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예압

제 1.4절 - 기술 원리

1.4.1 예압의 기능

SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드 레일은 비선형적이고 체감성(degressive)인 탄성 변형 거동을 나타냅니다. 이는 전동체가 최소 힘에서는 상대적으로 유연하고, 힘이 증가함에 따라 더 강해진다는 것을 의미합니다. 가이드 레일에 예압을 가하면 일부 탄성 변형이 이미 제거됩니다. 결과적으로 전체 시스템의 강성이 향상됩니다.

SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드 레일은 예압 처리되어, 프로파일 레일 가이드 레일이 힘을 받을 때에도 제로 클리어런스를 유지합니다. 이는 전동체가 궤도면에서 이탈하지 않음을 의미합니다. 그렇지 않으면 예압으로 인해 시스템 강성이 영향을 받으며, 이는 이동 저항력 FV과 사용 수명에도 영향을 미칩니다.

예압의 효과

  • 강성 변화: 이에 따라 안내 시스템의 고유 주파수도 변화합니다
  • 스트로크 맥동 영향: 슬라이드의 주기적 운동 변화
  • 변위 저항 증가: 슬라이드의 항변위 능력을 향상시킵니다
  • 사용 수명 영향: 슬라이드에 작용하는 하중을 증가시켜 공칭 사용 수명을 단축합니다. 수명 계산 시 예압을 추가적인 힘으로 포함시켜야 합니다

따라서 예압의 선택은 항상 강성, 변위 저항 및 사용 수명 사이의 절충이며, 응용 상황에 따라 균형을 맞추어야 합니다. 이를 위해 SCHNEEBERGER는 네 가지 예압 등급 V0, V1, V2 및 V3를 제공합니다.

예압과 사용 수명의 관계

Nominal service life as a function of preload and force based on the example of an MR 45 roller guideway. 이 MR 45 롤러 가이드 레일을 예로 들어, 공칭 사용 수명은 예압과 힘의 함수입니다. 비율 P/C (%)에서 등가 하중 P (N)과 동정격 하중 C (N)를 공칭 사용 수명 Lnom (km)에 대해 도시합니다. 1=저예압 2=중예압 3=고예압

1.4.2 예압 등급

SCHNEEBERGER는 다양한 요구사항에 맞추어 동정격 하중 C의 0 - 13% 범위에서 네 가지 예압 등급을 제공합니다. 예압 등급의 공차는 ± 3% C입니다. 상세한 수치는 SCHNEEBERGER MONORAIL 및 AMS 제품 카탈로그에서 확인할 수 있습니다.

V0 - 극저/미소 클리어런스

0% 또는 미소 클리어런스

MONORAIL BM(볼) 시리즈에만 적용 가능

V1 - 저예압

동정격 하중 C의 약 2-3%

고속 운동, 저하중, 수명 연장

V2 - 중예압

동정격 하중 C의 약 5-8%

표준 응용, 강성과 수명의 균형

V3 - 고예압

동정격 하중 C의 약 10-13%

고강성, 정밀 가공, 공작기계 응용

제품 시리즈 대응

  • MONORAIL MR(롤러) 시리즈: V1, V2, V3의 세 가지 예압 등급 제공 (저, 중, 고예압)
  • MONORAIL BM(볼) 시리즈: V0 등급을 추가로 제공하며, 예압은 극저 예압에서 미소 클리어런스 사이에서 변화 가능

예압의 발생

슬라이드 내의 예압 V는 억지 끼워맞춤 전동체를 사용하여 발생됩니다. 이는 전동체의 직경이 가이드 레일과 슬라이드 사이의 클리어런스보다 수 마이크로미터 크다는 것을 의미합니다. 따라서 슬라이드를 가이드 레일에 밀어 넣으면 슬라이드의 측면이 휘어집니다. 예압은 슬라이드 본체의 탄성에 의해 생성되는 복원력에 의해 발생합니다. 예압력의 크기는 적절한 전동체 직경을 선택하여 설정합니다.

예압력 발생

Preload force Fvsp generated by rolling elements, which acts against the carriage. The figure shows a finished ground carriage top. 전동체에 의해 생성된 예압력 Fvsp는 슬라이드에 작용합니다. 그림은 정밀 연삭 가공 후의 슬라이드 상면입니다.

