볼 스크류는 구름 접촉이 효율적인 전달, 부드러운 움직임 및 정확한 위치 지정을 제공하기 때문에 수평 기계 축에 널리 사용됩니다. 그러나 수평배치의 가장 큰 장점은 볼너트가 이동테이블의 무게를 지탱한다는 점은 아니다. 테이블 중량은 선형 가이드웨이로 지탱되어야 하며, 볼 스크류와 볼 너트는 축 방향 구동력을 제공합니다.
수직 축과 비교하여 올바르게 설계된 수평 축은 일반적으로 볼 스크류가 중력에 대항하여 움직이는 질량을 지속적으로 들어올릴 필요가 없습니다. 이는 지속적인 구동력, 유지 요구 사항 및 통제되지 않은 하향 움직임의 위험을 줄일 수 있습니다. 실제 모터 및 볼 스크류 크기는 가속도, 마찰, 외부 프로세스 힘, 스트로크, 속도 및 듀티 사이클을 통해 계산해야 합니다.
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수평축에 하중을 분산시키는 방법
수평 선형 축은 일반적으로 볼 스크류와 하나 이상의 선형 가이드웨이를 결합합니다. 이러한 구성 요소는 다양한 기능을 수행합니다.
| 요소 | 주요 기능 | 운반해야 할 짐 |
|---|---|---|
| 선형 가이드웨이 및 블록 | 이동 테이블 안내 및 지지 | 테이블 중량, 레이디얼 하중, 피치 모멘트, 요 모멘트 및 롤 모멘트 |
| 볼 스크류 및 볼 너트 | 모터 회전을 선형 운동으로 변환 | 축 가속력, 가이드 마찰 및 스크류 축을 따른 외부 프로세스 힘 |
| 고정측 지지 베어링 | 나사를 축 방향으로 배치하고 스러스트 하중을 지지합니다. | 베어링 배열에 따른 축방향 반력과 나사 지지 하중의 일부 |
| 지지측 베어링 | 반대쪽 나사 끝을 지지합니다. | 의도한 축 배열을 허용하면서 방사형 지지 |
테이블 중량을 지탱하거나 가이드웨이 정렬 불량을 수정하기 위해 볼 너트 하우징을 사용하는 경우 너트는 의도하지 않은 방사형 하중 또는 모멘트 하중을 받습니다. 이로 인해 볼 접촉이 고르지 않게 되고 구동 토크가 높아지며 궤도가 조기 마모될 수 있습니다.
볼 너트 플랜지는 너트를 이동 테이블이나 너트 하우징에 연결하고 선형 가이드웨이는 테이블 무게를 지탱합니다.
수평 볼나사 축의 주요 장점
중력은 수평 이동에 지속적으로 반대하지 않습니다.
수평 수평 축에서 중력은 아래쪽으로 작용하며 주로 선형 가이드웨이에 의해 전달됩니다. 일반적으로 볼 스크류를 따라 지속적인 축 방향 힘을 생성하지 않습니다. 드라이브는 가이드 마찰, 가속력 및 외부 작동력을 극복해야 하지만 전체 이동 질량을 지속적으로 들어 올리지는 않습니다.
이는 중력이 지속적인 축 하중을 생성하고 모터, 브레이크 또는 균형이 테이블을 지탱할 수 없는 경우 테이블이 아래쪽으로 이동할 수 있는 수직 축과 다릅니다.
정지 상태에서 더 낮은 유지력 요구 사항
외부 축력이 없는 수평축은 정지 상태를 유지하기 위해 상대적으로 적은 구동 토크가 필요할 수 있습니다. 볼 스크류가 역구동할 수 있으므로 수직 축에는 일반적으로 모터 브레이크, 평형추 또는 기타 고정 장치가 필요합니다.
이는 브레이크 없이 모든 수평축이 정지 상태로 유지될 수 있다는 의미는 아닙니다. 경사 설치, 스프링 힘, 공압 실린더, 절삭력 또는 기타 외부 하중은 전원이 제거된 후에도 여전히 축을 구동할 수 있습니다.
효율적인 가속 및 포지셔닝
볼과 궤도 사이의 구름 접촉은 볼 스크류에 기존 슬라이딩 리드 스크류보다 낮은 기계적 마찰을 제공합니다. 수평축에서 직경, 리드, 예압, 모터 및 지지대 배열이 올바르게 선택되면 효율적인 가속과 반복 위치 지정을 지원할 수 있습니다.
효율만 보고 더 작은 모터를 선택해서는 안 됩니다. 모터에는 또한 전체 이동 질량 및 프로세스 부하에 대해 충분한 가속 토크, 최대 토크, 속도 및 안전 여유가 필요합니다.
일부 수직 레이아웃보다 윤활 분배가 더 쉽습니다.
수평 배열에서는 중력 때문에 그리스가 한쪽 끝으로 일관되게 이동할 가능성이 적습니다. 그러나 윤활은 여전히 부하가 걸린 모든 궤도와 볼 복귀 경로에 도달해야 합니다. 긴 스트로크, 고속, 오염 및 제한된 접근에는 중앙 집중식 윤활 시스템이 필요할 수 있습니다.
