KR102265194B1

KR102265194B1 - Performance Evaluation Device of Decelerator

Info

Publication number: KR102265194B1
Application number: KR1020190154484A
Authority: KR
Inventors: 김종걸; 김무림; 신주성; 표주현; 서갑호
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-06-15
Also published as: KR20210065574A

Abstract

본 발명의 감속기의 성능 평가장치는, 지지프레임; 상기 지지프레임에 장착되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트에 장착되는 평가대상 감속기; 상기 감속기와 연결되는 입력측 회전축에 장착되는 구동모터와 토크센서와 엔코더를 포함하는 입력부; 상기 감속기와 연결되는 출력측 회전축에 장착되는 엔코더와 토크센서를 포함하는 출력부; 상기 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 출력단모터; 및 상기 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 정격토크용 브레이크를 포함한다.The performance evaluation apparatus of the reducer of the present invention, the support frame; a base plate mounted on the support frame; an evaluation target reducer mounted on the base plate; an input unit including a driving motor, a torque sensor, and an encoder mounted on an input-side rotation shaft connected to the speed reducer; an output unit including an encoder and a torque sensor mounted on an output-side rotation shaft connected to the reducer; an output stage motor selectively connected to the output side rotation shaft; and a brake for the rated torque selectively connected to the output-side rotation shaft.

Description

Performance Evaluation Device of Decelerator

본 발명은 감속기의 성능 평가장치에 관한 것으로서, 하모닉 감속기의 각도 전달 오차, 히스테리시스, 히스테리시스 로스, 반복정밀도, 라체팅토크, 무부하 기동토크, 증속기동토크, 무부하 런닝토크, 효율을 측정할 수 있는 감속기의 성능 평가장치에 관한 것이다.The present invention relates to a performance evaluation device for a speed reducer, and a speed reducer capable of measuring angular transmission error, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, and efficiency of a harmonic reducer It relates to the performance evaluation device of

일반적으로 하모닉 감속기는 기본적으로 원통형의 서큘러 스플라인(Circular Spline), 컵 형태의 플렉스 스플라인(Flex Spline) 및 웨이브 제너레이터(Wave Generator)로 구성되어 있다. 웨이브 제너레이터는 통상 타원 형상을 이루며 플렉스 스플라인의 내측에 설치된다. 웨이브 제너레이터가 장착된 플렉스 스플라인은 서큘러 스플라인의 내주면에 설치된다. 일반적으로 서큘러 스플라인 내주면과 플렉스 스플라인 외주면에는 치형이 가공되어 미끌림이 발생되지 않도록 구성된다.In general, the harmonic reducer is basically composed of a cylindrical circular spline, a cup-shaped flex spline, and a wave generator. The wave generator usually has an elliptical shape and is installed inside the flex spline. A flex spline equipped with a wave generator is installed on the inner circumferential surface of the circular spline. In general, teeth are machined on the inner circumferential surface of the circular spline and the outer circumferential surface of the flex spline so that slippage does not occur.

하모닉 감속기는 스트레인 웨이브 감속기라고도 하고, 대표적으로 로봇팔 등의 관절에 널리 사용되고 있다.The harmonic reducer is also called a strain wave reducer, and is typically widely used in joints such as robot arms.

하모닉 감속기는 개발 및 양산 과정에서 주기적으로 기본 성능과 품질 검사를 할 필요가 있다.It is necessary to periodically inspect the basic performance and quality of harmonic reducers during development and mass production.

종래기술에 따른 하모닉 감속기의 성능 평가장치는, 토크, 강성, 효율 등의 감속기의 한두가지 성능을 시험하도록 구성되어서, 감속기의 평가항목별로 별도의 시험장치를 통해 시험해야 하는 문제가 있다.The performance evaluation apparatus of the harmonic reducer according to the prior art is configured to test one or two performances of the reducer, such as torque, rigidity, and efficiency, and there is a problem in that it must be tested through a separate test apparatus for each evaluation item of the reducer.

대한민국 공개특허공보 제10-2006-0108006호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2006-0108006 대한민국 등록특허공보 제10-0926574호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0926574

본 발명은 하나의 평가장치로 하모닉 감속기의 각도 전달 오차, 히스테리시스, 히스테리시스 로스, 반복정밀도, 라체팅토크, 무부하 기동토크, 증속기동토크, 무부하 런닝토크, 효율을 측정하여 계산할 수 있는 감속기의 성능 평가장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is a performance evaluation of a reducer that can be calculated by measuring the angle transmission error, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, and efficiency of the harmonic reducer as one evaluation device The purpose is to provide a device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감속기의 성능 평가장치는, 지지프레임; 상기 지지프레임에 장착되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트에 장착되는 평가대상 감속기; 상기 감속기와 연결되는 입력측 회전축에 장착되는 구동모터와 토크센서와 엔코더를 포함하는 입력부; 상기 감속기와 연결되는 출력측 회전축에 장착되는 엔코더와 토크센서를 포함하는 출력부; 상기 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 출력단모터; 및 상기 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 정격토크용 브레이크를 포함한다.Performance evaluation apparatus of the present invention for achieving the above object, the support frame; a base plate mounted on the support frame; an evaluation target reducer mounted on the base plate; an input unit including a driving motor, a torque sensor, and an encoder mounted on an input-side rotation shaft connected to the speed reducer; an output unit including an encoder and a torque sensor mounted on an output-side rotation shaft connected to the reducer; an output stage motor selectively connected to the output side rotation shaft; and a brake for the rated torque selectively connected to the output-side rotation shaft.

상기 입력부는 상기 구동모터와 토크센서와 엔코더가 장착되고 상기 베이스플레이트 상에 회전축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되는 입력측 슬라이딩플레이트를 더 포함할 수 있다.The input unit may further include an input-side sliding plate on which the driving motor, the torque sensor, and the encoder are mounted and slidably mounted on the base plate in the direction of the rotation axis.

상기 입력측 슬라이딩플레이트는 하면에 상기 베이스플레이트 상에 구비되는 슬라이딩레일에 지지되는 슬라이딩부재를 구비할 수 있다.The input-side sliding plate may include a sliding member supported by a sliding rail provided on the base plate on a lower surface thereof.

상기 출력단모터와 정격토크용 브레이크는 상기 지지프레임 상에 회전축에 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되는 출력측 슬라이딩플레이트를 더 포함할 수 있다.The output stage motor and the brake for the rated torque may further include an output-side sliding plate slidably mounted on the support frame in a direction perpendicular to the rotation axis.

상기 출력측 슬라이딩플레이트는 하면에 상기 지지프레임 상에 구비되는 슬라이딩레일에 지지되는 슬라이딩부재를 구비할 수 있다.The output-side sliding plate may include a sliding member supported by a sliding rail provided on the support frame on a lower surface.

상기 출력단모터의 회전축과 상기 출력측 회전축은 외주면에 체결부재가 체결되는 체결공이 형성된 축연결부재에 의해 연결될 수 있다.The rotation shaft of the output stage motor and the output side rotation shaft may be connected to each other by a shaft connection member having a coupling hole to which the coupling member is fastened on an outer circumferential surface.

상기 평가대상 감속기는 하모닉 감속기일 수 있다.The evaluation target reducer may be a harmonic reducer.

상기 성능 평가장치는 감속기의 각도 전달 오차, 히스테리시스, 히스테리시스 로스, 반복정밀도, 라체팅토크, 무부하 기동토크, 증속기동토크, 무부하 런닝토크, 효율을 측정하여 계산할 수 있다.The performance evaluation device can be calculated by measuring the angle transmission error of the reducer, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, and efficiency.

상기 구동모터와 상기 출력단모터의 작동을 제어하고, 상기 입력부의 토크센서 및 엔코더와, 상기 출력부의 엔코더 및 토크센서의 측정값으로부터 감속기의 성능을 계산하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a control unit that controls the operation of the driving motor and the output stage motor, and calculates performance of the reducer from the torque sensor and encoder of the input unit, and the measured values of the encoder and torque sensor of the output unit.

