KR101863040B1 - 기어모터의 길들임방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 기어모터의 길들임방법은, 수용공간이 형성된 하우징과, 상기 수용공간에 서로 치합된 상태로 수용된 한 쌍의 기어를 포함하는 기어모터의 길들임방법에 있어서, 메인펌프로 상기 기어모터의 입력측에 유체를 공급하는 (a)단계, 상기 기어모터의 출력측에 구비된 부하인가펌프를 통해 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 (b)단계 및 상기 기어모터의 입력 측에 인가되는 유체의 압력으로 상기 기어의 이가 상기 하우징의 내벽을 마모시키도록 하는 (c)단계를 포함한다.

Description

기어모터의 길들임방법{Aging Method for Gear Motor}

본 발명은 기어모터의 길들임방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기어모터의 사용 과정에서 하우징 내에 기어 이가 끼는 현상을 방지하기 위한 기어모터의 길들임방법에 관한 것이다.

최근 많은 기계장치에서는 팬 모터와 같은 기어모터가 널리 사용되고 있다. 상기 기어모터는 유압모터의 일종으로, 하우징 내에 2개 이상의 기어가 조합된 형태로 구비되고, 상기 기어는 유압의 유체에 의해서 회전하게 된다

이와 같은 기어모터는 그 효율성 및 활용성이 일반적인 모터에 비해 매우 뛰어나나, 기어의 구동을 위한 유체의 압력이 증가하게 될 경우 기어 이가 하우징의 내벽에 접촉되어 끼임 현상이 발생할 수 있는 문제가 있다. 이는 기어모터의 구동 성능을 크게 저하시키는 것은 물론, 더 나아가 기어의 회전이 멈추는 경우도 발생하게 된다.

이와 같은 현상에 의한 현재 기어모터의 불량률은 약 5~10%로 비교적 높은 것으로 알려져 있으며, 따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구되고 있는 상황이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 기어모터의 끼임 현상을 원천적으로 방지할 수 있도록 제품 출하 이전에 내부 부품을 정밀하게 길들이기 위한 방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기어모터의 길들임방법은, 수용공간이 형성된 하우징과, 상기 수용공간에 서로 치합된 상태로 수용된 한 쌍의 기어를 포함하는 기어모터의 길들임방법에 있어서, 메인펌프로 상기 기어모터의 입력측에 유체를 공급하는 (a)단계, 상기 기어모터의 출력측에 구비된 부하인가펌프를 통해 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 (b)단계 및 상기 기어모터의 입력 측에 인가되는 유체의 압력으로 상기 기어의 이가 상기 하우징의 내벽을 마모시키도록 하는 (c)단계를 포함한다.

그리고 상기 (b)단계는, 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력이 시간의 경과에 따라 점차 증가되도록 제어할 수 있다.

또한 상기 (b)단계는, 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력 상승률이 시간의 경과에 따라 점차 감소되도록 제어할 수 있다.

그리고 상기 (b)단계에 의해 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 과정에서, 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 저하시킨 뒤 재상승시켜 안정화하는 (d)단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 (b)단계에 의해 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 과정에서, 상기 기어의 이가 상기 하우징의 내벽에 끼어 회전수가 감소할 경우, 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 저하시킨 뒤 재상승시키는 (e)단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기어모터의 길들임방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기어모터의 출하 이전에 미리 하우징의 내벽을 정밀하게 마모시켜 끼임 현상을 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 자동화된 시스템을 이용하여 수동 길들임에 비해 수율이 크게 증대될 수 있음은 물론, 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째. 이에 따라 기어모터의 수명 및 성능을 크게 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 기어모터의 기어 구조를 나타낸 도면;
도 3은 기어 이에 의해 하우징의 내벽이 마모되는 과정을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모터의 길들임방법에 있어서, 기어모터의 길들임을 위한 전체 시스템의 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모터의 길들임방법에 있어서, 기어모터의 길들임 과정 중 각 변수의 변화를 그래프로 나타낸 도면; 및
도 6은 도 5의 일부 구간을 확대한 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 기어모터(1)의 기어 구조를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 사용될 기어모터는 하우징(10)과, 기어유닛(20)을 포함한다.

