 베어링, 키, 스프링 등의 부품이 조립된 복잡한 구조를 가진다.

이들 각 부품은 각기 정해진 기능을 가지고 조립되는 중요한 부품이므로, 변속기의 축 어셈블리를 조립하고 나서 각 부품들이 올바르게 조립되었는지를 검사하는 과정을 거치게 된다.

즉, 수동변속기에 사용되는 축 어셈블리의 조립 후 과정으로서 각 부품의 장착 여부 및 상태 등을 확인하는 과정을 거치게 되는데, 그 예로서 축과 기어 사이에 개재되는 니들베어링의 장착 여부를 검사하는 시스템을 들 수 있다.

도 1은 수동변속기의 축 어셈블리에서 니들베어링의 장착 여부 확인을 위한 시스템을 도시한 개략도로서, 도시된 바와 같이, 조립된 상태의 축 어셈블리(20)를 검사 지그(10)에 거치한 뒤 니들베어링(22)을 매개로 축에 조립된 기어(23)를 통해 니들베어링의 장착 여부를 확인하게 된다.

이때, 니들베어링(22)이 축 상에 장착되고 니들베어링의 바깥쪽으로 기어(23)가 조립되므로 축 어셈블리(20)가 조립된 상태에서는 니들베어링(22)이 외부로 노출되지 않아 그 장착 여부를 육안으로 확인할 수 없다.

따라서, 종래의 확인 시스템에서는 니들베어링(22)과 결합된 기어(23)의 외주면을 축방향에 대해 직각방향으로 밀어 기어가 직각방향으로 밀리는 정도, 즉 기어 밀림 변위를 확인하는 방식이 적용되고 있다.

니들베어링(22)이 정상 조립된 상태에서는 기어(23)의 밀림 정도가 기준치 이하가 되지만, 니들베어링의 미조립시에는 기어를 밀어줄 경우 기준치 이상으로 많이 밀리게 됨을 이용하는 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템은 실린더 기구(31), 실린더 기구(31)의 피스톤 로드 형태와 같이 전후 동작하도록 장착된 터치 프루브 타입의 다이얼 게이지(32)를 포함하여 구성되며, 터치 프루브 타입의 다이얼 게이지(32) 선단부에는 가압부(33)가 장착된다.

검사시에는 실린더 기구(31)에 의해 다이얼 게이지(32)가 전진하여 기어(23)의 외주면을 가압부(33)가 밀어주는 순간 다이얼 게이지(32)를 통해 기어 밀림 변위를 검출하고, 기어 밀림 변위가 기준치 이상일 경우 니들베어링이 미조립된 상태인 것으로 판정하게 된다.

그러나, 종래와 같은 단순 터치 방식의 확인 시스템에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

도 2는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 니들베어링(22)과 기어(23)가 장착되는 축 위치에는 축(21) 외주면에 반경방향으로 돌출된 돌출부(21a)가 존재하여, 실제 니들베어링(22)이 미조립되더라도 기어(23)의 밀림 변위량이 매우 작고(예, 최대 0.15mm), 또한 이러한 밀림 변위는 가공량에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 작은 값의 밀림 변위량으로부터 니들베어링의 장착 여부를 판정해야 하는 바, 실제 니들베어링이 장착되지 않은 상태에서도 정상 결과가 나오는 등 판정 결과가 부정확한 문제점이 있다.

또한 실린더 기구(31) 및 터치 프루브 타입 다이얼 게이지(32)를 포함하는 검사 장비, 검사 지그 등을 포함하여 조립 설비 등의 위치 오차 발생 인자로 인한 누적 공차 및 내구성 변동으로 측정량의 산포가 발생하는 바, 니들베어링의 미조립상태를 제대로 감지하지 못하게 된다.

