"웜 기어가 필요해"라는 말만으로는 절대 충분하지 않은 이유
한국 에버파워에 접수되는 모든 웜 기어 문의에는 동일한 질문들이 따라옵니다. 답변이 어려워서가 아니라, 대부분의 문의에서 필수 정보가 누락되기 때문입니다. 누락된 정보는 견적 산출에 있어 누락된 정보 하나당 왕복 출장 횟수만큼 지연을 초래합니다. 10가지 정보가 모두 확정된 사양서에는 하루 만에 견적을 제공할 수 있지만, 3가지 정보만 누락된 경우에는 견적 산출에 필요한 충분한 정보를 확보하기 위해 일주일 동안 추가 확인 및 협의가 필요할 수 있으며, 이 기간은 기계 개발 프로그램의 핵심 일정과 겹치는 경우가 많습니다.
이 10가지 매개변수는 임의적인 것이 아닙니다. 논리적인 순서를 따르며, 각 매개변수는 다음 매개변수에 사용할 수 있는 옵션을 제한합니다. 기어비부터 시작하면 시작 횟수를 결정할 수 있습니다. 시작 횟수는 효율을 결정하고, 이는 토크 예산에 영향을 미칩니다. 토크는 모듈을 결정합니다. 모듈과 기어비는 함께 중심 거리를 결정합니다. 중심 거리는 하우징이 수용해야 하는 최대 거리입니다. 모든 것은 첫 번째 매개변수인 필요한 기어비에서 시작됩니다. 순서를 제대로 정하면 가장 흔한 사양 오류, 즉 모듈을 선택한 후 사용 가능한 하우징 공간과 충돌하는 것을 방지할 수 있습니다.
10가지 매개변수는 순서대로 다음과 같습니다.
- 기어비
- 시작 카운트 z1
- 모듈 m
- 출력 토크 T2
- 중심 거리 a
- 보어와 샤프트의 맞춤
- 키웨이
- 재질 및 등급
- 정밀도 클래스
- 문서 패키지
10가지 사양 매개변수 - 각 매개변수의 요구 사항 및 이유
01
기어비 i = n₁ ÷ n₂
모터 회전 속도(n₁)와 필요한 출력축 회전 속도(n₂)를 먼저 결정하십시오. 기어비 i = n₁ ÷ n₂가 설계의 핵심 입력값이며, 나머지 모든 사항은 이 값에서 파생됩니다. 예를 들어, 1450 RPM으로 회전하는 4극 모터가 29 RPM으로 회전해야 하는 축을 구동하려면 i = 50:1의 기어비가 필요합니다. 항상 정확한 기어비를 먼저 계산한 다음, 가장 가까운 표준 카탈로그 기어비를 선택하거나 사용자 지정 기어비를 지정하십시오. 표준 기어비(10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100:1)가 요구 사항과 정확히 일치하지 않을 수 있습니다. 비표준 기어비는 새로운 금형 제작 없이 레벨 3 세미 커스텀 사양으로 제공됩니다. 기어비는 또한 자체 잠금 가능 여부를 결정합니다. 높은 기어비(단일 시동 웜 기어 기준 30:1 이상)에서는 일반적으로 자체 잠금이 가능하지만, 낮은 기어비에서는 검증이 필요합니다.
02
시작 카운트 z1 (1, 2 또는 4)
시작 횟수는 자체 잠금 기능과 효율성이라는 두 가지 속성을 동시에 결정합니다. 단일 시작(z1=1): 리드 각도가 얕음 → 대부분의 기어비에서 자체 잠금 가능 → 효율성 50–75%. 이중 시작(z1=2): 효율성이 72–82%로 향상 → 자체 잠금 기능 한계. 4중 시작(z1=4): 효율성 83–90% → 자체 잠금 불가능. 경사 컨베이어, 호이스트, 협동 로봇 연결부 등 하중 유지(안전 자체 잠금)가 필요한 경우에는 z1=1을 지정하십시오. 자체 잠금 기능은 주변 온도가 아닌 최대 작동 온도에서 검증해야 합니다. 마찰 계수는 온도에 따라 감소하므로, 하우징 온도가 20°C에서는 자체 잠금이 되지만 70°C에서는 되지 않는 드라이브의 경우 자체 잠금 현상이 발생할 수 있습니다.
03
모듈 m (토크 기준, 비율이 아님)
모듈은 비율이 아닌 필요한 출력 토크를 기준으로 선택합니다. 주석 청동 휠의 토크-모듈 관계는 다음과 같습니다. T₂_rated ≈ 0.9 × m³ × z₂ × 120 MPa (중속 조건에서 ZCuSn10Pb1에 대한 근사값). 50:1 비율(z₂=50)에서 필요한 T₂가 300 Nm인 경우: m³ ≥ 300 / (0.9 × 50 × 0.12) → m³ ≥ 55.6 → m ≥ 3.82 → M4를 선택합니다. 표준 모듈은 M1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10입니다. 비표준 모듈(M3.5, M4.5, M7)은 레벨 4 맞춤형 툴링이 필요합니다. 서비스 팩터 마진을 확보하기 위해 항상 계산된 최소값보다 한 단계 높은 표준 모듈을 선택하십시오.
