한국공작기계㈜, 랙&피니온 방식의 롤 선반에 REDEX의 DualKRP 감속기 채택!

그림 1. 한국공작기계는 REDEX DualKRP3 유성형 감속기를 적용한 랙&피니온 방식의 R-50W 롤 선반을 개발했다.

지난 1969년에 창립된 한국공작기계㈜는 독자적인 개발능력을 바탕으로 공작기계 분야의 선두주자로 자리매김하고 있다. 특히 1980년 중반, 국내에서는 처음으로 대형선반을 국산화함으로써 뛰어난 성능과 안정적인 신뢰성을 바탕으로 지난 25년여 동안 국내 유수의 철강, 조선 및 여러 제조업체들과 오랜 동안 파트너쉽을 유지해 오고 있다.

한국공작기계는 문형 머시닝 센터를 비롯해 CNC 수평선반, CNC 수직선반, CNC 롤 선반(Roll Lathe), Semi-CNC 선반, 범용 선반 등을 다품종 소량생산 체제를 기반으로 전량 주문생산하고 있으며, 현대화된 생산 시스템을 도입하여 연간 약 1천여대의 생산능력을 갖추고 있다.

한국공작기계는 최근 이송장치의 보다 정밀한 위치정도와 기존 볼 스크류 방식의 Z축 이동량의 한계를 극복하기 위해 랙&피니온 방식을 채택한 새로운 R-50W 롤 선반 개발에 성공하고 제품 공급에 나서고 있다. 이 제품은 최대 가공경이 2,200mm에 이르고, 최대 가공길이는 15,000mm에 달하며, 양 센터간 최대 가공물 지지 중량은 50톤에 달한다. 또한 R-50W는 ISO 1708 등급의 정밀도 규격에 부합하고 있다.

이 R-50W 랙&피니온 방식의 롤 선반을 개발하기 위해 한국공작기계는 탁월한 강성도와 완전한 제로 백래시를 제공하는 감속기를 필요로 했으며, 이를 위해 프랑스의 첨단 랙&피니온 유성형 감속기 공급업체인 REDEX ANDANTEX의 DualKRP3를 채택했다.

REDEX의 DualKRP는 첨단 유성형 감속기로 다양한 형태로 제공되어 구현이 용이한데다 이동형 컬럼 형태인 갠트리 타입 머신(Gantry Type Machine)에서 고성능을 발휘한다. 2개의 유성형 감속기로 만들어진 DualKRP는 완전한 백래시 제거를 위해 기계적 사전로드(Mechanical Preload) 시스템과 결합되어 있다.

또한 DualKRP는 REDEX가 고안한 부분별 피니온 출력기술을 통해 매우 까다로운 랙&피니온 드라이브 애플리케이션에서 필수적인 탁월한 혼합 강성을 제공하고 있다. 이 제품은 3개의 표준 유니버설 크기인 2, 3, 4로 구성되어 있으며, 매우 컴팩트한 디자인으로 구현이 용이하다.

한국공작기계의 김동석 이사는 “REDEX 제품을 채용한 타 경쟁업체들의 제품을 레퍼런스로 검토하였고, 또한 다른 감속기 업체들의 제품들도 신중히 비교한 결과, REDEX의 솔루션이 우리가 요구한 기계 스펙의 요건에 완벽하게 부합한다는 것을 알게 되었다.”고 말하고 “특히 우리가 제시한 여러 스펙 요건에 부합하는 다양한 제품라인을 보유하고 있는데다 성능 및 안정성 면에서도 모두 탁월한 결과를 보여주었다.”고 밝혔다.

김동석 이사는 “우리가 제시한 설계 스펙은 이동거리 15,000mm, 백래시 정밀도 4arcsec, 속도는 분당 4m, 그리고 최대 피드 포스(Feed Force)가 35,058 N이었다. REDEX는 이러한 최대 스펙요건을 모두 만족시켰으며, 특히 긴밀하고 신속한 기술지원 서비스를 통해 제품의 품질관리 측면에서도 효과적인 파트너쉽을 유지할 수 있었다.”고 설명했다.

랙&피니온 방식의 R-50W 롤 선반은 기존의 볼 스크류 방식과는 달리 감속기 안에 기어박스가 통합되어 있기 때문에 별도로 장착할 필요가 없어 조립이 매우 용이하다. 또한 고객이 필요로 하는 다양한 이동거리 요건에 대해서도 베드의 길이만 연장하면 매우 유연하게 대응할 수 있어 사실상 무한대의 Z축 이동거리를 구현할 수 있기 때문에 폭넓은 애플리케이션에 적용이 가능하다. 이와 함께 위치 정밀도에 대한 이중관리를 위해 스케일 장치를 장착함으로써 정밀도를 향상시킬 수 있다.

한국공작기계의 R-50W 롤 선반은 현재 철강, 조선 분야의 애플리케이션을 겨냥하고 있으며, 이미 수 십대가 제작되어 고객에게 납품이 완료되었다. 또한 고객이 원하는 환경 및 사양에 맞춰 주문 제작이 가능하기 때문에 보다 다양한 분야에 적용될 것으로 기대되고 있다. 한편 REDEX의 첨단 유성형 감속기인 DualKRP4를 채택한 R-70W 롤 선반 또한 현재 개발 중이다.
그림 2. R-50W는 최대 가공경이 2,200mm, 최대 가공길이는 15,000mm에 달하며, 양 센터간 최대 가공물 지지 중량은 50톤에 달한다

그림 3. REDEX ANDANTEX KRP의 내부 구조: KRP+의 고강성은 일체형 출력 피니언과 고강성의 출력 베어링이 탑재된 디자인의 결과이다. 출력 피니언은 랙에서 토크와 강성 간 최적의 균형을 유지하도록 샤프트와 동일한 직경으로 가공된다. 출력 베어링은 예압이 가해진 대형 테이퍼 롤러 베어링 2개로 구성되어 있다. 고정 너트의 두께만이 피니언과 출력 베어링 사이의 간격을 이루고 있으므로 이 구조는 베어링이 가능한 한 하중이 가해지는 지점에 가깝도록 피니언을 지지할 수 있다. 이 디자인은 전체 변형의 60%를 차지하지만 아직 기존 시스템이 제대로 처리하지 못하는 레이디얼 변형을 상당히 줄여준다. 결과적으로 더 큰 하중을 더 빠른 속도로 이동시키는 탁월한 성능 덕분에 동적인 정밀도가 증가되었다. 바로 낮은 관성과 고강성의 결합이 이렇게 더욱 빠른 가속을 가능케 한다.(최대 25 m/s2) 그 결과, 통합된 드라이브 시스템의 공명 주파수를 매우 높은 수치로 상승시킬 수 있다.

그림 4. REDEX ANDANTEX의 DualKRP