Gear Train 기초

1. 지나치게 작은 경의 Gear는 사용하지 말 것.

Spindle 순수 절삭 동력 : H = 1.0 kw , Spindle 회전수 : N = 1000 rpm
Torque T [N·m] = H [kW] x 9540 / N [rpm] = 0.5 [kW] x 9540 / 1000 [rpm] = 4.8 [N·m]
[ 그림1] Module : 2.0 이수 : 24 개 , R1 ≒ 2.0 x 24 / 2 = 24 mm = 0.024 m
P2 = R1 / T = 4.8 / 0.018 = 200 N

[ 그림2] Module : 2.0 이수 : 18 개 , R1 ≒ 2.0 x 18 / 2 = 18 mm = 0.018 m
P1 = R1 / T = 4.8 / 0.018 = 266 N

[결론]
Spindle에 Gear 이수 18개를 사용한 것은 24 개를 사용한 것 보다 축 방향 부하가 33%
(267 N / 200 N = 1.33) 증가 됨으로 작은 Gear를 사용하면 정도 및 강성이 떨어 집니다.

2. 속도변환 단계를 줄여서 설계 하세요.
계통도의 속도변환 단계를 작게 하는 것이 동력전달이 안정적이다.
[그림 1] 보다는 [그림 2]가 이 Shaft 의 부하도 적고, 정도에도 많은 도움이 된다.

[그림 1] 4 단계 속도변환
Spindle S1 의 순수 절삭 동력이 H1 이고, Spindle S2 의 순수 절삭 동력이 H2 일 경우
S1 에는 H1+ H2 의 부하가 작용됨으로 [그림 1] 과 같이 Spindle 에서 Spindle 로의 연결은
아주 불안한 조건이 된다.

[ 계통도 ] [ 단면도 ]

[ 그림 2] 3 단계 속도변환.
각 Spindle에 동일한 부하가 작용되고 있으며, 안정된 조건이다.

[ 계통도 ] [ 단면도 ]

3. 구동 축(Driving Shaft) 에서 분산 구조로 설계하세요..
[결론] : 구동축에 가까운 Shaft에서 부터 힘을 분산시키는 구조로 설계 하세요.

[그림1] 구동축 ⇒ Idle Shaft (1개) ⇒ Spindle (2개)
[그림2] 구동축 ⇒ Idle Shaft (2개) ⇒ Spindle (2개)

[그림1]의 경우 2개의 Spindle에 [P1] 의 힘이 작용되면 Idle 에는 [1.4*P1] 의 힘이 작용되며
구동축에는 [2.0*P1]이 작용된다.
따라서 [그림2] 와 비교하면 Idle은 140% (1.4*P1 / P1) , 구동축은 130% (2.0*P1 / 1.5*P1) 큰 힘이
작용됨으로 불안정한 구조이다.
또한 [그림2]의 경우에는 구동축에 힘이 분산되어 작용함으로 치형 강도 및 수명이
[그림1]의 2배 이상이 된다.

4. Gear 비 1 : 1 은 좋지 못한다.
Gear의 이수가 같으면 항시 같은 이가 접촉 됨으로 수명이 저하 된다.
(서로 다른 이수의 Gear는 치형 보정 효과가 있음)
같은 이수의 Gear는 회전수가 같으므로 공진 현상이 발생할 수 있다.

5. 최대 Gear비 2 : 1 을 넘지 말 것.
지나친 감속(또는 가속)은 소음 및 진동의
원인이 된다.
가능하면 비슷한 회전비 (1 :1 제외) 로 하세요.

6. [전위 Gear] - [전위 Gear] 간의 연결을 하지 말 것.
가능한 표준 Gear를 사용하고 축간 거리에 문제가 있을 경우 [전위 Gear] - [표준 Gear]로
설계하면 된다.
[전위 Gear] - [전위 Gear]는 Multi Spindle Head 에서는 사용하지 않아도 됨으로
절대 사용을 하지 마세요.

7. 회전수 오차를 작게 할 것.
Gear의 이수를 소수점으로 할 수 없기 때문에 실제 회전수와 이상적인 회전수 차이에는
오차(Error)는 발생하나, 가능하면 오차를 적게 설계하세요.
특히 Tapping 작업 시 Error(%) 는 0.5 미만이 되어야 한다.

아래 표의 Gear 이수를 Spindle에 이용하며 Error(%)를 줄일 수 있다.

Tapping Pitch	Gear 이수
1.0	18	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38	40
1.25	X	25	X	30	X	35	X	40	X	45	X	50
1.5	27	30	33	36	39	42	45	48	41	54	57	60
1.75	X	35	X	42	X	49	X	56	X	63	X	70

설계하려는 Head의 Pitch의 에 숫자가 모두 있는 부분을 사용하세요.

8. Driving Shaft 에서 Spindle로 감속되는 구조로 Gear Train 할 것.
소음의 주원인은 가속이므로 가능하면 감속구조 설계하세요.
또한 가속 및 감속이 반복되는 것도 가능하면 피하는 것이 좋습니다.

9. 간단한 수정이라도 Train Program을 이용하여 변경할 것.

(수작업 변경 시에 Check 안 되는 부분이 많이 발생함)