회전식 볼 너트와 일반 볼 너트: 어떤 시스템을 사용해야 할까요?

표준 볼스크류 시스템에서는 볼너트가 회전하지 않고 기계 테이블과 선형으로 움직이는 동안 나사축이 회전합니다. 회전 너트 시스템에서는 지지되는 볼 너트 장치가 회전하여 샤프트를 따라 이동하는 동안 나사 샤프트가 고정된 상태로 유지됩니다.

회전 너트 설계는 긴 스크류 샤프트를 회전시키면 임계 속도, 진동 또는 스크류 휩 문제가 발생할 수 있는 긴 스트로크 및 고속 축에 주로 선택됩니다. 단거리 및 중거리 이동의 경우 표준 회전 나사 시스템이 일반적으로 더 간단하고 경제적입니다.

두 개의 볼 스크류 시스템이 움직이는 방법

표준 회전 나사 시스템

기존의 볼 스크류 축에서는 모터가 커플링, 풀리 또는 기어박스를 통해 스크류 샤프트를 회전시킵니다. 볼너트는 이동테이블과 연결되어 회전을 방지합니다. 나사가 회전하면 너트와 테이블이 나사 축을 따라 이동합니다.

이것을 "고정 볼 너트"라고 부르는 것은 오해의 소지가 있습니다. 너트는 회전에 대해 고정되어 있지만 선형 움직임에 대해서는 고정되지 않습니다.

회전 볼 너트 시스템

회전 너트 시스템에서는 나사 샤프트가 고정 부품으로 설치됩니다. 볼 너트는 베어링 하우징 내부에서 지지되며 풀리, 벨트, 기어 또는 기타 변속기 구조를 통해 구동됩니다.

너트가 고정 나사를 기준으로 회전함에 따라 전체 너트 유닛이 나사 샤프트를 따라 이동하고 부착된 캐리지를 이동합니다.

회전식 볼 너트와 표준 볼 너트

회전 볼 너트 시스템의 장점

긴 나사 휘핑 감소

긴 회전 나사는 회전 속도가 임계 속도 범위에 접근함에 따라 구부러지고 진동할 수 있습니다. 회전 너트 설계에서는 나사 샤프트가 고정되어 있기 때문에 시스템은 전체 긴 샤프트를 회전시켜 발생하는 임계 속도 제한을 방지합니다.

이는 회전 너트의 속도가 무제한이라는 의미는 아닙니다. 너트 지지 베어링, 볼 순환, 윤활, 씰, 풀리 속도, 모터 용량 및 열 발생은 여전히 ​​허용 작동 속도를 제한합니다.

구동 요소의 낮은 회전 관성

표준 시스템에서 모터는 전체 나사축을 가속 및 감속해야 합니다. 회전 관성은 나사 직경과 길이가 증가함에 따라 더욱 중요해집니다.

회전 너트 시스템은 보다 국부적인 어셈블리를 회전시킵니다. 너트 하우징과 드라이브 부품의 증가된 선형 이동 질량도 모터 선택에 포함되어야 하지만 이는 긴 스트로크 기계의 가속 응답을 향상시킬 수 있습니다.

다중 독립 이동 장치

기계 설계에 독립적인 캐리지나 여러 워크스테이션이 필요한 경우 고정 나사 샤프트는 두 개 이상의 회전 너트 장치를 지원할 수 있습니다. 각 너트 유닛에는 자체 구동, 제어 및 충돌 방지 장치가 필요합니다.

단순화된 긴 나사 지지대

나사가 회전하지 않기 때문에 샤프트 끝 배열은 기존 회전 나사 설계와 같은 방식으로 모터 토크를 전달할 필요가 없습니다. 실제 고정 방법은 여전히 ​​축력을 지원하고 정렬을 유지하며 열 동작을 제어해야 합니다.

제한 사항 및 설계 요구 사항

너트에는 외부 베어링 시스템이 필요합니다.

표준 볼 너트는 지지되지 않는 회전 스핀들로 작동하도록 설계되지 않았습니다. 회전식 너트 어셈블리에는 회전 및 축력을 지원하는 베어링, 견고한 하우징, 정확한 인터페이스 및 적절한 드라이브 연결이 필요합니다.

드라이브 정렬이 더욱 복잡해짐

너트 베어링 축, 나사 샤프트, 벨트 또는 기어 드라이브와 이동 테이블은 올바르게 정렬된 상태를 유지해야 합니다. 정렬 불량은 구동 토크, 베어링 하중, 진동 및 고르지 못한 궤도 마모를 증가시킬 수 있습니다.

이동 어셈블리가 더 무거울 수 있음

캐리지는 너트 하우징, 지지 베어링, 풀리, 벨트 가드 및 때로는 모터를 운반해야 할 수도 있습니다. 이러한 구성 요소는 이동 질량을 증가시키고 가속도, 선형 가이드 선택 및 기계 프레임 강성에 영향을 미칠 수 있습니다.

열은 너트 유닛 주변에 집중됩니다.

재순환 볼, 씰, 회전 지지 베어링 및 구동 부품에 의해 열이 생성될 수 있습니다. 따라서 윤활, 베어링 예압, 작동 속도 및 열 방출을 함께 고려해야 합니다.

더 높은 비용은 애플리케이션에 의해 정당화되어야 합니다.

회전 너트는 지지되는 회전 어셈블리의 일부이기 때문에 일반적으로 표준 너트보다 비용이 더 많이 듭니다. 비용 구조에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요.회전 볼 너트는 비싸나요?.

어떤 볼 너트 시스템을 선택해야 합니까?

다음과 같은 경우에 회전 너트 시스템을 선택하십시오:

• 축의 유효 이동 거리는 길다.
• 필요한 속도는 회전하는 긴 나사를 임계 속도 한계 근처에 배치합니다.
• 나사 휘핑이나 진동은 주요 설계 문제입니다.
• 이 시스템에는 하나의 나사 샤프트에 여러 개의 독립적으로 구동되는 캐리지가 필요합니다.
• 기계는 회전 너트 하우징과 드라이브 구성 요소를 수용할 수 있습니다.
• 성능상의 이점은 추가 비용과 설치 작업을 정당화합니다.

다음과 같은 경우 표준 회전 나사 시스템을 선택하십시오.

• 스트로크와 나사 길이는 짧거나 중간 정도입니다.
• 계산된 작동 속도는 나사의 임계 속도보다 안전하게 유지됩니다.
• 표준 BK/BF, FK/FF 또는 EK/EF 지원 배열이 적합합니다.
• 간단한 설치와 유지관리가 우선입니다.
• 시스템 비용을 낮추는 것이 중요합니다.
• 기계에는 여러 개의 너트를 독립적으로 움직일 필요가 없습니다.

두 구조 모두 자동으로 더 정확하지는 않습니다. 최종 포지셔닝 성능은 나사 리드 정확도, 너트 예압 또는 여유 공간, 지지 강성, 설치 정렬, 열 동작, 기계 프레임 강성 및 피드백 제어에 따라 달라집니다.

모델 선택을 위해 나사 직경, 리드, 총 길이, 유효 스트로크, 속도, 가속도, 축 하중, 정확도 요구 사항, 장착 방향, 사용 가능한 설치 공간 및 제안된 드라이브 배열을 제공하십시오.