대부분의 선형 모션 어플리케이션에서는 기존의 벨트 또는 스크류 구동 시스템이 적합합니다. 그러나 더 긴 선형 거리가 필요한 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

벨트 구동 시스템은 긴 선형 운동이 필요할 때 확실한 선택입니다. 이 비교적 간단한 시스템은 풀리 구동을 사용하여 벨트를 따라 장력을 생성하며, 고속까지 빠르게 가속할 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템은 스트로크가 길어질수록 벨트 처짐 문제가 발생할 수 있습니다. 시스템 전체에 걸쳐 장력을 유지할 수 없기 때문입니다.

고무 또는 플라스틱 벨트 자체로 인해 시스템에는 본질적으로 많은 변형이 있습니다. 시스템 전체에 걸쳐 이러한 유연성은 진동이나 스프링 현상을 유발하여 캐리지에 휘핑 효과를 발생시킬 수 있습니다. 특정 공정에서 이러한 현상을 감당할 수 없다면 나사 구동 시스템이 더 나은 선택일 수 있습니다. 나사 구동 시스템은 고정된 기계 요소를 통해 캐리지를 항상 완벽하게 제어하고 정확한 정지 및 위치 조정을 보장합니다.

안전성은 나사 구동 시스템의 또 다른 장점입니다. 벨트 구동 시스템은 벨트 파손 가능성 때문에 안전성이 떨어집니다. 이러한 결함은 제어되지 않을 수 있으며, 수직 적용 시 하중이 떨어져 기계나 사람에게 손상을 입힐 수 있습니다. 나사 구동 시스템은 이러한 문제가 없습니다. 고장 발생 시에도 나사 구동 시스템은 하중 낙하를 방지하여 안전을 보장합니다.

역사적으로 나사 구동 시스템의 문제점은 긴 스트로크 길이를 구현하는 데 어려움이 있었다는 것입니다. 나사 구동 시스템은 일반적으로 베어링 블록 쌍을 사용하여 최대 6m 길이까지 제작할 수 있으며, 이는 나사를 지지하고 고속 회전 시 발생하는 휘핑 현상을 방지합니다. 저속에서도 긴 나사는 자체 중량으로 인한 휨을 방지하기 위한 지지대가 필요합니다. 이러한 베어링 블록 지지 시스템은 전통적으로 막대나 와이어로 연결된 블록 쌍으로 구성됩니다. 이 블록 쌍들은 선형 운동 시스템을 따라 함께 움직입니다.

시스템에 더 긴 스트로크가 필요한 경우, 나사를 길이 방향으로 일정한 간격으로 지지하기 위해 베어링 블록 쌍을 더 추가할 수 있습니다. 최대 3개 또는 4개 쌍을 함께 사용하는 것이 실용적일 수 있지만, 이 개수를 초과하면 블록 사이에 막대나 와이어를 연결하는 것이 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 블록의 연결 시스템을 없애고, 대신 필요에 따라 블록이 서로 접혔다가 분리될 수 있는 시스템을 사용하는 것입니다. 블록이 설정 위치에 도달하면 그 위치에 머물러 나사를 안내하고 지지합니다. 이러한 시스템에서는 베어링 블록 쌍을 사용하여 10개, 12개, 심지어 13개의 지지점을 구현할 수 있습니다. 볼스크류 또는 리드스크류를 위한 이러한 지지 시스템은 굽힘이나 휘핑 현상 없이 긴 이동 거리를 가능하게 합니다.

6미터를 초과하는 길이를 만들기 위한 다음 과제는 더 긴 나사를 만드는 것입니다. 하지만 원자재 부족으로 인해 나사는 일반적으로 최대 6미터 길이까지만 생산됩니다. 그렇다면 10미터 이상의 스트로크 길이는 어떻게 달성할 수 있을까요? 정답은 두 개의 나사를 서로 연결하고 정밀한 제조 기술을 적용하는 것입니다.

리드 스크류와 볼 스크류는 압연 라인에서 제조되며, 각 부품은 리드 편차가 약간씩 다를 수 있습니다. 따라서 두 부품을 결합하려면 리드 편차 차이를 극복해야 합니다. 두 스크류를 성공적으로 결합하려면 편차가 가장 작은 최고 정밀도의 볼 스크류를 사용해야 합니다. 볼 스크류는 열이 부품에 침투하여 직경이나 리드 형상이 변형되지 않도록 정밀하게 가공되어야 합니다. 0.01mm 또는 0.001mm만큼 작은 편차라도 최종 시스템에 문제를 일으킬 수 있습니다.

