용도에 꼭 맞는 커플링

움직이는 여러 콤포넌트를 연결해야 하는 부위에는 언제나 커플링을 사용한다. 커플링에 제시되는 요건들은 분야에 따라 다르며, 커플링의 형태와 크기도 다양하다. 그렇다면 어떤 용도에 어떤 커플링이 적합한 것일까?

토마스 발젤(Thomas Walzel): KBK Antriebstechnik GmbH 마케팅 매니저

기계 제조사라면 커플링을 피해갈 수 없다. 커플링은 토크를 전달하고, 샤프트 오프셋을 보상하고, 충격과 진동을 감쇠하거나 또는 간격이 큰 축간 거리를 연결한다. KBK Antriebstechnik GmbH(이하 KBK)는 여러 산업 분야의 고객을 위해 커플링을 개발 제조하는 업체이다. 컨설팅도 중요한 역할 중 하나이다. “모든 고객은 자신의 용도에 맞는 가장 적합한 솔루션을 얻어야 합니다.”(스벤 카르프슈타인, KBK 대표) KBK는 특수 솔루션을 개발하고 작은 로트 크기도 제작한다. KBK의 표준 사양은 수많은 응용 사례들을 커버하고 있다. 공작 기계의 하이 다이내믹 피드축에는 메탈 벨로우즈 커플링이 적합하다. 이 메탈 벨로우즈 커플링은 비틀림에 특히 강하고 유연하며 견고하여 정비가 필요하지 않다.

새로 개발한 메탈 벨로우즈 커플링 KB4P는 매우 낮은 질량 관성에서도 견고한 연결 성능을 제공한다.

공작 기계를 위한 콤팩트하고 효율적인 커플링

메탈 벨로우즈 커플링은 서보 구동기술에서 가장 높은 범위의 회전 토크를 유격 없이 직접 전달해야 하는 경우에 사용된다. 여러 겹의 스테인레스 스틸 판으로 구성된 벨로우즈가 이 타입의 커플링의 특별한 비틀림 강성을 책임진다. 메탈 벨로우즈 커플링은 매우 근소한 복원력으로도 구동축과 피동축의 제조상 축방향 오차, 각도 오차 또는 가로방향 위치 오차를 보상한다. 메탈 벨로우즈 커플링은 베어링의 수명을 현저히 늘린다. 메탈 벨로우즈 커플링 KB4P는 축방향으로 삽입 가능한 디자인으로 KBK의 신제품이다. 고강도 알루미늄과 특수 코팅이 매우 가벼운 질량과 매우 낮은 질량 관성에서도 견고한 커플링을 보장한다. 특히 비틀림 강성이 뛰어난 이 커플링은 축 직경 10 ~ 70mm, 토크 범위 18 ~ 500Nm으로 제조된다. KB4P는 축 오프셋을 보상하고 최소한의 복원력만 발생시킨다. 클러치를 꽂거나 빼면 설치되고 탈거되어, 설치 구멍을 만들지 않아도 된다.

공작 기계에 사용하는 또 다른 변형 예는 엘라스토머 커플링이다. 엘라스토머 커플링은 축 오프셋을 보상하고, 진동을 효과적으로 감쇠시켜 축방향으로 꽂을 수 있다. KBK의 엘라스토머 커플링은 유격이 없고, 스크류형 나사, 클램핑 허브, 확장 허브, 콤팩트한 디자인 또는 하프쉘 장착 디자인 가운데 선택할 수 있다. 특징으로는, 커플링 스타를 통해 사용자가 커플링 특성을 간단하게 수정할 수 있다는 점이다. 엘라스토머 커플링은 축 직경 2 ~ 60m, 토크 범위 0.5 ~ 525Nm에 대해 제공된다. 공작기계 엔지니어링에서도 에너지 효율이 점차 중요해지면서, KBK도 이러한 관점에서 자사 제품을 최적화하였다. KBK는 고강도 알루미늄의 메탈 벨로우즈 커플링을 제공한다. 이 고강도 알루미늄 버전의 메탈 벨로우즈 커플링은 무게가 약 50% 정도 가볍다. 이를 통해 구성품의 관성 모멘트가 줄어들어 종래의 메탈 벨로우즈 커플링에 비해 가속과 감속에 에너지 사용이 절감된다. 그럼에도 이전에 사용하던 철강의 전달치와 강도는 동일하다.

식품 분야를 위한 견고하고 깨끗한 커플링

식품가공 산업에서 커플링에 제시하는 요건은 완전히 다르다. 식품가공 산업에서 사용하는 커플링은 독성이 있으면 안 되며, 식품의 맛, 향 또는 색상에 영향을 끼쳐서는 안 되고, 부식성 세제와 소독제에 잘 견뎌야 한다. 녹이나 파편이 압축 공기를 통해 식품에 섞일 수 있으므로 내부식성도 필요하다. KBK는 자사의 전체 커플링을 스테인레스 스틸 사양으로 제공한다. 알루미늄이나 종래의 철강 커플링이나 클램핑 세트는 식품 제조의 부식성 환경을 잘 견디지 못하기 때문이다.

