개요
Ballscrews for the highest demands
기계 공학의 다양한 분야, 측정 기술, 그리고 의료 기술은 최고 수준의 정밀도를 갖춘 리니어 구동 장치를 요구합니다. Hipp의 정밀 연삭 볼 스크류는 바로 이러한 요구사항을 충족하기 위해 제작되었습니다. 생산 로봇이든 수술용 현미경이든, 저희 볼 스크류를 사용하면 정밀하고 빠른 직선 운동을 구현할 수 있습니다. 저희 개발팀은 고객의 특수한 요구사항에도 적합한 솔루션을 마련해 드립니다.
일반 정보
General information
볼 스크류는 회전 운동을 직선 운동으로 변환합니다. 볼은 볼 스크류 스핀들과 너트 사이의 마찰 저감 요소입니다. 볼 스크류의 동적 특성과 위치결정 정밀도는 주로 생산 정밀도와 규정된 공차의 기술적 구현 방식에 좌우됩니다.
리드 스크류 대비 볼 스크류의 장점
- 수명이 현저히 더 김
- 이송 속도가 매우 높음
- 발열이 적음
- 스틱슬립 현상 없음
- 위치결정 정밀도가 매우 높음
- 효율이 매우 높음
- 필요 입력 동력이 적음
- 적절한 예압 시 축 방향 유격 없음
나사산 단면 형상
Thread profile
저희 볼 스크류는 「고딕 아치」 궤도면 단면 형상을 채택하고 있으며, 볼 직경과 궤도면 반경의 최적 관계를 통해 스핀들과 너트 사이에 약 45°의 접촉각을 형성합니다. 이를 통해 최대 축 방향 하중에서도 우수한 운전 특성을 얻을 수 있습니다. 모든 초소형 볼 스크류의 볼 궤도면 형상은 열처리 후 최첨단 장비로 연삭 가공됩니다.
고딕 아치 궤도면 단면 형상과 45° 접촉각
너트 시스템
Nut systems
- 저유격 단일 너트（Low-play single nut）
- 백래시 방지 예압 단일 너트（Anti-backlash pre-loaded single nut）
- 백래시 방지 예압 이중 너트（Anti-backlash pre-loaded double nut）
- 하우징 내 스프링 예압 이중 너트（Spring pre-loaded double nut in the housing）
예압
Pre-loading
예압력은 위치결정 정밀도를 높이기 위해 너트 시스템 내부에 작용하는 축 방향 힘입니다. 저희 볼 스크류는 매우 정밀하게 성형되므로 표준적으로 4점 시스템을 이용해 예압을 가할 수 있으며, 이를 통해 최적의 정격값을 얻을 수 있습니다.
재료
Materials
저희는 표준적으로 다음과 같은 재료를 사용합니다:
| 구성 요소 | 재료 | 경도 |
|---|---|---|
| 볼 스크류 스핀들 | Cf53 | 볼 궤도면 60 ±2 HRC로 경화 |
| 볼 스크류 너트 | 100Cr6 | 60 ±2 HRC로 경화 |
| 볼 | 100Cr6 | 60 ±2 HRC로 경화 |
스테인리스강 버전（요청 시 제공）:
| 구성 요소 | 재료 | 경도 |
|---|---|---|
| 볼 스크류 스핀들 | 1.4112 | 볼 궤도면 56 ±2 HRC로 경화 |
| 볼 스크류 너트 | 1.4034 | 56 ±2 HRC로 경화 |
| 볼 | 1.4034 | 56 ±2 HRC로 경화 |
참고
스테인리스강 버전은 Cstat과 Cdyn이 약 20% 감소합니다.
공차 등급
Tolerance classes
Karl Hipp GmbH의 볼 스크류는 DIN ISO 3408에 따라 공차 등급 1등급에서 10등급까지 제조됩니다. 유효 스트로크 lu의 공차 등급과 공차는 ISO/DIS 286/1에 부합합니다.
| 측정 길이 [mm] | IT1 [µm] | IT3 [µm] | IT5 [µm] | IT7 [µm] |
|---|---|---|---|---|
| – 315 | 6 | 12 | 23 | 52 |
| 316 – 400 | 7 | 13 | 25 | 57 |
| 401 – 500 | 8 | 15 | 27 | 63 |
| 501 – 630 | 9 | 16 | 30 | 70 |
| 631 – 800 | 10 | 18 | 35 | 80 |
| 801 – 1000 | 11 | 21 | 40 | 90 |
| 1001 – 1250 | 13 | 24 | 46 | 105 |
| 1251 – 1600 | 15 | 29 | 54 | 125 |
| 1601 – 2000 | 18 | 35 | 65 | 150 |
| 2001 – 2500 | 22 | 41 | 77 | 175 |
| 2501 – 3150 | 26 | 50 | 93 | 210 |
공차는 DIN ISO 3408-3에 부합합니다.