상기 하우징(10)의 내부에는 상기 기어유닛(20)의 단면에 대응되는 형상의 수용공간(12)이 형성되며, 상기 기어유닛(20)은 상기 수용공간(12)에 삽입된다.

그리고 상기 기어유닛(20)은 한 쌍의 기어(22a, 22b)가 서로 치합된 형태를 가지며, 이에 따라 상기 수용공간(12) 내에 유체가 소정 압력으로 공급될 경우 회전되며 감속장치의 역할을 수행할 수 있다.

한편 유체를 소정 압력으로 공급하는 과정에서 상기 기어(22a, 22b)는 부품 간의 유격으로 인해 미세하게 유동되며, 이에 따라 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 기어 이(24)가 하우징(10)의 내벽(13)에 접촉되는 현상이 발생할 수 있다.

이는 기어 이(24)의 끼임 현상을 유발하게 되며, 결과적으로 기어모터(1)의 구동 성능을 크게 저하시키는 것은 물론, 더 나아가 기어의 회전이 멈추는 경우도 발생하게 된다.

따라서 이와 같은 현상을 미연에 방지하기 위해, 본 실시예에서는 도 3의 (b)와 같이 기어(22a, 22b)의 최대 유격에 대응되도록 하우징(10)의 내벽(13)을 기어 이(24)로 미리 정밀하게 마모시켜 실제 사용 시 기어 이(24)가 원활히 회전될 수 있도록 하는 길들임방법을 제공한다.

이하에서는 본 실시예에 따른 기어모터의 길들임방법에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모터의 길들임방법에 있어서, 기어모터의 길들임을 위한 전체 시스템의 모습을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기어모터의 길들임방법을 위한 길들임시스템은 상기 기어모터(1)의 입력측에 유체를 공급하는 메인펌프(30)와, 상기 기어모터(1)의 출력측에 구비되어 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 부하인가펌프(100)를 포함한다.

이와 같은 본 실시예의 길들임시스템은 기어모터(1)의 형상에 제한 없이 어떤 기어모터(1)에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한 본 실시예의 경우, 공급되는 유체는 오일인 것으로 하였으나, 이 역시 본 실시예에 제한되는 것은 아니다.

즉 상기 메인펌프(30)는 상기 기어모터(1)의 입력측에 유체를 공급하여 구동에 필요한 동력을 발생시키며, 상기 부하인가펌프(100)는 상기 기어모터(1)의 출력 측에 구비되어 부하를 발생시킴에 따라 상기 기어모터(1)의 입력 측 압력을 제어하는 역할을 수행하게 된다.

특히 본 실시예의 경우, 상기 메인펌프(30) 측에는 상기 메인펌프(30)의 유압을 자동으로 조절하는 제1비례압력제어밸브(60)와, 상기 메인펌프(30)의 유압을 수동으로 조절하는 제1릴리프밸브(70)를 포함한다. 그리고 상기 제1비례압력제어밸브(60)와 제1릴리프밸브(70)는 제1방향제어밸브(50)에 의해 제어될 수 있다. 또한 이에 따라 공급되는 유압은 제1유압측정장치(35)에 의해 디스플레이될 수 있다.

그리고 상기 부하인가펌프(100) 측 역시 마찬가지로 상기 부하인가펌프(100)의 부하량을 자동으로 조절하는 제2비례압력제어밸브(120)와, 상기 부하인가펌프(100)의 부하량을 수동으로 조절하는 제2릴리프밸브(130)를 포함한다. 그리고 상기 제2비례압력제어밸브(120)와 제2릴리프밸브(130)는 제2방향제어밸브(100)에 의해 제어될 수 있다. 또한 이에 따라 제어되는 부하량은 제2유압측정장치(105)에 의해 디스플레이될 수 있다.

이상과 같은 길들임시스템을 이용한 본 발명에 따른 기어모터의 길들임방법은, 메인펌프(30)로 상기 기어모터(1)의 입력측에 유체를 공급하는 (a)단계와, 상기 기어모터(1)의 출력측에 구비된 부하인가펌프(100)를 통해 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 (b)단계와, 상기 기어모터(1)의 입력 측에 인가되는 유체의 압력으로 상기 기어(22a, 22b)의 이가 상기 하우징(10)의 내벽을 마모시키도록 하는 (c)단계를 포함한다.

