KR101894191B1 - 기어 시험장치 - Google Patents

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KR101894191B1
KR101894191B1 KR1020170082361A KR20170082361A KR101894191B1 KR 101894191 B1 KR101894191 B1 KR 101894191B1 KR 1020170082361 A KR1020170082361 A KR 1020170082361A KR 20170082361 A KR20170082361 A KR 20170082361A KR 101894191 B1 KR101894191 B1 KR 101894191B1
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Abstract

본 발명은 테스트공간을 구비한 테스트프레임과; 상기 테스트공간 내에 위치하고 베벨로이드기어 및 이에 치합되는 상대기어의 일측 회전축들이 삽입되는 기준지그와; 상기 베벨로이드기어의 타측 회전축이 삽입되는 제1카운터지그와; 상기 상대기어의 타측 회전축이 삽입되는 제2카운터지그와; 상기 제1카운터지그에게 상기 테스트프레임에 대한 좌우방향 직선변위를 제공하는 것에 의해, 상기 기준지그에 대한 상기 베벨로이드기어 회전축의 각도를 변화시킬 수 있도록 구성된 제1위치조정장치와; 상기 테스트프레임에 대해 상기 제2카운터지그를 좌우방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제2위치조정장치와; 상기 테스트프레임에 대해 상기 기준지그를 상하방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제3위치조정장치와; 상기 베벨로이드기어에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제1위치조정장치를 통해 설치된 제1서보모터 및 제1엔코더와; 상기 상대기어에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제2위치조정장치를 통해 설치된 제2서보모터 및 제2엔코더와; 상기 제1위치조정장치, 제2위치조정장치, 제3위치조정장치, 제1서보모터, 제1엔코더, 제2서보모터, 제2엔코더에 연결되어 이들을 제어하고 측정값을 입력 받도록 설치된 제어기를 포함하여 구성된다.

Description

기어 시험장치{GEAR TESTING APPARATUS}
본 발명은 기어 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베벨로이드기어의 치합 상태에 따른 각종 시험을 수행할 수 있도록 하는 장치에 관한 기술이다.
베벨로이드기어(Beveloid gear)는 그 회전축이 치합되는 상대 기어의 회전축과 경사지게 배치되므로, 이러한 경사진 회전축이 교차하는 동력 전달이 요구되는 곳에 유용하게 사용될 수 있지만, 회전축이 서로 평행하거나 직교하는 일반적인 기어 치합 상태와는 차이가 있어서, 베벨로이드기어를 통한 동력 전달 장치의 설계 시, 베벨로이드기어의 치합에 따른 드래그 토크(drag torque), 백래쉬(backlash), 치 접촉 패턴(tooth contact pattern), 전달오차(transmission error) 등과 같은 각종 치합특성을 시험을 통해 정확히 측정해야 할 필요가 있다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020040055002 A
본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 베벨로이드기어의 치합에 의한 동력 전달 장치의 구성에 대해 치합상태를 변경시켜 가면서 각종 치합특성을 용이하게 시험할 수 있도록 함으로써, 베벨로이드기어를 사용한 동력 전달 장치의 설계를 보다 정확하고 용이하게 수행할 수 있도록 한 기어 시험장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 기어 시험장치는
테스트공간을 구비한 테스트프레임과;
상기 테스트공간 내에 위치하고 베벨로이드기어 및 이에 치합되는 상대기어의 일측 회전축들이 삽입되는 기준지그와;
상기 베벨로이드기어의 타측 회전축이 삽입되는 제1카운터지그와;
상기 상대기어의 타측 회전축이 삽입되는 제2카운터지그와;
상기 제1카운터지그에게 상기 테스트프레임에 대한 좌우방향 직선변위를 제공하는 것에 의해, 상기 기준지그에 대한 상기 베벨로이드기어 회전축의 각도를 변화시킬 수 있도록 구성된 제1위치조정장치와;
상기 테스트프레임에 대해 상기 제2카운터지그를 좌우방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제2위치조정장치와;
상기 테스트프레임에 대해 상기 기준지그를 상하방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제3위치조정장치와;
상기 베벨로이드기어에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제1위치조정장치를 통해 설치된 제1서보모터 및 제1엔코더와;
