선정포인트 선정플로우차트 0 선정순서 를선택할때에는, 다양한각도로부터선택할필요가있습니다. 다음은를선택하기위 한측정기준으로서의플로우차트입니다. A15-16 1 A15-17~ A15-5 A15-5 A15-30~ A15-3~ 3 4 A15-3~ A15-170~ A15-34~ 3 4 A15-36~ 3 4 5 A15-39~ A15-4~ 5 3 A15-14
선정포인트 선정플로우차트 A15-44~ 5 3 A15-47~ A15-49~ A15-50~ 3 4 5 A15-51~ 1 3 4 5 A15-57~ A15-58~ A15-59~ 3 5 A15-6~ A15-16~ A15-15
[ 의사용조건 ] 다음조건은를선정할때에필요한조건입니다. 반송방향 ( 수평, 수직등 ) 반송질량 m (kg) 테이블안내방법 ( 미끄럼, 구름 ) 안내면마찰계수 μ(-) 안내면의저항 f(n) 축방향외부하중 F (N) 희망수명시간 Lh(h) 스트로크길이사용속도가속시간등속시간감속시간 l S(mm) m/s Vmax(m/s) t1(s) t(s) t3(s) Vmax α = Vmax t1 (m/s ) Vmax 가속거리 l 1=Vmax t1 1000/ (mm) 등속거리 l =Vmax t 1000 (mm) 감속거리 l 3=Vmax t3 1000/ (mm) 분당왕복횟수 n (min -1 ) l 1 l l 3 l 1 l l 3 t1 t t3 t1 t l S l S t3 mm s mm 위치결정정도 (mm) 반복위치결정정도 (mm) 백래쉬 (mm) 최소이송량 s(mm/ 펄스 ) 구동모터 (AC 서보모터, 스탭핑모터등 ) 모터의정격회전수 NMO(min -1 ) 모터의관성모멘트 JM(kg m ) 모터분해능 ( 펄스 /rev) 감속비 A (-) A15-16
의정도 선정포인트 의정도 리드정도 의리드정도는 JIS규격 (JIS B119-1997) 에준하여정도관리가되고있습니다. 정도등급 C0 ~ C5는직선성과방향성으로, C7 ~ C10은 300mm에대한이동량오차로서규정되어있습니다. π 그림 1 리드정도용어 실이동량 실제로측정된이동량오차. 기준이동량 일반적으로, 호칭이동량과같지만, 사용용도에 따라의도적으로호칭이동량을보정한값을가질수있습니다. 기준이동량의목표치 나사축의흔들림방지를위해서텐션을가하거 나외부하중이나온도에의한신축을고려해서미리기준이동량을 " 마이너스 " 또는 " 플러스 " 로설정할수가있습니다. 그런경우에는, 기준이동량의목표치를지시해주십시오. 대표이동량 실이동량의경향을나타내는직선이며, 실이동 량을나타내는곡선으로부터최소이승법에의해서얻어집니다. 대표이동량오차 (± 표시 ) 대표이동량과기준이동량의차이. 변동 대표이동량에평행하게그려진두직선간의실제이동량의최대폭입니다. 변동 /300 임의의나사길이 300mm 에대한변동을나타냅 니다. 변동 /π 나사축의 1 회전내의변동입니다. A15-17
주 ) 나사부유효길이의단위 : mm 표 1 리드정도 ( 허용치 ) 정밀 전조 단위 : μm 정도등급 C0 C1 C 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 00 3.5 3 4.5 5 7 7 10 8 0 18 00 315 4 3.5 6 5 8 7 1 8 3 18 315 400 5 3.5 7 5 9 7 13 10 5 0 400 500 6 4 8 5 10 7 15 10 7 0 500 630 6 4 9 6 11 8 16 1 30 3 630 800 7 5 10 7 13 9 18 13 35 5 800 1000 8 6 11 8 15 10 1 15 40 7 1000 150 9 6 13 9 18 11 4 16 46 30 150 1600 11 7 15 10 1 13 9 18 54 35 1600 000 18 11 5 15 35 1 65 40 000 500 13 30 18 41 4 77 46 500 3150 6 15 36 1 50 9 93 54 3150 4000 30 18 44 5 60 35 115 65 4000 5000 5 30 7 41 140 77 5000 6300 65 36 90 50 170 93 6300 8000 110 60 10 115 8000 10000 60 140 변동이동량오차 ±50/ 300mm 이동량오차 ±100/ 300mm 이동량오차 ±10/ 300mm 표 나사부길이 300mm 및 1회전에대한변동 ( 허용치 ) 단위 : μm 정도등급 C0 C1 C C3 C5 C7 C8 C10 변동 /300 3.5 5 7 8 18 변동 /π 3 4 5 6 8 표3 종류와등급 종류 시리즈기호 등급 비고 위치결정용 Cp 1, 3, 5 반송용 Ct 1, 3, 5, 7, 10 ISO 대응 주 ) 정도등급은 Cp 시리즈와 Ct 시리즈에도적용됩니다. 상세한내용은삼익 THK 에문의해주시기바랍니다. A15-18