04
출력 토크 T₂ (부하 × 서비스 계수)
적용 토크 계산 공식: 선형 메커니즘의 경우 T₂ = F × r (F = 부하력, r = 모멘트 암), 회전 메커니즘의 경우 T₂ = P/ω. 서비스 팩터 적용: 평활하고 일정한 부하(팬, 펌프)의 경우 1.0~1.25, 중간 정도의 충격(부하 상태에서 시동하는 컨베이어)의 경우 1.5, 심한 충격(잠재적 걸림이 있는 자재 이송, 고빈도 시동-정지)의 경우 2.0~2.5. 설계 토크 T₂_design = T₂_load × SF. 출력축 모터 토크가 설계 토크와 같지 않은 경우: T₂_motor = T_motor × i × η — 효율 감소로 인해 모터는 부하 토크를 비율로 나눈 값보다 더 큰 입력 토크를 공급해야 합니다.
05
중심 거리 a (선택된 값이 아닌 도출된 값)
모듈, 시작 톱니 수, 톱니 수가 확정되면 중심 거리가 결정됩니다. 중심 거리는 a = m(q + z₂)/2로 계산되며, 여기서 q는 직경 비율(일반적으로 8~16이며, q=12 또는 q=10으로 선택하는 경우가 많음)입니다. M4의 경우 q=12, z₂=50이므로 a = 4(12+50)/2 = 124mm입니다. 중심 거리는 자유롭게 변경할 수 있는 변수가 아닙니다. 기계 하우징은 정밀도 등급에 필요한 허용 오차(일반적으로 표준 드라이브의 경우 ±0.10mm, 정밀 드라이브의 경우 ±0.05mm) 내에서 계산된 중심 거리를 수용해야 합니다. 하우징 설계 또는 선택은 중심 거리에 따라 결정되어야 하며, 하우징을 먼저 설계한 다음 기어 세트를 장착해서는 안 됩니다.
06
내경 및 축 맞춤
내경은 H7 공차(표준 구멍 기준)로 제작됩니다. 축 끼워맞춤 유형: H7/k6 - 전이 끼워맞춤, 유지보수를 위해 분리 가능; H7/n6 - 경간섭형, 표준 중하중 영구 조립형; H7/p6 - 중간섭형, 고하중 충격 적용 분야(조립 시 유압 프레스 또는 가열 필요). 비표준 내경(카탈로그 단계뿐만 아니라 모든 값)은 레벨 2 맞춤 제작으로 2~4주 소요되며, 툴링 비용은 발생하지 않습니다. 내경은 0.1mm 단위로, 끼워맞춤 유형은 명확하게 지정해 주십시오. 듀플렉스 웜 샤프트(조정 가능한 백래시)는 축 방향 조정을 위해 H7/g6 클리어런스 끼워맞춤과 같은 다른 축 끼워맞춤이 필요합니다.
07
키홈 치수
키홈 치수는 보어 직경에 따라 DIN 6885A 규격을 따릅니다. 30mm 보어의 경우 8×7mm 키(폭 8mm × 높이 7mm)를 사용합니다. 50mm 보어의 경우 14×9mm 키를 사용합니다. 다음 사항을 명시하십시오. (1) 키홈 규격(DIN 6885A 미터법 기본값), (2) 키홈 폭 공차(일반 간극의 경우 JS9, 간섭 키 맞춤의 경우 P9), (3) 고정 나사 구멍 필요 여부. 키홈이 필요하지 않은 경우 명시적으로 기재하십시오. 별도의 지시가 없는 경우 10mm 이상의 모든 보어에는 기본적으로 키홈이 가공됩니다. 두 개의 키홈(균형 또는 이중화를 위해 90° 간격)이 필요한 경우 주문 시 명시해야 합니다.
08
재질 및 등급
샤프트 재질은 경도와 경화성을 결정하고, 휠 재질은 내마모성과 강도를 결정합니다. 이 둘은 서로 조합되어야 하며, 올바른 조합은 사용 등급과 환경에 따라 달라집니다. D1 경량: C45 유도 경화 + ZCuSn10Pb1. D2 중량: 40Cr 관통 경화 + ZCuSn10Pb1. D3 중량: SCM415 침탄 + ZCuAl10Fe3. 식품/해양: SS316 + SS316 또는 SS316 + ZCuSn10Pb1. 샤프트 등급만 명시하는 것('40Cr 샤프트가 필요합니다')은 불충분하며, 휠 합금도 명시해야 합니다. 40Cr 샤프트와 ZCuAl10Fe3 휠은 일부 조건에서 경도 차이가 충분하지 않을 수 있습니다. 자세한 내용은 관련 자료를 참조하십시오. 재료 선택 가이드 페어링 규칙의 경우.