상기 상대기어에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제2위치조정장치를 통해 설치된 제2서보모터 및 제2엔코더와;
상기 제1위치조정장치, 제2위치조정장치, 제3위치조정장치, 제1서보모터, 제1엔코더, 제2서보모터, 제2엔코더에 연결되어 이들을 제어하고 측정값을 입력 받도록 설치된 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1위치조정장치는
상기 테스트프레임에 설치되어 상기 제어기의 제어에 따라 상기 좌우방향 직선변위를 형성하는 제1직선액츄에이터와;
상기 제1카운터지그와 결합되고 상기 제1직선액츄에이터의 작동로드에 상대회동 가능하게 결합되며, 상기 제1서보모터와 제1엔코더가 탑재되는 제1어댑터를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2위치조정장치는
상기 테스트프레임에 설치되어 상기 제어기의 제어에 따라 상기 좌우방향 직선변위를 형성하는 제2직선액츄에이터와;
상기 제2카운터지그와 결합되어 상기 제2직선액츄에이터의 작동로드에 의해 상기 테스트프레임에 대해 상기 좌우방향으로 직선이동 가능하게 결합되며, 상기 제2서보모터와 제2엔코더가 탑재되는 제2어댑터를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제3위치조정장치는
상기 테스트프레임에 설치되어 상기 제어기의 제어에 따라 상기 상하방향 직선변위를 형성하여 상기 기준지그를 상하방향으로 직선 이동시키는 제3직선액츄에이터를 포함하여 구성되며;
상기 제3직선액츄에이터는 상기 테스트프레임에 대하여 상기 좌우방향을 따라 위치를 가변하여 고정할 수 있도록 설치될 수 있다.
상기 기준지그와 제1카운터지그 및 제2카운터지그는 상기 베벨로이드기어와 상대기어가 장착될 설계 목적 대상 장치에 각각 장착되는 부위의 형상에 따라 형성될 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 베벨로이드기어의 치합에 의한 동력 전달 장치의 구성에 대해 치합상태를 변경시켜 가면서 각종 치합특성을 용이하게 시험할 수 있도록 함으로써, 베벨로이드기어를 사용한 동력 전달 장치의 설계를 보다 정확하고 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명 기어 시험장치의 구성을 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 의해 설계할 수 있는 베벨로이드기어를 사용한 동력 전달 장치의 예를 설명한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 기어 시험장치는 테스트공간(S)을 구비한 테스트프레임(F)과; 상기 테스트공간(S) 내에 위치하고 베벨로이드기어(BG) 및 이에 치합되는 상대기어(CG)의 일측 회전축들이 삽입되는 기준지그(1)와; 상기 베벨로이드기어(BG)의 타측 회전축이 삽입되는 제1카운터지그(3)와; 상기 상대기어(CG)의 타측 회전축이 삽입되는 제2카운터지그(5)와; 상기 제1카운터지그(3)에게 상기 테스트프레임(F)에 대한 좌우방향 직선변위를 제공하는 것에 의해, 상기 기준지그(1)에 대한 상기 베벨로이드기어(BG) 회전축의 각도를 변화시킬 수 있도록 구성된 제1위치조정장치와; 상기 테스트프레임(F)에 대해 상기 제2카운터지그(5)를 좌우방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제2위치조정장치와; 상기 테스트프레임(F)에 대해 상기 기준지그(1)를 상하방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제3위치조정장치와; 상기 베벨로이드기어(BG)에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제1위치조정장치를 통해 설치된 제1서보모터(7) 및 제1엔코더(9)와; 상기 상대기어(CG)에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제2위치조정장치를 통해 설치된 제2서보모터(11) 및 제2엔코더(13)와; 상기 제1위치조정장치, 제2위치조정장치, 제3위치조정장치, 제1서보모터(7), 제1엔코더(9), 제2서보모터(11), 제2엔코더(13)에 연결되어 이들을 제어하고 측정값을 입력 받도록 설치된 제어기(15)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명 기어 시험장치는 상기 테스트프레임(F)에 의해 형성되는 테스트공간(S) 내에서 베벨로이드기어(BG)와 상대기어(CG)의 치합상태를 현실적으로 구현하고 이 치합상태를 용이하게 변경해 가면서, 드래그 토크(drag torque), 백래쉬(backlash), 치 접촉 패턴(tooth contact pattern), 전달오차(transmission error) 등과 같은 각종 치합특성을 손쉽고 정확하게 알아볼 수 있도록 하는 것이다.