선정포인트 의정도 예 : 기준이동량의목표치 -9 μm/500 mm로제작된의리드를측정한결과다음과같은데이 터가얻어졌습니다. 표4 이동량오차에대한측정데이터 단위 : mm 지령위치 (A) 0 50 100 150 이동거리 (B) 0 49.998 100.001 149.996 이동량오차 (A-B) 0-0.00 +0.001-0.004 지령위치 (A) 00 50 300 350 이동거리 (B) 199.995 49.993 99.989 349.885 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 측정데이터를그래프로나타내면그림와같이됩니다. 위치결정오차 (A-B) 는실이동량으로나타내며, (A-B) 의그래프의경향을대표하는직선은대표이동량이됩니다. 기준이동량과대표이동량사이의차이는대표이동량오차로나타납니다. μ +10 0 10 0 30 100 00 300 400 500 8.8μm A B 9μm/500mm 7μm 그림 이동량오차에대한측정데이터 [ 측정결과 ] 대표이동량오차 : -7μm 변동 : 8.8μm A15-19
장착부정도 장착부의정도는 JIS 표준 (JIS B 119-1997) 에준하여제작합니다. C C EF G EF EF EF C EF E C F G 주 ) 나사축축선의반경방향의전흔들림은 JIS B 119-1997 을참조하십시오. 그림 3 장착부정도 A15-0
장착부정도규격 표 5~ 표 9 는정밀의장착부에대한정도규격을나타냅니다. 선정포인트 의정도 표 5 나사축의지지부축선에대한나사홈면의반경방 향원주흔들림과부품장착부의반경방향원주흔들림 나사축외경 (mm) 흔들림 ( 최대 ) 단위 : μm 초과이하 C0 C1 C C3 C5 C7 8 3 5 7 8 10 14 8 1 4 5 7 8 11 14 1 0 4 6 8 9 1 14 0 3 5 7 9 10 13 0 3 50 6 8 10 1 15 0 50 80 7 9 11 13 17 0 80 100 10 1 15 0 30 주 ) 이항목의측정에는나사축경의흔들림의영향이포함되어있으므로, 나사축전장과지점, 측정점거리비율에의한, 나사축선의전흔들림으로부터보정치를구해, 위의표에추가할필요가있습니다. 예 : 형번 DIK005-6RRGO+500LC5 L=500 E1 E-F E E-F E1 = e + Δe L1=80 e : 표5의규격치 (0.01) Δe : 보정치 Δe = L1 L E 80 = 0.06 500 = 0.01 L : 나사축전장 L1 : 지점과측정점의거리 E : 나사축축선의반경방향전흔들림 (0.06) E1 = 0.01 + 0.01 = 0.0 주 ) 나사축축선의반경방향의전흔들림은 JIS B 119-1997 을참조하십시오. A15-1
표6 나사축의지지부축선에대한지지부단면의직각도 단위 : μm 나사축외경 (mm) 직각도 ( 최대 ) 초과 이하 C0 C1 C C3 C5 C7 8 3 3 4 5 7 8 1 3 3 4 5 7 1 0 3 3 4 5 7 0 3 3 3 4 5 7 3 50 3 3 4 5 8 50 80 3 4 4 5 7 10 80 100 4 5 6 8 11 표7 나사축의축선에대한플랜지장착면의직각도 단위 : μm 너트외경 (mm) 직각도 ( 최대 ) 초과 이하 C0 C1 C C3 C5 C7 0 5 6 7 8 10 14 0 3 5 6 7 8 10 14 3 50 6 7 8 8 11 18 50 80 7 8 9 10 13 18 80 15 7 9 10 1 15 0 15 160 8 10 11 13 17 0 160 00 11 1 14 18 5 표8 나사축의축선에대한너트외주면의반경방향원주흔들림 단위 : μm 너트외경 (mm) 흔들림 ( 최대 ) 초과 이하 C0 C1 C C3 C5 C7 0 5 6 7 9 1 0 0 3 6 7 8 10 1 0 3 50 7 8 10 1 15 30 50 80 8 10 1 15 19 30 80 15 9 1 16 0 7 40 15 160 10 13 17 30 40 160 00 16 0 5 34 50 표9 나사축의축선에대한너트외주면 ( 평면형장착면 ) 의평행도 단위 : μm 장착기준길이 (mm) 평행도 ( 최대 ) 초과 이하 C0 C1 C C3 C5 C7 50 5 6 7 8 10 17 50 100 7 8 9 10 13 17 100 00 10 11 13 17 30 장착부의정도측정방법 나사축의지지부측에대한부품장착부의반경방향원주흔들림 (A15-1 표 5 참조 ) V블록으로나사축의지지부를지지합니다. 부품장착부의원호에측정자를위치시키고, 나사축을 1 회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. A15-
