KR102267742B1

KR102267742B1 - 기어 모니터링 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102267742B1
Application number: KR1020190166535A
Authority: KR
Inventors: 최동휘; 김진균; 라윤상; 오승인; 이준호
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-21

Abstract

기어 구조의 마모, 파손 등을 모니터링하기 위한 기어 모니터링 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 제1기어; 및 제1기어와 기계적 결합되는 제2기어;를 포함하고, 제1, 2기어는, 플라스틱 재질을 포함하고, 제1기어는, 제1기어의 외면에 배치된 전극층; 및 전극층의 외면에 배치된 고분자층;을 포함하는 기어 모니터링 시스템이 제공될 수 있다. 본 발명은 접촉 대전 및 정전기 유도에 따른 주기적 신호에 기초하여 기어이의 마모, 파손 등을 효과적으로 검출할 수 있다.

Description

기어 모니터링 시스템 및 방법{GEAR MONITORING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 기어 구조의 마모, 파손 등을 모니터링하기 위한 기어 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

각종 기계요소들에서 동력 전달 등을 위한 수단으로 기어 구조가 널리 사용되고 있다. 통상적으로 기어 구조는 기어 이(gear tooth) 간의 물리적인 접촉을 통해 동력 등을 전달하게 되고, 이로 인해 항상 마모, 파손 등의 가능성을 내포하고 있다. 다만, 상당 수의 기어 구조는 각종 기계요소들의 내부에 배치되며, 하나의 기계요소 내에서도 다수의 기어 구조가 혼재되어 있기 때문에, 외부에서 특정 기어 구조의 마모, 파손 등을 적절히 판별해내는 것은 쉽지 않다.

그럼에도 불구하고, 각종 기계요소들에서 기어 구조의 적정 여부를 판별해 내는 것은 기계요소의 신뢰성 확보에 매우 중요한 요인이기 때문에, 종래부터 기계요소의 외부에서 기어 구조의 마모, 파손 여부 등을 판별해내기 위한 다양한 방법이 모색되어 왔다. 예를 들면, 기계요소의 외부에서 취득할 수 있는 소음, 진동 등에 기초하는 방식, 기어 구조 내부에 배치된 센서를 활용한 방식 등이 알려져 있다. 이 중 소음, 진동 등에 기초한 방식은 상대적으로 활용이 활발하게 도모되고 있으나, 통상 기계요소 내부에는 다수의 기어 구조가 혼재되어 있고, 이를 적절히 구별해낼 만한 수단이 마땅치 않아, 고가의 측정 장비나 고도의 분석 과정이 요구된다. 또한 그럼에도 불구하고, 그 검출 정확도도 높지 않다고 알려진다.

다른 예로, 공개특허 제10-2010-0073849호는 초음파를 이용한 방식의 파손 검출 시스템 내지 방법을 개시하고 있다. 이 방식은 기어 치구의 저면에 초음파를 송신하고, 반사된 초음파를 수신하여 입사각도, 반도각도 등에 관한 정보를 통해 파손 여부 등을 검출하는 것이다. 이 외에도 다양한 방식으로 기어 구조의 마모, 파손 등을 검출하는 방법들이 알려져 있으나, 비용이나 검출 정확도의 측면에서 많은 문제점들을 노출하고 있다.

한편, 다른 측면에서, 최근 각종 기계요소들에서는 소재의 다변화가 이뤄지고 있다. 유사한 맥락에서 기어 구조 또한 다양한 소재의 적용이 모색되고 있고, 그 중 하나로 플라스틱 기어가 주목되고 있다. 플라스틱 기어는 전통적인 금속 기어와 대비하여 높은 성형성, 낮은 단가 등을 이점으로 가지고 있다. 다만 이러한 플라스틱 기어는 그 재질 특성상 금속 기어와 대비하여 마모, 파손 등의 가능성을 좀 더 내포하고 있고, 이로 인해 그 작동의 적절성 여부를 판별해내기 위한 모니터링 시스템 등이 보다 중요시될 수 있다.

