올드햄 커플링 카탈로그는 외경, 내경, 토크 정격, 정렬 불량 허용 범위, 관성 값, 속도 제한 등 복잡한 수치로 가득 차 있어 각 매개변수의 의미와 수치 간의 관계를 명확히 이해하지 못하면 적절한 커플링을 찾기가 어려울 수 있습니다. 용도에 비해 너무 작은 커플링은 조기에 고장 나고, 너무 큰 커플링은 불필요한 관성과 비용 증가를 초래합니다. 사이즈 차트를 정확하게 읽는 것이 전체 선택 과정의 기본입니다.
이 글에서는 표준 올덤 커플링 크기 차트에 있는 모든 치수와 매개변수를 설명하고, 이들 간의 상호 관계를 기술하며, 실제 선택 사례를 처음부터 끝까지 단계별로 안내합니다.
올덤 커플링 도면의 주요 치수
OD — 외경: 커플링 어셈블리의 최대 외경은 허브 본체를 가로질러 측정합니다. 이 치수는 커플링이 축 주변의 사용 가능한 반경 방향 공간 내에 맞는지 여부를 결정합니다. 기계 하우징 내부, 인접 부품 사이 또는 축 어깨 부근과 같이 공간이 협소한 설치 환경에서는 외경에 여유 공간을 더한 값이 사용 가능한 공간 내에 맞는지 확인한 후 커플링을 선택하십시오.
L — 전체 길이: 조립된 커플링의 전체 축 방향 길이는 디스크가 공칭 축 방향 위치에 있을 때 허브 면에서 허브 면까지의 길이입니다. 이 치수는 모터와 구동 장치 사이에 필요한 축 방향 공간을 결정합니다. 커플링 길이와 모터 샤프트가 열팽창으로 인해 늘어날 때 발생하는 유격을 고려하여 충분한 여유 공간을 확보해야 합니다.
LH — 허브 길이: 허브의 축 방향 길이는 허브가 샤프트에 얼마나 깊이 결합되는지를 결정합니다. 허브가 길수록 클램핑 면적이 넓어지고 일반적으로 동일한 허브 외경에서 더 높은 슬립 토크를 제공합니다. 또한 LH는 최소 샤프트 결합 길이를 결정합니다. 샤프트는 허브 체결 장치가 설계된 클램핑 영역 내에서 샤프트를 단단히 고정할 수 있도록 허브 안쪽으로 충분히 돌출되어야 합니다.
D — 내경: 허브 보어의 내경은 샤프트 직경과 일치해야 합니다. 대부분의 크기표에는 각 커플링 크기에 대해 사용 가능한 보어 범위(허브 벽 두께 또는 클램핑 용량을 저하시키지 않고 표준 허브 본체에 가공할 수 있는 최소 및 최대 보어)가 나와 있습니다. 두 샤프트의 직경이 같으면 하나의 보어 크기가 두 허브에 모두 적용됩니다. 샤프트 직경이 다른 경우(모터-볼스크류 연결에서 흔히 발생) 구동 보어와 피구동 보어를 별도로 지정해야 합니다.
디스크 외경 / 디스크 두께: 일부 데이터시트에는 센터 디스크 치수가 별도로 명시되어 있습니다. 디스크 외경은 허브의 최대 슬롯 길이를 결정하며, 따라서 커플링이 수용할 수 있는 최대 측면 오프셋을 결정합니다. 디스크 두께는 허브 면 사이의 축 방향 유격을 결정합니다.
사이즈 차트의 성능 매개변수
정격 토크(T_N): 커플링이 기준 정렬 불량 및 기준 속도 조건에서 전달할 수 있는 연속 토크입니다. 이는 주요 성능 매개변수이며 토크 기반 크기 선택의 출발점입니다. 중요: 이는 연속 정격이며 최대 정격이 아닙니다. 최대 토크 용량은 일반적으로 단시간 부하의 경우 연속 정격의 2~3배입니다.
