KR20240045843A

KR20240045843A - 하모닉 감속기 시험장치

Info

Publication number: KR20240045843A
Application number: KR1020220125666A
Authority: KR
Inventors: 이동우; 민경욱
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-04-08

Abstract

하모닉 감속기 시험장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 하모닉 감속기 시험장치는: 하모닉 감속기를 고정하는 고정용 하우징과, 하모닉 감속기와 연결되는 입력부와, 하모닉 감속기와 연결되는 출력부와, 입력부와 연결되고, 하모닉 감속기에 동력을 제공하는 모터부와, 고정용 하우징과 연결되고, 하모닉 감속기의 진동을 측정하는 가속 센서와, 가속 센서로부터 전달받은 진동테이터 정보를 토대로 하모닉 감속기의 고정유무를 진단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하모닉 감속기 시험장치{TESTING DEVICE FOR HARMONIC REDUCER}

본 발명은 하모닉 감속기 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다양한 평가 지표를 만족하도록 설계됨은 물론, 동시다발적으로 측정 및 계산이 가능한 하모닉 감속기 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하모닉 감속기는 스트레인 웨이브 기어라고도 하며, 초정밀, 고 감속비, 저소음, 소형 경량화 등의 우수한 특성으로 산업적 수요가 급격히 증가하고 있다. 하모닉 감속기는 로봇 및 정밀 공작기계 등 차세대 핵심 산업 분야의 활용될 수 있다.

하모닉 감속기는 다른 감속기와의 구별되는 독특한 메커니즘으로 가지므로, 하모닉 감속기에 특화된 시험기가 필요하다.

종래의 하모닉 감속기 시험기 중 무부하 상태 및 극한 환경 모두의 상황에서 동시다발적으로 여러 평가 지표를 측정하는 시험기는 극히 드물며, 토크, 강성, 효율 등의 감속기의 한두가지 성능을 시험하도록 구성되어서, 감속기의 평가항목별로 별도의 시험장치를 통해 시험해야 하는 문제가 있다. 나아가, 다양한 평가 지표를 만족하기 위한 하모닉 감속기를 개발 및 평가하기 위한 비용 및 시간 소모가 많은 문제점이 있다.

본 발명에 대한 배경기술은 한국등록특허공보 제10-2326544호(발명의 명칭: 하모닉 감속기, 등록일: 2021.11.09.)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 다양한 평가 지표를 만족하도록 설계됨은 물론, 동시다발적으로 측정 및 계산이 가능한 하모닉 감속기 시험장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 하모닉 감속기 시험장치는: 하모닉 감속기를 고정하는 고정용 하우징; 상기 하모닉 감속기와 연결되는 입력부; 상기 하모닉 감속기와 연결되는 출력부; 상기 입력부와 연결되고, 상기 하모닉 감속기에 동력을 제공하는 모터부; 상기 고정용 하우징과 연결되고, 상기 하모닉 감속기의 진동을 측정하는 가속 센서; 및 상기 가속 센서로부터 전달받은 진동테이터 정보를 토대로 상기 하모닉 감속기의 고정유무를 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 출력부와 연결되고, 상기 하모닉 감속기에 토크 부하를 제공하는 파우더 브레이크; 및 상기 출력부와 연결되고, 상기 하모닉 감속기의 토크 부하를 측정하는 토크 센서;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 토크 센서로부터 전달받은 감지신호를 토대로 상기 하모닉 감속기의 정격 토크와 최대 토크를 분석하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력부 및 상기 출력부와 각각 연결되고, 상기 하모닉 감속기의 회전각도를 측정하는 한 쌍의 로터리 엔코더;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 로터리 엔코더로부터 전달받은 회전각도정보를 토대로 상기 하모닉 감속기의 회전각도를 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치는 하모닉 감속기의 성공적인 개발을 위해 다양한 평가 지표를 만족하도록 설계되며, 다양한 부하 및 비정렬 조건 하에서 하모닉 감속기의 토크, 각도 전달 오차, 진동을 측정할 수 있어, 측정된 데이터를 통해 가속 수명평가 및 고장 진단을 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 고정용 하우징 부분을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 하모닉 감속기를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 입력부 및 출력에 각각 장착된 한 쌍의 로터리 엔코더로부터 확보한 입력 각도, 출력 각도 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 7에서의 각도 데이터를 토대로 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 토크 센서를 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 가속 센서를 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 모터부의 구동전압에 변화를 주어 가속 센서를 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치를 설명하도록 한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 고정용 하우징 부분을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 하모닉 감속기를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 입력부 및 출력에 각각 장착된 한 쌍의 로터리 엔코더로부터 확보한 입력 각도, 출력 각도 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 8은 도 7에서의 각도 데이터를 토대로 측정된 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 토크 센서를 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 가속 센서를 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치의 모터부의 구동전압에 변화를 주어 가속 센서를 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)는 하모닉 감속기(10)의 성능을 복합적으로 평가하기 위한 시스템으로, 고정용 하우징(100), 입력부(200), 출력부(300), 모터부(400), 가속 센서(500) 및 제어부(600)를 포함한다. 고정용 하우징(100)은 하모닉 감속기(10)를 고정한다. 고정용 하우징(100)은 내부에 하모닉 감속기(10)가 장착된다.

