산업용 기계용 선형 가이드 유형, 선택 및 응용 분야 - 블로그

선형 레일, 선형 모션 가이드 또는 프로파일 레일 가이드라고도 하는 선형 가이드 -는 다른 모든 방향의 하중을 지지하면서 단일 직선 방향으로 이동을 제한하는 정밀 기계 구성요소입니다.{2}} 이는 정밀 선형 모션 시스템의 두 가지 핵심 구성 요소 중 하나이며, 다른 하나는 볼 스크류 또는 구동 메커니즘입니다.

새로운 기계 설계를 위한 선형 가이드를 지정하거나, 기존 시스템에 대한 교체품을 소싱하거나, 일괄 주문을 위해 공급업체를 평가하는 경우, 이 가이드에서는 선형 가이드의 작동 방식, 다양한 유형이 무엇인지, 각 가이드의 장점, 실제 주요 선택 매개변수의 의미, 레일 및 블록 사양을 실제 적용 요구 사항에 맞추는 방법 등 알아야 할 사항을 다룹니다.

선형 가이드가 수행하는 작업 - 및 단독으로 수행할 수 없는 작업

리니어 가이드는 두 가지 작업을 동시에 수행합니다. 움직이는 캐리지의 하중을 지지하고 해당 캐리지가 높은 반복성으로 직선으로 움직이도록 제한합니다.

선형 가이드 블록 내부에서는 재순환 강철 볼(또는 고하중 설계의 롤러)이 블록의 정밀-연삭 홈과 레일의 일치하는 홈 사이를 굴러갑니다. 볼은 미끄러지기보다는 굴러가기 때문에 마찰 계수는 일반 슬라이딩 표면의 0.1~0.3에 비해 일반적으로 0.003~0.005로 매우 낮습니다. - 이러한 낮은 마찰 덕분에 선형 가이드는 최소한의 구동력으로 하중을 받은 상태에서도 부드럽게 움직일 수 있으며 수백만 사이클에 걸쳐 위치를 정확하게 반복할 수 있습니다.

선형 가이드가 수행하지 않는 작업은 캐리지를 구동하거나 위치를 제어하는 것입니다. 해당 기능은 볼스크류, 벨트 드라이브 또는 리니어 모터에 속합니다. 선형 가이드는 모션 경로를 제한합니다. 드라이브 메커니즘은 해당 경로를 따라 캐리지가 멈추는 위치를 결정합니다.

이러한 기능 분할은 선택에 중요합니다. 선형 가이드는 축이 경험하게 될 모든 하중(- 반경 방향, 측면 및 모멘트 -)에 맞게 크기를 조정해야 하며, 볼 나사 또는 드라이브의 크기는 축 추력 및 위치 정확도 요구 사항에 따라 별도로 크기를 정해야 합니다.

선형 가이드 작동 방식: 재순환 볼 메커니즘

리니어 가이드의 주요 기계적 원리는 볼 재순환입니다. 블록에는 레일 홈과 블록 홈 사이에 로드된 한정된 수의 볼이 포함되어 있습니다. 블록이 레일을 따라 이동하면 하중이 작용하는 영역 앞쪽에 있는 볼이 접촉 영역을 벗어나고 블록 내부의 복귀 채널을 통해 이동한 다음 -후면에 있는 하중 영역으로 다시 들어갑니다. 이러한 연속적인 순환은 유한한 수의 공으로부터 무제한의 이동 거리를 허용합니다.

홈 접촉의 형상에 따라 블록이 하중을 전달하는 방식이 결정됩니다. 두 가지 홈 형상이 일반적으로 사용됩니다.

고딕 아치(2-접점 접촉):각 공은 홈 표면의 두 지점 - 아치의 양쪽에 하나씩 접촉합니다. 이 형상은 대부분의 표준 프로파일 레일 가이드에 사용되며 컴팩트한 블록 크기로 여러 방향에서 우수한 부하 용량을 제공합니다.