최대 측면 오프셋(ΔKr): 두 축 사이의 최대 허용 횡방향 변위입니다. 이 웹사이트 전반에 걸쳐 설명했듯이 이는 가능한 최대값이며, 긴 수명을 위해서는 이 값의 50% 이하로 작동해야 합니다. 유럽 및 ISO 규격 카탈로그에서는 ΔKr 기호를 사용하며, 북미 카탈로그에서는 "평행 정렬 불량" 또는 단순히 "횡방향 오프셋"과 같은 용어를 사용할 수 있습니다.
최대 각도 오차(ΔKw): 축 중심선 사이의 최대 각도 편차(도). 올덤 커플링의 경우, 이 값은 모든 크기에 대해 일반적으로 0.5~1.0도이며, 측면 오프셋 용량과는 달리 커플링 크기에 따라 크게 증가하지 않습니다.
최대 축 방향 변위(ΔKa): 디스크가 허브 면에 닿지 않고 한 축이 다른 축에 대해 움직일 수 있는 최대 축 방향 이동 거리입니다. 일반적으로 커플링 크기에 따라 0.5~2.0mm입니다.
최대 속도(n_max): 기준 정렬 불량 조건 및 주변 온도에서의 최대 회전 속도입니다. 속도 관련 설명에서 언급했듯이, 이 값은 작동 정렬 불량이 증가함에 따라 감소합니다. 속도 및 정렬 불량 정격의 50%를 동시에 초과하여 작동할 경우 속도 및 정렬 불량 통합 차트를 참조하십시오.
질량 관성 모멘트(J): 전체 커플링 어셈블리(허브와 디스크 모두)의 회전 관성(g·cm² 또는 kg·m²)입니다. 이 값은 서보 드라이브 크기 산정을 위한 총 반사 관성 계산에 반드시 포함되어야 합니다. 카탈로그에 표시된 값은 표준 허브 재질과 디스크 재질, 그리고 공칭 내경을 기준으로 하며, 실제 관성은 내경(허브 재질 제거 시 관성 감소) 및 허브 재질(알루미늄 대 스테인리스강)에 따라 약간씩 달라집니다.
비틀림 강성(C_T): 비틀림 하중을 받는 커플링의 각도 강성은 N·m/도 또는 N·m/라디안으로 나타낼 수 있습니다. 비틀림 강성이 높을수록 단위 토크당 각도 편향이 줄어듭니다. 서보 애플리케이션에서 비틀림 강성은 구동 시스템의 공진 주파수에 영향을 미치는데, 강성이 높을수록 공진 주파수가 높아져 서보 대역폭이 넓어집니다.
대표 사이즈 차트
| 외경(mm) | 길이 L (mm) | 구경 범위(mm) | 정격 토크(N·m) | 최대 오프셋(mm) | 최대 속도(RPM) | 관성 모멘트 (g·cm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 28 | 3~6세 | 0.5 | 0.20 | 8,000 | 0.12 |
| 20 | 34 | 4~8세 | 1.5 | 0.30 | 7,000 | 0.35 |
| 25 | 40 | 5~12세 | 3.0 | 0.40 | 6,000 | 0.85 |
| 32 | 52 | 6~16세 | 7.0 | 0.50 | 5,000 | 2.8 |
| 40 | 62 | 8~20세 | 15.0 | 0.70 | 4,000 | 8.5 |
| 50 | 76 | 10~25세 | 30.0 | 0.90 | 3,500 | 22.0 |
| 63 | 95 | 14~32세 | 60.0 | 1.20 | 2,800 | 68.0 |
| 80 | 118 | 18~40세 | 120.0 | 1.50 | 2,200 | 195.0 |
표시된 값은 측면 오프셋 0.2mm 및 주변 온도 25°C에서 표준 알루미늄 허브, 아세탈 디스크 올덤 커플링을 기준으로 한 대표값입니다. 선택하시는 커플링에 대해서는 항상 해당 제조업체의 데이터시트를 참조하여 값을 확인하십시오.