가공 후, 나사는 탭과 구멍을 이용하여 두 리드 사이의 편차를 최소화하며 결합됩니다. 마지막으로 고강도 접착제를 사용하여 고정합니다. (나사를 용접하면 다시 형상이 변형되어 문제가 발생할 수 있습니다.)

접이식 지지 블록 시스템과 정밀 제조된 나사를 갖춘 나사 구동 시스템은 10.8m 이상의 길이로 제작될 수 있습니다. 스트로크 길이가 2~3m인 시스템은 최대 4,000rpm의 속도를 낼 수 있습니다. 일반적으로 더 긴 시스템의 경우, 휘핑 현상을 방지하기 위해 회전 속도를 상당히 낮춰야 합니다. 그러나 추가 지지대를 사용하면 최대 10m 길이의 나사 구동 시스템은 4,000rpm으로 작동할 수 있습니다.

장거리 응용 분야

긴 스트로크 길이의 스크류 구동 시스템은 정밀한 선형 위치 조정을 위해 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 금속 파이프 및 튜브용 자동 용접 시스템이 좋은 예입니다. 긴 이동 거리에 걸쳐 용접 노즐의 정확한 위치 조정이 요구됩니다. 티타늄과 같은 고품질 소재를 용접하는 경우, 금속의 산화를 방지하기 위해 진공 상태에서 작업이 수행됩니다.

자동차 산업의 많은 응용 분야에서 긴 이동 거리가 요구됩니다. 예를 들어, 6축 로봇은 용접이나 기계 관리 작업을 위해 롱스트로크 리니어 액추에이터에 장착되는 경우가 많습니다. 로봇 팔을 운반하는 데 속도가 중요한 요소는 아니지만, 긴 길이와 매우 정확한 위치 결정이 필요합니다.

광케이블 제조는 고속 연속 작업으로, 생산되는 광섬유의 품질을 저하시키지 않고는 중단될 수 없습니다. 케이블은 대형 릴에 감겨 있습니다. 릴 하나가 가득 차면 제품 손실을 최소화하기 위해 신속하게 교체해야 합니다. 공정 효율을 위해서는 정밀성과 속도가 매우 중요합니다. 긴 나사 구동 시스템은 이러한 용도에서 두 가지 모두를 제공할 수 있으며, 릴의 무거운 하중을 견딜 수 있는 능력도 갖추고 있습니다.

수직면에서 중장비를 이동해야 하는 모든 응용 분야에서 선형 스크류의 견고성과 고장 방지 기능은 큰 이점을 제공합니다. 예를 들어, 항공기 산업에서는 고정밀 카메라를 상하로 이동시킵니다. 스크류는 무거운 무게를 안전하고 정밀하게 지탱합니다. 이러한 응용 분야에서는 대구경 볼을 사용한 특수 볼 가이드 시스템이 동적 하중 모멘트를 지지하는 데 사용됩니다.

기존 시스템 개선

많은 긴 길이의 선형 운동 어플리케이션에서 볼스크류는 완전히 개방된 상태로 유지됩니다. 이러한 시스템에는 두 가지 일반적인 문제가 있습니다. 하나는 시스템이 원하는 속도로 작동하지 못하거나, 다른 하나는 개방된 스크류에 먼지와 이물질이 유입되어 시스템 유지 보수가 어려워 볼 너트의 조기 파손을 방지하기 위해 정기적인 청소가 필요하다는 것입니다.

이러한 적용 분야에서는 적층 베어링 블록 구조가 제공하는 추가적인 지지력 덕분에 나사를 훨씬 더 빠른 속도로 작동시킬 수 있습니다. 나사를 보호하고 유지 보수 필요성을 크게 줄여주는 덮개가 있는 밀폐형 시스템을 사용하면 청소 및 신뢰성 문제를 해결할 수 있습니다. 밀폐형 나사는 먼지와 이물질의 유입으로부터 보호되며, 정기적인 청소 없이도 최적의 성능과 신뢰성을 유지할 수 있습니다.

이러한 시스템에서는 캐리지에 구멍을 뚫고 그리스 니플을 연결할 수 있습니다. 이를 통해 케이스를 열지 않고도 단일 지점에서 윤활이 가능합니다. 장치를 열 필요가 없으므로 소량의 먼지나 물이 시스템 내부로 침투할 수 있습니다. 가장 오염된 환경에서도 안전하게 보호됩니다.