원호(DLY HD 시리즈와 같은 4개-점 접점):각 볼은 네 지점에서 홈과 접촉하여 볼 표면 전체에 하중을 더욱 고르게 분산시킵니다. 이 형상은 네 방향(- 반경 방향, 역 반경 방향 및 양쪽 측면 방향-)에서 동일한 정격 하중을 제공하며 블록이 자체 정렬되어 레일 평탄도의 작은 편차를 흡수할 수 있기 때문에 설치 오류에 덜 민감합니다.-

롤러{0}}형 가이드(예: DLY RD 시리즈)에서 전동체는 볼이 아닌 원통형 롤러입니다. 롤러는 점 접촉이 아닌 홈과 선 접촉을 하므로 접촉 면적이 크게 증가하고 동일한 레일 폭에 대해 훨씬 더 높은 하중 및 강성 등급이 생성됩니다.

선형 가이드 유형: 실제로 차이점이 의미하는 것

롤링 요소 유형별

볼-형 선형 가이드

대부분의 CNC, 자동화 및 일반 산업 응용 분야를 위한 표준 선택입니다. 볼은 낮은 마찰, 고속 성능, 중간-~-높은 부하 용량, 우수한-자체 정렬 특성을 제공합니다. 롤러 유형보다 더 넓은 범위의 크기와 예압 등급으로 제공되며 일반적으로 사소한 설치 결함에 대해 더 관대합니다.

볼-유형을 선택해야 하는 경우: 일반 CNC 가공, 레이저 절단, 포장 기계, 픽{1}}자동화, 조각 기계, 3D 프린팅 장비, 의료용 포지셔닝 시스템.

롤러-형 선형 가이드

롤러는 롤링 요소로서 볼을 대체하여 점 접촉 대신 선 접촉을 제공합니다. 동일한 레일 폭의 경우 롤러 가이드는 볼 가이드보다 약 2~3배의 동적 정격 하중과 훨씬 더 높은 강성을 제공합니다. 그 대신 -마찰이 약간 더 높고, 자체 정렬 기능이 적고, 장착 표면 품질에 대한 민감도가 더 높다는 점을 들 수 있습니다.

롤러- 유형을 선택하는 경우: 대형 공작 기계, 정밀 연삭 기계, 대형-형 머시닝 센터, 대형 갠트리 시스템, 스탬핑 및 프레스 장비, 하중에 따른 탄성 변형을 최소화해야 하는 응용 분야.

블록 높이별(표준 및 로우 프로파일)

표준 높이 블록

대부분의 애플리케이션에 대한 기본 선택입니다. 표준 블록은 무게 중심이 더 높기 때문에 측면 하중에 대한 모멘트 암이 증가하지만 캐리지 플레이트에 더 많은 장착 표면적을 제공합니다.

낮은-높이 블록(DLY ED 시리즈와 같음)

블록 높이가 감소하면 캐리지 어셈블리의 무게 중심이 낮아져 고속에서 동적 거동이 향상되고 측면 하중을 받는 레일의 굽힘 모멘트가 줄어듭니다. 또한 높이가 낮아져 수직 공간이 제한된 전체 기계 설계를 보다 컴팩트하게 만들 수 있습니다.

로우 프로파일을 선택해야 하는 경우: 고속-자동화 장비, 캐리지 높이가 기계 엔벨로프에 영향을 미치는 갠트리 축, 소형 모듈 설계, 속도에 따른 진동이 문제가 되는 애플리케이션.

블록 길이별(표준 대 긴)

블록 길이는 단일 블록의 모멘트 하중 용량을 결정합니다. 블록이 길수록 볼 접촉 영역이 레일의 더 긴 축 방향 길이로 퍼져 피치 및 요 모멘트에 대한 저항이 증가합니다.

상당한 모멘트 하중이 있는 애플리케이션의 경우 - 캔틸레버형 페이로드, 큰 오버행이 있는 스핀들 또는 단일{1}}레일 설계- 긴 블록은 더 넓은 레일이 필요하지 않고 더 높은 모멘트 등급을 제공합니다. 여러 블록에 균형 잡힌 로드가 분산된 애플리케이션의 경우 일반적으로 표준-길이 블록으로 충분합니다.

3개의 DLY 선형 가이드 시리즈: 귀하의 응용 분야에 적합한 시리즈

HD 시리즈 - 표준 볼 가이드, 모든 방향에서 등하중(HDR15–HDR65)

HD 시리즈는 원형-아크 홈 형상을 사용하여 반경 방향, 역 반경 방향, 양쪽 측면 방향 등 네 방향 모두에서 동일한 동적 정격 하중을 달성합니다. 이러한 동일-하중 특성은 하중이 여러 방향으로 분산되는 방식에 관계없이 HD 시리즈가 일관되게 작동한다는 것을 의미합니다. - 사이클 중에 하중 방향이 변경되거나 정확하게 계산하기 어려운 응용 분야에 유용합니다.