나사축의지지부축선에대한나사홈면의반경방향원주흔들림 (A15-1 표 5 참조 ) 선정포인트 의정도 V블록으로나사축의지지부를지지합니다. 너트의원호에측정자를위치시키고, 너트를돌리지않고, 나사축을 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 지지부축선에대한나사축의지지부단면직각도 (A15- 표6 참조 ) V블록으로나사축의지지부를지지합니다. 나사축의지지부단면에측정자를위치시키고, 나사축을 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 나사축의축선에대한플랜지장착면의직각도 (A15- 표7 참조 ) 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 플랜지단면에측정자를위치시키고, 나사축과너트를동시에 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. A15-3
나사축의축선에대한너트외주면의반경방향원주흔들림 (A15- 표 8 참조 ) 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 너트의원호에측정자를위치시키고, 나사축을돌리지않고너트를 1회전시켰을때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 나사축의축선에대한너트외주면 ( 평면형장착면 ) 의평행도 (A15- 표9 참조 ) 나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 너트 ( 평면형장착면 ) 의원호에측정자를위치시키고, 나사축과평행하게다이얼게이지를움직인때의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 나사축의축선의반경방향전흔들림나사축의나사부외경을너트에가깝게 V 블록으로지지합니다. 나사축의원호에측정자를위치시키고, 나사축 1회전시켰을때에축방향의여러지점에서의다이얼게이지의최대차를측정치로합니다. 주 ) 나사축의반경방향전흔들림은 JIS B 119-1997 을참조하십시오. A15-4
선정포인트 의정도 축방향클리어런스 정밀의축방향클리어런스 표 10 은정밀의축방향클리어런스를보여줍니다. 제작길이가표 11 의값을초과하면, 클리어 런스는부분적으로마이너스 ( 예압상태 ) 로될수있습니다. 표 10 정밀의축방향클리어런스 클리어런스기호 G0 GT G1 G G3 축방향클리어런스 0 이하 0 ~ 0.005 0 ~ 0.01 0 ~ 0.0 0 ~ 0.05 단위 : mm 표11 정밀의각축방향클리어런스의제작한계길이 단위 : mm 나사부전장 나사축외경 GT 클리어런스 G1 클리어런스 G 클리어런스 C0 ~ C3 C5 C0 ~ C3 C5 C0 ~ C3 C5 C7 4 ~ 6 80 100 80 100 80 100 10 8 ~ 10 50 00 50 50 50 300 300 1 ~ 16 500 400 500 500 700 600 500 18 ~ 5 800 700 800 700 1000 1000 1000 8 ~ 3 900 800 1100 900 1400 100 100 36 ~ 45 1000 800 1300 1000 000 1500 1500 50 ~ 70 100 1000 1600 1300 500 000 000 80 ~ 100 1800 1500 4000 3000 3000 정밀등급정도 C7의를 GT, G1 클리어런스로제작하는경우, 클리어런스는부분적으로마이너스로됩니다. 전조의축방향클리어런스 표 1 는전조의축방향클리어런스를보여줍니다. 표1 전조의축방향클리어런스단위 : mm 나사축외경축방향클리어런스 ( 최대 ) 6 ~ 1 0.05 14 ~ 8 0.1 30 ~ 3 0.14 36 ~ 45 0.17 50 0. A15-5
예압 축방향클리어런스를없애고축방향하중에의한변위량을최소로하기위해서는예압을가합니다. 고정도위치결정을실행하는경우, 예압을가하는것이일반적입니다. 예압하의의강성 에예압이가해지는경우, 너트의강성이증가합니다. 그림 4 는예압이가해진경우와예압이가해지지않은경우의의탄성변위곡선을보여줍니다. δao δao 0 Ft=3Fao 그림 4 의탄성변위곡선 A15-6
선정포인트 의정도 그림 5 는의더블너트타입을보여줍니다. Fa0 Fa0 Fa Fa' Fa Fa' FA Ft FB Fa FA δ A δa0 그림 5 그림 6 δa δ B δa0 Fa0 FB 너트 A와 B는간좌에의해 Fa0의예압하중이부여됩니다. 예압으로인해서, 너트 A와 B는각각 δa0 만큼탄성변위합니다. 이상태에서외부로부터축방향하중 (Fa) 이가해지는경우, 너트 A와 B의변위량은다음과같이계산됩니다. δa = δa0 + δa δb = δa0 - δa 즉, 너트 A 와 B 의부하하중은다음과같이됩니다. : FA = Fa0 + (Fa - Fa') FB = Fa0 - Fa' 따라서, 예압을주면너트A에걸리는하중은 Fa - Fa' 가되고예압을주지않는경우에는너트A에걸리는하중의 Fa' 만큼부하하중이감소하기때문에변위량은작아집니다. 이효과는너트 B에가해진예압으로인한변위량 (δa0) 이제로가될때까지나타납니다. 어디까지탄성변위량이감소되는가? 예압이가해지지않은에서의축방향하중과탄성변위량간의관계는 δa Fa /3 와같이표현할수있습니다. 그림6으로부터다음식이성립됩니다. /3 δa0 = KFa0 /3 δa0 = KFt Ft 3 ( ) Fa0 K = Ft = 3/ Fa0 =.8Fa0 3Fa0 그러므로, 예압의약 3배의축방향하중 (Ft) 이외부에서가해지는경우예압하의는 δa0만큼변위량이발생합니다. 결과적으로, 예압하의의변위량은무예압경우의의변위량 (δa0) 의절반이됩니다. 위에설명된것과같이, 축방향하중의예압효과는가해진예압의약 3배로되기때문에, 최적예압은최대축하중의 1/3 입니다. 그렇지만, 과도한예압은수명과발열에좋지않은영향을준다는것에유의해주십시오. 최대예압은기본동정격하중 (Ca) 의 10% 로설정하십시오. A15-7
