볼 스크류 지지 베어링은 스크류 샤프트를 찾고, 축 추력을 전달하며 정확한 모션에 필요한 강성을 유지하도록 설계되었습니다. 그러나 갑작스러운 충돌, 비상 정지 또는 급격한 역전은 정상 작동 중에 축이 경험하는 것보다 훨씬 높은 단기 최대 부하를 생성할 수 있습니다.
지속적인 작동 하중이 베어링 정격 내에 있더라도 반복되는 충격 하중은 베어링 궤도, 롤링 요소, 유지 구성품 또는 샤프트 끝 인터페이스를 손상시킬 수 있습니다. 이러한 유형의 고장을 방지하려면 더 큰 베어링을 선택하는 것 이상이 필요합니다. 모션 프로파일, 기계적 정지 장치, 지지대 배열 및 설치 정확도를 함께 고려해야 합니다.
볼 스크류 시스템의 충격 하중이란 무엇입니까?
충격 하중은 매우 짧은 기간에 걸쳐 급격히 증가하는 힘입니다. 볼 스크류 축에서는 다음과 같은 경우에 생성될 수 있습니다.
- 이동 테이블이 이동 끝에 도달했습니다.
- 캐리지가 장애물과 충돌합니다.
- 모터가 너무 공격적으로 시작, 정지 또는 역회전함
- 비상 정지는 움직이는 무거운 질량을 감속시킵니다.
- 수직축이 제어력을 잃고 떨어집니다.
- 백래시 또는 헐거움으로 인해 반전 중에 부품이 부딪힐 수 있습니다.
- 외부 충격이 기계 구조를 통해 전달됨
이러한 이벤트는 일반적인 절단, 위치 지정 또는 운송 하중보다 훨씬 더 높은 순간 힘을 생성할 수 있습니다. 결과적인 힘은 캐리지와 볼 너트를 통해 스크류 샤프트와 지지 베어링으로 전달됩니다.
어떤 구성 요소가 손상될 수 있나요?
"볼 스크류 베어링"이라는 표현은 때때로 느슨하게 사용되지만 여러 다른 구성 요소가 충격의 영향을 받을 수 있습니다.
고정단 지지 베어링
고정 끝은 일반적으로 양방향으로 축 하중을 전달하고 나사의 축 위치를 설정합니다. 갑작스러운 추력 하중에 가장 직접적으로 노출되는 지지대인 경우가 많습니다.
플로팅 엔드 베어링
플로팅 엔드는 기본적으로 나사를 반경 방향으로 지지하는 동시에 열 팽창에 필요한 축 방향 이동을 허용합니다. 이 끝을 축 방향으로 잠그는 잘못된 조립은 의도하지 않은 방식으로 충격과 열 부하를 공유할 수 있습니다.
볼 너트 및 나사 궤도
너트를 통해 전달되는 충격은 볼과 궤도 사이에 높은 접촉 응력을 생성할 수 있습니다. 심각하거나 반복적인 충격을 가하면 영구적인 압흔, 표면 피로 또는 작동 토크 변화가 발생할 수 있습니다.
커플링 및 샤프트 끝
갑작스러운 정지로 인해 커플링, 베어링 잠금 너트, 가공 저널 또는 장착 볼트에 과부하가 걸릴 수도 있습니다. 따라서 지지 베어링만 교체하면 문제가 완전히 해결되지 않을 수 있습니다.
충격으로 인해 지지 베어링이 손상되는 방식
베어링은 충격 후에도 계속 회전하더라도 영구적으로 손상될 수 있습니다. 가장 일반적인 손상 메커니즘은 다음과 같습니다.
- 궤도 들여쓰기:집중된 접촉 응력은 롤링 요소가 궤도와 접촉하는 곳에 영구적인 표시를 생성합니다.
- 롤링 요소 손상:볼은 심한 충격을 받은 후 표면 자국, 균열 또는 국부적 변형이 발생할 수 있습니다.
- 예압 변경:베어링 배열의 변형이나 움직임으로 인해 원래의 예압이 변경될 수 있습니다.
- 거짓 브리넬링 또는 프레팅:하중을 받은 상태에서 반복적으로 작은 진동이 발생하면 완전히 회전하지 않아도 접촉 표면에 자국이 생길 수 있습니다.
- 정렬 손실:충격으로 인해 지지 하우징, 너트 브래킷 또는 커플링 위치가 바뀔 수 있습니다.
- 패스너 이동:느슨한 지지 장치 또는 너트 하우징 볼트는 방향이 바뀔 때마다 추가 충격을 허용합니다.
