볼나사

볼나사 종합카탈로그 B

볼나사 종합카탈로그 B 기술해설 특징과분류... B15-6 볼나사의특징... B15-6 미끄럼나사에비해구동토크가 1/3로감소.. B15-6 구동토크산출예... B15-8 고정도를보증한다... B15-9 미동이송이가능... B15-10 백래쉬가적고강성이높다... B15-11 고속이송이가능... B15-12 볼나사의종류... B15-14 선정포인트... B15-16 볼나사선정플로우차트... B15-16 볼나사의정도... B15-19 리드정도... B15-19 장착부정도... B15-22 축방향클리어런스... B15-27 예압... B15-28 예압토크산출예... B15-31 나사축의선정... B15-32 나사축의제작한계길이... B15-32 정밀볼나사의축경과리드표준조합... B15-34 전조볼나사의축경과리드표준조합... B15-35 볼나사축의장착방법... B15-36 허용축방향하중... B15-38 허용회전수... B15-40 너트의선정... B15-43 너트의종류... B15-43 형번의선정... B15-46 축방향하중의산출... B15-46 정적안전계수... B15-47 수명검토... B15-48 강성검토... B15-51 이송나사계의축방향강성... B15-51 위치결정정도의검토... B15-55 위치결정정도의오차원인... B15-55 리드정도의검토... B15-55 축방향클리어런스의검토... B15-55 이송나사계의축방향강성검토... B15-57 이송나사계의강성검토예... B15-57 발열에의한열변위검토... B15-59 주행중의자세변화검토... B15-60 회전토크검토... B15-61 외부하중에의한마찰토크... B15-61 볼나사의예압에의한토크... B15-62 가속에필요한토크... B15-63 볼나사축끝단강도의검토... B15-64 구동모터검토... B15-66 서보모터를사용하는경우... B15-66 스탭핑모터 ( 펄스모터 ) 를사용하는경우.. B15-68 볼나사선정예... B15-69 고속반송장치 ( 수평사용 )... B15-69 수직반송장치... B15-83 옵션... B15-95 방진... B15-96 윤활... B15-97 방청 ( 표면처리등 )... B15-97 볼나사용방진씰... B15-98 와이퍼링 W... B15-99 볼나사용방진커버... B15-101 윤활장치 QZ... B15-102 장착순서와메인터넌스... B15-104 장착순서... B15-104 서포트유니트장착... B15-104 테이블및베이스에조립... B15-104 정도확인및체결... B15-105 모터와연결... B15-105 메인터넌스방법... B15-106 윤활량... B15-106 호칭형번... B15-107 호칭형번의구성예... B15-107 발주시의주의점... B15-111 취급상의주의사항... B15-112 볼나사용옵션취급시주의사항... B15-114 볼나사용윤활장치QZ... B15-114 B

A 제품해설 ( 별도 ) 볼나사의종류... A15-6 선정포인트... A15-8 볼나사선정플로우차트... A15-8 볼나사의정도... A15-11 리드정도... A15-11 장착부정도... A15-14 축방향클리어런스... A15-19 예압... A15-20 나사축의선정... A15-24 나사축의제작한계길이... A15-24 정밀볼나사의축경과리드표준조합... A15-26 전조볼나사의축경과리드표준조합... A15-27 볼나사축의장착방법... A15-28 허용축방향하중... A15-30 허용회전수... A15-32 너트의선정... A15-35 너트의종류... A15-35 형번의선정... A15-38 축방향하중의산출... A15-38 정적안전계수... A15-39 수명검토... A15-40 강성검토... A15-43 이송나사계의축방향강성... A15-43 위치결정정도의검토... A15-47 위치결정정도의오차원인... A15-47 리드정도의검토... A15-47 축방향클리어런스의검토... A15-47 이송나사계의축방향강성검토... A15-49 발열에의한열변위검토... A15-51 주행중의자세변화검토... A15-52 회전토크검토... A15-53 외부하중에의한마찰토크... A15-53 볼나사의예압에의한토크... A15-54 가속에필요한토크... A15-55 볼나사축끝단강도의검토... A15-56 구동모터검토... A15-58 서보모터를사용하는경우... A15-58 스탭핑모터 ( 펄스모터 ) 를사용하는경우.. A15-60 각형번의특징... A15-61 SBN 형, SBK 형, SDA형, HBN 형, SBKH 형.. A15-62 구조와특징... A15-63 볼리테이너효과... A15-63 종류와특징... A15-66 HBN형, SBKH형의조립예... A15-68 치수도, 치수표 SBN형... A15-70 SBK 형... A15-74 SDA 형... A15-78 HBN 형... A15-80 SBKH 형... A15-82 표준재고 BIF형 MDK 형 MBF 형 BNF 형... A15-84 구조와특징... A15-85 종류와특징... A15-86 너트형식과축방향클리어런스... A15-88 치수도, 치수표축단미가공품... A15-90 표준재고 BNK 형... A15-112 특징... A15-113 종류와특징... A15-113 축단완성품의종류와서포트유니트, 너트브라켓대응표.. A15-114 치수도, 치수표 BNK0401-3 축경 :4, 리드 :1... A15-116 BNK0501-3 축경 :5, 리드 :1... A15-118 BNK0601-3 축경 :6, 리드 :1... A15-120 BNK0801-3 축경 :8, 리드 :1... A15-122 BNK0802-3 축경 :8, 리드 :2... A15-124 BNK0810-3 축경 :8, 리드 :10... A15-126 BNK1002-3 축경 :10, 리드 :2... A15-128 BNK1004-2.5 축경 :10, 리드 :4... A15-130 BNK1010-1.5 축경 :10, 리드 :10... A15-132 BNK1202-3 축경 :12, 리드 :2... A15-134 BNK1205-2.5 축경 :12, 리드 :5... A15-136 BNK1208-2.6 축경 :12, 리드 :8... A15-138 BNK1402-3 축경 :14, 리드 :2... A15-140 BNK1404-3 축경 :14, 리드 :4... A15-142 BNK1408-2.5 축경 :14, 리드 :8... A15-144 BNK1510-5.6 축경 :15, 리드 :10... A15-146 BNK1520-3 축경 :15, 리드 :20... A15-148 BNK1616-3.6 축경 :16, 리드 :16... A15-150 BNK2010-2.5 축경 :20, 리드 :10... A15-152 BNK2020-3.6 축경 :20, 리드 :20... A15-154 BNK2520-3.6 축경 :25, 리드 :20... A15-156 BIF형 DIK 형 BNFN 형 DKN 형 BLW 형 BNF 형 DK 형 MDK형 WHF 형 BLK/WGF 형 BNT 형... A15-158 구조와특징... A15-159 종류와특징... A15-163 치수도, 치수표정밀볼나사예압타입... A15-166 정밀볼나사무예압타입... A15-200 B

정밀볼나사무예압타입 ( 각형너트 )... A15-230 호칭형번의구성예... A15-232 DIR형 BLR 형... A15-234 구조와특징... A15-235 종류... A15-237 정도규격... A15-238 장착예... A15-240 치수도, 치수표 DIR형표준리드너트회전볼나사... A15-242 BLR형대리드너트회전정밀볼나사... A15-244 로터리볼나사의허용회전수... A15-246 BNS-A형 BNS 형 NS-A 형 NS 형... A15-248 구조와특징... A15-249 종류... A15-250 정도규격... A15-251 동작패턴... A15-252 조립예... A15-255 사용예... A15-256 사용상의주의... A15-257 치수도, 치수표 BNS-A형콤팩트타입 : 직선운동 + 회전운동.. A15-258 BNS형- 重하중타입 : 직선운동 + 회전운동.. A15-260 NS-A형콤팩트타입 : 직선운동... A15-262 NS형-중하중타입 : 직선운동... A15-264 JPF 형 BTK-V 형 MTF형 WHF 형 BLK/WTF 형 CNF 형 BNT 형.. A15-266 구조와특징... A15-267 종류와특징... A15-268 치수도, 치수표전조볼나사예압타입... A15-272 전조볼나사무예압타입... A15-274 전조볼나사무예압타입 ( 각형너트 )... A15-280 호칭형번의구성예... A15-282 MTF형... A15-284 구조와특징... A15-285 종류와특징... A15-285 치수도, 치수표축단미가공품전조볼나사 MTF형... A15-286 BLR 형... A15-288 구조와특징... A15-289 종류... A15-289 정도규격... A15-290 장착예... A15-291 치수도, 치수표 BLR형대리드너트회전전조볼나사... A15-294 볼나사축의제작한계길이... A15-296 볼나사주변기기... A15-299 EK 형 BK 형 FK 형 EF 형 BF 형 FF 형.. A15-300 구조와특징... A15-300 종류... A15-302 서포트유니트의종류와적용나사축외경.. A15-303 베어링형번과특성치... A15-304 장착예... A15-305 장착순서... A15-306 축단권장형상의종류... A15-308 치수도, 치수표 EK형서포트유니트고정측각형... A15-310 BK형서포트유니트고정측각형... A15-312 FK형서포트유니트고정측환형... A15-314 EF형서포트유니트지지측각형... A15-318 BF형서포트유니트지지측각형... A15-320 FF형서포트유니트지지측환형... A15-322 축단의권장형상H형 (H1, H2, H3)( 서포트유니트 FK형, EK형용 ).. A15-324 축단의권장형상J형 (J1, J2, J3)( 서포트유니트 BK형용 ).. A15-326 축단의권장형상 K형 ( 서포트유니트 FF형, EF형, BF형용 ).. A15-328 MC형... A15-330 구조와특징... A15-330 종류... A15-330 치수도, 치수표너트브라켓... A15-331 RN 형... A15-332 구조와특징... A15-332 종류... A15-332 치수도, 치수표로크너트... A15-333 옵션... A15-335 방진... A15-336 윤활... A15-337 방청 ( 표면처리등 )... A15-337 볼나사용방진씰... A15-338 와이퍼링 W... A15-339 볼나사용방진커버... A15-341 B

윤활장치 QZ... A15-342 각형번의옵션장착후치수... A15-344 와이퍼링 W, 윤활장치 QZ 장착후볼나사너트치수.. A15-344 자바라사양서... A15-352 호칭형번... A15-353 호칭형번의구성예... A15-353 발주시의주의점... A15-357 취급상의주의사항... A15-358 볼나사용옵션취급시주의사항... A15-360 볼나사용윤활장치QZ... A15-360 B

특징과분류 볼나사 볼나사의특징 미끄럼나사에비해구동토크가 1/3 로감소 볼나사는나사축과너트사이에서볼이구름운동을하기때문에높은효율이얻어지며종래의미끄럼나사에비하여구동토크가 1/3 이하입니다. ( 그림1, 그림2 ) 따라서, 회전운동을직선운동으로변환하는것뿐만아니라직선운동을회전운동으로변환하는것도쉽게가능합니다. 100 90 80 70 μ=0.003 μ=0.005 μ=0.01 100 90 80 70 μ=0.003 μ=0.005 μ=0.01 η 60 50 40 30 20 10 μ=0.1 μ=0.2 η 60 50 40 30 20 10 μ=0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 그림 1 정효율 ( 회전 직선 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 그림 2 역효율 ( 직선 회전 ) 리드각산출 Ph tanβ = π dp : 리드각 ( ) d P : 볼중심경 (mm) Ph : 이송나사리드 (mm) B

추력과토크의관계 추력및토크를부여했을때의발생토크, 발생추력은식 (1) ~ (3) 에의해구해집니다. 추력을얻기위한구동토크 특징과분류 볼나사의특징 T = Fa Ph 2π η1 1 T : 구동토크 (N mm) Fa : 안내면의마찰저항 (N) Fa= mg : 안내면의마찰계수 g : 중력가속도 (9.8 m/s 2 ) m : 반송물의질량 (kg) Ph : 이송나사리드 (mm) 1 : 이송나사의정효율 ( B 그림1 참조 ) 토크를부여했을때의발생추력 2π η1 T Fa = Ph 2 Fa : 발생추력 (N) T : 구동토크 (N mm) Ph : 이송나사리드 (mm) 1 : 이송나사의정효율 ( B 그림1 참조 ) 볼나사 추력을부여했을때의발생토크 T = Ph Fa 2π η2 3 T : 발생토크 (N mm) Fa : 입력추력 (N) Ph : 이송나사리드 (mm) 2 : 이송나사의역효율 ( B 그림2 참조 ) B

구동토크산출예 질량 500kg 의물체를유효경 : 33 mm, 리드 : 10mm ( 리드각 :5 30') 의나사로움직일때필요한토크는아래와같습니다. 구름안내 ( = 0.003) 볼나사 ( =0.003 의효율 = 0.96) 14.7N 24N mm 500kg η μ 안내면의마찰저항 Fa=0.003 500 9.8=14.7N 구름안내 ( = 0.003) 미끄럼나사 ( =0.2 의효율 = 0.32) 구동토크 14.7 10 T = 2π 0.96 = 24 N mm 14.7N 73N mm 500kg η μ 안내면의마찰저항 Fa=0.003 500 9.8=14.7N 구동토크 14.7 10 T = 2π 0.32 = 73 N mm B

특징과분류볼나사의특징 고정도를보증한다 볼나사는엄격하게온도관리된공장에서최고수준의설비기계에의해서연삭, 조립, 검사에이르기까지철저한품질관리체제하에서정도보증이되고있습니다. 레이저를이용한자동리드측정기 20 μ 10 0 10 +MAX a = 0.9 0 100 200 300 400 500 MAX a = 0.8 볼나사 20 그림 3 [ 사용조건 ] 호칭형번 : BIF3205-10RRG0+903LC2 리드정도측정데이터 표1 리드정도측정데이터 단위 : mm 항목 규격치 실측치 방향성목표치 0 대표이동량오차 0.011 0.0012 변동 0.008 0.0017 B

미동이송이가능 볼나사는볼에의한구름운동을하기때문에기동토크가극히적고미끄럼운동의경우처럼스틱슬립을일으키지않으므로, 정확한미동이송이가능합니다. 그림4 는볼나사로 1펄스당 0.1μm이송시켰을때의이동량입니다. ( 안내면은 LM 가이드사용 ) μ 0.2μm 그림 4 0.1 m 이송에서의이동데이터 B

