설계자와 엔지니어는 일반적으로 선형 모션 시스템의 마찰을 피하거나 완화하려고 노력합니다. 마찰이 항상 나쁜 것은 아니지만(일부 응용 분야에서는 감쇠 효과를 제공하고 서보 튜닝을 개선하는 데 도움이 될 수 있음) 선형 모션 시스템의 경우 부하를 이동하는 데 필요한 힘의 양을 늘리고 열을 생성하며 마모를 증가시킵니다. 그리고 수명도 단축됩니다.
선형 모션 시스템은 다양한 원인으로 인해 마찰을 경험하며, 그 중 일부는 설계 및 적절한 유지 관리를 통해 완화될 수 있습니다. 여기에서는 선형 모션 시스템에서 마찰에 기여하는 요소를 살펴보고 구성 요소 선택 및 시스템 설계를 통해 마찰을 줄이는 방법에 대해 논의합니다.

슬라이딩 대 롤링 접점
선형 모션 시스템에서 마찰을 줄이는 주요 방법 중 하나는 슬라이딩 접촉이 아닌 롤링 접촉이 있는 부품을 사용하는 것입니다. 예를 들어, 슬라이딩 동작에 의존하는 리드 스크류와 플레인 베어링 가이드는 하중 지지 표면 사이의 접촉 면적이 더 크기 때문에 자연스럽게 롤링 요소보다 더 높은 마찰을 경험합니다.
또한 슬라이딩 접촉이 있는 베어링은 정적(시동) 마찰과 동적(동적) 마찰 사이의 더 큰 차이를 경험하며, 이로 인해 스틱 슬립 또는 스틱션이라는 효과가 발생합니다. 스틱 슬립은 (높은) 정지 마찰에서 (낮은) 동적 마찰로의 전환으로 인해 모션 시작 시 시스템이 목표 위치를 초과하게 만들 수 있습니다.
레이스웨이 기하학

롤링 요소 베어링은 슬라이딩 유형보다 마찰이 훨씬 낮지만 마찰이 완전히 없는 것은 아닙니다. 베어링 설계에 내재된 많은 요소들 중 다수가 롤링 요소 베어링의 마찰에 영향을 미칩니다. 한 가지 요소는 궤도의 형상, 즉 전동체와 궤도 사이의 접촉 유형 및 면적입니다.
롤링 베어링은 일반적으로 2개의 궤도 형상, 즉 2점 원호 형상 또는 4점 고딕 아치 형상 중 하나를 사용합니다(이 두 설계의 일부 변형이 존재함). 저마찰 응용 분야의 경우 2점 원호 형상이 일반적으로 선호됩니다. 그 이유는 4점 고딕 아치 설계보다 차동 미끄러짐이 적고 마찰이 적기 때문입니다.

재순환

재순환 볼 및 롤러 베어링에서는 롤링 요소가 부하 영역 안팎으로 전환됨에 따라 부하를 전달하는 요소의 수가 지속적으로 변동합니다. 이로 인해 마찰력의 변화가 발생하여 미세 가공 및 계측과 같은 매우 민감한 응용 분야에 해로울 수 있습니다. 이러한 마찰 변화를 줄이기 위해 재순환 선형 가이드(및 볼 스크류) 제조업체는 재순환 구성 요소 및 프로세스를 최적화하는 데 상당한 연구 개발 노력을 기울였습니다. 일반적으로 정확도 등급이 높은 베어링은 더 부드럽고 일관된 마찰 프로필을 갖습니다.

예압

예압은 부품 사이의 접촉 면적을 늘려 베어링과 가이드(또는 너트와 나사) 사이의 틈새를 제거합니다. 이는 베어링에 더 높은 강성을 제공하고 처짐을 줄이지만 마찰도 더 높아집니다. 이것이 바로 필요한 강성과 정확성을 제공할 수 있는 가장 낮은 예압 수준을 사용하는 것이 권장되는 이유입니다.

물개

선형 가이드와 나사의 모든 설계 및 작동 기능 중에서 가장 큰 마찰을 일으키는 것은 씰을 사용하는 것입니다. 대부분의 응용 분야에서 볼이나 롤러(재순환 여부에 관계없이)에 의존하는 선형 베어링에는 윤활을 유지하고 오염 물질을 차단하기 위해 씰이 필요합니다. 오염도가 높은 환경에서는 일반적으로 측면(측면) 씰과 엔드 씰이 모두 필요합니다.
제조업체는 약간의 여유 공간이 있는 씰부터 양면 완전 접촉 프로파일에 이르기까지 다양한 씰 재료와 유형을 제공하지만 가장 효과적인 씰은 물론 가이드 또는 나사 구성 요소와 가장 많이 접촉하는 씰입니다. 그러나 더 많은 접촉은 더 많은 마찰을 의미합니다. 예압과 마찬가지로 씰링과 관련하여 응용 분야와 환경에 적합한 옵션을 사용하되 너무 지나치지 마십시오.

매끄럽게 하기

윤활의 주요 기능 중 하나는 롤링 또는 슬라이딩 요소 사이의 마찰을 줄이는 것입니다. 그러나 윤활유를 너무 많이 사용하거나 점도가 높은 윤활유를 사용하면 실제로 마찰이 증가할 수 있습니다. 따라서 제조업체의 지침을 따르고 올바른 유형과 올바른 양의 윤활유를 사용하는 것이 중요합니다.

레이디얼 베어링

레이디얼 베어링은 거의 모든 선형 모션 시스템에 존재하며 볼 또는 리드 스크류 샤프트 또는 벨트 구동 시스템의 풀리와 같은 회전 구성 요소를 지원합니다. 선형 가이드 또는 나사와 비교할 때 상대적으로 작지만 이러한 방사형 베어링은 시스템 설계 및 크기 조정 중에 고려해야 할 마찰도 발생합니다.