선택 예시
애플리케이션: 서보 모터가 CNC 라우터 축의 볼스크류를 구동합니다. 모터 정격 토크는 4.0 N·m, 최대 토크는 12.0 N·m입니다. 모터 축 직경은 10 mm, 볼스크류 축 직경은 12 mm입니다. 작동 속도는 2,500 RPM입니다. 측정된 측면 오프셋은 0.25 mm입니다. 각도 오차는 0.3도 미만으로 보정되었습니다. 표준 실내 환경, 주변 온도 25°C에서 측정되었습니다.
1단계 — 토크 설계: 최대 토크 12.0 N·m × 서비스 계수 2.0 (역회전 기능이 있는 서보 모터) = 24.0 N·m 설계 토크.
2단계 — 내경 크기: 구동 내경 10mm, 피구동 내경 12mm가 필요합니다. 해당 내경 범위를 제공하는 커플링은 사이즈 차트를 참조하십시오.
3단계 — 토크 확인: 외경 40mm 규격은 연속 토크 15.0N·m로 정격되어 있습니다. 설계 토크는 24.0N·m인데, 이는 40mm 규격을 초과합니다. 따라서 외경 50mm 규격으로 변경하십시오. 외경 50mm 규격은 연속 토크 30.0N·m로 정격되어 있으며, 설계 토크 24.0N·m는 이 규격 범위 내에 있습니다. 또한 외경 50mm 규격은 최대 25mm의 내경을 지원하며, 10mm와 12mm 모두 허용 범위 내에 있습니다. 따라서 외경 50mm 규격으로 진행하십시오.
4단계 — 속도 점검: 정격 회전수 50mm, 오프셋 0.2mm, 회전수 3,500RPM. 현재 작동 속도는 오프셋 0.25mm에서 2,500RPM입니다. 오프셋이 기준 조건보다 약간 높으므로 실제 회전 속도 제한은 약간 낮아져 오프셋 0.25mm에서 약 3,200RPM이 됩니다. 2,500RPM의 작동 속도는 이 범위 내에 있으므로 허용 가능합니다.
5단계 — 정렬 불량 확인: 정격 최대 오프셋 0.90mm에 대해 50mm의 디스크 성능을 보여줍니다. 현재 0.25mm의 작동률은 최대 오프셋의 28%에 해당합니다. 이는 권장 작동 한계인 50%보다 훨씬 낮은 수치로, 디스크의 수명이 매우 길 것으로 예상됩니다.
6단계 — 관성 점검: 50mm 커플링의 관성 모멘트는 22.0g·cm²입니다. 모터 로터 관성 모멘트(일반적인 4N·m 서보 모터 기준)는 약 180g·cm²입니다. 커플링 관성 모멘트는 로터 관성 모멘트의 12.2%로, 10% 가이드라인보다 약간 높지만 표준 대역폭 CNC 축에는 허용 가능한 수준입니다. 서보 튜닝이 어려울 경우, 관성 모멘트를 줄이기 위해 정격 디스크 재질이 더 높은 40mm 커플링을 고려해 보십시오.
결과: 외경 50mm 올덤 커플링, 클램프 허브, 구동 내경 10mm, 피구동 내경 12mm, 표준 아세탈 디스크, 알루미늄 허브. 모든 매개변수가 사양 범위 내에 있으며 충분한 여유가 있습니다.
결론
올덤 커플링 크기 차트를 올바르게 읽으려면 내경과 토크 정격뿐만 아니라 모든 매개변수를 고려해야 합니다. 외경과 길이는 물리적 적합성을 결정합니다. 내경 범위는 축 호환성을 결정합니다. 정격 토크와 서비스 계수를 조합하여 최소 허용 크기를 결정합니다. 속도 정격, 정렬 불량 허용 범위 및 관성은 선택한 크기가 적용 분야의 작동 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 선택 예시에서 보여준 것처럼 각 매개변수를 체계적으로 검토하면 안정적이고 수명이 긴 성능을 제공하는 사양을 얻을 수 있습니다. 매개변수 중 하나라도 누락하면 물리적으로는 맞지만 작동상 적합하지 않은 커플링을 선택할 위험이 있습니다.
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