■ GEAR HEAD (감속기)

GEAR HEAD (감속기)   1. 감속기의 특징   (1) 2축이 평행한 경우 : 평치차, 헬리컬치차, 내치차 등. (2) 2축이 한점에서 교차하는 경우 : 베벨치차 등. (3) 2축이 엇갈리는 경우 : 나사치차, 워엄치차 등 2. GEARD MOTOR에 사용하는 일반적인 기어의 종류   GEARED MOTOR에 사용하는 GEAR는 각 MAKER에 따라 차이가 있지만 평치차(SPUR GEAR), 헬리컬치차(HELICAL GEAR), 워엄치차(WORM GEAR), HYPOID BEVEL GEAR등이 사용됩니다. 감속기에서 물림율 및 소음, 원가절감등의 이유로 헬리컬치차를 1단에 사용하고 그 외는 평치차를 사용하는 것이 현재 GEAR HEAD의 일반적인 구성이나 효율과 출력측의 방향 전환을 고려하여 워엄치차나 HYPOID치차를 사용하는 GEAR HEAD도 많이 사용하고 있으나 평치차나 헬리컬치차 보다는 가격이 높다는 것이 단점입니다. 3. 감속기란   GEAR를 이용한 속도 변환기로써, 구동원(MOTOR)의 회전수를 필요한 회전수로 감속하는 동시에 큰 토르크를 얻을 수있는 기구적인 장치입니다. (1) 감속비 서로 맞 물린 치차에서 피동치차의 잇수를 구동치차의 잇수로 나눈 값으로 일반적으로 감속비는 각 MAKER에 따라 다르나 보통 1:3 ∼ 1:200과 중간 감속기 1:10로 구성되어 있습니다. (2) MOTOR와 감속기의 조합 방법 감속기는 각 MOTOR의 출력에 따라 감속기를 다르게 사용합니다. 이는 각 MOTOR 종류에 따라 각기 다른 SIZE의 감속기가 사용된다는 것입니다. 일반적으로 6W는 가로*세로 60mm, 15W는 가로*세로 70mm, 25W는 가로*세로 80mm, 40W에서 200W까지는 가로*세로 90mm가 사용됩니다. (3) 회전수와 회전 방향 감속기를 조립한 경우 회전수는 다음식에 의하여 계산 됩니다. 회전수 NG = NM / I (rpm)   NG : 감속기의 회전수 (rpm) NM : MOTOR의 회전수 (rpm) I : 감속비 감속기 출력축의 회전 방향은 감속비에 의해 MOTOR의 회전 방향과 동일한 것과 반대 방향인 것도 있습니다.   ⼇ 감속기의 출력측 회전방향 감속비 3 3.6 5 6 7.5 9 10 12.5 15 18 20 25 30 36 50 60 75 90 100 120 150 180 6W ~ 40W 60W ~ 200W 0 색의 감속비는 MOTOR의 회전방향과 동일하고 기타는 MOTOR 회전방향과 반대방향입니다.   (4) GEAR HEAD를 조합한 경우의 출력 TORQUE 감속기를 조합한 경우의 출력 TORQUE는 다음식에 의하여 계산 됩니다. TORQUE TG = TM * i * Շ   TG : 감속기 TORQUE (Kg-cm) i : GEAR HEAD의 감속비 TM : MOTOR의 TORQUE (Kg-cm) Շ : GEAR HEAD의 전달 효율   ⼇ 감속기의 전달 효율 감속비 3 3.6 5 6 7.5 9 10 12.5 15 18 20 25 30 36 50 60 75 90 100 120 150 180 6W ~ 40W 81% 73% 66% 60W ~ 200W 81% 73% 66% 59%   (5) 감속기의 최대 허용 TORQUE GEAR HEAD의 출력 TORQUE는 감속비에 비례하지만 GEAR의 재질등 기타 조건에 의해 감속기에 미치는 허용 TORQUE는 한정되는데 이것을 최대 허용 TORQUE라 하고, 감속기의 크기, 감속비에 따라 규정하고 있습니다. 예를 들면, INDUCTION MOTOR 40W와 감속비 1 : 100를 조합 했을 때의 정격 TORQUE는 TG = TM * i * Շ 에서 TG = 3.41 * 100 * 0.66 = 165 (Kg-cm)가 됩니다. 그러나 계산상 165 Kg-cm라 하더라도 40W 감속기의 최대 허용 TORQUE는 100 Kg-cm로 규정하므로 이 이상의 부하에서 사용하면 안됩니다. (6) 감속기의 수명 TYPE OF LOAD SERVICE FACTOR 5hr/DAY 8hr/DAY 24hr/DAY UNI FORM 0.8 1.0 1.5 LIGHT IMPACT 1.2 1.5 2.0 MEDIUM IMPACT 1.5 2.0 2.5 감속기의 수명은 보통 축을 지지해주는 수단에 의해 결정되지만, 일반적으로는 부하가 변하는 경우가 많아, 그 같은 경우 경험적인 SERVICE FACTOR를 사용 합니다. 