: DC Motor

01.  기어 측정

현재 가장 많이 사용하는 인볼류트 치형을 기준으로 설명하자면 아래와 같은 항목을 검사한다. 기어의 치형은 간단하게 만들 수 없는 인볼류트 곡선으로 구성이 되어 있고 또 잇줄에 따라서 복잡하게 비틀어져 있기 때문에 정확한 기어를 제작하기는 대단히 어렵고, 정밀한 가공기를 사용하더라도 작업자의 숙련도나 소재의 품질 상태등으로 인해 여러 가지 오차가 생기기 쉽다. 또한 오차 측정도 특수한 측정 장비를 필요로 하게 된다. 기어 검사는 JIS에 따르면 아래와 같은 항목을 측정한다.

1) 워크 흔들림 측정
2) 치두께 측정
3) 피치 측정
4) 치형 측정
5) 잇줄방향 오차
6) 치홈의 흔들림

(1) 워크의 흔들림 측정

기어의 정밀도를 확보하는데 전제가 되는 절삭물의 흔들림은 검사기록 용지를 준비하고 반드시 기록하여야 한다. 보통 흔들림의 측정은 작업물의 외주면을 기준으로 계측이 되지만 외주면의 면저도는 거친 경우가 많으므로 기준면을 설치하여야 한다

(2) 이 두께 측정

이 두께의 측정법에는 활줄 이두께(Chordal Tooth Thickness), 걸치기 이두께, 오우버, 핀 법 등. 이 3가지가 기본이다.

아래 그림은 기어재의 외경을 기준으로 하여 1개의 이두께를 측정하는 활줄 이두께 방법이다. 읽기는 보통 0.01mm 단위이고 또, 대개 그다지 좋지않은 다듬질면인 외경을 기준으로 하고, 또 기울어진 치면에 접촉자를 대고 측정을 하기 때문에 높은 정밀도가 필요할 경우 적당치 않다.

아래와 같이 평행한 측정면이 있는 측정기, 예를 들어 치두께 마이크로미터에 의해 몇 개 의 이를 몰아서 측정한 값을 걸치기 이두께라 한다(그림 26). 이 방법에 의한 측정은 아주 간단하고, 일반적으로 치두께 마이크로미터에 의해 널리 이용되고 있다. 높은 정밀도가 필요할 때는 적당한 측정기를 사용하고 또 한계 게이지를 만드는 것도 쉽다. 다만 헬리컬기어, 치폭이 매우 작을 경우, 치면에 크라우닝을 실시했을 때 이 방법은 적당치 않다.

오우버핀(볼) 거리측정은 아래 그림과 같이 기어의 서로 마주보는 2개의 치홈에 직경dp인 2개의 볼 또는 핀을 넣고, 외기어 일 때는 최대외측 치수를 내기어 일 경우는 최소 내 측 치수를 측정함으로써 다듬질 치수를 관리하는 방법이다. 마이크로미터와 볼, 또는 핀에 의하여 측정할 수 있으며 높은 정밀도가 필요할 경우 적당한 측정기를 사용한다. 헬리컬기어, 치폭이 작은 기어, 치면에 크라우닝을 실시한 기어에도 이 방법을 쓸 수 있다.

(3) 피치의 측정

기어의 피치 오차로서는 단일피치오차, 최대피치오차, 인접피치오차, 누적피치오차 및 법선 피치오차가 있는데, 각국의 기어정밀도 규격에는 이들 가운데서 몇 개의 피치오차가 적당히 조합되어 각각 그 허용오차가 기어의 피치 및 피치원직경에 따라서 분류되고 또 기어정밀도의 높고 낮음에 따라 몇 단계의 급으로 나누어 규정되어 있다.

- 단일피치 오차 : 기어축과 동심인 피치원상에서 측정된 각원피치의 측정치와 이론치 차이
- 최대피치 오차 : 각원피치의 측정값의 최대와 최소 사이의 차
- 인접피치 오차 : 서로 이웃하는 두피치의 차이
- 누적피치 오차 : 기어와 동심인 피치원상에서 잰 임의의 수의 연달아 기록된 원피치 합의 실제값과 이론값과의 차
- 법선피치 오차 : 이론치와의 차이

(4) 치형 측정

기어의 치형은 피치와 함께 기어형상을 구성하는 가장 중요한 요소이며, 치형이 정확하게 가공 되었나의 여부는 기어의 운전성능에 직접 큰 영향을 미치므로 치형오차는 기어의 각 종 개별오차 중에서 가장 중요한 것이다. 그림은 인볼류트 치형 측정 원리이다.

치형오차란 실제의 치형과 피치원의 교점을 지나는 정확한 인볼류트를 기준으로 하여 이것에 수직인 방향으로 측정하여 치형검사 범위 내에서의 (+) 측정치와 (-) 측정치와의 합이다.

기어 측정기에 컴퓨터가 도입이 되어서 부터 현재에는 거의 모든 기어 측정기는 CNC화 되었다. 다음 그림은 CNC방식 치형 측정장치의 원리를 보여준다. 치형의 측정을 직선형 엔코더와 회전형 엔코더로 그 좌표를 디지털화하여 읽고 이론치와 비교하여 오차를 산출하는 것으로 기구도 간단하게 되고 측정 정밀도도 높다.

(5) 잇줄 방향 오차

잇줄방향 오차는 피치원통상의 잇줄의 정확한 방향에서 벗어난 치우침 량이다. 대개의 경우 치폭내에서 어떤 규정량에 관해서 마이크로미타 단위로 그 치우침을 측정한다. 예를 들면 측정치폭 100mm 대하여 20 micro meter와 같이 나타낸다. 아래 왼쪽 그림은 잇줄 방향 오차 측정기의 구조를 나타내며 오른쪽 그림은 잇줄방향 오차 측정의 한 예이다.

(6) 치홈의 흔들림

볼이나 핀 등의 접촉편을 치홈의 양측의 치면에 휴효이 길이 중앙 부근에서 접촉 시켰을 때의 반경방향 위치 읽음의 최대치와 최소값의 차.
치홈의 흔들림의 측정은 정밀도가 좋은 센터대가 있으면 간단하게 측정된다. 측정원리는 아래 그림과 같이 볼 또는 핀 등의 측정자를 전 원주에 걸쳐 치홈의 양쪽 치면에 접하도록 삽입하여 측정자의 반경방향의 위치 변동을 읽든가 자동기록하는 측정장치를 사용한다.

※ 참고문헌 및 인용 인터넷 사이트
1. 인터넷 사이트 : FINDER's GEAR DESIGN.files
2. 인터넷 사이트 : 드래곤정기(http://www.dragon.co.kr)
3. 참고문헌 : GEARTECH사 스퍼 헬리컬팩 사용자 핸드북