공개특허 제10-2010-0073849호(2010년 7월 1일 공개)

본 발명의 실시예들은 각종 기계요소들에 적용되는 기어 구조의 마모, 파손 등을 적절히 모니터링할 수 있는 기어 모니터링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 플라스틱을 재질로 포함하는 각종 기어 구조에 있어서 그 마모, 파손 등을 적절히 모니터링할 수 있는 기어 모니터링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 소음, 진동 등 종래 알려진 방식 대비 높은 검출 정확도를 가지면서도, 상대적으로 저비용으로 구축이 가능한 기어 모니터링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1기어; 및 상기 제1기어와 기계적 결합되는 제2기어;를 포함하고, 상기 제1, 2기어는, 플라스틱 재질을 포함하고, 상기 제1기어는, 상기 제1기어의 외면에 배치된 전극층; 및 상기 전극층의 외면에 배치된 고분자층;을 포함하는 기어 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 물리적 접촉 및 분리가 반복적으로 발생되는 제1, 2기어에 있어서, 제1기어의 제1-n기어이가 기어어가 제2기어의 제2-n기어이와 이격 배치되는 단계; 상기 제1-n기어이가 상기 제2-n기어이와 접촉되고, 상기 제1-n기어이가 접촉 대전되는 단계; 상기 제1-n기어이가 상기 제2-n기어이와 이격되고, 정전기 유도에 의해 상기 제1-n기어이의 전극층에 전하가 유도되는 단계; 및 상기 접촉 대전 및 정전기 유도에 의한 전기적 신호의 주기성을 검출하는 단계;를 포함하는 기어 모니터링 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 기어 모니터링 시스템 및 방법은, 접촉 대전 및 정전기 유도에 따른 주기적 신호에 기초하여 기어이의 마모, 파손 등을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 기어 모니터링 시스템 및 방법은, 상대적으로 마모, 파손 등에 취약한 플라스틱 기어에서 보다 효과적인 활용이 가능하다

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 기어 모니터링 시스템 및 방법은, 상당히 간단한 기계적 구성 및 신호 분석 방식을 통해 적용이 가능하며, 높은 검출 정확도를 가지면서도 저비용으로 구현 가능한 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1기어의 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 고분자층의 종류에 따른 출력 전압을 시험한 결과이다.
도 4는 도 1에 도시된 시스템의 작동상태도이다.
도 5는 도 4에 도시된 작동상태를 모식화한 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시된 시스템을 모형 실험한 결과이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기어 모니터링 시스템의 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 이하의 실시예들은 해당 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 모니터링 시스템의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 기어 모니터링 시스템(이하, "시스템(10)"으로 지칭함)은, 제1기어(11) 및 제2기어(12)를 포함할 수 있다.

제1기어(11)는 구동 또는 피동기어일 수 있고, 제2기어(12)는 이에 대응되는 피동 또는 구동기어일 수 있다. 편의상 본 설명에서는 제1기어(11)를 피동기어, 제2기어(12)를 구동기어로 가정한다.

도시된 바에 따르면, 제1, 2기어(11, 12)는 평기어로 예시되고 있다. 다만, 본 실시예의 시스템(10)은 기어이(gear tooth) 간의 주기적인 접촉 및 분리가 예정된 것이면, 상기 예시된 바 이외에도 다양한 종류의 기어 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1, 2기어(11, 12)는 헬리컬기어, 베벨기어, 랙 및 피니언기어 등으로 구성될 수 있다.

제1, 2기어(11, 12)는 비금속 재질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 제1, 2기어(11, 12)는 플라스틱 재질로 이뤄질 수 있다. 또는, 제1, 2기어(11, 12)는 각각 일부 또는 전부에 플라스틱 재질을 포함하거나, 적어도 상호 물리적 접촉이 의도되는 부위(예컨대, 기어이)에 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 본 실시예의 시스템(10)은 이와 같은 플라스틱 기어의 작동 상태를 적절히 모니터링하기 위해 사용될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 제1기어의 확대도이다.

도 2를 참조하면, 제1기어(11)는 외면에 순차적으로 전극층(11a) 및 고분자층(11b)이 배치될 수 있다. 즉, 제1기어(11)의 외면에 전극층(11a)이 배치되고, 전극층(11a)의 외면에 다시 고분자층(11b)이 배치된 형태이다. 전극층(11a) 및 고분자층(11b)은 각각 제1기어(11) 외면에 소정 두께로 코팅된 형태로 존재할 수 있다.

