무한 직선운동을 하는 직선운동시스템 리니어부싱

호환성

무한 직선운동을 하는 직선운동시스템인 리니어부싱의 각부 치수공차는 표준화되어 있기 때문에 호환성을 가질 수 있다. LM샤프트는 가공이 용이한 원통 연삭으로 가공되기 때문에 고정도의 끼워 Clearance(맞춤 틈새)를 제공할 수 있다.

강성이 있는 외통

외통은 강인한 High Carbon Chromium Bearing Steel(고탄소 크롬 베어링강)을 사용해 전면 열처리되어 있기 때문에 외경에 니들베어링 등을 그대로 조립하여 사용할 수 있다.

고정도의 리테이너

4~6조의 볼열을 안내하는 리테이너는 일체성형으로 볼의 진행 방향에 대한 안내를 정확하게 할 수 있고, 안정된 주행정도를 얻을 수도 있다.

리니어부싱 알루미늄 케이스 유니트

리니어부싱 알루미늄 케이스 유니트 SC, SCE형은 경량의 알루미늄 케이스에 LM형이 조립되어 있어서 테이블에 볼트를 체결하는 간단한 작업만으로도 설치가 가능하다. 리니어부싱의 볼 조열은 케이스 상면 하중에 대해 2조열로 부하되도록 조립할 시 수명 성능이 향상된다.

리니어부싱의 용도

리니어부싱은 주로 컴퓨터 및 주변기기, 각종 측정기, 자동기록장치, 디지털식 3차원 측정기 등의 정밀기기나 다축 드릴링 머신, 펀칭프레스, 공구연삭반, 자동가스 절단기, 인쇄기기, 카드선별기, 식품 포장기계 등의 산업 기계용 직선운동 가이드 및 운동기구, 목재기계 등에 광범위하게 활용된다.

리니어부싱의 구조

리니어부싱은 리테이너, 볼, 아웃슬리브, 고무씰로 이뤄져 있는데, 리테이너는 POM과 스테인리스 강 소재로 이뤄져 있다. 볼의 경우 고탄소 베이링강, 스테인리스 강, 세라믹과 같은 소재로 이뤄져 있고, 아웃슬리브는 고탄소 베어링강으로, 고무씰은 천연고무로 이뤄져 있다.

정격하중과 수명

리니어부싱의 정격하중은 하중방향에 대한 볼열의 배열에 따라 변한다. 치수표에 제시된 기본적격하중은 1조열의 부하볼이 하중의 바로 밑에 있을 때의 값을 말한다.

하중방향에 대해 대칭으로 부하되도록 설치하면 아래 그림과 같이 정격하중이 증가하고 수명성능 역시 향상될 수 있다. 리니어부싱의 하중능력은 하중방향 및 볼열의 배열, LM샤프트의 경도에 따라 수명에 영향을 미칠 수 있다.

기본동정격하중(C)과 수명

직선운동용 부싱의 수명은 사용하는 LM샤프트의 품질에 의해 크게 좌우되는데, 여기서 동정격하중이란 통상적인 사용조건 하에서 주행거리가 50km에 도달했을 때 90%의 신뢰도를 적용시킬 수 있는 최대연속하중이다. 수명계산식의 기본은 아래와 같다.

그러나 실질적으로 리니어부싱의 수명에는 경도계수, 하중계수, 접촉계수 등과 같은 여러 요소들이 영항을 미친다.

리니어부싱의 밀착사용과 수명시간

1개의 외통 또는 2개의 밀착을 사용해 모멘트 부하를 받는 경우에는 다음과 같이 등가 레이디얼 하중을 계산한다.

한편, 모멘트 하중과 레이디얼 하중이 동시에 부하되는 경우에는 레이디얼 하중과 등가 레이디얼 하중의 합산으로 수명을 산출할 수 있다. 이러한 식으로 수명(L)을 구할 경우 스트로크와 운동횟수가 일정하다면 수명시간을 다음 식을 통해 구할 수 있다.

짧은 스트로크 적용

리니어부싱이 짧은 스트로크에 적용될 경우, 리니어부싱의 수명보다 LM샤프트의 수명이 더 짧아진다. 이 경우 요구되는 기본동정격하중은 <그림 5>에서 보는 바와 같이 길이계수(Kc)에 비례하므로 기본동정격하중에 길이계수를 곱해 수명을 산출할 수 있다.

윤활과 마찰

리니어부싱은 무급유 상태에서 사용되는 경우도 있긴 하지만, 일반적으로 그리스 또는 오일 윤환을 사용하는 경우가 많다.

그리스(Grease)윤활

초기 출하 시 리니어부싱은 방청유로 도포되어 있으므로, 청정한 백등유나 유기용제로 세척 후 건조시킨 다음 그리스를 도포해야 한다. 양측 씰의 경우 조립 시에 리니어부싱의 볼열에 그리스를 도포하여 사용한다. 그리고 씰이 없는 경우에도 위와 같은 방법을 사용하거나 LM샤프트에 그리스를 직접 도포해 사용하면 된다.

오일(Oil)윤활

윤활을 목적으로 윤활유를 사용할 경우 도포되어 있는 내식성의 방청유를 제거할 필요가 없다. 윤활유의 경우 ISO 점도 규격 VG15~100의 범위 내의 윤활유가 적합하다. 사용되는 윤활유로는 터빈유, 머신유, 스핀들유가 일반적이며, 급유의 경우 LM샤프트 위에 떨어뜨리거나, 하우징을 가공하여 기름 구멍으로 주입한다. 단, 양측 씰형에서는 씰이 윤활유를 제거하기 때문에 낙하급유를 사용하지 않는 것이 좋다.

마찰계수

리니어부싱은 전동면 사이에 전동체 볼을 사용해 구름운동을 수행하므로 마찰저항이 적다. 특히 정마찰은 대단히 적고 동마찰과 거의 차이가 없으므로 스틱슬립현상이 발생하지 않고 고정도의 이송이 가능하다.

한편, 통상의 마찰계수는 <그림6>과 같고 마찰 저항력을 구하는 식은 다음과 같다.

자료제공 | 삼익정공주식회사(www.mysamick.com)