모션 제어 및 동력 전달을 위한 서보 플렉시블 커플링 유형

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애플리케이션에서 커플링을 선택하는 데 사용되는 매개 변수에는 속도, 토크, 서비스 팩터, 예측 어셈블리 오정렬 및 홀 크기가 포함된다. 이는 전체 장비 비용을 낮추고 배송 시간을 단축하며 설치를 단순화해야 하는 압박과 대립될 수 있다. 본문에서는 모션 제어 및 동력 전달을 위한 플렉시블 서보 커플링 유형에 대해 설명한다.

서보 커플링 및 기타 커플링

커플링은 전기 모터 및 드라이브로 구동되는 장비의 회전축을 연결한다. 모두 토크와 속도를 전달한다. 유연한 변형은 오정렬을 보상한다. 후자의 대부분은 진동을 해결하고 시스템 역학을 개선한다. 설계 고려 사항에는 기계 또는 설치 구조 및 백래시, 비틀림 강성, 댐핑, 관성, 토크 정격, 최대 rpm, 크기, 오정렬, 설치 용이성, 견고성 및 비용이 포함된다.
동력 전달의 경우 일반적으로 기어, 디스크, 탄성 타이어, 그리드(grid), 죠(Jaw) 및 Oldham 커플링을 선택한다. 이유는 견고하고 매우 큰 토크를 전달할 수 있는 능력 때문이다.

모션 제어 애플리케이션에서 예를 들어, 부하의 정확한 포지셔닝에 사용되는 축의 경우는 훨씬 정확한 토크 전달이 가능한 커플링을 사용한다. 여기에는 곡선형 죠, 빔(슬릿), 벨로우즈, 디스크 및 기타 제로 백래시 커플링이 포함된다. 커플링은 적절한 기계 축 및 설치 조정 후에도 나타나는 모든 오정렬을 수용해야 한다. 오정렬은 효율성을 저하시키고 베어링 마모를 유발하며 기계 고유 진동수를 유발하기 때문이다.

커플링이 보상할 수 있는 최대 각도 오정렬 양은 각도로 표시되며, 커플링이 연결되는 축 사이의 평행 오정렬은 인치 또는 밀리미터로 표시된다. 축 방향 오정렬도 길이 값이다. 이는 연결된 축 사이에 허용되는 최대값이며 실제로 열 효과의 가장 큰 영향을 받는다. 모션 제어를 위한 유연한 커플링은 직접적인 동력 전달을 위한 커플링보다는 오정렬을 적게 보상하고 그 오정렬을 특수 설계 기능으로 해결한다.

모션 제어와 관련된 커플링의 고려 사항은 백래시이다. 엄격한 동력 전달을 위한 애플리케이션에서 백래시는 토크 전달보다는 덜 중요하다. 실제로 이러한 설정에서 커플링을 더욱 효율적으로 만들고 정렬 불량을 허용하는 데 도움이 되는 특성이 있다. 대조적으로, 스테퍼 및 서보 모터의 출력에 대한 커플링은 출력 품질 또는 전체 기계 처리량을 저하시킬 수 있는 모션 손실을 방지하도록 설계되었다.

백래시와 모든 로터리 구성 요소로 인해 나타내는 비틀림 편향 또는 와인드업 간에는 차이점이 있다. 모션 애플리케이션을 위한 대부분의 커플링은 본질적으로 백래시가 없거나 백래시를 제거하기 위해 예압이 들어가 있지만, 서로 다른 비틀림 강성을 가지고 있다.

모션용 커플링을 선택할 때 피해야 할 요소

설계 엔지니어는 환경적 영향, 특히 거칠거나 부식성이 있는 영역, 진공 환경 또는 극도로 덥거나 추운 환경에서 설치하는 커플링에 대한 유연성을 고려하지 않으면 문제가 발생한다. 설계자는 커플링이 적용되는 동적 힘을 고려해야한다. 커플링의 토크 등급을 설정하기 위해 축의 기어 세트 또는 모터 피크 토크 값을 사용해서는 안 된다. 이 접근 방식은 결합이 과도하게 커지고 불필요한 관성이 증가하는 어셈블리를 만들기 때문이다.

또한, 설계자는 커플링이 모두 비슷한 기술이라고 쉽게 생각해서는 안 된다. 예를 들어, 빔 커플링은 리드 스크류 전동 축이나 또는 정밀 인코더를 부착해야 하는 경우에 중간에서 가벼운 토크를 전달하는 데에 탁월하다.

설치 팁: 빔 커플링을 사용하는 경우 먼저 허브 하나를 조인 다음 추가 나사를 조이기 전에 커플링을 손으로 돌려 길이에 도달하도록 한다. 짧아지면서 압축되거나 확장되는 동안 빔 커플링을 설정한다.
특히 까다로운 설계에서는 높은 비틀림 강성을 유지하는 유연한 커플링이 필요할 수 있다. 반면에 높은 비틀림 강성을 기반으로 한 커플링을 선택하는 것도 바람직하지 않다. 플렉서블 커플링에는 서보 튜닝 및 모션 정확도에 대한 애플리케이션 요구사항을 초과하는 강성이 있다.

사양 팁: 충돌 또는 정지가 발생하는 축에서는 안전 커플링을 선택해야 한다. 안전 커플링은 손상 및 가동 중지 시간을 방지하기 위해 분리할 수 있기 때문이다. 가능한 가장 짧은 응답 시간을 위한 높은 강성이 필요한 모션 설계에서도 좋은 댐핑 특성을 가진 커플링은 비틀림 강성보다 효과적인 최적화를 제공한다. 많은 설계의 지나친 고정 커플링은 불필요한 피로 위험을 야기한다.

기대치 관리: 모든 서보 커플링이 기계만큼 오래 지속되는 것은 아니다. 축의 오정렬을 수용하기위한 작용은 수명을 제한함으로 커플링은 정기적으로 교체가 필요한 마모 품목으로 간주되어야 한다.

자료 제공: Altramotion(www.altramotion.com)