위치 오차 발생 인자로는 하부 지그의 팔레트(pallet) 기준홀 위치 공차, 팔레트의 작업 핀(pin) 위치 공차, 검사 장비와 작업 센터 간의 위치 공차, 검사 장비의 조립 오차 등이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 수동변속기의 축과 기어 사이에 개재되는 니들베어링의 미조립상태를 종래 방식에 비해 더욱 정확히 확인할 수 있는 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 수동변속기의 축 어셈블리에서 축과 기어 사이에 조립되는 니들베어링의 장착 여부를 검사하기 위한 시스템에 있어서, 전동모터와; 상기 전동모터의 회전축 상에 장착되어 축 어셈블리의 기어에 치합되는 구동기어와; 상기 축 어셈블리의 기어와 구동기어의 치합상태에서 전동모터의 구동으로 구동기어와 축 어셈블리의 기어가 회전될 때 회전부하량에 따라 달라지는 전동모터 내 맥동 전류를 인가받아 니들베어링의 장착 여부를 판정하기 위한 데이터를 획득하는 신호처리부;를 포함하여 구성되는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은, 수동변속기의 축 어셈블리에서 축과 기어 사이에 조립되는 니들베어링의 장착 여부를 확인하기 위한 방법에 있어서, 전동모터의 회전축 상에 장착된 구동기어를 상기 축 어셈블리의 기어에 치합하는 단계와; 상기 축 어셈블리의 기어와 구동기어가 치합된 상태에서 전동모터를 구동시켜 축 어셈블리의 기어 및 구동기어를 치합상태로 회전시키는 단계와; 상기 축 어셈블리의 기어와 구동기어가 회전될 때 회전부하량에 따라 달라지는 전동모터 내 맥동 전류로부터 니들베어링의 장착 여부를 판정하는 단계;를 포함하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 방법을 제공한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템 및 확인 방법에서는 오차 발생이 많은 기존의 터치식 확인 방식을 회전 검사 방식으로 개선함으로써 수동변속기의 니들베어링 장착 여부를 보다 정확히 판정할 수 있고, 조립제품의 불량 방지 및 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

도 1은 수동변속기의 축 어셈블리에서 니들베어링의 장착 여부 확인을 위한 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템에서 수동변속기의 축 상에 설치된 기어와 확인 시스템의 구동기어 간 치합상태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 니들베어링이 미조립된 상태를 도시한 도면으로, 본 발명에 따른 확인 시스템에서 구동기어의 회전에 따라 수동변속기의 기어가 회전되는 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 확인 시스템에서 신호처리부의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 확인 시스템을 통하여 얻은 시험 데이터를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 수동변속기 니들베어링 장착 여부 확인 시스템에서 수동변속기의 축(21) 상에 설치된 기어(23)와 확인 시스템의 구동기어(120) 간 치합상태를 나타내는 평면도로서, 니들베어링(22)이 정상적으로 조립된 상태를 도시한 것이다.

도 5는 니들베어링(22)이 미조립된 상태를 도시한 도면으로, 구동기어(120)의 회전에 따라 수동변속기의 기어(23)가 회전되는 상태를 도시한 것이다.

본 발명은 수동변속기의 축 어셈블리(20)에서 축(21)과 기어(23) 사이에 조립되는 니들베어링(22)의 장착 여부를 검사하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 니들베어링(22)의 정상 조립상태와 미조립상태에서 수동변속기의 기어(23)를 회전시킬 때 회전부하량에 따른 신호를 분석하여 니들베어링의 장착 여부를 판정하도록 한 것에 주된 특징이 있는 것이다.

우선, 본 발명에 따른 니들베어링 장착 여부 확인 시스템은, 전동모터(110)와, 상기 전동모터(110)의 회전축 상에 장착되어 축 어셈블리(20)의 기어(23)에 치합되는 구동기어(120)와, 상기 축 어셈블리(20)의 기어(23)와 상기 구동기어(120)가 치합된 상태에서 전동모터(110)의 구동으로 구동기어(120)와 축 어셈블리(20)의 기어(23)가 회전될 때 회전부하량에 따른 전동모터(110)의 출력신호를 처리하여 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정하기 위한 데이터를 획득하는 신호처리부(도 6에서 도면부호 140임)를 포함하여 구성된다.

여기서, 확인 시스템의 구동기어(120)는 검사시 검사 대상의 축 어셈블리(20)에 장착된 기어(23)에 치합되고 검사가 완료되면 분리되어야 하므로 구동기어(120)를 축 어셈블리(20)의 기어(23)에 치합/분리시키기 위한 장치, 즉 전동모터(110) 및 구동기어(120)를 이동시키기 위한 이동장치부(130)가 더 포함될 수 있다.

이하, 본 명세서에서는 정상 조립상태에서 니들베어링(22)을 개재한 상태로 수동변속기의 축(21) 상에 설치되는 기어(23)(검사 대상의 축 어셈블리에 장착된 기어)를 변속기 축기어라 칭하기로 한다.