진정한 수평 축에서는 통제되지 않은 중력 강하가 없습니다.
수평축은 일반적으로 구동력이 상실되어도 자중으로 떨어지지 않습니다. 이는 수직 볼 스크류 시스템과 관련된 중요한 안전 위험 중 하나를 줄여줍니다. 기계 위험 평가 중에는 저장된 에너지와 외부 힘을 여전히 고려해야 합니다.
수평 대 수직 볼 스크류 축
| 선택 포인트 | 가로축 | 세로축 |
|---|---|---|
| 움직이는 질량의 효과 | 무게는 주로 선형 가이드웨이에 의해 지지됩니다. | 무게는 나사를 따라 지속적인 축 하중을 생성합니다. |
| 정지상태 유지 | 외부 축 방향 힘이 존재하지 않는 경우 유지력 요구 사항이 낮아지는 경우가 많습니다. | 일반적으로 브레이크, 평형추 또는 기타 안전 조치가 필요합니다. |
| 역주행 위험 | 일반적으로 레벨 축에서 중력 구동 이동을 유발하지 않습니다. | 홀딩 토크가 제거되면 부하가 하강할 수 있습니다. |
| 1차 힘 계산 | 가속도, 가이드 마찰 및 프로세스 힘 | 가속도, 중력, 마찰 및 공정력 |
| 매끄럽게 하기 | 스트로크 전반에 걸쳐 분포를 확인해야 합니다. | 윤활유 이동 및 접근에는 추가적인 주의가 필요할 수 있습니다. |
| 안전 초점 | 엔드 스톱, 충돌력 및 저장된 외부 에너지 | 통제되지 않은 하강, 브레이크 용량 및 하중 유지 |
필요한 추진력을 추정하는 방법
단순화된 수평 축의 경우 필요한 축 구동력은 다음과 같이 추정할 수 있습니다.
가속력은 다음과 같습니다.
어디:
- 중테이블, 공작물, 고정 장치 및 움직이는 기계 구성 요소를 포함한 총 이동 질량입니다.
- 에이필요한 선형 가속도입니다.
- 에프마찰가이드웨이, 씰, 커버 및 기타 움직이는 부품의 저항입니다.
- 에프프로세스축을 따라 작용하는 절단, 프레싱, 클램핑 또는 외부 작업력입니다.
- 에프다른케이블 체인 저항, 벨로우즈 저항, 스프링 힘 및 기타 외부 효과가 포함됩니다.
이 단순화된 힘은 나사 리드 및 전달 효율과 함께 사용되어 구동 토크를 추정합니다. 모터 선택은 가속 시간, 모터 관성, 나사 관성, 최대 속도 및 필요한 안전 여유도 확인해야 합니다.
기울어진 축의 경우 나사를 따라 작용하는 중력 성분을 포함합니다.
따라서 거의 수평으로 보이는 축에는 설치 각도가 0이 아닌지 유지력과 백드라이빙 검사가 여전히 필요할 수 있습니다.
올바른 볼 너트 선택
설치 방향만으로는 올바른 너트가 결정되지 않습니다. 실제 동작 요구 사항에 따라 나사 샤프트와 함께 볼 너트를 선택하십시오.
| 선택항목 | 왜 중요한가요? |
|---|---|
| 축방향 하중 | 동적 및 정적 하중 등급과 예상 피로 수명을 확인하는 데 사용됩니다. |
| 나사 직경 | 압축 시 강도, 강성, 허용 속도 및 좌굴 저항에 영향을 미칩니다. |
| 선두 | 회전당 선형 이동, 속도, 모터 토크 및 위치 결정 분해능에 영향을 미칩니다. |
| 너트 종류 | 플랜지 치수, 설치 공간, 정격 하중 및 순환 구조 결정 |
| 축방향 클리어런스 또는 예압 | 반전 정확도, 강성, 작동 토크 및 열에 영향을 미칩니다. |
| 정확도 등급 | 허용 리드 오차 및 위치 결정 요구 사항 중에서 선택 |
| 장착 치수 | 플랜지, 볼트 서클, 너트 본체 및 하우징이 기계 구조에 맞아야 합니다. |
더 큰 축 강성 또는 백래시 감소가 필요한 경우 예압 또는 이중 너트 설계를 고려할 수 있습니다. 추가 예압도 토크와 열을 증가시키므로 자동으로 선택하면 안 됩니다.
수평 설치 확인
가이드웨이 이동에 맞춰 나사를 정렬합니다.
볼 스크류 축은 선형 가이드웨이의 설정된 방향을 따라야 합니다. 볼 너트 하우징이나 커플링을 사용하여 잘못 정렬된 나사를 제자리로 당기지 마십시오.
긴 나사를 올바르게 지지하십시오.
수평 나사는 자체 무게로 인해 휘어질 수 있으며, 특히 나사가 길고 상대적으로 직경이 작은 경우 더욱 그렇습니다. 수평 설치가 구부러짐을 방지한다고 가정하기보다는 나사 길이, 직경, 지지 배열, 작동 속도 및 임계 속도를 확인하십시오.
