KR20220094702A - 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치 - Google Patents

플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220094702A
KR20220094702A KR1020200186190A KR20200186190A KR20220094702A KR 20220094702 A KR20220094702 A KR 20220094702A KR 1020200186190 A KR1020200186190 A KR 1020200186190A KR 20200186190 A KR20200186190 A KR 20200186190A KR 20220094702 A KR20220094702 A KR 20220094702A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flexspline
force
force sensor
slide member
ball screw
Prior art date
Application number
KR1020200186190A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102510378B1 (ko
Inventor
김종걸
김무림
신주성
표주현
Original Assignee
한국로봇융합연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국로봇융합연구원 filed Critical 한국로봇융합연구원
Priority to KR1020200186190A priority Critical patent/KR102510378B1/ko
Publication of KR20220094702A publication Critical patent/KR20220094702A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102510378B1 publication Critical patent/KR102510378B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/022—Power-transmitting couplings or clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H2061/0068—Method or means for testing of transmission controls or parts thereof

Abstract

본 발명의 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치는, 플렉스플라인이 결합되는 고정지그; 한 쌍의 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재; 상기 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 결합되는 제1클램프죠와 제2클램프죠; 상기 제1클램프죠의 관통홀을 통과하고 상기 제2클램프죠의 나사홀에 체결되는 볼스크류; 상기 볼스크류의 일단부에 결합되어 볼스크류를 회전시키는 핸들; 상기 제1클램프죠와 상기 제2클램프죠의 마주보는 내측에 구비되는 제1힘센서와 제2힘센서; 및 상기 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 장착되어 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을 측정하는 거리센서를 포함한다.

Description

플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치{Radial stiffness test apparatus of flexspline}
본 발명은 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플렉스플라인의 측벽 양측에서 반경방향으로 대칭되는 힘을 가하여 변형시킬 때 힘의 크기에 대한 변형량을 측정할 수 있는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스트레인 웨이브 감속기(일명 하모닉 감속기)는 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇, 반도체(웨이퍼) 제조장치, 전자부품 삽입장치, 세라믹 형성장치, 광디스크 제조장치, 의료장치 및 NC(Numerical Control) 선반 등과 같이 다양한 분야의 기계장치에서 광범위하게 사용되는 감속기로서, 소형 경량이면서, 기어 회전시 소음이 작고, 고정밀도의 감속비를 얻을 수 있으며, 동력 전달 효율이 우수한 것이 특징이다.
스트레인 웨이브 감속기는 기본적으로 웨이브 제너레이터(wave generator), 플렉스플라인(flexspline) 및 서큘러 스플라인(circular spline)을 포함한다. 웨이브 제너레이터는 입력축이 연결되는 타원 형상의 캠 외주면에 볼베어링이 조립되고, 상기 볼베어링 외륜에는 플렉스플라인이 억지끼움되어 결합된다. 플렉스플라인은 원형의 얇은 금속 탄성체로서 일측 외주면에 제1 치형(기어 톱니)이 형성되어 있고, 서큘러 스플라인에는 플렉스플라인의 제1 치형에 대응하여 내주면에 제2 치형이 형성되어 있다.
이러한 스트레인 웨이브 감속기는 입력축, 입력축에 연결된 웨이브 제너레이터, 플렉스플라인, 플렉스플라인과 맞물린 서큘러 스플라인, 서큘러 스플라인과 연결된 출력축의 순서로 동력이 전달된다. 즉, 입력축이 결합된 웨이브 제너레이터가 시계방향으로 회전하면 플렉스플라인이 점진적으로 탄성 변형을 일으키면서 플렉스플라인의 제1 치형 중 일부가 서큘러 스플라인의 제2 치형 중 일부와 결합되어 동력이 전달된다. 이때, 플렉스플라인의 외주면에 형성된 제1 치형의 치수(齒數)와 서큘러 스플라인의 제2 치형의 치수 간의 차이로 인해 큰 감속비를 갖는 감속기가 구현될 수 있다.
하모닉 감속기의 시험 장치에 관한 종래기술로서, 등록특허공보 제10-0926574호에 "하모닉 감속기용 강성 시험기"가 개시되어 있다. 개시된 시험기는 하모닉 감속기의 입출력 각도 전달 시험과 전체적인 감속기의 강도 시험을 할 수 있다. 이 강성 시험기는 전후 수평레일에 의해 부하 하중을 인가하고, 그 값을 로드셀에 의해 확인할 수 있는 구조로 구성되어 있다.