이동장치부(130)가 구비된 확인 시스템에서, 상기 전동모터(110)는 검사 대상이 되는 수동변속기의 축 어셈블리(20)가 상하로 길게 거치되는 검사 지그(10)의 주변 바닥면에 전후 이동될 수 있게 설치되는데, 검사 지그(10)의 바닥면에 전동모터(110)의 이동방향을 따라 설치되어 전동모터(110)를 안내하기 위한 가이드 수단(131)이 설치되고, 이 가이드 수단(131)을 매개로 전동모터(110)의 본체가 검사 지그(10)의 바닥면에 이동 가능하게 결합된다.

상기 가이드 수단(131)은 검사 대상이 위치하는 방향으로, 즉 수동변속기의 축 어셈블리(20)가 위치하는 방향으로 길게 설치되는 이동레일이 될 수 있으며, 이에 전동모터(110)의 본체가 이동레일에 결합된 상태로 안내됨으로써 전동모터(110)가 이동레일을 따라 축 어셈블리(20)를 향해 이동(양측 기어의 치합을 위해 이동)되거나 반대방향으로 이동(양측 기어의 분리를 위해 이동)될 수 있게 된다.

상기 이동장치부(130)는 가이드 수단(131)과 더불어, 이 가이드 수단(131)을 따라 전동모터(110)를 이동시키기 위한 실린더 기구(132)를 포함하여 구성되며, 상기 실린더 기구(132)는 전동모터(110)를 가이드 수단(131)을 따라 전진 이동시켜 변속기 축기어(23)와 구동기어(120) 간을 치합시키거나, 가이드 수단(131)을 따라 후진 이동시켜 양측 기어를 서로 분리시키는데 이용된다.

이를 위해, 실린더 기구(132)에서 전후로 구동되는 피스톤 로드(133)의 선단부가 전동모터(110)의 본체와 결합되는데, 피스톤 로드(133)의 전진 동작시 전동모터(110)가 검사 대상의 축 어셈블리(20)로 이동되고, 결국 전동모터(110)에 장착된 구동기어(120)가 축 어셈블리(20)의 변속기 축기어(23)에 치합될 수 있게 된다.

또한 치합된 상태에서 실린더 기구(132)의 피스톤 로드(133)가 후진될 경우에는 양측 기어(23,120)가 서로 분리된다.

바람직한 실시예에서, 상기 피스톤 로드(133)는 도시된 바와 같이 전동모터(110)의 본체에 연결된 모터측 로드(135)와 댐핑 스프링(134)을 매개로 연결될 수 있으며, 이 경우 피스톤 로드(133)의 전후 동작시 일체로 전후 이동되는 댐핑 스프링(134) 및 모터측 로드(135)를 통해 전동모터(110)가 이동되게 된다.

이때, 댐핑 스프링(134)은 피스톤 로드(133)가 전진하여 전동모터(110)의 구동기어(120)가 축 어셈블리(20)의 변속기 축기어(23)에 치합될 때 발생하는 충격을 흡수하여 변속기 축기어(23)의 치 손상을 방지하는 역할을 하게 된다.

결국, 변속기 축기어(23)와 구동기어(120)가 치합된 상태에서 전동모터(110)가 회전될 경우 전동모터(110)의 회전력이 구동기어(120)를 통해 변속기 축기어(23)에 전달되고, 이에 변속기 축기어(23)가 축(21) 상에서 회전되는 바, 도 4와 같이 니들베어링(22)이 조립된 경우와 도 5와 같이 니들베어링이 미조립된 경우 간에는 회전부하량의 차이가 발생하며, 이 회전부하량의 차이로 인해 전동모터(110)에서 출력되는 신호가 서로 달라지게 된다.

이와 같이 니들베어링(22)의 장착 여부에 따라 상이하게 출력되는 신호를 장착 여부 분석이 가능한 신호로 처리한 뒤 사용하면 니들베어링의 조립 여부를 구분하여 판정할 수 있게 된다.

한편, 신호처리부는 전동모터(110)의 구동에 의해 변속기 축기어(23)와 구동기어(120)가 상호 치합된 상태로 회전될 때 전동모터(110)에서 나오는 신호를 처리하고 분석하는 구성부로서, 도 6은 본 발명에 따른 확인 시스템에서 신호처리부(140)의 구성을 나타내는 구성도이다.

