제어 메커니즘을 위한 고정밀 유성치차 감속기

최근 국내의 서보용 감속기 시장은 춘추전국시대라고 할 수 있을 정도로 다양한 메이커들이 경쟁하고 있다. 이제 감속기의 선택은 서보모터 만큼 중요한 사안이 되었으며, 제품 제작을 위한 감속비 이외에도 레이디얼 하중과 수명, 소음, 내구성 등을 종합적으로 검토해야 한다. 이에 따라 아펙스 코리아는 저렴하고 다양한 고품질의 감속기를 시장에 공급하고 있다.

산업화가 급속도로 진행되고 인간의 힘을 대신할 수 있는 새로운 개념의 공장자동화(Factory Automation)가 도입되면서 관련 분야의 산업도 다양하게 발전해왔다. 공압, 유압, 모터 산업의 발전은 다양한 형태의 자동화를 실현할수 있었으며, 특히 모터 산업은 고정밀 제어 메카니즘의 필요성에 따라 스텝 모터, 서보 모터로 진보하였다. 최근의 경우 새로운 개념의 리니어 서보 모터가 초정밀 제어 시스템에 적용되고 있다.

한편 90년대 이후 반도체 및 LCD, PDP 관련 산업의 확대로 이러한 모터의 수요가 급속도로 확대 되었으며, 2000년 이후에는 LCD, PDP 기판 사이즈의 대형화로 인해 정밀감속기 시장이 급속도로 확대되어 앞으로 수요가 지속적일 것으로 전망하고 있다.

감속기는 기술의 진보와 더불어 다양한 형태로 개발되었으며, 크게 사이클로이드방식과 치차방식으로 구분할수 있다. 현재 산업현장에서 널리 사용되고 있는 감속기의 종류는 범용의 사이클로이드 감속기와 고출력, 고토크, 저소음을 자랑하는 유성치차 감속기, 고관성의 RV, 하모닉감속기 등을 들 수 있다.

지금까지 각각의 감속기는 다양한 특징이 있어 적용분야에 맞게 사용 되어져 왔지만, 콤팩트한 디자인, 고출력, 고토크, 저소음 등 여러가지의 장점을 가졌음에도 불구하고 유성치차 감속기는 다른 종류의 감속기에 비해 널리 사용 되지 못했다. 감속기를 제조하기 위해서는 대규모의 설비투자가 필요했으며, 그에 따른 고비용으로 시장에서 외면을 받아왔기 때문이다. 또한 노하우를 가지고 있는 유럽 메이커들이 핵심부품들을 아웃소싱하면서 가격인하를 시도했음에도 불구하고 여전히 사용자들은 가격에 부담을 느껴왔다.

대규모 설비 투자로 원가 절감 빠른 납기

아펙스 다이나믹스(Apex Dynamics)는 시장에 대한 발전성을 고려한 역발상으로 2000년 초기에 대규모 자본를 투자해 모든 생산설비 및 시험설비를 갖추었으며, 대량생산을 통해 유성치차 감속기의 원가를 절감했다. 또한 다량의 재고확보를 통해 보다 빠른 납기를 실현하여 세계 시장에서 호평을 얻고 있다.

아펙스 코리아의 이현동 차장은 “초기에는 예상하지 못했던 여러가지 어려움도 있었지만 지속적인 개발과 시장확대를 통해 서보용 감속기로는 명실공히 세계적기업이라고 자부하고 있다.”고 말하고 “아펙스 다이나믹스는 미국, 한국, 일본을 비롯하여 8개의 해외 지사를 운영하고 있다.”며, “34개국에 제품을 수출을 할수 있을 수 있는 것은 무엇보다 안정된 품질과 신속한 납기 그리고 만족스러운 가격이라고 생각한다.”고 설명했다.

현재 생산되고 있는 감속기 모델로는 AE, AB, AF, AD의 인라인 타입(In-Line Type) 4종류와 AER,ABR,AFR,ADR의 앵글 타입(Angle type) 4종류로 총 8종류가 있다. 이중 6종류의 모델(AE, AB, AF, AER, ABR, AFR)은 샤프트 타입(Shaft Type)이며, 2006년 7월에 출시된 2종류의 모델(AD, ADR)은 샤프트리스 타입(Shaftless Type)으로 감속기 플랜지면에 출력축을 추가 장착하거나 구조물을 바로 장착할수 있는 구조로 되어 있다. 특히 이 시리즈들은 하우징과 출력축 캐리어(Carrier)의 재질이 SUS416으로 되어 있어 일반 스틸보다 높은 내식성을 가지고 있다.