특징과분류 볼나사의특징 백래쉬가적고강성이높다 볼나사는예압을부여할수있으므로, 축방향클리어런스를제로이하로줄일수있으며, 예압으로인해고강성을얻을수있습니다. 그림5 에서, 축방향하중이정 (+) 방향으로가해진경우, 테이블은같은 (+) 방향으로변위됩니다. 축방향하중이역 (-) 방향으로가해진경우, 테이블은같은 (-) 방향으로변위됩니다. 그림6 은축방향하중과축방향변위량의관계를보여줍니다. 그림6 에나타난것과같이, 축방향하중의방향이변경되면, 축방향클리어런스가변위량으로서발생합니다. 또, 축방향클리어런스가제로인경우에예압을가하면강성이높아져축방향변위량은작아집니다. 그림 5 볼나사 그림 6 축방향하중에대한축방향변위량 B

고속이송이가능 볼나사는효율이높고열발생이적으므로, 고속이송이가능합니다. 고속예 그림 7 은 2m/s 에서대리드전조볼나사를사용한경우의속도선도를나타냅니다. [ 사용조건 ] 항목시료최대속도안내면 내용 대리드전조볼나사 WTF3060 ( 축경 : 30mm; 리드 : 60mm) 2m/s ( 볼나사회전수 : 2,000 min -1 ) LM 가이드 SR25W 2 0 2000ms 그림 7 속도선도 B

특징과분류볼나사의특징 발열예 그림 8 의동작패턴으로볼나사를사용한경우의나사축의발열데이터를그림 9 에나타냅니다. [ 사용조건 ] 항목 시료 최대속도 저속도 안내면 내용 더블너트정밀볼나사 BIF4010-5 ( 축경 : 40 mm; 리드 : 10 mm; 예압하중 : 2,700 N) 0.217m/s (13m/min) ( 볼나사회전수 : 1300 min -1 ) 0.0042m/s (0.25m/min) ( 볼나사회전수 : 25 min -1 ) LM 가이드 HSR35CA 윤활제리튬계그리스 (No. 2) 0.217m/s 0.0042m/s t1 (1) t2 = 1.4 1.9 t3 0.1 (1) t1 = 0.2 t2 = 1.4, 1.3 t3 = 0.2 (2) 15.9 t1 t2 = 1.3 t3 s 그림 8 동작패턴 볼나사 30 25 20 0 30 60 90 120 150 180 그림 9 볼나사발열데이터 B

볼나사의종류 SBN SBK SDA HBN SBKH BIF DIK BNFN DKN BNF BNT DK MDK BLW BLK DIR BLR WHF WGF / BIF MDK MBF, BNK BNS NS BNF B

특징과분류 볼나사의종류 JPF BTK-V BNT MC RN MTF BLK WHF EK BK EF BF 볼나사 WTF FK FF CNF BLR MTF B

선정포인트 볼나사 볼나사선정플로우차트 볼나사선정순서 볼나사를선정할때에는, 다양한각도로부터선정할필요가있습니다. 다음은볼나사를선정하기 위한측정기준으로서의플로우차트입니다. B 1 B B B B 2 B 3 B 4 B B 3 4 B 3 2 4 5 B B 5 2 3 B

선정포인트 볼나사선정플로우차트 B 5 2 3 B B B 3 4 5 B 1 3 4 5 볼나사 B B B 2 3 5 B A B

[ 볼나사의사용조건 ] 다음조건은볼나사를선정할때에필요한조건입니다. 반송방향 ( 수평, 수직등 ) 반송질량 m (kg) 테이블안내방법 ( 미끄럼, 구름 ) 안내면마찰계수 ( ) 안내면의저항 f(n) 축방향외부하중 F (N) 희망수명시간 L h (h) m/s 스트로크길이 l S (mm) 사용속도 V max (m/s) 가속시간 t 1 (s) 등속시간 t 2 (s) 감속시간 t 3 (s) Vmax α = Vmax 가속거리 l 1 =V max t 1 1000/2 (mm) 등속거리 l 2 =V max t 2 1000 (mm) 감속거리 l 3 =V max t 3 1000/2 (mm) 분당왕복횟수 n (min 1 ) t1 Vmax l 1 l 2 l 3 l 1 l 2 l 3 mm t1 t2 t3 t1 t2 l S l S t3 s mm 위치결정정도 (mm) 반복위치결정정도 (mm) 백래쉬 (mm) 최소이송량 s(mm/ 펄스 ) 구동모터 (AC 서보모터, 스탭핑모터등 ) 모터의정격회전수 N MO (min -1 ) 모터의관성모멘트 J M (kg m 2 ) 모터분해능 ( 펄스 /rev) 감속비 A ( ) B

볼나사의정도 선정포인트볼나사의정도 리드정도 볼나사의리드정도는 JIS규격 (JIS B1192-1997) 에준하여정도관리가되고있습니다. 정도등급 C0 ~ C5는직선성과방향성으로, C7 ~ C10은 300mm에대한이동량오차로서규정되어있습니다. π 그림 1 리드정도용어 볼나사 실이동량 실제볼나사로측정된이동량오차. 기준이동량 일반적으로, 호칭이동량과같지만, 사용용도에 따라의도적으로호칭이동량을보정한값을가질수있습니다. 기준이동량의목표치 나사축의흔들림방지를위해서텐션을가하거 나외부하중이나온도에의한신축을고려해서미리기준이동량을 " 마이너스 " 또는 " 플러스 " 로설정할수가있습니다. 그런경우에는, 기준이동량의목표치를지시하여주십시오. 대표이동량 실이동량의경향을나타내는직선이며, 실이 동량을나타내는곡선으로부터최소이승법에의해서얻어집니다. 대표이동량오차 ( 표시 ) 대표이동량과기준이동량의차이. 변동 대표이동량에평행하게그려진두직선간의실제이동량의최대폭입니다. 변동 /300 임의의나사길이 300mm 에대한변동을나타냅니다. 변동 /2 나사축의 1 회전내의변동입니다. B

표 1 리드정도 ( 허용치 ) 정밀볼나사 전조볼나사 단위 : m 정도등급 C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10 나사부유효길이 초과 이하 대표이동량오차 변동 대표이동량오차 변동 대표이동량오차 변동 대표이동량오차 변동 대표이동량오차 100 3 3 3.5 5 5 7 8 8 18 18 100 200 3.5 3 4.5 5 7 7 10 8 20 18 200 315 4 3.5 6 5 8 7 12 8 23 18 315 400 5 3.5 7 5 9 7 13 10 25 20 400 500 6 4 8 5 10 7 15 10 27 20 500 630 6 4 9 6 11 8 16 12 30 23 630 800 7 5 10 7 13 9 18 13 35 25 800 1000 8 6 11 8 15 10 21 15 40 27 1000 1250 9 6 13 9 18 11 24 16 46 30 1250 1600 11 7 15 10 21 13 29 18 54 35 1600 2000 18 11 25 15 35 21 65 40 2000 2500 22 13 30 18 41 24 77 46 2500 3150 26 15 36 21 50 29 93 54 3150 4000 30 18 44 25 60 35 115 65 4000 5000 52 30 72 41 140 77 5000 6300 65 36 90 50 170 93 6300 8000 110 60 210 115 8000 10000 260 140 주 ) 나사부유효길이의단위 : mm 변동이동량오차 ±50/ 300mm 이동량오차 ±100/ 300mm 이동량오차 ±210/ 300mm 표2 나사부길이 300mm 및 1회전에대한변동 ( 허용치 ) 단위 : m 정도등급 C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10 변동 /300 3.5 5 7 8 18 변동 /2 3 4 5 6 8 표3 종류와등급 종류 시리즈기호 등급 비고 위치결정용 Cp 1, 3, 5 ISO 대응 반송용 Ct 1, 3, 5, 7, 10 주 ) 정도등급은 Cp 시리즈와 Ct 시리즈에도적용됩니다. 상세한내용은삼익THK에문의하여주시기바랍니다. B

선정포인트 볼나사의정도 예 : 기준이동량의목표치 9 m/500 mm로제작된볼나사의리드를측정한결과다음과같은데 이터가얻어졌습니다. 표4 이동량오차에대한측정데이터 단위 : mm 지령위치 (A) 0 50 100 150 이동거리 (B) 0 49.998 100.001 149.996 이동량오차 (A B) 0 0.002 +0.001 0.004 지령위치 (A) 200 250 300 350 이동거리 (B) 199.995 249.993 299.989 349.985 이동량오차 (A B) 0.005 0.007 0.011 0.015 지령위치 (A) 400 450 500 이동거리 (B) 399.983 449.981 499.984 이동량오차 (A B) 0.017 0.019 0.016 측정데이터를그래프로나타내면그림2 와같이됩니다. 위치결정오차 (A-B) 는실이동량으로나타내며, (A-B) 의그래프의경향을대표하는직선은대표이동량이됩니다. 기준이동량과대표이동량사이의차이는대표이동량오차로나타납니다. μ +10 0 10 20 30 100 200 300 400 500 8.8μm A B 9μm/500mm 7μm 볼나사 그림 2 이동량오차에대한측정데이터 [ 측정결과 ] 대표이동량오차 : -7 m 변동 : 8.8 m B

장착부정도 볼나사장착부의정도는 JIS 표준 (JIS B 1192-1997) 에준하여제작합니다. C C EF G EF EF EF C EF E C F G 주 ) 나사축축선의반경방향의전흔들림은 JIS B 1192-1997 을참조하십시오. 그림 3 볼나사장착부정도 B

장착부정도규격 표 5 ~ 표 9 는정밀볼나사의장착부에대한정도규격을나타냅니다. 선정포인트볼나사의정도 표 5 나사축의지지부축선에대한나사홈면의반경방 향원주흔들림과부품장착부의반경방향원주흔들림 나사축외경 (mm) 흔들림 ( 최대 ) 단위 : m 초과이하 C0 C1 C2 C3 C5 C7 8 3 5 7 8 10 14 8 12 4 5 7 8 11 14 12 20 4 6 8 9 12 14 20 32 5 7 9 10 13 20 32 50 6 8 10 12 15 20 50 80 7 9 11 13 17 20 80 100 10 12 15 20 30 주 ) 이항목의측정에는나사축경의흔들림의영향이포함되어있으므로, 나사축전장과지점, 측정점거리비율에의한, 나사축선의전흔들림으로부터보정치를구하여, 위의표에추가할필요가있습니다. 예 : 형번 DIK2005-6RRGO+500LC5 L=500 E1 E-F E2 E-F 볼나사 E1 = e + Δe Δe = L1 L L1=80 E2 80 = 0.06 500 = 0.01 e : 표5 의규격치 (0.012) e : 보정치 L : 나사축전장 L 1 : 지점과측정점의거리 E 2 : 나사축축선의반경방향전흔들림 (0.06) E1 = 0.012 + 0.01 = 0.022 주 ) 나사축축선의반경방향의전흔들림은 JIS B 1192-1997 을참조하십시오. B

표6 나사축의지지부축선에대한지지부단면의직각도 단위 : m 나사축외경 (mm) 직각도 ( 최대 ) 초과 이하 C0 C1 C2 C3 C5 C7 8 2 3 3 4 5 7 8 12 2 3 3 4 5 7 12 20 2 3 3 4 5 7 20 32 2 3 3 4 5 7 32 50 2 3 3 4 5 8 50 80 3 4 4 5 7 10 80 100 4 5 6 8 11 표7 나사축의축선에대한플랜지장착면의직각도 단위 : m 너트외경 (mm) 직각도 ( 최대 ) 초과 이하 C0 C1 C2 C3 C5 C7 20 5 6 7 8 10 14 20 32 5 6 7 8 10 14 32 50 6 7 8 8 11 18 50 80 7 8 9 10 13 18 80 125 7 9 10 12 15 20 125 160 8 10 11 13 17 20 160 200 11 12 14 18 25 표8 나사축의축선에대한너트외주면의반경방향원주흔들림단위 : m 너트외경 (mm) 흔들림 ( 최대 ) 표 9 나사축의축선에대한너트 외주면 ( 평면형장착면 ) 의평행도 장착기준길이 (mm) 평행도 ( 최대 ) 단위 : m 초과 이하 C0 C1 C2 C3 C5 C7 20 5 6 7 9 12 20 20 32 6 7 8 10 12 20 32 50 7 8 10 12 15 30 초과 이하 C0 C1 C2 C3 C5 C7 50 5 6 7 8 10 17 50 100 7 8 9 10 13 17 100 200 10 11 13 17 30 50 80 8 10 12 15 19 30 80 125 9 12 16 20 27 40 125 160 10 13 17 22 30 40 160 200 16 20 25 34 50 장착부의정도측정방법 나사축의지지부측에대한부품장착부의반경방향원주흔들림 ( B 표5 참조 ) V블록으로나사축의지지부를지지합니다. 부품장착부의원호에측정자를위치시키고, 나사축을 1 회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. B

선정포인트볼나사의정도 나사축의지지부축선에대한나사홈면의반경방향원주흔들림 ( B 표5 참조 ) V블록으로나사축의지지부를지지합니다. 너트의원호에측정자를위치시키고, 너트를돌리지않고, 나사축을 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 지지부축선에대한나사축의지지부단면직각도 ( B 표 6 참조 ) V 블록으로나사축의지지부를지지합니다. 나사축의지지부단면에측정자를위치시키고, 나사축을 1 회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 볼나사 나사축의축선에대한플랜지장착면의직각도 ( B 표 7 참조 ) 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 플랜지단면에측정자를위치시키고, 나사축과너트를동시에 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. B

나사축의축선에대한너트외주면의반경방향원주흔들림 ( B 표 8 참조 ) 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 너트의원호에측정자를위치시키고, 나사축을돌리지않고너트를 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 나사축의축선에대한너트외주면 ( 평면형장착면 ) 의평행도 ( B 표9 참조 ) 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 너트 ( 평면형장착면 ) 의원호에측정자를위치시키고, 나사축과평행하게다이얼게이지를움직인때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 나사축의축선의반경방향전흔들림 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 나사축의원호에측정자를위치시키고, 나사축 1회전시켰을때에축방향의여러지점에서의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 주 ) 나사축의반경방향전흔들림은 JIS B 1192-1997 을참조하십시오. B

