다물체 모델링을 통한 사이클로이드 감속기의 설계 인자별 성능 및 동특성 분석

Abstract

산업 및 공업분야에서 생산성 향상 및 고품질 확보가 최대 관심사가 됨에 따라 로보트를 비롯한 각종 자동화 장치의 도입과 적용이 활발히 이루어 지고 있으며 그 수요는 날로 증가 하고 있다. 자동화 장치는 입력장치에 의해 필요한 명령이 입력되면 이에 따라 운동을 수행하는 장치로 각종 센서와 제어 시스템 그리고 운동기구로 구성되어 있다. 이중 운동을 담당하는 운동기구부는 모터와 모터의 출력을 필요한 감속비만큼 전달하기 위한 감속장치로 구성되어 있으며 감속장치는 기구부의 정도와 진동 소음등의 특성에 영향을 미치는 부품으로 중추적인 역할을 담당하고 있다. 감속기는 많은 종류가 있지만 사용이 비교적 빈번한 것은 내접유성식 감속기와 주속식 감속기로 비교적 구조가 간단하면서 고감속을 얻을 수 있고 백래시가 적은 장점을 가지고 있다. 내접유성식 감속기는 특별한 기구에 의하여 운동을 하게 됨으로 특수한 치형의 기어가 사용되는데 본 연구에서는 사이클로이드 곡선을 이용한 사이클로이드 감속기를 동역학 해석 프로그램을 이용하여 다물체 시스템으로 모델링하여 핀반력 및 치형하중분포 그리고 진동특성에 대해서 해석하고 실제 제품을 만들어 실험을 수행하였다. 해석모델은 CAD프로그램을 이용하여 각 사양별로 3D모델을 설계하고 여러 구속조건을 이용하여 각 단품을 실제 작동하는 조건으로 구성하였다. 설계변수인 옵셋과 편심의 영향을 비교한 결과 옵셋이 커질수록 하중을 담당하는 치의 개수가 적어지고 하나의 치형이 담당하는 하중이 커짐을 확인하였다. 그리고 편심량이 감소할수록 치형의 형상은 완만해지나 치에 작용하는 하중의 크기는 증대되고 그에 따른 하우징의 진동 또한 커짐을 확인하였다. 실제 시험 결과에서도 편심량이 크고 옵셋이 작은 감속기의 진동 및 소음 특성이 상대적으로 양호함을 확인하였다.