대부분의 선형 모션 응용 분야에서는 기존의 벨트 또는 나사 구동 시스템이 잘 작동합니다. 그러나 더 긴 선형 거리가 필요한 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

벨트 구동 시스템은 긴 선형 움직임이 필요할 때 확실한 선택입니다. 이러한 상대적으로 간단한 시스템은 풀리 드라이브를 사용하여 벨트를 따라 장력을 생성하고 고속으로 빠르게 도달할 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템이 더 긴 스트로크에 도달하면 벨트 처짐 문제가 발생할 수 있습니다. 장력은 시스템 전체에 걸쳐 유지될 수 없습니다.

또한 고무나 플라스틱 벨트 자체로 인해 시스템에 본질적으로 많은 영향이 있습니다. 시스템 전체에 걸친 이러한 유연성은 진동이나 스프링 현상을 유발하여 캐리지에 휘핑 효과를 일으킬 수 있습니다. 특정 프로세스가 이를 처리할 수 없는 경우 나사 구동 시스템이 더 나은 옵션일 수 있습니다. 스크류 구동 시스템에는 정확한 정지 및 위치 지정을 통해 항상 캐리지를 완벽하게 제어할 수 있는 고정된 기계 요소가 있습니다.

안전은 나사 구동 시스템의 또 다른 장점입니다. 벨트 구동 시스템은 벨트 파손 가능성으로 인해 안전성이 떨어집니다. 이러한 결함은 제어할 수 없으며, 수직 응용 분야에서는 하중이 떨어져 기계나 사람이 손상될 수 있습니다. 나사 구동 시스템에는 그런 문제가 없습니다. 고장이 발생하더라도 나사 구동 시스템은 하중의 낙하를 막아 안전을 보장합니다.

역사적으로 스크류 구동 시스템의 문제는 더 긴 스트로크 길이에 도달하기 어렵다는 것이었습니다. 스크류 구동 시스템은 일반적으로 스크류를 지지하고 더 높은 회전 속도에서 휘핑 효과를 방지하기 위해 베어링 블록 쌍을 사용하여 최대 6미터 길이로 제공될 수 있습니다. 더 낮은 속도에서도 긴 나사는 자체 무게로 인한 굽힘을 방지하는 지지대가 필요합니다. 이 베어링 블록 지지 시스템은 전통적으로 로드 또는 와이어로 연결된 블록 쌍으로 구성됩니다. 쌍은 선형 모션 시스템을 따라 함께 움직입니다.

시스템에 더 긴 스트로크가 필요한 경우 길이를 따라 일정한 분할로 나사를 지지하기 위해 더 많은 베어링 블록 쌍을 추가할 수 있습니다. 함께 작동하는 최대 3~4개의 쌍이 있는 것이 실용적일 수 있지만 블록 사이에 막대나 와이어를 연결하는 것은 이 수를 초과하면 어려워집니다.

더 긴 스트로크

더 긴 스트로크를 달성하기 위한 첫 번째 과제는 더 긴 나사에 더 많은 지지점을 제공할 수 있는 시스템을 만드는 것입니다. 한 가지 해결책은 블록이 연결된 시스템을 없애고 대신 블록이 서로 붕괴되고 필요할 때 분리될 수 있는 시스템을 사용하는 것입니다. 블록이 설정된 위치에 도달하면 그 위치에 머물면서 나사를 안내하고 지지합니다. 이러한 시스템에서는 베어링 블록 쌍을 사용하여 10개, 12개 또는 심지어 13개의 지지점을 구현할 수 있습니다. 볼스크류 또는 리드스크류를 위한 이 지지 시스템은 구부리거나 흔들리지 않고 긴 이동 거리를 가능하게 합니다.

길이가 6미터를 넘으려면 다음 과제는 더 긴 나사를 만드는 것입니다. 그러나 사용 가능한 원자재의 제한으로 인해 나사는 일반적으로 길이가 최대 6m까지만 생산됩니다. 그렇다면 10미터가 넘는 스트로크 길이를 어떻게 달성할 수 있을까요? 답은 두 개의 나사를 서로 연결하고 몇 가지 정밀한 제조 기술을 사용하는 데 있습니다.

리드스크류와 볼스크류는 압연 라인에서 제작되며 각 부품마다 리드 편차가 조금씩 다를 수 있습니다. 따라서 두 부품을 결합하려면 리드 편차의 차이를 극복해야 합니다. 두 개의 나사를 성공적으로 결합하려면 편차가 가장 작은 최고 정밀도의 볼스크류를 사용해야 합니다. 볼스크류는 정밀하게 가공되어야 열이 부품에 유입되어 직경이나 리드 형상이 변경되지 않도록 해야 합니다. 0.01 또는 0.001mm만큼 작은 편차라도 최종 시스템에 문제를 일으킬 수 있습니다.