1.4.3 예압이 성능에 미치는 영향

강성 및 진동 거동

저감쇠 시스템의 진폭은 여기 주파수와 고유 주파수의 비율에 따라 달라집니다. 높은 강성은 고유 주파수를 증가시키고 정적 처짐을 감소시킵니다. 공작기계에서는 지정된 여기력과 여기 주파수 하에서 증폭된 진폭이 가능한 한 최소로 유지되도록 높은 고유 주파수를 달성하는 것이 목표입니다.

결론: 고예압 등급의 롤러 가이드 레일을 사용하십시오.

유효 예압 범위

예압력의 3배 미만의 외부 하중에서는 하중 하에서 예압이 유지됩니다. 이는 시스템이 고강성을 갖는다는 것을 의미합니다. 외력이 예압력 값을 초과하면 강성이 감소합니다. 따라서 높은 강성이 요구되는 설계에서는 유효 예압력 범위 내에 있도록 보장해야 합니다.

설계 요점

외력 F < 3 × Fvsp(예압력)인 경우, 시스템은 고강성을 유지합니다.
외력이 이 임계값을 초과하면 강성이 현저히 감소합니다.

사용 수명 고려사항

예압 등급은 가이드 레일의 사용 수명에도 영향을 미칩니다. 예압 V1, V2 또는 V3는 강성을 증가시킬 뿐만 아니라 예압이 유효한 한 구름 접촉면에도 하중을 가합니다. 수명 계산 시 예압력을 추가적인 힘으로 등가 하중 계산에 포함시켜야 합니다.

사용 수명에 영향을 미치는 요인에는 MONORAIL 슬라이드에 작용하는 힘, 선택된 예압, 동정격 하중 및 사건 확률이 포함됩니다. 전체 스트로크 거리에 걸쳐 일정한 힘이 작용하는 경우 등가 하중 P를 사용하여 수명을 계산합니다. 그러나 변동하는 힘이 예상되는 경우에는 동적 등가 하중 Pj를 사용해야 합니다.

선택 권장사항

예압 등급 선택 시 강성 요구사항, 운동 속도, 하중 조건 및 수명 요구사항을 종합적으로 고려해야 합니다. 상세한 선정 가이드는 제 4.5절 - 예압을 참조하십시오.

1.4.4 예압의 조정 및 호환성

예압의 측정 및 검사

예압은 슬라이드 측면을 팽창시킬 뿐만 아니라 슬라이드 상면에 약간의 침하를 발생시킵니다. 이 상면의 변형은 예압력의 크기에 비례하므로, 예압의 측정 및 검사에 사용할 수 있습니다.

장착 주의사항

슬라이드가 장착 후 기본 설정된 예압을 유지하도록 하려면, 본 핸드북에 규정된 연결 구조의 평탄도 규격을 준수해야 합니다. 그렇지 않으면 나사를 체결할 때 슬라이드 변형으로 인해 예압 손실 또는 예압 증가가 발생할 수 있습니다.

슬라이드의 호환성

SCHNEEBERGER MONORAIL 가이드 레일의 특징 중 하나는, 예압에 관계없이 슬라이드가 어떤 가이드 레일 위에서도 수평의 슬라이드 상면을 갖는다는 것입니다. 서로 다른 예압의 슬라이드를 어떤 가이드 레일에서도 사용할 수 있으며, 설정된 예압은 항상 변하지 않습니다.

MONORAIL 슬라이드와 가이드 레일은 매우 높은 정밀도로 독립적으로 제조되므로 완전히 호환됩니다. 이는 동일 치수의 어떤 레일에서도 어떤 슬라이드든 예압 등급에 영향을 주지 않고 사용할 수 있음을 의미합니다. 예압은 슬라이드의 전동체에 의해 결정되기 때문입니다.

슬라이드 교체

동일 치수의 슬라이드는 교체 가능하며, 예압이 유지됩니다. 유형에 따라 슬라이드는 서로 다른 나사 구멍 패턴을 갖습니다. 슬라이드 유형 A와 B는 예외입니다. 길이는 다르지만 동일한 드릴링 패턴을 갖고 있어 서로 교환이 가능합니다. 예를 들어, 단형(A)과 장형(B) 슬라이드는 공작기계 슬라이드를 수정하지 않고 교환할 수 있습니다. 그러나 이것은 다른 모든 슬라이드 유형에는 해당되지 않습니다.

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