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맥슨의 GPX UP 마이크로 기어헤드


맥슨은 표준 마이크로 기어헤드를 위한 신제품 시리즈의 형태로 고유한 업그레이드를 개발했습니다. 새로운 가능성을 제공하는 광범위한 성능 향상과 컴팩트한 형태의 고성능입니다.
UP 기어헤드에 대한 첫 번째 아이디어는 ESA의 화성 프로젝트 "ExoMars"와 NASA의 "Mars 2020" 프로젝트 맥락에서 고안되었고, 극한 환경 조건에서도 가능한 최고의 가용성을 보장해야 했습니다.
선구적인 기술 발전은 보통 포뮬러 1과 관련하여 이루어지며 그 방식이 점차 일상적인 자동차에 적용됩니다. 맥슨과의 이러한 발전은 보통 항공 우주 프로젝트를 수행하는 동안 발생하며 그 다음 산업 부문에 도입됩니다.
GPX UP, 강력하고 새로운 기어헤드 제품군
이 새로운 기어헤드 제품군의 큰 장점은 효율성입니다. 이러한 효율성은 출력 전력과 입력 전력 간의 관계로서 정의될 수 있습니다. 드라이브는 모든 기계 시스템에서 발생하는 마찰을 크게 줄이면 자연스럽게 최적화됩니다. UP 시리즈의 새로운 GPX 유성 기어헤드에서 기술적 재배치란 기존 유성 기어헤드의 운반 축에 직접적으로 플레인 베어링에 위치한 유성 휠이 이제 볼 또는 니들 베어링 위에 있음을 의미합니다. 기계 공학적으로는 "미끄럼 마찰에서 구름 마찰로의 전환"이라고 합니다.
예로서 3단 구조의 GPX32 UP는 약 90%의 최대 효율에 도달할 수 있습니다. 유사한 소형 기어헤드는 약 70%에 도달합니다. 기존 설계와 비교하면, 상기 언급한 엔지니어링의 발전을 통해 효율성이 1.3배 증가한 것이라고 말할 수 있습니다. 즉 30% 달성(사진 3).
이는 또한 드라이브 시스템의 추가 매개변수에도 직접적인 영향을 미칩니다. 동일한 입력 전력, 즉 동일한 모터와 동일한 모터 제어 시스템을 사용하는 경우 기어헤드는 30% 더 높은 토크를 전달할 수 있습니다. 또는 다시 말해, 동일한 출력 전력은 드라이브에 23% 더 적은 입력 전력을 요구합니다. 그 결과, 특히 배터리 구동 애플리케이션의 경우 다음 충전 사이클까지 잠재적인 작업 시간이 훨씬 더 길어집니다.
필요한 입력 전력 감소의 결과로서 사용된 모터는 더 유리한 작동 지점에서 추가로 작동될 수 있습니다. 이 요소 역시 전체 드라이브 시스템과 함께 모터의 효율성을 향상시킵니다.
대안으로서 더 작고 가벼운 모터와 전자 장치를 사용할 수 있으며 무게뿐만 아니라 비용 면에서도 장점이 있습니다.
기어헤드의 매우 긴 서비스 수명: 상기 설명과 같이 유성 차축 시스템의 마찰은 상당히 줄일 수 있습니다. 동시에 마찰력이 작으므로 드라이브 작동으로 발생하는 발열도 현저히 줄어듭니다. 특히, 온도가 특정 수준을 초과하면 안 되는 애플리케이션(예: 의료용 전동 기구)에서는 출력이 향상됩니다.
윤활유의 내구성은 기어헤드의 기계적 구성품의 마모와 관련하여 중요한 역할을 합니다. 열응력이 클수록 윤활 특성이 더 빨리 손실되어 기계 시스템의 마모가 더 일찍 발생하여 상황이 더 심각해집니다. 또한 마모된 금속 입자는 윤활유의 응집을 유발하여 잠재적으로 윤활 작용을 방해하는 결과를 가져옵니다.
