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볼 스크류를 사용하는 이유는 무엇일까요?

최근 몇 년 동안 고객과의 대화 및 시장 피드백을 통해 미니 볼스크류에 대한 필요성이 더욱 분명해졌습니다. 특히, 미국에서 제조되고 재고가 확보된 고품질 볼스크류에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이에 FUYU Linear는 6mm, 8mm, 10mm 직경의 볼스크류 제품군을 출시하여 이러한 요구에 부응했습니다.

FUYU Linear는 의료, 실험실 자동화 및 반도체 산업 분야의 애플리케이션을 목표로 하고 있습니다. 이러한 산업들은 향후 유망한 분야로 예상되며, 자동화를 지원하는 많은 로봇에는 소형 볼 스크류가 필요합니다.

볼 스크류의 정밀도 및 정확도

업계 내에서 정확도와 정밀도라는 용어를 사용할 때 혼동이 생기는 경우가 있습니다. 고객들은 종종 이 두 용어를 같은 의미로 사용하지만, 사실은 그렇지 않습니다. 정확도와 정밀도는 볼 스크류의 종류와 적용 분야를 정의하는 데 사용되는 별개의 용어입니다.

정확도는 나사의 크기에 따라 결정되며, 제조 방식에 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들어, 압연 방식으로 제작되었는지 연삭 방식으로 제작되었는지 등이 영향을 미칩니다. 정확도는 다트를 던져 과녁 정중앙을 맞추는 것과 유사합니다. 반면 정밀도는 너트의 크기에 따라 결정되며, 시스템이 목표물을 얼마나 자주 정확하게 맞추는지, 즉 반복성을 나타냅니다.

볼 스크류 방향

엔지니어들이 간과하기 쉬운 또 다른 요소는 볼 스크류의 방향입니다. 볼 스크류는 하중이 축 방향으로 작용할 때 최상의 성능을 발휘하도록 설계되었습니다. 그 이유는 일반적으로 프로파일 레일, 선형 베어링 또는 레일이 하중을 지지하는 동안 볼 스크류 자체가 회전 운동을 하기 때문입니다.

시스템이 수직으로 세워지면 하중 방향은 완전히 아래쪽으로 향하는 단일 방향으로 바뀝니다. 이는 시스템 설계에 여러 가지 영향을 미치는데, 특히 속도와 가속도 변화 시 볼 스크류의 마모 방식에 영향을 줍니다. 장치가 위아래로 움직일 때 속도와 감속으로 인해 시스템에 추가적인 하중이 가해집니다. 결과적으로 하단부에 충격 하중이 발생할 수 있으므로 하중 방향을 반전시키는 것이 시스템 설계에서 매우 중요합니다.

볼 스크류 속도 및 가속도

속도는 또 다른 중요한 요소이지만, 크게 볼 너트 속도와 나사 속도 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 부분은 나사 자체에 해당하며, 나사가 회전하는 속도를 의미합니다. 나사의 길이는 나사 속도의 한계를 결정하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 나사가 길수록 진동이 더 많이 발생할 수 있습니다. 시스템의 진동은 부식을 유발하고 수명을 단축시킵니다. 많은 설계자는 원하는 위치에 최대한 빨리 도달하기 위해 하중이 가능한 한 빠르게 이동하기를 원합니다. 하지만 나사에는 해결해야 할 한계가 존재합니다.

임계 속도의 두 번째 부분은 너트에 적용됩니다. 여기서 임계 속도는 복귀 시스템의 한계 내에서 너트가 회전할 수 있는 속도를 의미하며, 내부 볼 베어링의 재순환 속도를 반영합니다. FUYU Linear의 소형 미터법 스크류 어셈블리는 매우 부드럽고 조용하며 더 높은 너트 회전 속도를 처리할 수 있는 내부 복귀 시스템을 갖추고 있습니다.

볼 스크류 작동 주기

듀티 사이클 자체는 그다지 중요하지 않습니다. 보통 듀티 사이클은 스크류 수명과 관련된 논의로 이어지는데, 동작 프로파일을 고려할 때 이 부분은 매우 복잡해질 수 있습니다. 동작 프로파일은 일반적으로 초기 가속, 일정 운동, 그리고 감속으로 구성된 사다리꼴 모양의 움직임을 보입니다. 이 모든 요소는 매우 중요하지만, 가속도는 일반적으로 간과되는 항목 중 하나입니다. 실제로 참고 자료에서 볼 스크류의 가속도 제한을 찾는 것은 매우 어렵기 때문에, 대개 표준적인 1.5G로 제한됩니다. 이 수치는 단지 지침일 뿐이며, 실제 최대 속도, 가속도 및 감속도는 적용 분야에 따라 다르며 종종 실험을 통해 정의해야 합니다.

볼 스크류의 가장 큰 장점 중 하나는 수명이 명확하게 정해져 있다는 점입니다. 국제 표준에서는 볼 스크류의 수명을 정의하는 방법을 명확히 규정하고 있습니다. 일반적으로 측정 단위는 백만 회전이며, 이를 L10 수명이라고 합니다. 통계적으로 볼 스크류의 약 90%가 이 수명에 도달합니다. 실제로는 훨씬 더 오래 사용할 수도 있지만, 이제는 최소 수명이 정립되어 있습니다.

볼 스크류 이동 거리

소형 볼 스크류의 경우, 이동 거리와 관련된 몇 가지 요소가 있습니다. 1~2mm 정도의 짧은 이동 거리에서는 볼이 너트 내부에서 완전히 재순환되지 않아 문제가 발생합니다. 이러한 상황에서 볼 스크류의 수명을 정의하는 것과 리턴 시스템의 설계 및 기능은 성능에 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 유체 펌프는 10~100mm의 매우 짧은 이동 거리를 필요로 합니다. 이 경우 마지막 1mm 이동 구간에서 가장 큰 힘이 발생하여 볼 스크류 수명에 문제를 일으킬 수 있습니다.

긴 이동 거리를 요구하는 애플리케이션 또한 문제를 야기할 수 있습니다. 예를 들어, 6mm 볼 스크류가 1m를 이동할 때, 임계 속도와 처짐 방지가 중요한 요소가 됩니다. 따라서 극단적으로 짧은 이동 거리와 긴 이동 거리 사이에는 중간 이동 거리, 즉 최적 이동 거리인 100~200mm가 존재하며, 이 범위가 이러한 유형의 스크류가 최적으로 작동하는 데 이상적입니다.

볼 스크류 하중 용량

볼 스크류는 100% 축 방향 하중을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 올바르게 설치하면 볼 스크류는 L10 수명까지 사용할 수 있습니다. 하지만 볼 스크류가 고장나는 주된 원인은 하중이 제대로 정렬되지 않아 스크류와 너트가 변형된 것입니다. 볼 스크류에 방사형 하중이나 모멘트 하중이 가해지면 하중 지지력이 90% 이상 감소하여 L10 수명에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 카탈로그에 특정 매개변수 내에서 평행 지지 구조를 권장하는 설계 계산이 있다면, 해당 지침을 반드시 준수해야 합니다.


게시 시간: 2023년 10월 23일
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