구체적으로, 하모닉 감속기(10)는 단축 감속이 가능한 특수 감속기로, 웨이브 제너레이터(11), 플렉스 스플라인(12) 및 서큘러 스플라인(13)을 포함한다.

하모닉 감속기(10)는 고정된 서큘러 스플라인(13)에 맞물린 플렉스 스플라인(12)을 타원형의 웨이브 제너레이터(11)가 변형시켜 감속시키는 독특한 메커니즘을 가지며, 하모닉 감속기(10)의 웨이브 제너레이터(11), 플렉스 스플라인(12) 및 서큘러 스플라인(13)은 고정용 하우징(100)의 내부에 장착된다.

고정용 하우징(100)은 플렉스 스플라인(12)의 움직임을 제한한다. 구체적으로, 하모닉 감속기(10)의 구동시 플렉스 스플라인(12)의 축 방향의 움직임이 발생하므로, 고정용 하우징(100)을 통해 고정한다.

도 5와 같이, 고정용 하우징(100)은 플렉스 스플라인(12)의 내부 지그(12a) 및 외부 지그(12b)와 결합된다. 고정용 하우징(100)은 내부 지그(12a) 및 외부 지그(12b)와 M2.5 나사로 고정된다.

고정용 하우징(100)은 서큘러 스플라인(13)이 고정된 지그(미도시)와 M2 나사를 통해 결합될 수 있다. 이에 따라, 플렉스 스플라인(12)의 축 방향 움직임이 제한될 수 있다.

고정용 하우징(100)은 가속 센서(500)가 장착되는 가속 센서 연결부(110)를 구비한다. 이로 인해, 가속 센서(500)가 고정용 하우징(100)에 쉽게 장착될 수 있다.

고정용 하우징(100)은 하모닉 감속기(10)의 축 위치를 조절하고, 입력부(200) 및 출력부(300)를 모터부(400)와 로터리 엔코더(900)에 각각 연결하는 역할을 한다.

고정용 하우징(100)에 가속 센서(500)가 연결되고, 가속 센서(500)는 하모닉 감속기(10)의 진동 데이터를 확보한다. 고정용 하우징(100)은 직경이 약 20 mm를 가진 플렉스 스플라인(12)을 포함하는 하모닉 감속기(10)를 대상으로 할 수 있으며, 필요에 따라 추가 가공을 통해 다양한 크기의 하모닉 감속기(10)를 대상으로 측정을 진행할 수 있다.

일 예로, 직경이 약 20 mm인 플렉스 스플라인(12)을 포함하는 하모닉 감속기(10)의 경우 최대 토크가 10 N/m 내로 측정되고, 각도 전달 오차는 0.05° 내외의 값을 가지는 것을 고려하여, 측정 및 부하 가능한 최대 토크가 50 N/m가 되도록 파우더 브레이크(700)와 토크 센서(800)가 선정될 수 있다. 이때, 로터리 엔코더(900)의 정밀도는 회전당 펄스 수로 정의되는 PPR 기준으로 입력축 5000 PPR, 출력축 65536 PPR 이 되도록 선정될 수 있다. 이는 단위를 환산하면 각각 0.07°, 0.005°에 해당하는 분해능으로 각도 전달 오차 측정할 수 있다.

