KR20170120312A - 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법 - Google Patents

사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법 Download PDF

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KR20170120312A
KR20170120312A KR1020160048607A KR20160048607A KR20170120312A KR 20170120312 A KR20170120312 A KR 20170120312A KR 1020160048607 A KR1020160048607 A KR 1020160048607A KR 20160048607 A KR20160048607 A KR 20160048607A KR 20170120312 A KR20170120312 A KR 20170120312A
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Abstract

본 발명은 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 정확하게 측정하기 위한 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 사이클로이드(cycloid) 기어의 치형 측정 장치에 관한 것으로서, 본체부, 구동부, 프로브부, 변위 측정부, 가압부 및 판별부를 포함한다. 구동부는 상기 본체부에 마련되며, 상기 사이클로이드 기어를 회전시킨다. 프로브부는 상기 사이클로이드 기어의 치면에 접하도록 마련된 측정자를 갖는다. 변위측정부는 상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출한다. 가압부는 상기 변위측정부와 연동되어 상기 측정자가 상기 치면에 접한 상태를 유지하도록 압력을 가한다. 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단한다.

Description

사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법{CYCLOID GEAR TOOTH MEASURING APPARATUS AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 정확하게 측정하기 위한 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기어를 가공하는 자동라인에서는 기어에 대한 전수 검사할 수 없기 때문에, 기어의 전수검사와 유사한 효과를 얻기 위해 종래에는 자동라인의 최종 공정에 기어테스터를 설치하여 주요 항목에 대한 기어의 품질 검사를 실시하고 있다.
기어 시스템의 성능은 치형 설계와 가공 정도에 따라 크게 달라질 수 있으며, 이에 따라, 운동 정밀도, 내구성, 소음 진동 성능 등 전반적인 기어 시스템의 성능이 결정될 수 있다. 따라서, 최근에는 기어 성능의 향상을 위해 인벌류트(involute) 계열의 치형이 아닌 트로코이드(trochoid) 계열의 치형을 응용한 기어 시스템이 등장하고 있으며, 대표적인 예로, 로봇 등에 사용되는 트로코이드 계열의 사이클로이드 감속기(cycloid reducer)를 들 수 있다.
이처럼, 사이클로이드 기어의 개발에 대한 관심이 높아짐에 따라, 사이클로이드 기어의 치형이 정밀하게 가공되었는지 측정하기 위한 기술 개발이 이루어지고 있다. 일 예로, 최근에는 정밀하게 가공된 마스터 기어와 사이클로이드 기어를 맞물린 상태로 회전시킨 다음, 마스터 기어의 중심과 사이클로이드 기어의 중심에 대한 변위량을 측정하여 사이클로이드 기어의 치형을 측정하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 마스터 기어를 이용하여 사이클로이드 기어의 치형을 측정하는 방법은 마스터 기어의 정밀도 이상으로 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 측정하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 마스터기어는 사이클로이드 기어의 형상에 따라 각각의 마스터 기어를 제작해야 한다. 예컨대, 서로 다른 치형을 갖는 3개의 사이클로이드 기어를 측정하기 위해서는 3개의 마스터 기어가 필요하다. 따라서, 마스터 기어를 이용하여 사이클로이드 기어의 치형을 측정하는 방법은 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.
