AC 기어모터 선정 FAQ
AC 기어모터 선정 FAQ
  • 이홍철 기자
  • 승인 2018.10.17 09:54
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

기나긴 여정, 모터를 내 손에 받아보기까지
기어 장치와 AC 모터를 병행해 사용하면 높은 토크를 만들어낼 수 있다. 하지만 기어모터의 사양을 선정하는 작업에도, 모터를 받아보기까지의 과정에서도 피해야 할 함정이 존재한다. 설계자들이 모터 선정 과정을 단순화하고자 할 때 생겨나는 질문들에 대해 다룬다. 

 
Q. 내가 원하는 기어모터를 스스로 찾아볼 수 있는 방법은?
A. 일반적인 접근방식은 광고책자를 살펴보는 것이다. 하지만 이 방법은 시간이 오래 걸린다. 원하는 성능과 사양에 대해 정확히 알고 있어야 하기 때문이다.

온라인 카탈로그를 찾아보는 것은 보다 검색이 용이한 접근법이다. 하지만 온라인 카탈로그가 모든 사용자 정의 방식 기능 및 제품을 나타내고 있지는 않다.

최근 각광받고 있는 방법은 구성 마법사를 사용하는 것이다. 구성 마법사는 사용자에게 일련의 질문을 던지고, 답변에 따라 응용사례에 적절한 크기와 구성을 가진 기어모터 목록을 제공한다. 일부 구성 마법사는 크기·선택사항 등에 맞추어 모터를 선정하고, 이렇게 선정한 각 기어모터의 구성에 대한 설명을 일반 문서파일 형태로 제공한다.

구성 마법사는 일반적으로 2D 혹은 3D CAD 모델 또한 제공한다. CAD 문서를 통해 주문하고자 하는 기어모터와 구성 마법사가 선정한 기어모터의 형태 및 구조가 정확히 부합하는지, 혹은 일부만 비슷한지를 확인할 수 있다.

Q. 유사한 모터들 중 하나를 선택해야 한다면?
A. 응용사례가 각 제품의 특정한 설정으로 인한 혜택을 누릴 수 있는지 알아본다. 이후 기어모터에서 장치로 토크를 전달할 축(샤프트)의 형태를 선택한다.

중실축(Solid Shaft) AC 기어모터는 체인 혹은 벨트를 활용함으로써 추가적인 감속 기능을 제공한다(기어박스 내부에 기어비Ratio를 추가하는 것보다 덜 효율적이고, 외부 감소External Reduction에 더 많은 유지보수 및 안전 덮개 추가가 불가피하긴 하지만).

중공축(Hallow Shaft) AC 기어모터는 많은 사람들이 선호하는 설계 옵션이다. 크기가 더 작고 기계장치와 직접 연결할 수 있으며 신속한 잠금(Quick Lock) 기능을 제공하는 테이퍼드 부싱과 함께 사용한다.

Q. 기어모터는 자동화 장비·장치 구성에 어떤 영향을 미치는가?
A. 경우에 따라 다르다. 많은 산업 설계가 현재 기어모터를 내장하는, 즉 일체형 제품으로 제작하고 있는 추세다. 이 경우 기어박스와 모터가 영구적으로 결합되어 마치 한 부품처럼 다루어지고 있다. 
 
기어박스를 구동하는 피니언 기어를 모터의 구동축(Drive Shaft)에 직접 부착한다. 보다 나은 배열(얼라이먼트. 2대 이상의 회전 기계를 조합할 때 운동축의 비틀림·열팽창·베어링 하중의 적정한 배분 등을 고려하여 운전 중에 상호간 회전 중심선이 일치하도록 기기를 배열하는 것. 출처 기계공학용어사전)을 실현하고 기계손실을 없애기 위해서다. 

통합 설계는 각기 다른 하위 구성요소들을 가지고 설계하는 것보다 시간이 짧게 걸리고, 무게가 가벼우며, 필요에 따라 대부분의 공급업체가 브레이크와 인코더를 쉽게 탑재할 수 있다.
 
보다 일반적인 선택사항으로는 C페이스 어댑터를 사용해 기어박스와 AC 모터 및 여타 액세서리 등을 서로 연결하는 것이 있다. 이러한 모듈 형식의 배열방식은 서로 다른 모터 프레임 유형(NEMA·서보·IEC)을 원활하게 구성할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 장치를 제대로 조립하지 않으면 각각의 축 연결지점이 부식 및 마모되기 쉽다는 단점이 있다. 또한 2베어링 어댑터를 사용해 모터에 가해지는 축방향력을 막아 조기 고장을 방지해야 한다. 