하지만, 개시된 종래기술은 웨이브 제너레이터, 플렉스플라인, 서큘러 스플라인이 조립된 하모닉 감속기 전체의 강성 시험기에 관한 것으로서, 플렉스플라인의 톱니부가 형성된 측벽부 양측에서 반경방향으로 힘을 가해 변형시킬 때 그 변형량을 실시간으로 측정할 수 있는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치는 개시된 바가 없다.
등록특허공보 제10-0926574호
본 발명은 플렉스플라인의 측벽 양측에서 반경방향으로 대칭되는 힘을 가하여 변형시킬 때 힘의 크기에 대한 변형량을 실시간으로 측정할 수 있는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치는, 플렉스플라인이 결합되는 고정지그; 한 쌍의 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재; 상기 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 결합되는 제1클램프죠와 제2클램프죠; 상기 제1클램프죠의 관통홀을 통과하고 상기 제2클램프죠의 나사홀에 체결되는 볼스크류; 상기 볼스크류의 일단부에 결합되어 볼스크류를 회전시키는 핸들; 상기 제1클램프죠와 상기 제2클램프죠의 마주보는 내측에 구비되는 제1힘센서와 제2힘센서; 및 상기 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 장착되어 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을 측정하는 거리센서를 포함한다.
상기 핸들은 상기 한 쌍의 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 장착되고 상기 볼스크류의 일단부가 회전가능하게 장착되는 핸들슬라이드블록에 지지될 수 있다.
상기 제1힘센서는 상기 제1클램프죠의 상단부에 구비되는 로드셀로 구성되고, 상기 제2힘센서는 상기 제2클램프죠의 상단부에 구비되는 로드셀로 구성될 수 있다.
상기 거리센서는 레이저 거리센서일 수 있다.
상기 거리센서는 상기 제1슬라이드부재에 장착되는 발광부 및 수광부와, 상기 제2슬라이드부재에 장착되는 반사부를 포함할 수 있다.
상기 제1슬라이드부재에 장착되어 상기 볼스크류의 타단부를 회전가능하게 지지하는 베어링블록을 더 포함할 수 있다.
상기 핸들을 돌려 상기 볼스크류를 회전시켜서 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 상기 플렉스플라인의 양측벽에 접촉하여 플렉스플라인을 변형하기 시작하면, 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 각각 상기 플렉스플라인에 반경방향으로 가하는 힘을 실시간 측정하고, 상기 거리센서가 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을 실시간 측정하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 상기 플렉스플라인에 가하는 상기 제1힘센서와 제2힘센서의 힘과, 상기 거리센서가 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을, 힘의 크기에 따라 소정 간격마다 측정하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 핸들을 돌려 상기 볼스크류를 회전시켜서 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 상기 플렉스플라인에 가하는 힘의 크기를 점점 증가시킬 때, 상기 제1힘센서와 제2힘센서의 힘과, 상기 거리센서가 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을, 소정 시간 간격마다 측정하도록 제어할 수도 있다.
상기 제어부는 상기 힘 및 거리의 측정값들을 디스플레이에 표시하고, 상기 측정값들을 연결한 직선의 방정식을 계산하여 표시할 수 있다.
상기한 본 발명의 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치에 의하면, 플렉스플라인의 측벽 양측에서 반경방향으로 대칭되는 힘을 가하여 변형시킬 때 힘의 크기에 대한 변형량을 실시간으로 측정할 수 있다.
또한, 플렉스플라인의 측벽 양측에서 반경방향으로 대칭되는 힘을 가하여 변형시킬 때 힘의 크기에 따른 변형량의 변화 그래프를 쉽게 구할 수 있고, 이러한 시험 결과에 따라 플렉스플라인 제품의 탄성 및 강성 분석을 통해 플렉스플라인 제품의 품질 정확도를 확인하고 제품의 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 모자형 플렉스플라인을 나타내는 사시도이다.
도 2는 컵형 플렉스플라인을 나타내는 사시도이다.
도 3은 모자형 플렉스플라인의 양측에서 힘을 가해 변형량을 측정하는 것을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 시험 장치를 좌측에서 바라본 것을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 시험 장치를 나타내는 상면도이다.
도 7은 본 발명의 시험 장치를 나타내는 정면도이다.
도 8은 본 발명의 시험 장치를 작동하는 제어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 시험 장치에 의해 측정된 시험예를 나타내는 그래프이다.
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.
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.
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.
도 1은 모자형 플렉스플라인을 나타내는 사시도이고, 도 2는 컵형 플렉스플라인을 나타내는 사시도이며, 도 3은 모자형 플렉스플라인의 양측에서 힘을 가해 변형량을 측정하는 것을 나타내는 개념도이다.