상기 성능 평가장치에 전원을 공급하는 전원장치는, 상기 구동모터와 상기 출력단모터를 구동하기 위한 220V 3상 전원과, 상기 토크센서의 신호 제어를 위한 220V 단상 전원과, 상기 엔코더를 제어하기 위한 5V SMPS와, 상기 구동모터에 내장된 브레이크를 제어하기 위한 24V SMPS를 포함할 수 있다.A power supply for supplying power to the performance evaluation device includes a 220V three-phase power supply for driving the driving motor and the output stage motor, a 220V single-phase power supply for controlling the signal of the torque sensor, and 5V for controlling the encoder It may include an SMPS and a 24V SMPS for controlling a brake built into the driving motor.

상기한 본 발명의 감속기의 성능 평가장치에 의하면, 하나의 평가장치로 하모닉 감속기의 각도 전달 오차, 히스테리시스, 히스테리시스 로스, 반복정밀도, 라체팅토크, 무부하 기동토크, 증속기동토크, 무부하 런닝토크, 효율을 측정하여 계산할 수 있다.According to the performance evaluation device of the reducer of the present invention, as one evaluation device, angular transmission error, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, efficiency can be calculated by measuring

또한, 평가장치에 평가대상 감속기를 장착하고 모터 또는 브레이크를 연결한 후에는 제어부에 의해 토크 및 모션을 자동으로 제어하고 데이터를 수집하여 다양한 성능값을 계산하여 표시할 수 있다.In addition, after the reduction gear to be evaluated is mounted on the evaluation device and the motor or brake is connected, the torque and motion are automatically controlled by the control unit, and various performance values can be calculated and displayed by collecting data.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기의 성능 평가장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 성능 평가장치를 좌측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 성능 평가장치를 정면에서 바라본 사시도이다.
도 4는 성능 평가장치에 평가대상 감속기를 장착하는 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 성능 평가장치에 평가대상 감속기를 장착한 후 입력측 회전축을 결합하는 것을 나타내는 일부 사시도이다.
도 6은 성능 평가장치의 출력측 회전축을 축연결부재에 의해 출력단모터 또는 정격토크용 브레이크와 연결하는 과정을 나타내는 일부 사시도이다.
도 7은 성능 평가장치의 출력측 회전축이 축연결부재에 의해 정격토크용 브레이크와 결합된 것을 나타내는 사시도이다.
도 8은 성능 평가장치의 출력측 회전축을 정격토크용 브레이크와 결합하기 위해 축연결부재를 출력측 회전축 쪽으로 이동시킨 상태를 나타내는 일부 사시도이다.
도 9는 전원인터페이스의 구성과 연결 관계를 나타내는 블록도이다.
도 10은 제어인터페이스의 구성과 연결 관계를 나타내는 블록도이다.1 is a perspective view showing an apparatus for evaluating the performance of a speed reducer according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of the performance evaluation device of FIG. 1 viewed from the left.
3 is a perspective view of the performance evaluation device of FIG. 1 viewed from the front.
4 is an exploded perspective view illustrating a structure in which a reduction gear to be evaluated is mounted on a performance evaluation device.
5 is a partial perspective view illustrating coupling of an input-side rotation shaft after the reduction gear to be evaluated is mounted on the performance evaluation device.
6 is a partial perspective view illustrating a process of connecting an output-side rotating shaft of the performance evaluation device to an output stage motor or a rated torque brake by a shaft connection member.
7 is a perspective view showing that the output-side rotating shaft of the performance evaluation device is coupled to the rated torque brake by the shaft connecting member.
8 is a partial perspective view illustrating a state in which the shaft connection member is moved toward the output side rotation shaft in order to couple the output side rotation shaft of the performance evaluation device with the rated torque brake.
9 is a block diagram showing the configuration and connection relationship of a power interface.
10 is a block diagram illustrating a configuration and connection relationship of a control interface.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprising' or 'having' are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기의 성능 평가장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 성능 평가장치를 좌측에서 바라본 사시도이며, 도 3은 도 1의 성능 평가장치를 정면에서 바라본 사시도이다.1 is a perspective view showing a performance evaluation apparatus of a speed reducer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the performance evaluation apparatus of FIG. 1 as viewed from the left, and FIG. 3 is a front view of the performance evaluation apparatus of FIG. is a perspective view.

본 발명의 일 실시예에 따른 감속기의 성능 평가장치(100)는, 지지프레임(110), 지지프레임에 장착되는 베이스플레이트(120), 베이스플레이트에 장착되는 평가대상 감속기(310), 감속기와 연결되는 입력측 회전축(210)에 장착되는 구동모터(220)와 토크센서(230)와 엔코더(250)를 포함하는 입력부(200), 감속기와 연결되는 출력측 회전축(320)에 장착되는 엔코더(340)와 토크센서(350)를 포함하는 출력부(300), 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 출력단모터(160), 및 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 정격토크용 브레이크(170)를 포함한다.The performance evaluation apparatus 100 of the reducer according to an embodiment of the present invention is connected to the support frame 110, the base plate 120 mounted on the support frame, the evaluation target reducer 310 mounted on the base plate, and the reducer The input unit 200 including the drive motor 220 and the torque sensor 230 and the encoder 250 mounted on the input side rotation shaft 210, the encoder 340 mounted on the output side rotation shaft 320 connected to the reducer and It includes an output unit 300 including a torque sensor 350 , an output stage motor 160 selectively connected to the output side rotation shaft, and a brake 170 for rated torque selectively connected to the output side rotation shaft.

지지프레임(110)은 복수의 수평프레임과 수직프레임이 서로 결합되어 형성되고, 하단에는 복수의 바퀴와 복수의 높이조절다리를 포함할 수 있다. 지지프레임(110)은 입력부(200)와 출력부(300)가 회전축 방향으로 길게 형성되고 출력측 회전축(320)의 단부쪽은 회전축에 수직인 방향으로 길게 형성될 수 있다.The support frame 110 is formed by coupling a plurality of horizontal frames and vertical frames to each other, and may include a plurality of wheels and a plurality of height adjustment legs at the lower end. In the support frame 110 , the input unit 200 and the output unit 300 may be formed to be elongated in a direction of a rotation axis, and an end of the output side rotation shaft 320 may be formed to be elongated in a direction perpendicular to the axis of rotation.

베이스플레이트(120)는 지지프레임(110)의 상면에 고정되어 입력부(200)와 출력부(300)를 지지할 수 있다. 또한, 입력부(200)는 베이스플레이트(120)의 우측 상면에 슬라이딩 가능하게 장착되는 입력측 슬라이딩플레이트(130)를 더 포함할 수 있다. 베이스플레이트(120)는 상면이 입력측 슬라이딩플레이트(130)와 일치하도록 복수의 플레이트로 구성될 수 있다. 즉, 출력부(300)의 베이스플레이트(120)의 상면은 입력부(200)의 슬라이딩플레이트(130)와 일치하도록 배치될 수 있다.The base plate 120 may be fixed to the upper surface of the support frame 110 to support the input unit 200 and the output unit 300 . In addition, the input unit 200 may further include an input-side sliding plate 130 that is slidably mounted on the upper right side of the base plate 120 . The base plate 120 may be composed of a plurality of plates so that the upper surface coincides with the input-side sliding plate 130 . That is, the upper surface of the base plate 120 of the output unit 300 may be disposed to coincide with the sliding plate 130 of the input unit 200 .

평가대상 감속기(310)는 베이스플레이트(120)의 일측 상면에 장착될 수 있다. 이를 위해, 후술하는 바와 같이 베이스플레이트(120)의 상면에는 고정블록(312, 도 4 참조)이 복수의 체결부재에 의해 결합될 수 있다.The reduction gear to be evaluated 310 may be mounted on one upper surface of the base plate 120 . To this end, a fixing block 312 (refer to FIG. 4 ) may be coupled to the upper surface of the base plate 120 by a plurality of fastening members, as will be described later.

입력부(200)는 평가대상 감속기(310)와 연결되는 입력측 회전축(210)에 연결되는 구동모터(220)와 토크센서(230)와 엔코더(250)를 포함할 수 있다.The input unit 200 may include a driving motor 220 connected to the input-side rotation shaft 210 connected to the evaluation target reducer 310 , a torque sensor 230 , and an encoder 250 .