선정포인트볼나사의정도 축방향클리어런스 정밀볼나사의축방향클리어런스 표 10 은정밀볼나사의축방향클리어런스를보여줍니다. 제작길이가표 11 의값을초과하면, 클리어 런스는부분적으로마이너스 ( 예압상태 ) 로될수있습니다. 볼나사리테이너타입정밀볼나사의축방향클리어런스에대해서는 A ~ A 를참조하여주십시오. 표 10 정밀볼나사의축방향클리어런스 클리어런스기호 G0 GT G1 G2 G3 축방향클리어런스 0 이하 0 ~ 0.005 0 ~ 0.01 0 ~ 0.02 0 ~ 0.05 단위 : mm 표 11 정밀볼나사의각축방향클리어런스의제작한계길이 단위 : mm 나사축외경 GT 클리어런스 G1 클리어런스 G2 클리어런스 C0 C1 C2 C3 C5 C0 C1 C2 C3 C5 C0 C1 C2 C3 C5 C7 4 6 80 80 80 100 80 80 80 100 80 80 80 80 100 120 8 230 250 250 200 230 250 250 250 230 250 250 250 300 300 10 250 250 250 200 250 250 250 250 250 250 250 250 300 300 12 13 440 500 500 400 440 500 500 500 440 500 630 680 600 500 14 500 500 500 400 500 500 500 500 530 620 700 700 600 500 15 500 500 500 400 500 500 500 500 570 670 700 700 600 500 16 500 500 500 400 500 500 500 500 620 700 700 700 600 500 18 720 800 800 700 720 800 800 700 720 840 1000 1000 1000 1000 20 800 800 800 700 800 800 800 700 820 950 1000 1000 1000 1000 25 800 800 800 700 800 800 800 700 1000 1000 1000 1000 1000 1000 28 900 900 900 800 1100 1100 1100 900 1300 1400 1400 1400 1200 1200 30 32 900 900 900 800 1100 1100 1100 900 1400 1400 1400 1400 1200 1200 36 40 45 1000 1000 1000 800 1300 1300 1300 1000 2000 2000 2000 2000 1500 1500 50 55 63 70 1200 1200 1200 1000 1600 1600 1600 1300 2000 2500 2500 2500 2000 2000 80 100 1800 1800 1800 1500 2000 4000 4000 4000 3000 3000 정밀등급정도 C7 의볼나사를 GT, G1 클리어런스로제작하는경우, 클리어런스는부분적으로마이너스로됩니다. 볼나사 전조볼나사의축방향클리어런스 표 12 는전조볼나사의축방향클리어런스를보여줍니다. 표 12 전조볼나사의축방향클리어런스 단위 : mm 나사축외경축방향클리어런스 ( 최대 ) 6 ~ 12 0.05 14 ~ 28 0.1 30 ~ 32 0.14 36 ~ 45 0.17 50 0.2 B

예압 축방향클리어런스를없애고축방향하중에의한변위량을최소로하기위해서는예압을가합니다. 고정도위치결정을실행하는경우, 예압을가하는것이일반적입니다. 예압하의볼나사의강성 볼나사에예압이가해지는경우, 너트의강성이증가합니다. 그림4 는예압이가해진경우와예압이가해지지않은경우의볼나사의탄성변위곡선을보여줍니다. 2δao δao 0 Ft=3Fao 그림 4 볼나사의탄성변위곡선 B

선정포인트볼나사의정도 그림 5 는싱글너트타입의볼나사를나타냅니다. Fa0 Fa0 Fa δa Fa Fa' Fa Fa' Fa0 FB FA Ft FB FA 그림5 δ A δa0 δ B δa0 그림6 A,B측은너트중앙의홈피치를변경하는것으로위상을만들어예압하중 (Fa 0 ) 을부여하고있습니다. 예압하중에따라 A,B측은 a 0 의탄성변위를합니다. 이상태로외부에서축방향하중 (Fa) 가작용하면 A,B측의변위량은다음과같습니다. δa = δa0 + δa δb = δa0 - δa 즉, A,B 측에걸리는하중은다음과같습니다. FA = Fa0 + (Fa - Fa') FB = Fa0 - Fa' 볼나사 따라서, 예압을부여함으로써 A측에걸리는하중은 Fa-Fa' 가되고, 예압을부여하지않는경우에는걸리는하중의 Fa' 만큼부하하중이감소하여변위량은작아집니다. 그효과는 B측의예압하중에따른변위량 ( a 0 ) 이제로가될때까지입니다. 어디까지탄성변위량이감소되는가? 예압이가해지지않은볼나사에서의축방향하중과탄성변위량간의관계는 a Fa 2/3 와같이표현할수있습니다. 그림6 으로부터다음식이성립됩니다. 2/3 δa0 = KFa0 2/3 2δa0 = KFt 2 Ft 3 ( ) Fa0 K = 2 Ft = 2 3/2 Fa0 = 2.8Fa0 3Fa0 그러므로, 예압의약 3배의축방향하중 (F t ) 이외부에서가해지는경우예압하의볼나사는 a 0 만큼변위량이발생합니다. 결과적으로, 예압하의볼나사의변위량은무예압경우의볼나사의변위량 (2 a 0 ) 의절반이됩니다. 위에설명된것과같이, 축방향하중의예압효과는가해진예압의약 3배로되기때문에, 최적예압은최대축하중의 1/3 입니다. 그렇지만, 과도한예압은수명과발열에좋지않은영향을준다는것에유의해주십시오. 최대예압은기본동정격하중 (Ca) 의 10% 로설정하십시오. B

예압토크 예압토크는 JIS 규격 (JIS B 1192-1997) 에따라관리됩니다. 0 그림 7 예압토크용어 예압동토크외부하중없이주어진예압하에서볼나사의나사축을연속적으로회전시키는데필요한토크. 실토크실제볼나사로측정된예압동토크. 토크변동치목표치로설정된예압동토크변동치. 기준토크에대해서플러스또는마이너스로될수있습니다. 토크변동율기준토크에대한토크변동율. 기준토크목표로설정된예압동토크. 기준토크산출 예압을가한볼나사의기준토크는식 (4) 에의해얻어집니다. 0.5 Fa0 Ph Tp = 0.05 (tanβ) 4 2π T p : 기준토크 (N mm) : 리드각 Fa 0 : 예압하중 (N) Ph : 리드 (mm) B

선정포인트볼나사의정도 예압토크산출예 볼나사 BIF4010-10G0+1500LC3의나사부길이 1300mm( 축경 40mm, 볼중심경 41.75mm, 리드 10mm) 에서예압하중 3000N을가한경우의볼나사예압토크는아래와같이산출합니다. 기준토크산출 : 리드각 10 tanβ = = = 0.0762 π π 41.75 Fa 0 : 예압하중 =3000N Ph : 리드 = 10mm Fa 0 Ph 3000 10 Tp = 0.05 (tanβ) 0.5 = 0.05 (0.0762) 0.5 = 865N mm 2π 2π 토크변동치산출 1300 = = 32.5 40 40 따라서, 표13 의기준토크가 600N mm~1000n mm, 나사부유효길이 4000mm이하의 40, 정도등급 C3이되므로토크변동율은 30% 가됩니다. 결과적으로, 토크변동은다음과같습니다. 865 (1 0.3) = 606 N mm ~ 1125 N mm 결과기준토크 토크변동치 : 865 N mm : 606 N mm ~ 1125 N mm 볼나사 기준토크 N mm 표13 토크변동률허용범위 나사부유효길이 4,000mm 이하 4,000mm 초과 10,000mm 이하 40 40 60 정도등급 정도등급 정도등급 초과 이하 C0 C1 C3 C5 C7 C0 C1 C3 C5 C7 C3 C5 C7 200 400 30% 35% 40% 50% 40% 40% 50% 60% 400 600 25% 30% 35% 40% 35% 35% 40% 45% 600 1000 20% 25% 30% 35% 40% 30% 30% 35% 40% 45% 40% 45% 50% 1000 2500 15% 20% 25% 30% 35% 25% 25% 30% 35% 40% 35% 40% 45% 2500 6300 10% 15% 20% 25% 30% 20% 20% 25% 30% 35% 30% 35% 40% 6300 10000 15% 15% 20% 30% 20% 25% 35% 25% 30% 35% B

나사축의선정 나사축의제작한계길이 정도등급에의한정밀볼나사의최대길이가표14 에표시되어있으며, 전조볼나사의경우는 B 의표15 에표시되어있습니다. 축치수가표14, 표15 에서의제작한계를초과하는경우에는삼익THK에문의하여주시기바랍니다. 표14 정밀볼나사의정도등급별제작한계길이 단위 : mm 나사축전장 나사축외경 C0 C1 C2 C3 C5 C7 4 90 110 120 120 120 120 6 150 170 210 210 210 210 8 230 270 340 340 340 340 10 350 400 500 500 500 500 12 440 500 630 680 680 680 13 440 500 630 680 680 680 14 530 620 770 870 890 890 15 570 670 830 950 980 1100 16 620 730 900 1050 1100 1400 18 720 840 1050 1220 1350 1600 20 820 950 1200 1400 1600 1800 25 1100 1400 1600 1800 2000 2400 28 1300 1600 1900 2100 2350 2700 30 1450 1700 2050 2300 2570 2950 32 1600 1800 2200 2500 2800 3200 36 2100 2550 2950 3250 3650 40 2400 2900 3400 3700 4300 45 2750 3350 3950 4350 5050 50 3100 3800 4500 5000 5800 55 2000 3450 4150 5300 6050 6500 63 5200 5800 6700 7700 70 6450 7650 9000 4000 80 6300 7900 9000 10000 100 10000 10000 B

선정포인트 나사축의선정 표15 전조볼나사의정도등급별제작한계길이 단위 : mm 나사축전장 나사축외경 C7 C8 C10 6 ~ 8 320 320 10 ~ 12 500 1000 14 ~ 15 1500 1500 1500 16 ~ 18 1500 1800 1800 20 2000 2200 2200 25 2000 3000 3000 28 3000 3000 3000 30 3000 3000 4000 32 ~ 36 3000 4000 4000 40 3000 5000 5000 45 3000 5500 5500 50 3000 6000 6000 볼나사 B

정밀볼나사의축경과리드표준조합 정밀볼나사의축경과리드의표준조합을표 16 에나타냅니다. 볼리테이너정밀볼나사의축경과리드의표준조합에관해서는 A ~ A 를 참조하여주십시오. 사용상표이외의볼나사가필요한경우에는삼익THK로문의하여주시기바랍니다. 나사축외경 4 5 6 표 16 나사축외경과리드의표준조합 ( 정밀볼나사 ) 리드 단위 : mm 1 2 4 5 6 8 10 12 15 16 20 24 25 30 32 36 40 50 60 80 90 100 8 10 12 13 14 15 16 18 20 25 28 30 32 36 40 45 50 55 63 70 80 100 120 : 재고품 [ 나사축을규격화한나사축조합표준재고품 ( 축단미가공품, 축단완성품 )] : 준표준품 B

선정포인트 나사축의선정 전조볼나사의축경과리드표준조합 전조볼나사의축경과리드의표준조합을표 17 에나타냅니다. 표17 나사축외경과리드의표준조합 ( 전조볼나사 ) 단위 : mm 리드나사축외경 1 2 4 5 6 8 10 12 16 20 24 25 30 32 36 40 50 60 80 100 6 8 10 12 14 15 16 18 20 25 28 30 32 36 40 45 50 볼나사 : 표준재고 : 준표준품 B

볼나사축의장착방법 그림1 ~ 그림4 는나사축에대한대표적인장착방법을보여줍니다. 허용축방향하중과허용회전수는나사축에대한장착방법에따라다릅니다. 그러므로, 사용조건에따라적합한장착방법을선택할필요가있습니다. 그림 1 나사축의장착방법 : 고정 - 자유 그림 2 나사축의장착방법 : 고정 - 지지 B

선정포인트 볼나사축의장착방법 그림 3 나사축의장착방법 : 고정 - 고정 볼나사 그림 4 너트회전볼나사에대한나사축장착방법 : 고정 - 고정 B

허용축방향하중 나사축의좌굴하중 볼나사의경우, 축방향으로최대축방향하중이작용하였을때나사축에좌굴이발생하지않도록 나사축을선정할필요가있습니다. B 의그림 5 은나사축경과좌굴하중간의관계를보여줍니다. 계산으로좌굴하중을결정하는경우, 아래의식 (5) 으로부터얻을수있습니다만, 안전을위해 0.5 를 안전계수로서곱하여줍니다. P1 = η 1 π 2 4 E I d1 0.5 = η 2 10 4 2 la 2 la P 1 : 좌굴하중 (N) l a : 장착간거리 (mm) E : 영률 (2.06 10 5 N/mm 2 ) I : 축의최소단면 2 차모멘트 (mm 4 ) I = π 64 d1 4 d1: 1, 2 = 장착방법에따른계수 고정 - 자유 1 =0.25 2 =1.3 고정 - 지지 1 =2 2 =10 고정 - 고정 1 =4 2 =20 5 나사축의허용인장압축하중 축방향하중이볼나사에가해진경우에는나사축의항복응력에대해좌굴하중뿐만아니라허용인 장압축하중을고려할필요가있습니다. 허용인장압축하중은식 (6) 로부터얻어집니다. P2 = σ π 4 2 2 d1 = 116d1 6 P 2 : 허용인장압축하중 (N) : 허용인장압축응력 (147 MPa) d 1 : 나사축곡경 (mm) B

선정포인트 허용축방향하중 10000 8000 6000 4000 φ 80 φ 100 2000 1000 800 600 φ 45 φ 40 φ 36 φ φ 32 30 φ 28 φ 25 φ 20 φ φ φ φ 70 63 55 50 400 φ 18 φ 16 200 φ 8 φ 10 φ 15 φ 14 φ 12 볼나사 φ 6 0.4 0.6 0.8 1 2 4 6 8 10 2 4 6 8 10 2 2 2 4 6 8 10 2 4 6 8 10 2 2 4 6 8 10 3 4 6 8 10 2 4 6 8 10 2 2 4 6 8 10 3 2 2 4 그림 5 허용축방향하중선도 B