스트레인 웨이브(strain wave) 감속기는 기본적으로 웨이브 제너레이터(wave generator), 플렉스플라인(flexspline) 및 서큘러 스플라인(circular spline)을 포함한다. 웨이브 제너레이터는 입력축이 연결되는 타원 형상의 캠 외주면에 볼베어링이 조립되고, 볼베어링 외륜에는 플렉스플라인이 억지끼움되어 결합된다. 플렉스플라인은 원형의 얇은 금속 탄성체로서 일측 외주면에 제1 치형(기어 톱니)이 형성되어 있고, 서큘러 스플라인에는 플렉스플라인의 제1 치형에 대응하여 내주면에 제2 치형이 형성되어 있다.
플렉스플라인의 종류로는 형태별로 도 1의 모자형 플렉스플라인(10)과 도 2의 컵형 플렉스플라인(20)이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모자형 플렉스플라인(10)은 모자의 챙에 대응하는 원판부(11)와, 원판부(11)의 내측에 일체로 연결된 원형 측벽부(13)를 포함한다. 원형 측벽부(13)의 내부는 개구되어 중심홀(15)을 구성한다. 원판부(11)의 가장자리에는 감속기를 다른 구조물에 결합하기 위한 복수의 결합공(12)이 형성된다. 측벽부(13)의 외주면 상부에는 톱니부(14)가 형성되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 컵형 플렉스플라인(20)은 컵의 바닥에 대응하는 원판부(21)와, 원판부(11)의 테두리에 일체로 연결된 원형 측벽부(23)를 포함한다. 원판부(21)의 중심에는 중심홀(25)이 관통되어 형성되어 있다. 원판부(21)에서 중심홀(25)의 둘레에는 감속기를 다른 구조물에 결합하기 위한 복수의 결합공(22)이 형성된다. 측벽부(23)의 외주면 상부에는 톱니부(24)가 형성되어 있다.
본 발명의 시험 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 플렉스플라인(10)의 원판부(11)를 고정한 상태에서 측벽부(13)의 톱니부(14) 양측에서 중심을 향해 동일한 힘(F)을 인가할 때 측벽부(13)가 변형되어 그 외경이 감소되는 변형량(D)을 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 시험 장치를 좌측에서 바라본 것을 나타내는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 시험 장치를 나타내는 상면도이고, 도 7은 본 발명의 시험 장치를 나타내는 정면도이다.
본 발명의 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치(100)는, 플렉스플라인(10 또는 20)이 결합되는 고정지그(120), 한 쌍의 슬라이드레일(130)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150), 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 결합되는 제1클램프죠(first clamp jaw, 180)와 제2클램프죠(second clamp jaw, 190), 제1클램프죠의 관통홀(187)을 통과하고 제2클램프죠의 나사홀(197)에 체결되는 볼스크류(170), 볼스크류의 일단부에 결합되어 볼스크류를 회전시키는 핸들(165), 제1클램프죠(180)와 제2클램프죠(190)의 마주보는 내측에 구비되는 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210), 및 제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150)에 장착되어 플렉스플라인의 반경방향 변형량을 측정하는 거리센서(220)를 포함할 수 있다.
고정지그(120)와 한 쌍의 슬라이드레일(130)은 평판 형태의 베이스플레이트(110)에 각각 복수의 볼트에 의해 체결되어 고정될 수 있다. 이를 위해, 베이스플레이트(110)와 고정지그(120)와 한 쌍의 슬라이드레일(130)에는 볼트 체결을 위한 복수의 체결공이 형성될 수 있다.
고정지그(120)는 평판 형태의 브라켓의 정면에 원기둥 형태의 지그가 복수의 나사에 의해 결합되는 구조로 이루어질 수 있다. 고정지그(120)의 원형 정면에는 모자형 플렉스플라인(10)의 결합공(12)들에 대응하는 체결공들과 컵형 플렉스플라인(20)의 결합공(22)들에 대응하는 체결공들이 동시에 형성되어 있다. 그래서, 고정지그(120)에는 모자형 플렉스플라인(10)뿐만 아니라 컵형 플렉스플라인(20)도 선택적으로 결합되어 강성을 시험할 수 있다.
