볼 스크류 액추에이터 vs 볼 스크류 스플라인
볼 스크류 액추에이터는 입력 토크에 반응하여 선형 모션을 제공한다. 이 제품에는 마찰을 최소화하면서 나사형 샤프트에서 이동 하는 재순환 볼 베어링이 포함되어 있다.
볼 스크류 스플라인은 구동 너트형(driven-nut-type) 볼 스크류 어셈블리와 회전 볼스플라인을 결합하고 선형, 회전 및 나선형 모션을 제공할 수 있다. 볼 스크류 액추에이터와 볼 스크류 스플라인 모두 볼을 사용 하여 마찰을 최소화한다. 그러나 둘 사이에는 중요한 차이점이 있다. 각각의 기능과 장점을 살펴보겠다.
▲ NB Corp.의 BG 선형 액추에이터는 작고 견고한 액추에이터에서 회전 운동을 부드럽고 정밀한 선형 운동으로 변환한다.
볼 스크류 액추에이터
NB Corp.의 BG 선형 액추에이터 시리즈는 단일 축 액추에이터와 슬라이드 가이드 및 슬라이드 블록을 결합한다. 그만큼 슬라이드 블록은 볼 스크류 및 가이드 블록으로 기능하여 공간을 절약하고 부품 수를 줄인다. 제조에 사용되는 선형 액추에이터에는 유압식, 공압식, 전기 기계식의 세 가지 유형이 있다.
유압 액추에이터는 대형 건설 장비가 종종 유압으로 작동하는 것과 같은 방식으로 매우 무거운 하중을 이동하는 데 주로 사용 된다. 그에 비해 공압식 액추에이터는 가벼운 부품과 낮은 마찰로 인해 열 증가가 최소화되는 매우 빠른 응용 분야에 적합하다.
전기 기계식 액추에이터는 다른 두 가지 옵션에 비해 최고의 정밀도와 정확성을 제공한다. NB의 정밀 레벨 액추에이터는 15미크 론의 낮은 위치 정확도와 +/‑ 1미크론의 반복성을 달성할 수 있다. 전기 기계식 액추에이터는 전기 모터가 일종의 구동 샤프트를 회전시켜 작동하며, 이는 다시 가이드 레일을 따라 선형 가이드 블록을 이동시킨다.
NB 액추에이터는 회전 시 가이드 블록을 높은 정확도로 이동시키는 정밀 접지 볼 스크류를 사용하여 이를 수행한다. 이 수준의 정확도는 다양한 응용 분야에 적용되지만 고정밀 포지셔닝 단계 및 자동화 설정에서 가장 일반적으로 사용된다.
볼 스크류 스플라인
볼 스크류 스플라인은 회전식 볼 스크류 너트와 볼 스플라인 너트 라는 두 가지 구성 요소의 조합이다. 두 구성 요소 모두 홈이 있는 샤프트에 부착되어 선형, 회전 또는 나선형 운동을 제공한다. 이제품은 작고 안정적이며 SCARA 로봇, 조립 기계 및 로더와 같은 응용 분야에 사용된다.
볼 스크류 스플라인은 구동 너트형 볼 스크류 어셈블리와 회전식 볼 스플라인을 결합한다. 볼스크류 스플라인의 샤프트에는 길이를 따라 나사산과 스플라인 홈이 있으며, 홈과 나사산은 서로 교차한다. 샤프트가 회전할 때 샤프트의 나사산과 너트의 홈 사이의 상호 작용으로 샤프트가 선형으로 구동된다. 홈과 나사산 사이에 갇힌 볼은 마찰을 줄이고 구름 접촉을 제공하여 부드러운 움직임을 가능하게 한다.
▲ NB 볼 스크류 스플라인의 단일 축은 포지셔닝, 선형 및 회전 모션뿐만 아니라 결합된 나선형 모션도 제공할 수 있다.
두 가지 비교
• 유사점: 볼 스크류 액추에이터와 볼 스크류 스플라인 모두 회전 볼을 사용하여 컴팩트한 디자인으로 부드럽고 정밀한 모션을 제공한다. 또한 두 제품 모두 볼이 이동하는 고딕 아치 통로에 대한 옵션을 갖추고 있어 부하 용량, 강성 및 정확성이 향상된다.
• 차이점: NB Corp.의 볼 스크류 스플라인은 세 가지 종류의 모션을 제공하며 고속 및 고정밀도가 요구되는 응용 분야에 사용된 다. 볼 스크류 스플라인 어셈블리는 볼 스크류 너트와 볼 스플라인 너트가 모두 선형으로 움직이는 것을 제한한다. 볼너트와 스플라인을 구동하여 너트를 함께 또는 개별적으로 사용하면 선형, 회전 및 나선형의 세 가지 다른 유형의 모션을 생성할 수 있다.
NB Corp.의 SPBF 볼스크류 스플라인은 선형 운동을 처리한다.
고정 스플라인 너트는 샤프트가 회전하는 것을 방지하여 샤프트의 움직임이 순전히 선형이 되도록 한다. 회전이 없다. SPBR 볼 스크류 스플라인은 선형, 회전 및 나선형 운동을 처리할 수 있다. 스플라인 너트가 구동되고 볼 너트가 고정된 상태로 유지되면 스플라인이 회전운동을 일으킨다.