전극층(11a) 및 고분자층(11b)은 제1기어(11) 외면의 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 또는, 전극층(11a) 및 고분자층(11b)은 적어도 제2기어(12)와 상호 물리적 접촉이 의도되는 부위를 포함하여 제1기어(11) 외면에 배치될 수 있다. 도 2는 제1기어(11)의 외면에 전체적으로 전극층(11a) 및 고분자층(11b)이 배치된 경우를 예시하고 있다.

전극층(11a)은 전도성 재질을 포함할 수 있다. 예컨대, 전극층(11a)은 금속도체로 형성될 수 있다.

고분자층(11b)은 비전도성 재질을 포함할 수 있다. 또는, 고분자층(11b)은 제1, 2기어(11, 12)와 상이한 종류의 비금속 재질 또는 플라스틱 재질로 이뤄질 수 있다. 예컨대, 고분자층(11b)은 PLA(poly latic acid), FEP(fluorinated ethylene propylene copolymer), PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate) 중 어느 하나 이상을 재질로 포함할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 고분자층의 종류에 따른 출력 전압을 시험한 결과이다.

도 3은 FEP, PDMS, PET, Nitrile, Aluminum을 대상으로 시험하였고, 그 결과 후술할 접촉 대전 및 정전기 유도에 의한 출력 전압은 FEP, PDMS, PET의 경우에서 상대적으로 높게 나타남을 보여주고 있다. 단, 도 3의 시험 결과는 고분자층(11b)이 예시된 특정 재질에 제한되는 것을 의미하지는 않으며, 고분자층(11b)은 제1, 2기어(11, 12)의 접촉 및 분리에 상호 작용되어 대전 가능한 것이면 예시된 바 외에도 다양한 재질을 포함할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제1기어(11)는 복수의 기어이(11c)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 본 명세서에서는 복수의 기어이(11c) 중 어느 하나를 제1-1기어이(11c-1)로 지칭하고, 기어의 회전 방향을 기준으로 다음에 배치된 기어이(11c)를 제1-2기어이(11c-2)로 지칭하기로 하며, 다른 기어이(11c)에 대하여도 유사한 방식으로 제1-n기어이(11c-n)로 지칭하기로 한다.

다시 도 1을 참조하면, 제2기어(12) 또한 복수의 기어이(12c)를 포함할 수 있다. 전술한 제1기어(11)에서의 지칭 방식을 유사하게 적용하여, 제2기어(12) 또한 기어이(12c)의 배치에 따라 순차적으로 제2-1기어이(12c-1) 내지 제2-n기어이(12c-n)로 지칭하기로 한다.

본 실시예에 있어서, 제2기어(12)는 전술한 제1기어(11)와 달리 전극층(11a) 및 고분자층(11b)이 생략될 수 있다.

도시되지 않았으나, 본 실시예의 시스템(10)은 검출부를 더 포함할 수 있다.

검출부는 제1기어(11)의 전극층(11a)과 전기적 연결되어, 기어이(11c)의 주기적 접촉에 따른 전기적 신호를 검출할 수 있다. 상기의 전기적 신호는 전압 또는 전류를 포함할 수 있다. 검출부는 접촉 대전 및 정전기 유도에 따른 전극층(11a)에서의 전기적 신호 변화를 검출하여, 특정 기어이(11c)에 대한 마모, 파손 등의 여부를 판별할 수 있다. 검출부의 상세한 작동 원리는 아래에서 부연하기로 한다.

도 4는 도 1에 도시된 시스템의 작동상태도이다.

도 4를 참조하면, 제1기어(11)와 제2기어(12)는 각 기어이(11c, 12c)가 주기적 접촉 및 분리되며, 동력 등의 전달이 이뤄질 수 있다. 도 4의 (a) 내지 (c)는 이를 순차적으로 도시한 것이다.

특정 기어이(11c-1, 12c-1)를 중심으로 살펴보면, 먼저 도 4의 (a) 시점에서 제1-1기어이(11c-1)는 제2-1기어이(12c-1)와 이격되어 있다. 제1, 2기어(11, 12)가 회전되어 도 4의 (b) 시점이 되면, 제1-1기어이(11c-1)는 제2-1기어이(12c-1)와 접촉된다. 또한, 제1, 2기어(11, 12)가 좀 더 회전되면, 제1-1기어이(11c-1)는 다시 제2-1기어이(12c-1)와 이격된다.