한 쌍의 슬라이드레일(130)은 베이스플레이트(110)에 서로 소정 간격으로 평행하게 장착될 수 있다. 슬라이드레일(130)은 상하방향으로 복수의 관통공이 형성되어 복수의 볼트에 의해 베이스플레이트(110)에 체결될 수 있다. 슬라이드레일(130)의 양단부에는 슬라이딩 한계를 설정하는 스토퍼가 베이스플레이트(110)에 복수의 볼트에 의해 체결될 수 있다. 슬라이드레일(130)의 양측면에는 한 쌍의 가이드홈이 형성되어, 이에 장착되는 슬라이드부재들이 상하방향으로 움직이지 않고 길이방향으로만 슬라이딩하도록 할 수 있다.
제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150)는 한 쌍의 슬라이드레일(130)에 각각 걸쳐서 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다. 제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150)는 각각 한 쌍의 슬라이드레일(130)에 수직으로 배치되어 슬라이딩될 수 있다. 제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150)의 하부에는 각각 슬라이드레일(130)의 한 쌍의 가이드홈에 대응하는 한 쌍의 슬라이더가 형성되어 슬라이드레일(130)의 길이방향으로만 슬라이딩될 수 있다.
제1슬라이드부재(140)의 상면에는 제1클램프죠(180)가 장착되고, 제2슬라이드부재(150)의 상면에는 제2클램프죠(190)가 장착될 수 있다. 제1클램프죠(180)에는 볼스크류(170)가 통과하는 관통홀(187)이 형성되고, 제2클램프죠(190)에는 볼스크류(170)와 나사 결합되는 나사홀(197)이 형성될 수 있다.
볼스크류(170)는 제1클램프죠(180)의 관통홀(187)을 통과하고, 제2클램프죠(190)의 나사홀(197)에 체결될 수 있다. 볼스크류(170)는 관통홀(187)을 단순히 통과하기 때문에, 제1클램프죠(180)는 볼스크류(170)의 회전에 의해 바로 움직이지 않는다. 반면에, 볼스크류(170)는 나사홀(197)에 나사 결합되기 때문에, 볼스크류(170)의 회전에 의해 바로 움직일 수 있다.
핸들(165)은 볼스크류(170)의 일단부에 결합되어 볼스크류를 회전시킬 수 있다. 핸들(165)은 손으로 회전시키기 쉽도록 바퀴부와 손잡이부를 포함할 수 있다.
핸들(165)은 볼스크류(170)의 일단부에 축결합될 수 있고, 한 쌍의 슬라이드레일(130)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 핸들슬라이드블록(160)에 회전가능하게 장착될 수 있다. 핸들슬라이드블록(160)은 제2슬라이드부재(150)와 별도로 한 쌍의 슬라이드레일(130)에 슬라이딩 가능하게 장착되고, 볼스크류(170)의 일단부를 회전가능하게 베어링 지지할 수 있다. 핸들슬라이드블록(160)의 상부에는 볼스크류(170)의 일단부를 선택적으로 조여서 장착할 수 있는 볼스크류 장착부(163)가 구비될 수 있다. 볼스크류 장착부(163)에는 볼스크류(170)를 수직방향으로 조일 수 있는 장착레버(164)를 구비할 수 있다. 장착레버(164)는 손으로 쉽게 돌릴 수 있는 형태로 이루어질 수 있다.
볼스크류(170)의 타단부는 제1슬라이드부재(140)의 상면에 장착된 베어링블록(143)에 회전가능하게 장착될 수 있다. 베어링블록(143)은 볼스크류(170)를 회전가능하게 지지하되, 볼스크류(170)를 그 길이방향으로 움직이지 않도록 지지할 수 있다.
제1힘센서(200)는 제1클램프죠(180)의 연장된 상단부에 구비되고, 제2힘센서(210)는 제2클램프죠(190)의 연장된 상단부에 구비될 수 있다. 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)는 제1클램프죠(180)와 제2클램프죠(190)의 마주보는 내측에 배치될 수 있다. 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)는 원판 형태를 가질 수 있고, 그 중심 높이가 고정지그(120)에 장착되는 플렉스플라인(10)의 중심 높이와 일치하도록 배치될 수 있다.
제1힘센서(200)는 제1클램프죠(180)의 상단부에 구비되는 로드셀로 구성될 수 있고, 제2힘센서(210)는 제2클램프죠(190)의 상단부에 구비되는 로드셀로 구성될 수 있다. 스트레인게이지(Strain Gage)식 로드셀에 힘을 가하면 스트레인게이지가 변형함에 따라 스트레인게이지의 저항값이 변화한다. 로드셀의 전원단자에 전압을 가하면 출력단자에서 스트레인게이지의 저항값 변화에 비례하는 전압이 출력될 수 있다. 로드셀은 이러한 원리로 힘을 전기신호로 변환할 수 있다.