입력부(200)는 하모닉 감속기(10)와 연결된다. 입력부(200)는 하모닉 감속기(10)를 기준으로 우측에(도 1 내지 도 4 기준) 위치되고, 감속 전 축 역할을 하며, 후술된 모터부(400) 및 로터리 엔코더(900)의 제1로터리 엔코더(910)가 연결된다.

입력부(200)에는 단부 측에 후술된 로터리 엔코더(900) 중 어느 하나 즉, 제1로터리 엔코더(910)가 장착되고, 후술된 모터부(400)가 나란하게 위치된다.

구체적으로, 입력부(200)에는 우측 단부에(도 1 내지 도 4 기준) 로터리 엔코더(900)의 제1로터리 엔코더(910)가 위치되고, 제1로터리 엔코더(910)의 좌측에(도 1 내지 도 4 기준) 동력을 제공하는 모터부(400)가 위치된다.

출력부(300)는 하모닉 감속기(10)와 연결된다. 출력부(300)는 입력부(200)와 동일선 상에 위치된다. 출력부(300)는 하모닉 감속기(10)를 기준으로 좌측에(도 1,2 기준) 위치되고, 감속 후 축 역할을 한다.

출력부(300)에는 후술된 파우더 브레이크(700)가 단부 측에 장착되며, 파우더 브레이크(700)에서 고정용 하우징(100) 측으로 후술된 토크 센서(800), 파우더 브레이크(700) 및 로터리 엔코더(900) 중 다른 하나 즉, 제2로터리 엔코더(920)가 순차적으로 배치된다.

구체적으로, 출력부(300)에는 토크를 부하하기 위한 파우더 브레이크(700) 좌측 단부에(도 1 내지 도 4 기준) 위치하고, 토크 측정을 위한 토크 센서(800)가 파우더 브레이크(700) 우측에(도 1 내지 도 4 기준) 위치하고, 출력 회전 각도 측정을 위한 로터리 엔코더(900) 중 다른 하나 즉, 제2로터리 엔코더(920)가 토크 센서(800)의 우측에(도 1 내지 도 4 기준) 위치한다.

모터부(400)는 입력부(200)와 연결되고, 하모닉 감속기(10)에 동력을 제공한다.

가속 센서(500)는 고정용 하우징(100)과 연결되고, 하모닉 감속기(10)의 진동을 측정한다. 즉, 가속 센서(500)는 진동 데이터 측정을 위한 것으로, 고정용 하우징(100)에 구비되는 가속 센서 연결부(110)에 장착된다.

가속 센서(500)는 15000 Hz 이하까지 측정 가능하며, 하모닉 감속기(10)와 결합된 고정용 하우징(100)에 연결되어 진동 데이터를 실시간으로 측정하고 고장 진단을 가능하게 한다. 이때, 하모닉 감속기(10)의 진동 데이터를 활용해 고장을 진단한 선행 연구 자료를 통해 진단할 수 있다.

제어부(600)는 가속 센서(500)로부터 전달받은 진동테이터 정보를 토대로 하모닉 감속기(10)의 고정유무를 진단한다.

파우더 브레이크(700)는 출력부(300)와 연결되고, 하모닉 감속기(10)에 토크 부하를 제공한다. 파우더 브레이크(700)는 출력부(300)의 단부에 장착된다.

파우더 브레이크(700)는 하모닉 감속기(10)에 토크 50 N/m 이하까지 부하 제공이 가능하며, 구동 중인 출력부(300)에 지속적인 토크를 부하하여 다양한 토크 환경을 조성할 수 있도록 한다.

토크 센서(800)는 출력부(300)와 연결되고, 하모닉 감속기(10)의 토크 부하를 측정한다. 토크 센서(800)는 토크 50 N/m 이하까지 측정할 수 있으며, 동력이 전달되는 출력부(300)에 연결되어 발생하는 토크를 측정한다.

이때, 파우더 브레이크(700)와 토크 센서(800)는 구동 중 하모닉 감속기(10)와 연결된 출력부(300)에 다양한 토크 환경을 조성하고, 이를 측정한다.