품질
Quality
Karl Hipp GmbH는 1997년부터 DIN ISO 9001 인증을 취득했습니다. 모든 볼 스크류는 최첨단 측정 및 테스트 장비로 검사되며, 그에 따라 코드가 부여됩니다.
요청 시 다음 항목에 대한 테스트 보고서를 제공할 수 있습니다
- 리드 정밀도（Lead accuracy）
- 토크（Torque）
- 형상 및 위치 공차（Shape and positional tolerances）
- 치수 공차（Dimensional tolerances）
Karl Hipp GmbH · DIN EN ISO 9001:2015 인증（Intertek 발급）
효율
Efficiency
저희는 이론적 효율과 실제 효율을 구분합니다. 실제 효율과 마찰 계수는 다음 요소에 좌우됩니다:
- 부하（Load）
- 속도（Speed）
- 윤활（Lubrication）
볼 스크류의 효율을 계산하는 데는 다음 공식이 사용됩니다:
| 리드각 | tan α = P / (do · π) α = 리드각 [°]、P = 리드 [mm]、do = 볼 피치원 직경 [mm] |
|---|---|
| 토크를 종방향 힘으로 변환 | η = tan α / tan (α + ρ) ρ = 마찰각 [°]，약 0.2°에서 0.35° |
| 종방향 힘을 토크로 변환 | η' = tan (α − ρ) / tan α |
| 실제 효율 | ηp = η · 0.9 0.9는 부하、속도、윤활의 평균값 |
강성
Rigidity
볼 스크류의 강성은 기하학적 정밀도와 위치결정 정밀도에 영향을 미칩니다. 저희 초소형 볼 스크류에서는 4점 예압을 적용한 무유격 단일 너트를 사용하여 매우 우수한 강성값을 얻습니다.
정하중
Static rating
정하중이란 동심으로 작용하는 축 방향 하중으로, 볼 또는 볼 궤도면 중 응력이 최대인 접촉 부위에서 총 영구 변형량이 볼 직경의 0.0001배를 넘지 않는 값에 해당합니다. 스테인리스강 버전에서는 정하중이 약 20% 감소합니다.
동하중
Dynamic rating
동하중이란 동심 축 방향 하중으로, 이 하중 하에서 볼 스크류가 1,000만 회 순환의 정격 수명에 도달할 수 있는 값입니다. 스테인리스강 버전에서는 동하중이 약 20% 감소합니다.
레이디얼 하중
Radial loads
레이디얼 하중은 조립 공차로 인해 발생할 수 있으나, 최소 축 방향 하중의 5% 미만으로 유지해야 합니다.
속도
Speeds
볼 스크류를 설계할 때는 임계 굽힘 속도（이 속도에서 스핀들에 공진이 발생함）와 최대 속도에 유의해야 하며, 이 두 값은 대부분 너트 설계와 사용된 볼 순환 시스템의 유형에 의해 결정됩니다.
최대 회전 속도 기준값 [1/min]
| 리드 [mm] | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 4,000 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 1 | 4,500 | 4,500 | 3,200 | – | 1,800 | – | – | – | – | – |
| 2 | – | 4,500 | 4,200 | 4,000 | 3,400 | 3,000 | – | – | – | – |
| 2.5 | – | – | 4,200 | – | 3,400 | 3,000 | – | – | – | – |
| 3 | – | – | – | – | 3,400 | – | – | – | – | – |
| 4 | – | – | 4,200 | – | 3,600 | 4,000 | – | – | – | – |
| 5 | – | – | 4,000 | – | 3,600 | 4,200 | 4,000 | 3,800 | 3,500 | 2,700 |
| 10 | – | – | – | – | 3,600 | 4,200 | 4,000 | 3,800 | 3,500 | 3,000 |
「–」는 원본 카탈로그에 해당 수치가 제공되지 않았음을 나타냅니다.
관련 내용
See also
수명 계산、윤활、조립 규격、오일 와이퍼 및 사용 온도
위 내용은 「수명 및 윤활」 장（Karl Hipp 제품 카탈로그 14쪽 · Lifetime / Lubrication / Assembly specifications / Wiper / Operating temperature）에 해당하며, 전체 내용은 수명、윤활 및 조립 페이지를 참조하십시오.