거리센서(220)는 제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150)에 장착되어 플렉스플라인(10)의 반경방향 변형량을 측정할 수 있다. 거리센서(220)는 레이저를 발광하여 반사되어 오는 레이저를 수광하여 반사체와의 거리를 측정하는 레이저 거리센서일 수 있다.
거리센서(220)는 제1슬라이드부재(140)에 장착되는 발광부 및 수광부(222)와, 제2슬라이드부재(150)에 장착되는 반사부(224)를 포함할 수 있다. 발광부 및 수광부(222)는 레이저를 방사하고 반사부(224)에 반사되어 돌아오는 레이저를 수광할 때 그 시간을 측정하여 거리를 계산할 수 있다.
반사부(224)는 제2슬라이드부재(150)에 장착될 수 있지만, 핸들슬라이드블록(160)에 장착될 수도 있다. 거리센서(220)는 반사부(224)가 어디에 배치되든지 상관없이, 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 양측벽에 접촉한 이후부터 플렉스플라인(10)을 변형시킬 때, 발광부 및 수광부(222)와 반사부(224) 사이의 거리를 실시간으로 측정함으로써 그 변화량을 측정할 수 있다.
본 발명의 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치(100)의 작동 관계를 설명한다.
우선, 플렉스플라인(10)을 복수의 나사에 의해 고정지그(120)에 고정한다. 이때, 제1클램프죠(180)와 제2클램프죠(190)는 플렉스플라인(10)의 양측벽에서 소정 거리 이격되도록 배치될 수 있다.
다음에, 핸들(165)을 돌려 볼스크류(170)를 회전시키면, 제2클램프죠(190)가 플렉스플라인(10) 쪽으로 이동되어 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 일측벽에 접촉될 수 있다. 계속해서 핸들(165)을 돌려 볼스크류(170)를 회전시키면, 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 일측벽에 지지되어 있기 때문에, 상대적으로 볼스크류(170)가 제1클램프죠(180)를 플렉스플라인(10) 쪽으로 이동되어 제1힘센서(200)가 플렉스플라인(10)의 타측벽에 접촉될 수 있다. 이렇게 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 양측벽에 접촉하되, 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)에서 측정되는 힘이 제로로 되도록, 제2클램프죠(190)와 제1클램프죠(180)를 초기 위치로 세팅할 수 있다.
핸들(165)을 돌려 볼스크류(170)를 회전시켜서 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 양측벽에 접촉하여 플렉스플라인(10)을 변형하기 시작하면, 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 각각 플렉스플라인(10)에 반경방향으로 가하는 힘을 실시간 측정할 수 있다. 이때, 거리센서(220)가 플렉스플라인(10)의 반경방향 변형량을 실시간 측정하도록 제어하는 제어부(250)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 시험 장치를 작동하는 제어 구성을 나타내는 블록도이고, 도 9는 본 발명의 시험 장치에 의해 측정된 시험예를 나타내는 그래프이다.
제1슬라이드부재(140)와 제2슬라이드부재(150)와 핸들슬라이드블록(160)이 각각 한 쌍의 슬라이드레일(130)에 자유롭게 슬라이딩 가능하게 장착되어 있기 때문에, 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 양측벽에 접촉한 상태에서 핸들(165)을 돌려 볼스크류(170)를 회전시키면, 제1클램프죠(180)와 제2클램프죠(190)가 동일한 변위로 이동하여 플렉스플라인(10)을 좌우 대칭으로 변형시킬 수 있다. 이때, 거리센서(220)는 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 양측벽에 접촉한 이후부터 발광부 및 수광부(222)와 반사부(224) 사이의 거리를 실시간으로 측정할 수 있다. 제어부(250)는 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)의 양측벽에 접촉한 이후부터 플렉스플라인(10)의 양측벽에 가해지는 힘과 반경방향 변형량을 실시간으로 계산하여 저장할 수 있다. 제어부(250)는 거리센서(220)가 측정하는 발광부 및 수광부(222)와 반사부(224) 사이의 거리값의 변화로부터 플렉스플라인(10)의 양측벽 외경의 변형량을 계산할 수 있다.
제1힘센서(200)에는 제1힘증폭기(205)가 연결되고, 제2힘센서(210)에는 제2힘증폭기(215)가 연결되며, 거리센서(220)에는 거리증폭기(225)가 연결될 수 있다. 힘센서와 거리센서의 전기 신호가 작을 수 있으므로, 각각 증폭기에 의해 증폭된 신호를 제어부(250)로 전달할 수 있다.