구동모터(220)는 슬라이딩플레이트(130)의 일측에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 지그에 장착될 수 있다. 구동모터(220)는 후술하는 바와 같이 서보드라이브에 의해 제어되고 정밀하게 구동될 수 있는 서보모터일 수 있다.The driving motor 220 may be mounted on a jig coupled to one side of the sliding plate 130 by a plurality of fastening members. The driving motor 220 may be a servo motor that can be controlled and precisely driven by a servo drive as will be described later.

토크센서(230)도 슬라이딩플레이트(130)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 지그에 장착될 수 있다. 토크센서(230)는 스트레인 게이지식 토크센서와 광학식 토크센서 중 하나가 사용될 수 있다. 토크센서(230)는 구동모터(220)에 의해 입력측 회전축(210)에 가해지는 토크를 측정할 수 있다.The torque sensor 230 may also be mounted on a jig coupled to the upper surface of the sliding plate 130 by a plurality of fastening members. As the torque sensor 230, one of a strain gauge type torque sensor and an optical torque sensor may be used. The torque sensor 230 may measure the torque applied to the input-side rotation shaft 210 by the driving motor 220 .

엔코더(250)도 슬라이딩플레이트(130)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 지그에 장착될 수 있다. 엔코더(250)는 입력측 회전축(210)의 회전 속도를 측정할 수 있다.The encoder 250 may also be mounted on a jig coupled to the upper surface of the sliding plate 130 by a plurality of fastening members. The encoder 250 may measure the rotation speed of the input-side rotation shaft 210 .

입력측 회전축(210)은 슬라이딩플레이트(130)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 복수의 회전축 지지용 지그(240)에 의해 장착될 수 있다. 구체적으로, 토크센서(230)와 엔코더(250) 사이에 2개의 지그(240)와, 감속기(310)의 회전축과 연결되는 입력측 회전축(210) 쪽에 2개의 지그(240)가 배치될 수 있다.The input-side rotation shaft 210 may be mounted by a plurality of rotation shaft support jigs 240 coupled to the upper surface of the sliding plate 130 by a plurality of fastening members. Specifically, two jigs 240 are disposed between the torque sensor 230 and the encoder 250 , and the two jigs 240 are disposed on the side of the input-side rotation shaft 210 connected to the rotation shaft of the reducer 310 .

출력부(300)는 베이스플레이트(120)의 상면에 장착되는 감속기(310)와 연결되는 출력측 회전축(320)에 장착되는 엔코더(340)와 토크센서(350)를 포함할 수 있다.The output unit 300 may include an encoder 340 and a torque sensor 350 mounted on the output side rotation shaft 320 connected to the reduction gear 310 mounted on the upper surface of the base plate 120 .

엔코더(340)는 베이스플레이트(120)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 지그에 장착될 수 있다. 엔코더(250)는 출력측 회전축(320)의 회전 속도를 측정할 수 있다.The encoder 340 may be mounted on a jig coupled to the upper surface of the base plate 120 by a plurality of fastening members. The encoder 250 may measure the rotation speed of the output-side rotation shaft 320 .

토크센서(350)도 베이스플레이트(120)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 지그에 장착될 수 있다. 토크센서(350)는 스트레인 게이지식 토크센서와 광학식 토크센서 중 하나가 사용될 수 있다. 토크센서(350)는 출력단모터(160)에 의해 출력측 회전축(320)에 가해지는 토크를 측정할 수 있다.The torque sensor 350 may also be mounted on a jig coupled to the upper surface of the base plate 120 by a plurality of fastening members. As the torque sensor 350, one of a strain gauge type torque sensor and an optical torque sensor may be used. The torque sensor 350 may measure the torque applied to the output side rotation shaft 320 by the output stage motor 160 .

또한, 출력측 회전축(320)은 베이스플레이트(120)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 결합되는 복수의 회전축 지지용 지그(330)에 의해 장착될 수 있다. 구체적으로, 출력측 회전축(320)은 엔코더(340)의 양측에 2개의 회전축 지지용 지그(330)가 배치될 수 있다.In addition, the output-side rotation shaft 320 may be mounted by a plurality of rotation shaft support jigs 330 coupled to the upper surface of the base plate 120 by a plurality of fastening members. Specifically, the output-side rotation shaft 320 may have two rotation shaft support jigs 330 on both sides of the encoder 340 .

지지프레임(110)의 출력측 단부에는 출력측 슬라이딩플레이트(140)가 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다. 이를 위해, 지지프레임(110)의 일측 상면에는 출력단지지플레이트(111)가 결합되고, 이 출력단지지플레이트(111)에 출력측 슬라이딩플레이트(140)가 회전축에 수직인 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다.An output-side sliding plate 140 may be slidably mounted on an output-side end of the support frame 110 . To this end, the output terminal support plate 111 is coupled to the upper surface of one side of the support frame 110, and the output side sliding plate 140 is slidably mounted to the output terminal support plate 111 in a direction perpendicular to the rotation axis. .

출력단지지플레이트(111)의 상면에는 출력측 회전축에 선택적으로 연결되는 출력단모터(160)와 정격토크용 브레이크(170)가 장착될 수 있다.The output stage motor 160 and the rated torque brake 170 selectively connected to the output side rotation shaft may be mounted on the upper surface of the output stage support plate 111 .

출력단모터(160)는 후술하는 바와 같이 서보드라이브에 의해 제어되고 정밀하게 구동될 수 있는 서보모터일 수 있다. 출력단모터(160)에는 감속기(165)가 연결될 수 있다. 감속기(165)는 출력측 슬라이딩플레이트(140)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 장착되는 지그에 장착되고, 출력단모터(160)가 감속기(165)에 연결될 수 있다.The output stage motor 160 may be a servo motor that can be controlled and precisely driven by a servo drive as will be described later. A speed reducer 165 may be connected to the output stage motor 160 . The reducer 165 may be mounted on a jig mounted on the upper surface of the output-side sliding plate 140 by a plurality of fastening members, and the output stage motor 160 may be connected to the reducer 165 .

출력단모터(160)는 서보모터로 구성될 수 있고, 감속기(165)가 연결될 수 있다. 정격토크용 브레이크(170)는 감속기(310)의 효율을 측정할 때 출력측 회전축(320)에 선택적으로 연결될 수 있다.The output stage motor 160 may be configured as a servo motor, and a reducer 165 may be connected thereto. The brake 170 for the rated torque may be selectively connected to the output-side rotation shaft 320 when measuring the efficiency of the reducer 310 .

한편, 입력측 슬라이딩플레이트(130)는 하면에 베이스플레이트(120) 상에 구비되는 슬라이딩레일(122)에 지지되는 슬라이딩부재(132)를 구비할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이딩레일(122)은 베이스플레이트(120)의 상면에 회전축에 평행한 방향으로 길쭉하게 3개가 장착될 수 있다. 슬라이딩레일(122)의 단면은 상부의 폭이 하부보다 넓은 형태를 가질 수 있다. 슬라이딩부재(132)는 입력측 슬라이딩플레이트(130)의 하면에 결합되고, 슬라이딩레일(122) 하나에 2개의 슬라이딩부재(132)가 대응하여 형성될 수 있다. 슬라이딩부재(132)는 슬라이딩레일(122)의 상부가 삽입되는 홈부를 가지고 있어서, 슬라이딩부재(132)가 슬라이딩레일(122)에 장착되어 회전축 방향으로만 이동될 수 있다.On the other hand, the input-side sliding plate 130 may include a sliding member 132 supported by the sliding rail 122 provided on the base plate 120 on the lower surface. As shown in FIG. 2 , three sliding rails 122 may be mounted on the upper surface of the base plate 120 elongated in a direction parallel to the rotation axis. The cross-section of the sliding rail 122 may have a shape in which the width of the upper part is wider than that of the lower part. The sliding member 132 may be coupled to the lower surface of the input-side sliding plate 130 , and two sliding members 132 may be formed to correspond to one sliding rail 122 . The sliding member 132 has a groove portion into which the upper portion of the sliding rail 122 is inserted, so that the sliding member 132 is mounted on the sliding rail 122 and can be moved only in the direction of the rotation axis.