가공 후 탭과 구멍을 사용하여 두 리드 사이의 편차를 최소화하면서 나사를 결합합니다. 최종적으로 고강도 접착제를 사용하여 고정됩니다. (나사를 함께 용접하면 형상이 다시 변경되고 문제가 발생합니다.)

접이식 지지 블록 시스템과 정밀하게 제작된 나사를 갖춘 나사 구동 시스템은 10.8m 이상의 길이로 제작할 수 있습니다. 스트로크 길이가 2~3미터인 시스템의 최대 속도는 약 4,000rpm입니다. 일반적으로 시스템이 길면 휘핑을 방지하기 위해 회전 속도를 상당히 낮춰야 합니다. 그러나 추가 지지대를 사용하면 최대 10m 길이의 나사 구동 시스템을 4,000rpm으로 실행할 수 있습니다.

긴 길이의 애플리케이션

스트로크 길이가 긴 스크류 구동 시스템은 정밀한 선형 포지셔닝을 제공하기 위해 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 좋은 예는 금속 파이프 및 튜브의 자동 용접 시스템입니다. 긴 이동 거리에 걸쳐 용접 노즐의 정확한 위치 지정이 필요합니다. 티타늄과 같은 고품질 재료를 용접하는 응용 분야에서는 금속의 산화를 방지하기 위해 작업이 진공 상태에서 수행됩니다.

자동차 산업의 많은 응용 분야에는 긴 이동 거리가 필요합니다. 예를 들어, 6축 로봇은 용접이나 머신 텐딩 작업을 위해 긴 행정 선형 액추에이터에 장착되는 경우가 많습니다. 로봇 팔을 운반하는 데 속도는 중요한 요소가 아닐 수 있지만 긴 길이와 매우 정확한 위치 지정이 필요합니다.

광케이블의 제조는 생산되는 섬유의 품질을 손상시키지 않으면서 중단할 수 없는 고속의 연속 작업입니다. 케이블은 대형 릴에 감겨 있습니다. 한 릴이 가득 차면 신속하게 교체해야 제품 손실을 최소화할 수 있습니다. 정밀도와 속도는 공정 효율성에 매우 중요합니다. 긴 나사 구동 시스템은 릴의 무거운 하중을 처리하는 기능과 함께 이 응용 분야에서 두 가지 기능을 모두 제공할 수 있습니다.

수직면에서 중장비를 이동해야 하는 모든 응용 분야에서는 선형 나사의 강성과 오류 방지 기능의 이점을 누릴 수 있습니다. 예를 들어 항공기 산업에서는 고정밀 카메라가 위아래로 움직입니다. 나사는 무거운 무게를 안전하고 정확하게 지탱합니다. 이러한 응용 분야에서는 동적 하중 모멘트를 견디기 위해 직경이 큰 볼이 있는 특수 볼 가이드 시스템이 사용됩니다.

기존 시스템 개선

많은 긴 길이의 선형 모션 응용 분야에서 볼스크류는 완전히 열린 상태로 유지됩니다. 이러한 시스템에는 두 가지 공통적인 문제가 있습니다. 시스템이 원하는 속도로 작동할 수 없거나 개방형 나사에 먼지와 이물질이 달라붙기 때문에 시스템 유지 관리가 어렵고 볼 너트의 조기 고장을 방지하기 위해 정기적인 청소가 필요합니다.

이러한 응용 분야에서 적층형 베어링 블록 구성이 제공하는 추가 지원은 나사가 훨씬 더 빠른 속도로 작동될 수 있음을 의미합니다. 나사를 보호하고 유지 관리 요구 사항을 크게 줄여주는 덮개형 밀봉 시스템을 사용하면 청소 및 신뢰성 문제를 해결할 수 있습니다. 동봉된 나사는 먼지와 이물질의 유입으로부터 보호되며 정기적인 청소 없이도 최적의 성능과 신뢰성을 유지할 수 있습니다.

이러한 시스템에서는 캐리지에 천공된 채널이 장착되고 그리스 니플과 연결될 수 있습니다. 이를 통해 케이싱을 열지 않고도 단일 지점에서 윤활이 가능합니다. 장치를 열 필요가 없기 때문에 제한된 양의 먼지나 물이 시스템에 침투할 수 있습니다. 가장 더러운 환경에서도 보호됩니다.