제1힘증폭기(205)와 제2힘증폭기(215)에는 제1AI/AO모듈(230)이 연결되고, 거리증폭기(225)에는 제2AI/AO모듈(240)이 연결될 수 있다. AI모듈은 아날로그 입력(Analog Imput)으로서, 1~10Volts와 같은 가변되는 신호를 받아서 그 전압 등에 해당되는 데이터로 만들어 주는 것을 말한다. AO모듈은 아날로그 출력(Analog Output)으로서, 출력데이터를 받아서 1~10Volts와 같은 신호를 내어놓는 것을 말한다. 이와 같이, 힘센서와 거리센서의 아날로그 신호로부터 그 신호들을 증폭하고 전기신호로 변환한 다음 제어부(250)로 전달할 수 있다.
거리센서(220)가 실제로 측정하는 거리는 플렉스플라인(10)의 외경과 다른 두 지점 사이를 측정하지만, 제어부(250)는 거리센서(220)가 측정하는 발광부 및 수광부(222)와 반사부(224) 사이의 거리값의 변화로부터 플렉스플라인(10)의 양측벽 외경의 변형량을 계산할 수 있다.
제어부(250)는 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)에 가하는 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)의 힘과, 거리센서(220)가 플렉스플라인(10)의 반경방향 변형량을, 힘의 크기에 따라 소정 간격마다 측정하도록 제어할 수 있다. 사용자는 핸들(165)을 돌려 볼스크류(170)를 회전시킴으로써 플렉스플라인(10)을 반경방향으로 변형시키는데, 손으로 돌리는 것이므로 플렉스플라인(10)에 가하는 힘을 소정 간격으로 정확하게 조절하기는 어렵다. 대신에, 제어부(250)는 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)에 가하는 힘을 실시간 측정하므로, 그 힘의 크기가 점점 증가될 때 힘의 소정 간격마다 그 힘에 따른 플렉스플라인(10)의 반경방향 변형량을 측정하여 기록하도록 제어할 수 있다. 플렉스플라인(10)을 변형시킬 때 그 힘과 변형량을 실시간 연속적으로 모두 측정하여 기록한다면, 데이터가 너무 많아지고 특정 힘에 따른 변형량 측정 시점 사이에 시간 지연의 문제가 생길 수도 있다.
또한, 제어부(250)는 핸들(165)을 돌려 볼스크류(170)를 회전시켜서 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)가 플렉스플라인(10)에 가하는 힘의 크기를 점점 증가시킬 때, 제1힘센서(200)와 제2힘센서(210)의 힘과, 거리센서(220)가 플렉스플라인(10)의 반경방향 변형량을, 소정 시간 간격마다 측정하도록 제어할 수도 있다. 일반적으로, 플렉스플라인(10)에 가하는 힘에 대해 변형량은 비례하므로, 핸들(165)을 돌리는 각도를 조절함으로써 힘의 크기와 변형량을 대략적으로 조절할 수 있다. 따라서, 사용자가 핸들(165)을 소정 각속도로 돌릴 때, 제어부(250)는 소정 시간 간격마다 힘과 변형량을 측정하도록 제어할 수 있다.
제어부(250)는 힘 및 거리의 측정값들을 디스플레이(260)에 표시하고, 측정값들을 연결한 직선의 방정식을 계산하여 그래프로 표시할 수 있다. 제어부(250)는 시험 장치(100)의 측정값과 시험 결과를 나타내는 모니터 또는 디스플레이(260)와 연결될 수 있다. 디스플레이(260)는 시험 과정에서 실시간으로 힘과 변형량의 측정값을 수치로 표시할 수 있고, 사용자의 명령에 따라 측정값들과 이들을 연결한 직선을 그래프로 표시할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 그래프는 가로축이 힘 F(kgf)이고 세로축이 변형량 D(mm)이며, 소정 간격마다 측정값들이 점으로 표시되어 있다. 복수의 점은 순차적으로 직선에 의해 연결될 수 있고, 제어부(250)는 복수의 점들을 연결하는 선에 가장 근사한 직선의 방정식을 구하여 그 방정식과 함께 그래프에 점선으로 표시할 수 있다.