상기와 같은 기어이(11c, 12c)의 접촉 및 분리는 기어의 회전 속도 등에 따라 주기적으로 발생될 수 있다. 예컨대, 제1-1기어이(11c-1)가 제2-1기어이(12c-1)와 접촉되고 분리되면, 이어 제1-2기어이(11c-2)가 제2-2기어이(12c-2)와 접촉되고 분리될 수 있고, 이는 기어의 동작에 따라 지속적, 주기적으로 발생될 수 있다.

경우에 따라, 기어이(11c, 12c)의 접촉 및 분리는 복수의 기어이(11c, 12c)에 대해 동시 다발적으로 이뤄질 수도 있다. 예컨대, 제1-1기어이(11c-1)와 제2-1기어이(12c-1)가 완전히 분리되기 이전에, 제1-2기어이(11c-2)와 제2-2기어이(12c-2)가 접촉되고, 이후 제1-1기어이(11c-1)와 제2-1기어이(12c-1)가 분리되는 경우 등이 고려될 수 있다. 다만, 이와 같은 경우에도, 기어이(11c, 12c)의 접촉 및 분리에 따른 주기적 패턴 자체는 전술한 예시와 유사하게 얻어질 수 있다.

본 실시예의 시스템(10)은 상기와 같은 기어이(11c, 12c)의 주기적 접촉 및 분리에 따라 발생되는 접촉 대전 및 정전기 유도에 기초하여 기어이(11c, 12c)에 대한 마모, 파손 등의 여부를 검출하게 된다.

도 5는 도 4에 도시된 작동상태를 모식화한 개념도이다.

도 5는 도 4에 도시된 각 작동상태에서 전하의 분포를 도시하고 있다. 도 5의 (a) 내지 (c)는 도 3의 (a) 내지 (c) 작동상태에 대응되고, 도 5의 (d)는 그 이후의 작동상태에 대응된다.

도 5의 (a) 시점에서 제1기어(11)의 제1-1기어이(11c-1)와, 제2기어(12)의 제2-1기어이(12c-1)는 이격되어 있고, 제1, 2기어(11, 12)가 회전됨에 따라 도 5의 (b)와 같이 접촉된다. 여기서 제1-1기어이(11c-1)와 제2-1기어이(12c-1)의 접촉에 따라, 제1기어(11)의 고분자층(11b)과 제2기어(12) 간에 접촉 대전이 발생된다. 즉, 고분자층(11b)과 제2기어(12)가 상이한 종류의 비전도성 재질로 형성됨에 따라, 제1기어(11)의 고분자층(11b)에는 양전하 또는 음전하가 대전되고, 제2기어(12) 표면에는 이에 대응되는 음전하 또는 양전하가 대전될 수 있다.

도 5의 (c)와 같이, 다시 제1-1기어이(11c-1)와 제2-1기어이(12c-1)가 이격되면, 전극층(11a)은 고분자층(11b)의 정전기 유도에 의해 전하를 띌 수 있다. 예시된 바에 따르면, 전극층(11a)은 음전하를 띈 고분자층(11b)에 대응하여 양전하가 유도될 수 있다. 이와 같이 전극층(11a)에 유도된 전하는 일정한 전압 또는 전류를 발생시킬 수 있다.

이후 도 5의 (d)와 같이, 다른 기어이(11c-2, 12c-2) 간의 접촉 대전이 순차적으로 발생되고, 전극층(11a)에 유도된 전하는 반대 방향의 전압 또는 전류를 발생시키게 된다.

상기와 같이 각 기어이(11c, 12c)의 접촉 및 이격에 따른 접촉 대전 및 정전기 유도는, 소정의 주기를 가진 전압 또는 전류 신호를 발생시킬 수 있다. 검출부는 이와 같은 주기적 신호를 취득하고, 이에 기초하여 기어이(11c, 12c)의 마모, 파손 등을 판별할 수 있다. 즉, 검출부는 전압 또는 전류 신호의 주기 변화, 특정 신호의 누락 등을 통해 기어이(11c, 12c)의 마모, 파손 등을 판별할 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 시스템을 모형 실험한 결과이다.