Q. 어떤 종류의 기어를 사용할 수 있을까?
A. 헬리컬(나선형) 기어박스 혹은 직각 기어박스 중 하나를 사용하는 AC 기어모터는 일반적으로 3:1부터 360:1 이상의 기어비를 사용하는 2개 내지 3개의 스테이지를 사용한다.

헬리컬 장치의 기어박스 출력축은 모터의 구동축과 직렬로 이루어져 있거나 평행하게 구성되어 있는 것이 대부분이다. 두 가지 방식의 주된 차이점은 전체 축 길이가 다르다는 것이다. 헬리컬 기어 장치는 구름마찰을 통해 맞물림으로써 기계 효율의 저 손실을 보장한다(스테이지당 2% 미만).

직각 기어장치에는 주로 3가지 유형이 있다. 이 중 웜 기어는 가장 비효율적인 장치다. 스파이럴 베벨 기어와 하이포이드 기어는 대부분 각 스테이지당 2% 미만의 기계 효율 손실을 보장한다. 스피로이드 전동장치는 낮은 기어비에서 상당히 효율적이나 기어비가 높아지면 효율성이 웜 기어만큼이나 떨어진다.
 
Q. AC 기어모터의 크기와 구성을 효율적으로 선정하는 방법은?
A. 새로운 모터를 설계할 때에는 보다 높은 효율성이야말로 가장 중요한 특징이라고 할 수 있다. 

모터에 대한 투자 및 효율성을 최대화하기 위해 NEMA 프리미엄 모터와 적은 스테이지로도 높은 기어비를 낼 수 있는 고 효율 기어장치를 결합하는 것이 바람직하다.

무료 시뮬레이션 도구 및 구성 도구를 사용해 적합한 크기의 기어모터를 선정할 수도 있다. 

지나친 소형 기어모터는 부품 결함을 가속화하고 충분치 못한 구동력 혹은 전력이라는 문제를 야기한다. 반면 대형 AC 기어모터는 가격이 비싸며 전력을 낭비하게 된다.

더 작은 크기의 모터를 사용하면서 전체 효율성을 높이고자 한다면 벨트와 체인을 제거하는 것을 고려해봄직하다.

기어박스의 효율은 모든 스테이지의 효율성을 종합함으로써 만들어진다. 따라서 가능한 한 최소한의 기어 스테이지를 사용해 응용사례에 필요한 기어비를 얻는 것이 바람직하다.

마지막으로 가변주파수 드라이브(Variable Frequency Drive)를 통해 AC 기어모터를 구동하면 에너지 절감 효과를 누릴 수 있다.

Q. 기어모터를 주문하면, 언제 받아볼 수 있을까?
A. 일반적인 배달 방식은 몇 주 정도가 걸린다. 하지만 일부 공급업체는 단 며칠 내에 사용자 맞춤 구성의 기어모터를 제공한다. 이들 업체는 미국 내 현지조립은 물론, 다량의 부품 재고를 확보함으로써 단기 납기를 실현한다.

구매주문의 관리 및 추적(Order Tracking)을 제공하는지 여부를 확인하는 것이 바람직하다. 또한 기어모터를 신속하게 수리 혹은 교체하기 위해서는 공급업체가 모든 종류의 예비 부품을 갖추고 있어야 하고, 특수한 부품이 필요없는 표준형 설계를 지원해야 한다.

최근에는 생산과 납기까지 기다릴 수 있는 경우 모터 가격을 할인해주는 사례가 늘고 있다. 따라서 공급업체에게 보다 늘어난 납기일에 대해 문의하는 것이 좋다.
 
Q. 어떻게 구입한 기어모터를 추적할 수 있을까?
A. 부품 및 제품을 빠르게 식별할 수 있는 두 가지 기능이 있다. 그 중 하나는 RFID 명찰(Nameplate)로, 서비스 기술자가 원거리에서 안전하게 기어모터를 스캔할 수 있는 기술이다. 다른 하나는 스마트 숫자로, 모델 혹은 유형 번호부터 조립방법과 색상에 이르기까지 일반적으로는 잘 쓰이지 않는 기어모터의 고유한 특성 및 구성을 식별하는 기술이다. 
 
이 기술들은 공장에서 대체품 마련의 필요성을 최소화하고(하나의 모터 설계가 한 곳 이상에 설치 및 사용되는 경우), 기어모터와 같은 제품을 추가로 주문하거나 할 때 어림짐작과 추측을 줄여준다.

 


주요기사
이슈포토