따라서, 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 정확하게 측정할 수 있고, 사이클로이드 기어의 치형에 관계없이 사이클로이드 기어의 치형을 측정할 수 있는 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 정확하게 측정하기 위한 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 사이클로이드(cycloid) 기어의 치형 측정 장치에 있어서, 본체부에 마련되며, 상기 사이클로이드 기어를 회전시키는 구동부, 상기 사이클로이드 기어의 치면에 접하도록 마련된 측정자를 갖는 프로브부, 상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출하는 변위측정부, 상기 변위측정부와 연동되어 상기 측정자가 상기 치면에 접한 상태를 유지하도록 압력을 가하는 가압부 및 상기 사이클로이드 기어의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단하는 판별부를 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 사이클로이드 기어의 일측에 마련되고, 상기 프로브부가 장착되는 이동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이동부는, 상기 본체부의 길이 방향으로 연장된 수평가이드와 결합되어 일측 또는 타측으로 슬라이딩되는 수평이동유닛과, 상기 수평이동유닛의 상측에 마련되며, 상기 프로브부가 장착되는 수직이동유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수직이동유닛은, 상기 수평이동유닛의 상면으로부터 수직으로 연장되는 수직가이드와, 상기 수직가이드와 수직으로 결합되며, 상승 또는 하강이 가능하도록 마련되는 승강체를 포함하며, 상기 승강체의 일측에는 상기 프로브부가 장착되는 프로브홀더가 연장 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가압부는, 상기 측정 변위 정보를 수신하는 변위수신부와, 상기 수평이동유닛과 연결되어 신장 또는 수축되는 실린더를 포함하고, 상기 실린더는 상기 측정 변위 정보를 분석하여 상기 수평이동유닛을 일측 또는 타측으로 슬라이딩 시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 이론적으로 계산하여 이론 변위 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 동일 회전각에 대한 상기 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보의 변위 값을 비교하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 이용한 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법에 있어서, a) 상기 가압부에 의해 상기 사이클로이드 기어의 상기 치면과 상기 프로브부의 측정자가 접하도록 준비하는 단계, b) 상기 사이클로이드 기어를 상기 구동부에 의해 회전시키는 단계, c) 상기 변위측정부가 상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 측정하여 상기 측정 변위 정보를 산출하는 단계 및 d) 상기 판별부가 상기 사이클로이드 기어의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단하는 단계를 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서 상기 가압부는 상기 변위측정부와 연동되어 상기 측정자가 상기 치면에 접한 상태를 유지하도록 압력을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는, d1) 상기 이론 변위 정보를 얻는 단계와, d2) 상기 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보를 비교하는 단계와, d3) 상기 이론 변위 정보에 대한 상기 측정 변위 정보의 오차를 산출하고, 상기 오차가 기설정된 오차 허용 범위 내에 있을 때, 상기 사이클로이드 기어의 치형이 정밀하게 형성된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d2) 단계에서, 상기 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 동일 회전각에 대한 상기 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보의 변위 값을 비교하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 사이클로이드 기어의 중심과 측정자 사이의 중심의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출하고, 이론 변위 정보를 함으로써, 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 치형을 갖는 사이클로이드 기어마다 각각의 치형에 맞는 별도의 프로브부를 마련할 필요가 없어 경제적이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 나타낸 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형과 이와 접촉하는 측정자의 중심의 이론적 궤적을 나타낸 예시도이다.도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법의 판별부의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법의 판별부에 의해 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 판단하는 과정을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 나타낸 상면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치(100)는 본체부(110), 구동부(120), 프로브부(130), 이동부(140), 가압부(150), 변위측정부(160) 및 판별부(170)를 포함하며, 사이클로이드 기어(10)의 치형을 측정하여 정밀도를 판별할 수 있다.
본체부(110)는 제1 몸체(111), 제2 몸체(112) 및 제3 몸체(113)를 포함하며, 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치(100)의 몸체를 이룬다. 구체적으로, 제1 몸체(111)는 소정의 두께를 갖는 평판 형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 제2 몸체(112)는 제1 몸체(111)의 일측에서 상측으로 연장되어 마련되며, 제3 몸체(113)는 제1 몸체(111)의 타측에서 상측으로 연장되어 마련된다. 또한, 본체부(110)는 수평가이드(114)를 더 포함할 수 있다. 수평가이드(114)는 제1 몸체(111)의 상면에 마련되며, 제1 몸체(111)의 길이 방향으로 연장 되어 일측과 타측이 각각 제2 몸체(112)와 제3 몸체(113)에 접하도록 마련될 수 있다. 다만, 본체부(110)의 형상은 일실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
구동부(120)는 구동모터(미도시), 회전축(121), 베이스체(122) 및 탑체(123)를 포함하며, 사이클로이드 기어(10)를 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 구동모터는 제2 몸체(112)의 내부에 마련되며 회전축(121)에 동력을 제공할 수 있다. 회전축(121)은 구동모터로부터 상측으로 연장되되, 제2 몸체(112)를 관통하여 제2 몸체(112)의 상측으로 돌출 연장된다. 베이스체(122)는 회전축(121)의 상측에 결합되며, 베이스체(122)의 상면에는 사이클로이드 기어(10)가 장착된다. 이때, 사이클로이드 기어(10)의 중심은 회전축(121)의 중심과 일치하도록 장착된다. 탑체(123)는 사이클로이드 기어(10)의 상면에 안착되어 고정되며, 베이스체(122)와 결합될 수 있다. 즉, 베이스체(122)와 탑체(123)의 사이에는 사이클로이드 기어(10)가 장착되어 고정된다. 이처럼 마련된, 구동부(120)는 구동모터가 회전축(121)을 회전시킬 때, 사이클로이드 기어(10)를 회전축(121)과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 사이클로이드 기어(10)는 사이클로이드 곡선을 따라 진행되는 곡선의 형태를 모방한 치형을 갖는 기어일 수 있다.
