커플링은 서보모터와 볼스크류·감속기 등을 연결해 토크를 전달하고, 축 사이의 미세한 오정렬을 흡수하는 부품입니다. 정밀 이송축에서는 정·역 전환 시 유격이 없는 무백래시 강성 커플링을 사용해야 위치 정밀도가 유지됩니다. 이 글에서는 타입 선택부터 필요 토크·보어·강성 검토까지의 선정 절차를 성일기공(SUNGIL) 카탈로그 기준 예제와 함께 정리합니다.
계산을 시작하기 전에 다음을 먼저 확정합니다.
실제 운전에서는 가감속·정역전·충격에 의해 순간 토크가 부하 토크보다 커집니다. 이를 서비스 팩터로 반영합니다.
선정한 커플링의 정격 토크 ≥ TD 여야 하며, 피크 토크를 알고 있다면 커플링 순간 최대 토크 ≥ 피크 토크도 함께 확인합니다. 디스크 커플링은 강성이 높은 대신 순간 최대 토크가 정격에 가까워 과부하 여유가 작으므로, 충격이 크면 서비스 팩터를 넉넉히 잡습니다.
무백래시 강성 커플링은 구조에 따라 특성이 뚜렷이 갈립니다. 성일기공 기준 대표 시리즈와 함께 정리하면 다음과 같습니다.
| 타입 | 비틀림 강성 | 관성 | 허용 오정렬 | 대표 용도 | 성일기공 시리즈 |
|---|---|---|---|---|---|
| 디스크(판스프링) | 매우 높음 | 낮음 | 각·축방향 (평행은 더블) | 서보 이송축 표준 | SD · SCD |
| 오브(올드햄) | 중간 | 중간 | 평행 우수 | 평행 오정렬 축·절연 | SOH |
| 죠(Jaw) | 가변(스파이더 경도) | 중~높음 | 각·평행·축 | 진동·충격 흡수·범용 | SJC |
| 빔(슬릿) | 낮음 | 낮음 | 각·평행·축 | 소형·엔코더/센서축 | SRB |
모터축과 종동축 지름이 모두 커플링의 보어 가공 범위(최소~최대) 안에 들어와야 합니다. 두 축 지름이 다른 경우도 대부분 한쪽씩 다른 보어로 가공할 수 있습니다.
체결 방식은 클램프식(볼트로 조여 마찰 고정 — 축 손상 없음, 반복 탈착 용이)과 세트스크류식(무두볼트로 고정 — 저비용, 고토크·정밀에는 불리)이 있습니다. 서보 정밀 이송축에는 클램프식을 권장합니다.
토크·보어가 맞아도, 정밀도가 중요한 축에서는 비틀림 강성과 관성을 함께 봅니다.
| 조건 | 값 |
|---|---|
| 모터 | 0.75 kW · 3000 rpm → 정격 토크 ≈ 2.4 N·m |
| 운전 | 서보 가감속·정역전 (SF = 2.0) |
| 축경 | 모터 14 mm · 볼스크류 16 mm |
| 요구 | 무백래시 · 정밀 이송 |
필요 토크 TD = 2.4 × 2.0 = 4.8 N·m. 정밀 이송이므로 디스크 타입을 선택합니다. 성일기공 SD 시리즈에서 정격 토크 ≥ 4.8 N·m 이면서 보어 최대 ≥ 16 mm 인 최소 모델은 SDS-42(정격 8 N·m, 보어 ~18 mm)입니다. 토크 여유는 8 ÷ 4.8 ≈ ×1.67로 적정합니다. 평행 오정렬이 크다면 더블 디스크(SDW) 또는 오브(SOH)를 검토합니다.
백래시(유격)가 있으면 정·역 전환 시 그만큼 헛돌아 위치 오차가 생기고, 서보 제어에서 헌팅·진동의 원인이 됩니다. 디스크·오브·빔은 구조상 무백래시이고, 죠는 스파이더를 압입해 유격을 최소화하지만 완전한 무백래시가 필요하면 디스크·오브를 권장합니다.
부하 특성과 정역전 빈도로 정합니다. 연속·저충격이면 1.5, 서보의 일반적인 가감속·정역전이면 2.0, 강한 충격이나 잦은 기동정지가 있으면 3.0을 기준으로 잡습니다. 불확실하면 한 단계 높게 잡는 편이 안전합니다.
미키풀리·나베야(NBK)·R+W·KTR 등도 동급 무백래시 커플링을 취급합니다. 타입과 필요 정격 토크·보어가 정해지면 다른 브랜드에서도 같은 조건의 모델을 대조해 선택할 수 있습니다. 스펙은 각 사 카탈로그 값으로 확인하세요.
관련 가이드: 서보모터 용량 선정 · 볼스크류 선정 방법 · 유성 감속기 선정 방법