열 입력이 억제되는 경우 작동 조건이 동일하면 더 긴 서비스 수명을 달성할 수 있습니다. 이러한 효과는 GPX UP의 뛰어난 기능입니다. 서비스 수명은 유사한 기존의 맥슨 기어헤드에 비해 5배 더 깁니다. 그리고 현재 시중의 경쟁업체 모델에 비해 11배나 더 깁니다.
더 긴 서비스 수명을 위한 대안으로서 토크 대 직경 비율(전력 밀도)의 상당한 개선으로 인해 훨씬 더 작고 가벼운 기어헤드를 사용할 수 있습니다.
기어헤드 가역성의 추가 기능
새로운 설계의 장점이 기어헤드 사양의 개별 매개변수 개선에만 반영되는 것은 아닙니다. 오히려 새로운 애플리케이션 영역은 이제 GPX UP 기어헤드, 특히 힘 피드백 애플리케이션으로 알려져 있습니다.
이러한 응용 프로그램으로 GPX UP 버전의 엔지니어링에 대한 장점이 작용할 수 있습니다. 장착된 유성 휠을 사용하면 정상 작동에서 기어헤드의 부드러운 역회전이 가능하며, 필요한 경우 운영자 피드백을 제공할 수 있습니다. 더 정확하게 말하자면, 측정 가능하거나 촉각적인 기계적 피드백이 힘과 토크를 생성하는 요소에 공급됩니다. 이를 수행하기 위해서는 기어헤드가 가역적이어야 합니다. 즉, 드라이브의 출력측에 적용되는 모든 토크 또는 토크의 변화는 입력측에 비례하여 전달되어야 합니다.
다음 사례는 이러한 애플리케이션을 설명해줍니다. 전자식 비행 제어(fly-by-wire)에서 파일럿의 조향 움직임은 기존 시스템과 같이 기계적 또는 유압식으로 액추에이터에 전달되지 않고 전자식으로 전송됩니다. 그러나 이로써 운영자는 초기에 스티어링 움직임에 대한 모든 유형의 피드백을 상실하게 됩니다. 전자식으로 전송된 피드백은 컨트롤 컬럼에 드라이브를 배치함으로써 기계적으로 파일럿의 손으로 전달됩니다. 설치된 추가 드라이브가 컨트롤 컬럼의 움직임을 방해해서는 안 되므로 특히 정상 작동 시 역회전이 필요합니다.
유사한 프로세스는 미세 수술 및 원격 수술 분야의 혁신적인 수술 로봇에 적용됩니다(사진 5). 이때 운영자가 자신이 수행한 움직임과 터치하지 않고 그대로 두어야 하는 건강한 조직에 대해 직접적이고 가시적인 피드백을 받는 것이 중요합니다. 가역적 드라이브는 공장 및 기계 건설에서도 필요합니다. 기계 축은 설정용으로 전력 없이 출력 측에서 움직일 수 있어야 합니다.
맞춤형 고성능 기어헤드
새로운 GPX UP 모델은 다음과 같은 제품의 다양한 주요 장점을 결합합니다. 더 높은 전력, 더 높은 토크, 향상된 효율성, 훨씬 더 긴 서비스 수명, 발열 감소, 드라이브 시스템의 무게 감소, 다단 기어헤드의 추가적인 가역성 기능.
처음 두 가지 요소만 취하면 "초강력" 기어헤드라고 할 수 있습니다. 그러나 여기에 나열된 다른 속성을 통해 UP가 실제로 초고성능을 나타내는 이유를 쉽게 확인할 수 있습니다.
맥슨의 초고성능 GPX 기어헤드는 이미 GPX22 UP 및 GPX32 UP의 직경으로 제공되고 있고, 다른 모든 "X" 시리즈와 마찬가지로 맞춤형으로 온라인 주문이 가능합니다. GPX42 UP 버전은 2020년 봄에 출시될 예정입니다. 또한 초고성능 시리즈의 맞춤형 기어헤드는 이제 Ø 8–58 mm 크기로 제공됩니다.