HD 시리즈에는 내부 응력을 발생시키지 않고 블록이 사소한 설치 오류를 흡수할 수 있는 자체 정렬 기능도 있습니다. 이는 장착 표면 평탄도에 대한 민감도를 줄이고 현장 조건에서 설치를 단순화합니다.

레일 폭은 15mm~65mm로 제공됩니다. 표준 및 높은-정확도(H) 등급이 제공됩니다. 볼-형 롤링 요소.

가장 적합한 대상:CNC 라우터, 머시닝 센터, 레이저 절단 기계, 일반 산업 자동화, 포장 기계, 다양한 하중 방향에 걸쳐 안정적인 성능이 필요한 모든 응용 분야.

ED 시리즈 - 로우-프로파일 볼 가이드, 고속 및 컴팩트 디자인(EDR15–EDR30)

ED 시리즈는 HD 시리즈와 동일한-부하 및 자체 정렬 특성을 공유하지만 블록 높이가 낮아 전체 캐리지 프로필이 낮아집니다. 낮은 조립 높이로 인해 측면 하중을 받는 레일의 굽힘 모멘트가 줄어들어 높은 작동 속도에서 동적 안정성이 향상됩니다.

실용적인 설계 특징: ED 시리즈의 볼 리테이너는 블록이 레일에서 제거된 경우에도 블록에 볼을 고정합니다. 이는 조립 중에 볼이 떨어지는 것을 방지하고 블록을 측면이나 바닥에서 레일에 장착해야 하는 방향으로의 설치를 단순화합니다.

레일 폭은 15mm~30mm로 제공됩니다. 표준 및 높은-정확도 등급이 제공됩니다. 볼-형 롤링 요소.

가장 적합한 대상:고속-자동화 장비, 소형 모듈 설계, 높이 제한이 있는 갠트리 축, 선택 및 배치 시스템, 캐리지 질량과 높이를 최소화해야 하는 애플리케이션.

RD 시리즈 - 롤러 가이드, 최대 하중 및 강성(RDR15–RDR65)

RD 시리즈는 볼 대신 45도 접촉각의 원통형 롤러를 롤링 요소로 사용합니다. 45도 접촉각은 4방향에 걸쳐 대칭적으로 하중을 분산시키며, 롤러의 선 접촉은 동일한 폭의 볼 가이드에 비해 무거운 하중 하에서 탄성 변형을 획기적으로 감소시킵니다.

그 결과 동일한 크기 등급의 볼 가이드보다 훨씬 더 높은 하중 및 강성 등급을 갖춘 가이드가 탄생했습니다. 지속적으로 무거운 하중을 받는 경우 RD 시리즈는 레일과 블록의 휘어짐이 적기 때문에 더 나은 위치 정확도를 유지합니다.

레일 폭은 15mm~65mm로 제공됩니다. 표준 및 높은-정확도 등급이 제공됩니다. 롤러-형 전동체.

가장 적합한 대상:고강도 공작기계, 정밀 연삭 기계, 대형 머시닝 센터, 프레스 및 스탬핑 장비, 무거운 갠트리 응용 분야, 하중에 따른 탄성 변형이 가공 정확도나 부품 품질에 직접적인 영향을 미치는 모든 응용 분야.

시리즈 비교를 한눈에

	HD 시리즈	ED 시리즈	RD 시리즈
롤링 요소	공	공	롤러
부하 용량	높은	높은	매우 높음
엄격	높은	높은	매우 높음
조립 높이	기준	낮은	기준
최대 속도	높은	높은	중간-높음
자체-정렬	예	예	제한된
레일에서 볼 유지	기준	예(리테이너)	N/A
크기 범위	HD15~HDR65	ED15~ED30	RD15~RD65
주요 이점	등하중, 다용도	소형, 고속-속도	최대 하중 및 강성

선택 매개변수: 각 사양이 실제로 의미하는 것

동정격하중(C)

동적 정격 하중 C는 동일한 선형 가이드 블록 그룹이 90%의 피로 파괴가 발생하기 전에 누적 스트로크 50km를 이동하는 하중(킬로뉴턴)입니다. 주어진 등가 하중 하에서 사용 수명을 계산하기 위한 주요 매개변수입니다.