예를들면 보통 부하에서 8시간/일 연속 운전인 경우 (감속기 온도 50°C이하) BALL BEARING TYPE은 5,000시간, METAL TYPE은 2,000시간으로되며, 기타 조건으로 사용 할 때에는 SERVICE FACTOR를 고려하여 최대 허용 TORQUE가 큰 MOTOR와 감속기를 선정하는 것이 좋습니다. (7) 허용 OVER HANG 하중과 THRUST 하중 감속기 출력축에서의 전달 기구인 체인, 치차, 벨트 등을 사용하는 경우에는 OVER HANG 하중이 걸리며 OVER HANG 하중은 감속기에 직접 부하로 작용하여 감속기 수명에 영향을 줍니다. OVER HANG 하중은 다음의 식에서 구할수 있습니다. OVER HANG 하중 W = K * T * f / r   W : OVER HANG 하중 (Kg) 하중 계수 K CHAIN SPROCKET 1 GEAR 1.25 V-BELT 1.5 PLAT-BELT 2.5 K : 구동 방법에 의한 하중 계수 T : GEAR HEAD 출력축에 있어서 전달 동력 (Kg-cm) f : SERVICE FACTOR r : 치차, PULLEY 등의 유효 반경 (cm) 산출한 OVER HANG 하중치가 허용치를 초과하면, 축수의 단기 파손, 출력축의 휨, 반복 하중에 의한 피로 파손을 가져오므로 주의하여야 하며 이와 같은 경우에는 OVER HANG 하중에 견딜 수 있는 구조로 설치하여 합니다. 또한 출력축에 직접 부하를 취부하는 경우에는 편단 하중 때문에 GEAR HEAD에 가깝게 부하를 취부하는 것이 좋습니다. 전달 기구에 HELICAL GEAR, WORM GEAR 등을 사용하는 경우에는 OVER HANG 하중과 동시에 TRUST 하중이 작용하므로 TRUST 하중도의 허용치를 초과하지 않도록 사용하여야 합니다. ⼇ OVER HANG 하중 및 THRUST 하중 MODEL GEAR RATIO MAXIMUM PERMISSIBLE TORQUE (Kg-cm) PERMISSIBLE OVER HANG LOAD(Kg) PERMISSIBLE THRUST LOAD (Kg) 6W 3 ~ 18 1 ~ 6 5 3 25 ~ 180 9 ~ 30 25W 3 ~ 18 2 ~ 25 20 5 20 ~ 180 30 ~ 80 40W 3 ~ 18 4 ~ 40 30 10 20 ~ 180 40 ~ 100 60W 120W 3 ~ 10 8 ~ 40 60 15 12.5 ~ 20 40 ~ 80 25 ~ 60 50 ~ 200 75 ~ 180 150W 200W 3 ~ 200 18 ~ 300       4. 용어 해설   (1) OVER RUN 전원을 OFF시킨 순간부터 정지할때까지의 MOTOR의 회전을 각도(회전수)로 표시한 것입니다. (2) GEAR HEAD 1) 감속비 GEAR HEAD가 MOTOR의 회전수를 감속하는 비율로 MOTOR 회전수는 GEAR HEAD 출력축의 회전수에 있어서는 MOTOR 회전수의 1/감속비로 되고 GEAR HEAD의 감속비에는 50Hz, 60Hz에서의 MOTOR 회전수가 다르기 때문에 GEAR HEAD 출력축의 회전수를 동일하게 하기 위하여 3, 5, 7.5, 12.5, …의 계열과 이것들의 1.2배 감속비인 3.6, 6, 9, 15, 18, …의 계열이 있습니다. 주파수 지역에따라 출력축 회전수를 동일하게 할수 있으며 50Hz, 60Hz 지역에서나 관계없이 전체의 감속비를 사용 할수 있습니다. 2) 최대 허용 TORQUE GEAR HEAD에 걸 수 있는 최대 부하 TORQUE로 GEAR HEAD에 사용되는 치차, 축수의 재질, 크기등의 기계적 강도에 의해 결정 되므로 GEAR HEAD의 종류, 감속비에 의해 다릅니다. 3) SERVICE FACTOR GEAR HEAD의 수명을 추정 할때 사용하는 계수로 부하의 종류와 사용 조건에 대해서 수명시험 결과로 결정된 수치입니다. 4) 전달 효율 MOTOR에 GEAR HEAD를 조합하여 TORQUE를 증폭 시킬때의 효율로 단위는 %로 표시 합니다. GEAR HEAD에 사용되는 축수, 치차의 마찰 및 윤활유의 저항등으로 결정되며 전달 효율은 GEAR HEAD의 감속 단수 당 90%를 고려하여 감속 단수가 적은 2단은 81% 정도이며, 감속비가 클수록 감속 단수가 증가하여 3단은 73%, 4단은 66%, 5단은 59%로 저하 됩니다. 5) OVER HANG 하중 GEAR HEAD 출력축에 직각으로 걸리는 하중으로 GEAR HEAD에 걸릴 수 있는 최대 하중을 허용 OVER HANG 하중이라고 하고 GEAR HEAD의 종류 및 하중이 걸리는 위치에 따라 다릅니다. 치차, 벨트등 구동 장치의 장력등이 OVER HANG 하중에 해당 합니다. 6) THRUST 하중 GEAR HEAD 출력축에 축 방향으로 걸리는 하중으로 GEAR HEAD 출력축에 걸릴 수 있는 THRUST 하중의 최대치를 허용 THRUST 하중이라고 하고 GEAR HEAD의 종류에 따라 다릅니다.