캠

캠(cam)은 회전운동 또는 왕복운동을 하는 특수한 윤곽이나 홈이 있는 판상장치를 의미한다. 이 윤곽이나 홈을 원동체로 종동체가 왕복운동 또는 요동운동을 하게 한다.

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상세

캠은 회전운동에서 왕복운동으로 변화시키는 철덩어리로 볼 수 있다. 순방향 또는 역방향 운동이나 원형운동을 왕복운동으로 변화시키는 것은 크랭크에 의해서 움직일 수 있다. 휠의 동작에 필요한 회전운동을 전환시키고, 피스톤의 왕복운동을 취하는 자동차의 크랭크축이 그 예이다. 캠축에 캠을 사용하는 방식은 아랍 발명가 알 자자리에 의해 채용되었다. 유럽기계에는 캠 및 캠축이 14세기부터 나타났다. 간단한 형태로 복잡한 운동을 얻을 수 있었기에 발명 이후 재봉틀, 내연기관 등을 비롯한 기계장치에 널리 응용되었다. 자동차의 엔진 등 가솔린엔진 흡배기 밸브의 개폐를 하는 기구가 이용사례이다. 크랭크축의 회전운동을 캠에 전해 이것을 회전시키면 캠에 접하는 종동절에 의해 타이밍이 맞게 흡배기밸브를 개폐한다. 물레방아 등의 축에 돌기문을 박아넣고, 이것으로 공이를 들어올려 방아찧기 등에 이용하는 것도 원시적인 방식으로 캠을 이용하는 것이라 할 수 있다.

종류

캠은 회전운동이나 왕복운동을 다른 형태의 왕복운동이나 요동운동으로 변환하여 운동이나 힘을 전달하기 위해 평면 혹은 입체적으로 모양을 내거나 홈을 파낸 기계요소이다. 이에 따라 캠은 캠은 그 윤곽 또는 홈이 평면곡선으로 나타나는 평면캠과 공간곡선으로 나타나는 입체캠으로 크게 나눌 수 있다. 평면캠은 판캠, 직동캠 등으로, 입체캠은 원통캠, 원뿔캠, 구면캠 등으로 다시 한 번 나뉜다.

평면캠

평면캠으로 가장 많이 사용되는 것은 판캠으로, 그 윤곽이 하트형인 것을 하트캠이라고 한다. 이것은 등속회전운동을 등속왕복운동으로 바꾼다. 판캠은 종동체를 밀어올릴 뿐이고, 끌어내리는 데는 중력이나 스프링의 힘을 이용한다. 내연기관의 흡배기 밸브를 움직이는 데 이런 종류의 캠이 사용된다. 평면캠의 또 하나는 홈캠으로, 이것은 종동체를 확실하게 밀어올리고, 또 끌어내릴 수가 있다. 확실하게 운동을 전하는 캠을 확동캠이라고 한다. 직동캠도 캠의 왕복운동에 의해서 종동체는 연속왕복운동 또는 간헐적 왕복운동을 한다.

입체캠

입체캠은 실체캠이라고도 하며, 가장 간단한 것은 경사판캠이다. 이것은 종동체가 사인(sine) 운동을 한다. 원통캠은 원통 표면에 홈을 낸 것으로, 원통이 회전하면 그 홈에 따라서 피동체가 원통축에 평행한 면내에서 왕복운동을 하며, 모선을 따라 종동체에 운동을 시킨다. 또, 원뿔 표면에 홈을 낸 것을 원뿔캠이라고 하며, 역시 모선을 따라 종동체에 왕복운동을 시킨다. 구면캠은 구의 표면에 홈이 파져 있는 캠으로, 구가 회전하면 돌기는 홈의 움직임에 따라 좌우로 움직여서 수직축은 특수한 진동을 한다.

참고자료

• 〈캠〉, 《위키백과》
• 〈캠 ( cam )〉, 《두산백과》
• 〈캠 ( cam )〉, 《학생백과》
• 〈캠(cam)〉, 《사이언스올》
• 비행, 〈기계요소-캠〉, 《네이버 블로그》, 2007-09-02
• 인생수업, 〈회전운동 <-> 직선운동〉, 《네이버 블로그》, 2011-06-08
• 족구를좋아하는사이트, 〈cam(캠)〉, 《네이버 블로그》, 2014-12-02
• 한신학 han thelolgy, 〈캠 CAM〉, 《네이버 블로그》, 2015-11-27
• 애벌레, 〈(OMRON_MC) 단축동기화제어_캠 동작〉, 《네이버 블로그》, 2019-08-30

같이 보기

• 캠축
• 회전운동
• 왕복운동

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