상기 제1위치조정장치는 상기 테스트프레임(F)에 설치되어 상기 제어기(15)의 제어에 따라 상기 좌우방향 직선변위를 형성하는 제1직선액츄에이터(17)와, 상기 제1카운터지그(3)와 결합되고 상기 제1직선액츄에이터(17)의 작동로드에 상대회동 가능하게 결합되며, 상기 제1서보모터(7)와 제1엔코더(9)가 탑재되는 제1어댑터(19)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1어댑터(19)와 상기 제1직선액츄에이터(17)의 작동로드 사이는 힌지나 볼조인트 등과 같이 상대회동을 허용할 수 있는 연결장치에 의해 연결됨으로써, 상기 제1직선액츄에이터(17)가 형성하는 상기 좌우방향 직선변위에 의해, 상기 제1카운터지그(3)에 지지되는 베벨로이드기어(BG)의 회전축이 상기 기준지그(1)에 대해 기울어진 경사도가 가변될 수 있도록 구성된 것이다.
상기 제2위치조정장치는 상기 테스트프레임(F)에 설치되어 상기 제어기(15)의 제어에 따라 상기 좌우방향 직선변위를 형성하는 제2직선액츄에이터(21)와, 상기 제2카운터지그(5)와 결합되어 상기 제2직선액츄에이터(21)의 작동로드에 의해 상기 테스트프레임(F)에 대해 상기 좌우방향으로 직선이동 가능하게 결합되며, 상기 제2서보모터(11)와 제2엔코더(13)가 탑재되는 제2어댑터(23)를 포함하여 구성된다.
상기 제3위치조정장치는 상기 테스트프레임(F)에 설치되어 상기 제어기(15)의 제어에 따라 상기 상하방향 직선변위를 형성하여 상기 기준지그(1)를 상하방향으로 직선 이동시키는 제3직선액츄에이터(25)를 포함하여 구성되며, 상기 3직선액츄에이터는 상기 테스트프레임(F)에 대하여 상기 좌우방향을 따라 위치를 가변하여 고정할 수 있도록 설치된다.
따라서, 상기 상대기어(CG)와 베벨로이드기어(BG) 사이의 축간거리를 조절하고자 할 때에는, 상기 제1직선액츄에이터(17)는 상기 제1어댑터(19)의 위치를 고정한 상태를 유지하고, 상기 제3직선액츄에이터(25)는 상기 테스트프레임(F)에 대하여 상기 좌우방향을 따라 이동 가능하게 된 상태에서, 상기 제2직선액츄에이터(21)를 구동하여 상기 상대기어(CG)의 회전축을 상기 베벨로이드기어(BG)의 회전축에 대해 이동시켜서 축간거리를 조절할 수 있다.
물론, 상기한 바와 같은 축간거리 조절이 이루어진 후에는 상기 제3직선액츄에이터(25)가 상기 테스트프레임(F)에 고정되도록 한 후, 상기 제3직선액츄에이터(25)를 구동하여 상기 기준지그(1)를 상하 방향으로 이동시킴으로써, 상기 베벨로이드기어(BG)와 상대기어(CG)의 상하방향 단차 등을 조정할 수 있다.
