볼 스크류 역구동은 외부 축방향 힘이 너트나 스크류를 밀고 스크류 시스템을 회전시킬 때 발생합니다. 모터가 회전 운동을 선형 이동으로 변환하는 대신 부하는 선형 운동을 다시 회전으로 변환합니다.
이러한 동작은 외부 추력에 노출되는 수직 축, 리프팅 장비 및 메커니즘에서 특히 중요합니다. 전원이 제거되고 적절한 고정 장치를 사용할 수 없는 경우 부하가 아래쪽으로 이동하고 볼 스크류, 모터 및 변속기 구성 요소가 회전할 수 있습니다.
볼 나사는 구름 접촉을 사용하고 상대적으로 마찰이 낮기 때문에 일반적으로 자동 잠금 구성 요소로 취급되어서는 안 됩니다.- 따라서 실용적인 엔지니어링 문제는 역구동이 가능한지 여부뿐만 아니라 부하에 의해 생성된 토크가 전체 구동 시스템의 저항 및 사용 가능한 유지 토크보다 큰지 여부입니다.
백드라이브의 원인은 무엇입니까?
정상 작동 중에 모터 토크로 인해 나사가 회전하고 축 이동이 발생합니다. 백드라이브 중에는 에너지 전달 방향이 반대가 됩니다. 축방향 힘은 볼 접촉 경로를 통해 작용하고 나사 샤프트에서 회전 토크를 생성합니다.
수평 기계에서 이 축 방향 힘은 스프링, 프로세스 힘, 압력 또는 외부 충격으로부터 발생할 수 있습니다. 수직 축에서 중력은 움직이는 질량을 통해 축 방향 힘을 지속적으로 적용합니다. 구동 토크나 브레이크가 제거되면 이 힘으로 인해 나사가 회전할 수 있습니다.
백 드라이브 토크 공식
외부 축방향 하중에 의해 볼스크류 샤프트에 생성된 대략적인 토크는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
- Tb백드라이브에 의해 생성된=토크(N·m)
- F= 볼 스크류에 작용하는 축방향 힘(N)
- L= 볼 스크류 리드(mm/rev)
- ηb= 역추정-운전 효율
- 2π= 1회전과 각운동 사이의 변환
- 1000= 밀리미터에서 미터로 변환
후진-효율성은 전진 효율성과 자동으로 동일하지 않습니다. 이는 볼 스크류 설계, 예압, 윤활, 씰, 설치 조건 및 작동 상태에 따라 다릅니다. 최종 브레이크 또는 안전{3}}시스템 선택 시 검증된 제품 데이터를 사용하고 가정된 효율 값에만 의존하기보다는 전체 변속기의 저항을 고려하십시오.
계산 예
1,000N의 축 하중에 노출된 볼 스크류를 생각해 보십시오. 스크류 리드는 10mm이고 예상 백{4}}구동 효율 0.80이 초기 엔지니어링 계산에 사용됩니다.
주어진 값:
- F = 1,000 N
- L=10mm/회전
- ηb = 0.80
Tb = 1,000 × 10 × 0.80 ÷ (2π × 1000)
Tb ≈ 1.27 N·m
이 예에서 축 하중은 다른 시스템 손실을 고려하기 전에 나사 샤프트에서 약 1.27 N·m을 생성할 수 있습니다. 이 값은 자동으로 최종 브레이크 사양이 아닙니다. 브레이크 선택 시에는 부하 변화, 가속도, 변속비, 브레이크 위치, 허용 정지 거리, 마모, 온도, 장착 방향 및 필요한 안전 여유도 고려해야 합니다.
판단하는 방법-위험 운전
단순화된 예비 비교는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
| 비교 | 예상되는 결과 | 필수 조치 |
|---|---|---|
| 부하{0}}생성 토크가 시스템 저항을 초과함 | 축은 다시 구동할 수 있습니다. | 제어된 유지 또는 제동 제공 |
| 유지 토크는 계산된 역-구동 토크보다 약간 높을 뿐입니다. | 작은 변화로 인해 움직임이 발생할 수 있습니다. | 안전 여유와 최악의-하중을 검토하세요. |
| 검증된 브레이크 토크가 설계 요구 사항을 초과합니다. | 브레이크는 설계된 대로 축을 고정할 수 있습니다. | 브레이크 응답, 마모 및 고장 동작 확인 |
시스템 저항에는 볼 나사 드래그 토크, 씰 저항, 지지-베어링 마찰, 기어박스 저항 및 모터-관련 토크가 포함될 수 있습니다. 그러나 이러한 값은 윤활, 온도, 마모 및 조립 조건에 따라 변경될 수 있습니다. 이러한 이유로 측정된 마찰은 통제되지 않은 움직임으로 인해 위험이 발생할 수 있는 적극적으로 작동하는 고정 장치를 대체해서는 안 됩니다.
백 드라이빙을 증가시키는 요인
더 높은 축방향 하중
후진-구동 토크는 축력에 정비례하여 증가합니다. 수직 시스템에서는 이동 질량과 하중 방향으로 작용하는 기타 힘이 계산에 포함되어야 합니다. 동적 하중, 프로세스 힘 및 예상치 못한 충격은 일반적인 정적 하중보다 높을 수 있습니다.
더 큰 볼 스크류 리드
리드가 클수록 동일한 축 하중에서 더 많은 샤프트 토크가 생성됩니다. 예를 들어, 부하와 효율이 변하지 않은 경우 5mm 리드에서 10mm 리드로 변경하면 계산된 백{3}}구동 토크가 약 두 배가 됩니다.