입력측 슬라이딩플레이트(130)에는 복수의 레버슬롯(135)이 관통 형성되고, 베이스플레이트(120)에는 복수의 레버슬롯(135)에 대응하여 복수의 고정레버(125)가 구비될 수 있다. 레버슬롯(135)은 직사각형 모양으로 형성된 입력측 슬라이딩플레이트(130)의 네 꼭지점 부근에 회전축 방향으로 4개가 형성될 수 있다. 고정레버(125)는 레버슬롯(135)을 통과하여 상단의 레버를 돌리면 입력측 슬라이딩플레이트(130)가 압착되어 움직이지 않도록 고정될 수 있다.A plurality of lever slots 135 may be formed through the input-side sliding plate 130 , and a plurality of fixing levers 125 may be provided in the base plate 120 to correspond to the plurality of lever slots 135 . Four lever slots 135 may be formed in the direction of the rotation axis in the vicinity of the four vertices of the input-side sliding plate 130 formed in a rectangular shape. When the fixing lever 125 passes through the lever slot 135 and the upper lever is turned, the input-side sliding plate 130 is compressed and fixed so as not to move.

또한, 출력측 슬라이딩플레이트(140)는 하면에 출력단지지플레이트(111) 상에 구비되는 슬라이딩레일(112)에 지지되는 슬라이딩부재(142)를 구비할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라이딩레일(112)은 출력단지지플레이트(111)의 상면에 회전축에 수직인 방향으로 길쭉하게 3개가 장착될 수 있다. 슬라이딩레일(112)의 단면은 상부의 폭이 하부보다 넓은 형태를 가질 수 있다. 슬라이딩부재(142)는 출력측 슬라이딩플레이트(140)의 하면에 결합되고, 슬라이딩레일(112) 하나에 2개의 슬라이딩부재(142)가 대응하여 형성될 수 있다. 슬라이딩부재(142)는 슬라이딩레일(112)의 상부가 삽입되는 홈부를 가지고 있어서, 슬라이딩부재(142)가 슬라이딩레일(112)에 장착되어 회전축에 수직인 방향으로만 이동될 수 있다.In addition, the output side sliding plate 140 may include a sliding member 142 supported by the sliding rail 112 provided on the output terminal support plate 111 on the lower surface. As shown in FIG. 3 , three sliding rails 112 may be mounted on the upper surface of the output terminal support plate 111 elongated in a direction perpendicular to the rotation axis. The cross-section of the sliding rail 112 may have a shape in which the width of the upper part is wider than that of the lower part. The sliding member 142 may be coupled to the lower surface of the output-side sliding plate 140 , and two sliding members 142 may be formed to correspond to one sliding rail 112 . The sliding member 142 has a groove into which the upper portion of the sliding rail 112 is inserted, so that the sliding member 142 is mounted on the sliding rail 112 and can be moved only in a direction perpendicular to the axis of rotation.

출력측 슬라이딩플레이트(140)에도 복수의 레버슬롯(145)이 관통 형성되고, 출력단지지플레이트(111)에는 복수의 레버슬롯(145)에 대응하여 복수의 고정레버(115)가 구비될 수 있다. 레버슬롯(145)은 직사각형 모양으로 형성된 출력측 슬라이딩플레이트(140)의 네 변 가까이에 회전축에 수직인 방향으로 4개가 형성될 수 있다. 출력측 슬라이딩플레이트(140)의 단변측에 형성된 레버슬롯(145)은 그 단변에 개구된 형태로 형성될 수 있다. 출력측 슬라이딩플레이트(140)의 장변 가까이에 형성된 레버슬롯(145)은 단변측 레버슬롯(145)보다 길게 형성될 수 있다. 고정레버(115)는 레버슬롯(145)을 통과하여 상단의 레버를 돌리면 출력측 슬라이딩플레이트(140)가 압착되어 움직이지 않도록 고정될 수 있다.A plurality of lever slots 145 may be formed through the output side sliding plate 140 , and a plurality of fixing levers 115 may be provided in the output terminal support plate 111 to correspond to the plurality of lever slots 145 . Four lever slots 145 may be formed in a direction perpendicular to the rotation axis near four sides of the output-side sliding plate 140 formed in a rectangular shape. The lever slot 145 formed on the short side of the output-side sliding plate 140 may be formed in an open shape on the short side. The lever slot 145 formed near the long side of the output-side sliding plate 140 may be formed longer than the short-side lever slot 145 . When the fixing lever 115 passes through the lever slot 145 and the upper lever is turned, the output-side sliding plate 140 is compressed and fixed so as not to move.

도 4는 성능 평가장치에 평가대상 감속기를 장착하는 구조를 나타내는 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view illustrating a structure in which a reduction gear to be evaluated is mounted on a performance evaluation device.

평가대상 감속기(310)는 하모닉 감속기, 즉 스트레인 웨이브 감속기일 수 있다. 먼저, 감속기(310)의 출력측에 출력축(316)이 결합된다. 다음에, 감속기(310)의 입력측에 입력축(318)이 결합된다. 다음에, 출력축(316)과 입력축(318)이 결합된 감속기(310)의 외주면에 플랜지(314)가 결합된다. 다음에, 베이스플레이트(120)의 상면에 복수의 체결부재에 의해 고정되는 고정블록(312)에 감속기(310)와 조립된 플랜지(314)를 삽입하여 장착한다.The evaluation target reducer 310 may be a harmonic reducer, that is, a strain wave reducer. First, the output shaft 316 is coupled to the output side of the reducer 310 . Next, the input shaft 318 is coupled to the input side of the reducer 310 . Next, the flange 314 is coupled to the outer peripheral surface of the reducer 310 to which the output shaft 316 and the input shaft 318 are coupled. Next, the flange 314 assembled with the reducer 310 is inserted and mounted in the fixing block 312 fixed to the upper surface of the base plate 120 by a plurality of fastening members.

도 5는 성능 평가장치에 평가대상 감속기를 장착한 후 입력측 회전축을 결합하는 것을 나타내는 일부 사시도이다.5 is a partial perspective view illustrating coupling of an input-side rotation shaft after the reduction gear to be evaluated is mounted on the performance evaluation device.

평가대상 감속기(310)의 입력축(318)과 입력측 회전축(210)은 축연결부재(215)에 의해 축결합될 수 있다. 축연결부재(215)는 원통형 부재의 단부 외주면에서 반경방향으로 체결부재가 체결되는 체결공이 형성될 수 있다. 그래서, 입력축(318)과 입력측 회전축(210)의 각 단부를 축연결부재(215)에 삽입하고 체결부재를 체결함으로써, 입력축(318)과 입력측 회전축(210)을 축결합할 수 있다.The input shaft 318 and the input-side rotation shaft 210 of the reduction gear 310 to be evaluated may be shaft-coupled by the shaft connection member 215 . The shaft connecting member 215 may have a fastening hole to which the fastening member is fastened in a radial direction from the outer peripheral surface of the end of the cylindrical member. Thus, by inserting each end of the input shaft 318 and the input-side rotary shaft 210 into the shaft connecting member 215 and fastening the fastening member, the input shaft 318 and the input-side rotary shaft 210 can be shaft-coupled.

도 5에 도시된 바와 같이, 입력측 슬라이딩플레이트(130)를 감속기(310)로부터 멀리 슬라이딩시킨 다음에, 상기한 바와 같이 입력축(318)과 입력측 회전축(210)을 축결합할 수 있다.As shown in FIG. 5 , after sliding the input-side sliding plate 130 away from the reducer 310 , the input shaft 318 and the input-side rotating shaft 210 may be shaft-coupled as described above.

