네비게이션
- 0. 베어링의 기본 사항(역할, 유형 및 구성 요소)
- 1. 구름 베어링의 분류
- 1.1 구름 베어링의 다양한 분류
- 1.2 롤링 요소 이름에 의해 결정되는 베어링 이름
- 2. 다양한 구름 베어링의 형태와 특성
- 2.1 깊은 홈 볼 베어링
- 2.2 앵귤러 콘택트 볼 베어링
- 2.3 자동 조심 볼 베어링
- 2.4 롤러 베어링(롤러 베어링)
- 2.5 스러스트 베어링
- 3. 하중과 부하권
- 4. 기본동정격하중과 피로수명
- 5. 베어링 호칭 번호의 구성
- 6. 구름베어링의 정도
- 7. 끼워맞춤과 클리어런스
- 8. 예압
- 9. 윤활
- 9.1 그리스 윤활
- 9.2 오일 윤활
- 10. 베어링의 취급
- 10.1 베어링 설치
- 10.2 베어링의 분리
- 11. 이상・손상 발생 및 대책
FAQ
베어링관련
예압사용은 Sliding Bearing에는 없는 Rolling Bearing의 특징중의 하나이다.베어링에 예압을 가할 때 회전속도가 높으면 예압을 감소시키고 회전속도가 낮으면 예압을 증가시켜 베어링수명의 단축을 최소화 시킬 수가 있다.예압을 가하면 수명은 단축되나 다음과 같은 이점이 있기 때문에 많이 활용되고 있다.
- 축의 강성을 크게 한다.
- 진동과 음향을 방지한다.
- 운전중 과대Clearance를 방지한다.
- Smearing을 방지한다.
(Smearing:궤도면 또는 전동면에서 구름에 따른 미끄러짐과 유막파괴 로 발생하는 미소한 타붙음의 모임에 의한 표면의 손상을 말함.) - False Brineling을 방지한다.(False Brineling:Fretting중 전동체와 궤도륜과의 접촉부분에 있어서 진동과 요동에 의한 마모가 진행하여 생성된 압흔을 말함.)
- 공전미끄럼과 자전미끄럼을 방지한다.
*레이디얼클리어런스와 액셜클리어런스의 관계
레이디얼클리어런스 = r
액셜클리어런스 = a
a ≒ K×r (mm)
정수 K의 값은 첨부파일에 있습니다.
브리넬링은 베어링의 정지 또는, 저속 회전 시에 큰 하중이 가해져서 베어링의 궤도면과 전동면의 접촉점에 눌린 자국이 발생한 것입니다.
펄스브리넬링은 베어링이 정지한 상태에서 하중이 가해지고 진동을 받으면 윤활제를 밀어내면서 금속간 마찰을 일으키고 산화철을 발생시키면서 궤도면과 전동면의 접촉점이 움푹 패이는 것입니다.
베어링이 운전 중에 움푹 패인 곳에서는 진동과 소음이 발생합니다. 펄스브리넬링의 방지는 베어링을 잘 고정시키고, 진동원을 제거하고 윤활을 충분히 하고, 끼워맞춤을 적절하게 하고, 윤활제를 상황에 맞추어 가능한 저 점도유를 사용하면 됩니다.
베어링의 호칭번호는 기본번호와 보조기호로 구성이 되어 있으나 이중에 기본번호는 국제규격화가 되어 있으나 보조기호는 제조사의 기술수준이 각기 다르기 때문에 표시도 다르게 된다. 국내에 유통되고 있는 깊은홈볼베어링의 보조기호 중에 시일과 쉬일드에 관한 부분에 대하여 제조사별 서로 상응되는 것은 아래 첨부화일에 나타낸다.