예압토크 예압토크는 JIS 규격 (JIS B 119-1997) 에따라관리됩니다. 0 그림 7 예압토크용어 예압동토크외부하중없이주어진예압하에서의나사축을연속적으로회전시키는데필요한토크. 실토크실제로측정된예압동토크. 토크변동치목표치로설정된예압동토크변동치. 기준토크에대해서플러스또는마이너스로될수있습니다. 토크변동율기준토크에대한토크변동율. 기준토크목표로설정된예압동토크. 기준토크산출예압을가한의기준토크는식 (5) 에의해얻어집니다. 0.5 Fa0 Ph Tp = 0.05 (tanβ) 5 π Tp : 기준토크 (N mm) β : 리드각 Fa0 : 예압하중 (N) Ph : 리드 (mm) A15-8
선정포인트 의정도 예 : 3,000N 의예압이나사길이 1,300 mm 의 BNFN4010-5G0 + 1500LC3 형에가해진경우 ( 축경 : 40 mm, 볼중심경 : 41.75 mm, 리드 : 10 mm), 의예압토크는아래와같이산출합니다. 기준토크산출 β : 리드각 10 tanβ = = = 0.076 π π 41.75 Fa0 : 예압하중 =3000N Ph : 리드 = 10mm Fa 0 Ph 3000 10 Tp = 0.05 (tanβ) 0.5 = 0.05 (0.076) 0.5 = 865N mm π π 토크변동치산출 따라서, 표13에서의기준토크가 600 ~ 1,000N-mm이고, 유효나사길이 4,000mm 이하의 40, 정도등급 C3의경우, 토크변동율은 ±30% 가됩니다. 결과적으로, 토크변동은다음과같습니다. 865 (1±0.3) = 606 N mm ~ 115 N mm 결과기준토크토크변동치 1300 = = 3.5 40 40 : 865 N-mn : 606 N-mm ~ 115 N-mm 기준토크 N mm 40 표 13 토크변동률허용범위 4,000mm 이하 나사부유효길이 40 60 4,000mm 초과 10,000mm 이하 정도등급 정도등급 정도등급 초과 이하 C0 C1 C, C3 C5 C0 C1 C, C3 C5 C, C3 C5 00 400 ±35% ±40% ±45% ±55% ±45% ±45% ±55% ±65% 400 600 ±5% ±30% ±35% ±45% ±38% ±38% ±45% ±50% 600 1000 ±0% ±5% ±30% ±35% ±30% ±30% ±35% ±40% ±40% ±45% 1000 500 ±15% ±0% ±5% ±30% ±5% ±5% ±30% ±35% ±35% ±40% 500 6300 ±10% ±15% ±0% ±5% ±0% ±0% ±5% ±30% ±30% ±35% 6300 10000 ±15% ±0% ±0% ±5% ±5% ±30% A15-9
나사축의선정 나사축의제작한계길이 정도등급에의한정밀의최대길이가표14에표시되어있으며, 전조의경우는 A15-31의표15에표시되어있습니다. 축치수가표14, 표15에서의제작한계를초과하는경우에는삼익THK에문의해주시기바랍니다. 표14 정밀의정도등급별제작한계길이 단위 : mm 나사축전장 나사축외경 C0 C1 C C3 C5 C7 4 90 110 10 10 10 10 6 150 170 10 10 10 10 8 30 70 340 340 340 340 10 350 400 500 500 500 500 1 440 500 630 680 680 680 13 440 500 630 680 680 680 14 530 60 770 870 890 890 15 570 670 830 950 980 1100 16 60 730 900 1050 1100 1400 18 70 840 1050 10 1350 1600 0 80 950 100 1400 1600 1800 5 1100 1400 1600 1800 000 400 8 1300 1600 1900 100 350 700 30 1450 1700 050 300 570 950 3 1600 1800 00 500 800 300 36 100 550 950 350 3650 40 400 900 3400 3700 4300 45 750 3350 3950 4350 5050 50 3100 3800 4500 5000 5800 55 000 3450 4150 5300 6050 6500 63 500 5800 6700 7700 70 6450 7650 9000 4000 80 6300 7900 9000 10000 100 10000 10000 A15-30