볼 너트에서 반경 방향 하중을 멀리 유지하십시오.
너트 하우징은 볼 너트가 잘못 배치된 테이블을 보상하도록 강제하지 않고 축방향 힘을 전달해야 합니다. 플랜지 볼트를 완전히 조이기 전에 장착면이 깨끗하고 올바르게 정렬되어야 합니다.
압축 및 인장 방향 확인
압축 하중을 받는 볼 스크류의 좌굴 여부를 점검해야 합니다. 위험은 지지되지 않는 길이, 루트 직경, 지지 배열 및 축력에 따라 달라집니다. 가능한 경우 주 작업 인력이 나사에 장력을 가하도록 기계 레이아웃을 배열할 수 있지만 전체 양방향 하중 사이클을 검토해야 합니다.
커버 및 윤활 접근 제공
수평 궤도는 노출된 길이를 따라 칩, 먼지 및 공정 잔여물을 수집할 수 있습니다. 벨로우즈나 커버를 고려해야 하며 테이블과 너트 하우징을 조립한 후에도 윤활 포트에 접근할 수 있어야 합니다.
일반적인 디자인 실수
- 볼 스크류가 적절한 선형 가이드웨이 없이 이동 테이블을 안내하도록 허용합니다.
- 볼 너트의 정격 하중을 레이디얼 하중이나 모멘트 하중을 적용할 수 있는 권한으로 취급합니다.
- 테이블 중량만으로 모터를 선택하고 가속도나 프로세스 힘을 무시합니다.
- 수평축은 기울어지거나 외부에 의해 하중이 가해졌을 때에도 결코 역구동할 수 없다고 가정합니다.
- 긴 나사 처짐, 임계 속도 또는 압축 좌굴을 무시합니다.
- 작동 토크와 열을 확인하지 않고 최대 예압을 선택합니다.
- 커플링을 사용하여 상당한 나사-모터 정렬 불량을 수정합니다.
- 가이드웨이와 나사 정렬을 설정하기 전에 볼 너트를 단단히 장착합니다.
- 수평으로 설치되므로 나사에 칩이 노출됩니다.
DLY 볼 스크류 및 너트 옵션
DLY는 별도의 볼 너트와 완벽하게 일치하는 볼 스크류 어셈블리를 제공합니다. 일반적인 볼 스크류 옵션에는 필수 사양에 따라 전조 C7 및 C10과 연삭 C5, C3 또는 C0이 포함됩니다. 나사축 재질은 S55C, 볼너트 재질은 20CrMo입니다.
사용 가능한 공급 및 처리 지원에는 다음이 포함됩니다.
- SFU, DFU, SFNU, SFE 및 기타 확인된 너트 구조.
- 별도의 교체용 볼 너트 또는 일치하는 나사 및 너트 어셈블리.
- 4mm, 5mm, 10mm 등의 일반 리드와 하이 리드 애플리케이션을 위한 SFE 옵션이 있습니다.
- 제조 및 운송 조건이 허용하는 경우 총 길이를 최대 6미터까지 맞춤화할 수 있습니다.
- BK/BF, FK/FF, EK/EF 축단 가공.
- 도면 기반 맞춤형 끝단 가공.
보기DLY 재순환 볼 너트 제품군또는 방법을 배우십시오.올바른 볼 스크류 직경을 선택하십시오.
FAQ
볼 너트가 수평 테이블의 무게를 지탱합니까?
아니요. 선형 가이드웨이는 테이블 중량, 반경 방향 하중 및 모멘트를 지지해야 합니다. 볼 너트는 주로 나사를 따라 축방향 힘을 전달해야 합니다.
수평 볼스크류에 모터 브레이크가 필요합니까?
항상 그런 것은 아닙니다. 외부 축력이 없는 수평 축은 일반적으로 중력 하에서 하강하지 않습니다. 안전, 정밀한 고정, 기울어진 설치 또는 외부 힘을 위해 브레이크가 여전히 필요할 수 있습니다.
수평 설치로 볼스크류 처짐을 방지할 수 있나요?
아니요. 긴 수평 나사는 자체 무게로 인해 휘어질 수 있습니다. 직경, 길이, 지지대, 속도 및 허용 런아웃을 확인해야 합니다.
모든 수평축에 예압 볼 너트가 필요합니까?
아니요. 예압은 축 강성과 반전 성능을 향상시킬 수 있지만 작동 토크와 열도 증가시킵니다. 실제 위치 및 강성 요구 사항에 따라 선택하십시오.
볼너트만 교체할 수 있나요?
아마도 교체용 너트가 나사 직경, 리드, 나사산 방향 및 순환 구조와 일치하고 기존 나사 궤도가 양호한 상태로 유지된다면 가능합니다. 심각하게 마모되거나 녹슬거나 손상된 샤프트에는 완전히 일치하는 조립이 필요할 수 있습니다.
DLY에 문의하세요
모델 확인 및 견적을 위해 이동 질량, 속도, 가속도, 스트로크, 외부 축 하중, 요구 정확도, 볼 너트 유형 및 샤프트 끝 도면을 보내주십시오.
이메일: 내보내기@dlybearing.com