본 발명에 따른 확인 시스템에서는 전동모터(110)로 DC 모터가 사용되는데, 이 DC 모터(110)에서는 브러시와 정류자의 구조에 기인하여 모터 회전속도(구동기어의 회전속도)에 상응하는 전류의 맥동(ripple)이 발생하며, 이를 이용하면 별도의 속도센서 없이도 간단히 모터의 회전속도를 알아낼 수 있다.

이러한 맥동 전류는 변속기 축기어(23)와 구동기어(120)가 치합된 상태에서 니들베어링(22)의 조립 및 미조립상태에 기인하는 기어(23)의 회전부하량 차이에 따라 달라지며, 본 발명에서는 DC 모터(110)에 흐르는 전류의 맥동을 전압 변동 신호의 형태로 취득하고 취득된 전압 변동 신호를 처리 및 분석하여 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정하게 된다.

전압 변동 신호를 취득하기 위해서는 도 6에 나타낸 바와 같이 DC 모터(110)의 권선 저항에 비해 충분히 작은 저항값을 가지는 저항(141)을 DC 모터(110)의 전원 라인(112)에 설치하고, 저항(141) 양단에 걸리는 전압 변동을 신호처리부(140)가 입력받아 니들베어링(22)의 장착 여부가 판정될 수 있는 최종의 신호로 처리하게 된다.

즉, 검사시에 신호처리부(140)가 DC 모터(전동모터)(110)의 전원 라인(112)에서 인가되는 신호, 즉 저항(141) 양단에 걸리는 전압 변동 신호를 처리하여 후술하는 펄스 전압 신호와 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호를 취득한 뒤 저장하게 된다.

이때, 신호처리부(140) 자체가 전압 변동 신호로부터 얻은 펄스 전압 신호와 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호를 분석하여 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정한 뒤 판정 결과를 표시수단(148)을 통해 표시하도록 구성될 수도 있다.

먼저, 신호처리부(140)의 구성을 살펴보면, DC 모터(110)의 전원 라인(112)에 설치되는 상기 저항(141)과, 상기 저항(141)의 양단에 연결되어 변속기 축기어(23)와 구동기어(120)가 치합된 상태 및 DC 모터(110)에 의해 회전되는 상태에서 DC 모터에 흐르는 맥동 전류를 저항(141) 양단의 전압 변동 신호 형태로 입력받아 신호 처리가 가능하도록 증폭시키는 계측증폭기(142)와, 상기 계측증폭기(142)에서 증폭된 전압 변동 신호로부터 맥동 전압을 추출하기 위한 고역통과필터(HPF:High-Pass Filter)부(143)와, 상기 고역통과필터부(143)에서 출력되는 맥동 전압을 기준전압과 비교하여 펄스 전압 신호로 변환하는 레벨 비교기(144)와, 레벨 비교기(144)에서 인가되는 펄스 전압 신호를 메모리(도시하지 않음)에 저장하고 펄스 전압 신호로부터 얻은 DC 모터(110)의 회전속도(즉, 펄스 수)로부터 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정하는 마이크로프로세서(147)를 포함하여 구성된다.

또한 신호처리부(140)는 상기한 구성과 더불어 계측증폭기(142)에서 증폭된 전압 변동 신호로부터 전압의 맥동 성분 및 고주파 잡음을 제거하는 저역통과필터(LPF:Low-Pass Filter)부(145)와, 상기 저역통과필터부(145)에서 출력되는 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기(146)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 마이크로프로세서(147)는 AD 변환기(146)에서 디지털 신호로 변환된 전압 신호를 입력받아 메모리에 저장하고 전압 신호로부터 얻은 전압 크기에서 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정하게 된다.

상기 마이크로프로세서(147)는 측정 결과값, 즉 펄스 전압 신호와 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호, 펄스 전압 신호 내 정해진 시간 동안의 펄스 수(DC 모터의 회전속도), 전압 크기 등 정보를 저장함과 더불어 LCD 등으로 구현되는 표시수단(148)을 통해 이들 정보를 표시하고, 이에 더하여 펄스 수와 전압 크기를 기준값과 비교하여 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정한 뒤 그 판정 결과를 표시수단(148)을 통해 표시하여 작업자에게 알려주도록 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 니들베어링 장착 여부의 검사 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 전동모터(DC 모터)(110)를 구동기어(120)를 통해 변속기 축기어(23)에 연결한 뒤 전동모터(110)를 구동시킨다.