프로브부(130)는 측정자(131) 및 프로브몸체(132)를 포함한다. 측정자(131)는 사이클로이드 기어(10)의 외주면에 형성되는 치면(11)에 접하도록 마련된다. 그리고, 측정자(131)는 사이클로이드 기어(10)가 회전할 때, 치면(11)과 접한 상태에서 연속적으로 슬라이딩되도록 마련된다. 이러한 측정자(131)는 볼 형상으로 이루어져 치면(11)의 어느 하나의 지점과 점 접촉된 상태가 되도록 마련될 수 있다. 즉, 측정자(131)가 치면(11)과 슬라이딩 될 때, 마찰력이 적게 발생하여 시간 경과에 따른 사이클로이드 기어(10)의 중심과 측정자(131) 사이의 변위를 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 프로브부(130)의 측정자(131)는 서로 다른 사이클로이드 기어(10)의 치형에 따라 변경을 할 필요가 없어 경제적이다. 이 때, 측정자(131)는 도시된 볼 형상으로만 한정되지 않으며, 원통 형상으로 마련될 수도 있고, 롤러 형태로 마련될 수도 있다.
또한, 프로브몸체(132)는 측정자(131)로부터 연장되며, 후술할 프로브홀더(145)에 탈착이 가능하도록 마련된다. 즉, 프로브부(130)는 측정자(131)의 크기나 모양을 변경시킬 필요가 있거나, 측정자(131)에 마모나 손상이 발생하였을 경우, 프로브몸체(132)를 프로브홀더(145)로부터 손쉽게 탈착하여 교환할 수 있다.
이동부(140)는 수평이동유닛(141) 및 수직이동유닛(142)을 포함하며, 사이클로이드 기어(10)의 일측에 마련될 수 있다. 수평이동유닛(141)은 본체부(110)의 길이 방향으로 연장된 수평가이드(114)와 결합되어 일측 또는 타측으로 슬라이딩될 수 있다. 이때, 일측은 제2 몸체(112)측을 의미하며, 타측은 제3 몸체(113)측을 지칭할 수 있다. 즉, 수평이동유닛(141)은 사이클로이드 기어(10)와 근접하게 슬라이딩 될 수도 있고, 사이클로이드 기어(10)로부터 멀어지도록 슬라이딩 될 수도 있다.
수직이동유닛(142)은 수직가이드(143), 승강체(144) 및 프로브홀더(145)를 포함하며, 수평이동유닛(141)의 상측에 마련될 수 있다. 구체적으로, 수직가이드(143)는 수평이동유닛(141)의 상면으로부터 수직으로 연장된다. 승강체(144)는 수직가이드(143)와 수직을 이루도록 결합되며, 상승 또는 하강이 가능하도록 마련된다. 특히, 승강체(144)는 사이클로이드 기어(10)와 수평을 이루도록 마련될 수 있다. 프로브홀더(145)는 승강체(144)의 일측으로부터 연장 형성되며, 프로브홀더(145)에는 프로브부(130)가 장착될 수 있다. 즉, 프로브홀더(145)는 내측에 프로브몸체(132)가 탈착될 수 있도록 홀이 형성될 수 있다.