리드 선택은 여전히 속도, 모터 토크 및 위치 요구 사항을 고려해야 합니다. 리드가 작을수록 백드라이브에 의해 생성되는 토크가 줄어들 수 있지만 독립적인 안전 잠금 장치로 취급되어서는 안 됩니다.
낮은 기계적 저항
효율적인 윤활, 낮은-저항 씰 및 올바르게 정렬된 베어링은 어셈블리 이동에 필요한 토크를 줄여줍니다. 이는 바람직한 작동 특성이지만 나사를 역방향으로 구동하는 데 필요한 축 방향 힘이 더 적다는 의미이기도 합니다.
모터 유지 토크 손실
전동 모터는 정상 작동 중에 부하 이동에 저항할 수 있습니다. 정전, 비상 정지, 드라이브 경보 또는 케이블 결함 중에 이 활성 유지 토크가 사라질 수 있습니다. 기계 설계에서는 이러한 각 조건에서 부하에 어떤 일이 발생하는지 정의해야 합니다.
역주행을 제어하는 방법
모터 브레이크
브레이크가 장착된-서보 또는 스테퍼 모터는 일반적으로 고정 수직 축을 고정하는 데 사용됩니다. 브레이크는 일반적으로 해당 임무에 대해 특별히 지정되지 않는 한 반복적인 동적 정지보다는 유지용으로 사용됩니다. 브레이크 토크는 브레이크가 설치된 실제 샤프트에서 확인해야 합니다.
기계적 잠금 장치
기계적 잠금 장치, 안전 너트, 클램프 또는 잠금 핀은 독립적인 고정 기능을 제공할 수 있습니다. 이는 사람이 위험 지역에 들어갈 수 있거나 하중이 떨어져 장비가 심각한 손상을 입을 수 있는 경우 필요할 수 있습니다.
평형추
평형추, 가스 스프링, 공압 실린더 또는 기타 균형 메커니즘은 볼 스크류에 작용하는 순 축력을 줄일 수 있습니다. 유효 하중을 줄이면 유지 시스템이 저항해야 하는 토크도 줄어듭니다.
전송 감소
벨트나 기어박스는 모터-측 브레이크에 나타나는 토크와 속도를 변경합니다. 감속 기구를 사용하는 경우에는 브레이크 샤프트의 토크를 계산하고 전달 효율도 포함시킵니다. 변속비를 고려하지 않고 스크류-샤프트 백-구동 토크를 모터-브레이크 토크와 직접 비교하지 마십시오.
더 작은 리드
더 작은 리드를 선택하면 동일한 축 하중에 대해 계산된 백{0}}구동 토크가 줄어듭니다. 그러나 필요한 스크류 속도, 모터 토크 및 회전당 선형 이동도 변경됩니다. 따라서 리드는 브레이크 대신 사용하기보다는 전체 모션 설계의 일부로 선택해야 합니다.
예압이 안전 브레이크가 아닌 이유
너트 예압이 증가하면 내부 저항이 증가하고 작은 외부 힘에 의해 움직이는 경향이 줄어들 수 있습니다. 그러나 예압은 드라이브 토크, 온도 및 정렬 오류에 대한 민감도도 증가시킵니다. 주요 목적은 백래시 제어 및 축 강성이며, 안전-하중 유지가 아닙니다.
예압과 윤활유 상태는 서비스 중에 변경될 수 있습니다. 초기 테스트 동안 고정된 수직 축은 길들이기, 재윤활 또는 마모 후에 움직이기 시작할 수 있습니다.- 따라서 유지 전략은 불확실한 내부 마찰보다는 검증된 브레이크 또는 기계적 안전 장치를 기반으로 해야 합니다.
후방-주행 점검에 필요한 정보
역구동 토크를 계산하거나{0}}홀딩 시스템을 선택하기 전에 다음 데이터를 확인하세요.
- 이동 질량 및 프로세스 힘을 포함한 최대 축 하중
- 볼스크류 직경 및 리드
- 수직, 경사 또는 수평 장착 방향
- 움직이는 스크류 또는 움직이는 너트 구조
- 직접 구동, 벨트 구동 또는 기어박스 비율
- 모터 및 브레이크 유지 토크
- 정전 시 필요한 정지 및 유지 동작
- 평형추 또는 독립적인 기계적 잠금 장치가 필요함
직립 메커니즘의 하중 동작에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하세요.볼 스크류를 사용하여 수직 하중을 유지. 리드와 작동 속도 사이의 관계를 검토할 수도 있습니다.고속-볼스크류 선택.
결론
볼 스크류 백 드라이브는 축 방향 이동을 스크류 회전으로 역 변환하는 것입니다. 그 가능성과 심각도는 주로 축력, 나사 리드, 역구동 효율 및 전체 구동 시스템의 저항에 따라 달라집니다.
부하{0}}발생 토크 계산은 유용한 출발점을 제공하지만 안전 평가를 완료하지는 않습니다. 수직 및 안전{2}}중요 축에는 적절하게 선택된 고정 장치가 포함되어야 하며 최대 부하, 전력{3}}손실 및 구성 요소{4}}고장 조건에서 평가되어야 합니다.
DLY는 압연 C7 및 접지 C5를 공급합니다.볼 나사직경, 리드, 너트 구조 및 샤프트{0}}끝 가공 옵션이 다양합니다. 선택하기 전에 하중 방향, 속도, 리드, 정확도 및 유지 요구 사항을 확인해야 합니다.