제어부(600)는 토크 센서(800)로부터 전달받은 감지신호를 토대로 하모닉 감속기(10)의 정격 토크와 최대 토크를 분석한다.

한 쌍의 로터리 엔코더(900)는 입력부(200) 및 출력부(300)와 각각 연결되고, 하모닉 감속기(10)의 회전각도를 측정한다. 로터리 엔코더(900)는 제1로터리 엔코더(910)와 제2로터리 엔코더(920)를 포함한다.

제1로터리 엔코더(910)는 입력부(200)에 연결된다. 제2로터리 엔코더(920)는 출력부(300)에 연결된다. 제1로터리 엔코더(910)와 제2로터리 엔코더(920)는 제어부(600)와 연결되며, 회전 각도를 실시간으로 측정한다.

이때, 20 이상 100 이하의 감속비(입력/출력축 회전 속도 비)를 가지는 하모닉 감속기(10)의 특성상, 제2로터리 엔코더(920)의 높은 분해능이 요구되기 때문에 입력부(200)는 5000 PPR 로 분해능 약 0.07°를 가지지도록 설계되며, 출력부(300)는 65536 PPR로 분해능 약 0.005°를 가지도록 설계될 수 있다.

제어부(600)는 로터리 엔코더(900)로부터 전달받은 회전각도정보를 토대로 하모닉 감속기(10)의 회전각도를 분석한다. 제어부(600)의 DAQ인 데이터 수집부(610)는 시스템상의 계산을 통해 각도 전달 오차를 실시간으로 계산한다.

구체적으로, 제어부(600)는 파우더 브레이크(700), 토크 센서(800), 한 쌍의 로터리 엔코더(900) 및 가속 센서(500)와 연결된다.

제어부(600)는 데이터 수집부(610)와 멀티미터(620)를 포함하는 구성으로, 노트북 등과 같은 전자기기(30)와 연결되고, 모터부(400)와 파우더 브레이크(700)에 가하는 전압을 제어하여 다양한 토크 환경 조성을 조절할 수 있으며, 모터부(400)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 다양한 센서를 통해 데이터 수집부(610)로 확보한 데이터들은 코드로 후처리하여 전자기기(30)를 통해 시각화하여 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)에 하모닉 감속기(10)를 장착하여 141 RPM으로 5분 동안 실험을 진행했다. 이때, 하모닉 감속기(10)는 CSF-8-50로 하모닉 드라이브사에서 제작될 수 있다.

실험 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)를 통해 하모닉 감속기(10)의 입력 및 출력 각도, 감속비, 각도 전달 오차, 치형 개수, 진동을 동시에 측정할 수 있다.

도 7의 그래프는 입력부(200) 및 출력부(300)에 각각 장착된 한 쌍의 로터리 엔코더(900)로부터 확보한 입력 각도, 출력 각도 데이터이다.

x축은 시간을 y축은 각도를 나타내며, 파란색 데이터는 입력 각도, 빨간색 데이터는 출력 각도이다. 5분 동안 출력축을 기준으로 12.7바퀴 회전했지만, 가시성을 위해 4바퀴에 대한 데이터만 표시했다. 총 회전 입력 각도는 231,173°, 총 회전 출력 각도는 4,555°로 측정되어 감속비는 50.75로 계산되었고, 사용된 하모닉 감속기(10)의 공식 감속비인 50에 수렴된다.

도 8(a)의 그래프는 도 7 그래프에서의 각도 데이터를 토대로 계산된 시간(x축)에 따른 각도 전달 오차(y축)를 나타낸 것이다. 각도 전달 오차는 최대 0.015°로 계산되었다. 이 값은 하모닉 감속기(10)의 최대 각도 전달 오차인 0.033°보다 낮은 값이다. 이때 반복된 데이터가 발생하는 특징을 이용하여 데이터를 동기화 및 평균화하는 TSA 기법(Time Synchronous Averaging 기법)을 이용했다.