가압부(150)는 변위수신부(151)와 실린더(152)를 포함하며, 가압부(150)는 후술할 변위측정부(160)와 연동되어 측정자(131)가 치면(11)에 접한 상태를 유지하도록 압력을 가할 수 있다. 구체적으로, 변위수신부(151)는 후술한 변위측정부(160)에 의해 측정된 측정 변위 정보를 수신한다. 그리고, 실린더(152)는 수평이동유닛(141)과 연결되어 신장 또는 수축될 수 있다. 이때, 실린더(152)는 변위수신부(151)에 수신된 측정 변위 정보를 분석하여 수축 또는 신장되는 길이를 조절할 수 있다. 그리고, 실린더(152)는 수축 또는 신장됨에 따라 수평이동유닛(141)을 일측 또는 타측으로 슬라이딩 시킬 수 있다.
변위측정부(160)는 수평이동유닛(141)과 연결되며, 가압부(150)의 일측에 마련될 수 있다. 그리고, 변위측정부(160)는 사이클로이드 기어(10)의 중심으로부터 측정자(131)까지의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출할 수 있다. 이때, 변위측정부(160)는 사이클로이드 기어(10)의 중심과 측정자(131)의 중심 사이의 변위를 측정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱 상세하게는, 측정자(131)는 사이클로이드 기어(10) 사이클로이드 기어(10)가 회전하면 치면(11)과 슬라이딩 된다. 이때, 사이클로이드 기어(10)의 회전축은 고정되어 있기 때문에 수평이동유닛(141)이 일측 또는 타측으로 이동하게 되고, 측정자(131)도 수평이동유닛(141)과 함께 일측 또는 타측으로 이동하게 된다. 즉, 변위측정부(160)는 수평이동유닛(141)이 이동하는 변위를 측정하여 사이클로이드 기어(10)의 회전각에 따른 측정자(131)의 변위를 측정할 수 있다. 그리고, 변위측정부(160)는 전자 유도식 변위 센서(Linear Variable Differential Transformer; LVDT)를 가질 수 있다. 단, 변위측정부(160)에 마련되는 센서는 이에 한정되지 않으며, 변위를 측정하는 센서는 모두 일실시예에 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형과 이와 접촉하는 측정자의 중심의 이론적 궤적을 나타낸 예시도이다.
도 3을 더 참조하면, 판별부(170)는 사이클로이드 기어(10)의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단할 수 있다. 구체적으로, 판별부(170)는 사이클로이드 기어(10)의 중심으로부터 측정자(131)까지의 변위를 이론적으로 계산하여 산출한 이론 변위 정보와 변위측정부(160)에 의해 측정된 측정 변위 정보를 비교하여 사이클로이드 기어(10)의 치형이 정밀하게 형성되었는지 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 사이클로이드 기어의 치형(L1)과 사이클로이드 기어에 접촉된 상태에서, 측정자의 중심의 이론적 궤적(L2)은 도 3에 도시된 바와 같다. 따라서, 판별부(170)는 측정자의 중심의 이론적 궤적(L2)을 통해 사이클로이드 기어(10)의 회전각에 따른 측정자(131)의 이론 변위 정보를 계산해낼 수 있다. 이때, 사이클로이드 기어(10)의 중심으로부터 측정자(131)의 중심까지의 변위를 계산하여 이론 변위 정보를 산출하는 계산식 또는 방법은 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있는 방법을 사용할 수 있다. 그리고, 판별부(170)는 산출한 이론 변위 정보와 측정 변위 정보를 비교하여 이론 변위 정보에 대한 측정 변위 정보의 오차를 산출해낼 수 있다. 이때, 판별부(170)는 사이클로이드 기어(10)의 동일 회전각에 대한 이론 변위 정보와 측정 변위 정보의 값을 비교할 수 있다. 즉, 판별부(170)는 사이클로이드 기어(10)의 각 회전각에 대한 오차를 산출할 수 있고, 각 회전각에 대한 오차를 통해 전체 오차를 산출해낼 수도 있다. 결과적으로, 판별부(170)는 산출된 오차가 기설정된 오차 허용 범위 내에 포함될 경우, 사이클로이드 기어(10)의 치형이 정밀하게 가공된 것으로 판단할 수 있다.
