​Strain Wave Reduction Gear 의 장단점 - 천문용 적도의에 사용시

Zero Backlash

 

웜휠 감속기에 비해 치산간의 간극이 적고 접촉면이 넓어 회전방향 전환시의 정확하고 신속한 제어가 가능하다. 이는 천체사진용 적도의에 있어서는 가장 큰 장점으로 지구 자전속도로 회전하며 각종 오차를 보정하는 Guiding에 있어 제어상의 오차를 최소화 할 수 있게 하는 장점이다. 이는 웜휠 적도의에서 보여주는 남중 대상 촬영시의 가이딩의 난점을 극복하게 해 주는 하모닉 감속기의 핵심 장점중 하나이다.

Strong torque transfer capability

​웜휠 감속기의 경우는 웜휠과 웜기어간의 간극이 구동시의 필수 요소로서 결국 점접촉의 형태를 이루게 된다. 이 간극(Backlash)를 줄이기 위한 작업은 각도전달 오차(P-Motion)의해 지극히 제한 적일 수 밖에 없다. 하지만 하모닉 감속기의 경우 180도 각도로 2점에 의한 면 접촉을 구현함으로서 접점에서의 토크 전달 효과를 극대화 할 수 있다. 이는 입력축의 작은 힘으로도 최종 감속축의 감속비에 비례하는 토크 증폭 효과를 통해 출력축의 강한 토크를 구현하게 된다. 천문용 적도의에 사용시에는 적은 무게의 적도의로 상대적으로 높은 탑재중량(Loading Capacity) 구현 할 수 있는 근간이 된다.

Feature

Angular transmission error

 

파동기어 감속기는 입력축 한회전에 대한 회전 오차와 출력축 회전에 의한 오차를 가지고 있다. 이는 웜휠 웜기어 방식이나 모든 감속기가 갖고 있는 특징이기도 하다. 다만 파동기어 기어는 구조의 특성상 이를 극단적으로 낮추는 것이 생산적인 관점에서 어려운 일이다. 주로 단기 주기 오차 (P-Motion)은 +- 15~25"에 육박한다. 이는 웜기어방식의 고급적도의에 비하면 높은 수치이며 특히 고정밀 엔코더를 이용한 모터직구동 방식과 비교하면 꽤 높은 수치이다. 하지만 좌기의 장점들로 인해 소프트웨어적인 방법으로 이 P-Motion을 제어 할 수 있으며 ( PEC Function of TiTaN TCS) 현 가이딩 시스템(Guiding System)을 이용하면 전혀 문제가 되지 않는 수준이다. 

Expensive unit price

파동기어 감속기의 단가는 상상을 초월한다. 수 많은 장점에도 불구하고 로봇사업 특히 반도체나 디스플레이 생산공정에 주로 쓰이는 이유는 단순히 가격 때문이라 할 수 있다. 천문용 적도의 생산에 쓰이지 않은 이유는 높은 각도 전달 오차와 가격 때문이다. 하지만 일본의 천문대급 적도의 들에서는 적위 방향에 파동기어 감속기를 쓴지 오래이다. 호빔천문대에서는 효율적 생산 네트워크를 이용 고정비를 제어하여  전세계 최초로 소형 파동기어 적도의 CRUX시리즈의 라인업을 개발 구축하여 제품화에 성공하였다.

Long delivery time

전세계적인 로봇 수요의 폭증과 생산공정에의 로봇의 도입으로 파동기어 감속기의 수요가 폭증함으로 인해 수요에 베해 공급이 매우 부족한 상황이 지속 됨으로서 적도의의 핵심 부품인 파동기어 감속기의 수급에 원활하지 않은 상태이다. 지금까지 거의 독점하다시피 한 일본의 HDS사의 제품은 주문 후 거의 일년이 걸리는 상황이 지속되고 있다. 하지만 일본제품의 대안으로 한국의 파동기어 제품이 출시되어 공급이 되고 있는 상황이다. 하지만 이도 최소 두달의 긴 납기와 변치 않는 높은 가격이 문제이다. 관련업계에서는 향후 10년 이상 공급이 수요를 따르지 못하는 현상이 지속될 것이라는 전망이다. 파동기어를 천문용 적도의에 사용하여 생산하는 사업화에 있어 가장 큰 장애요인이며 높은 가격의 원인이기도 하다.

​Strain Wave Reduction Gear  - Structure

​Strain Wave Reduction Gear Principle

© 2018 by HOBYM Observatory

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