도 8(b)의 그래프는 TSA 기법을 활용하여 출력축 기준 한 바퀴의 데이터로 나타낸 것이다. 도 8(b)의 그래프 데이터에서 총 102개의 peak이 발견되었는데, 이는 서큘러 스플라인의 치형 개수와 일치한다. 따라서 본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)로부터 확보된 데이터로 각도 전달 오차뿐만 아니라 하모닉 감속기의 치형 수도 측정할 수 있다.

도 9(a)는 무부하 상태에서 하모닉 감속기(10)가 구동될 때 출력부(300)에 장착된 토크 센서(800)를 통해 측정한 결과이다. x축은 시간을 y축은 토크를 나타낸다.

도 9(b)는 TSA 기법을 활용하여 나타낸 것으로, 한 바퀴 동안 주기적인 토크가 발생했고, 무부하 상태, 141 RPM 기준에서의 정격 토크는 0.847 N/m로 계산됐다. 이때, 하모닉 감속기(10)는 무부하, 2000 RPM 기준 정격토크를 1.8 N/m로 측정된다.

도 10(a)는 가속 센서(500)를 통해 측정한 고정용 하우징(100)의 진동 데이터를 그래프로 나타낸 것이다. x축은 시간 y축은 가속 센서의 전압값을 나타낸다. 이때, 주변의 노이즈가 같이 감지되어 데이터 구분이 어려웠고, 도 10(b)와 같이 TSA 기법을 활용하여 노이즈를 제거했다. 무부하 상태에서의 정상 상태에서의 실험이었기 때문에 진동 데이터에 큰 변동은 없었다.

도 11을 참조하면, 실험은 정상상태에 있는 모터의 구동 전압을 10 V부터 20 V까지 1 V 씩 증가시키며 진동 데이터를 측정하여 진행된다. 입력 신호 대비 센서에서 감지되는 전압 신호가 매우 미비하여 시간 도메인에서는 특정 주기나 동향 파악이 어려우므로, 도 11(a)와 같이 시간 도메인을 진동수 도메인으로 바꿔주는 퓨리에 변환을 활용해 x축은 진동수, y축은 가속 센서의 출력 전압으로 나타낸다. 모터 구동 전압이 클수록 모터의 속도 또한 높아져, 하나의 peak이 높은 진동수 쪽으로 이동하는 것을 발견할 수 있다. 이 데이터들은 하모닉 감속기(10)의 회전 속도에 따른 정상 상태의 데이터로 사용될 수 있고, 진동 센서만으로 모터의 회전 속도를 예측 가능할 수 있다.

또한, 가장 흔히 일어날 수 있는 고장 부류로 회전축과 부품의 비정렬 상태를 묘사하기 위해, 고장상태의 데이터를 얻기 위해 모터부(400)의 축과 하모닉 감속기(10)의 축을 동축이 아닌 평형하게 0.5mm만큼 비정렬된 환경에서 실험을 진행한다. 그 결과, 도 11(b)와 같이 특정 주파수 위치가 정상상태에서 나타남을 통해 빨간색으로 표시된 비정렬 데이터와 구분하여 고장 진단할 수 있었다.

본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)는 로터리 엔코더(900)를 통해 얻은 입력 각도 θ_i와 출력 각도 θ。를 통해 각도 전달 오차를 계산할 수 있다.

여기서 R은 감속비이다.

큰 부하가 걸린 상태에서 아주 짧은 시간 동안 작동시켰을 때의 토크를 최대 토크라고 하고, 열적, 기계적 과부하가 걸리지 않은 상태로 연속 작동했을 때의 토크를 정격토크라고 한다. 각각의 토크 값을 얻기 위해, 회전형인 토크 센서(800)를 통해 과부하가 걸리지 않은 상태에서 발생하는 토크를 측정하여 정격토크를 측정하고, 파우더 브레이크(700)를 통해 큰 부하를 발생시켜 최대 토크를 측정할 수 있다.

가속 센서(500)에서 진동 데이터를 확보하고, 데이터의 후처리를 통해 정상 상태와 고장상태의 진동 데이터를 비교하여 장착된 하모닉 감속기(10)의 고장 진단할 수 있다.

파우더 브레이크(700)를 이용하여 구동 중인 하모닉 감속기(10)와 연결된 출력부(300)에 토크를 부하한 채로 고장을 진단하여, 고장이 난 시점까지의 수명을 측정하여 가속 수명 평가를 할 수 있다.