아울러, 사용자는 핸들(165)을 일측방향으로 돌려서 플렉스플라인(10)에 가하는 힘의 크기를 점점 증가시켰다가 핸들(165)을 반대방향으로 돌려서 플렉스플라인(10)에 가하는 힘의 크기를 점점 감소시킬 수도 있다. 이때, 힘의 증가시와 감소시에 힘의 크기에 따른 변형량이 동일하면 플렉스플라인(10)은 탄성 영역에서 변형하는 것이라고 판단할 수 있다. 만약, 플렉스플라인(10)에 상당히 큰 힘을 가하여 변형시켰다가 그 힘을 감소시킬 때, 힘의 증가시 힘-변형량 그래프가 힘의 감소시 힘-변형량 그래프와 일치하지 않는다면, 플렉스플라인(10)은 소성 영역에서 변형되었다고 판단할 수 있다. 또한, 소성 변형이 시작되면, 힘-변형량 그래프는 탄성 영역의 직선 그래프를 따르지 않기 때문에, 그 직선 그래프 구간을 벗어나면 소성 영역이라고 판단할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 시험 장치에 의하면, 플렉스플라인의 탄성 영역에서 힘-변형량 그래프뿐만 아니라 힘-변형량 그래프에서 소성 영역이 시작되는 지점, 즉 항복점을 구할 수도 있다.
본 발명의 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치에 의하면, 플렉스플라인의 측벽 양측에서 반경방향으로 대칭되는 힘을 가하여 변형시킬 때 힘의 크기에 따른 변형량의 변화 그래프를 쉽게 구할 수 있다. 이러한 시험 결과에 따라 플렉스플라인 제품의 탄성 및 강성 분석을 통해 플렉스플라인 제품의 품질 정확도를 확인하고 제품의 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
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 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 모자형 플렉스플라인 11: 원판부
12: 결합공 13: 원형 측벽부
14: 톱니부 15: 중심홀
20: 컵형 플렉스플라인 21: 원판부
22: 결합공 23: 원형 측벽부
24: 톱니부 25: 중심홀
100: 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치
110: 베이스플레이트 120: 고정지그
130: 슬라이드레일 140: 제1슬라이드부재
143: 베어링블록 150: 제2슬라이드부재
160: 핸들슬라이드블록 163: 볼스크류 장착부
164: 장착레버 165: 핸들
170: 볼스크류 180: 제1클램프죠
187: 관통홀 190: 제2클램프죠
197: 나사홀
200: 제1힘센서 205: 제1힘증폭기
210: 제2힘센서 215: 제2힘증폭기
220: 거리센서 222: 발광부 및 수광부
224: 반사부 225: 거리증폭기
230: 제1AI/AO모듈 240: 제2AI/AO모듈
250: 제어부 260: 디스플레이

Claims (10)

  1. 플렉스플라인이 결합되는 고정지그;
    한 쌍의 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재;
    상기 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 결합되는 제1클램프죠와 제2클램프죠;
    상기 제1클램프죠의 관통홀을 통과하고 상기 제2클램프죠의 나사홀에 체결되는 볼스크류;
    상기 볼스크류의 일단부에 결합되어 볼스크류를 회전시키는 핸들;
    상기 제1클램프죠와 상기 제2클램프죠의 마주보는 내측에 구비되는 제1힘센서와 제2힘센서; 및
    상기 제1슬라이드부재와 제2슬라이드부재에 장착되어 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을 측정하는 거리센서를 포함하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핸들은 상기 한 쌍의 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 장착되고 상기 볼스크류의 일단부가 회전가능하게 장착되는 핸들슬라이드블록에 지지되는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1힘센서는 상기 제1클램프죠의 상단부에 구비되는 로드셀로 구성되고,
    상기 제2힘센서는 상기 제2클램프죠의 상단부에 구비되는 로드셀로 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 거리센서는 레이저 거리센서인 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 거리센서는 상기 제1슬라이드부재에 장착되는 발광부 및 수광부와, 상기 제2슬라이드부재에 장착되는 반사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1슬라이드부재에 장착되어 상기 볼스크류의 타단부를 회전가능하게 지지하는 베어링블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 핸들을 돌려 상기 볼스크류를 회전시켜서 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 상기 플렉스플라인의 양측벽에 접촉하여 플렉스플라인을 변형하기 시작하면, 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 각각 상기 플렉스플라인에 반경방향으로 가하는 힘을 실시간 측정하고, 상기 거리센서가 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을 실시간 측정하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 상기 플렉스플라인에 가하는 상기 제1힘센서와 제2힘센서의 힘과, 상기 거리센서가 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을, 힘의 크기에 따라 소정 간격마다 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 핸들을 돌려 상기 볼스크류를 회전시켜서 상기 제1힘센서와 제2힘센서가 상기 플렉스플라인에 가하는 힘의 크기를 점점 증가시킬 때, 상기 제1힘센서와 제2힘센서의 힘과, 상기 거리센서가 상기 플렉스플라인의 반경방향 변형량을, 소정 시간 간격마다 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 힘 및 거리의 측정값들을 디스플레이에 표시하고, 상기 측정값들을 연결한 직선의 방정식을 계산하여 표시하는 것을 특징으로 하는 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치.