선정포인트 나사축의선정 표15 전조의정도등급별제작한계길이 단위 : mm 나사축전장 나사축외경 C7 C8 C10 6 ~ 8 30 30 10 ~ 1 500 1000 14 ~ 15 1500 1500 1500 16 ~ 18 1500 1800 1800 0 000 00 00 5 000 3000 3000 8 3000 3000 3000 30 3000 3000 4000 3 ~ 36 3000 4000 4000 40 3000 5000 5000 45 3000 5500 5500 50 3000 6000 6000 A15-31
정밀의축경과리드표준조합 정밀의축경과리드의표준조합을표16에나타냅니다. 사용상표이외의가필요한경우에는삼익THK로문의하여주시기바랍니다. 나사축외경 4 5 6 표 16 나사축외경과리드의표준조합 ( 정밀 ) 리드 : 재고품 [ 나사축을규격화한나사축조합표준재고품 ( 축단미가공품, 축단완성품 )] : 준표준품 단위 : mm 1 4 5 6 8 10 1 15 16 0 4 5 30 3 36 40 50 60 80 90 100 8 10 1 13 14 15 16 18 0 5 8 30 3 36 40 45 50 55 63 70 80 100 A15-3
선정포인트 나사축의선정 전조의축경과리드표준조합 전조의축경과리드의표준조합을표 17 에나타냅니다. 표17 나사축외경과리드의표준조합 ( 전조 ) 단위 : mm 리드나사축외경 1 4 5 6 8 10 1 16 0 4 5 30 3 36 40 50 60 80 100 6 8 10 1 14 15 16 18 0 5 8 30 3 36 40 45 50 : 표준재고 : 준표준품 A15-33
허용축방향하중 나사축의좌굴하중 의경우, 축방향으로최대축방향하중이작용하였을때나사축에좌굴이발생하지않도록나 사축을선정할필요가있습니다. A15-35의그림8은나사축경과좌굴하중간의관계를보여줍니다. 계산으로좌굴하중을결정하는경우, 아래의식 (6) 으로부터얻을수있습니다만, 안전을위해 0.5를안전계수로서곱하여줍니다. P1 = η 1 π 4 E I d1 0.5 = η 10 4 P1 : 좌굴하중 (N) l a : 장착간거리 (mm) E : 영률 (.06 10 5 N/mm ) I : 축의최소단면 차모멘트 (mm 4 ) I = π d1 4 64 η 1, η = 장착방법에따른계수 고정 - 자유 η 1=0.5 η =1.3 고정 - 지지 η 1= η =10 고정 - 고정 η 1=4 η =0 나사축의허용인장압축하중 축방향하중이에가해진경우에는나사축의항복응력에대해좌굴하중뿐만아니라허용인 장압축하중을고려할필요가있습니다. 허용인장압축하중은식 (7) 로부터얻어집니다. P = σ π 4 l a d1 = 116d1 l a d1: (mm) 7 P : 허용인장압축하중 (N) σ : 허용인장압축응력 (147 MPa) d1 : 나사축곡경 (mm) 6 A15-34
선정포인트 나사축의선정 10000 8000 6000 4000 80 100 000 1000 800 600 45 40 36 3 30 8 5 0 70 63 55 50 400 18 16 00 8 10 15 14 1 6 0.4 0.6 0.8 1 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10 3 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10 3 4 그림 8 허용축방향하중선도 A15-35
허용회전수 나사축의위험속도 회전속도가높아지면의고유진동수에의해서공진을일으켜서조작불능으로될수있습니 다. 그러므로, 공진점 ( 위험속도 ) 아래에서사용가능하도록선정할필요가있습니다. A15-38의그림9는나사축경과위험속도간의관계를보여줍니다. 계산으로위험속도를결정하는경우, 아래의식 (8) 으로부터얻을수있습니다만, 0.8을안전계수로곱해줍니다. 60 E 10 3 λ1 I d1 N1 = 0.8 = λ 10 7 π l b γ A l b 8 N1 : 위험속도에의한허용회전수 (min -1 ) l b : 장착간거리 (mm) E : 영률 (.06 10 5 N/mm ) I : 축의최소단면 차모멘트 (mm 4 ) I = π d1 4 64 γ : 밀도 ( 비중 ) (7.85 10-6 kg/mm 3 ) A : 나사축단면적 (mm ) A = π d1 4 λ 1, λ : 장착방법에따른계수 d1: (mm) 고정 - 자유 λ 1=1.875 λ =3.4 지지 - 지지 λ 1=3.14 λ =9.7 고정 - 지지 λ 1=3.97 λ =15.1 고정 - 고정 λ 1=4.73 λ =1.9 A15-36