편의상 도 6의 시험 모델은 제1기어(11)를 모식화한 것으로 가정한다. 또한, 각 기어이(11c)는 도면에 넘버링된 순서에 따라 제1-1기어이(11c-1) 내지 제1-n기어이(11c-n)로 지칭하기로 한다.

도 6의 (a)는 제1-5기어이(11c-5)가 누락된 케이스로, 이에 따라 우측의 주기적 신호(전압)에서 5번째의 신호가 누락되어 검출되는 것을 확인할 수 있다. 도 5의 (b)는 제1-5기어이(11c-5) 및 제1-10기어이(11c-10)가 누락된 케이스로, 이에 따라 우측의 주기적 신호에서 5번째 및 10번째의 신호가 누락되어 검출되고 있고, 도 5의 (c) 또한 제1-5기어이(11c-5), 제1-6기어이(11c-6) 및 제1-10기어이(11c-10)의 누락이 각각 5번째, 6번째 및 10번째 신호의 누락을 통해 검출되고 있음을 보여준다.

이상과 같이 본 실시예의 시스템(10)은 접촉 대전 및 정전기 유도에 따른 주기적 신호에 기초하여 기어이(11c, 12c)의 마모, 파손 등을 검출할 수 있다. 특히, 본 실시예의 시스템(10)은 상대적으로 마모, 파손 등에 취약한 플라스틱 기어에서 보다 효과적인 활용이 가능하다. 그럼에도 불구하고, 본 실시예의 시스템(10)은 상당히 간단한 기계적 구성(전극층(11a) 및 고분자층(11b)) 및 신호 분석 방식을 통해 적용이 가능하며, 높은 검출 정확도를 가지면서도 저비용으로 구현 가능한 이점을 가진다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기어 모니터링 시스템의 개략도이다.

도 7의 (a)는 제1기어(21)가 웜, 제2기어(22)가 웜휠로 구현된 예를 도시한다. 이 경우, 제1기어(21)는 외면에 전극층(21a) 및 고분자층(21b)을 포함할 수 있고, 제2기어(22)가 회전 구동됨에 따라 제2기어(22)의 각 기어이(22c)와 제1기어(21) 간에 주기적 접촉 및 분리가 발생될 수 있다.

따라서 접촉 대전 및 정전기 유도에 의해 주기적인 전압 또는 전류가 발생될 수 있고, 검출부는 이를 통해 마모, 파손 등의 여부를 판별할 수 있다.

필요에 따라, 도 7의 (a)에서 주기적 신호의 명확한 구분을 위해 전극층(21a) 및/또는 고분자층(21b)이 분할 형성될 수 있다. 도 7의 (a)는 이를 웜의 나선을 따라 일정 간격으로 이격 배치된 전극편(21a)의 형태로 예시하고 있다.

참고로, 도 7의 (a)에서 제1기어(21)가 웜휠, 제2기어(22)가 웜으로 구현된 변형예는, 전극층을 포함하는 제1기어(21)의 각 기어이가 주기적으로 제2기어(22)에 접촉 및 분리되게 되므로, 도 1의 실시예와 유사하게 작동될 수 있다.

도 7의 (b)는 제1기어(31)가 랙, 제2기어(32)가 피니언으로 구현된 예를 도시한다. 이 경우, 제1기어(31)는 제2기어(32)와 치합되는 일면에 전술한 바와 같은 전극층(31a) 및 고분자층(31b)을 포함할 수 있다. 제1기어(31)가 선형 이동되는 과정에서, 제1, 2기어(31, 32)의 기어이(31c, 32c) 간에 반복적인 접촉 및 분리가 발생되므로, 접촉 대전 및 정전기 유도에 따른 주기적인 전기적 신호를 통해, 특정 기어이(31c, 32c)의 마모, 파손 등을 판별할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 시스템(10)을 활용한 기어 모니터링 방법(이하, "방법"으로 지칭함)이 개시된다.

본 실시예의 방법에 있어서 그 기술적 요지는 전술한 바와 동일 또는 유사하다.

