크로스 롤러 베어링,산업용 로봇시스템에 많은 이점 제공

현대 로봇과 자동화 기계가 그 어느 때보다 많은 작업을 수행함에 따라 보다 복잡한 동작과 효과적인 하중 처리가 요구된다. 예를 들어 많은 로봇과 협동로봇은 관절 암을 통합하여 무거운 물체를 이동, 위치 지정 또는 회전하거나 용접 및 조립과 같은 일상적인 작업을 수행한다. 또한 로봇 기능 요구사항이 증가함에 따라 설계 크기가 지속적으로 축소된다.

이 모든 것을 가능하게 하는 ‘크로스롤러 베어링(Crossed Roller Bearings)’은 정확하고 반복 가능한 동작을 제공하며 복잡한 작업을 수행하기 위해 축방향, 반경방향 및 모멘트 하중을 동시에 처리한다. 또한 까다로워진 오늘날의 로봇과 협동로봇(cobots)의 적용에도 잘 맞는 솔루션이다.

‘크로스롤러 베어링’ 이란

크로스롤러 베어링은 롤러가 내륜과 외륜 사이에서 서로 직각으로 교대로 교차하는 독특한 설계가 특징이다. 이 배열은 베어링이 모든 방향에서 동시에 무겁거나 복잡한 하중을 처리할 수 있도록 궤도와의 더 큰 접촉을 생성한다. 롤러의 직교 배열은 공간이 제한된 설계를 위해 크로스 롤러 베어링의 콤팩트한 크기를 제공한다. 크로스 롤러 베어링은 로봇 시스템에 필수적일 뿐만 아니라 공작 기계 및 의료 장비와 같이 회전 속도가 적당한 기계에 사용하는 데에도 적합하다. 다음은 로봇 시스템에 제공되는 크로스롤러 베어링의 몇 가지 이점이다.

회전 정확도 향상: 롤러가 궤도면과 만나는 큰 접촉 영역은 크로스롤러 베어링이 하중 하에서 더 적은 처짐을 나타내고 단일 접촉점만을 제공하는 다른 베어링 유형에 비해 매우 작은 탄성 변형을 나타내도록 한다. 결과적으로 더 큰 강성과 강성을 달성하고 함께 사용되는 크로스 롤러 베어링은 더 큰 회전 정확도를 제공한다. 크로스롤러 베어링은 또한 우수한 회전 정확도를 제공하기 위해 예압 및 고정밀 등급으로 제조할 수 있다.

탁월한 하중 처리: 높은 정확도 외에도 궤도면과의 롤러 접촉이 클수록 크로스 롤러 베어링은 더 큰 하중 처리 능력을 제공한다. 롤러가 내륜과 외륜 사이에서 교대로 교차되고 서로 직각으로 배치되기 때문에 이러한 베어링은 동시에 모든 방향에서 레이디얼, 스러스트 및 모멘트 하중을 받을 수 있다. 즉 크로스 롤러 베어링은 로봇의 복잡한 동작 요구사항을 지원할 수 있다.

공간 절약: 롤러의 직교 배열은 크로스 롤러 베어링이 다른 유형의 베어링보다 적은 공간을 차지하도록 한다. 콤팩트한 크기는 계속 줄어들고 있는 로봇 설계, 특히 손목과 팔 동작을 수행하는 메커니즘에 매우 중요하다.

간편한 설치 및 취급: 특정 크로스롤러 베어링은 두 링에 장착구멍이 있는 견고한 내부 및 외부 링 구조로 되어 있어 장착이 간편하고 특수 하우징이나 고정 플레이트가 필요하지 않으며 핸들링도 쉽다. 예를 들어 IKO의 표준 크로스롤러 베어링의 외륜은 운송 또는 장착 중 분리를 방지하기 위해 함께 볼트로 고정된 두 개의 분할 조각으로 만들어진다.

효율성: 많은 크로스롤러 베어링은 플레인 베어링보다 낮은 회전 토크를 나타내며 정적 토크와 동적 또는 운동 토크 간의 차이는 최소화된다. 결과적으로 크로스롤러 베어링은 기계가 더 적은 전력을 소비하고 작동 온도 상승을 제한하여 전반적인 효율성을 높이는 데 도움이 될 수 있다.

긴 수명과 조용한 작동: 내장형 케이지 또는 분리기가 있는 크로스롤러 베어링은 마찰 계수가 작아 마모를 줄여 수명을 연장하고 소음을 최소화한다.

크로스롤러 베어링의 고려사항

크로스롤러 베어링은 다양한 하중을 고정밀도로 처리할 뿐만 아니라 다용도성으로 인해 로봇 공학에 매력적인 옵션이 된다. 로봇 동작이 더욱 복잡해지고 메커니즘이 계속 축소됨에 따라 IKO International과 같은 베어링 제조업체는 이러한 문제를 해결하기 위해 크로스롤러 베어링에 다양한 설계 요소를 통합했다.

로봇 애플리케이션을 위한 크로스롤러 베어링을 지정할 때 IKO의 다양한 라인업 제품을 예로 들면 다음과 같은 몇 가지 설계요소를 찾아볼 수 있다.

추가 강성이 필요할 때: 내부 링과 외부 링을 결합하여 하나의 솔리드 피스를 형성하는 크로스롤러 베어링은 더 높은 강성을 제공한다. 또한 장착 구멍이 있는 일체형 요소는 하우징 구조의 영향을 덜 받기 때문에 훨씬 더 높은 강성과 정확도를 제공한다.

부드러운 회전이 필요할 때: 원통형 롤러 사이의 리테이너는 부드러운 회전을 촉진하고 구동력을 줄여준다. 리테이너가 있는 크로스롤러 베어링은 상대적으로 높은 회전 속도가 필요한 응용 분야에 특히 바람직하다.

디자인의 축소와 경량화가 필요할 때: 공간이 부족한 경우 내경에 비해 외경이 작고 폭이 좁은 슬림형 베어링을 찾아야 한다. 사실 특정 크로스롤러 베어링은 매우 얇고 가볍다. 예를 들어 IKO의 CRBT Super Slim Type 크로스롤러 베어링은 너비 5mm(기존 크로스롤러 베어링보다 60% 더 얇음), 단면 높이 5.5mm, 질량 비 0.11로 제공된다. 또한 일체형 구조로 어셈블리의 부품 수를 줄여 설계 소형화 및 경량화에 기여한다.

보다 쉬운 장착을 위해: 많은 유형의 크로스롤러 베어링에는 내부 및 외부 링에 장착 구멍이 있다. 이 장착 구멍은 직접 고정 및 결합을 쉽게 하고 장착 오류를 제거하는 데 도움이 된다. IKO는 간단한 설치를 위해 내륜과 외륜을 결합한 단일 구조의 장착 구멍이 특징인 고강성 및 초슬림형 크로스롤러 베어링(각각 CRBVF 시리즈 및 CRBTF 시리즈)을 제공한다.

다양한 시스템의 요구사항 충족

로봇 시스템 설계자는 더 많은 기능, 부하 기능 및 복잡하지만 정확한 동작에 대한 요구사항을 충족시켜야 한다. 크로스롤러 베어링은 무거운 하중을 정밀하게 배치하도록 구성되며 특정 설계 요소는 까다로운 응용 분야에 대해 훨씬 더 높은 강성, 정확성 및 장착 용이성을 제공할 수 있다. IKO의 크로스롤러 베어링 라인업은 다양한 크기와 디자인으로 제공되어 다양한 로봇 시스템의 성능을 최적화할 수 있는 광범위한 이점을 제공한다.

자료제공 : IKO(www.ikont.com)