이하, 하기 도면을 참조하여 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법의 순서도이다.
도 4를 더 참조하면, 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법은 가압부에 의해 사이클로이드 기어의 치면과 프로브부의 측정자가 접하도록 준비하는 단계(S110), 사이클로이드 기어를 구동부에 의해 회전시키는 단계(S120), 변위측정부가 사이클로이드 기어의 중심으로부터 측정자까지의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출하는 단계(S130) 및 판별부가 사이클로이드 기어의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단하는 단계(S140)를 포함한다.
우선, S110단계는 가압부(150)에 의해 사이클로이드 기어(10)의 치면(11)과 프로브부(130)의 측정자(131)가 접하도록 준비하는 단계이다. 보다 구체적으로, 가압부(150)는 수평이동유닛(141)의 일측에 연결된 상태에서, 실린더(152)를 수축 또는 신장시킬 수 있다. 일 예로, 변위수신부(151)는 변위측정부(160)로부터 제공받은 측정 변위 정보를 실린더(152)에 제공한다. 그리고, 실린더(152)는 측정 변위 정보를 이용하여 치면(11)과 측정자(131)가 접한 상태를 유지하도록 수축 또는 신장될 수 있다. 이때, 실린더(152)가 신장되면 수평이동유닛(141)은 사이클로이드 기어(10)에 근접하게 슬라이딩 되며, 반대로, 실린더(152)가 수축되면 수평이동유닛(141)은 사이클로이드 기어(10)로부터 이격된다. 그리고, 수직이동유닛(142)은 수평이동유닛(141)의 상측에 마련되어 있어 수평이동유닛(141)과 함께 이동되며, 수직이동유닛(142)에 장착된 프로브부(130)도 수평이동유닛(141)의 이동과 동일하게 움직인다. 즉, 가압부(150)는 수평이동유닛(141)을 이동시켜 치면(11)과 측정자(131)가 접한 상태를 유지하도록 할 수 있다.
다음, S120 단계는 사이클로이드 기어(10)를 구동부(120)에 의해 회전시키는 단계이다. 구체적으로, 사이클로이드 기어(10)의 중심은 회전축(121)의 중심과 일치하게 장착된다. 그리고, 구동모터가 회전축(121)을 일 방향으로 회전시키면 사이클로이드 기어(10)도 회전축(121)과 동일한 방향으로 회전이 이루어진다.
다음, S130 단계는 변위측정부(160)가 사이클로이드 기어(10)의 중심으로부터 측정자(131)까지의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출하는 단계이다. 구체적으로, 변위측정부(160)는 수평이동유닛(141)과 연결된다. 그리고, 변위측정부(160)는 수평이동유닛(141)이 일측 또는 타측으로 이동할 때, 수평이동유닛(141)의 변위를 측정하여 사이클로이드 기어(10)의 회전각에 따른 측정자(131)의 변위를 측정할 수 있다. 그리고 이때, 가압부(150)는 변위측정부(160)로부터 제공받은 측정 변위 정보를 이용하여 수평이동유닛(141)의 일측면에 압력을 가함으로써, 측정자(131)가 치면(11)에 접한 상태를 유지하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법의 판별부의 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법의 판별부에 의해 사이클로이드 기어의 치형의 정밀도를 판단하는 과정을 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6을 더 참조하면, S140 단계는 판별부(170)는 사이클로이드 기어(10)의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단하는 단계이다. 그리고, S140 단계는 이론 변위 정보를 얻는 단계(S141)와, 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보를 비교하는 단계(S142)와, 이론 변위 정보에 대한 측정 변위 정보의 오차를 산출하고, 오차가 기설정된 범위 내에 있을 때, 사이클로이드 기어의 치형이 정밀하게 형성된 것으로 판단하는 단계(S143)를 포함한다.