09
정밀도 등급(DIN 5–12)
DIN 정밀도 등급은 리드 편차, 프로파일 편차, 피치 오차 및 치두께에 대한 허용 공차를 지정합니다. DIN 12: 상업용(호빙 가공만 사용, 일반 산업용); DIN 9~10: 표준 산업용(호빙 가공 + 터치 그라인딩 가능); DIN 7~8: 정밀 가공(나사산 연삭); DIN 5~6: 고정밀 가공(연삭 및 래핑 가공, 로봇 및 위치 제어 드라이브용). 등급이 높아질수록 제조 비용은 대략 두 배로 증가합니다. 용도에 필요한 최소 등급을 지정하십시오. 창고 컨베이어 드라이브에 DIN 6 등급을 과도하게 지정하면 운영상의 이점 없이 비용만 증가하며, 인덱싱 로봇에 DIN 9 등급을 부족하게 지정하면 위치 오차가 발생합니다. 한국 에버파워에서 사양의 적합성을 확인할 수 있도록 필요한 정밀도 등급과 용도 유형을 명시해 주십시오.
10
문서 패키지
문서 수준은 귀사의 품질 시스템 요구 사항을 충족해야 합니다. 표준 공급: 재료 증명서(열 번호 추적 가능) + CMM 치수 검사 보고서. 식품/HACCP: 표면 조도 보고서(Ra 측정) + NSF H1 윤활유 호환성 확인서 + HACCP 구역 설정 증명서 추가. 해양/선박 설비: ASTM B117 500시간 염수 분무 시험 증명서 추가. 의료기기(ISO 13485): ISO 10993-1 생체 적합성 참조서 + 열처리 기록 + 공장 시험 증명서 추가. 자동차 OEM(PPAP): PPAP 레벨 1, 2 또는 3 명시. 모든 문서 요구 사항은 출하된 주문에 대해 소급하여 충족될 수 없으므로 주문 시 명시해 주시면 한국 에버파워에서 주문 접수 전 제공 가능 여부를 확인해 드립니다.
예시 과정: 모터 + 부하에서 전체 사양까지
적용 분야: 경사 벨트 컨베이어, 창고 물류 센터. 모터: 4극, 1450RPM, 3kW. 구동 드럼 직경: 200mm (요구 출력: 38.2RPM). 경사각: 15°, 적재 중량: 600kg. 표준 산업 실내 환경.
매개변수 구축
① 비율
1450 ÷ 38.2 = 37.96 → 표준 40:1 (출력 36.25 RPM — 허용 오차 ±5%)
② 시작 카운트
경사로에서는 하중 유지가 필요합니다 → z1 = 1 (하우징 온도 65°C에서 자체 잠금 기능 확인)
③ 토크
F = 600 × 9.81 × sin15° + 0.15 × 600 × 9.81 × cos15° ≒ 2,368 N; T2 = 2,368 × 0.10 = 237Nm; SF=1.5 → T_design = 355 Nm
④ 모듈
m³ ≥ 355 / (0.9 × 40 × 0.12) = 82.2 → m ≥ 4.34 → 모듈 M5 (m³=125)
⑤ 중심 거리
a = 5(12+40)/2 = 130mm
⑥ 보어
샤프트 직경 35mm, 중하중용, 충격 방지 → ⌀35 mm H7/n6
⑦ 키웨이
35mm 구경 → 10×8 mm DIN 6885A
⑧ 재료
D2 중간, 충격 없음 → 40Cr 샤프트(경도 50~56 HRC) + ZCuSn10Pb1 휠
⑨ 정밀도
창고 컨베이어 → DIN 8
⑩ 문서
표준 산업 → 재료 증명서 + CMM 보고서
사양서 작성부터 완성품 기어 세트 제작까지
인쇄 가능한 사양 체크리스트
모터 속도(RPM)
필요한 출력 속도(RPM)
기어비 i (계산됨)
시작 카운트 z1 (자체 잠금 필요?)
필요 출력 토크(Nm)
서비스 팩터 적용
설계 토크 T_design (Nm)
모듈 m — 또는 토크에서 확인
중심 거리 a (mm)
내경(mm)
샤프트 장착 유형 (H7/k6 / n6 / p6)
키홈(DIN 6885A 가로×세로 규격, 또는 없음)
웜 샤프트 재질 + 경도
웜 휠 합금
임무 등급 D1–D4
정밀도 등급(DIN 5–12)
IP 등급 필요
작동 온도 범위(°C)
특수 환경
필수 문서 표준