DN 치 의허용회전수는나사축의위험속도와 DN 치에의해구해야합니다. DN 치에의해결정되는허용회전수는아래의식 (9) ~ (14) 에의해얻어집니다. 선정포인트 나사축의선정 볼리테이너타입 SBN 형, HBN 형 N = 130000 9 D N : DN치에의한허용회전수 (min -1 (rpm)) D : 볼중심경 ( 각형번의치수표에기재되어있습니다 ) SBK 형 N = 10000 D N = 160000 D 10 11 정밀 N = 70000 D 전조 ( 대리드타입제외 ) N = 50000 D 1 13 대리드전조 70000 14 D 위험속도에의한허용회전수 (N1) 와 DN치에의한허용회전수 (N) 중에낮은회전수를허용회전수로합니다. 사용회전수가 N를초과하면, 고속타입를사용할수있습니다. 상세한내용은삼익THK에문의해주시기바랍니다. N = A15-37
10000 8000 6000 4000 000 1000 800 600 400 00 4 6 8 10 4 6 8 10 3 4 6 8 10 3 4 6 8 10 4 4 6 8 10 3 4 6 8 10 4 55 45 3 8 16 18 100 80 70 63 50 40 36 30 5 0 15 14 1 10 8 6 그림 9 허용회전수선도 A15-38
너트의선정 너트의종류 선정포인트 너트의선정 의너트는볼순환방식에따라리턴파이프타입, 디플렉터타입, 엔드캡타입으로분류됩니다. 각순환방식의특징을아래에나타냅니다. 순환방식뿐만아니라, 는예압방법에의해서도분류됩니다. 볼순환방식에의한종류 리턴파이프타입 (SBN형, BNF형, BNT형, BNFN형, BIF형, BTK형 ) 리턴피스타입 (HBN형) 볼순환용으로리턴파이프를사용하는가장일반적인타입의너트입니다. 리턴파이프에의해볼이안내되고파이프를통과해서, 원래의위치로되돌려서무한운동을하게해줍니다. 리턴파이프너트의구조예 디플렉터타입 (DK형, DKN형, DIK형, JPF형, DIR형 ) 가장콤팩트한너트타입입니다. 볼은디플렉터에의해이동방향이변경되며, 나사축의원호를지나서원래의위치로되돌아가서무한운동합니다. 심플너트의구조예 엔드캡타입 : 대리드너트 (SBK 형, BLK 형, WGF 형, BLW 형, WTF 형, CNF 형, BLR 형 ) 고속이송에가장적합한너트타입입니다. 볼은 엔드캡에의해안내되고, 너트의관통구멍을통과해서원래의위치로돌아가무한운동을합니다. 대리드너트의구조예 A15-39
예압방식에의한종류 정위치예압방식 더블너트예압 (BNFN 형, DKN 형, BLW 형 ) 간좌가 개의너트사이에삽입되어서예압을제공합니다. 옵셋예압방식 (SBN형, BIF형, DIK형, SBK형, DIR형 ) 더블너트방식보다더욱콤팩트한옵셋예압은간좌를사용하지않고너트의홈피치를변경해서예압을부여합니다. A15-40
선정포인트너트의선정 정압예압방식 (JPF형) 스프링구조가너트의중앙에설치되어서너트의중앙에서홈피치를변경해서예압을부여합니다. A15-41
형번의선정 축방향하중의산출 수평장착의경우 일반적인반송시스템에서, 수평으로워크를왕복운동하는경우가해지는축방향하중 (Fan) 은다음 식에의해구해집니다. Fa1= μ mg + f + mα 15 Fa= μ mg + f 16 Fa3= μ mg + f mα 17 Fa4= μ mg f mα18 Fa5= μ mg f 19 Fa6= μ mg f + mα0 Vmax : 최대속도 (m/s) t1 : 가속시간 (m/s) α = Vmax (m/s ) t1 Fa1 : 왕로가속시축방향하중 (N) Fa : 왕로등속시축방향하중 (N) Fa3 : 왕로감속시축방향하중 (N) Fa4 : 복로가속시축방향하중 (N) μ Fa5 : 복로등속시축방향하중 (N) Fa6 : 복로감속시축방향하중 (N) m : 반송질량 (kg) μ : 안내면의마찰계수 (-) f : 안내면저항 ( 하중없는경우 ) (N) 수직장착의경우 일반적인반송시스템에서, 수직으로워크를왕복운동하는경우가해지는축방향하중 (Fan) 은다음 식에의해구해집니다. Fa1= mg + f + mα 1 Fa= mg + f Fa3= mg + f mα 3 Fa4= mg f mα 4 Fa5= mg f 5 Fa6= mg f + mα 6 μ Vmax : 최대속도 (m/s) t1 : 가속시간 (m/s) α = Vmax (m/s ) t1 Fa1 : 상승가속시축방향하중 (N) Fa : 상승등속시축방향하중 (N) Fa3 : 상승감속시축방향하중 (N) Fa4 : 하강가속시축방향하중 (N) Fa5 : 하강등속시축방향하중 (N) Fa6 : 하강감속시축방향하중 (N) m : 반송질량 (kg) f : 안내면저항 ( 무부하시 ) (N) A15-4
