김귀영님의 글
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-.위와 같이 구동하는 동작 UNIT가 있습니다.
-.스퍼어 기어 1과 2의 마모로 인해 동작 UNIT의 흔들림 발생.
-.상기의 구조상 분명 SERVO MOTOR의 정확한 동작만으로는 불충분한 구조로
되어 있습니다.

이에 대해 현재의 구조에서보다 위치를 흔들림없이 구동할수 있는
방법이 없는지 검토를 요청드립니다.

----------------- [답 변] -------------------

안년하세요 김귀영님

흔들림 발생의 원인이 마모가 진행되었기 때문인지, 아니면 마모가 발생하기 이전 부터 흔들림이 발생, 마모가 더욱 촉진 되었는지 알고 싶습니다.
현상에 따라 그 원인이 다를 수가 있기 때문입니다.

당연히 가공과 조립은 제대로 되었는지 확인은 해 보셨겠지요. 이것이
만족되지 않았을 때 장비에서 이상이 발생하는 것은 당연한 일입니다.

흔들림이 주기적이라면 먼저 가속도계와 FFT 장비를 이용하여 진동신호를
받아들여 Power Spectrum 분석을 해 보시기 바랍니다. 각각의 Hz별로
진동의 크기 dB을 비교하여 그 값이 큰 부분의 Hz가 회전 속도의 몇배수
성분인지 파악하면 진동을 발생시키는 원인이 무엇인지 대략 파악 할 수
있습니다.

마모가 발생되면서 흔들림이 발생해다면 기어의 강도 부족이 원인일 수
있습니다. 그럴경우 강도계산을 먼저 검토해 보시기 바랍니다.

시스템이 구조적으로 진동이 발생할 수 밖에 없는 구조일 수도 있습니다. 그림상으론 장비의 실제 크기가 어떤지 모르겠지만 Spur Gear 2의 위치와
양쪽 타이밍벨트 풀리까지의 거리가 차이가 납니다. 이것은 당연히 양쪽
Rack & Pinion 까지의 축의 비틀림강성이 차이가 나는 것을 의미합니다.
동작 Unit가 똑바른 직진 운동만 하게끔 구속되어 있다면 양쪽의 강성차이는
진동으로 연결될 가능성이 많습니다.

제어 프로그램이 이시스템에 맍지 않아서(즉 gain tuning이 적절하지 않아서)
진동이 발생할 가능성도 있습니다. 어느정도 위에 언급한 내용과도 연결되는
사항입니다.
장비를 간단한 Spring-mass 비틀림 진동 시스템으로 모델링하여 Matlab이나
매쓰매티카로 풀어 보시기 바랍니다. 고유진동수가 어느 Hz영역에 있는지,
기어이빨이 가진하는 주파수와 일치하는 부분이 있는지, 라플라스 변환
하였을 때 Pole이나 Zero 값, Bode 선도의 형태등등 제어에 대한
개념이 없거나 이해가 힘들 때에는 근처의 제어 엔지니어에게 자문을
구해 보시면 그 특성을 이해할 수 있을 것입니다.

두서없이 주절주절 나열했지만 장비 발생 문제의 대부분의 원인은 위에
이야기한 복잡한 분석을 동원할 필요없이 제작, 조립, 강도문제에서
해결됩니다.

그럼