이때, 이동장치부(130)의 실린더 기구(132)를 구동시켜 전동모터(110)를 가이드 수단(131)을 따라 검사 지그(10)에 거치된 축 어셈블리(20)로 이동시키고, 이로써 변속기 축기어(23)와 구동기어(120)가 치합된 상태가 되도록 한다.

또한 DC 전원부(111)로부터 전동모터(110)의 전원 라인(112)에 일정 직류 전압을 인가하면 전동모터(110)가 구동되면서 구동기어(120) 및 변속기 축기어(23)가 회전되고, 저항(141)이 설치된 전동모터(110)의 전원 라인(112)에 전류가 흐르게 된다.

이렇게 구동기어(120) 및 변속기 축기어(23)가 서로 치합되어 전동모터(110)에 의해 회전되는 상태에서는 전동모터(110)에 흐르는 전류의 맥동에 의해 저항(141) 양단에 전압 변동이 발생하게 되고, 이 전압 변동 신호를 신호처리부(140)의 계측증폭기(142)가 입력받아 1차적으로 증폭시키게 된다.

다음으로, 전동모터(110)의 회전속도(펄스 수)를 알 수 있도록 전동모터(110)에 흐르는 전류의 맥동에 기인하는 전압 변동 신호로부터 펄스 전압 신호를 생성하는 과정으로서, 계측증폭기(142)에서 증폭된 전압 변동 신호를 고역통과필터부(143)에 통과시켜 모터 출력 전압인 전압 변동 신호에 포함된 저주파 성분을 제거하고, 이에 고주파 성분인 전압 맥동 성분만을 취득한다.

상기와 같이 고역통과필터부(143)에 의해 추출된 맥동 전압은 레벨 비교기(144)로 인가되는데, 레벨 비교기(144)에서는 맥동 전압을 기준전압과 비교하여 펄스 형태(펄스 전압)로 변환한 뒤 마이크로프로세서(147)로 인가한다.

또한 전동모터(110)에 흐르는 전류에서 맥동 성분을 제거한 후 전류의 크기를 알아내는 단계로서, 계측증폭기(142)에서 증폭된 전압 변동 신호를 저역통과필터부(145)에 통과시켜 전압의 맥동 성분과 함께 고주파 잡음을 제거하고, 맥동 성분과 고주파 잡음을 제거한 전압 신호를 AD 변환기(146)에서 디지털 값으로 변환한 뒤 마이크로프로세서(147)로 인가한다.

이에 마이크로프로세서(147)는 펄스 전압 신호로부터 전동모터(110)의 회전속도(펄스 수)를 획득하고, 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호로부터 전압의 크기를 획득하게 된다.

상기와 같이 마이크로프로세서(147)에서 획득된 정보는 메모리에 저장되고, 또한 마이크로프로세서(147)가 검사 대상의 축 어셈블리(20)로부터 얻은 정보를 메모리에 저장되어 있던 기준값 정보와 비교하여 축 어셈블리(20) 내에 니들베어링(22)이 조립된 상태인지, 아닌지를 판정한 후, 그 판정 결과를 표시수단(148)에 표시하여 작업자에게 알려주게 된다.

상기 기준값 정보는 사전에 선행 테스트를 시행하여 획득한 정보로서, 니들베어링(22)이 조립된 축 어셈블리(20)와 니들베어링(22)이 조립되지 않은 축 어셈블리(20)(검사 대상과 동일 사양의 것)에 대하여 전술한 방법과 동일하게 시험하여 획득하게 되는 정보이다.

한편, 도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 확인 시스템을 통하여 얻은 시험 데이터로서, 본 발명자는 니들베어링이 조립되지 않은 수동변속기의 축 어셈블리와 니들베어링이 조립된 축 어셈블리 각각 5개의 시험대상품에 대해 본 발명에 따른 회전 검사 방식을 적용할 경우 니들베어링의 장착 여부 판정이 가능한지에 대하여 검증하였으며, 검증 과정에서 도 7 내지 도 11과 같은 데이터를 얻었다.

