본 논문에서는 산업기계 및 로봇산업에 적용할 수 있는 직선 정밀 이송 장치의 구동부를 설계하였다. 동력의 전달방향 및 출력특성은 기존의 Rack-Pinion 타입과 유사하나 구동부에 대하여 새로운 Pin-Pinion Gear 타입을 적용시켜 랙 모듈화를 통한 무한 길이 확장성을 구현하고 고속이송 및 설치의 편의성을 확보할 수 있으며 이러한 Pin-Pinion Gear의 최적물림을 위한 Cycloid 치형 해석을 하였다. 그 결과 Cycloid 치형으로 설계시 핀과 피니언 기어의 백래쉬 및 물림 특성이 적합하여 정밀제어가 가능한 치형으로 분석되었다.
Due to progress in manufacturing techniques, the performance of the harmonic drive has been improved but not sufficiently. One of the important problems which the current harmonic drive has is that while there is the potential for having a wider tooth contact area, the total number of teeth engaged simultaneously is still small. This is mainly due to the involute tooth profile. Hence, in this study, the cycloid-type tooth profile is developed to improve this problem. This paper represents the design methodology and performance evaluation f the cycloid-type harmonic drive. Cycloide tooth profile was derived by analyzing geometry of the tooth engagement and the contact mechanisms of the tooth which were examined and analyzed by load analysis. The stress due to elastic deformation of a flexspline was also obtained by approximate formula and computer analysis. Finally, the cycloid-type harmonic drive with 1:100 speed ratio was manufactured and the performance of the harmonic drive was evaluated.
본 연구에서는 치차의 소음은 근본적으로 치형에 관계된 것으로 생각하여 치 차소음을 감소시키기 위해 제시한 방법에 적합한 치형, 즉 물림률을 증가시킬 수 있고 동시에 치형수정의 효과를 나타내며, 미끄럼률.치면접촉응력.이뿌리응력이 작은 인벌 류트-사이클로이드 하벙치형을 유효치형으로 하여 저소음 치차의 치형을 치차의 소음 을 감소시키기에 적절한 치형설계조건을 설정하여 설계한다. 설계한 합성치형치차의 소음저감성능을 확인하기 위해 치형을 생성시키는 컴퓨터프로그램의 치형데이터를 이 용하여 합성치형치차, 인벌류트치차, 그리고 사이클로이드치차를 NC Wire Cutting Ma- chine으로 가공하고 각 치차에 대해 소음측정실험을 하여 소음레벨을 비교검토한다.
The free curve gear is a non-circular gear without any relating center, which can perform free curve motion for complicated mechanisms, and minimize the work area. In this study, an algorithms for tooth profile generation of free curve involute gear is developed. The algorithm uses the involute gear creating principle in which a gear can be generated by rolling with another standard involute one. Cycloid me and third polynomial curve gears were designed and verified by computer graphics. These gears are manufactured in the wire-cut EDM and examined in engagement with a standard spur gear. The results showed that the proposed algorithm is successful to design and to manufacture the free curve gear with concave and convex profiles.
In this study, designing of precise linear transferring device which can be applied to industrial machine and robot industry has been introduced. The direction of power flow and output feature are similar to current Rack-Pinion type. However, unlimited length extensity via rack modulizing, and securing high velocity transportation have been realized by applying Pin-Pinion Gear type at the operation part. The analysis has been calculated to obtain the Pin-Pinion Gear's optimized tooth profile. As a result of research, it is impossible to control precisely even overlap at the teeth of involute and sprocket. Because they have peculiar gearing structure. Therefore, modified cycloid tooth has been proposed to perform high velocity, precise control without backlash.
산업현장에서는 공장 자동화의 발전에 따라 많은 로봇들이 사람을 대신하고 있다. 일반적으로 산업 현장에서 사용되는 로봇은 고정밀도의 감속기를 필요로 한다. 고정밀의 제어를 위해서는 cycloid 치형 혹은 인벌류트 치형을 가진 감속기를 사용하게 된다. 이러한 감속기는 낮은 백래쉬와 높은 감속비를 가지면서 동시에 치형의 높은 강성을 필요로 한다. 본 논문에서는 새로이 고안한 직선 치형을 가진 로봇 감속기(RSR) 치형의강성을 FEM 해석을 통해 실제로 적용이 가능한지 여부를 시뮬레이션 해보았으며, 실제로도 적용이 가능함을 알 수 있었다.
산업 현장에서는 많은 종류의 감속기들이 사용되고 있다. 그 중 로봇에서는 사이클로이드(cycloid) 치형 혹은 인벌루트(involute) 치형을 가진 고정밀도의 감속기를 사용한다. 그 이유는 로봇 시스템에서는 위치 제어를 하는데 있어서 고정밀의 감속기를 사용하는 것이 필수적이기 때문이다. 본 논문에서는 기본적으로는 삼각형 치형을 가지고 있지만 새로운 직선치형을 갖는 로봇 감속기(RSR)를 제안한다. 제안한 감속기는 유한요소 해석법을 이용한 강도, 응력, 강성 테스트에서 좋은 결과를 얻을 수 있었으며, 편심계수를 변화시켜 최적의 치형 운동을 얻을 수 있도록 설계하여 응력이 적게 걸리고 소음을 낮출 수 있도록 하였다.
High precision speed reducer which has a cycloid or involute teeth profile, used to in Robot. In this study, suggest to a new teeth profile, which has basically a triangle teeth profile. We had a stress analysis compare to convenient speed reducer for teeth profile. We has a good results in new teeth profile for strength, stress and stiffness.
The cycloidal reducer is one of the velocity controlling equipments in machinery. It has advantages of the higher reduction ratio, the higher accuracy, the easier adjustment of the transmission ratio and the smaller workspace than any other kinds of the reducers. This paper proposes a simple and exact approach for the lobe profile design of the two teeth difference cycloidal plate gear, which is different from the standard cycloidal reducer, by means of the principle of the instant velocity center in the general contact mechanism and the homogeneous coordinate transformation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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