본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)는 하모닉 감속기(10)의 토크, 각도 전달 오차, 가속 수명을 정량 평가하기 위한 복합시험기로, 실사용 시 대부분 극한 환경에서 사용되는 하모닉 감속기(10)의 특성과 긴 수명으로 인해 평가에 긴 소요시간 및 자원이 요구되는 점을 고려하여 정격 토크의 3~4배 이상의 고토크 상황에서의 하모닉 감속기(10)의 가속 수명평가가 가능할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)는 하모닉 감속기(10)의 성공적인 개발을 위해 다양한 평가 지표를 만족하도록 설계되며, 다양한 부하 및 비정렬 조건 하에서 하모닉 감속기(10)의 토크, 각도 전달 오차, 진동을 측정하고, 측정된 데이터를 통해 가속 수명평가 및 고장 진단을 할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)는 로터리 엔코더(900)를 통해 실시간으로 회전 각도를 측정하고 평가 지표인 각도 전달 오차 계산을 할 수 있다. 또한, 토크 센서(800)를 통해 구동 중인 하모닉 감속기(10)의 정격토크 및 최대 토크 측정을 가능할 수 있다. 또한, 가속 센서(500)를 통해 얻은 진동 데이터를 다양한 환경에서 얻고, 이를 분석하여 고장 진단할 수 있다.

또한, 파우더 브레이크(700)의 제어를 통해, 다양한 극한 상황에서의 가속 수명을 측정함으로써, 실제 상황에 적용할 수 있는 실질적 수명을 예측할 수 있다. 나아가, 진동 데이터의 분석을 통해 다양한 환경의 하모닉 감속기(10)의 시그널을 감지하고, 장착된 하모닉 감속기(10)가 고장상태인지 아닌지를 진단할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 하모닉 감속기 시험장치(1)는 동시다발적으로 측정 및 계산이 가능하며, 효율적으로 가능한 올인원(all-in-one) 테스트를 할 수 있고, 하모닉 감속기(10)의 개발 비용을 크게 절감될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 하모닉 감속기 시험장치 10 : 하모닉 감속기
11 : 웨이브 제너레이터 12 : 플렉스 스플라인
12a : 내부 지그 12b : 외부 지그
13 : 서큘러 스플라인 20 : 축부
30 : 전자기기 100 : 고정용 하우징
110 : 가속 센서 연결부 200 : 입력부
300 : 출력부 400 : 모터부
500 : 가속 센서 600 : 제어부
610 : 데이터 수집부 620 : 멀티미터
700 : 파우더 브레이크 800 : 토크 센서
900 : 로터리 엔코더 910 : 제1로터리 엔코더
920 : 제2로터리 엔코더

Claims

하모닉 감속기를 고정하는 고정용 하우징;
상기 하모닉 감속기와 연결되는 입력부;
상기 하모닉 감속기와 연결되는 출력부;
상기 입력부와 연결되고, 상기 하모닉 감속기에 동력을 제공하는 모터부;
상기 고정용 하우징과 연결되고, 상기 하모닉 감속기의 진동을 측정하는 가속 센서; 및
상기 가속 센서로부터 전달받은 진동테이터 정보를 토대로 상기 하모닉 감속기의 고정유무를 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기 시험장치.
제 1항에 있어서,
상기 출력부와 연결되고, 상기 하모닉 감속기에 토크 부하를 제공하는 파우더 브레이크; 및
상기 출력부와 연결되고, 상기 하모닉 감속기의 토크 부하를 측정하는 토크 센서;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 토크 센서로부터 전달받은 감지신호를 토대로 상기 하모닉 감속기의 정격 토크와 최대 토크를 분석하는 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기 시험장치.
제 2항에 있어서,
상기 입력부 및 상기 출력부와 각각 연결되고, 상기 하모닉 감속기의 회전각도를 측정하는 한 쌍의 로터리 엔코더;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 로터리 엔코더로부터 전달받은 회전각도정보를 토대로 상기 하모닉 감속기의 회전각도를 분석하는 것을 특징으로 하는 하모닉 감속기 시험장치.