도 6은 성능 평가장치의 출력측 회전축을 축연결부재에 의해 출력단모터 또는 정격토크용 브레이크와 연결하는 과정을 나타내는 일부 사시도이고, 도 7은 성능 평가장치의 출력측 회전축이 축연결부재에 의해 정격토크용 브레이크와 결합된 것을 나타내는 사시도이며, 도 8은 성능 평가장치의 출력측 회전축을 정격토크용 브레이크와 결합하기 위해 축연결부재를 출력측 회전축 쪽으로 이동시킨 상태를 나타내는 일부 사시도이다.6 is a partial perspective view illustrating a process of connecting the output-side rotating shaft of the performance evaluation device with the output stage motor or the rated torque brake by the shaft connection member, and FIG. 7 is the output-side rotating shaft of the performance evaluation device for the rated torque by the shaft connection member. It is a perspective view showing the combination with the brake, and FIG. 8 is a partial perspective view showing the state in which the shaft connection member is moved toward the output side rotation shaft in order to couple the output side rotation shaft of the performance evaluation device with the rated torque brake.

출력단모터(160)의 회전축과 출력측 회전축(320)은 외주면에 체결부재가 체결되는 체결공이 형성된 축연결부재(150)에 의해 연결될 수 있다. 축연결부재(150)는 원통형 부재의 단부 외주면에서 반경방향으로 체결부재가 체결되는 체결공이 형성될 수 있다. 그래서, 출력단모터(160)의 회전축과 출력측 회전축(320)의 각 단부를 축연결부재(150)에 삽입하고 체결부재를 체결함으로써, 출력단모터(160)의 회전축과 출력측 회전축(320)을 축결합할 수 있다.The rotating shaft of the output stage motor 160 and the output side rotating shaft 320 may be connected by a shaft connecting member 150 having a fastening hole to which the fastening member is fastened on the outer circumferential surface. The shaft connecting member 150 may be formed with a fastening hole to which the fastening member is fastened in a radial direction from the outer peripheral surface of the end of the cylindrical member. So, by inserting each end of the rotation shaft of the output stage motor 160 and the output side rotation shaft 320 into the shaft connection member 150 and fastening the fastening member, the rotation shaft of the output stage motor 160 and the output side rotation shaft 320 are shaft-coupled. can do.

그리고, 평가대상 감속기(310)의 출력축과 출력측 회전축(320) 사이에도 축연결부재(152)가 구비될 수 있다. 이 축연결부재(152)는 상기한 축연결부재(150)와 유사한 형태로 구성되고, 후술하는 바와 같이 무부하 런닝토크를 측정할 때 축연결부재(152)를 풀어서 감속기(310)의 출력축과 출력측 회전축(320) 사이의 연결을 해제할 수 있다.In addition, the shaft connection member 152 may be provided between the output shaft of the reduction gear to be evaluated 310 and the output side rotation shaft 320 . The shaft connection member 152 is configured in a shape similar to the shaft connection member 150 described above, and as described later, when measuring the no-load running torque, the shaft connection member 152 is loosened to the output shaft and the output side of the reduction gear 310 . The connection between the rotation shafts 320 may be released.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이 축연결부재(150)가 출력단모터(160) 및 감속기(165)의 회전축과 출력측 회전축(320) 사이에 감속기(165) 쪽으로 치우쳐서 결합되어 있는 상태에서, 축연결부재(150)의 체결부재를 풀고 축연결부재(150)를 출력측 회전축(320)을 따라 토크센서(350)에 밀착되도록 이동시킨다.First, as shown in FIG. 1 , the shaft connection member 150 is coupled between the rotation shaft of the output stage motor 160 and the speed reducer 165 and the output side rotation shaft 320 in a state where it is biased toward the reducer 165 and coupled to the shaft connection. Loosen the fastening member of the member 150 and move the shaft connecting member 150 to be in close contact with the torque sensor 350 along the output side rotation shaft 320 .

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 출력측 슬라이딩플레이트(140)를 우측으로 슬라이딩 이동시킨다. 이때, 축연결부재(150)가 토크센서(350)에 밀착되도록 이동되어 있기 때문에, 축연결부재(150)가 출력단모터(160)의 회전축 또는 정격토크용 브레이크(170)의 회전축과 간섭되지 않을 수 있다.Next, as shown in FIG. 6 , the output-side sliding plate 140 is slid to the right. At this time, since the shaft connection member 150 is moved to be in close contact with the torque sensor 350 , the shaft connection member 150 does not interfere with the rotation shaft of the output stage motor 160 or the rotation shaft of the rated torque brake 170 . can

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 정격토크용 브레이크(170)의 회전축이 출력측 회전축(320)과 일치하는 위치에 오도록 출력측 슬라이딩플레이트(140)를 이동시킨다. 그런 후, 고정레버(115)를 조여서 출력측 슬라이딩플레이트(140)를 고정한다.Next, as shown in FIG. 7 , the output-side sliding plate 140 is moved so that the rotational shaft of the rated torque brake 170 coincides with the output-side rotational shaft 320 . Then, the output-side sliding plate 140 is fixed by tightening the fixing lever 115 .

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 축연결부재(150)를 정격토크용 브레이크(170) 쪽으로 밀착되도록 이동시킨 다음 체결부재를 체결하여 고정한다. 그러면, 정격토크용 브레이크(170)의 회전축과 출력측 회전축(320)이 축결합될 수 있다. 이 상태에서 구동모터(220)를 구동하면 평가대상 감속기(310)의 효율을 측정할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8 , the shaft connecting member 150 is moved to be in close contact with the rated torque brake 170 , and then the fastening member is fastened to fix it. Then, the rotation shaft of the rated torque brake 170 and the output side rotation shaft 320 may be shaft-coupled. If the driving motor 220 is driven in this state, the efficiency of the reduction gear 310 to be evaluated can be measured.

본 발명의 성능 평가장치는 감속기의 각도 전달 오차, 히스테리시스, 히스테리시스 로스, 반복정밀도, 라체팅토크, 무부하 기동토크, 증속기동토크, 무부하 런닝토크, 효율을 측정하여 계산할 수 있다.The performance evaluation apparatus of the present invention can be calculated by measuring the angle transmission error of the reducer, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, and efficiency.

각도 전달 오차는 출력축이 무부하인 상태에서 입력단 회전속도와 출력단 회전속도를 측정하여 계산할 수 있다. 즉, 각도 전달 오차는 "(출력단 회전각도 - 입력단 회전각도)/감속비"로부터 계산할 수 있다.The angle transmission error can be calculated by measuring the rotational speed of the input terminal and the rotational speed of the output terminal when the output shaft is not loaded. That is, the angle transmission error can be calculated from "(output end rotation angle - input end rotation angle)/deceleration ratio".

히스테리시스(Hysteresis)는 토크와 각도의 관계로부터 계산할 수 있다. 입력단을 고정한 상태에서 출력단을 정격토크로 비틀어서 히스테리시스를 구할 수 있다. 이때, 감속기의 조립 정도 및 측정장비의 축 정렬 정도가 요구된다. 또한, 출력부(300)의 토크센서(350)의 정렬 정도에 의해, 출력단에 기본적으로 가해지는 토크를 최소화할 필요가 있다.Hysteresis can be calculated from the relationship between torque and angle. Hysteresis can be obtained by twisting the output terminal to the rated torque while the input terminal is fixed. At this time, the degree of assembly of the reducer and the degree of alignment of the axis of the measuring equipment are required. In addition, it is necessary to minimize the torque basically applied to the output terminal by the degree of alignment of the torque sensor 350 of the output unit 300 .

입력축을 고정시킬 때 발생되는 비틀림을 최소화할 필요가 있다. 또한, 출력축에 정격 토크를 가하여 좌우로 비틀게 되는데, 이때 비틀림 각도가 강성에 영향을 주게 되므로 비틀림을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해, 입력측 회전축(210)은 복수의 회전축 지지용 지그(240)에 의해 입력측 슬라이딩플레이트(130) 상에 견고하게 장착되고, 출력측 회전축(320)은 복수의 회전축 지지용 지그(330)에 의해 베이스플레이트(120) 상에 견고하게 장착될 수 있다.It is necessary to minimize the torsion generated when fixing the input shaft. In addition, it is twisted left and right by applying the rated torque to the output shaft. At this time, since the twist angle affects the rigidity, it is necessary to minimize the twist. To this end, the input-side rotary shaft 210 is firmly mounted on the input-side sliding plate 130 by a plurality of rotary shaft support jigs 240 , and the output-side rotary shaft 320 is supported by a plurality of rotary shaft support jigs 330 . It may be firmly mounted on the base plate 120 .

