Mecanum Wheel을 응용한 Bill Switchback 장치의 성능 향상에 관한 연구

Abstract

전 세계적으로 위조지폐의 사용에 따른 국가 경제 악화가 사회적으로 부각되어 지고 있다. 그에 따라 위조지폐의 판별을 위한 다양한 위조지폐 감별장치가 개발되고 있으며 그 기술 또한 큰 발전이 이루어지고 있다. 국내에서도 이러한 위조지폐의 유통을 막기 위한 기술적인 접근이 다각도로 이루어지고 있으나 현재로서는 육안으로 위폐를 감별하기는 점점 어려워지고 있는 상황이다. 따라서 산업적으로 위폐의 감별을 위해 다양한 지폐정사기의 개발은 꼭 필요한 상황이다. 본 연구는 위조 지폐 정사기(The cash handling system)의 구성 중 이송부에 속하는 지폐 방향 전환 장치인 switchback device에 개선을 위해 mecanum wheel 기술을 응용, 새로운 디자인의 device를 개발하고자 한다. 이는 크게 방향 전환 기능을 하는 helical gear와 동력 전달 기능을 하는 straight bevel gear로 이루어지며 지폐와 helical gear와의접촉 및 이송을 돕는 ball caster로 설계하였다. 설계 tool (CATIA)를 이용하여 helical gear, straight bevel gear. ball caster로 modeling을 하였고 추가적인 설계 검증을 위해 contact & crash simulation을 진행하였다. 현재 상용화된 gear의 사양을 적용하여 총 9가지 case의 설계 model을 선정하였으며 그중 가장 우수한 설계 model의 선정을 위해 RADIOSS를 이용하여 제품의 응력을 측정하였다. 설계 및 해석 결과 초기 선정한 9가지 case 중 피로도가 가장 높은 case 8(Straight bevel gear module 1, helical gear module 1.5)에 대한 피로해석을 진행하였으며 그 결과 본 device에서 요구하는 피로수명인 1년 이상에서 무한수명의 결과를 얻었다. 따라서 선정된 총 9가지 case의 결과 모두 피로도가 무한수명인 것으로 예측할 수 있다. 그에 따라 설계 요구 조건과 목적 함수에 부합하는 gear 사이즈가 가장 작은 case 1(Bevel gear module 0.5, Helical gear module 1)을 beat design으로 선정하였다. 결과적으로 본 연구에서 수행한 switchback device의 형상 변화로 인해 위조지폐 정사기의 소형화 및 속도 향상 개선의 결과를 얻었다.