상기 제1직선액츄에이터(17)와 제2직선액츄에이터(21) 및 제3직선액츄에이터(25)는 각각 서보모터기구나 유압실린더 등과 같은 종래 공지의 기술에 따른 직선액츄에이터를 사용할 수 있으며, 특히 상기 제1직선액츄에이터(17)와 제2직선액츄에이터(21)는 정확한 위치제어 및 힘제어가 가능한 장치로 구성하는 것이 바람직할 것이다.
상기 기준지그(1)와 제1카운터지그(3) 및 제2카운터지그(5)는 상기 베벨로이드기어(BG)와 상대기어(CG)가 장착될 설계 목적 대상 장치에 각각 장착되는 부위의 형상에 따라 형성된다.
즉, 실제 설계 목적 대상 장치는 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 A, B, C 부분을 포함하는 서로 결합되어 내부에 공간을 형성하는 케이스(CS) 및 하우징(HG)의 구조로 되어 있는 경우, 상기 기준지그(1)는 A부분의 형상에 따라 형성되고, 상기 제1카운터지그(3)는 B부분, 상기 제2카운터지그(5)는 C부분의 형상에 따라 각각 형성되어, 실제 상기 베벨로이드기어(BG)와 상대기어(CG)가 장착된 상태를 사실적으로 구현하여 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 보다 정확한 시험 결과에 의해 보다 적절하고 정확한 설계의 수정 및 보완이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 기어 시험장치에 의해 드래그 토크(drag torque), 백래쉬(backlash), 치 접촉 패턴(tooth contact pattern), 전달오차(transmission error) 등과 같은 각종 치합특성을 시험하는 예를 살펴본다.
예컨대, 상기 베벨로이드기어(BG)와 상대기어(CG)가 특정한 예압으로 설치된 상태에서, 이들 기어들의 치합상태에 따른 드래그 토크를 측정하고자 할 때, 우선 상기 특정 예압이 형성되도록 제1위치조정장치 내지 제3위치조정장치를 작동하여 사기 베벨로이드기어(BG)와 상대기어(CG)의 치합상태를 조정한다.
이때, 상기 제1위치조정장치 내지 제3위치조정장치의 직선액츄에이터들의 작동력에 의해 상기 예압을 역으로 산출하는 방법에 의해 원하는 예압 상태로 상기 기어들의 치합상태를 구현할 수 있다.
상기와 같이 원하는 예압상태로 설정이 완료된 후, 상기 제1서보모터(7)를 구동하면서, 상기 제1서보모터(7)에서 소모되는 전류에 의해 상기 드래그 토크를 산출할 수 있다.
백래쉬를 측정하고자 할 때에는, 상기 베벨로이드기어(BG)를 고정한 상태에서 상기 제1서보모터(7)로 상기 상대기어(CG)를 정회전 및 역회전시키면서 상기 제1엔코더(9)로 그 회전 가능 범위를 측정함으로써, 백래쉬의 측정이 이루어지게 된다.
치 접촉 패턴의 경우, 상기 베벨로이드기어(BG)에 광명단 등과 같은 도료를 도포한 후 상기 제1서보모터(7)로 상기 상대기어(CG)를 소정시간 구동시킨 후, 상기 베벨로이드기어(BG)의 표면을 육안으로 확인하는 방법이 사용될 수 있다.
상기 전달오차의 측정 시에는, 상기 제1서보모터(7)와 제2서보모터(11)를 동시에 구동하면서, 예컨대 상기 제1서보모터(7)는 전달하고자 하는 구동력을 발생시키도록 하고, 상기 제2서보모터(11)는 발생이 예상되는 부하를 형성하도록 하면서, 상기 제1엔코더(9)와 제2엔코더(13)로 각 기어의 회전량을 측정함으로써, 가해진 구동력과 부하 및 각 기어의 회전량에 의해 전달오차의 산출이 이루어질 수 있다.