히스테리시스 로스(Hysteresis Loss)는 정격 토크의 3% 지점의 각도 값의 차이로부터 계산할 수 있다.The hysteresis loss can be calculated from the difference in the angle value at 3% of the rated torque.

반복정밀도는 입력축을 특정 구간 반복 동작하여 측정할 수 있다. 즉, 입력측 회전축(210)을 특정 구간에서 반복적으로 회전 동작시켜서 최종 회전위치의 특정값을 기준으로 반복정밀도를 측정할 수 있다. 이때, 출력단은 무부하인 상태에서 사용자가 특정 위치로 반복 횟수를 지정하여 구동모터(220)를 구동하고 최종 회전위치를 측정함으로써 반복정밀도를 측정할 수 있다.Repeatability can be measured by repeatedly operating the input axis in a specific section. That is, by repeatedly rotating the input-side rotating shaft 210 in a specific section, repeatability can be measured based on a specific value of the final rotational position. In this case, the output stage can measure the repeatability by designating the number of repetitions to a specific position by the user in a no-load state, driving the driving motor 220 , and measuring the final rotational position.

라체팅토크(Ratcheting Torque)는 좌굴토크라고도 하고, 입력축을 고정한 상태에서 출력단 토크를 증가시키면서 시험한다. 입력측 회전축(210)을 고정한 상태에서 출력단 토크를 서서히 증가시키면, 순간적으로 출력단 회전각도가 커지는 지점이 나타나는데, 이 순간의 토크 값을 라체팅토크라 할 수 있다.Ratcheting torque, also called buckling torque, is tested while the input shaft is fixed and the output end torque is increased. If the output end torque is gradually increased while the input side rotation shaft 210 is fixed, a point at which the output end rotation angle increases momentarily appears, and the torque value at this moment may be referred to as ratcheting torque.

라체팅토크를 측정하는 첫번째 방법으로, 입력단을 일정 속도로 구동하면서 출력단에 회전방향의 반대방향으로 토크를 가하여 라체팅토크를 측정할 수 있다. 이때, 순간적으로 출력단 토크를 크게 가하면 평가장치가 파손될 우려가 있으므로 출력단 토크를 서서히 증가시키는 것이 바람직하다.As a first method of measuring the ratcheting torque, the ratcheting torque can be measured by driving the input end at a constant speed and applying a torque to the output end in the opposite direction to the rotational direction. At this time, since there is a risk that the evaluation device may be damaged if the torque of the output terminal is momentarily increased, it is preferable to gradually increase the torque of the output terminal.

라체팅토크를 측정하는 두번째 방법으로, 입력단을 고정한 상태에서 출력단에 서서히 토크를 증가시키면서 라체팅토크를 측정할 수 있다.As a second method of measuring the ratcheting torque, the ratcheting torque can be measured while gradually increasing the torque at the output end while the input end is fixed.

무부하 기동토크는 감속기의 출력단이 무부하인 상태에서 감속기의 입력단에 토크를 서서히 가하여 출력단이 회전하기 시작하는 순간을 측정함으로써 계산할 수 있다. 구체적으로, 출력측 회전축(320)에 엔코더(340)만 연결하고 출력단모터(160)와는 연결하지 않는다. 이 상태에서, 구동모터(220)를 작동시켜 입력측 회전축(210)에 토크를 가하되 소정 주기마다 일정량의 토크를 증가시킨다. 일정시간마다 이전의 출력부 엔코더(340) 측정값과 현재의 출력부 엔코더(340) 측정값을 비교한다. 비교 결과 현재의 측정값이 크면 입력단 토크를 증가시키지 않고, 변동이 없다면 입력단 토크를 증가시킨다. 이러한 과정을 수회 반복하고, 출력단이 일정시간동안 동일한 속도로 회전한다고 판단되면, 이때의 입력단 토크를 무부하 기동토크로 사용할 수 있다.The no-load starting torque can be calculated by measuring the moment when the output end of the reducer starts to rotate by gradually applying the torque to the input end of the reducer in a state where the output end of the reducer is not loaded. Specifically, only the encoder 340 is connected to the output-side rotation shaft 320 and not to the output stage motor 160 . In this state, a torque is applied to the input-side rotation shaft 210 by operating the driving motor 220 , but a predetermined amount of torque is increased every predetermined period. The previous output encoder 340 measured value is compared with the current output encoder 340 measured value every predetermined time. As a result of comparison, if the current measured value is large, the input torque is not increased, and if there is no change, the input torque is increased. If this process is repeated several times and it is determined that the output stage rotates at the same speed for a predetermined time, the input stage torque at this time can be used as the no-load starting torque.

증속기동토크는 감속기 출력단에 토크를 서서히 입력하여 입력단이 회전하기 시작하는 순간의 토크를 측정하는 것이다. 이는 무부하 기동토크를 측정할 때와 역으로 동작시켜서 구할 수 있고, 구동모터(220)부터 출력단모터(160)까지 모두 연결된 상태에서 측정할 수 있다.The acceleration starting torque is to gradually input the torque to the output stage of the reducer and measure the torque at the moment when the input stage starts to rotate. This can be obtained by operating the reverse of that when measuring the no-load starting torque, and can be measured in a state in which everything from the driving motor 220 to the output stage motor 160 is connected.

다만, 감속기 대신 연결블록을 연결하여 기본구동토크를 측정한 다음, 증속기동토크의 측정값에서 기본구동토크를 뺀 값을 증속기동토크로 사용할 수 있다.However, after measuring the basic driving torque by connecting the connecting block instead of the reducer, the value obtained by subtracting the basic driving torque from the measured value of the increasing starting torque can be used as the increasing starting torque.

무부하 런닝토크는 무부하 상태의 감속기 입력축을 고속 회전하는데 필요한 토크를 말한다. 측정방법을 설명하면, 출력측 회전축(320)에 엔코더(340)까지 연결된 상태에서 감속기(310) 출력단의 축연결부재(152)를 풀어서 출력측 회전축(320)과의 연결을 해제한다. 구동모터(220)를 작동하여 입력측 회전축(210)을 2000rpm으로 회전시킬 때 토크센서(230)로 토크값을 측정한다. 시험 데이터는 2000rpm까지 구동할 때 rpm에 대한 입력축 토크의 그래프로 나타낼 수 있다.The no-load running torque refers to the torque required to rotate the input shaft of the reducer under no-load at high speed. To describe the measurement method, in a state in which the encoder 340 is connected to the output side rotation shaft 320 , the shaft connection member 152 of the output end of the reducer 310 is loosened to release the connection with the output side rotation shaft 320 . When the driving motor 220 is operated to rotate the input-side rotating shaft 210 at 2000 rpm, a torque value is measured by the torque sensor 230 . The test data can be represented as a graph of the input shaft torque versus rpm when driving up to 2000 rpm.

감속기의 효율은 감속기 출력단에 정격 토크를 일정하게 인가한 후 입력단을 회전하여 rpm을 측정해서 계산할 수 있다. 구체적인 측정방법은 다음과 같다. The efficiency of the reducer can be calculated by applying a constant rated torque to the output stage of the reducer, then rotating the input stage and measuring the rpm. The specific measurement method is as follows.

출력측 회전축(320)에 정격토크용 브레이크(170)를 연결하고 감속기(310) 출력단에 정격 부하를 가한 상태에서, 입력단을 회전시킬 때, 입력단토크와 입력단rpm, 출력단토크와 출력단rpm을 각각 동시에 측정한다. 이때, 효율은 아래의 식으로부터 구할 수 있다.When the rated torque brake 170 is connected to the output side rotating shaft 320 and a rated load is applied to the output end of the reducer 310, when the input stage is rotated, the input stage torque, the input stage rpm, the output stage torque and the output stage rpm are measured at the same time, respectively. do. In this case, the efficiency can be obtained from the following equation.

