기술 용어

리드

리드는 스크류가 1회전할 때 너트가 축 방향으로 이동하는 직선 거리를 의미합니다.

리드 값이 클수록 스크류 1회전당 이동 거리가 증가하며, 일반적으로 더 빠른 이송 속도를 구현할 수 있습니다. 리드는 피치(Pitch)와 Start 수의 곱으로 계산됩니다.

피치

피치는 인접한 나사산 사이의 축 방향 거리를 의미합니다.

싱글 스타트(Single Start) 스크류에서는 피치와 리드가 동일하며, 멀티 스타트(Multi-Start) 스크류에서는 리드가 피치보다 크게 형성됩니다. 멀티 스타트 구조는 보다 높은 이송 효율과 부드러운 동력 전달 특성을 제공합니다.

스크류의 정밀도

스크류 정밀도는 특정 기준 길이 내에서 이론적인 이동 거리와 실제 이동 거리 사이에 발생하는 누적 오차를 의미합니다.

예를 들어, 리드 정밀도가 0.004 inch/foot인 스크류는 1 foot 이동 시 실제 위치가 이론 위치 대비 최대 ±0.004 inch까지 오차가 발생할 수 있습니다.

리드 스크류의 정밀도는 시스템의 위치 결정 정확도와 반복 정밀도에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다.

위치 오차
위치 오차는 이론적인 목표 위치와 실제 이동 위치 간에 발생하는 편차를 의미합니다. 시스템의 기계적 구조, 스크류 정밀도 및 조립 상태에 따라 위치 오차가 발생할 수 있습니다.
반복 정밀도
반복 정밀도는 시스템이 동일한 목표 위치에 반복적으로 복귀할 수 있는 능력을 의미합니다. 대부분의 모션 제어 시스템에서는 절대 위치 정밀도보다 반복 정밀도가 더욱 중요하게 고려됩니다.
수평 혹은 수직 방향 적용

수직 설치 환경에서는 모터 전원이 차단되거나 브레이크가 없는 경우 역운전(Backdriving)이 발생할 수 있습니다.

또한 중력에 의한 추가 하중을 고려하여 시스템을 설계해야 합니다.

전체 흔들림 공차
전체 흔들림 공차는 스크류 중심선을 기준으로 회전 시 발생하는 전체 흔들림량을 의미합니다. 스크류의 흔들림은 시스템 진동, 소음 및 위치 정밀도에 영향을 줄 수 있습니다.
진동과 소음

하이브리드 스텝 모터의 공진은 일반적으로 약 200 PPS 영역에서 발생합니다.

마이크로스텝 구동은 해당 구간의 진동 및 소음을 감소시키는 데 효과적입니다.

정하중
정지 상태의 스크류에 적용할 수 있는 최대 허용 추력 하중을 의미하며, 충격 하중을 포함합니다.
동하중
스크류가 구동 중일 때 지속적으로 적용할 수 있는 최대 권장 추력 하중을 의미합니다.
드라이브

스텝 모터를 구동하기 위해서는 외부 드라이브가 필요합니다. 대부분의 상용 드라이브 제품에는 전원부, 로직 회로, 스위칭 회로 및 펄스 제어 기능이 포함되어 있습니다.

홀딩 토크
모터가 정지 상태에서 전류가 인가되었을 때 회전자를 유지할 수 있는 최대 토크를 의미합니다.
회전자 관성
모터가 가속 또는 감속할 때 발생하는 회전 관성을 의미합니다.
스텝별 이송 거리
모터의 1 Full Step 동작 시 발생하는 선형 이동 거리를 의미합니다.
발열
일정 시간 동안 모터를 구동한 이후 발생하는 모터 온도의 상승을 의미합니다.
스텝 별 응답
모터가 한 스텝 동작을 완료하는 데 필요한 시간을 의미합니다.
스텝
각 Phase의 정류에 따라 회전자가 일정 각도만큼 회전하는 스텝 모터의 기본 동작 단위입니다.
스텝 각도
모터가 1 스텝 동작 시 회전하는 각도를 의미합니다.
Pull Out 토크
입력 펄스에 동기된 상태에서 모터가 탈조 없이 즉시 기동, 정지 및 역방향 전환이 가능한 최대 토크를 의미합니다.
Pull In 토크
모터가 별도의 가감속 없이 즉시 기동 및 정지할 수 있는 최대 토크를 의미합니다.
효율
시스템이 입력 에너지를 실제 유효 출력 에너지로 변환하는 능력을 의미합니다.
분해능
엑츄에이터 출력 샤프트가 입력 펄스당 이동할 수 있는 최소 선형 이동 단위를 의미합니다.
인장 또는 압축 하중

스크류를 늘어나는 방향으로 작용시키는 하중을 인장 하중(Tension Load)이라고 합니다. 반대로 스크류를 압축하려는 방향으로 작용하는 하중을 압축 하중(Compression Load)이라고 합니다.