허용회전수 나사축의위험속도 회전속도가높아지면볼나사의고유진동수에의해서공진을일으켜서조작불능으로될수있습니 다. 그러므로, 공진점 ( 위험속도 ) 아래에서사용가능하도록선정합니다. B 의그림 6 는나사축경과위험속도간의관계를보여줍니다. 계산으로위험속도를산출하는경우, 아래의식 (7) 으로부터얻을수있습니다만, 0.8 을안전계수로 곱해줍니다. 2 60 E 10 3 λ1 I d1 N1 = 0.8 = λ2 10 7 2 2 2π lb γ A lb N 1 : 위험속도에의한허용회전수 (min 1 ) l b : 장착간거리 (mm) E : 영률 (2.06 10 5 N/mm 2 ) I : 축의최소단면 2 차모멘트 (mm 4 ) 7 I = π d1 4 64 d1: : 밀도 ( 비중 ) (7.85 10 6 kg/mm 3 ) A : 나사축단면적 (mm 2 ) A = π d1 2 4 1, 2 : 장착방법에따른계수 고정 - 자유 1 =1.875 2 =3.4 지지 - 지지 1 =3.142 2 =9.7 고정 - 지지 1 =3.927 2 =15.1 고정 - 고정 1 =4.73 2 =21.9 B

DN 치 볼나사의허용회전수는나사축의위험속도와 DN 치에의하여구하여야합니다. DN 치에의해결정되는허용회전수는아래의식 (8) ~ (15) 에의해산출할수있습니다. 선정포인트 허용회전수 볼리테이너 대리드 SBK 형 (SBK3636, SBK4040, SBK5050 의경우 ) N2 = 210000 8-1 D SBK형 ( 상기형번, 소형 SBK형 이외의경우 ) N2 = 160000 8-2 D 정밀 총볼 표준리드 SBN형, HBN형, SBKH형 N2 = 130000 9 D 슈퍼리드 대리드 표준리드 WHF 형 WGF 형 BLW 형, BLK 형, DIR 형, BLR 형 BIF 형, DIK 형, BNFN 형, DKN 형, BNF 형, BNT 형, DK 형, MDK 형, MBF 형, BNK 형, BNS 형, NS 형 N2 = 120000 10 D N2 = 70000 D 11 전조 총볼 슈퍼리드 대리드 표준리드 WHF 형 WTF 형, CNF 형 BLK 형, BLR 형 N2 = 100000 12 D N2 = 70000 D 13 BTK-V형 N2 = 100000 14 D JPF 형, BNT 형, MTF 형 N2 = 50000 D 15 볼나사 N 2 : DN치에의한허용회전수 (min -1 (rpm)) D : 볼중심경 ( 각형번의치수표에기재되어있습니다 ) 위험속도에의한허용회전수 (N 1 ) 와 DN치에의한허용회전수 (N 2 ) 중에낮은회전수를허용회전수로 합니다. 소형SBK(SBK1520~SBK3232), SDA형의허용회전수 (N 2 ) 는치수표내의최대허용회전수가됩니다. ( A ~ A, A ~ A 치수표참조 ) 사용회전수가 N 2 를초과하는경우는삼익THK로문의하여주십시오. B

10000 8000 6000 4000 2000 1000 800 600 400 200 4 6 8 10 2 2 4 6 8 10 3 2 2 4 6 8 10 3 2 4 6 8 10 4 4 6 8 10 3 2 4 6 8 10 4 2 φ φ φ φ φ 55φ φ 45φ φ φ 32φ φ 28φ φ 16φ φ 18φ 100 80 70 63 50 40 36 30 25 20 15 φ 14φ 12 φ 10 φ 8 φ 6 그림 6 허용회전수선도 B

너트의선정 선정포인트 너트의선정 너트의종류 볼나사의너트는볼순환방식에따라리턴파이프타입, 디플렉터타입, 엔드캡타입으로분류됩니다. 각순환방식의특징을아래에나타냅니다. 순환방식뿐만아니라, 볼나사는예압방법에의해서도분류됩니다. 볼순환방식에의한종류 리턴파이프타입 (SBN 형, BNF 형, BNT 형, BNFN 형, BIF 형, BTK-V 형 ) 리턴피스타입 (HBN 형 ) 볼순환용으로리턴파이프를사용하는가장일반적인타입의너트입니다. 리턴파이프에의해볼이안내되고파이프를통과해서, 원래의위치로되돌려서무한운동을하게해줍니다. 리턴파이프너트의구조예 디플렉터타입 (DK형, DKN형, DIK형, JPF형, DIR형, MDK형 ) 가장콤팩트한너트타입입니다. 볼은디플렉터에의해이동방향이변경되며, 나사축의외주면을따라원래의위치로되돌아가는무한운동을합니다. 심플너트의구조예 볼나사 엔드캡식 : 대리드너트 (SBK형, SDA형, SBKH형, WHF형, BLK형, WGF형, BLW형, WTF형, CNF형, BLR형 ) 고속이송에가장적합한너트타입입니다. 볼은엔드캡에의해안내되고, 너트의관통구멍을통과해서원래의위치로돌아가무한운동을합니다. 대리드너트의구조예 B

예압방식에의한종류 정위치예압방식 더블너트예압 (BNFN 형, DKN 형, BLW 형 ) 간좌가 2 개의너트사이에삽입되어서예압을부여합니다. 옵셋예압방식 (SBN형, BIF형, DIK형, SBK형, DIR형 ) 더블너트방식보다더욱콤팩트한옵셋예압은간좌를사용하지않고너트의홈피치를변경해서예압을부여합니다. B

선정포인트너트의선정 정압예압방식 (JPF형) 스프링구조가너트의중앙에설치되어너트의중앙에서홈피치를변경하여예압을부여합니다. 볼나사 B

형번의선정 축방향하중의산출 수평장착의경우 일반적인반송시스템에서, 수평으로워크를왕복운동하는경우가해지는축방향하중 (Fa n ) 은다음식에의해구해집니다. Fa1= μ mg + f + mα 16 Fa2= μ mg + f 17 Fa3= μ mg + f mα 18 Fa4= μ mg f mα 19 Fa5= μ mg f 20 Fa6= μ mg f + mα 21 V max : 최대속도 (m/s) t 1 : 가속시간 (m/s) α = Vmax t1 μ Fa 1 : 왕로가속시축방향하중 Fa 2 : 왕로등속시축방향하중 Fa 3 : 왕로감속시축방향하중 Fa 4 : 복로가속시축방향하중 Fa 5 : 복로등속시축방향하중 (N) (N) (N) (N) (N) Fa 6 : 복로감속시축방향하중 (N) m : 반송질량 (kg) : 안내면의마찰계수 ( ) f : 안내면저항 ( 하중없는경우 ) (N) 수직장착의경우 일반적인반송시스템에서, 수직으로워크를왕복운동하는경우가해지는축방향하중 (Fa n ) 은다음식에의해구해집니다. Fa1= mg + f + mα 22 Fa2= mg + f 23 Fa3= mg + f mα 24 Fa4= mg f mα 25 Fa5= mg f 26 Fa6= mg f + mα 27 μ V max : 최대속도 (m/s) t 1 : 가속시간 (m/s) α = Vmax t1 Fa 1 : 상승가속시축방향하중 Fa 2 : 상승등속시축방향하중 Fa 3 : 상승감속시축방향하중 Fa 4 : 하강가속시축방향하중 Fa 5 : 하강등속시축방향하중 (N) (N) (N) (N) (N) Fa 6 : 하강감속시축방향하중 (N) m : 반송질량 (kg) f : 안내면저항 ( 무부하시 ) (N) B

선정포인트 형번의선정 정적안전계수 기본정정격하중 (C 0 a) 은일반적으로볼나사의허용축방향하중과같습니다. 조건에따라서는, 계산된하중에대해서다음의정적안전계수를고려할필요가있습니다. 볼나사가정적또는작동중일때, 충격또는기동정지시에발생하는관성으로인해서예상치못한외부힘이가해질수가있습니다. Famax = C0a fs 28 Fa max : 허용축방향하중 (kn) C 0 a : 기본정정격하중 (kn) f S : 정적안전계수 ( 표1 참조 ) 표1 정적안전계수 (f S ) LM 시스템을사용하는기계 일반산업기계 공작기계 하중조건 f S 의하한 진동이나충격이없을때 1.0 ~ 3.5 진동이나충격이있을때 2.0 ~ 5.0 진동이나충격이없을때 1.0 ~ 4.0 진동이나충격이있을때 2.5 ~ 7.0 기본정정격하중 (C 0 a) 은최대응력을받고있는접촉부에있어서전동체의영구변형량과전동면의영구변형량의합이전동체직경의 0.0001 배가되는방향과크기가일정한정지하중을말합니다. 볼나사에서는축방향하중으로정의합니다. ( 볼나사의각각의수치는각형번의치수표에기재되어있습니다.) 허용하중에대한안전률 (HBN 형, SBKH 형 ) 고부하볼나사 HBN 형및고부하고속볼나사 SBKH 형은종래의볼나사에고부하조건하에서도긴 수명을실현할수있도록설계되어축방향하중에대해서는허용하중Fp를고려해야합니다. 허용하중Fp란고부하볼나사가받을수있는최대축방향하중으로이를초과하지않는범위에서사용하여주십시오. 또한, 실제로작용하는축방향하중이충격등에의해서변화하는경우에는허용하중 Fp에대해안전을고려하여주십시오. 볼나사 Fp Fa > 1 29 Fp : 허용하중 (kn) Fa : 축방향하중 (kn) B

수명검토 볼나사의수명 볼나사가외부하중을받으면서운동을할경우전동면이나볼에계속적인반복응력이작용하기때 문에한계에이르면전동면은피로파손되어표면의일부가비늘모양으로볏겨지게됩니다. 이것을플레이킹이라고합니다. 볼나사의수명이란전동면또는볼이재료의구름피로에의해최초의플레이킹이발생할때까지의총회전수를말합니다. 볼나사의수명은동일하게제작된것을동일운전조건으로사용하여도큰차이를나타냅니다. 이때문에볼나사의수명을구하는기준으로써다음과같이정의된정격수명을사용합니다. 정격수명이라는것은 1군의동일볼나사를동일조건으로각각운동시켰을때이중의 90% 가플레이킹을일으키지않고도달가능한총회전수를말합니다. 정격수명산출 볼나사의정격수명은기본동정격하중 (Ca) 과부하축방향하중을사용해서다음식 (30) 에의해구해 집니다. 정격수명 ( 총회전수 ) L = 3 ( ) Ca fw Fa 10 6 30 L : 정격수명 ( 총회전수 ) (rev) Ca : 기본동정격하중 (N) Fa : 부하축방향하중 (N) f w : 하중계수 ( 표2 참조 ) 표 2 하중계수 (f W ) 진동 / 충격속도 (V) f W 미 소 중 대 미속의경우 V 0.25m/s 저속의경우 0.25<V 1m/s 중속의경우 1<V 2m/s 고속의경우 V>2m/s 1 ~ 1.2 1.2 ~ 1.5 1.5 ~ 2 2 ~ 3.5 기본동정격하중 (Ca) 은볼나사가하중을받고운동할경우의수명산출에사용합니다. 기본동정격하중이란, 1 군의동일볼나사를각각운동시켰을때정격수명이 L=10 6 회전이되는방향과크기가변동하지않는하중을말합니다. ( 기본동정격하중은치수표중에기재되어있습니다. 정격수명은양호한윤활이확보되고, 이상적인장착조건에서조립하는것을전제로하중계산을하여, 산출하고있습니다. 장착부의재질의정도및변형에따라수명에영향을줄우려가있습니다. B

수명시간 선정포인트 분당회전수가결정되면, 수명시간은정격수명 (L) 을이용해서다음식 (31) 에의해구해집니다. L Lh = = 60 N L Ph 2 60 n ls 31 L h : 수명시간 (h) N : 분당회전수 (min -1 ) n : 분당왕복횟수 (min 1 ) Ph : 볼나사리드 (mm) l S : 스트로크길이 (mm) 주행거리수명 주행거리수명은정격수명 (L) 과볼나사리드를이용해서다음식 (32) 에의해구해집니다. LS = L Ph 32 10 6 L S : 주행거리수명 (km) Ph : 볼나사리드 (mm) 형번의선정 예압을고려한부하하중과수명볼나사를예압 ( 중하중 ) 하에서사용하는경우에는, 볼나사너트가이미내부하중을받고있으므로수명을계산할때에예압하중을고려할필요가있습니다. 예압하중은형번을설정한후, 삼익THK에문의하여주시기바랍니다. 평균축방향하중볼나사에작용하는축방향하중이변동하는경우에는, 평균축방향하중을산출하여수명을계산합니다. 평균축방향하중 (F m ) 은변동하중조건에의한수명과동등한수명이되는일정하중입니다. 하중이단계로변화하면, 평균축방향하중은다음식에의해구해집니다. 볼나사 Fm = 3 1 l 3 3 3 (Fa1 l1 + Fa2 l2 + + Fan ln) 33 F m : 평균축방향하중 (N) Fa n : 변동하중 (N) l n : 하중 (F n ) 을받아주행한거리 l : 총주행거리 B

거리대신에회전속도와시간을이용해서평균축방향하중을산출하는경우, 다음식으로거리를산출하여평균축방향하중을계산하십시오. l = l 1 + l 2 + l n l 1 = N 1 t 1 l 2 = N 2 t 2 l n = N n t n N: 회전수 t: 시간 부하하중의부호가변화하는경우변동하중에대한모든부호가동일할경우, 식 (33) 이문제없이적용되지만, 변동하중의부호가동작에따라변하는경우에는하중의방향을고려하여정부호하중의축방향평균하중, 역부호하중의축방향평균하중을계산합니다. ( 정부호하중의평균축방향하중을계산하는경우, 역부호하중을제로로하여계산합니다.) 2개의축방향평균하중에서더큰쪽이수명계산시의축방향평균하중이됩니다. 예 : 다음하중조건을가지는평균축방향하중계산하면아래와같습니다. 동작 No. 변동하중 Fa n (N) 주행거리 l n (mm) No.1 10 10 No.2 50 50 No.3 40 10 No.4 10 70 변동하중과주행거리의첨자는동작 No. 를나타냅니다. 정부호방향하중의평균축방향하중플러스부호하중의평균축방향하중을계산하기위해서는, Fa 3 와 Fa 4 가제로라고가정하십시오. 3 3 3 Fa1 l1 + Fa2 l2 Fm1 = = 35.5N l1 + l2 + l3 + l4 역부호방향하중의평균축방향하중마이너스부호하중의평균축방향하중을계산하기위해서는, Fa 1 과 Fa 2 가제로라고가정하십시오. 3 3 3 Fa3 l3 + Fa4 l4 Fm2 = = 17.2N l1 + l2 + l3 + l4 따라서, 정부호방향하중의평균축방향하중 (F m1 ) 이수명계산을위한평균축방향하중 (F m ) 으로채택됩니다. B