스테인레스 스틸 커플링의 중요한 특징은 긴 수명, 최소한의 마모, 내열성과 내부식성이다. 스테인레스 스틸 커플링은 무엇보다 컨베이어 시스템, 초콜렛 제조업, 과일과 채소 가공, 음료 충전 시스템 또는 육가공 산업의 커터에 사용된다. 스테인레스 스틸 타입의 커플링은 용도를 기준으로 결정하며, 특히 위생상 요건이 까다로운 사례를 위해 KBK는 KB2VA 시리즈를 제공한다. 레이저 용접된 이 스테인레스 스틸 커플링의 주 재료는 V2A 스틸 또는 V4A 스틸이다. “당사는 식품 산업에 고품질 콤포넌트를 공급하기 위해, 30여 년의 개발 경험을 쏟아 부었습니다.” (스벤 카르프슈타인) 그로 인한 결과 가운데 하나가 고온 조건에서 사용하는 스테인레스 스틸 재질의 레이저 용접 메탈 벨로우즈 커플링이다. KBK는 모든 연결 요소에 고강도 스테인레스 스틸 나사를 제공하며, 이 나사는 무제한 토크 전달을 보장한다.

스벤 카르프슈타인, „알루미늄이나 종래의 강 버전의 커플링이나 클램핑 세트는 식품 제조의 부식성 환경을 잘 견디지 못합니다.“

유격이 없고 비틀림에 강한, 포장 산업용 커플링

포장 산업에서 사용하는 커플링에 대해서 식품 산업에 사용하는 커플링의 경우와 유사한 요구 조건이 제시된다. 포장 산업에 대해서는 비틀림에 강하고 유격이 없는 커플링 타입을 권장한다. 포장 기계는 생산성 증대를 위해 높은 속도로 가동되고 축과 커플링이 높은 부하를 견뎌야 하므로 커플링도 견고해야 한다. 만일 시스템을 식품 포장에 사용한다면, 식품과 접촉하는 부품은 독성이 있으면 안 된다. 이런 경우 스테인레스 스틸의 메탈 벨로우즈 커플링이 이상적이다. 메탈 벨로우즈 커플링은 견고하고 독성이 없기 때문이다.

KBK는 포장기계에 사용하기에 이상적이며 독성이 없고 견고하다는 두 가지 주요 특성을 있으며 총 8개의 각기 다른 커플링을 갖추고 있다. 이들 커플링은 축 오프셋을 보상하고 최소한의 복원력만 갖는다. 축 직경 1 ~ 90mm, 토크 0.1 ~ 5000Nm에 대한 커플링이 있다. 이들 모델 중에 일부는 특수한 기능을 갖고 있다. KB2H는 하프쉘로 나뉘며 반경 방향으로 축에 장착할 수 있다. 또 다른 장점은 커플링의 클램프를 탈착할 수 있어서 커플링을 설치하기 전에 축의 위치 결정이 가능하다. 큰 클램핑 힘이 필요하면, 커플링 타입 KB5 (내부 테이퍼)와 KB6 (외부 테이퍼)를 추천한다. KB5는 콤팩트하게 설치할 수 있어 설치 공간이 좁은 경우에 이상적이다. KB6는 스스로 센터링된다. 고객별 솔루션을 위한 KB7을 사용하여 사용자는 플랜지를 장착할 수 있다.

태양광 발전소를 위한 커플링

태양광 발전소와 같이 재생 에너지 영역에서도 커플링은 중요한 임무를 맡는다. 이 분야에서는 태양에 맞추어 집열기 위치를 조절하는 싱글 축 트랙킹 시스템과 더블 축 트랙킹 시스템에 커플링이 사용된다. 기어 모터와 구동 스핀들 사이에서 커플링은 축 오프셋을 보상하고 조정 절차에서 발생하는 진동을 감쇠하여 집열기를 부드럽고 정밀하게 안내하는 역할을 맡는다.

KBK의 엘라스토머 커플링은 이러한 모든 요건을 충족한다. 콤팩트한 KBE4는 시스템의 제한된 설치 공간에 특히 적합하다. KBE4의 토크 범위는 12.5 ~ 325Nm이며, 4 ~ 45mm 직경의 축에 맞추어 구입할 수 있다. KBK는 제품 제조 분야에서만 높은 품질 수준을 제공하는 것이 아니다. KBK는 고객에게 최고의 서비스도 제공한다. 예비 부품의 신속한 공급도 이에 속한다. “우리는 거의 모든 엘라스토머 커플링과 메탈 벨로우즈 커플링을 제작하고, 고객이 원하는 홀을 가공하여 2시간 이내에 바로 발송할 수 있습니다.