선정포인트 형번의선정 정적안전계수 기본정정격하중 (C0a) 은일반적으로의허용축방향하중과같습니다. 조건에따라서는, 계산된 하중에대해서다음의정적안전계수를고려할필요가있습니다. 가정적또는작동중일때, 충격또는기동정지시에야기되는관성으로인해서예상치못한외부힘이가해질수가있습니다. Famax = C0a fs 7 Famax : 허용축방향하중 (kn) C0a : 기본정정격하중 (kn) fs : 정적안전계수 ( 표18 참조 ) 표18 정적안전계수 (fs) LM 시스템을 fs의하중조건사용하는기계하한진동이나충격이없을때 1.0 ~ 3.5 일반산업기계진동이나충격이있을때.0 ~ 5.0 공작기계 진동이나충격이없을때 1.0 ~ 4.0 진동이나충격이있을때.5 ~ 7.0 기본정정격하중 (C0a) 은최대응력을받고있는접촉부에있어서전동체의영구변형량과전동면의영구변형량의합이전동체직경의 0.0001 배가되는방향과크기가일정한정지하중을말합니다. 에서는축방향하중으로정의합니다. ( 의각각의수치는각형번의치수표에기재되어있습니다.) 허용하중에대한안전률 (HBN 형 ) 고부하 HBN 형은종래의에대해서고부하조건하에서긴수명을실현할수있는설계 가되어있으며, 축방향하중에대해서는허용하중 Fp를고려할필요가있습니다. 허용하중 Fp란고부하가받을수있는최대축방향하중을가리키며, 이것을초과하지않는범위에서사용해주십시오. 또한, 실제로작용하는축방향하중이충격등에의해서변화하는경우에는허용하중 Fp에대해안전을고려해주십시오. Fp Fa > 1 8 Fp : 허용하중 (kn) Fa : 축방향하중 (kn) A15-43
수명검토 의수명 가외부하중을받으면서운동을할경우전동면이나볼에계속적인반복응력이작용하기때 문에한계에이르면전동면은피로파손되어표면의일부가비늘모양으로볏겨지게됩니다. 이것을플레이킹이라고합니다. 의수명이라는것은전동면혹은볼중에서어느쪽이든지재료의구름피로에의한최초의플레이킹이발생할때까지의총회전수를말합니다. 의수명이란전동면또는볼이재료의구름피로에의해최초의플레이킹이발생할때까지의총회전수를말합니다. 의수명은동일하게제작된것을동일운전조건으로사용하여도큰차이를나타냅니다. 이때문에의수명을구하는기준으로써다음과같이정의된정격수명을사용합니다. 정격수명이라는것은 1군의동일를동일조건으로각각운동시켰을때이중의 90% 가플레이킹을일으키지않고도달가능한총회전수를말합니다. 정격수명산출 의정격수명은기본동정격하중 (Ca) 과부하축방향하중을사용해서다음식 (9) 에의해구해 집니다. 정격수명 ( 총회전수 ) 3 표19 하중계수 (fw) L = ( ) Ca 10 6 9 진동 / 충격속도 (V) fw fw Fa L : 정격수명 ( 총회전수 ) (rev) Ca : 기본동정격하중 (N) Fa : 부하축방향하중 (N) fw : 하중계수 ( 표19 참조 ) 고속의경우대 ~ 3.5 V m/s 기본동정격하중 (Ca) 은가하중을받고운동할경우의수명산출에사용합니다. 기본동정격하중이란, 1군의동일를각각운동시켰을때정격수명이 L=10 6 회전이되는방향과크기가변동하지않는하중을말합니다. ( 기본동정격하중은치수표중에기재되어있습니다. 정격수명은양호한윤활이확보되고, 이상적인부착조건에서조립하는것을전제로하중계산을하여, 산출하고있습니다. 장착부의재질의정도및변형에따라수명에영향을줄우려가있습니다. 미 소 중 미속의경우 V 0.5m/s 저속의경우 0.5 V 1m/s 중속의경우 1 V m/s 1 ~ 1. 1. ~ 1.5 1.5 ~ A15-44
수명시간 선정포인트 분당회전수가결정되면, 수명시간은정격수명 (L) 을이용해서다음식 (30) 에의해구해집니다. L Lh = = 60 N Lh : 수명시간 (h) N : 분당회전수 (min -1 ) n : 분당왕복횟수 (min -1 ) Ph : 리드 (mm) l S : 스트로크길이 (mm) 주행거리수명 주행거리수명은정격수명 (L) 과리드를이용해서다음식 (31) 에의해구해집니다. LS = L Ph 10 6 LS : 주행거리수명 (km) Ph : 리드 (mm) L Ph 60 n l S 31 30 형번의선정 예압을고려한부하하중과수명를예압 ( 중하중 ) 하에서사용하는경우에는, 너트가이미내부하중을받고있으므로수명을계산할때에예압하중을고려할필요가있습니다. 예압하중은형번을설정한후, 삼익THK에문의하여주시기바랍니다. 평균축방향하중에작용하는축방향하중이존재하는경우에는, 평균축방향하중을결정해서수명을계산할필요가있습니다. 평균축방향하중 (Fm) 은변동하중조건에의한수명과동등한수명이되는일정하중입니다. 하중이단계로변화하면, 평균축방향하중은다음식에의해구해집니다. Fm = 3 1 l 3 3 3 (Fa1 l 1 + Fa l + + Fan l n) 3 Fm : 평균축방향하중 (N) Fan : 변동하중 (N) l n l : 하중 (Fn) 을부하해서주행한거리 : 총주행거리 A15-45
거리를대신해서회전속도와시간을이용해서평균축방향하중을결정하는경우, 다음식에서거리를결정해서평균축방향하중을계산하십시오. l = l1 + l + l n l 1 = N1 t1 l = N t l n = Nn tn N: 회전수 t: 시간 부하하중의부호가변화하는경우변동하중에대한모든부호가동일할경우, 식 (3) 이문제없이적용되지만, 변동하중의부호가동작에따라변하는경우에는하중의방향을고려하여정부호하중의축방향평균하중, 역부호하중의축방향평균하중을계산합니다. ( 정부호하중의평균축방향하중을계산하는경우, 역부호하중을제로로하여계산합니다.) 개의축방향평균하중에서더큰쪽이수명계산시의축방향평균하중이됩니다. 예 : 다음하중조건을가지는평균축방향하중계산하면아래와같습니다. 동작 No. 변동하중 Fan(N) 주행거리 l n(mm) No.1 10 10 No. 50 50 No.3-40 10 No.4-10 70 변동하중과주행거리의첨자는동작 No. 를나타냅니다. 정부호방향하중의평균축방향하중플러스부호하중의평균축방향하중을계산하기위해서는, Fa3와 Fa4가제로라고가정하십시오. 3 3 3 Fa1 l 1 + Fa l Fm1 = = 35.5N l 1 + l + l 3 + l 4 역부호방향하중의평균축방향하중마이너스부호하중의평균축방향하중을계산하기위해서는, Fa1과 Fa가제로라고가정하십시오. 3 3 3 Fa3 l 3 + Fa4 l 4 Fm = = 17.N l 1 + l + l 3 + l 4 따라서, 정부호방향하중의평균축방향하중 (Fm1) 이수명계산을위한평균축방향하중 (Fm) 으로채택됩니다. A15-46