정격토크용 브레이크(170)는 파우더 브레이크(Powder Brake)인 것이 바람직하다. 파우더 브레이크는 코일에 전류를 통과시켜 발생한 자속에 따라 파우더가 쇄상으로 연결되고, 파우더 간의 연결력과 동작면 간의 마찰력에 의해 브레이킹 동작이 구현된다. 파우더 브레이크는 응답속도가 빠르고 정밀하며 전달 토크가 가변될 수 있으므로 토크를 조절하여 사용할 수 있기 때문에 제어 폭이 넓다. 또한, 출력축에 전달되는 토크가 전압에 의해 조절되기 쉽고 항상 일정하게 유지될 수 있기 때문에 신뢰성이 높다. 또한, 일반 브레이크와 달리 파우더 브레이크는 슬립 발생을 유도하여 동력을 전달하므로 기계장치에 전혀 충격을 가하지 않을 수 있다.The brake 170 for the rated torque is preferably a powder brake. In the powder brake, the powder is connected in a chain shape according to the magnetic flux generated by passing an electric current through the coil, and the braking operation is implemented by the connecting force between the powders and the frictional force between the operating surfaces. The powder brake has a fast response speed and precision, and the transmission torque can be variable, so the control range is wide because it can be used by adjusting the torque. In addition, the reliability is high because the torque transmitted to the output shaft can be easily adjusted by the voltage and can be always kept constant. In addition, unlike general brakes, powder brakes induce slip and transmit power, so that no impact is applied to mechanical devices.

도 9는 전원인터페이스의 구성과 연결 관계를 나타내는 블록도이고, 도 10은 제어인터페이스의 구성과 연결 관계를 나타내는 블록도이다.9 is a block diagram illustrating the configuration and connection relationship of the power interface, and FIG. 10 is a block diagram illustrating the configuration and connection relationship of the control interface.

본 발명의 감속기의 성능 평가장치(100)는, 구동모터(220)와 출력단모터(160)의 작동을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 제어부(400)는 입력부(200)의 토크센서(230) 및 엔코더(250)와, 출력부(300)의 엔코더(340) 및 토크센서(350)의 측정값으로부터 감속기(310)의 성능을 계산할 수 있다.The performance evaluation apparatus 100 of the reducer of the present invention includes a control unit 400 that controls the operation of the driving motor 220 and the output stage motor 160 . The control unit 400 calculates the performance of the reducer 310 from the measured values of the torque sensor 230 and the encoder 250 of the input unit 200, and the encoder 340 and the torque sensor 350 of the output unit 300. can

감속기의 성능 평가장치(100)에 전원을 공급하는 전원장치는, 구동모터(220)와 출력단모터(160)를 구동하기 위한 220V 3상 전원(510)과, 토크센서(230, 350)의 신호 제어를 위한 220V 단상 전원(520)과, 엔코더(250, 340)를 제어하기 위한 5V SMPS(530)와, 구동모터(220)에 내장된 브레이크(225)를 제어하기 위한 24V SMPS(540)를 포함할 수 있다.The power supply for supplying power to the performance evaluation device 100 of the reducer is a 220V three-phase power supply 510 for driving the driving motor 220 and the output stage motor 160, and signals from the torque sensors 230 and 350 220V single-phase power supply 520 for control, 5V SMPS 530 for controlling the encoders 250 and 340, and 24V SMPS 540 for controlling the brake 225 built in the driving motor 220 may include

도 9에 도시된 바와 같이, 220V 3상 전원(510)은 노이즈필터(512)와 마그네틱스위치(514)를 거쳐 서보드라이브(162) 및 출력단모터(160)와 서보드라이브(225) 및 구동모터(220)로 연결될 수 있다. 마그네틱스위치(514)는 전원의 입출력을 단속하며, 외부 전원스위치에 의해서 접점이 붙어서 전원이 내부 회로로 흘러 들어가도록 할 수 있다. 마그네틱스위치(514)가 아니라 일반 스위치를 사용할 경우, 고전압이므로 접점의 소손이나 스파크가 발생할 수 있다.As shown in FIG. 9 , the 220V three-phase power supply 510 passes through the noise filter 512 and the magnetic switch 514 to the servo drive 162, the output stage motor 160, the servo drive 225 and the driving motor ( 220) can be connected. The magnetic switch 514 controls input and output of power, and a contact is attached by an external power switch so that power flows into the internal circuit. When a general switch is used instead of the magnetic switch 514, the high voltage may cause contact burnout or sparks.

220V 단상 전원(520)은 노이즈필터(522)와 마그네틱스위치(524)를 거쳐 두 SMPS(530, 540)와 신호증폭기(352) 및 토크센서(350)로 연결될 수 있다.The 220V single-phase power supply 520 may be connected to the two SMPSs 530 and 540, the signal amplifier 352, and the torque sensor 350 through the noise filter 522 and the magnetic switch 524.

220V 단상 전원(520)은 노이즈필터(522)와 마그네틱스위치(524)를 거쳐, 신호증폭기(352)와 토크센서(350)에 연결되거나 신호증폭기(232)와 토크센서(230)에 연결될 수 있다.The 220V single-phase power supply 520 is connected to the signal amplifier 352 and the torque sensor 350 or to the signal amplifier 232 and the torque sensor 230 through the noise filter 522 and the magnetic switch 524. Can be connected .

5V SMPS(530)는 스위치 모드 파워 서플라이로서, 220V 단상 전원(520)으로부터 전원을 공급받고 엔코더(250, 340)를 제어하기 위한 5V 전원을 공급하는 장치이다.The 5V SMPS 530 is a switch mode power supply, which is a device that receives power from the 220V single-phase power supply 520 and supplies 5V power for controlling the encoders 250 and 340 .

24V SMPS(540)는 220V 단상 전원(520)으로부터 전원을 공급받고 구동모터(220)에 내장된 브레이크(225)를 제어하기 위한 24V 전원을 공급하는 장치이다.The 24V SMPS 540 is a device that receives power from the 220V single-phase power supply 520 and supplies 24V power for controlling the brake 225 built in the driving motor 220 .

도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 컴퓨터(410), 모니터(420), 모션컨트롤러(430), DAQ(440)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 10 , the controller 400 may include a computer 410 , a monitor 420 , a motion controller 430 , and a DAQ 440 .

컴퓨터(410)는 평가장치(100) 전체를 제어하는 것으로서, 모니터(420), 모션컨트롤러(430), DAQ(440)와 각각 연결된다.The computer 410 controls the entire evaluation device 100 , and is connected to the monitor 420 , the motion controller 430 , and the DAQ 440 , respectively.

모션컨트롤러(430)는 서보드라이브(222) 및 브레이크(225)와 연결되어 구동모터(220)의 움직임을 제어하거나, 서보드라이브(162)와 연결되어 출력단모터(160)의 움직임(모션)을 제어할 수 있다.The motion controller 430 is connected to the servo drive 222 and the brake 225 to control the movement of the driving motor 220 , or is connected to the servo drive 162 to control the movement (motion) of the output stage motor 160 . can do.

DAQ(440)는 Data Acquisition으로서, DAQ하드웨어를 이용한 아날로그 입력이나 아날로그 출력, 디지털 입출력과 카운터/타이머 측정을 총칭하는 것이다. 전용의 DAQ 보드를 통해서 각종 데이터 수집, 모션 제어, 토크 제어를 일괄적으로 진행할 수 있다. NI사의 DAQ는 cRIO모델을 사용하며, cRIO는 사용 목적에 맞는 입출력 모듈들을 장착할 수 있다. DAQ(440)는 두 서보드라이브(222, 162)와 두 신호증폭기(232, 352)와 두 엔코더(250, 340)로부터 데이터를 수집할 수 있다. 데이터 수집을 위해서 아날로그 전압 입력, 디지털 전압 입력 모듈을 사용할 수 있다. The DAQ 440 is a data acquisition, and is a generic term for analog input or analog output, digital input/output, and counter/timer measurement using DAQ hardware. Various data collection, motion control, and torque control can be performed collectively through the dedicated DAQ board. NI's DAQ uses the cRIO model, and cRIO can be equipped with input/output modules suitable for the purpose of use. The DAQ 440 may collect data from two servo drives 222 and 162 , two signal amplifiers 232 and 352 , and two encoders 250 and 340 . For data acquisition, analog voltage input and digital voltage input modules can be used.

