롤러기어캠과 웜기어의 비교
오늘은 회전 운동의 축을 바꿔주고 적절한 기어비로 정밀한 운동을 가능케 하는 기구 구조인 롤러기어캠과 웜기어를 비교해보도록 하겠다.
롤러기어캠(RGC)
RGC(Roller Gear Cam)의 구조는 위와 같으며, 캠 샤프트가 회전을 하면 아웃링이 구름마찰(롤링마찰)로 스핀들을 돌리는 구조를 가지고 있다. 이는 미끄럼 마찰을 하는 일반적인 기어 보다 롤러기어캠이 높은 내구성을 가지는 이유이다.
캠 샤프트가 1회 회전하면 스핀들이 1/n회 회전하는 구조로 기어비 조정이 가능하다.
일반적으로 가장 많이 쓰는 기어비는 공작기계 로터리 테이블에서 많이 사용하는 기어비인 1/24이다.
아웃링은 캠샤프트와 접촉할 때 예비하중을 받은 상태로 접촉하게 된다.
이 예비하중은 기구의 제로 백래쉬를 실현해주며, 강성과 내구성에도 도움을 준다.
웜 기어 (Worm Gear)
웜기어는 나사모양의 샤프트인 웜(웜 샤프트)과 톱니바퀴 기어 모양의 웜휠로 구성된다.
RGC와 마찬가지로 샤프트가 1회 회전하면 웜휠이 1/n회 회전하며 기어비 조정이 가능하다.
두 기구의 기계적 비교
예비 하중으로 제로 백래쉬를 실현한 RGC의 정밀도와 효율성은 웜기어에 비해 높은 편이다.
웜기어는 조정을 잘하더라도 90% 이상의 동력 전달을 하기 어려운 반면, RGC의 경우 거의 온전한 양의 동력을 전달한다.
또한 RGC는 제어적인 보정 없이도 1/1000도 정도까지 정밀한 제어가 가능하며 제어적인 보정을 사용할 경우 1/10000 근처까지 정밀한 제어가 가능하다. 반면에 웜기어의 경우 제어적인 보정이 없을 경우 3/100도 이상의 위치 결정 정밀도도 가지기 힘들다.
두 기구의 경제적 비교
경일 대학교 조현덕 외 3인, 로터리테이블용 롤러기어캠의 축 가공에 관한 연구
https://pdfs.semanticscholar.org/c5f8/776b58b9cbda9149fee97984812c01098c9b.pdf
창원 대학교 조승래 외 2인, 롤러기어캠 모델링 및 가공에 관한 연구
https://koreascience.kr/article/CFKO200011919742648.pdf
위 논문들을 보면 알 수 있듯 RGC를 만들려면 5축 가공이 필수이다. 또한 열처리와 매끄러운 면을 만들기 위한 고급 연마까지 적용되어 많은 비용이 들어간다.
이렇게 일반적으로 롤러기어캠의 비용이 웜 기어보다 높지만, 부품 교체가 자주 반복되면 안되거나 정확한 위치 정밀도를 가져야하는 제품에서는 오히려 롤러기어캠의 채택이 올바른 선택일 수 있다.