여기서 상기 (b)단계는 상기 부하인가펌프(100)에 의해 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 시간의 경과에 따라 제어하게 되며, 이에 따라 (c)단계에서 상기 기어모터(1)의 기어 이가 하우징(10)의 내벽을 마모시키게 된다.

이하에서는 도 5 및 도 6의 그래프를 참조하여 기어모터의 길들임 과정을 보다 자세히 설명하도록 한다.

본 실시예에서는 기어모터(1)의 길들임을 위해, 제1비례제어밸브(50)를 제어하여 메인펌프(30)의 압력을 최대치로 설정한 상태에서, 제2비례제어밸브(120)를 제어하여 상기 부하인가펌프(100)에 의한 기어모터(1)의 입력측 압력을 제어하게 된다.

이때 상기 (b)단계는, 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력이 시간의 경과에 따라 점차 증가되도록 제어할 수 있다.

이는 시간의 경과에 따라 기어의 유동 범위를 점차 증가시키도록 하기 위해서이며, 이에 따라 하우징의 내벽은 기어 이에 의해 점진적으로 확장될 수 있다. 초기부터 입력측의 압력을 높게 하였을 경우, 기어 이가 하우징의 내벽에 끼어 정지되는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

또한 상기 (b)단계는, 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력 상승률이 시간의 경과에 따라 점차 감소되도록 제어할 수 있다.

이는 기어의 유동 범위로 인해, 후기에 비해 초기 단계에서 기어가 하우징의 내벽에 보다 큰 힘을 인가할 수 있기 때문이다.

본 실시예의 경우, 상기 부하인가펌프(100)에 의해 제어되는 기어모터(1) 입력측의 유체 압력을 77bar에서 시작하여 최대 225bar까지 상승시키는 것으로 하였다.

한편 도 5의 그래프에서 진한 파란색으로 표시된 선은 기어모터(1)의 입력측 기준압을 나타내며, 분홍색으로 표시된 선은 기어모터(1)의 입력측 압력을 나타낸다. 그리고 연두색 선은 기어모터의 기어(1) 회전 속도, 하늘색 선은 기어모터(1)의 출구측 압력, 검정색 선은 부하인가펌프(100)에 의해 인가되는 부하를 나타낸 것이다.

그리고 도 5의 그래프에 나타난 바와 같이, 상기 부하인가펌프(100)에 의해 제어되는 기어모터(1) 입력측의 유체 압력을 77bar에서 225bar까지 상승시키는 과정에서, 시간의 경과에 따라 기어모터(1)의 입력측 기준압을 다양한 형태로 제어할 수 있다. 그래프 상 특히 특징적인 구간에 대해서는 각각 알파벳으로 구분하였다.

먼저 A구간의 경우, 입력측 기준압을 0.6bar/sec의 기울기로 상승시키며, B구간에서는 입력측 기준압을 0.3bar/sec의 기울기로 상승시키게 된다. 즉 전술한 바와 같이, 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력 상승률이 시간의 경과에 따라 점차 감소되도록 제어한다.

이와 같이 (b)단계에 의해 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 과정에서, 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 저하시킨 뒤 재상승시켜 안정화하는 (d)단계가 더 포함될 수 있다.

이는 C구간 및 D구간에 해당하는 것으로서, C구간의 경우 입력측 압력이 약 180bar에 도달하였을 때 입력측 기준압을 급격한 기울기로 약 90bar까지 저하시킨 뒤 다시 재상승시킨다. 그리고 D구간의 경우 입력측 압력이 약 210bar에 도달하였을 때 입력측 기준압을 급격한 기울기로 약 60bar까지 저하시킨 뒤 다시 재상승시킨다.

이와 같은 과정을 수행하는 이유는 복수 회의 실험을 통해 해당 구간에서 기어 회전 수의 변화 폭이 크게 나타나는 것을 확인하였기 때문이다. 즉 본 과정에서 기어의 안정화를 위해 상기와 같은 (d)단계를 수행하게 된다.