나사산은 고정된 볼너트를 통해 이동하여 샤프트가 회전할 때 선형으로 이동하게 하여 나선형 운동을 일으킨다. 두 너트가 모두 구동되면 볼 너트의 회전은 본질적으로 볼 스플라인에 의한 직선 운동에 반대되므로 샤프트는 선형으로 움직이지 않고 회전한다. 일반적으로 볼 스크류 스플라인은 작동 온도가 176°F(80°C) 이상인 응용 분야에 더적합하며 충격과 진동을 더 잘 처리할 수 있다.
▲ NB Corp.에서는 두 가지 유형의 볼 스크류 스플라인을 제공한다. 둘 다 회전식 볼스크류 너트를 갖고 있으며, 이는 기본적으로 볼 스플라인 너트와 앵귤러 콘택트 베어링으로 구성된 어셈블리이다.
둘 중 하나를 결정할 때 고려해야 할 요소
볼스크류 액추에이터와 볼스크류 스플라인 중 하나를 결정할 때설계 요구 사항을 고려하는 것이 도움이 된다.
• 선형 운동 대 회전 운동: 볼 스크류 액추에이터는 선형 운동을 제공한다.
• 하중 용량: 볼 스크류 스플라인은 하중 용량이 더 높다.
• 강성: 볼 스크류 스플라인은 매우 견고하고 정밀한 위치 지정을 제공한다. 볼 스크류 스플라인의 정확성은 정밀 가공과 견고한 맞춤에서 비롯된다. 볼 스크류 스플라인은 볼 스크류 및 별도의 샤프트보다 무게가 가볍기 때문에 암 끝에 스플라인이 장착된 로봇 및 기타 기계는 더 적은 힘과 더 높은 정확도로 이동할 수있다. SCARA 로봇, 조립 기계 및 머신 로더와 같은 로봇 공학 응용 분야에 사용되는 볼 스크류 스플라인은 정확한 선형, 회전 또는 나선형 모션이 필요한 조립 기계 및 로봇의 축을 구동하기 위해 매우 견고하다.
• 소형화: 볼 스크류 나사가 더욱 소형화되었다.
• 비용: 볼 스크류 액추에이터는 일반적으로 가격이 저렴하다.
▲ NB Corp.의 BG 액추에이터의 최고 속도는 1500mm/sec이다. 가장 느린 액추 에이터는 최소 185mm/sec를 이동할 수 있다.
볼 스크류 스플라인은 정확한 선형, 회전 또는 나선형 모션이 필요한 조립 기계 및 로봇의 축을 구동하기 위해 매우 견고하다.
제품 일관성으로 인해 고속 및 고정 밀도가 요구되는 픽 앤 플레 이스 또는 조립 작업에 널리 사용되었다. 예를 들어, SCARA 로봇은 평행축 관절 레이아웃을 갖고 있으며 팔은 xy 방향에서는 약간 유연하지만 z 방향에서는 단단하므로 페인팅, 핸들링 및 용접 작업에 유리하다. 볼 스크류 스플라인은 여러 구성 요소로 만든 선형 모션 어셈블리보다 무게가 가볍고 작기 때문에 작은 공간에 이상적이다.
NB Corp.의 BG 선형 액추에이터 시리즈는 단일 축 액추에이터와 슬라이드 가이드 및 슬라이드 블록을 결합한다. 슬라이드 블록은 볼 스크류 및 가이드 블록 역할을 하여 공간을 절약하고 부품 수를 줄인다. NB 엔지니어가 BG 액추에이터를 더욱 정확하게 만드는 한 가지 방법은 U자형 가이드 레일과 슬라이드 블록을 사용 하는 것이다. U자 모양은 액추에이터를 더욱 견고하게 만들고 굽힘 모멘트에 더 잘 저항할 수 있게 해준다.
이는 정확성에 기여하는 두 가지 속성이다. 또한 슬라이드 블록은 가이드 레일과 결합 하여 볼 베어링과 같은 요소가 순환하는 4개의 볼 회로를 형성한 다. 이는 마찰을 줄여 에너지를 절약하고 달라붙거나 미끄러지는 것을 방지하며 부드러운 움직임을 제공한다. 회로는 가이 레일 베이스에 가깝게 배치되어 무게 중심을 낮추고 안정성을 높였다.
액추에이터와 스플라인 모두에서 볼은 고딕 아치형 통로로 이동하므로 접촉점이 2개인 통로에 비해 4개의 접촉점을 만든다.
이는 하중 용량, 강성 및 정확성을 증가시킨다. 또한 고딕 아치는 볼이 휘어지거나 변형될 여지가 없어 정밀도도 향상된다. 설계자는 약간 큰 볼을 사용하여 움직임에 저항하지만 가이드를 더 단단 하게 만드는 예압을 생성하는 BG 액추에이터를 주문할 수 있다.
예압된 가이드 블록은 동일한 속도에 도달하기 위해 더 많은 힘이 필요하지만 볼은 충격과 진동을 더 쉽게 흡수하여 액추에이터의 작동 수명을 연장할 수 있다.
자료제공: Nippon Bearing(www.nbcorporation.com)