구체적으로, S141 단계는 이론 변위 정보를 얻는 단계이다. 여기서, 이론 변위 정보란 이론적으로 사이클로이드 기어(10)의 회전각에 대한 사이클로이드 기어(10)의 중심으로부터 측정자(131)까지에 대한 변위를 이론적으로 계산한 값이다. 특히, 이론 변위 정보는 사이클로이드 기어(10)의 중심부터 측정자(131)의 중심까지의 변위를 이론적으로 계산한 값을 지칭할 수 있다. 다만, 이론 변위 정보는 이에 한정되지 않으며, 측정자(131)에 대하여 측정 변위 정보와 동일한 위치의 변위를 측정한다. 일 예로, 측정 변위 정보가 사이클로이드 기어(10)의 중심부터 치면(11)과 측정자(131)가 접하는 위치에 대한 변위를 측정한 값일 경우, 이론 변위 정보도 동일한 위치를 대상으로 계산되어 값이 산출된다. 이때, 이론 변위 정보는 S141 단계에서 산출된 것일 수 있고, 또는 S140 단계 이전 어느 시점에 이론 변위 정보를 미리 산출하고, 산출된 이론 변위 정보를 S141 단계에서 제공받은 것일 수도 있다. 즉, 이론 변위 정보를 산출하는 시기는 S141 단계에 한정되지 않는다.
S142 단계는 이론 변위 정보와 측정 변위 정보를 비교하는 단계이다. 구체적으로, S142 단계에서 판별부(170)는 동일 회전각에 대한 이론 변위 정보와 측정 변위 정보의 변위를 비교할 수 있다. 도 6의 (a)는 사이클로이드 기어의 회전각에 대한 이론 변위 정보를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (a)에서 가로축은 사이클로이드 기어(10)의 회전각을 의미하며, 세로축은 사이클로이드 기어(10)의 중심을 기준으로 측정자(131)의 중심의 변위를 이론적으로 계산한 변위 값을 지칭한다. 도 6의 (b)는 사이클로이드 기어의 회전각에 대한 측정 변위 정보를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (b)에서 가로축은 사이클로이드 기어(10)의 회전각을 의미하며, 세로축은 사이클로이드 기어(10)의 중심을 기준으로 측정자(131)의 중심의 변위를 측정한 변위 값을 지칭한다. 그리고, 도 6의 (c)는 도 6의 (a)와 도 6의 (b) 그래프를 중첩하여 사이클로이드 기어의 회전각에 대한 이론 변위 정보와 측정 변위 정보를 비교한 그래프이다. 도 6의 (c)에서 가로축은 사이클로이드 기어(10)의 회전각을 의미하며 세로축은 이론 변위 정보와 측정 변위 정보의 각각의 변위를 나타낸 값이다.
다음, S143 단계는 이론 변위 정보에 대한 측정 변위 정보의 오차를 산출하고, 오차가 기설정된 범위 내에 있을 때, 사이클로이드 기어의 치형이 정밀하게 형성된 것으로 판단하는 단계이다.도 6의 (d)는 사이클로이드 기어의 회전각에 대한 이론 변위 정보와 측정 변위 정보의 오차를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (d)에서 가로축은 사이클로이드 기어(10)의 회전각을 의미하고, 세로축은 이론 변위 정보와 측정 변위 정보의 오차를 의미한다. 따라서, 도 6의 (d)에서 오차는 이론 변위 정보를 기준으로 각 회전각에 따른 측정 변위 정보의 차이를 의미한다. 즉, 산출된 오차가 클수록 사이클로이드 기어(10)의 치형이 정밀하게 형성되지 못한 것으로 판단된다. 이처럼 오차를 산출한 후에 판별부(170)는 이론 변위 정보와 측정 변위 정보의 오차가 기설정된 오차 허용 범위 내에 있을 경우, 사이클로이드 기어(10)의 치형이 정밀하게 형성된 것으로 판단할 수 있다.
