산업용 다관절 로봇에 장착된 정밀 감속기 수명시험법에 관한 연구
저자
장진(Jin Jang) ; 유승진(Seung-Jin Yoo) ; 이정훈(Jeong-Hoon Lee) ; 김광민(Kwang-Min Kim) ; 박종원(Jong-Won Park)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
12-12(1쪽)
제공처
산업용 로봇에 활용되는 정밀감속기는 높은 감속비와 정밀도, 강성 등의 성능을 작고 가벼운 하드웨어에 담아내야 하는 한편 고장 시 로봇이 참여하는 전체 공정의 불량과 다운 타임이 발생하기 때문에 해당 성능을 지속할 수 있는 수명이 예상 가능해야 한다. 감속기 제조사는 부품 단위 시험결과를 바탕으로 보증 수명을 제시하지만 로봇 제조사는 로봇에 조립한 상태로 수행하는 시스템 수준의 수명 시험을 선호한다. 시험 장비의 구성에 따라 스트레스 수준(속도와 부하 토크)을 자유롭게 설정하고 측정할 수 있는 부품 단위의 시험과 달리 시스템 수준의 시험에서 각 관절의 토크는 타 관절의 움직임에 영향을 받아 시험 모드를 만드는 것이 매우 복잡하고 감속기의 출력 토크를 직접 측정할 수 없다는 한계가 있다. 더욱이 서보모터의 용량이 시스템에 최적화되어 있어 가속시험의 개념을 적용할 수 없는 것도 신뢰성 시험 측면에서 제약조건이다.
본 연구에서는 정밀감속기를 산업용 다축 로봇에 장착하여 수명시험을 진행함에 있어 각 감속기의 스트레스 수준을 계산하고 시험 모드를 만드는 반복적인 과정에 대해 설명한다. 또한 시험시간의 제약을 극복하기 위한 열화 판별법 등에 대해 고찰하고 실제 고장사례에 대해 고장 신호 분석 결과를 제시한다.
Precision reducers used in industrial robots must contain performance such as high reduction ratio, high precision, and stiffness, etc., in small and light hardware. At the same time, failure will cause excessive loss to the entire process which the robot participates in, so it is important to be able to predict how long the reducers can sustain their performance. The precision reducer manufacturer provides a guaranteed life based on the test result of the reduction gear unit, but the robot manufacturer prefers a system-level life test performed in the state of being assembled on the robot. Unlike part-level tests where stress levels (speed and load torque) can be freely set and measured, in system-level tests, torque at each joint is influenced by movement of other joints, making test mode is very complicated and the output torque of the reducer cannot be measured directly. Moreover, it is also a constraint in terms of reliability testing that an accelerated test cannot be applied because the capacity of the servo motor is optimized for the system.
In this study, the iterative process of calculating the stress level of each reducer and creating a test mode in the system level test by mounting a precision reducer on an industrial multi-axis robot is explained. In addition, the methods of determining deterioration are considered to overcome the limitations of test time and the results of failure signal analysis for actual failure cases are presented.
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