제조사별 보조기호의 대비표
베어링은 크리어런스의 규정범위가 매우 좁기 때문에 치수산포를 갖고 있는 내륜,외륜과 강구를 임의로 조합시키면 거의 대부분이 규정범위 내에 들어갈 수가 없다. 이것을 해결하기 위하여 짝(Pair)를 맞추는데 선택적 조합방식(Selecting Mataching)과 임의적 조합방식(Random Matching)이 사용된다. 선택적 조합방식은 1935년경에 사용하던 것으로 현재도 비양산품에 사용되고 있다. 이 방식은 치수산포가 있는 내륜, 외륜의 궤도경을 측정하여 1~2㎛의 간격으로 그룹을 만들어 준비된 1개의 강구에 대하여 조립한 후에 크리어런스가 규정범위 내에 있도록 내륜과 외륜을 선택하여 조합하여 조립하는 것이다. 임의적 조합방식은 1960년경부터 베어링의 조립자동화와 함께 사용하였던 것으로 강구의 기준치수를 중심으로 하여 ±10㎛이내에서 1~2㎛간격의 그룹을 만들어 내륜과 외륜을 임의로 조합을 시켜서 각각의 궤도경을 측정하여 규정 크리어런스 내에 있도록 해당 공차를 갖는 강구로 조립하는 것이다.
정밀기계제품
【해설】
(1)서보 파라메터 조정의 개요
- 파라메터 조정에는 NSK 핸디터미널(M-FHT11)이 필요합니다.
- 메가토크 모터 등의 서보 파라메터 조정은 기본적으로 3가지의 파라메터 즉, PG, VG, VI를 조정하여 행합니다.
- 또한, 파라메터 VG의 조정 시, 진동이 일어날 정도로 VG 값을 올리지 못할 경우, 필터(FP, FS, NP, NS)를 설정합니다.
(２)조정을 실시하기 전에
- 파라메터는 NSK 출하시의 값으로 돌려 주십시오.
- 그 밖의 파라메터가 악 영향을 미쳐서 조정이 제대로 되지 않는 경우가 있습니다.
- 최악의 경우, 원래 상태로 돌려놓을 수 있도록 지금까지 설정한 파라메터를 전부 메모를 하여 두기를 권합니다.
(３)파라메터 PG
- 파라메터 PG에 대해서는 초기치 PG0.1 이 설정되어 있다면 통상적으로 문제는 일어나지 않습니다.
(４)파라메터 VG
- 파라메터 VG는 부하에 맞추어서 그 값을 설정할 필요가 있습니다.
- 올바른 값에 대하여 그 값이 작으면, 모터가 위치 결정시에 흔들흔들 거리며 강성 감이 없는 상태가 됩니다.
- 올바른 값에 대하여 그 값이 크면, 웅- 거리는 소음 및 진동음을 발생하며 심하게 진동합니다.
- 조정의 개요
- 파라메터 VG의 설정치를 올려가며 진동이 일어나기 시작하는 경계 값을 찾습니다.
- 이대로 값을 설정하면 경우에 따라서는 진동을 하는 수가 있으므로 방금 전의 값에 0.8 정도의 안전 계수를 곱한 값으로 설정합니다.
예) VG20 근처가 경계의 경우 -> VG16 을 설정
(５)파라메터 VI
- 파라메터 VI의 특성은 이하와 같습니다.
- 올바른 값에 대하여 이 값이 작으면 위치 결정 완료 신호가 좀처럼 나오지 않거나 합니다.
- 올바른 값에 대하여 이 값이 크면 '헌팅'이라고 하는 목표 위치에 대하여 수[Hz]정도로 왔다 갔다 하는 동작을 일으키거나 혹은 진동하거나 합니다.
- 조정의 개요
- 위치 편차 모니터 (TE/RP)를 실시하면서 추종(Following Error, TE/RP의 표시가 빠르게 0으로 되는 것을 의미)이 빠르게 되는 값으로 조정하여 설정합니다.
- 부하가 작을 경우, 올바른 값 보다도 큰 값으로 설정되어 버리는 경우가 있습니다. 위치편차 모니터에 0으로 추종 시간이 변화되는 것을 볼 수 없을 경우에는 이 값을 더 이상 올리지 않도록 하여 주십시오.
- 부하가 큰 경우, 초기치 VI1보다 작게 할 필요가 있습니다. 잘못으로 큰 값을 입력하거나 동작 시키는 가감속도가 높으면 헌팅을 일으키므로 주의하여 주십시오.
(６)필터(FP、FS、NP、NS)
- 필터의 종류
- 로우 패스 필터 (FP, FS)
- 설정한 값을 경계로 그 값의 이상을 커트합니다. 설정한 값 이하는 그대로 통과 하므로 LOW PASS FILTER로 표현합니다.
- 효과
장치의 강성이 낮은 경우에 효과가 있습니다.
예) 메가토크 모터의 설치부에 을 넣어서 모터를 띄운다.
움직이는 부하부가 상하로 이동하는 구성으로 되어 있다. - 노치 필터(NP, NS)
- 설정된 값 부근의 주파수를 커트합니다. 그 모양이 쐐기 모양과 비슷하여
NOTCH FILTER라고 합니다. - 효과
장치가 공진하기 쉬운 구조인 경우에 효과가 있습니다.
예) DD 모터를 수평으로 정반에 고정하고 테이블도 모터에 직결되어 있습니다. 그러나 테이블의 크기에 비하여 테이블의 두께가 얇습니다.
- 필터 설정시의 주의점
- 필터 설정에 대해서는 이하를 주의하여 주십시오.
- 다음의 설정이 불가능 하지는 않으나 모터가 안정되지 않고 헌팅을 유발할 가능성이 있습니다.
- 100[Hz] 미만의 주파수는 입력하지 말아 주십시오.
- FP, FS, NP, NS를 전부 비슷한 값으로 입력하지 말아 주십시오. 개략 치로써 20[Hz] 이상은 떨어뜨려 설정하여 주십시오.
- 설정할 필터의 값은 최소한으로 하여 주십시오. 또한, 3가지 이상을 동시에 설정하지 말아 주십시오.
- 필터의 효과 판정의 대략적인 기준
- 필터를 넣어 효과가 있는지 없는지의 판단으로 'FP100'을 설정하여 봅니다. 만일 이것으로 효과가 있다면 필터를 설정하여 볼 가치가 있습니다.
- 반대로 효과가 없다면 이하를 고려해 볼 수 있습니다.
¨ 서보 파라메터의 조정이 제대로 되어있지 않다.
예) 원래의 VG 설정치가 너무 높다.
¨ 장치와 부하의 강성이 너무 낮다.
→ 이 경우에는 장치와 부하의 강성을 올리는 것 이외에 별 방법이 없습니다.
- 필터의 조정 방법
- 메가토크 모터 등을 장치에 조립한 상태에서의 공진 주파수를 조사합니다.
- 통상은 파라메터 VG의 조정 시에 진동이 일어날 듯하여 더 이상 VG값을 올릴 수 없을 때 이 작업을 행합니다.
- 오실로스코우프를 드라이버 전면 패널의 체크 핀(VELOCITY, GND)에 접속합니다.
- 파라메터를 점차로 올려가면 진동이 시작되는데 그 때의 주파수를 오실로스코우프로 측정합니다.
→ 대체적으로, 20～200[Hz] 정도의 신호가 출력됩니다.
- 필터 값의 변경
- 장치의 강성이 낮은 경우, 파라메터 FP를 설정해보아 주십시오.
- 장치가 공진하기 쉬운 구조의 경우, 파라메터 NP를 설정해보아 주십시오.
일반적으로 구름 안내와 미끄럼 안내를 비교해 볼 때 정마찰 계수와 동마찰 계수와의 차이는 적으며 이송속도에 따른 동마찰 계수의 변화도 그다지 없습니다.
따라서, 최근 현저히 나타나는 고속화 공작기계에 대해 구름 안내 리니어가이드를 사용하는 이유의 하나입니다.
공작기계에 리니어가이드를 사용하는 경우는 대부분 볼스크류와 일체로 사용하는데 리니어가이드와 볼스크류의 강구 공전속도를 비교해 보면 볼스크류 쪽이 동일한 직선거리에 대해 이동 운동량이 큽니다. 식 πDpw/L에 따라서 통상 5~20정도 입니다. (Dpw: 볼스크류의 P.C.D, L: 볼스크류의 리이드) 따라서, 리니어가이드와 볼스크류를 동시에 사용하는 경우 볼스크류의 허용 속도 내에 있으면 리니어가이드의 속도에도 문제가 되지 않습니다.
리니어가이드 부만 고려하는 경우에는 속도가100m/min 정도라면 특별히 문제는 없습니다. 다만 NSK의 최대 제작길이를 초과하는 궤도가 필요한 경우에는 연결레일의 제품으로 되기 때문에 연결부의 설치 오차에 주의하고 고속용의 윤활제 선정과 적합한 보수관리가 필요합니다.리니어가이드의 설치오차에 주의하여 조립하는 것을 요구합니다. 설치오차의 영향이란 예를 들면 그림2에서 제시한 바와 같이 평행도 오차가 있는 경우에 베어링은 테이블 판에 의하여 구속되고 있기 때문에 리니어가이드에는 하중 변동이 있으며 그것이 고속의 경우에는 충격력으로 작용하여 수명을 현저하게 저하시키는 요인이 됩니다. 리니어가이드의 운전 시에 온도상승의 구체적인 예를 표1에서 나타냅니다. 앞에서 기술한 바와 같이 리니어가이드에서는 볼스크류에 비하여 강구의 이동속도가 적고 발생한 열이 설치 부를 통과하여 장치 전체로 이동을 할 때 전달 면적이 크기 때문에 온도상승이 적은 것으로 판명됐습니다. 리니어가이드를 설치하는 설치면이 알루미늄 판과 같이 서로 다른 금속으로 열팽창계수가 다른 경우에는 양자 사이에 온도 차가 없어도 온도 변화에 따른 전체의 변형과 리니어가이드에 가혹한 힘이 걸릴 수 도 있으므로 주의를 요합니다.
| 기계요소 | 측정부위 | 온도상승(℃) |
|---|---|---|
| 볼스크류 BS3232(약 3000rpm) | 너트외경 | 7-16 |
| 리니어가이드 LY35EL Z3-Z1 | 베어링 | 2-3 |
| 레일 | 1 | |
| 구동모터 | 외경부 | 11 |
표-1 리니어가이드의 온도상승
볼스크류를 사용하는 기기 및 기계에 소리와 진동이 생겨도 볼스크류의 원인만은 아니라고 생각 할 필요가 있습니다. 볼스크류 이외에 구동Motor, 치차, 지지베어링의 원인일 가능성도 있습니다. 품질문제와 다른 유의점은 문제발생시 첫째 소리와 진동을 Tape에 녹음하셔서 NSK로 보내주십시오. 이때 최대로 진동할 수 있는 회전수와 50%회전수 75%회전수(가능 시 120%회전수)등을 녹음하셔서 보내주시면 기본적으로 의심스러운 원인을 판단할 수 있습니다.
일반적으로는 USER 가 정하는 경우가 많지만 NSK와 상담을 하신다면 최적의 예압량을 결정해 드립니다. 이 경우에는 자세한 사용조건을 필요로 합니다.
예압량을 일반적으로 결정하는 방법은 예압이 유효한 범위가 예압량의 약 3배의 부하량까지 허용하므로 예압량의 위치 결정에 관계되는 운전시의 최대하중 및 상용하중의 1/3, 또는 정격하중의 10%이하가 되도록 설정하는 것이 좋습니다.
일반적인 예압량의 목표치는 DOUBLE NUT 경우는 동정격 하중의 7%,P TYPE 예압의 경우는 5%정도로 합니다.
NUT 의 강성을 올리기 위한 목적을 넘어 예압량을 과대로 하면 강성향상의 효과 보다는 수명을 단축시키고, 발열을 크게 해서 스크류축의 열팽창을 증가시켜 작동성을 악화시키므로 주의 할 필요가 있습니다.
'기본 정정격하중'이란 최대응력하중을 받는 스크류 축 또는 NUT의 볼의 구도면 접촉부와 강구의 영구변형이 강구 직경의 0.01%가 될 때의 축 방향 정지하중을 말하며 볼스크류 선정의 기준이 됩니다.
결국, 볼스크류의 사용빈도가 적은 경우 및 저속에서 사용 할 경우 등 구름피로수명이 충분한 경우라도 최대하중이 기본 정정격하중을 초과하지 않도록 볼스크류를 선정하는 것을 원칙으로 합니다.
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