Noise

1.9.1 정의

구름 베어링을 갖춘 가이드웨이는 공기전달 소음과 고체전달 소음을 모두 발생시킨다. 베어링에 의해 직접 발생하는 공기전달 소음은 부차적이다. 주된 소음은 가이드웨이가 장착된 구조물에 의해 여기되는 고체전달 소음이다.

1.9.2 원인

소음 발생의 주요 원인은 전동체와 가이드웨이 접촉점에서의 탄성 변형, 표면 적합성, 그리고 윤활제 효과이다.

탄성 변형

충격형 하중이 발생함에 따라 전동체와 가이드 요소 사이의 접촉점에서 변형이 일어난다. 특히 전동체가 캐리지 하중 영역에 진입하고 이탈할 때 주기적인 진동이 발생하며, 이는 속도가 증가할수록 강도와 주파수가 증가하는 주행 소음을 발생시킨다.

광유 윤활 방식 볼 가이드웨이 BM 25에서 속도 v (m/s)에 따른 음압 p_S (%)

표면 영향

탄성 변형 외에도 구름 접촉의 형상 또한 주행 소음에 중요한 영향을 미친다. 전동체의 서로 다른 직경, 물결 모양, 또는 표면 불규칙성은 모두 소음을 발생시킨다. 이러한 형상적 편차는 구름 접촉 중 불균일한 힘을 유발하며, 이는 다시 진동과 소음을 유발한다.

마찰

전동체 사이, 전동체와 주변 가이드 요소 사이, 그리고 실링 요소 사이의 마찰 접촉면은 모두 미끄럼 마찰과 구름 마찰을 통해 고체전달 소음을 발생시킨다. 이러한 마찰 접촉은 가이드웨이 구조를 통해 전파되고 주변 구조물에 의해 증폭되는 고주파 진동을 유발한다.

윤활제

캐리지 내 윤활막은 미끄럼 표면과 접촉 표면 사이의 직접적인 기계적 접촉을 방지하므로 소음 감쇠 효과를 갖는다. 윤활막은 접촉 표면 사이에 보호층을 형성하여 일부 진동 에너지를 흡수할 수 있으며, 이를 통해 금속 간 직접 충격으로 발생하는 소음을 감소시킨다. 윤활막의 두께와 점도 특성은 소음 저감에 직접적인 영향을 미친다.

1.9.3 소음 저감 대책

윤활제

윤활막이 두꺼울수록 금속 접촉과 소음이 줄어든다. 따라서 특수 그리스를 사용하는 것은 소음 저감을 위한 훌륭한 방법이다. SCHNEEBERGER는 칼슘 비누 또는 바륨 비누를 증주제로 사용하는 NLGI 등급 2 광유 기반 그리스를 사용할 것을 권장하며, 이는 전동체 접촉 표면에 안정적인 윤활막을 형성할 수 있다.

적절한 그리스는 주행 소음을 줄일 뿐만 아니라 가이드웨이 사용 수명을 연장하고 주행 평활도를 향상시킨다. 그리스의 점도와 증주제 종류는 윤활막의 두께와 안정성에 영향을 미치며, 이를 통해 소음 저감에 직접적인 영향을 미친다. 건식 운전 또는 오일만 사용하는 윤활과 비교할 때, 고품질 그리스를 사용하면 소음 레벨을 크게 줄일 수 있다.

볼 가이드웨이 BM 35에서 윤활 상태에 따른 음압 p_S (%)

표면 처리

전동체와 주변 가이드 요소 사이의 금속 접촉으로 인한 주행 소음을 줄이기 위해, 선형 가이드웨이의 경우 접촉 표면의 표면 거칠기를 줄이는 데 특별한 주의를 기울여야 한다. 더 매끄러운 표면은 접촉 중 진동 여기를 줄일 수 있으며, 이를 통해 소음 레벨을 줄인다.

따라서 SCHNEEBERGER는 롤러 캐리지뿐만 아니라 소음 저감에 도움이 되는 플라스틱 귀환 채널을 갖춘 볼 캐리지도 제조한다. 플라스틱 귀환 채널은 금속 채널에 비해 더 많은 진동 에너지를 흡수할 수 있으며 전동체가 하중 영역에 진입하고 이탈할 때 더 매끄러운 전환을 제공한다.

또한 일부 캐리지 설계에는 전동체에 지속적인 윤활제 공급을 제공할 수 있는 추가 윤활제 저장소도 포함되어 있어, 운전 전 과정에서 충분한 윤활막 두께가 유지되도록 보장한다. 이 설계는 소음을 줄일 뿐만 아니라 전반적인 주행 성능도 향상시킨다.

스페이서

윤활제 사용이라는 효과적인 소음 저감 대책 외에도, SCHNEEBERGER는 BM 볼 가이드웨이용으로 볼 사이에 스페이서를 추가하는 옵션도 제공한다. 이는 소음을 줄이기 위해 특별히 설계된 기계적 해결책이다.

이는 전동체가 서로 마찰하거나 서로 충돌할 수 있는 것을 방지한다. 스페이서는 체인과 달리 압력만 받는다는 장점이 있으며, 연결 바가 없기 때문에 굽힘 응력이나 인장 응력이 발생할 수 없어 사용 수명과 마모에 긍정적인 영향을 미친다.