E구간은 마모량이 증가하여 입력측 압력이 상승하는 구간으로서, 상기 기어가 상기 하우징의 내벽에 끼어 회전수가 감소하는 현상이 나타나게 된다. 따라서 E구간에서의 안정화를 위해, C구간 및 D구간과 같이 상기 기어모터(1)의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 저하시킨 뒤 재상승시키는 (e)단계가 수행될 수 있다.

도 6은 E구간의 시간축을 확장하여 나타낸 것으로, 입력측 압력이 순간적으로 상승하였다 안정화되는 것을 확인할 수 있다.

이상의 과정을 거쳐, 기어모터의 길들임 과정이 이루어진다. 그리고 이하의 표는 길들임 과정을 수행하지 않은 기어모터(M1)와, 길들임 과정을 수행한 기어모터(M2)의 입력측 압력 변화에 대한 속도비(기어의 회전속도/메인펌프의 회전속도)를 나타낸 것이다.

	M1	M2
속도비(@96bar)	1460/1045=1.40	1680/950=1.77
속도비(@120bar)	1316/1034=1.26	1665/950=1.75

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 길들임 과정을 수행하지 않은 기어모터(M1)는 입력측 압력 변화를 96bar에서 120bar로 변화시킬 경우 끼임 현상에 의해 속도비가 1.40에서 1.26으로 크게 감소되었으나, 본 실시예에 따른 길들임 과정을 수행한 기어모터(M2)는 입력측 압력 변화를 96bar에서 120bar로 변화시킬 경우 킬 경우 속도비가 1.77에서 1.75로 거의 동일한 것을 확인할 수 있다.

따라서 본 발명은 기어모터의 끼임 현상이 최소화됨을 증명할 수 있으며, 그 성능 및 수명을 크게 증대시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

1: 기어모터 10: 하우징
12: 수용공간 20: 기어유닛
22a, 22b: 기어 24: 기어 이
30: 메인펌프 35: 제1유압측정장치
50: 제1방향제어밸브 60: 제1비례압력제어밸브
70: 제1릴리프밸브 100: 부하인가펌프
105: 제2유압측정장치 110: 제2방향제어밸브
120: 제2비례압력제어밸브 130: 제2릴리프밸브

Claims (5)

1. 수용공간이 형성된 하우징과, 상기 수용공간에 서로 치합된 상태로 수용된 한 쌍의 기어를 포함하는 기어모터의 길들임방법에 있어서,
   메인펌프로 상기 기어모터의 입력측에 유체를 공급하는 (a)단계;
   상기 기어모터의 출력측에 구비된 부하인가펌프를 통해 상기 기어모터의 출력측에 유체 흐름에 대한 역 방향의 부하를 발생시켜, 상기 기어모터의 입력측에 공급되는 유체의 압력을 시간의 경과에 따라 제어하는 (b)단계; 및
   상기 부하인가펌프를 통해 상기 기어모터의 출력측에 인가되는 부하에 의해 상기 기어모터의 입력측에 인가되는 유체의 압력으로 상기 기어의 이가 상기 하우징의 내벽을 마모시키도록 하는 (c)단계;
   를 포함하는 기어모터의 길들임방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (b)단계는,
   상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력이 시간의 경과에 따라 점차 증가되도록 제어하는 기어모터의 길들임방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 (b)단계는,
   상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력 상승률이 시간의 경과에 따라 점차 감소되도록 제어하는 기어모터의 길들임방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 (b)단계에 의해 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 과정에서,
   상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 저하시킨 뒤 재상승시켜 안정화하는 (d)단계를 더 포함하는 기어모터의 길들임방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 (b)단계에 의해 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 제어하는 과정에서,
   상기 기어의 이가 상기 하우징의 내벽에 끼어 회전수가 감소할 경우, 상기 기어모터의 입력 측에 공급되는 유체의 압력을 저하시킨 뒤 재상승시키는 (e)단계를 더 포함하는 기어모터의 길들임방법.

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