DAQ(440)는 두 서보드라이브(222, 162)와 연결되어 두 모터(220, 160)의 토크를 제어할 수 있다. 토크 제어의 경우, 아날로그 전압 출력 모듈을 사용하여, 0~10V 사이의 아날로그 신호의 전압을 인가할 수 있다.The DAQ 440 may be connected to the two servo drives 222 and 162 to control the torque of the two motors 220 and 160 . In the case of torque control, an analog signal voltage between 0 and 10V can be applied using an analog voltage output module.

모션 제어를 위해서는 별도의 모션컨트롤러 모듈을 사용할 수 있다. 모션컨트롤러 모듈은 펄스제어방식으로 펄스의 속도(Mpps, Mega Pulse Per Second)에 따라서 모터의 회전 속도가 변화될 수 있다. 전용의 모션컨트롤러(430)는 엔코더(250, 340)의 정보를 받아 정밀 제어가 가능하다. 구동모터(220)와 출력단모터(160)에 내장된 엔코더가 모션컨트롤러(430)와 연결되고, 모션컨트롤러(430)는 이 정보를 토대로 현재의 위치 정보를 인지할 수 있다. 모션컨트롤러(430)는 인지된 현재의 위치 정보를 가지고 위치에 대한 정밀 제어 및 속도 제어를 할 수 있다.A separate motion controller module can be used for motion control. The motion controller module is a pulse control method, and the rotation speed of the motor can be changed according to the speed of the pulse (Mpps, Mega Pulse Per Second). The dedicated motion controller 430 is capable of precise control by receiving information from the encoders 250 and 340 . An encoder built into the driving motor 220 and the output stage motor 160 is connected to the motion controller 430 , and the motion controller 430 may recognize current position information based on this information. The motion controller 430 may perform precise control of the position and speed control with the recognized current position information.

본 발명의 감속기의 성능 평가장치에 의하면, 하나의 평가장치로 하모닉 감속기의 각도 전달 오차, 히스테리시스, 히스테리시스 로스, 반복정밀도, 라체팅토크, 무부하 기동토크, 증속기동토크, 무부하 런닝토크, 효율을 측정하여 계산할 수 있다.According to the performance evaluation device of the reducer of the present invention, the angular transmission error, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, and efficiency of the harmonic reducer are measured with one evaluation device. can be calculated by

또한, 평가장치에 평가대상 감속기를 장착하고 모터 또는 브레이크를 연결한 후에는 제어부에 의해 토크 및 모션을 자동으로 제어하고 데이터를 수집하여 다양한 성능값을 계산하여 표시할 수 있다.In addition, after the reduction gear to be evaluated is mounted on the evaluation device and the motor or brake is connected, the torque and motion are automatically controlled by the control unit, data are collected, and various performance values can be calculated and displayed.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. It will be possible to variously modify and change the present invention by this, which will also be included within the scope of the present invention.

100: 감속기의 성능 평가장치
110: 지지프레임 111: 출력단지지플레이트
112: 슬라이딩레일 115: 고정레버
120: 베이스플레이트 122: 슬라이딩레일
125: 고정레버 130: 입력측 슬라이딩플레이트
132: 슬라이딩부재 135: 레버슬롯
140: 출력측 슬라이딩플레이트 142: 슬라이딩부재
145: 레버슬롯 150: 축연결부재
152: 축연결부재
160: 출력단모터 162: 서보드라이브
165: 감속기 170: 정격토크용 브레이크
200: 입력부 210: 입력측 회전축
215: 축연결부재 220: 구동모터
222: 서보드라이브 225: 브레이크
230: 토크센서 232: 신호증폭기
240: 회전축 지지용 지그 250: 엔코더
300: 출력부 310: 평가대상 감속기
312: 고정블록 314: 플랜지
316: 출력축 318: 입력축
320: 출력측 회전축 330: 회전축 지지용 지그
340: 엔코더 350: 토크센서
352: 신호증폭기
400: 제어부 410: 컴퓨터
420: 모니터 430: 모션 컨트롤러
440: DAQ
500: 전원장치 510: 220V 3상 전원
512: 노이즈필터 514: 마그네틱스위치
520: 220V 단상 전원 522: 노이즈필터
524: 마그네틱스위치 530: 5V SMPS
540: 24V SMPS100: performance evaluation device of the reducer
110: support frame 111: output terminal support plate
112: sliding rail 115: fixed lever
120: base plate 122: sliding rail
125: fixed lever 130: input side sliding plate
132: sliding member 135: lever slot
140: output side sliding plate 142: sliding member
145: lever slot 150: shaft connection member
152: shaft connection member
160: output stage motor 162: servo drive
165: reducer 170: brake for rated torque
200: input unit 210: input side rotation shaft
215: shaft connection member 220: drive motor
222: servo drive 225: brake
230: torque sensor 232: signal amplifier
240: jig for supporting the rotary shaft 250: encoder
300: output unit 310: evaluation target reducer
312: fixed block 314: flange
316: output shaft 318: input shaft
320: output side rotary shaft 330: rotary shaft support jig
340: encoder 350: torque sensor
352: signal amplifier
400: control unit 410: computer
420: monitor 430: motion controller
440: DAQ
500: power supply 510: 220V three-phase power
512: noise filter 514: magnetic switch
520: 220V single-phase power supply 522: noise filter
524: magnetic switch 530: 5V SMPS
540: 24V SMPS

Claims

support frame;
a base plate mounted on the support frame;
an evaluation target reducer mounted on the base plate;
an input unit including a driving motor, a torque sensor, and an encoder mounted on an input-side rotation shaft connected to the speed reducer;
an output unit including an encoder and a torque sensor mounted on an output side rotation shaft connected to the reducer;
an output stage motor selectively connected to the output side rotation shaft;
a brake for rated torque selectively connected to the output-side rotating shaft;
an output end support plate coupled to the upper surface of the support frame;
an output side sliding plate which is slidably mounted on the output stage support plate in a vertical direction to the rotation shaft, and on which the output stage motor and the rated torque brake are mounted; and
a sliding member provided on a lower surface of the output side sliding plate and supported by a sliding rail provided on the output end support plate;
The output side rotating shaft has a fastening hole to which the fastening member is fastened is formed on an outer circumferential surface and is selectively shaft-coupled to the rotating shaft of the output stage motor and the rated torque brake by a shaft connecting member that is moved and fixed along the output side rotating shaft The performance evaluation device of the reducer.

According to claim 1,
The input unit further includes an input-side sliding plate on which the driving motor, the torque sensor, and the encoder are mounted and slidably mounted on the base plate in the direction of the rotation axis.

3. The method of claim 2,
The input-side sliding plate includes a sliding member supported by a sliding rail provided on the base plate on a lower surface thereof.

delete

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The evaluation target reducer is a performance evaluation device of a reducer, characterized in that the harmonic reducer.

8. The method of claim 7,
The performance evaluation device is the performance evaluation of the reducer, characterized in that it can be calculated by measuring the angle transmission error, hysteresis, hysteresis loss, repeatability, ratcheting torque, no-load starting torque, increased starting torque, no-load running torque, and efficiency of the reducer Device.

According to claim 1,
Control unit for controlling the operation of the drive motor and the output stage motor, the torque sensor and encoder of the input unit, and a control unit for calculating the performance of the reducer from the measured values of the encoder and the torque sensor of the output unit performance evaluation device.

10. The method of claim 9,
A power supply for supplying power to the performance evaluation device,
220V three-phase power supply for driving the driving motor and the output stage motor;
220V single-phase power supply for signal control of the torque sensor;
5V SMPS for controlling the encoder;
The performance evaluation device of the reducer, characterized in that it comprises a 24V SMPS for controlling the brake built in the drive motor.