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볼 나사(볼 스크류)의 효과적인 지지 방법
이번 장에서는 볼 나사의 양끝 베어링 구조와 설계 포인트, 그리고 편리한 조달 방법을 소개합니다.
(1) 볼 나사(볼 스크류) 축의 양끝 지지 방법
볼 나사(볼 스크류) 축의 지지 방법은 크게 세 가지로 나뉩니다: 고정-고정, 고정-지지, 고정-자유. 일반적으로 고정측과 지지측의 양끝 지지 방법을 사용합니다. 볼 나사에 모멘트 하중과 래디얼 하중이 과도하게 부하되지 않도록 베어링과의 장착 정밀도가 매우 중요합니다.
- 고정측: 베어링 내륜을 맞춤 치수로 축에 고정하고, 외륜을 베어링 홀더(서포트 유닛)에 고정하여 축 방향의 이동이 없게 합니다. 앵귤러 볼 베어링을 사용하여 래디얼 하중과 액시얼 하중을 받습니다.
- 지지측: 축의 온도 상승으로 인한 축의 신축을 놓아주기 위해 베어링의 유지 구조를 자유롭게 설계합니다. (【그림1】 참조)
(2) 볼 나사(볼 스크류)의 양끝 지지 방법의 특징
(a) 하중의 종류
볼 나사(볼 스크류)는 나사 축의 회전을 통해 가동체를 고속으로 위치 결정하기 위한 회전 토크를 전달합니다. 따라서 볼 나사 양끝에 있는 베어링에는 축 방향의 액시얼 하중과 축 수직 방향의 래디얼 하중, 양쪽 모두의 하중(반복 교번 하중)이 걸립니다. 이에 따라 베어링 선정과 베어링 홀더의 지지 강성이 중요합니다.
(b) 양끝 형상의 차이
볼 나사는 나사 축 가공 종료 후 너트 유닛을 한쪽에서 삽입하여 장착하기 때문에 나사 축의 양끝 형상(축 직경, 형상)이 다릅니다. 이로 인해 양끝의 베어링 형식이 달라져 설계가 복잡해집니다.
(3) 볼 나사(볼 스크류)의 양끝 베어링 선정
위의 이유로 인해 나사 축의 양끝 베어링 종류와 베어링 홀더의 형상이 다릅니다. 미스미의 서포트 유닛은 고정측과 지지측의 베어링 홀더를 표준화된 1쌍의 서포트 유닛으로 제공하여 번잡한 설계 과정을 간소화합니다. (【사진1】 참조)
(4) 볼 나사(볼 스크류)의 양끝 베어링의 표면 처리
볼 나사(볼 스크류)부나 양끝 베어링은 윤활제가 도포되어 있어 녹 발생이 드물지만, 베어링을 유지하는 홀더(서포트 유닛) 바깥 둘레에는 녹이 생길 수 있습니다. 클린 룸에서 사용하는 설비 등에는 베어링 홀더의 녹 방지 표면 처리를 권장합니다.
결론
볼 나사(볼 스크류)의 지지 방법은 고정-고정, 고정-지지, 고정-자유의 세 가지로 나뉩니다. 적절한 베어링 선택과 설치는 볼 나사의 성능과 수명에 중요한 영향을 미칩니다. 미스미의 표준화된 서포트 유닛을 사용하면 복잡한 설계를 간소화할 수 있습니다. 또한, 클린 룸 환경에서는 베어링 홀더의 녹 방지 처리를 통해 장비의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
출처: 한국 미스미
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