일반적인 증상으로는 새로운 소음, 진동 증가, 불균일한 작동 토크, 축 이동, 국부적인 가열, 위치 반복성 감소 등이 있습니다.
1. 일반 부하뿐만 아니라 최대 부하도 계산합니다.
지지 베어링 선택은 기계를 이동하는 데 필요한 꾸준한 추력에만 기반을 두어서는 안 됩니다. 가속, 감속, 비상 정지 및 충돌 가능성도 검토해야 합니다.
움직이는 질량을 가속하거나 감속하는 데 필요한 힘은 다음과 관련됩니다.
F = m × a
어디에프는 관성력이고,중움직이는 질량이고에이가속 또는 감속입니다.
정지 시간이 짧을수록 감속도가 높아지고 그에 따라 힘도 커집니다. 테이블이 엄격한 기계적 정지 장치에 부딪히면 실제 최고치는 프로그래밍된 일반 감속에 의해 예측되는 힘보다 훨씬 높을 수 있습니다.
계산된 작동 및 최대 부하를 다음을 포함하여 전체 시스템의 허용 부하와 비교하십시오.
- 볼 스크류 및 볼 너트
- 고정단 지지 베어링
- 부동 엔드 지원
- 연결
- 너트 브래킷 및 지지 하우징
- 장착 볼트 및 기계 구조
실제 작동 조건에 대한 적절한 안전계수와 함께 제조업체의 허용 정적 및 동적 하중 데이터를 사용하십시오.
2. 제어된 모션 프로필 사용
공격적인 가속은 항상 즉각적인 충돌을 일으키는 것은 아니지만 모든 작동 주기 동안 반복적으로 최대 힘을 생성할 수 있습니다. 제어 시스템은 속도나 토크의 불필요한 단계적 변화를 피해야 합니다.
컨트롤러에 따라 다음을 조정하여 충격을 줄일 수 있습니다.
- 가속 및 감속 시간
- 저크 또는 S-곡선 설정
- 반전 속도
- 이동이 끝날 때의 접근 속도
- 비상 정지 감속 전략
- 서보 토크 제한
S-곡선 모션 프로파일은 갑작스러운 명령보다 가속도를 더 점진적으로 변경합니다. 이는 특히 이동 질량이 큰 축에서 너트, 샤프트 끝 베어링 및 커플링에 전달되는 최대 힘을 줄일 수 있습니다.
3. 캐리지가 급정지하는 것을 방지합니다.
리미트 스위치와 소프트웨어 이동 제한은 캐리지가 기계적 이동 끝에 도달하기 전에 축을 중지해야 합니다. 기계적 정지는 일반적인 정지 방법이 아닌 최종 안전 장치 역할을 해야 합니다.
신뢰할 수 있는 여행 보호 조치에는 다음이 포함될 수 있습니다.
- 프로그래밍된 소프트 제한
- 감속 스위치
- 이동 끝 리미트 스위치
- 정상적인 작동 스트로크를 넘어서 위치하는 기계적 정지 장치
- 충돌 에너지를 관리해야 하는 산업용 충격 흡수 장치
완충 장치를 사용하는 경우 이동 질량, 충격 속도, 충격 빈도 및 사용 가능한 정지 스트로크에 따라 선택해야 합니다. 볼나사 샤프트나 지지 베어링에 직접 작용하지 않고 적절한 위치에서 움직이는 구조물에 작용해야 합니다.
4. 올바른 지지 베어링 배열 선택
지지 배열은 축 방향 힘과 반경 방향 힘이 전달되는 방식을 결정합니다. 일반적인 고정-부동 배열은 견고한 고정 끝을 사용하여 나사를 축 방향으로 배치하고 부동 끝을 사용하여 열팽창을 수용합니다.
고정 엔드 베어링 세트는 필요한 축 하중, 강성, 속도 및 정확도와 일치해야 합니다. 단순히 더 큰 볼 스크류를 설치한다고 해서 지지 베어링이 적용 분야의 최대 추력을 견딜 수 있다고 보장되는 것은 아닙니다.
선택하는 동안 다음을 확인하세요.
- 양방향 최대 축방향 하중
- 가속 및 비상 정지 시 최대 부하
- 필요한 축 강성
- 작동 속도
- 베어링 배열 및 예압
- 샤프트 끝 치수 및 맞춤
- 하우징 및 잠금너트 인터페이스
DLY가 제공하는볼 스크류 지지대BK/BF, FK/FF 및 EK/EF와 같은 고정측 및 부동측 조합. 나사축 끝단과 기계 부하 요구 사항에 따라 적절한 시리즈와 크기를 선택해야 합니다.