강성검토 선정포인트강성검토 NC 공작기계나정밀기계에있어서이송나사의위치결정정도를향상또는절삭력에의해야기되는변위를줄이기위해서, 각종구성요소의강성을균형있게설계할필요가있습니다. 이송나사계의축방향강성 이송나사시스템의축방향강성이 K 인경우, 축방향탄성변위량은다음식 (33) 에의해구해집니다. δ = Fa K 33 δ : 이송나사계의축방향탄성변위량 (μm) Fa : 부하축방향하중 (N) 이송나사시스템의축방향강성 (K) 는다음식 (34) 에의해구해집니다. 1 K 1 1 1 = + + + KS KN KB 1 KH 34 K : 이송나사시스템의축방향강성 (N/μm) KS : 나사축의축방향강성 (N/μm) KN : 너트의축방향강성 (N/μm) KB : 지지베어링의축방향강성 (N/μm) KH : 너트브라켓과지지베어링브라켓의강성 (N/μm) 나사축의축방향강성 나사축의축방향강성은축을장착하는방법에따라다릅니다. 고정 - 지지 ( 자유 ) 의경우 KS = A E 1000 L A : 나사축단면적 (mm ) π A = d1 4 d1 : 나사축곡경 (mm) E : 영률 (.06 10 5 N/mm ) L : 장착간의거리 (mm) A15-48 의그림 10 은나사축에대한축방향강성 선도를보여줍니다. 35 L A15-47
고정 - 고정의경우 A E L KS = 1000 a b 36 L a = b = KS a L b KS = 4A E 1000L A15-49 의그림 11 은이구성에서의나사축에대 한축방향강성선도를보여줍니다. 10 8 6 100 4 μ 1 8 6 4 10 1 8 6 4 4 6 8 10 8 6 80 70 63 55 50 45 40 36 3 30 8 5 14 1 0 18 16 15 10 4 6 8 10 3 4 6 8 10 4 그림 10 나사축의축방향강성 ( 고정 - 자유, 고정 - 지지 ) A15-48
선정포인트 강성검토 μ 10 8 6 4 1 8 6 4 63 55 50 45 40 36 3 30 0 8 18 5 16 15 14 1 10 8 6 100 80 70 10 1 8 6 4 4 6 8 10 4 6 8 10 3 4 6 8 10 4 그림 11 나사축의축방향강성 ( 고정 - 고정 ) 너트의축방향강성 너트의축방향강성은예압에따라크게달라집니다. 무예압타입기본동정격하중 (Ca) 의 30% 에해당하는축방향하중이가해진경우의이론적축방향강성은치수표에표시되어있습니다. 이값은너트장착브라켓에관련된구성요소의강성은포함하지않습니다. 그러므로, 일반적으로표에서의값의약 80% 의값으로설정하십시오. 부하축방향하중이기본동정격하중 (Ca) 의 30% 와다를때의강성치는다음식 (37) 에의해구해집니다. ( ) 1 Fa 3 KN = K 0.8 0.3Ca 37 KN : 너트의축방향강성 (N/μm) K : 치수표의강성치 (N/μm) Fa : 부하축방향하중 (N) Ca : 기본동정격하중 (N) A15-49
예압타입 기본동정격하중 (Ca) 의 10% 에해당하는축방향하중이가해진경우의이론적축방향강성은치수표에표시되어있습니다. 이값은너트장착브라켓에관련된구성요소의강성은포함하지않습니다. 그러므로, 일반적으로표에서의값의약 80% 의값으로설정하십시오. 예압하중이기본동정격하중 (Ca) 의 10% 와다를때의강성치는다음식 (38) 에의해구해집니다. ( ) Fa0 3 KN = K 0.8 0.1Ca 1 38 KN : 너트의축방향강성 (N/μm) K : 치수표의강성치 (N/μm) Fa0 : 예압하중 (N) Ca : 기본동정격하중 (N) 지지베어링의축방향강성 지지베어링의강성은사용되는지지베어링에따라다릅니다. 대표적인앵귤러볼베어링의강성계산은아래의식 (39) 에나타나있습니다. KB 3Fa0 δa0 39 KB : 지지베어링의축방향강성 (N/μm) Fa0 : 지지베어링의예압하중 (N) δa0 : 축방향변위량 (μm) δa0 = Q = 0.45 sinα Fa0 Zsinα Q ( ) Da 1 3 Q : 축방향하중 (N) Da : 지지베어링의볼경 (mm) α : 지지베어링의초기접촉각 ( ) Z : 볼수특정지지베어링의상세내용에관해서는제조사에문의해주십시오. 너트브라켓과지지베어링브라켓의축방향강성 기계를설계할때에는충분히고려하여강성은가능한한높게설정하십시오. A15-50