강성검토 선정포인트강성검토 NC 공작기계나정밀기계에있어서이송나사의위치결정정도를향상또는절삭력에의해야기되는변위를줄이기위해서, 각종구성요소의강성을균형있게설계합니다. 이송나사계의축방향강성 이송나사시스템의축방향강성이 K인경우, 축방향탄성변위량은다음식 (34) 에의해구해집니다. δ = Fa K 34 : 이송나사계의축방향탄성변위량 ( m) Fa : 부하축방향하중 (N) 이송나사시스템의축방향강성 (K) 는다음식 (35) 에의해구해집니다. 1 K 1 1 1 = + + + KS KN KB 1 KH 35 K : 이송나사시스템의축방향강성 (N/ m) K S : 나사축의축방향강성 (N/ m) K N : 너트의축방향강성 (N/ m) K B : 지지베어링의축방향강성 (N/ m) K H : 너트브라켓과지지베어링브라켓의강성 (N/ m) 볼나사 나사축의축방향강성 나사축의축방향강성은축을장착하는방법에따라다릅니다. 고정 - 지지 ( 자유 ) 의경우 A E KS = 36 1000 L A : 나사축단면적 (mm 2 ) π A = d1 2 4 d 1 : 나사축곡경 (mm) E : 영률 (2.06 10 5 N/mm 2 ) L : 장착간의거리 (mm) B 의그림7 은나사축에대한축방 향강성선도를보여줍니다. L B

고정 - 고정의경우 A E L KS = 1000 a b 37 L a = b = KS 2 a L b KS = 4A E 1000L B 의그림8 은이구성에서의나사축에대한축방향강성선도를보여줍니다. 10 8 6 φ 100 4 μ 2 1 8 6 4 2 10 1 8 6 4 φ 4 6 8 φ φ φ 10 8 6 φ 80 φ 70 φ 63 φ 55 φ 50 φ 45 φ 40 φ 36 φ 32 φ 30 φ 28 φ 25 φ 14 φ 12 φ 20 φ 18 φ 16 φ 15 10 2 2 4 6 8 10 3 2 4 6 8 10 4 그림 7 나사축의축방향강성 ( 고정 - 자유, 고정 - 지지 ) B

선정포인트 강성검토 μ 10 8 6 4 2 1 8 6 4 2 φ φ φ φ 63 φ 55 φ 50 φ 45 φ 40 φ 36 φ φ 32 30 φ φ 20 28 φ 18 25 φ 16 φ 15 14 12 φ 10 φ 8 φ 6 φ φ 100 80 φ 70 10 1 8 6 4 φ 4 6 8 10 2 2 4 6 8 10 3 2 4 6 8 10 4 그림 8 나사축의축방향강성 ( 고정 - 고정 ) 너트의축방향강성 너트의축방향강성은예압에따라크게달라집니다. 볼나사 무예압타입기본동정격하중 (Ca) 의 30% 에해당하는축방향하중이가해진경우의이론적축방향강성은치수표에표시되어있습니다. 이값은너트장착브라켓에관련된구성요소의강성은포함하지않습니다. 그러므로, 일반적으로표에서의값의약 80% 의값으로설정하십시오. 부하축방향하중이기본동정격하중 (Ca) 의 30% 와다를때의강성치는다음식 (38) 에의해구해집니다. ( ) 1 Fa 3 KN = K 0.8 0.3Ca 38 K N : 너트의축방향강성 (N/ m) K : 치수표의강성치 (N/ m) Fa : 부하축방향하중 (N) Ca : 기본동정격하중 (N) B

예압타입기본동정격하중 (Ca) 의 10% 에해당하는축방향하중이가해진경우의이론적축방향강성은치수표에표시되어있습니다. 이값은너트장착브라켓에관련된구성요소의강성은포함하지않습니다. 그러므로, 일반적으로표에서의값의약 80% 의값으로설정하십시오. 예압하중이기본동정격하중 (Ca) 의 10% 와다를때의강성치는다음식 (39) 에의해구해집니다. ( ) Fa0 3 KN = K 0.8 0.1Ca 1 39 K N : 너트의축방향강성 (N/ m) K : 치수표의강성치 (N/ m) Fa 0 : 예압하중 (N) Ca : 기본동정격하중 (N) 지지베어링의축방향강성 볼나사지지베어링의강성은사용되는지지베어링에따라다릅니다. 대표적인앵귤러볼베어링의강성계산은아래의식 (40) 에나타나있습니다. KB 3Fa0 δa0 40 K B : 지지베어링의축방향강성 (N/ m) Fa 0 : 지지베어링의예압하중 (N) a 0 : 축방향변위량 ( m) δa0 = Q = 0.45 sinα Fa0 Zsinα Q ( 2 ) Da 1 3 Q : 축방향하중 (N) Da : 지지베어링의볼경 (mm) : 지지베어링의초기접촉각 ( ) Z : 볼수 특정지지베어링의상세내용에관해서는제조사에문의하여주십시오. 너트브라켓과지지베어링브라켓의축방향강성 기계를설계할때에는여러조건을충분히고려하여강성은가능한한높게설정하십시오. B

위치결정정도의검토 선정포인트 위치결정정도의검토 위치결정정도의오차원인 위치결정정도에서의오차원인에는리드정도, 축방향클리어런스와이송나사시스템의축방향강성등과같은것이포함됩니다. 기타중요한요인으로는발열로인한열변위와주행중의자세변화등을포함합니다. 리드정도의검토 볼나사정도로부터요구되는위치결정정도를만족하는볼나사의올바른정도등급 ( B 표1 ) 을선택합니다. B 의표3 은용도에따라정도등급을선택하는예를보여줍니다. 축방향클리어런스의검토 축방향클리어런스는한방향으로이송의경우위치결정정도의요인은아니지만, 이송방향이반대축방향하중이반대로작용하는경우에백래쉬를유발할수있습니다. B 의표10 과표 12 로부터요구되는백래쉬를만족하는축방향클리어런스를선정하여주십시오. 볼나사 B

표 3 용도별정도등급선정예 NC 공작기계 공업용로봇 반도체관련 주요용도 선반 머시닝센터 드릴링머신 지그보어 평면연삭기 원통연삭기 방전가공기 방전가공기와이어컷 축 정도등급 C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10 X Z XY Z XY Z XY Z X Y Z X Z XY Z XY Z UV 펀칭프레스 XY 레이저기기 X Z 목공기 범용기계 ; 전용기계 직교좌표형 수직다관절 조립 기타 조립 기타 원통좌표형 노광장치 화학처리장치 와이어본더 프로버 프린트기판가공기 전자부품삽입기 3 차원측정기 영상처리장치 사출성형기 사무기기 B

선정포인트 위치결정정도의검토 이송나사계의축방향강성검토 이송나사계의축방향강성중에서, 나사축의축방향강성은스트로크위치에따라변합니다. 축방향하중이큰경우, 나사축의축방향강성의변화는위치결정정도에영향을줍니다. 그러므로, 이송나사계의강성을고려할필요가있습니다.( B ~ B ) 이송나사계의강성검토예 수직반송시의이송나사계축방향강성에따른위치결정오차 L 1000N 볼나사 500N [ 사용조건 ] 반송중량 : 1,000 N, 테이블중량 : 500 N 사용볼나사 : BNF2512 2.5형 ( 나사축곡경 d 1 = 21.9 mm) 스트로크길이 : 600 mm(l=100 mm~700 mm) 나사축의장착방법 : 고정-지지 검토방법 L = 100 mm 와 L = 700 mm 간의위치에대한축방향강성의차이는나사축의축방향강성에만적용됩니다. 그러므로, 이송나사시스템의축방향강성에의한위치결정오차는 L = 100 mm와 L = 700 mm 간의나사축의축방향변위차이와같습니다. B

나사축의축방향강성 ( B, B 참조 ) Ks = A E = 376.5 2.06 10 5 = 77.6 10 3 1000L 1000 L L π 2 π A = d1 = 21.9 2 = 376.5mm 2 4 4 E = 2.06 10 5 N/mm 2 (1) L = 100 mm 인경우 KS1 = 77.6 10 3 = 776 N/ m 100 (2) L = 700mm 인경우 KS2 = 77.6 10 3 = 111 N/ m 700 나사축의축방향강성에의한축방향변위량 (1) L = 100 mm 인경우 δ1 = Fa = 1000+500 = 1.9 m KS1 776 (2) L = 700mm 인경우 δ2 = Fa = 1000+500 = 13.5 m KS2 111 이송나사계의축방향강성에의한위치결정오차 위치결정정도 = 1 2 =1.9 13.5 = 11.6 m 그러므로, 이송나사계의축방향강성에의한위치결정오차는 11.6 m 입니다. B

선정포인트 위치결정정도의검토 발열에의한열변위검토 나사축의온도가운전중에상승되면, 나사축이늘어나위치결정정도를저하시킵니다. 나사축의팽창과수축은다음식 (41) 에의해구해집니다. Δ l = ρ Δt l 41 l : 나사축의축방향신축량 (mm) : 열팽창계수 (12 10-6 / ) t : 나사축의온도변화 ( ) l : 유효나사길이 (mm) 나사축의온도가 1 상승하면, 나사축은미터당 12 m 늘어납니다. 따라서, 볼나사의사용조건이 고속이되면발열량도증대하여온도상승에의한위치결정정도가저하되므로, 고정도가필요한경우는온도대책을생각할필요가있습니다. 온도상승대책 발열을최소화함 볼나사와지지베어링의예압을최소화합니다. 볼나사리드를늘리고회전속도를줄입니다. 적절한윤활제를선택합니다. ( A 윤활관련제품참조 ) 윤활제나공기로나사축의원호를냉각시킵니다. 발열을통한온도상승의효과를피합니다 볼나사의기준이동량에대해마이너스의목표치로설정합니다. 일반적으로, 열로인한온도증가를 2 ~ 5 로가정한경우의기준이동거리에대해마이너스의목표치를설정합니다. ( 0.02mm ~ 0.06mm) 나사축의프리텐션을부여합니다.( 구조 : B 그림3 참조 ) 볼나사 B

주행중의자세변화검토 볼나사의리드정도는볼나사의축중심의위치결정정도와같습니다. 위치결정정도가필요한곳은볼나사중심과높이방향이나폭방향으로달라지므로, 이동중의자세변화는위치결정정도에영향을줍니다. 위치결정정도에영향을주는자세변화의가장큰요인은볼나사중심과높이방향의변화가발생할때의피칭과폭방향으로변화가발생할때의요잉입니다. 따라서, 볼나사중심으로부터위치결정정도가요구되는곳까지의거리에기초한이동중의방향변화 ( 피칭, 요잉등 ) 를검토할필요가있습니다. 피칭과요잉에의한위치결정오차는다음식 (42) 에의해구해집니다. A = l sinθ 42 A: 피칭 ( 요잉 ) 에의한위치결정오차 (mm) l: 볼나사중심으로부터의수직 ( 수평 ) 거리 (mm)( 그림 9 참조 ) : 피칭 ( 요잉 ) ( ) A l θ A θ l 그림 9 B

회전토크검토 선정포인트회전토크검토 볼나사에회전토크를부여하여회전운동을직선운동으로변환시키는데에필요한회전토크는다음식 (43) 에의해구해집니다. 등속시 T1 + T2 + T4 A 43 T t : 등속시필요한회전토크 (N mm) T 1 : 외부하중에의한마찰토크 (N mm) T 2 : 예압에의한토크 (N mm) T 4 : 기타토크 (N mm) ( 지지베어링과오일씰의마찰토크 ) A : 감속비 가속시 TK = Tt + T3 44 T K : 가속시필요한회전토크 (N mm) T 3 : 가속에필요한토크 (N mm) 감속시 Tg = Tt - T3 45 T g : 감속시필요한회전토크 (N mm) 볼나사 외부하중에의한마찰토크 볼나사에필요한회전력중에서, 외부하중 ( 안내면저항, 외력 ) 에필요한회전토크는다음식 (46) 에의해구해집니다. Fa Ph T1 = 2π η 46 T 1 : 외부하중에의한마찰토크 (N mm) Fa : 축방향하중 (N) Ph : 볼나사리드 (mm) : 볼나사효율 (0.9 ~ 0.95) B

볼나사의예압에의한토크 볼나사에서의예압에대해서는 B 의 " 예압토크 " 를참조하십시오. B

선정포인트 회전토크검토 가속에필요한토크 T3 = J ω 10 3 47 T 3 : 가속에필요한토크 (N mm) J : 관성모멘트 (kg m 2 ) : 각가속도 (rad/s 2 ) J = m ( ) 2 Ph 2π A 2 10 6 + JS A 2 + JA A 2 + JB m : 반송질량 (kg) Ph : 볼나사리드 (mm) J S : 나사축의관성모멘트 (kg m 2 ) ( 각형번의치수표에기재되어있습니다 ) A : 감속비 J A : 나사축쪽에부착된기어등의관성모멘트 (kg m 2 ) J B : 모터쪽에부착된기어등의관성모멘트 (kg m 2 ) ω = 2π Nm 60t Nm : 분당모터회전수 (min -1 ) t : 가속시간 (s) [ 참조 ] 원형의관성모멘트 볼나사 m D 2 J = 6 8 10 J : 관성모멘트 (kg m 2 ) m : 원형의질량 (kg) D : 나사축외경 (mm) B

볼나사축끝단강도의검토 볼나사의나사축은토크를전달할때에비틀림하중이나굽힘하중을받기때문에나사축의강도를고려할필요가있습니다. 비틀림을받는나사축 볼나사축끝단에비틀림하중이작용하는경우, (48) 식에의해나사축끝단축경을구합니다. T = a ZP ZP = T a 48 T : 최대비틀림모멘트 (N mm) a : 나사축의허용비틀림응력 (49N/mm 2 ) Z P : 극단면계수 (mm 3 ) φ d T ZP = π d 3 16 굽힘을받는나사축 볼나사축끝단에굽힘하중이작용하는경우, (49) 식에의해나사축끝단축경을구합니다. M = σ Z Z = M 49 σ M : 최대굽힘모멘트 (N mm) : 나사축의허용굽힘응력 (98N/mm 2 ) Z : 단면계수 (mm 3 ) φ d M Z = π d 3 32 B