참고로, 이상에서 상하방향과 좌우방향은 이해의 편의상 도 1의 관점에서 언급된 것으로, 실제 현실에서도 상하좌우 방향을 의미할 수 있지만, 반드시 수직하고 수평한 방향만을 의미하는 것은 아니고, 상기 상하방향과 좌우방향은 동일 평면 상에서 서로 수직한 방향을 의미하는 넓은 의미로 해석될 수 있어서, 예컨대, 도 1과 같은 구성을 수평면 상에서 서로 직교하는 두 방향으로 직선운동하는 액츄에이터들의 배치로 구현할 수도 있는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 기준지그
3; 제1카운터지그
5; 제2카운터지그
7; 제1서보모터
9; 제1엔코더
11; 제2서보모터
13; 제2엔코더
15; 제어기
17; 제1직선액츄에이터
19; 제1어댑터
21; 제2직선액츄에이터
23; 제2어댑터
25; 제3직선액츄에이터
S; 테스트공간
F; 테스트프레임
BG; 베벨로이드기어
CG; 상대기어
CS; 케이스
HG; 하우징

Claims (5)

  1. 테스트공간을 구비한 테스트프레임과;
    상기 테스트공간 내에 위치하고 베벨로이드기어 및 상기 베벨로이드기어의 이에 치합되는 상대기어의 일측 회전축들이 삽입되는 기준지그와;
    상기 베벨로이드기어의 타측 회전축이 삽입되는 제1카운터지그와;
    상기 상대기어의 타측 회전축이 삽입되는 제2카운터지그와;
    상기 제1카운터지그에게 상기 테스트프레임에 대한 좌우방향 직선변위를 제공하는 것에 의해, 상기 기준지그에 대한 상기 베벨로이드기어 회전축의 각도를 변화시킬 수 있도록 구성된 제1위치조정장치와;
    상기 테스트프레임에 대해 상기 제2카운터지그를 좌우방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제2위치조정장치와;
    상기 테스트프레임에 대해 상기 기준지그를 상하방향으로 직선 운동시키도록 구비된 제3위치조정장치와;
    상기 베벨로이드기어에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제1위치조정장치를 통해 설치된 제1서보모터 및 제1엔코더와;
    상기 상대기어에 토크를 인가하고 회전량을 측정할 수 있도록 상기 제2위치조정장치를 통해 설치된 제2서보모터 및 제2엔코더와;
    상기 제1위치조정장치, 제2위치조정장치, 제3위치조정장치, 제1서보모터, 제1엔코더, 제2서보모터, 제2엔코더에 연결되어 제어하고 측정값을 입력 받도록 설치된 제어기;를 포함하여 구성되고,
    상기 기준지그와 제1카운터지그 및 제2카운터지그는 상기 베벨로이드기어와 상대기어가 장착될 설계 목적 대상 장치에 각각 장착되는 부위의 형상에 따라 형성된 것
    을 특징으로 하는 기어 시험장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1위치조정장치는
    상기 테스트프레임에 설치되어 상기 제어기의 제어에 따라 상기 좌우방향 직선변위를 형성하는 제1직선액츄에이터와;
    상기 제1카운터지그와 결합되고 상기 제1직선액츄에이터의 작동로드에 상대회동 가능하게 결합되며, 상기 제1서보모터와 제1엔코더가 탑재되는 제1어댑터;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기어 시험장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2위치조정장치는
    상기 테스트프레임에 설치되어 상기 제어기의 제어에 따라 상기 좌우방향 직선변위를 형성하는 제2직선액츄에이터와;
    상기 제2카운터지그와 결합되어 상기 제2직선액츄에이터의 작동로드에 의해 상기 테스트프레임에 대해 상기 좌우방향으로 직선이동 가능하게 결합되며, 상기 제2서보모터와 제2엔코더가 탑재되는 제2어댑터;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기어 시험장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3위치조정장치는
    상기 테스트프레임에 설치되어 상기 제어기의 제어에 따라 상기 상하방향 직선변위를 형성하여 상기 기준지그를 상하방향으로 직선 이동시키는 제3직선액츄에이터를 포함하여 구성되며;
    상기 제3직선액츄에이터는 상기 테스트프레임에 대하여 상기 좌우방향을 따라 위치를 가변하여 고정할 수 있도록 설치된 것
    을 특징으로 하는 기어 시험장치.
  5. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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