각 도면에서 (a)는 니들베어링이 조립되지 않은 축 어셈블리의 시험 결과이고, (b)는 니들베어링이 조립된 정상 상태의 축 어셈블리에 대한 시험 결과이다.

각 도면의 시험 데이터는 최초 1초 동안의 파형이며, 각 도면에서 파란색의 파형은 고역통과필터부에 의해 필터링된 뒤 펄스 전압을 생성하기 위해 레벨 비교기로 인가되는 맥동 전압 파형을 나타낸다.

표 1은 상기 각 도면에 나타난 측정 파형으로부터 얻은 시험 데이터를 정리한 표로서, 니들베어링이 조립된 경우와 미조립된 경우의 시험대상품으로부터 획득된 전압의 크기(각 도면에서 빨간색 파형으로부터 얻어짐)와, 펄스 수(전동모터/구동기어의 회전속도, 각 도면에서 노란색 파형으로부터 얻어짐)를 나타내고 있다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 니들베어링이 없는 경우는 전압의 크기가 일정하다. 반면, 니들베어링이 있는 경우는 전압의 크기가 약간 변동하였고, 니들베어링이 없는 경우에 비해 더 큰 값으로 나타나고 있는 바, 니들베어링이 부하로 작용하였음을 알 수 있다.

또한 펄스 수, 즉 전동모터 및 구동기어의 회전속도와 관련해서는 니들베어링이 없는 경우 회전속도가 약간 변동하였다. 반면, 니들베어링이 있는 경우는 회전속도가 역시 변동하나 니들베어링이 없는 경우에 비해 회전속도가 감소하고 있는 바, 이를 통해서도 니들베어링이 부하로 작용하였음을 알 수 있다.

결국, 상기한 검증 결과에서 알 수 있듯이 회전속도와 전압 크기를 단독 또는 조합하여 사용할 경우 니들베어링의 장착 여부를 판정할 수 있으며, 선행 테스트를 통해 니들베어링의 조립 및 미조립상태를 판정하기 위한 기준값을 설정한 뒤 실제 검사시 검사 대상으로부터 얻은 값을 기준값과 비교하면 니들베어링의 장착 여부를 정확히 판정할 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 오차 발생이 많은 기존의 터치식 확인 방식을 회전 검사 방식으로 개선함으로써, 수동변속기의 니들베어링 장착 여부를 보다 정확히 판정할 수 있고, 조립제품의 불량 방지 및 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 검사 지그 20 : 축 어셈블리
21 : 축 22 : 니들베어링
23 : 기어 110 : 전동모터
120 : 구동기어 130 : 이동장치부
140 : 신호처리부