선정포인트 회전토크검토 비틀림과굽힘을동시에받는경우 볼나사축끝단에비틀림하중과굽힘하중이동시에작용하는경우, 상당굽힘모멘트 (M e ) 와상당 비틀림모멘트 (T e ) 를고려하려각각나사축의직경과두께를계산하여그중큰쪽의값을취합니다. M + M 2 +T 2 M Me = = 1 + 1 + 2 2 Me = σ Z T M 2 Te = M 2 +T 2 = M 1 + Te = a ZP T M 2 볼나사 B

구동모터검토 볼나사를회전시키는데에필요한구동모터를선택할때에는, 회전속도, 회전토크와최소이송량을고려합니다. 서보모터를사용하는경우 회전수 모터에필요한회전수는이송속도, 볼나사리드와감속비에근거해서식 (50) 에의해구해집니다. NM = V 1000 60 Ph 1 A 50 N M : 모터의필요회전수 (min 1 ) V : 이송속도 (m/s) Ph : 볼나사리드 (mm) A : 감속비 모터의정격회전수는위의계산치 (N M ) 와같거나더커야합니다. N M N R N R : 모터의정격회전수 (min -1 ) 필요분해능 엔코더와드라이버에필요한분해능은최소이송량, 볼나사리드와감속비에근거해서식 (51) 에의 해구해집니다. Ph A B = 51 S B : 엔코더와드라이버에필요한분해능 (p/rev) Ph : 볼나사리드 (mm) A : 감속비 S : 최소이송량 (mm) B

선정포인트 구동모터검토 모터토크 모터에필요한토크는등속시, 가속시, 감속시에따라다릅니다. 회전토크를계산하기위해서는, B 의 " 회전토크검토 " 를참조하십시오. a. 최대토크모터에필요한최대토크는모터의순간최대토크와같거나그이하여야합니다. T max Tp max T max : 모터에작용하는최대토크 Tp max : 모터의순간최대토크 b. 유효토크치 모터에필요한토크의유효값을계산하여야합니다. 토크의유효값은다음식 (52) 에의해구해집니다. Trms = 2 T1 2 t1 + T2 2 t2 + T3 t T rms : 유효토크값 (N mm) T n : 변동토크 (N mm) t n : 토크 T n 이가해지는시간 (s) t : 사이클시간 (s) (t=t 1 +t 2 +t 3 ) t3 52 산출한유효토크치는모터의정격토크이하여야합니다. T rms T R T R : 모터의정격토크 (N mm) 볼나사 관성모멘트 모터에필요한관성모멘트는다음식 (53) 에의해구해집니다. JM = C J 53 J M : 모터에필요한관성모멘트 (kg m 2 ) C : 모터와드라이버에의해서정해지는계수 ( 보통 3~10 사이입니다. 그렇지만, 모터와드라이버에따라달라지므로, 모터제조사의카탈로그내의특정값을확인합니다.) 모터의관성모멘트는산출된 J M 과같거나더큰값을가져야합니다. B

스탭핑모터 ( 펄스모터 ) 를사용하는경우 최소이송량 (1 스탭당이송량 ) 모터와드라이버에필요한스탭각은최소이송량, 볼나사리드와감속비에근거해서식 (54) 에의해 구해집니다. E = 360S Ph A 54 E : 모터와드라이버에필요한스탭각 ( ) S : 최소이송량 (mm) (1 스탭당이송량 ) Ph : 볼나사리드 (mm) A : 감속비 펄스속도와모터토크 a. 펄스속도 펄스속도는이송속도와최소이송량에근거해서식 (55) 에의해구해집니다. f = V 1000 S 55 f : 펄스속도 (Hz) V : 이송속도 (m/s) S : 최소이송량 (mm) b. 모터에필요한토크 모터에필요한토크는등속시, 가속시, 감속시의경우에다릅니다. 회전토크를계산하기위해서는, B 의 " 회전토크검토 " 를참조하여산출하십시오. 따라서, 모터에필요한펄스속도와필요한토크는위에설명된식으로계산할수있습니다. 토크는사용되는모터에따라달라지지만, 보통안전을위해서산출토크는두배로해주어야합니다. 모터의속도-토크곡선내에서토크를이용할수있는지확인하십시오. B

볼나사선정예 고속반송장치 ( 수평사용 ) 선정조건 테이블질량 워크질량 스트로크길이 최대속도 m 1 =60kg m 2 =20kg l S =1000mm V max =1m/s 가속시간 t 1 = 0.15s 감속시간 t 3 = 0.15s 분당왕복횟수 n =8min -1 백래쉬 위치결정정도 0.15mm 0.3 mm/1000 mm ( 한방향으로위치결정 실행 ) 선정포인트 볼나사선정예 반복위치결정정도 0.1 mm 최소이송량 s = 0.02mm/ 펄스 희망수명시간 30000h 구동모터 AC 서보모터 정격회전속도 : 3,000 min -1 모터의관성모멘트 J m =1 10 3 kg m 2 감속기구 없음 ( 직결 )A=1 안내면의마찰계수 =0.003 ( 구름 ) 안내면의저항 f=15 N( 무부하시 ) + m2 + m1 볼나사 선정항목 나사축경 리드너트형번정도축방향클리어런스나사축지지방법구동모터 B

리드정도와축방향클리어런스의선정 리드정도의선정 0.3 mm/1,000 mm 의위치결정정도를만족시키기위해서 0.3 0.09 = 1000 300 0.09 mm/300 mm 이상의리드정도를선정할필요가있습니다. 그러므로, 볼나사의정도등급으로다음을선택하십시오 ( B 의표 1 을참조 ). C7( 이동량오차 : 0.05mm/300mm) 정도등급 C7 은전조, 정밀볼나사모두에사용할수있습니다. 저가인전조볼나사를선정합니다. 축방향클리어런스의선정 0.15 mm의백래쉬를만족시키기위해서는, 0.15mm 이하의축방향클리어런스를가지는볼나사를선택할필요가있습니다. 그러므로 0.15 mm 이하 ( B 의표 12 참조 ) 의축방향클리어런스를만족하는 32mm 이하 의나사축경을가지는전조볼나사형이요구조건을만족합니다. 이상에서, 나사축경 32mm 이하와정도등급 C7을가지는전조볼나사형이선택됩니다. 나사축선정 나사축길이가정너트전체길이가 100mm이고나사축단길이가 100mm라고가정합니다. 따라서, 전장은 1,000mm의스트로크길이에근거해서다음과같이정해집니다. 1000 + 200 = 1200 mm 이상에서, 나사축길이는 1,200mm로가정합니다. 리드의선정구동모터의정격회전속도가 3,000 min -1 이고, 최고속도가 1 m/s인경우, 볼나사리드는다음과같이구해집니다 : 1 1000 60 3000 = 20 mm 그러므로, 20mm 이상을선정할필요가있습니다. 또한, 볼나사와모터는감속기구를사용하지않고도직렬로장착할수있으므로 AC 서보모터의회전당의최소분해능은아래에표시된것과같이 AC 서보모터에표준부속품으로제공되는엔코더 (1,000 p/rev; 1,500 p/rev) 의분해능에근거해서아래와같이됩니다. 1000 p/rev( 체배없음 ) 1500 p/rev( 체배없음 ) 2000 p/rev(2 체배 ) 3000 p/rev(2 체배 ) 4000 p/rev(4 체배 ) 6000 p/rev(4 체배 ) B

선정포인트 볼나사선정예 선정조건의최소이송량인 0.02 mm/ 펄스를만족시키기위해서는, 아래와같이됩니다. 리드 20mm 1000 p/rev 30mm 1500 p/rev 40mm 2000 p/rev 60mm 3000 p/rev 80mm 4000 p/rev 나사축경의선정 B 리드정도와축방향클리어런스의선정 의나사축경32mm이하, 전조볼나사, B 나사축선정 의리드 20mm, 30mm, 40mm, 60mm, 80mm를만족시키는볼나사 ( B 표17 참조 ) 는아래와같이됩니다. 축경 리드 15mm 20mm 15mm 30mm 20mm 20mm 20mm 40mm 30mm 60mm 또 B 나사축선정 나사축길이1200mm로부터나사축경이 15mm로서는너무가늘고 길어지기때문에나사축경 20mm이상으로합니다. 이상에의해나사축경이 20mm 리드20mm, 나사축경이 20mm 리드40mm, 나사축경이 30mm 리드 60mm의 3종류가됩니다. 나사축지지방법의선정스트로크길이 1000mm로길고, 최고속도 1m/s로고속사용하므로나사축의지지방법은고정-지지또는고정-고정을선정합니다. 단, 고정-고정은구조가복잡하게되고또부품정도, 조립정도를고정도로사용할필요가있습니다. 이상으로부터나사축의지지방법은고정-지지를선택합니다. 볼나사 B

허용축방향하중의검토 최대축방향하중의산출 안내면저항 f=15 N( 무부하시 ) 테이블질량 워크질량 m 1 =60 kg m 2 =20 kg 안내면마찰계수 =0.003 최고속도 V max =1 m/s 중력가속도 g = 9.807 m/s 2 가속시간 t 1 = 0.15s 따라서, 필요한값은다음과같이얻어집니다. 가속도 : Vmax α = = 6.67 m/s 2 t1 왕로가속시 : Fa 1 = (m 1 + m 2 ) g + f + (m 1 + m 2 ) = 550 N 왕로등속시 : Fa 2 = (m 1 + m 2 ) g + f = 17 N 왕로감속시 : Fa 3 = (m 1 + m 2 ) g + f (m 1 + m 2 ) = 516 N 복로가속시 : Fa 4 = (m 1 + m 2 ) g f (m 1 + m 2 ) = 550 N 복로등속시 : Fa 5 = (m 1 + m 2 ) g f = 17 N 복로감속시 : Fa 6 = (m 1 + m 2 ) g f + (m 1 + m 2 ) = 516 N 따라서, 볼나사에작용하는최대축방향하중은다음과같이됩니다. Fa max = Fa 1 = 550 N 나사축의허용축방향하중은나사축경이가늘수록작아지게됨으로곡경이가장작은나사축경 20mm, 리드20mm( 곡경 17.5mm) 로서문제없으면나사축경 30mm는문제가없으므로나사축경 20mm, 리드20mm로서나사축의좌굴하중과허용인장압축하중을산출합니다. B

나사축의좌굴하중장착방법에따른계수 2 =20 ( B 참조 ) 좌굴이고려되는너트와베어링사이부의장착방법은 " 고정-고정 " 이므로 : 장착간거리 l a =1100 mm ( 추정 ) 나사축곡경 d 1 =17.5 mm 선정포인트볼나사선정예 4 d1 17.5 4 la 2 P1 = 2 10 4 = 20 10 4 = 15500 N 1100 2 나사축의허용인장압축하중 P 2 = 116 d 1 2 = 116 17.5 2 = 35500 N 따라서, 나사축의좌굴하중과허용인장압축하중은최대축방향하중이상으로되므로, 사용상의문제가없습니다. 허용회전수의검토 최대회전수 나사축경 : 20 mm, 리드 : 20 mm 최고속도 V max =1 m/s 리드 Ph= 20 mm Vmax 60 10 3 Nmax = Ph = 3000 min 1 나사축경 : 20 mm, 리드 : 40mm 최고속도 V max =1 m/s 리드 Ph= 40 mm 볼나사 Vmax 60 10 3 Nmax = Ph = 1500 min 1 나사축경 : 30mm, 리드 : 60mm 최고속도 V max =1 m/s 리드 Ph= 60 mm Vmax 60 10 3 Nmax = = 1000 min 1 Ph B

나사축의위험속도에의한허용회전수 장착방법에따른계수 2 =15.1 ( B 참조 ) 위험속도를검토할너트-베어링간의장착방법은고정-지지에서장착간거리 l b =1100 mm( 추정 ) 나사축경20 mm, 리드20 mm 및 40 mm 나사축곡경 d 1 =17.5mm d1 17.5 N1 = λ2 2 10 7 = 15.1 10 7 = 2180 min 1 lb 1100 2 나사축경30mm, 리드60mm 나사축곡경 d 1 =26.4mm d1 26.4 N1 = λ2 2 10 7 = 15.1 10 7 = 3294 min 1 lb 1100 2 DN치에의한허용회전수 나사축경20 mm, 리드20 mm, 40mm ( 대리드볼나사 ) 볼중심경 D=20.75 mm 70000 70000 N2 = = = 3370 min 1 D 20.75 나사축경30 mm, 리드60 mm ( 대리드볼나사 ) 볼중심경 D=31.25 mm 70000 70000 N2 = = = 2240 min 1 D 31.25 따라서, 20mm 의나사축경과 20mm 의리드를가지는볼나사의경우, 최대회전속도는위험속도를초과합니다. 반대로, 20mm의나사축경과 40mm의리드를조합하고, 30mm의나사축경과 60mm의리드를조합하면, 위험속도와 DN치를만족하게됩니다. 따라서, 20mm의나사축경과 40mm의리드를가지는볼나사, 또는 30mm의나사축경과 60mm의리드를가지는볼나사가선정됩니다. 너트의선정 너트형번의선정전조볼나사에서나사축경 20mm, 리드40mm 및나사축경 30mm, 리드 60mm의너트는대리드전조볼나사 WTF형이므로, 아래와같이선정됩니다. WTF2040-2 (Ca=5.4 kn, C 0 a=13.6 kn) WTF2040-3 (Ca=6.6 kn, C 0 a=17.2 kn) WTF3060-2 (Ca=11.8 kn, C 0 a=30.6 kn) WTF3060-3 (Ca=14.5 kn, C 0 a=38.9 kn) B