KR1020200186190A 2020-12-29 2020-12-29 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치 KR102510378B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200186190A KR102510378B1 (ko) 2020-12-29 2020-12-29 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200186190A KR102510378B1 (ko) 2020-12-29 2020-12-29 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220094702A true KR20220094702A (ko) 2022-07-06
KR102510378B1 KR102510378B1 (ko) 2023-03-14

Family

ID=82400235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200186190A KR102510378B1 (ko) 2020-12-29 2020-12-29 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102510378B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07239325A (ja) * 1994-02-25 1995-09-12 Sekisui Chem Co Ltd 高速液体クロマトグラフ用カラム接続具
JP2006215046A (ja) * 2002-01-24 2006-08-17 Sango Co Ltd 多点測定装置
KR100927045B1 (ko) * 2008-06-24 2009-11-17 (주)파인텍 벨로우즈관 압력 및 균열 테스트장치
KR100926574B1 (ko) 2008-01-28 2009-11-17 이부락 하모닉 감속기용 강성 시험기
KR101453685B1 (ko) * 2013-10-02 2014-10-22 주식회사 포스코 스핀들 진단장치 및 이를 이용한 스핀들 진단방법
KR20170032515A (ko) * 2015-09-14 2017-03-23 아주대학교산학협력단 케이블 검사 장치
KR101980237B1 (ko) * 2017-12-13 2019-05-21 한국기계연구원 볼조인트 탈부착력 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07239325A (ja) * 1994-02-25 1995-09-12 Sekisui Chem Co Ltd 高速液体クロマトグラフ用カラム接続具
JP2006215046A (ja) * 2002-01-24 2006-08-17 Sango Co Ltd 多点測定装置
KR100926574B1 (ko) 2008-01-28 2009-11-17 이부락 하모닉 감속기용 강성 시험기
KR100927045B1 (ko) * 2008-06-24 2009-11-17 (주)파인텍 벨로우즈관 압력 및 균열 테스트장치
KR101453685B1 (ko) * 2013-10-02 2014-10-22 주식회사 포스코 스핀들 진단장치 및 이를 이용한 스핀들 진단방법
KR20170032515A (ko) * 2015-09-14 2017-03-23 아주대학교산학협력단 케이블 검사 장치
KR101980237B1 (ko) * 2017-12-13 2019-05-21 한국기계연구원 볼조인트 탈부착력 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102510378B1 (ko) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101141719B1 (ko) 로봇 관절의 토크 센서의 조정 장치 및 이에 의한 토크 센서의 조정 방법
CN107478178B (zh) 一种双向找正激光对中调整装置及对中方法
US8396596B2 (en) Robot with load sensor
JP2018119980A (ja) 力及びトルクを測定するためのセンサ組立体及び方法
JPH082350B2 (ja) 脈波検出装置
KR101939082B1 (ko) 전동프레스
JP6041474B2 (ja) ねじり試験機
CN112098981A (zh) 一种激光位移传感器动态幅值校准装置
KR102578077B1 (ko) 웨이브제너레이터 베어링의 성능 시험 장치
JP2013140026A (ja) 試験装置
KR102510378B1 (ko) 플렉스플라인의 반경방향 강성 시험 장치
CN111093879A (zh) 测量焊钳的电极压力的方法和装置
JP4633838B2 (ja) 振動試験装置
JPH1019700A (ja) 心棒荷重測定システム
KR20220151922A (ko) 플렉스플라인의 성능 시험 장치
KR102566977B1 (ko) 웨이브제너레이터의 변형량 측정장치
KR20220170593A (ko) 플렉스플라인의 변형량 측정 장치
KR20200077129A (ko) 로봇 구동모듈 및 감속기 모멘트 강성 시험 장치
CN110520705B (zh) 三轴力检测装置
JPH08159241A (ja) バックラッシを調整可能な歯車装置および調整方法
JPH10228317A (ja) 位置決め装置
KR20000011325A (ko) 조절장치
CN116147837B (zh) 一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法
KR20020084980A (ko) 병렬 기구형 로봇의 캘리브레이션 장치 및 그 방법
CN113340332B (zh) 一种光电传感器标定装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant