[스터디] 볼 나사 (1)

✅ 볼나사

회전 운동을 직선 운동 또는 그 반대로 변환하는 직동 회전 베어링의 원리를 응용한 부품으로 주로 위치 결정 및 반송 용도로 사용된다.

 

 

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✅ 볼나사 구조

볼 나사는 너트 내부에서 강구를 나사 축의 볼 나사 홈을 따라 순환시키는 구조로 너트를 직진 운동시킨다. 표준적인 볼 나사는 다음과 같은 부품 구성으로 조립되어 있다.

① 나사 축

② 너트

③ 강구

④ 강구 순환 부품

⑤ 앤드 씰 부품

 

 

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✅ 볼 나사의 강구 순환 방식과 특징

너트 내부에서의 강구 순환 방법에 떠러 볼 나사의 운동 특성이 바뀐다.

① 앤드 캡 방식 : 너트 내벽의 강구 순환 홀과 양끝에 장착된 앤드 캡으로 순환시키는 구조이며 고속 구동에 강하다.

② 플롭오버 방식(지지대 방식) :  「지지대」를 너트 외통에 매립하고 1리드마다 나사 축의 랜드부를 뛰어 넘어 강구를 원래의 홈에 되돌려 순환시키는 방식, 콤팩트화에 적합하다

③ 리턴 튜브 방식 : 강구 순환용으로 성형된 강관(리턴 튜브)을 너트 바깥 둘레에 장착한 구조로 조립이 용이하여 양산에 적합하나 사이즈가 커진다

④ 가이드 플레이트 방식 : 리턴 튜브 대신에 동일한 기능을 하는 가이드 플레이트나 디플렉터를 채택한 구조로 콤팩트화에 적합하다

 

 

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✅ 볼 나사의 정밀도와 등급

볼 나사의 정밀도를 결정하는 주요 항목은 「리드 정밀도」(주기 참조*)입니다. 「리드 정밀도」와「외관」 2가지 항목의 평가를 「볼 나사의 등급」이라고 하며 품질을 구분한다.

• 리드 정밀도 : 너트의 유효 이동 거리 또는 나사 축의 나사부 유효 길이에 대한 누적 대표 리드 오차 및 변동, 이와 더불어 나사 축의 나사부 유효 길이 사이에 임의로 정한 300mm에 대한 변동 및 나사부 유효 길이 사이의 임의 1회전에 대한 변동에 대해 규정한다(【그림1】). 허용값은 【표1】【표2】와 같다.
• 외관 : 볼 나사 표면에는 깨짐, 기능상 유해한 흠집, 돌출부, 녹 등의 결점이 있어서는 안 된다.

 

JIS 기준

볼 나사의 정밀도 등급은 6등급(C0, C1, C3, C5, C7, C10)으로 구분된다.

- C0, C1, C3, C5의 네 등급을 정밀도 볼 나사로 규정

- C7, C10의 두 등급을 일반 볼 나사로 규정

 

ISO 기준(ISO3408-1 : 1996)

볼 나사의 등급을 1, 3, 5, 7, 10의 등급으로 규정한다.

- 위치 결정용 : 1, 3, 5등급

- 이송용 : 7, 10등

 

 

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✅ 볼 나사의 예압

볼 나사의 이송 정밀도를 향상시키거나 강성을 증대시키는 수단으로 볼 나사의 「예압」이 있습니다. 볼 나사의 나사 홈과 강구 사이에 있는 미세한 틈새의 상태가 볼 나사의 특성을 크게 좌우한다.

 

a. 예압이란(정의 KIS B 1192)

볼 나사의 백 래시 저감이나 강성 증대를 꾀하기 위해 1무리의 강구를 내장하거나 또는 서로 교대로 축 방향으로 변위시킨 1쌍의 너트를 사용하여 볼 나사 내에 작용시키는 힘

 

 

b. 용어 해설

- 정위치 예압 : 나사 축과 강구의 위치 관계에서 예압을 주는 방식

- 오버사이즈 볼 방식 : 나사 홈 형상보다 약간 큰 직경(탄성 변형 정도)의 강구를 삽입하여 형상 힘을 가해진 상태로 만드는 방식

- 리드 시프트 방식 : 너트 중앙부에 걸고 싶은 예압량만큼만 리드를 어긋나게 홈 가공하고 예압을 주는 방식

- 틈메꿈 쇠 방식 : 2개의 더블 너트 구조 사이에 예압량 만큼만 스페이서(틈메꿈 쇠)를 끼워 고정시킨 방식

- 정압 예압 : 스프링 힘을 이용하여 예압을 주는 방식

 

 

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✅ 수명

궤동륜 또는 전동체 중 어느 한 쪽으로 굴러서 피로에 의한 재료 손상이 일어날 때까지 회전한 총 회전 수 (좁은 의미로서의 수명)

 

높은 예압 볼 나사 이외의 표준 볼 나사의 경우, 수명 시간은 아래의 산출식으로 대략적인 판단을 내릴 수 있다.