선정포인트볼나사선정예 허용축방향하중의검토가장기본정정격하중 (C 0 a) 이작은 WTF2040-2(C 0 a=13.6kn) 로검토를합니다. 고속반송장치이기때문에가속, 감속시에충격하중이작용하므로정적안전게수 f S =2.5 ( B 표1 참조 ) 로설정합니다. C0a 13.6 = = 5.44 kn = 5440 N fs 2.5 얻어진허용축방향하중은최대축방향하중 550 N보다크므로, 문제가없습니다. 이동거리의산출최대속도 V max =1 m/s 가속시간 t 1 = 0.15s 감속시간 t 3 = 0.15s 가속시의주행거리 Vmax t1 1 0.15 l1, 4 = 10 3 = 10 3 = 75 mm 2 2 등속시의주행거리 Vmax t1 + Vmax t3 1 0.15 + 1 0.15 l2, 5 = ls 10 3 = 1000 10 3 = 850 mm 2 2 감속시의주행거리 Vmax t3 1 0.15 l3, 6 = 10 3 = 10 3 = 75 mm 2 2 위의조건에근거해서, 부하축방향하중과이동거리간의관계를아래의표에나타냅니다. 볼나사 동작 부하축방향하중 Fa N (N) 주행거리 l N (mm) No.1: 왕로가속시 550 75 No.2: 왕로등속시 17 850 No.3: 왕로감속시 516 75 No.4: 복로가속시 550 75 No.5: 복로등속시 17 850 No.6: 복로감속시 516 75 첨자는동작 No. 를나타냅니다. 하중방향 ( 부호 ) 은 Fa 3, Fa 4, Fa 5 는반대이므로 2 방향의축방향평균하중을산출합니다. B

축방향평균하중 정부호방향의축방향평균하중하중방향은다르기때문에, Fa 3, 4, 5 = 0N으로하여계산합니다. 3 3 3 3 Fa1 l1 + Fa2 l2 + Fa6 l6 Fm1 = = 225 N l1 + l2 + l3 + l4 + l5 + l6 역부호방향의축방향평균하중하중방향은다르기때문에, Fa 1, 2, 6 = 0N으로하여계산합니다. Fm2 = 3 Fa3 3 3 3 l3 + Fa4 l4 + Fa5 l5 = 225 N l1 + l2 + l3 + l4 + l5 + l6 F m1 = F m2 이므로, 축방향평균하중은 F m = F m1 = F m2 = 225 N 으로합니다. 정격수명 하중계수 f W = 1.5 ( B 의표2 을참조 ) 평균하중 F m = 225 N 정격수명 L (rev) ( ) 3 L = Ca 10 6 fw Fm 검토형번 동정격하중 Ca(N) 정격수명 L(rev) WTF 2040-2 5400 4.1 10 9 WTF 2040-3 6600 7.47 10 9 WTF 3060-2 11800 4.27 10 10 WTF 3060-3 14500 7.93 10 10 B

매분평균회전수매분왕복횟수 n =8min -1 스트로크 l S =1,000 mm 리드 : Ph = 40 mm 선정포인트볼나사선정예 2 n ls 2 8 1000 Nm = = = 400 min 1 Ph 40 리드 : Ph = 60 mm 2 n ls 2 8 1000 Nm = = = 267 min 1 Ph 60 정격수명에근거한수명시간산출 WTF2040-2 정격수명 L=4.1 10 9 rev 분당평균회전수 Nm = 400 min -1 Lh = L 4.1 10 9 = 60 Nm 60 400 = 171000 h WTF2040-3 정격수명 L=7.47 10 9 rev 분당평균회전수 Nm = 400 min -1 Lh = L 7.47 10 9 = 60 Nm 60 400 = 311000 h WTF3060-2 정격수명 L=4.27 10 10 rev 분당평균회전수 Nm = 267 min -1 볼나사 L 4.27 10 10 Lh = = = 2670000 h 60 Nm 60 267 WTF3060-3 정격수명 L=7.93 10 10 rev 분당평균회전수 Nm = 267 min -1 L 7.93 10 10 Lh = = = 4950000 h 60 Nm 60 267 B

정격수명에근거한주행수명산출 WTF2040-2 정격수명 L=4.1 10 9 rev 리드 Ph= 40 mm L S = L Ph 10-6 = 164,000 km WTF2040-3 정격수명 L=7.47 10 9 rev 리드 Ph= 40 mm L S = L Ph 10-6 = 298,800 km WTF3060-2 정격수명 L=4.27 10 10 rev 리드 Ph= 60 mm L S = L Ph 10-6 = 2,562,000 km WTF3060-3 정격수명 L=7.93 10 10 rev 리드 Ph= 60 mm L S = L Ph 10-6 = 4,758,000 km 위에설명된모든조건으로, 희망수명시간 30,000 시간을만족하는다음형번을선정합니다. WTF 2040-2 WTF 2040-3 WTF 3060-2 WTF 3060-3 B

강성검토 선정조건으로써, 강성규격이없고사용조건에대해서도특별히문제가없으므로생략한다. 위치결정정도의검토 리드정도의검토 B 의 리드정도와축방향클리어런스의선정 에서는정도등급 C7 을선정하고있습니 다. C7( 이동량오차 : 0.05mm/300mm) 축방향클리어런스검토 선정포인트볼나사선정예 한방향에서위치결정을하기때문에축방향클리어런스는위치결정정도에포함되어있지않으므로검토할필요가없습니다. WTF2040: 축방향클리어런스 : 0.1 mm WTF3060: 축방향클리어런스 : 0.14 mm 축방향강성검토하중방향은변하지않으므로, 축방향강성에근거해서위치결정정도를검토할필요가없습니다. 발열에의한열변위검토조작중의온도상승은 5 로가정합니다. 온도상승에근거한위치결정오차는다음과같이얻어집니다. l = t l = 12 10 6 5 1000 = 0.06 mm 볼나사 주행중의자세변화의검토볼나사중심과정도가필요한곳이 150mm떨어져있으므로주행중자세변화의검토는필요합니다. 구조에서피칭이 10초이하로가능하다고가정합니다. 피칭에의한위치결정오차는다음과같이구해집니다. a = l sin = 150 sin ( 10 ) = 0.007 mm 이상에의해위치결정정도 ( p) 는다음과같이얻어집니다 : 0.05 1000 Δ p = 0.007 + 0.06 = 0.234 mm 300 이상 B 리드정도와축방향클리어런스의선정 ~ B 위치결정정도의검토 까지의검토에서 WTF2040-2, WTF2040-3, WTF3060-2, WTF3060-3이선정조건을만족하므로가장콤팩트한 WTF2040-2를선정합니다. B

회전토크검토 외부하중에의한마찰토크 마찰토크는다음과같이얻어집니다. Fa Ph 17 40 T1 = A = 1 = 120 N mm 2π 2 π 0.9 볼나사의예압에의한토크 볼나사에는예압이가해지지않습니다. 가속에필요한토크 관성모멘트단위길이당나사축의관성모멘트는 1.23 10-3 kg cm 2 /mm이므로( 치수표참조 ), 1,200 mm의전장을가지는나사축의관성모멘트 는다음과같이얻어집니다. J s = 1.23 10 3 1200 = 1.48 kg cm 2 = 1.48 10 4 kg m 2 Ph ( ) 2 2 π 40 ( ) 2 2 π J = (m1+m2) A 2 10 6 +Js A 2 = (60+20) 1 2 10 6 +1.48 10 4 1 2 = 3.39 10 3 kg m 2 각가속도 : 2π Nm 2π 1500 ω = = 60 0.15 = 1050 rad/s 2 60 t1 위에근거해서, 가속에필요한토크는다음과같이얻어집니다. T 2 = (J + J m ) = (3.39 10 3 + 1 10 3 ) 1050 = 4.61N m = 4.61 10 3 N mm 그러므로, 필요한토크는다음과같이지정됩니다. 가속시 T k = T 1 + T 2 = 120 + 4.61 10 3 = 4730 N mm 등속시 T t = T 1 = 120 N mm 감속시 T g = T 1 T 2 = 120 4.61 10 3 = 4490 N mm B

구동모터의검토 회전수 볼나사리드는모터의정격회전수에의해서선정되므로, 모터의회전수를검토할필요는없습니다. 사용최고회전수 : 1500 min -1 모터의정격회전수 : 3000 min 1 최소이송량회전수와같이, AC 서보모터에일반적으로사용되는엔코더에근거해서볼나사리드를선정하고있으므로검토할필요는없습니다. 엔코더분해능 : 1000 p/rev 더블 : 2000 p/rev 모터토크 B 의 회전토크검토 에서계산된가속시토크가필요한최대토크입니다. T max = 4730 N mm 그러므로, AC 서보모터의순간최대토크는최소한 4,730N mm 일필요가있습니다. 선정포인트볼나사선정예 토크실효치선정조건과 B 의 회전토크검토 에서산출한토크를정리하면다음과같이표현할수있습니다. 가속시 : T k = 4730 N mm t 1 = 0.15 s 등속시 : T t = 120 N mm t 2 = 0.85 s 감속시 : T g = 4490 N mm t 3 = 0.15 s 정지시 : T S = 0 t 4 = 2.6 s 유효토크는다음과같이구해지며, 모터의정격토크는 1305 N mm 이상이어야합니다. 볼나사 Trms 2 2 Tk t1 Tt t1 1305 N mm 2 2 t2 t3 t4 4730 2 0.15 120 2 0.85 4490 2 Tg Ts 0.15 0 t2 t3 t4 0.15 0.85 0.15 2.6 B

관성모멘트모터에가해진관성모멘트는 B 의 회전토크검토 에서산출된관성모멘트가됩니다. J = 3.39 10 3 kg m 2 모터제조사에따라다르지만, 통상모터에작용하는관성모멘트의 1/10 이상의관성모멘트를가질필요가있습니다. 그러므로, AC 서보모터의관성모멘트는 3.39 10 4 kg-m 2 이상이어야합니다. 이상선정종료. B

선정포인트볼나사선정예 수직반송장치 선정조건 테이블질량 워크질량 스트로크길이 최고속도 m 1 =40kg m 2 =10kg l s = 600mm V max =0.3m/s 가속시간 t 1 = 0.2s 감속시간 t 3 = 0.2s 분당왕복횟수 n =5min -1 백래쉬 위치결정정도 반복위치결정정도 최소이송량 수명시간 구동모터 0.1mm 0.7mm/600mm 0.05mm s = 0.01mm/ 펄스 20000h AC 서보모터 정격회전속도 : 3,000 min -1 모터의관성모멘트 J m =5 10 5 kg m 2 감속기구 없음 ( 직결 ) 안내면의마찰계수 =0.003 ( 구름 ) 안내면저항 f=20 N( 무부하시 ) 선정항목 나사축경 리드너트형번정도축방향클리어런스나사축지지방법구동모터 m2 m1 600 볼나사 B

리드정도와축방향클리어런스의선정 리드정도의선정 0.7mm/600mm 의위치결정정도를만족시키기위해서 : 0.7 0.35 = 600 300 리드정도는 0.35mm/300 mm 이상이어야합니다. 그러므로, 볼나사의정도등급 ( B 의표 1 참조 ) 은 C10 일필요가있습니다 ( 이동량오차 : 0.21 mm/300 mm). 정도등급 C10 은저가격의전조볼나사에사용할수있으므로, 전조볼나사를선정합니다. 축방향클리어런스의선정 요구백래쉬는 0.1mm이하이지만수직사용으로서축방향하중이통상한방향으로작용하기때문에축방향클리어런스가있어도사용상백래쉬로는되지않습니다. 따라서, 축방향클리어런스의문제는없으므로저가격인전조볼나사를선정합니다. 나사축선정 나사축길이가정너트전장은 100mm이고나사축단길이를 100mm로가정합니다. 따라서, 전장스트로크길이 600mm에근거해서다음과같이정해집니다. 600 + 200 = 800 mm 이상에의해나사축길이는 800 mm로가정합니다. 리드의선정구동모터의정격회전속도가 3,000 min 1 이고, 최고속도가 0.3 m/s인경우, 볼나사리드는다음과같이구해집니다 : 0.3 60 1000 3000 = 6 mm 그러므로, 6mm 이상의리드를가지는타입을선택할필요가있습니다. 또한, 볼나사와모터는감속기구를사용하지않고도직렬로장착할수있으므로 AC 서보모터의 1 회전당의최소분해능은아래에표시된것과같이 AC 서보모터에표준부속품으로제공되는엔코더 (1,000 p/rev; 1,500 p/rev) 의분해능에근거해서아래와같이됩니다. 1000 p/rev( 체배없음 ) 1500 p/rev( 체배없음 ) 2000 p/rev(2 체배 ) 3000 p/rev(2 체배 ) 4000 p/rev(4 체배 ) 6000 p/rev(4 체배 ) B

선정조건인 0.010mm/ 펄스의최소이송량을만족시키기위해서는다음을적용해야합니다. 리드 6mm 3000 p/rev 8mm 4000 p/rev 10mm 1000 p/rev 20mm 2000 p/rev 40mm 2000 p/rev 그렇지만, 리드 6mm,8mm에서는 0.002mm/ 펄스로되어모터드라이버에지령을주는콘트롤러의발진펄스수가 150kpps가필요하게되어콘트롤러의비용이상승할경우가있습니다. 또한, 볼나사의리드가큰경우, 모터에필요한토크도커지며, 비용이올라갑니다. 그러므로, 볼나사리드에대해서는 10mm를선택하십시오. 나사축경의선정 B 리드정도와축방향클리어런스의선정 에서전조볼나사, B 나사축선 정 의리드 10mm 를만족시키는볼나사 ( B 표 17 참조 ) 는아래와같습니다. 축경리드 15mm 10mm 20mm 10mm 25mm 10mm 따라서, 나사축경 15mm 리드 10mm 를선정합니다. 선정포인트 볼나사선정예 나사축지지방법의선정 스트로크길이 600mm, 최고속도 0.3m/s( 볼나사회전수 :1800min -1 ) 로사용하므로나사축의지지 방법은고정 - 지지로선정합니다. 볼나사 B