이처럼 마련된, 사이클로이드 기어의 측정 장치(100) 및 방법은 사이클로이드 기어(10)의 중심과 측정자(131) 사이의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출하고, 측정 변위 정보를 이론 변위 정보와 비교함으로써, 사이클로이드 기어(10)의 치형의 정밀도를 정확하게 측정할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치
10: 사이클로이드 기어 11: 치면
110: 본체부 111: 제1 몸체
112: 제2 몸체 113: 제3 몸체
114: 수평가이드 120: 구동부
121: 회전축 122: 베이스체
123: 탑체 130: 프로브부
131: 측정자 132: 프로브몸체
140: 이동부 141: 수평이동유닛
142: 수직이동유닛 143: 수직가이드
144: 승강체 145: 프로브홀더
150: 가압부 151: 변위수신부
152: 실린더 160: 변위측정부
170: 판별부

Claims (11)

  1. 사이클로이드(cycloid) 기어의 치형 측정 장치에 있어서,
    본체부에 마련되며, 상기 사이클로이드 기어를 회전시키는 구동부;
    상기 사이클로이드 기어의 치면에 접하도록 마련된 측정자를 갖는 프로브부;
    상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 측정하여 측정 변위 정보를 산출하는 변위측정부;
    상기 변위측정부와 연동되어 상기 측정자가 상기 치면에 접한 상태를 유지하도록 압력을 가하는 가압부; 및
    상기 사이클로이드 기어의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단하는 판별부를 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이클로이드 기어의 일측에 마련되고, 상기 프로브부가 장착되는 이동부를 더 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동부는,
    상기 본체부의 길이 방향으로 연장된 수평가이드와 결합되어 일측 또는 타측으로 슬라이딩되는 수평이동유닛과,
    상기 수평이동유닛의 상측에 마련되며, 상기 프로브부가 장착되는 수직이동유닛을 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수직이동유닛은,
    상기 수평이동유닛의 상면으로부터 수직으로 연장되는 수직가이드와,
    상기 수직가이드와 수직으로 결합되며, 상승 또는 하강이 가능하도록 마련되는 승강체를 포함하며,
    상기 승강체의 일측에는 상기 프로브부가 장착되는 프로브홀더가 연장 형성된 것을 특징으로 하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 측정 변위 정보를 수신하는 변위수신부와,
    상기 수평이동유닛과 연결되어 신장 또는 수축되는 실린더를 포함하고,
    상기 실린더는 상기 측정 변위 정보를 분석하여 상기 수평이동유닛을 일측 또는 타측으로 슬라이딩 시키는 것을 특징으로 하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 이론적으로 계산하여 이론 변위 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 동일 회전각에 대한 상기 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보의 변위 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치.
  8. 제1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 사이클로이드 기어의 치형 측정 장치를 이용한 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법에 있어서,
    a) 상기 가압부에 의해 상기 사이클로이드 기어의 상기 치면과 상기 프로브부의 측정자가 접하도록 준비하는 단계;
    b) 상기 사이클로이드 기어를 상기 구동부에 의해 회전시키는 단계;
    c) 상기 변위측정부가 상기 사이클로이드 기어의 중심으로부터 상기 측정자까지의 변위를 측정하여 상기 측정 변위 정보를 산출하는 단계; 및
    d) 상기 판별부가 상기 사이클로이드 기어의 치형의 형상에 대한 정밀도를 판단하는 단계를 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 상기 가압부는 상기 변위측정부와 연동되어 상기 측정자가 상기 치면에 접한 상태를 유지하도록 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    d1) 상기 이론 변위 정보를 얻는 단계와,
    d2) 상기 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보를 비교하는 단계와,
    d3) 상기 이론 변위 정보에 대한 상기 측정 변위 정보의 오차를 산출하고, 상기 오차가 기설정된 오차 허용 범위 내에 있을 때, 상기 사이클로이드 기어의 치형이 정밀하게 형성된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 d2) 단계에서, 상기 판별부는 상기 사이클로이드 기어의 동일 회전각에 대한 상기 이론 변위 정보와 상기 측정 변위 정보의 변위 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 것인 사이클로이드 기어의 치형 측정 방법.
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