회전식 볼 너트의 예압은 얼마입니까?

회전 볼 너트 예압은 볼과 나사 및 너트의 궤도 사이에 적용되는 내부 축 하중입니다. 주요 목적은 외부 작업 하중이 가해지기 전에 축방향 클리어런스를 줄이고 볼 스크류 쌍의 강성을 높이는 것입니다.

올바른 예압은 포지셔닝 응답을 향상시키고 방향 반전 중 모션 손실을 줄일 수 있습니다. 그러나 더 많은 예압이 항상 더 좋은 것은 아닙니다. 과도한 예압은 마찰 토크, 발열, 마모 및 모터 부하를 증가시켜 잠재적으로 볼 스크류의 수명을 단축시킵니다.

예압과 축방향 클리어런스는 동일하지 않습니다.

축방향 클리어런스는 적용된 힘의 방향이 바뀔 때 나사와 너트 사이의 상대적인 축방향 이동입니다. 틈새형 볼 너트는 내부 유격이 적고, 예압 너트는 궤도의 반대편에서 접촉을 유지합니다.

측정 가능한 축방향 클리어런스가 0이라고 해서 반드시 예압이 높다는 의미는 아닙니다. 상대적으로 작은 내부 하중만 전달하면서 대부분의 여유 공간을 제거하도록 볼 너트를 조정할 수 있습니다. 따라서 단순히 "백래시 없음"을 요구하기보다는 틈새, 예압 수준, 강성 또는 동적 토크 측면에서 필요한 조건을 지정해야 합니다.

회전하는 볼 너트에 예압이 걸리는 이유는 무엇입니까?

로스트 모션 감소

축의 방향이 바뀌면 나사와 너트가 반대 방향으로 힘을 전달하기 전에 내부 여유 공간을 확보해야 합니다. 예압은 볼과 궤도 사이의 접촉을 유지하여 이러한 움직임 손실을 줄입니다.

이는 빈번한 전진 및 후진 이동을 수행하는 포지셔닝 시스템에 유용합니다. 그럼에도 불구하고 전체 축 백래시는 너트 지지 베어링, 커플링, 벨트 드라이브, 장착 조인트 및 기계 구조에서 발생할 수도 있습니다. 볼 너트 예압은 시스템의 다른 부분에서 느슨함을 보상할 수 없습니다.

축 강성 증가

외부 축방향 하중을 받으면 볼과 궤도가 약간씩 탄성 변형됩니다. 적절한 예압을 적용하면 반대쪽 접촉면이 하중을 공유할 수 있고 작동 하중이 변함에 따라 축 변위의 변화가 줄어듭니다.

강성이 높을수록 포지셔닝 안정성이 향상될 수 있지만 예압이 증가하고 마찰 및 피로 하중이 계속 증가함에 따라 이점은 작아집니다. 따라서 실제 강성 요구 사항에 따라 예압 수준을 선택해야 합니다.

반전 중 응답 개선

축방향 클리어런스를 제거하면 모터 회전과 선형 이동 사이에 보다 직접적인 기계적 반응이 생성됩니다. 이를 통해 제어 모션 시스템의 윤곽 및 반전 동작을 개선할 수 있습니다.

예압은 리드 정확도를 결정하지 않습니다. 이동 정확도는 여전히 나사 리드 등급, 장착 정렬, 열팽창 및 제어 피드백에 따라 달라집니다.

일반적인 볼 너트 예압 방법

대형 볼 ​​예압

나사와 너트 궤도 사이에 간섭 조건을 생성하는 볼을 선택하여 단일 너트에 예압을 가할 수 있습니다. 이는 컴팩트한 너트 구조를 제공하지만 사용 가능한 예압 및 보상 범위가 제한됩니다.

볼 직경은 정확하게 선택해야 합니다. 볼이 너무 크면 과도한 토크, 열 및 국부적 접촉 응력이 발생할 수 있으며, 볼이 너무 작으면 원치 않는 축방향 틈새가 생길 수 있습니다.

오프셋 리드 예압

일부 단일 너트 설계에서는 내부 볼 회로 사이에 제어된 리드 오프셋을 사용합니다. 오프셋은 하나의 너트 본체 내에서 반대되는 접촉력을 생성하여 별도의 두 번째 너트를 사용하지 않고도 예압을 생성합니다.

이 방법은 비교적 컴팩트한 조립을 제공하지만 예압은 너트 형상에 내장되어 있으며 단순히 장착 볼트를 조이는 것만으로는 일반적으로 조정되지 않습니다.

더블 너트 예압

더블 너트 배열은 서로 반대되는 축 방향 힘을 가하도록 분리되거나 조정된 두 개의 볼 너트를 사용합니다. 설계에 따라 스페이서, 심 또는 나사 조정 구조를 사용하여 예압을 설정할 수 있습니다.

더블 너트는 높은 강성을 제공하고 예압 조정에 더 많은 유연성을 제공할 수 있지만 추가 축 공간이 필요하고 유사한 단일 너트보다 질량이 더 큽니다.

너트 크기나 모양만으로는 예압 수준을 식별할 수 없습니다. 내부 볼 매칭, 궤도 설계 및 측정된 토크도 확인해야 합니다.

예압은 어떻게 지정됩니까?

예압은 축방향 힘 또는 볼 스크류의 기본 동적 정격 하중의 백분율로 표현될 수 있습니다. 적절한 값은 제조업체의 설계, 너트 구조 및 적용 요구 사항에 따라 다릅니다.

최종 선택에서는 다음을 고려해야 합니다.

• 필요한 축 강성
• 허용 축방향 클리어런스
• 외부 축방향 하중
• 속도와 가속도
• 듀티 사이클
• 허용 마찰 토크
• 온도 상승
• 요구되는 서비스 수명

해당 마찰, 내부 하중 및 피로 수명 효과를 확인하지 않고 예압 비율을 선택해서는 안 됩니다.

볼 너트 예압은 어떻게 점검됩니까?

조립 후 내부 예압력을 직접 측정하는 것이 항상 실용적인 것은 아닙니다. 제조업체는 일반적으로 축 간극 측정과 볼 너트의 동적 토크에 대한 제어된 측정을 통해 상태를 평가합니다.

동적 토크 테스트 중에 너트나 나사는 지정된 속도로 회전하고 실행 토크는 유효 이동에 걸쳐 기록됩니다. 측정은 정의된 윤활, 온도 및 설치 조건에서 수행되어야 합니다.

측정된 토크는 예압만으로는 생성되지 않습니다. 또한 다음이 포함될 수 있습니다.

• 씰 또는 와이퍼 저항
• 윤활제 저항
• 볼 재순환 저항
• 스크류 리드 및 궤도 변형
• 테스트 중 정렬 불량

이러한 이유로 단순한 토크 렌치 판독값을 예압력의 정확한 측정값으로 간주해서는 안 됩니다. 테스트 방법 및 허용 범위는 생산 전에 합의되어야 합니다.

볼 너트 예압 및 베어링 예압

회전 볼 너트 어셈블리에는 혼동해서는 안되는 두 가지 예압 조건이 포함되어 있습니다.

볼 너트 예압볼과 나사 및 너트 궤도 사이에 작용합니다. 볼 스크류 쌍 내에서 축방향 클리어런스와 강성을 제어합니다.

지지 베어링 예압너트 하우징이 회전할 수 있도록 하는 베어링 내에서 작용합니다. 이는 회전 지지 어셈블리의 축방향 및 반경방향 강성을 제어합니다.

둘 다 측정된 토크와 축의 위치 지정 동작에 영향을 줍니다. 과도한 베어링 예압은 볼 너트 예압 자체가 정확하더라도 고온을 유발할 수 있습니다.

전체 메커니즘에 대한 설명은 다음을 참조하세요.선형 운동 시스템에서 회전하는 볼 너트의 역할.

예압이 너무 높으면 어떻게 되나요?

과도한 예압은 축이 외부 작업 하중을 전달하기 전에도 내부 볼 하중을 증가시킵니다. 가능한 결과는 다음과 같습니다.

• 더 높은 시동 및 작동 토크
• 모터 부하 증가
• 더 큰 열 발생
• 윤활유 열화
• 가속된 궤도 및 볼 마모
• 피로 수명 감소
• 로컬 리드 오류 지점에서 고착 가능성

비정상적으로 꽉 조이는 느낌이 드는 너트가 자동으로 더 정확한 것으로 간주되어서는 안 됩니다. 높거나 불규칙한 토크는 과도한 예압, 오염, 윤활 불량, 궤도 손상 또는 장착 정렬 불량을 나타낼 수 있습니다.

예압이 너무 낮으면 어떻게 되나요?

불충분한 예압은 측정 가능한 축방향 클리어런스를 남기거나 적용 분야에서 요구하는 것보다 낮은 강성을 제공할 수 있습니다. 가능한 증상으로는 반전 중 모션 손실, 위치 결정 응답 감소, 교대 축 하중 하에서의 움직임 등이 있습니다.

낮은 예압으로 인해 진동과 소음이 자동으로 발생해서는 안 됩니다. 정렬 불량, 볼 손상, 윤활 불량, 지지 베어링 헐거움, 부적절한 구동 구조 등도 유사한 증상을 유발할 수 있습니다.

적절한 예압 선택

실제 사용조건에서 요구되는 축방향 클리어런스와 강성을 만족하는 가장 낮은 예압을 말합니다. 이 접근 방식은 불필요한 열과 내부 피로 부하를 제한합니다.

사양을 확인하기 전에 다음을 제공하십시오.

• 나사 직경 및 리드
• 너트 종류 및 설치 가능 공간
• 최대 및 평균 축방향 하중
• 작동 속도 및 가속도
• 필요한 축방향 클리어런스 또는 강성
• 위치 정확도 및 반복성 목표
• 작동 온도 및 듀티 사이클
• 윤활 및 환경 요구 사항

윤활 조건에 따라 측정된 토크가 크게 달라질 수 있습니다. 다음과 같은 특수 용도의 경우진공 환경에서 사용되는 회전 볼 너트, 윤활제 선택은 예압과 함께 평가되어야 합니다.

결론

회전하는 볼 너트의 예압은 롤링 볼과 반대편 궤도면 사이의 내부 하중입니다. 특히 축이 자주 방향을 바꾸거나 변화하는 하중에 일관되게 반응해야 하는 경우 축 간극을 줄이고 축 강성을 향상시키는 데 사용됩니다.

예압은 마찰 토크, 온도 및 사용 수명과 균형을 이루어야 합니다. 이는 너트 구조, 볼 매칭 또는 이중 너트 조정을 통해 설정되어야 하며, 너트 플랜지를 기계에 조여 생성되는 것이 아니라 제어된 측정 조건에서 검증되어야 합니다.

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