한편 아펙스는 감속기 시장의 혁신과 고객이 원하는 다양한 제품을 대량으로 생산하기 위해 대만 타이청의 센트럴 인더스트리얼 파크(Central Industrial Park)에 대규모의 자본을 추가 투자하여 새로운 공장을 건설중에 있으며, 2008년 완성을 앞두고 있다.

신기술 적용으로 고품격 감속기 구현

일반 감속기에 적용되고 있는 스퍼기어는 동시에 1.5개의 치즐이 맞물려 돌아가지만, 아펙스의 유성치차 감속기는 헬리컬 기어 디자인을 적용하여 3.3개의 치즐이 동시에 맞물려 돌아간다. 이를 통해 토크수행 능력도 33% 향상시키고, 소음과 백래쉬도 낮추어 (Backlash<1Arcmin, Noise<56dB), 주로 정밀하고 원활한 동력전달이 필요한 곳에서 사용되고 있다.

또한 내부직경을 크게하는 싱글피스 링기어 가공법을 사용해 보다 큰 유성기어를 적용하여 토크 용량을 향상시켰다. 하우징에 링기어를 일체형으로 가공한 이 방법은 링기어을 별도로 가공하여 압입하는 방식에 비해 동심도 오차를 줄일 수 있으며, 사이즈를 컴팩트화 시킬 수 있다.

일체형 샤프트 캐리어는 감속기 출력축을 별도로 가공해 압입하는 방식보다 높은 부하 토크와 비틀림 강성을 가지고 있으며, 진동과 소음을 줄일 수 있다. 열처리 방식으로는 플라즈마 니트라이딩 처리를 하고 있다.

일반적인 침탄열처리는 800도 이상되는 고온열처리 방식으로 열처리 후 변형이 발생하여 후가공처리가 반드시 필요하며, 표면경화 깊이를 일정하게 관리하기 힘들다. 치즐 끝단부위에 경화깊이가 깊을 경우 충격에 의한 파손현상이 발생할 수도 있다.

아펙스는 자체적으로 플라즈마 니트라이딩 열처리로를 직접 보유하고 있어 자체적인 품질관리가 가능하며, 양질의 열처리 제품을 생산하고 있다.

플라즈마 니트라이딩 열처리는 침탄열처리보다 낮은온도 (500도)에서 열처리를 하기 때문에 열변형에 의한 후처리가 필요없으며, 높은 표면강도(840Hv)를 일정한 두께로 관리할 수 있다. 또한 내충격성을 증대시키고 기어의 수명을 연장시킬 수 있다.

이외에도 기어면의 중심이 볼록나오게 하는 크라우닝 가공을 통해 마찰시 발생하는 응력을 기어면 중심에 집중시키고 마찰력을 최소화시켜 높은 동력전달효과와 함께 기어수명을 연장시켰다. 유성치차 내부에 마찰력을 최소화하기 위해 일정한 공간에 많은 수의 베어링을 적용한 케이지리스(Cageless) 니들롤러 베어링을 사용하여 출력토크와 허용하중능력도 높였다.

감속기의 입력부와 출력부에는 TICN으로 코팅된 부싱을 적용하였다. 특허 기술인 TICN 코팅 부싱은 미끄럼성이 좋고 표면조도가 Ra0.2μm으로 매끄러워 오일 씰(Oil Seal)과의 마찰력을 줄이고 열발생을 최소화 할 수 있어 오일 리크(Oil Leak)를 방지할 수 있다. 또한 동심도 최소화를 위해 플래닛 케리어 디자인을 적용하여 감속기의 출력축과 케리어가 일체형으로 가공되어 있으며, 선기어와 입력부도 일체형 구조로 되어 있다.

특수기어 합성 윤활유(Nyogel 792D)는 높은 사용온도범위(-30~120도)를 가지고 있으며, 높은 점성을 가지면서도 흐름성이 좋아 감속기의 수명을 연장시킬 수 있다. 한번 충전으로 수명기간 동안 재충전이 필요없는 것도 특징이다. 삼지형 콜렛 클램핑 시스템은 입력부가 3부분으로 나누어져 있어 모터출력축과 취부시 동심도 오차를 최소화할 수 있으며, 슬립 현상이나 백래쉬가 없이 견고하게 체결시킬 수 있다.

최근 국내의 서보용 감속기 시장은 춘추전국시대라고 할 수 있을 정도로 다양한 메이커들이 경쟁하고 있다. 이제 감속기의 선택은 서보모터 만큼 중요한 사안이 되었으며, 제품 제작을 위한 감속비 이외에도 레이디얼 하중과 수명, 소음, 내구성 등을 종합적으로 검토해야 한다. 이에 따라 아펙스 다이나믹스는 저렴하고 다양한 고품질의 감속기를 시장에 공급하고 있다.