본 실시예의 방법은, 물리적 접촉 및 분리가 반복적으로 발생되는 제1, 2기어(11, 12)에 있어서, 제1기어(11)의 제1-n기어이(11c-n)가 제2기어(12)의 제2-n기어이(12c-n)와 이격 배치되는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제1, 2기어(11, 12)의 구성은 전술한 시스템(10)을 통해 설명한 바와 동일 또는 유사하다.

본 실시예의 방법은, 상기의 배치 단계 이후 제1-n기어이(11c-n)가 상기 제2-n기어이(12c-n)와 접촉되는 제2단계 및, 제1-n기어이(11c-n)가 접촉 대전에 의해 소정 전하를 띄는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기의 대전 단계는 접촉 대전에 의해 제1기어(11)의 고분자층(11b)이 제2기어(12)와 상이한 극성의 전하를 띄는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예의 방법은, 상기의 대전 단계 이후 제1-n기어이(11c-n)가 제2-n기어이(12c-n)와 다시 이격되는 단계 및, 제1기어(11)의 전극층(11a)에 고분자층(11b)과 대응되는 소정 극성의 전하가 유도되는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 전극층(11a)에 유도되는 전하는 전류 또는 전압의 형태로 전기적 신호를 생성할 수 있다.

또한, 본 실시예의 방법은, n+1 기어이(11c, 12c)에 대해 상기의 제1 내지 5단계가 반복되는 단계 및, 전극층(11a)에 유도되는 전하가 주기적인 전기적 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시예의 방법은 상기 전기적 신호의 주기성을 분석 및 모니터링하여 특정 기어이(11c, 12c)의 마모, 파손 등을 판별할 수 있고, 이는 전술한 실시예의 시스템(10)을 통해 설명한 바와 동일 또는 유사하다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 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.

10: 기어 모니터링 시스템 11: 제1기어
11a: 전극층 11b: 고분자층
11c: 제1기어이 12: 제2기어
12c: 제2기어이

Claims

제1기어; 및
상기 제1기어와 기계적 결합되는 제2기어;를 포함하고,
상기 제1, 2기어는, 플라스틱 재질을 포함하고,
상기 제1기어는,
상기 제1기어의 외면에 배치된 전극층; 및
상기 전극층의 외면에 배치된 고분자층;을 포함하고,
상기 고분자층은,
상기 제2기어의 접촉에 따라 소정 극성으로 접촉 대전되고,
상기 전극층은,
상기 제2기어의 이탈에 따라 소정 극성으로 정전기 유도되는 기어 모니터링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1, 2기어는,
상호 물리적 접촉이 의도되는 부위를 포함하여 상기 플라스틱 재질이 적용된 기어 모니터링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 전극층은,
상기 제1, 2기어 간의 접촉 및 분리에 따라, 주기적으로 전기적 신호를 생성하는 기어 모니터링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 고분자층은,
PLA(poly latic acid), FEP(fluorinated ethylene propylene copolymer), PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate) 중 어느 하나 이상을 재질로 포함하는 기어 모니터링 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1, 2기어 간의 접촉 및 분리에 따라 전기적 신호를 제공받는 검출부;를 더 포함하고,
상기 검출부는,
상기 전기적 신호의 주기성에 기초하여 상기 제1, 2기어의 마모 또는 파손 여부를 검출하는 기어 모니터링 시스템.
물리적 접촉 및 분리가 반복적으로 발생되는 제1, 2기어에 있어서, 제1기어의 제1-n기어이가 제2기어의 제2-n기어이와 이격 배치되는 단계;
상기 제1-n기어이가 상기 제2-n기어이와 접촉되고, 상기 제1-n기어이가 접촉 대전되는 단계;
상기 제1-n기어이가 상기 제2-n기어이와 이격되고, 정전기 유도에 의해 상기 제1-n기어이의 전극층에 전하가 유도되는 단계; 및
상기 접촉 대전 및 정전기 유도에 의한 전기적 신호의 주기성을 검출하는 단계;를 포함하는 기어 모니터링 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1, 2기어는, 플라스틱 재질을 포함하고,
상기 제1기어는,
상기 제1기어의 외면에 배치된 전극층; 및
상기 전극층의 외면에 배치된 고분자층;을 포함하는 기어 모니터링 방법.