C 값이 높을수록 부하 용량 -이 더 커짐을 의미하지만 C는 항상 단일 방향(대부분의 카탈로그 값에 대해 방사형)으로 지정됩니다. 응용 프로그램이 동시에 여러 방향으로 하중을 적용하는 경우 C와 비교하기 전에 블록의 유효 하중을 결합된 등가 하중으로 계산해야 합니다.

정정격하중(C0)

정정격 하중 C0는 볼과 전동면 사이의 접촉 영역에서 특정 영구 변형을 생성하는 하중입니다. 충격 하중, 비상 정지 또는 클램핑 또는 프레싱 중 높은 피크 힘이 있는 응용 분야와 관련하여 블록이 손상 없이 견딜 수 있는 최대 순간 하중을 결정합니다. -

예압 등급

예압은 제조 과정에서 내부 클리어런스를 제거하기 위해 볼에 적용되는 내부 하중입니다. 이는 강성을 높이고 블록의 유격을 줄이면서 주행 마찰과 열 발생이 높아집니다.

예압 등급	내부 틈새/예압	다음에 가장 적합
경예압(Z0/C0)	작은 여유 공간	고속-, 경부하, 저마찰 우선순위
중예압(Z1/C1)	C의 ~2~3%	표준 CNC, 일반 자동화
중예압(Z2/C2)	C의 ~5~8%	중절삭, 고강성 요구사항

용도보다 더 무거운 예압을 선택하면 토크가 낭비되고 마찰 가열이 증가하여 수명이 단축됩니다. 강성 요구 사항을 충족하는 가장 가벼운 예압 등급을 선택하십시오.

정확도 등급

정확도 등급은 레일의 치수 공차와 레일 장착 표면에 대한 블록 주행 표면의 블록 - 평행도, 동일한 레일에 있는 블록 간의 높이 변화 및 레일 직진도를 지정합니다. 정확도 등급이 높을수록 이러한 모든 공차가 더 엄격해집니다.

대부분의 CNC 및 자동화 응용 분야에서는 표준 또는 H(고정확도) 등급이면 충분합니다. 정밀(P) 및 초{1}}초정밀(SP) 등급은 반도체 장비, 계측 시스템 및 서브-미크론 위치 반복성이 필요한 기타 응용 분야에 사용됩니다.

레일 폭

레일 폭은 부하 용량을 가장 직접적으로 나타내는 지표입니다. 레일이 넓을수록 볼이 더 크고, 홈이 더 깊어지고, 접촉 면적이 더 넓어집니다. - 이 모든 것은 더 높은 C 및 C0 값으로 해석됩니다. 레일 폭은 기계 크기만을 기준으로 하는 것이 아니라 필요한 동정격 하중과 캐리지가 겪게 되는 모멘트 하중을 기준으로 선택해야 합니다.

귀하의 응용 분야에 선형 가이드 크기를 맞추는 방법

1 -단계 하중 방향 식별

수평 축에서: 주 하중은 방사형입니다(탑재 중량에서 아래쪽으로). 수직 축에서: 주 하중은 방향에 따라 방사형 또는 역-반경형입니다. 오프셋 페이로드 또는 절삭력이 있는 축에서: 각 방향(피치, 요, 롤)의 모멘트 하중을 개별적으로 계산합니다.

단계 2 - 등가 동적 하중을 계산합니다.

모든 하중 구성 요소를 블록당 단일 등가 하중으로 결합하여 블록과 레일 수에 걸친 하중 분포를 고려합니다. 2개의 레일과 4개의 블록(레일당 2개)이 있는 수평 축의 경우 각 블록은 전체 반경 방향 하중의 1/4과 모멘트 하중의 해당 부분을 더한 부분을 전달합니다.

단계 3 - 목표 수명에 필요한 동적 정격 하중을 계산합니다.

L10 수명 공식 사용: C=P × (L / 50)^(1/3). 여기서 P는 등가 하중(kN)이고 L은 필요한 이동 수명(km)입니다. 이는 선택한 블록이 충족해야 하는 최소 C 값을 제공합니다.

