서보와 기어에 사용되는 토크 리미터 기능과 종류

복잡한 구조의 시스템에서 간단하게 톨러런스 링(Tolerance Ring)을 사용하는 것만으로도 기계적 과부하에 의한 구동 시스템 보호가 가능합니다. 또한 전체 제품의 수명을 늘리고 공간과 무게를 줄일 수 있습니다.

로봇 장난감은 종종 탁자 위에서 떨어지고 사람들은 로봇 청소기에 걸려 넘어질 수도 있으며 변기나 자동차의 전기식 힌지가 갑자기 멈춥니다. 이런 잘못된 사용이나 충격으로 인한 손상은 토크 리미터를 사용하여 방지 할 수 있습니다. 토크 리미터는 서보 기구나 스테퍼 모터, 시스템을 구동하는 기어에 필요한 기능입니다.

토크 리미터

토크 과부하 보호 장치는 로봇 회사, 자동차 제조업체 또는 자동 장비 제조업체에서 많이 사용합니다. 로봇의 우발적 충돌이나 생산, 조립 기계의 충돌 또는 의도하지 않은 작동으로 인해 과부하 상황이 발생할 수 있습니다. 종종 이러한 상황은 높은 RPM에서 동력 전달 중에 발생하며 구동 모터 또는 감속 장치를 손상되게 합니다. 로봇의 기능에 영향을 미치거나 정확한 위치로의 이동 능력에도 영향을 미칠 수 있습니다. 로봇 또는 생산/조립 기계의 경우 토크 과부하 상태로 인해 로봇이나 기계 가동 중단이 발생할 수 있으며, 이는 생산성 및 유지 관리 비용에 큰 부정적인 영향을 줄 수도 있습니다. 토크 리미터는 드라이브 모터 또는 기어 박스를 손상으로부터 보호하는 기능을 합니다.

기계식 토크 리미터의 종류

기계식 토크 리미터는 토크 과부하 상태에서 천 분의 1초 이내에 기구적 분리를 제공합니다. 전자식 토크 리미터는 감지 및 모니터링을 위한 센서와 장치들이 필요하지만 기계식 토크 리미터는 저렴하고 단순한 구조입니다. 기계식 토크 리미터는 주로 마찰 방식과 전단 핀 방식, 볼 또는 롤러 고정 방식들이 있습니다.

마찰 방식(Friction type)

마찰 방식 토크 리미터에는 자동차 클러치와 유사하게 스프링 압력에 의해 서로 접촉하여 작동하는 마찰 디스크가 있습니다. 토크 슬립 수준은 마찰 디스크의 스프링 예압을 조정하여 설정합니다. 정상적인 토크 부하 조건에서 토크 리미터는 전체 토크를 전달하며 입력 토크가 설정값을 초과하면 마찰 디스크가 서로 미끄러지며 토크 전달을 멈춥니다. 이러한 방식의 토크 리미터는 토크 과부하가 멈추면 즉각적으로 원상태로 체결됩니다.

전단 핀 방식(Shear pin type)

전단 핀 방식의 토크 리미터는 금속 핀을 사용하여 두 개의 회전체를 함께 연결하며 토크 전달 시 전단 핀에 일정한 전단력이 가해집니다. 일반적인 동력 전달 상황에서는 토크를 전달하며 설정 토크를 초과하면 전단 핀이 파손됩니다. 토크 과부하 조건이 끝난 후 정상 작동을 위해서는 전단 핀을 교체해야 하는 단점이 있습니다. 그리고 전단 핀이 파손되는 토크 수준을 정확하게 제어하는 것이 어려울 수도 있습니다.

볼 또는 롤러 고정 방식(Ball or roller release detent type)

하나의 회전체에 위치하는 일련의 볼 또는 롤러를 다른 회전체의 구멍 또는 멈춤쇠와 결합하는 방법입니다. 볼 또는 롤러에 스프링이 장착되어 있어서 해당 구멍 또는 멈춤쇠와 결합 된 상태를 유지합니다. 정상 작동 시 전체 토크가 전달되며 토크가 설정값을 초과하면 볼 또는 롤러가 스프링 힘을 넘어 해당 구멍 또는 멈춤쇠에서 분리되는 방식입니다.

RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring) 방식

스프링 힘과 마찰을 작동 원리로 사용하는 RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring)은 기존 마찰 방식 토크 리미터와 다릅니다. 톨러런스 링(Tolerance Ring)은 직렬로 설치되거나 고정되는 대신 구동축과 동축으로 위치합니다. RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring)에는 반경 방향 힘을 제공하는 wave에서 발생하는 방사형 스프링 힘은 두 구성 요소 사이에 마찰을 제공하고 설정값까지 토크를 전달합니다. 톨러런스 링(Tolerance Ring)은 기어나 체인 기어와 구동축 사이에 조립할 수 있습니다.

RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring) – 서보 모터용 토크 리미터

RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring)은 구동 기어와 출력축 사이에 위치하며 장애물에 의한 충격 부하가 출력축에 입력 되면 기어와 축 사이에 순간적인 슬립을 발생시킵니다. 시스템내 슬립이 발생하면 서보 각도 센서 또는 전위차계에 의해 감지되기 때문에 시스템은 발생한 상황에 대한 처리가 가능합니다.

톨러런스 링(Tolerance Ring)은 보호되어야 하는 대상에 따라 서보 기구 또는 구동 시스템에 적합한 토크 수준에서 슬립이 발생하도록 설계됩니다. 아래 2개의 그래프는 RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring)에 0.4Nm 토크 입력 시 슬립이 발생하는 것을 보여 주는 것으로 요구 조건에 따라 맞춤 설계하여 이보다 더 높은 슬립 토크 값 설정도 가능합니다. 

대부분의 슬립 클러치 시스템은 복잡하고 부피가 크며 비싼 구조입니다. RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring)은 기존 구성 요소에 맞는 하나의 부품을 사용하여 저렴한 비용으로 시스템의 공간과 무게를 줄일 수 있습니다. RENCOL^® 톨러런스 링(Tolerance Ring) 토크 리미터 또는 슬립 클러치에 대한 자세한 내용은 제품 페이지에서 확인하십시오. Contact us

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