허용축방향하중의검토 최대축방향하중의산출 안내면의저항 f=20 N( 무부하시 ) 테이블질량 워크질량 최고속도 m 1 =40 kg m 2 =10 kg V max =0.3 m/s 가속시간 t 1 = 0.2s 따라서, 필요한값은다음과같이얻어집니다. 가속도 Vmax α = = 1.5 m/s 2 t1 상승가속시 : Fa 1 = (m 1 + m 2 ) g + f + (m 1 + m 2 ) = 585 N 상승등속시 : Fa 2 = (m 1 + m 2 ) g + f = 510 N 상승감속시 : Fa 3 = (m 1 + m 2 ) g + f (m 1 + m 2 ) = 435 N 하강가속시 : Fa 4 = (m 1 + m 2 ) g f (m 1 + m 2 ) = 395 N 하강등속시 : Fa 5 = (m 1 + m 2 ) g f = 470 N 하강감속시 : Fa 6 = (m 1 + m 2 ) g f + (m 1 + m 2 ) = 545 N 따라서, 볼나사에가해지는최대축방향하중은다음과같이됩니다. Fa max = Fa 1 = 585 N 나사축의좌굴하중의산출장착방법에따른계수 2 =20 ( B 참조 ) 좌굴이고려되는너트와베어링사이의장착방법은 " 고정-고정 " 이므로장착간거리 l a =700 mm ( 추정 ) 나사축곡경 d 1 =12.5 mm 4 d1 12.5 4 la 2 P1 = 2 10 4 = 20 10 4 = 9960 N 700 2 나사축의허용인장압축하중 P 2 = 116d 1 2 = 116 12.5 2 = 18100 N 따라서, 나사축의좌굴하중과허용인장압축하중은사용상의문제가없습니다. B

허용회전수검토 최고회전수 나사축경 15mm, 리드 10mm 최고속도 V max =0.3 m/s 리드 Ph= 10 mm 선정포인트볼나사선정예 Vmax 60 10 3 Nmax = = 1800 min 1 Ph 나사축의위험속도에의한허용회전수장착방법에따른계수 2 =15.1 ( B 참조 ) 위험속도를검토할너트-베어링간의장착방법은고정-지지에서장착간거리 l b =700 mm( 추정 ) 나사축경15mm, 리드10mm 나사축곡경 d 1 =12.5 mm d1 12.5 N1 = λ2 2 10 7 = 15.1 10 7 = 3852 min 1 lb 700 2 DN치에의한허용회전수 나사축경15mm, 리드10mm ( 대리드볼나사 ) 볼중심경 D=15.75 mm 70000 70000 N2 = = = 4444 min 1 D 15.75 이상으로부터, 나사축의위험속도와 DN치를만족합니다. 볼나사 B

너트의선정 너트형번의선정 나사축경 15mm, 리드10mm는대리드전조볼나사로아래와같습니다. BLK1510-5.6 (Ca=9.8 kn, C 0 a=25.2 kn) 허용축방향하중의검토 가속과감속중에충격하중이작용하므로, 정적안전계수 f S =2 ( B 표 1 참조 ) 로설정합니 다. C0a 25.2 Famax = = = 12.6 kn = 12600 N fs 2 얻어진허용축방향하중은최대축방향하중 585 N 보다크므로문제가없습니다. 수명검토 이동거리의산출 최고속도 V max =0.3 m/s 가속시간 t 1 = 0.2s 감속시간 t 3 = 0.2s 가속시의주행거리 Vmax t1 0.3 0.2 l1, 4 = 10 3 = 10 3 = 30 mm 2 2 등속시의주행거리 Vmax t1 + Vmax t3 0.3 0.2 + 0.3 0.2 l2, 5 = ls 10 3 = 600 10 3 = 540 mm 2 2 감속시의주행거리 Vmax t3 0.3 0.2 l3, 6 = 10 3 = 10 3 = 30 mm 2 2 위의조건에근거해서, 부하축방향하중과주행거리간의관계가아래의표에나타나있습니다. 동작 부하축방향하중 Fa N (N) 이동거리 l N (mm) No1: 상승가속시 585 30 No2: 상승등속시 510 540 No3: 상승감속시 435 30 No4: 하강가속시 395 30 No5: 하강등속시 470 540 No6: 하강감속시 545 30 첨자는, 동작 No. 를나타냅니다. B

축방향평균하중 선정포인트볼나사선정예 Fm = 3 1 2 ls 3 3 3 3 3 3 (Fa1 l1 + Fa2 l2 + Fa3 l3 + Fa4 l4 + Fa5 l5 + Fa6 l6) = 492 N 정격수명 동정격하중 Ca= 9800 N 하중계수 f W = 1.5 ( B 의표 2 참조 ) 평균하중 정격수명 ( ) 3 F m = 492 N L (rev) ( ) 3 L = Ca 10 6 = 9800 10 6 = 2.34 10 9 rev fw Fm 1.5 492 분당평균회전수 분당왕복횟수 n = 5 min -1 스트로크 리드 l S =600 mm Ph= 10 mm 2 n ls 2 5 600 Nm = = = 600 min 1 Ph 10 정격수명에서수명시간산출 정격수명 L=2.34 10 9 rev 분당평균회전수 N m = 600 min -1 L 2.34 10 9 Lh = = = 65000 h 60 Nm 60 600 볼나사 정격수명에서주행수명산출정격수명 L=2.34 10 9 rev 리드 Ph= 10 mm L S = L Ph 10-6 = 23400 km 위에설명된모든조건으로, 희망수명시간 20,000 시간을 BLK1510-5.6 형이만족시킵니다. B

강성검토 선정조건으로써, 강성규격이없고사용조건에대해서도특별히문제가없으므로생략합니다. 위치결정정도의검토 리드정도의검토 B 리드정도와축방향클리어런스의선정 의항목에서정도등급 C10 을선정하고있습 니다. C10( 이동량오차 : 0.21mm/300mm) 축방향클리어런스검토수직사용으로축방향하중이항상한방향에서사용하고있으므로검토할필요가없습니다. 축방향강성검토요구위치결정정도에대하여리드정도가매우좋으므로축방향강성에의한위치결정정도의검토는생략합니다. 발열에의한열변위검토요구위치결정정도에대하여리드정도가매우좋으므로발열에의한위치결정정도의검토는생략합니다. 주행중자세변화검토요구위치결정정도에대하여리드정도가매우좋으므로위치결정정도의검토는생략합니다. 회전토크검토 외부하중에의한마찰토크상승가속시 : 510 10 T1 = Fa2 Ph 2 π = 2 π 0.9 = 900 N mm 하강등속시 : 470 10 T2 = Fa5 Ph 2 π = 2 π 0.9 = 830 N mm 볼나사의예압에의한토크 볼나사에예압을부여하고있지않으므로없습니다. B

선정포인트볼나사선정예 가속에필요한토크관성모멘트 : 나사축의단위길이당의관성모멘트는 3.9 10-4 kg cm 2 /mm이므로( 사양표참조 ), 800mm의전장을가지는나사축의관성모멘트는다음과같습니다. J S = 3.9 10 4 800 = 0.31 kg cm 2 = 0.31 10 4 kg m 2 Ph ( ) 2 2 π 10 ( ) 2 2 π J = (m1+m2) A 2 10 6 +Js A 2 = (40+10) 1 2 10 6 +0.31 10 4 1 2 = 1.58 10 4 kg m 2 각가속도 : 2π Nmax 2π 1800 ω = 60 t = 60 0.2 = 942 rad/s 2 위에근거해서, 가속에필요한토크는다음과같이얻어집니다. T 3 = (J + J m ) = (1.58 10 4 + 5 10 5 ) 942 = 0.2 N m = 200 N mm 그러므로, 필요한토크는다음과같이지정됩니다. 상승가속시 : T k1 = T 1 + T 3 = 900 + 200 = 1100 N mm 상승등속시 : T t1 = T 1 = 900 N mm 상승감속시 : T g1 = T 1 T 3 = 900 200 = 700 N mm 하강가속시 : T k2 = 630 N mm 하강등속시 : T t2 = 830 N mm 하강감속시 : T g2 = 1030 N mm 볼나사 B

구동모터검토 회전속도 모터의회전수는볼나사의리드를모터의정격회전수에의해선정하고있으므로검토할필요는없습니다. 사용최고회전수 : 1800 min -1 모터의정격회전수 : 3000 min 1 최소이송량회전속도와같이, AC 서보모터에일반적으로사용되는엔코더에근거해서볼나사리드가선택되므로검토할필요가없습니다. 엔코더분해능 : 1000 p/rev. 모터토크 B 의 회전토크검토 에서산출된가속시의토크가필요한최대토크입니다. T max = T k1 = 1100 N mm 그러므로, AC 서보모터의순시최대토크는 1100 N mm 이상으로할필요가있습니다. 토크실효치 선정조건과 B 회전토크검토 에서산출한토크를정리하면아래와같습니다. 상승가속시 : T k1 = 1100 N mm t 1 = 0.2 s 상승등속시 : T t1 = 900 N mm t 2 = 1.8 s 상승감속시 : T g1 = 700 N mm t 3 = 0.2 s 하강감속시 : T k2 = 630 N mm t 1 = 0.2 s 하강등속시 : T t2 = 830 N mm t 2 = 1.8 s 하강감속시 : T g2 = 1030 N mm t 3 = 0.2 s 정지시 (m 2 =0): T S = 658 N mm t 4 = 7.6 s B

토크실효치는다음과같이구해지며, 모터의정격토크는 743 N mm 이상이필요합니다. 선정포인트볼나사선정예 Trms = Tk1 2 t1 Tt1 2 t2 Tg1 2 t3 Tk2 2 t1 Tt2 2 t2 Tg2 2 t3 Ts 2 t4 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t4 1100 2 0.2 900 2 1.8 700 2 0.2 630 2 0.2 830 2 1.8 1030 2 0.2 658 2 7.6 = 0.2 1.8 0.2 0.2 1.8 0.2 7.6 = 743 N mm 관성모멘트모터에작용하는관성모멘트는 B 회전토크검토 에서산출된관성모멘트와같습니다. J = 1.58 10 4 kg m 2 모터제조사에따라다르기는하지만, 보통모터에가해진관성모멘트의 1/10 이상의관성모멘트를가질필요가있습니다. 그러므로, AC 서보모터의관성모멘트는 1.58 10 5 kg-m 2 이상이어야합니다. 선정완료. 볼나사 B

B

볼나사옵션 B

방진 볼나사는구름베어링과마찬가지로먼지나이물질이들어가면마모가빨리진행되거나파손의원인이됩니다. 따라서먼지나이물질 ( 절삭칩등 ) 의유입이고려되는경우에는반드시방진씰이나방진장치 ( 자바라, 스크류커버, 와이퍼링등 ) 등을이용하여이물질의유입을방지해야합니다. 라비린스씰 ( 정밀볼나사 ) ( 전조볼나사 JPF 형 ) 기호 :RR A 브러쉬씰 ( 전조볼나사 ) 기호 :ZZ A 와이퍼링기호 :WW A ~ 방진커버자바라스크류커버 A B

윤활 옵션윤활 볼나사의성능을충분히발휘시키기위해서는조건에따른윤활제와윤활방법을선택합니다. 윤활제의종류, 윤활제의특성과윤활방법에관해서는, A 의 " 윤활관련제품 " 을참조하십시오. 또한, 윤활장치QZ는옵션의부속품으로메인터넌스간격을크게늘려줍니다. 방청 ( 표면처리등 ) 윤활장치 QZ A ~ 사용환경에따라, 볼나사는방청처리또는재질을변경할필요가있습니다. 방청처리와재질변경에관한상세한내용은, 삼익THK로문의하여주십시오. ( B 를참조 ) 볼나사 ( 옵션 ) B

볼나사용방진씰 특히이물이없고먼지가부유하는경우는라비린스씰 ( 기호RR) 과브러스씰 ( 기호ZZ) 을사용하여방진장치를대신할수있으므로주문시호칭형번에표기하여주십시오. 라비린스씰은씰과나사축전동면사이에미소한클리어런스를유지하게설계되어서방진효과는제한되지만토크와열은발생하지않습니다. 대리드와수퍼리드타입을제외한볼나사의경우, 씰이있는것과없는것의너트치수에는차이가없습니다. 라비린스씰기호RR ( 정밀볼나사 ) ( 전조볼나사JPF형 ) 브러쉬씰기호ZZ ( 전조볼나사 ) 라비린스씰 브러쉬씰 B

와이퍼링 W 옵션와이퍼링 W 적용형번, 와이퍼링 W 장착후의볼나사너트치수는 A ~ A 를참조하여주십시오 와이퍼링은내마모성이우수한특수수지가축의외경및나사홈부에탄성접촉하여 8개소의슬리트에서이물질을제거하여볼나사너트안으로이물질의침입을방지합니다. A 외관도 구조도 특징 원주의 8개소의슬릿에서연속적으로이물질을제거해서이물질의유입을방지합니다. 볼나사축에접촉해서그리스의유출을억제합니다. 스프링에의해볼나사축에일정압으로접촉하기때문에열발생을최소화합니다. 내마모성, 내약품성이우수한재질로장기간사용해도그성능이쉽게떨어지지않습니다. 볼나사 ( 옵션 ) 윤활장치QZ과함께장착가능합니다. 적용형번, 와이퍼링W 장착후볼나사너트치수는 A ~ 를참조하여주십시오. 윤활장치 QZ+ 와이퍼링 BIF2505-5 QZ WW G0 +1000L C5 (*) A 참조 B

이물질환경에서의시험 [ 시험조건 ] 항목 호칭형번 내용 BIF3210 5G0+1500LC5 최대회전수 1000min -1 최대속도 최대원주속도 시정수 정지시간스트로크하중 ( 내부예압에의해서 ) 10m/min 1.8m/s 60ms 1s 900mm 1.31kN 그리스 THK AFG 그리스 8cm 3 ( 볼나사너트초기봉입만 ) 철분말 FCD400 평균입자경 : 250 m 1축당이물질량 5g/h [ 시험결과 ] 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 와이퍼링부착 1,000 km의주행시점에서볼나사축에서약간의플레이킹이발생했습니다. 라비린스씰부착타입 200km의주행시점에서나사축전동면의전반에서플레이킹이발생했습니다. 1,500km의주행후에볼에서플레이킹이발생했습니다. 2000km 주행후볼의변화 (1) 와이퍼링부착 (2) 라비린스씰부착 변색되었지만, 파열은없음 플레이킹발생 μ 12 10 8 6 4 2 0 0 와이퍼링부착 500 1000 1500 2000 2,000km 의주행시점에서볼의마모량은 : 1.4 m. 라비린스씰부착타입 500km 주행후에급속히마모를시작하며, 2,000km의주행시점에서볼의마모량 : 11 m. B