Claims

수동변속기의 축 어셈블리(20)에서 축(21)과 기어(23) 사이에 조립되는 니들베어링(22)의 장착 여부를 검사하기 위한 시스템에 있어서,
전동모터(110)와;
상기 전동모터(110)의 회전축 상에 장착되어 축 어셈블리(20)의 기어(23)에 치합되는 구동기어(120)와;
상기 축 어셈블리(20)의 기어(23)와 구동기어(120)의 치합상태에서 전동모터(110)의 구동으로 구동기어(120)와 축 어셈블리(20)의 기어(23)가 회전될 때 회전부하량에 따라 달라지는 전동모터(110)의 맥동 전류에 따른 신호를 인가받아 니들베어링(22)의 장착 여부를 판정하기 위한 데이터를 획득하는 신호처리부(140);
를 포함하여 구성되는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 구동기어(120)가 축 어셈블리(20)의 기어(23)에 치합 및 분리될 수 있도록 전동모터(110)와 구동기어(120)를 이동시키는 이동장치부(130)를 더 포함하는 것을 특징으로하는 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 이동장치부(130)는,
축 어셈블리(20)가 거치되는 검사 지그(10)에서 전동모터(110)의 이동방향을 따라 길게 설치되어 전동모터(110)의 본체가 안내될 수 있도록 결합되는 가이드 수단(131)과;
피스톤 로드(133)의 전후 동작으로 전동모터(110)를 상기 가이드 수단(131)을 따라 이동시키는 실린더 기구(132);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 피스톤 로드(133)가 전동모터(110)의 본체에 일체 연결된 모터측 로드(135)에 댐핑 스프링(134)을 매개로 연결되어, 피스톤 로드(133)의 전후 동작시 일체 이동되는 댐핑 스프링(134) 및 모터측 로드(135)를 통해 전동모터(110)가 이동되되, 축 어셈블리(20)의 기어(23)와 구동기어(120) 간의 치합시 충격을 상기 댐핑 스프링(134)이 흡수하도록 된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 신호처리부(140)는,
상기 전동모터(110)의 전원 라인(112)에 설치되는 저항(141)과,
상기 저항(141)의 양단에 연결되어 축 어셈블리(20)의 기어(23)와 구동기어(120)가 치합된 상태 및 전동모터(110)에 의해 회전되는 상태에서 전동모터(110) 내에 흐르는 맥동 전류를 저항(141) 양단의 전압 변동 신호 형태로 입력받아 증폭시키는 계측증폭기(142)와;
상기 계측증폭기(142)에서 증폭된 전압 변동 신호로부터 저주파 성분이 제거된 맥동 전압을 추출하기 위한 고역통과필터부(143)와;
상기 고역통과필터부(143)에서 출력되는 맥동 전압을 기준전압과 비교하여 펄스 전압 신호로 변환하는 레벨 비교기(144)와;
상기 레벨 비교기(144)에서 인가되는 펄스 전압 신호를 입력받아 메모리에 저장하는 마이크로프로세서(147);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 신호처리부(140)는,
상기 계측증폭기(142)에서 증폭된 전압 변동 신호로부터 전압의 맥동 성분 및 고주파 잡음을 제거하는 저역통과필터부(145)와;
상기 저역통과필터부(145)에서 출력되는 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호를 디지털 신호로 변환한 뒤 상기 마이크로프로세서(147)로 인가하는 AD 변환기(146);
를 더 포함하고, 상기 마이크로프로세서(147)가 AD 변환기(146)에서 디지털 신호로 변환된 전압 신호를 입력받아 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 마이크로프로세서(147)는 입력 신호 및 입력 신호로부터 판정되는 니들베어링(22)의 장착 여부를 표시수단(148)을 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 시스템.
수동변속기의 축 어셈블리에서 축과 기어 사이에 조립되는 니들베어링의 장착 여부를 확인하기 위한 방법에 있어서,
전동모터의 회전축 상에 장착된 구동기어를 상기 축 어셈블리의 기어에 치합하는 단계와;
상기 축 어셈블리의 기어와 구동기어가 치합된 상태에서 전동모터를 구동시켜 축 어셈블리의 기어 및 구동기어를 치합상태로 회전시키는 단계와;
상기 축 어셈블리의 기어와 구동기어가 회전될 때 회전부하량에 따라 달라지는 전동모터 내 맥동 전류로부터 니들베어링의 장착 여부를 판정하는 단계;
를 포함하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 니들베어링의 장착 여부를 판정하는 단계는,
상기 전동모터의 전원 라인에 설치된 저항의 양단으로부터 인가되는 전압 변동 신호를 계측증폭기에서 증폭시키는 단계와;
상기 계측증폭기에서 증폭된 전압 변동 신호를 고역통과필터부에 통과시켜 저주파 성분이 제거된 맥동 전압을 추출하는 단계와;
상기 고역통과필터부에서 출력되는 맥동 전압을 레벨 비교기에 통과시켜 펄스 전압 신호로 변환하는 단계와;
상기 레벨 비교기에서 인가되는 펄스 전압 신호로부터 모터 회전속도에 상응하는 정해진 시간 동안의 펄스 수를 획득한 뒤 기준값과 비교하여 니들베어링의 장착 여부를 판정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 방법.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 니들베어링의 장착 여부를 판정하는 단계는,
상기 전동모터의 전원 라인에 설치된 저항의 양단으로부터 인가되는 전압 변동 신호를 계측증폭기에서 증폭시킨 뒤, 상기 계측증폭기에서 증폭된 전압 변동 신호를 저역통과필터부에 통과시켜, 전압의 맥동 성분 및 고주파 잡음이 제거된 전압 신호를 획득하는 단계와;
상기 저역통과필터에서 출력되는 전압 신호를 AD 변환기에서 디지털 신호로 변환하는 단계와;
AD 변환기에서 디지털 신호로 변환된 전압 신호의 전압 크기를 기준값과 비교하여 니들베어링의 장착 여부를 판정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 니들베어링 장착 여부 확인 방법.