단계 4 - 카탈로그에서 레일 너비 선택

카탈로그 C 값이 계산된 최소값을 충족하거나 초과하는 선택된 시리즈(HD, ED 또는 RD)에서 레일 폭을 찾습니다. C0(정적 정격)이 애플리케이션의 최대 부하에도 적합한지 확인하십시오.

단계 5 - 예압 등급 및 정확도 등급 선택

강성 요구 사항에 예압을 맞추십시오. 위치 반복성 요구 사항에 따라 정확도 등급을 일치시킵니다.

단계 6 - 볼스크류 또는 드라이브 사양으로 확인

리니어 가이드와 볼스크류는 크기와 정밀도 등급이 일치해야 합니다. 소형 레일의 캐리지를 구동하는 큰-직경 볼 스크류는 가이드 편향으로 인해 시스템이 제한됩니다. 권장 페어링은 DLY 코디 가이드의 사이즈{3}}매칭 테이블을 참조하세요.

일반적인 선택 실수

부하 계산이 아닌 기계 크기를 기준으로 레일 폭 선택

대형 기계에는 대형 레일이 자동으로 필요하지 않습니다. 2,000mm 스트로크에서 5kg 레이저 헤드를 이동하는 축에는 기계 프레임이 크기 때문에 선택된 45mm 레일이 아니라 실제 5kg 하중에 대해 선택된 작은 레일이 필요합니다.- 대형 레일은 정확성을 향상시키지 않으면서 비용을 낭비하고 질량을 추가합니다.

요구 사항에 관계없이 모든 축에서 동일한 가이드 시리즈 사용

무거운 스핀들을 운반하는 AZ 축은 동일한 스핀들을 고속으로 이동하는 X 축과 요구 사항이 다릅니다. Z축은 강성 측면에서 RD 시리즈의 이점을 누릴 수 있습니다. X축은 속도와 컴팩트한 높이를 위해 ED 시리즈에서 더 잘 작동할 수 있습니다.

열 영향을 확인하지 않고 강성 문제를 보상하기 위해 무거운 예압을 선택합니다.

예압이 높으면 마찰이 증가하여 지속적인 고속 작동 중에 열이 발생합니다.- 열은 레일과 캐리지에 열팽창을 일으키며, 이로 인해 예압 상태가 바뀌고 위치 결정 드리프트가 발생할 수 있습니다. 일반적인 주의사항이 아닌 강성 계산에 따라 예압을 선정하십시오.

평행도 확인 없이 레일 2개 설치

평행하지 않은 두 개의 레일은 스트로크 전체에 걸쳐 블록이 내부 측면 하중으로 작동하도록 합니다. 이 측면 하중은 블록이 개별적으로 정격 하중 내에 있는 경우에도 마모를 가속화하고 주행 저항을 증가시킵니다. 동일한 축에 있는 두 레일 사이의 평행도는 기계를 작동하기 전에 이동 거리 300mm당 0.02~0.05mm 이내인지 확인해야 합니다.

CNC 및 자동화의 선형 가이드: 애플리케이션 참조

애플리케이션	일반적인 요구 사항	추천 시리즈
CNC 머시닝센터(X/Y축)	고정밀도, 중{0}}중하중, 절삭력 하에서의 강성	HD 시리즈 HDR25–HDR35, 중간 예압
CNC 머시닝센터(Z축)	콤팩트한 수직하중, 고강성	HD 또는 RD 시리즈, 중간 예압
CNC 라우터 / 조각 기계	고속, 경량-중부하, 비용-효율적	HD 시리즈 HDR15–HDR25, 저예압
레이저 절단기	고속, 매우 가벼운 하중, 낮은 마찰	ED 시리즈 EDR15–EDR20, 경예압
선택 및{0}}자동화-	고속, 짧은 스트로크, 콤팩트	ED 시리즈, 경예압
포장 기계	높은 듀티 사이클, 적당한 부하, 씰 보호	HD 시리즈, 중간 예압, 와이퍼
중형 머시닝센터 / 연삭	최대 강성, 고하중, 저변형	RD 시리즈 RDR25–RDR45, 중간-예압
정밀연삭 / EDM	초-정확도, 진동 감도	RD 시리즈, 고정밀도 등급
의료/실험실 장비	부드러운 움직임, 저소음, 컴팩트함	ED 시리즈, 경예압
반도체 취급	클린룸 호환성, 높은 정확도	HD 또는 ED 시리즈, 정밀 등급