기어드 모터란?
기어드 모터는 기어와 모터가 결합된 장치입니다. 기어와 모터를 결합하여 회전수와 토크를 임의로 설계할 수 있습니다.
벨트 풀리 등에 비해 마찰로 인한 소음이 적고 유지보수가 편리합니다. 모터의 회전수와 토크에 따라 기어비를 선정하여 적절한 기어를 선택합니다. 기어 헤드 부분의 공간이 필요하므로 크기도 확인해야 합니다.
설치 방법으로는 플랜지 장착형, 탭 장착형 등이 있습니다.
기어드 모터의 사용 용도
기어드 모터는 기어에 따라 낮은 회전수에서 높은 토크를 낼 수 있습니다. 식품 가공기, 입체 주차장, 반도체 제조 장비, 목공 기계 등 대형 기계에 특히 많이 사용됩니다.
가까운 예로 전동 셔터나 세차기에도 사용됩니다. 낮은 회전수와 높은 토크의 특성을 살려 산업용 로봇 등에도 사용됩니다.
기어드 모터는 초소형부터 대형까지 다양한 사이즈가 있습니다. 또한 전자기 브레이크를 장착한 제품, 스테핑 모터를 사용한 제품 등 기어드 모터는 다양한 라인업으로 구성되어 있습니다.
기어드 모터의 원리
기어드 모터는 모터와 감속기로 구성됩니다.
고속으로 회전하는 모터에 대해 기어를 결합하여 그 회전수를 조절하는 것이 감속기입니다. 기어드 모터는 감속기에 의해 낮은 회전수에서 높은 토크를 얻을 수 있습니다.
모터는 산업용으로 삼상 유도전동기가 많이 사용됩니다. 유도전동기는 정격 회전수가 주파수와 극수에 따라 정해져 있기 때문에 기어비를 조정하여 회전수와 토크를 선정합니다.
기어비는 모터 회전축과 감속기 출력 회전축의 회전비이며, 기어비가 클수록 토크가 높아집니다. 높은 토크가 필요한 경우 기어비를 높여야 합니다.
기어와 모터의 위치에 따라 평행축 또는 직진축을 선택합니다. 또한 모터의 운전과 정지가 빈번한 경우 클러치 브레이크 타입을 사용하는 경우도 있습니다.
기어드 모터 사용 방법
기어드 모터를 사용하는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 대표적인 것은 감속, 고부하, 고정밀도가 있습니다.
1. 감속
삼상 유도 전동기 등은 회전 속도가 극 수와 주파수에 따라 결정됩니다. 따라서 유도전동기를 필요한 회전속도로 사용하기 위해 감속기로 감속합니다.
각 사에서 다양한 감속비의 기어드 모터를 판매하고 있으므로, 필요한 회전수에 맞게 기어를 선택하면 됩니다.
2. 고부하
감속을 하면 출력 토크가 감속비에 비례하여 커지고, 허용 관성모멘트는 감속비의 제곱에 비례하여 커집니다. 따라서 속도가 떨어지는 대신 큰 물체를 회전시킬 수 있습니다.
3. 높은 정밀도
위치 결정 작업에 사용하면 모터의 정지 각도 정확도가 향상됩니다.
예를 들어, 감속비가 2인 경우, 모터 출력축의 오차가 1.0°라면 감속기 출력축의 오차는 0.5°가 되어 정확도가 높아집니다. 그러나 감속기에는 백래시라는 유격이 있는 경우가 많으므로 고정밀 위치 결정에 사용할 때는 주의가 필요합니다.
기어드 모터의 기타 정보
기어드 모터의 감속기
기어드 모터에 사용되는 감속기는 다양한 종류가 있으며, 용도에 따라 선택합니다. 대표적으로 ‘평 기어 감속기’, ‘베벨 기어 감속기’, ‘하이포이드 감속기’, ‘웜 감속기’, ‘유성 기어 감속기’, ‘파동 기어 감속기’ 등을 들 수 있습니다.
1. 평 기어 감속기
평기어 감속기는 가장 일반적인 감속기로, 평기어의 조합으로 감속합니다. 다단식도 있으며, 큰 감속비도 제작할 수 있지만 백래시가 큰 편입니다.
2. 베벨 기어 감속기 및 웜 감속기
베벨 기어 감속기와 웜 감속기는 입력축과 출력축이 직교합니다. 웜 기어는 자동 잠금 기능이 있어 승강기 등에 많이 사용됩니다.
3. 하이포이드 감속기
하이포이드 감속기는 나선형 베벨 기어를 사용하는 감속기로, 큰 감속비와 부드러운 동력 전달이 특징입니다.
4. 유성 기어 감속기
유성기어 감속기는 유성기어를 사용한 감속기로 입력축과 출력축이 동심원형인 감속기입니다. 스테핑 모터 등의 감속에 많이 사용됩니다.
5. 파동기어 감속기
파동기어 감속기는 개발한 하모닉드라이브시스템즈의 사명에서 유래하여 ‘하모닉 감속기’라고도 합니다. 백래시가 없는 감속기로서 로봇의 관절에 많이 사용됩니다.
이외에도 볼 감속기, 사이클로 감속기 등이 있으며, 감속기에 따라 출력 특성이 달라지기 때문에 기어드 모터를 선정할 때는 감속기의 특성을 파악하는 것이 중요합니다.