이러한 하중 조건은 부하 크기에 따라 달라지며, 압축 하중 조건에서는 좌굴 하중(Column Loading)에 대한 스크류의 축 방향 강도를 고려하여 설계해야 합니다.

compression loading image tension loading image
반경 방향 하중

반경 방향 하중은 스크류 축에 수직 방향으로 가해지는 하중을 의미합니다.

리니어 가이드와 같은 추가적인 기구 지지 없이 사용하는 것은 권장되지 않습니다.

radial load image
축방향 하중

리드 스크류 중심선 방향으로 가해지는 하중을 의미합니다.

axial load image
역운전 (Backdriving)

축방향 하중에 의해 스크류 또는 너트가 반대 방향으로 회전하는 현상을 의미합니다. 일반적으로 효율이 50% 이상인 리드 스크류는 Backdriving이 발생할 가능성이 높으며, 35% 이하의 효율을 가진 리드 스크류는 이러한 현상을 줄이는 데 효과적입니다.

작은 리드를 사용할수록 Backdriving 및 공회전 가능성을 감소시킬 수 있으며, 수직 방향 시스템에서는 중력에 의해 Backdriving이 더욱 쉽게 발생할 수 있습니다.

토크

리드 스크류를 구동하기 위해 요구되는 모터 토크는 아래의 토크들의 합으로 이루어집니다.

  • 1. 관성 토크
  • 2. 드래그 토크 (구동 중 너트와 스크류의 마찰)
  • 3. 부하 이동시 요구되는 토크
윤활
너트 재질(Delrin)은 자가 윤활 특성을 포함하고 있어 추가 윤활제 사용을 최소화할 수 있습니다. 또한 테프론 코팅 스크류 옵션을 사용할 경우 마찰 감소와 함께 시스템 수명을 향상시킬 수 있습니다.
스크류 끝단 가공

표준 미터법 및 인치 규격의 끝단 가공 옵션을 제공합니다.

고객 요구 사항에 따른 맞춤형 끝단 가공도 지원 가능하오니, 필요한 경우 DINGS'로 문의하시기 바랍니다.

고정성

스크류 시스템의 성능(속도 및 효율성)은 스크류 끝단의 고정 및 지지 방식에 따라 영향을 받을 수 있습니다.

끝단 고정 형태 관련 강도 임계 속도 변수 임계 부하 변수
less rigid image 덜 강함 0.32 0.25
rigid image 강함 1.0 1.0
more rigid image 더 강함 1.55 2.0
most rigid image 가장 강함 2.24 4.0
좌굴 강도 (Column Strength)
스크류가 압축 하중을 받을 경우 탄성 안정성 한계를 초과하여 스크류가 구부러지거나 변형될 수 있습니다.
임계 속도 (위험 속도)

스크류의 처짐 또는 결함에 의해 최초 공명 영역에 도달하는 회전 속도를 의미합니다. 이 속도 영역에서는 시스템 진동 및 불안정 현상이 발생할 수 있습니다.

임계 속도는 아래 요소들에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

  • 1. 스크류 리드
  • 2. 회전 속도
  • 3. 스크류 끝단 고정 방식
  • 4. 스러스트 하중
  • 5. 스크류 직경
  • 6. 인장 또는 압축 하중

예를 들어, 표에서 직경 19.05 mm (0.75 inch), 길이 1778 mm (70 inch)의 스크류는 안전 계수 K = 1.25 조건에서 FS = 0.32 기준 시 약 187 RPM의 임계 속도를 가집니다.

임계 회전 속도 (rpm) vs 다양한 스크류 직경들에 대한 비고정 스크류 길이 (인치)
Critical rotation speed (rpm) vs. Unsupported screw length for various screw diameters (inch) graph
백래쉬

백래쉬는 스크류와 너트 사이에서 발생하는 상대적인 축방향 유격을 의미합니다. 일반적으로 사용 시간이 증가함에 따라 백래쉬 또한 증가하게 됩니다.

백래쉬 보정은 백래쉬 방지 너트를 사용하여 최소화할 수 있으며, 백래쉬는 양방향 위치 결정 정확도에 영향을 미칩니다.

backlash image