5. 올바른 정렬을 유지하세요
정렬 불량은 충격을 흡수하지 않습니다. 대신, 이미 축 방향 충격을 받고 있는 시스템에 방사형 힘과 굽힘을 추가합니다.
다음 사항을 확인하세요.
- 고정 및 부동 끝 지지대가 올바르게 배치되었습니다.
- 스크류 축은 가이드웨이 이동을 따릅니다.
- 볼 너트 하우징은 옆이나 수직으로 밀리지 않습니다.
- 베어링 숄더와 위치 결정 표면이 깨끗합니다.
- 모터 샤프트와 나사 샤프트가 올바르게 정렬되었습니다.
- 커플링은 주요 오프셋을 숨기는 데 사용되지 않습니다.
서포트 유닛과 너트 하우징을 조인 후 전체 스트로크를 통해 축을 천천히 이동하고 주행 저항의 변화를 확인합니다.
6. 드라이브 시스템의 느슨함 제거
느슨한 구성요소는 축 방향이 바뀔 때마다 2차 충격을 생성할 수 있습니다. 다음을 검사하십시오:
- 서포트 유닛 장착 볼트
- 베어링 잠금너트
- 볼 너트 장착 볼트
- 커플링 클램핑 나사
- 모터 장착 볼트
- 너트 브래킷 및 캐리지 연결
패스너는 지정된 토크로 조이고 설계에서 요구하는 방법을 사용하여 고정해야 합니다. 과도한 조임은 올바른 맞춤과 표면 위치 결정을 대체할 수 없습니다.
7. 통제되지 않은 하강으로부터 수직 축을 보호하십시오
수직축은 동력이나 제동력이 상실되어도 중력이 계속 작용하기 때문에 추가적인 주의가 필요합니다. 테이블이나 하중이 떨어지면 이동이 끝날 때 볼 스크류와 고정단 베어링이 심한 충격을 받을 수 있습니다.
기계 설계에 따라 보호에는 모터 브레이크, 평형추, 적절한 제어 논리 또는 기타 고정 장치가 포함될 수 있습니다. 선택한 방법은 정상 및 결함 조건 모두에서 실제 이동 질량을 제어할 수 있어야 합니다.
8. 충돌 후 축 검사
충돌이나 비상 정지 후 축을 즉시 전속 작동 상태로 되돌리지 마십시오. 기계적 검사와 저속 테스트부터 시작합니다.
확인 사항:
- 고정단의 비정상적인 축방향 움직임
- 스트로크에 따른 주행 토크의 변화
- 새로운 소음이나 진동
- 베어링 하우징 가열
- 너트 브래킷 또는 지지 장치의 이동
- 커플링 변형 또는 미끄러짐
- 나사축 또는 가공 저널의 손상
- 위치 정확도 또는 반복성 손실
충격 직후 소음이나 저항이 나타날 경우 계속 작동하면 손상이 악화될 수 있습니다. 정상적인 생산을 재개하기 전에 지지 베어링, 볼 스크류 어셈블리 및 관련 장착 인터페이스를 검사해야 합니다.
윤활은 마모를 줄이는 데 도움이 되지만 충돌을 흡수할 수는 없습니다.
베어링과 볼스크류 궤도의 수명을 위해서는 올바른 윤활이 필요합니다. 그러나 윤활유를 충격 방지 장치로 취급해서는 안 됩니다. 이는 부품의 허용 용량을 초과하는 최대 부하로 인해 발생하는 영구적인 압입을 방지할 수 없습니다.
따라서 윤활, 밀봉 및 청결은 정상 작동의 일부로 유지되어야 하며, 충격 방지는 부하 계산, 모션 제어, 이동 보호 및 기계 설계를 통해 해결되어야 합니다.
결론
볼 스크류 지지 베어링을 충격으로부터 보호하는 것은 충격력이 발생하는 위치를 제어하는 것부터 시작됩니다. 적절한 베어링 선택이 중요하지만 제어된 가속도, 안정적인 이동 제한, 적절하게 선택된 충격 흡수 장치, 올바른 정렬 및 안전한 장착과 결합되어야 합니다.
새로운 조립의 경우 볼 스크류 모델, 샤프트 직경, 리드, 이동 거리, 이동 질량, 최대 속도, 가속도, 설치 방향 및 샤프트 끝 도면을 제공하십시오. 이러한 세부정보는 다음 사항을 결정하는 데 도움이 됩니다.볼 스크류그리고 그 지지 장치는 예상되는 최고 하중에 적합합니다.
