<기술동향: 감속기>정밀 유성치차 감속기 올바른 선택법 길라잡이 -LS ELECTRIC 일반형 헬리컬- > 전체기사

전체기사
Monthly Magazine of Automatic Control Instrumentation

기술동향 <기술동향: 감속기>정밀 유성치차 감속기 올바른 선택법 길라잡이 -LS ELECTRIC 일반형 헬리컬-

페이지 정보

작성자 댓글 0건 조회 146회 작성일 20-06-10 14:56

본문

1. 스퍼/헬리컬

 

LS ELECTRIC은 고객들에게 패키지라인의 토탈서비스를 제공하고자 최근 다양한 제품들을 사업아이템으로 확보하여 제공하고 있다. 이 중 대표적인 것이 감속기인데 이번달 출시된 헬리컬 타입의 MSS 시리즈 감속기는 기존 제품보다도 뛰어난 정숙성과 높은 가성비를 갖췄으며, 서보 드라이브/모터와 함께 최정화된 모션 솔루션과 획기적인 TCO(총소유비용) 절감을 제공하고 있다.


뿐만 아니라 다양한 브랜드의 모터를 사용하고 있는 기업들이 전문가와 상담을 거치지 않고도 쉽고 빠르게 감속기 제품을 선정할 수 있도록 Size Manager 페이지 (www.lselectric.co.kr/ gearbox)를 구축하여 고객편의 서비스를 제공하고 있다.

그럼, 감속기를 사용하는 목적과 선택 방법 시 유의점 등에 대해서 살펴보자.

 

감속기를 사용하는 이유

감속기를 사용하면 감속비에 비례하여 속도를 힘(토크)으로 변환한다는 것은 이미 많은 분들이 알고 있는 기정사실이다. 하지만 이런 장점 외에도 감속기를 사용하면 서보 제어의 안정성을 높일 수 있다는 숨은 이점을 가지고 있다.

구동에 필요한 토크가 부하의 관성 모멘트J와 가속(감속)의 곱으로 정의된다. 감속기를 사용할 경우 제어 안정성이 높아지는 이유는 관성 모멘트 J가 감속비의 제곱에 반비례하여 축소되기 때문이다.


T= J*α= J*dω/dt

(α: 각가속도, ω: 각속도, T: 토크)

 

JR=JL/N2

(JR:모터측 이너시어(관성), JL:부하측 이너시어(관성), N: 기어비)


예를 들어, 관성이 ‘100’인 시스템을, 10:1 기어를 사용하면, 모터 측 관성은 102(100) 축소된 ‘1’이 된다.

모터의 관성 대비 부하 관성의 비율은 서보 튜닝시 매우 중요한 요소이다. 감속기를 사용하여 두 관성의 비율 값을 낮출수록 서보 제어의 응답성은 향상되고, 안정적인 제어를 할 수 있다.

일부 제조사의 경우, 이 관성 비율의 허용치를 허용 관성 비율 혹은 유사한 표현으로 표기하는 경우도 있으며, 통상 10~20배 이내이다


유럽이나 북미의 서보 모터는 일본산 대비 고속의 저토크 특성을 보이는 경우가 많다. 이는 서보 모터에 감속기를 사용하여 장비의 동작과 안정적 성능 확보를 꾀하는 것이 매우 일반적이기 때문이다.

유의할 점은 감속기 자체도 이너시어(관성)가 존재한다는 점이다. 때문에 서보 모터와의 관성 비율은 부하의 관성과 감속기의 관성의 합의 값으로 고려한다. ,


JT=JL/N2+ JG

관성비율 = JT / JM

 

(JT:관성모멘텀 총합, JL:부하 관성모멘텀,

JG:기어 관성모멘텀, JM: 모터 관성모멘텀)


서보 모터와 감속기의 관성모멘텀은 제조사의 카달로그나 매뉴얼을 통해 확인 가능하다.

정리하자면 감속기를 사용하면 속도를 토크로 보상하여 사용하는 것 외에도, 부하 측의 관성 비율을 크게 줄일 수 있어, 보다 안정적인 서보 모터의 제어에 유리하다.

 

감속기의 선택 및 유의점

(1) 어떤 기어방식을 사용할 것인가?

감속기를 선택함에 있어 적용할 기어 방식을 선택하는 것은 상당히 중요하다. 유성치차 방식 감속기는 크게 스퍼(Spur) 타입과 헬리컬(Helical) 타입 기어 두 가지 기어 타입을 적용하고 있는데, 기어 타입에 따른 각각의 특징은 하기 <1>과 같다.


기어 두개를 맞물렸을 때 만나는 피치점의 물림률은 헬리컬 기어 이빨의 기울어짐 각도(θ) Secantθ에 비례하므로, 헬리컬 기어를

적용할 시 스퍼보다 많은 물림율로 인해 진동, 백래시, 토크면에서 물리적으로 유리해진다. 반면 더 많은 접점이 발생하므로 스퍼 기어 대비 마모가 빨라 백래시의 변동이 발생할 수 있어, 이에 대한 열처리 대책과 기울어짐 각도로 인해 기어가 앞이나 뒤로 밀거나 빠져나오려는 추력에 대한 설계 관리가 필요하다. LS ELECTRIC의 헬리컬 기어 감속기는 독자적인 열처리, 설계 및 엄격한 공차관리로 헬리컬 기어의 물리적 단점을 보완한 최적화된 솔루션을 제공한다.


(2) 어떤 감속비를 사용할 것인가?

감속기를 적용할 때, ‘감속이 강조된 명칭으로 인해 종종 선정에 혼동이 발생하는 경우가 있다. 서보의 정격속도가 3000RPM, 정격토크가 1Nm인 경우를 예로 들어 보자. 감속기를 통해 출력되는 속도가 30RPM, 출력되는 토크는10Nm가 필요한 경우, 속도만 고려하여 1/100 감속기를 선정하는 경우를 종종 볼 수 있다. 그런데 서보는 저속에서도 토크의 변동 없이 속도 제어가 가능하므로, 이러한 환경에서는 1/100까지의 감속기 선정은 불필요할 수 있다. , 과한 감속비율의 선택은 감속기 파손의 결과를 야기할 수 있다.

기구부에서 요구되는 회전수와 서보의 정격 회전수를 비교했을 때 사용하지 않고 남아도는 서보의 회전속도를 에너지 보존 법칙에 따라 토크로 변환해주는 기구물이 감속기라 이해할 수 있다

54898f8f1f4cf4ee33b43106d8a07868_1591768407_2.jpg
 그림 1.




..(후략)


 

조익영 / ODVA TAG KOREA [Korea Activity Manager]

  본 기사는 2020년 6월호에 게재되었습니다. 


-----------------------------------------------------------

제어계측 편집부 (auto@autocontrol5.co.kr)

<저작권자 : 제어계측 무단전재 및 재배포 금지> 

 

 

제어계측사     대표자  이윤성     사업자등록번호  107-19-58315     TEL  031-873-5686     FAX  031-873-5685
ADD  경기도 의정부시 신흥로258번길 25 해태프라자 1501호      E-mail  autocontrol5@autocontrol5.co.kr
Copyrights ⓒ 2020 제어계측사 All rights reserved.