한국이구스, 비용절감•수명연장을 위한 올바른 직동 베어링 설치방법 소개

올바른 설치방법 통해 베어링 수명 연장 실현

리니어 가이드를 사용하다 보면 종종 베어링이 끼거나 걸리는 등 불규칙한 움직임을 보일 때가 있다. 이러한 문제는 몇 가지 팁만 있다면 쉽게 방지할 수 있는 간단한 사항이지만, 많은 사람이 간과하고 지나가는 문제다.

무급유, 무보수 베어링 전문제조업체인 한국이구스의 김성우 부장이 직동 베어링 사용 시 나타나는 다섯 가지 대표적 현상을 통해 리니어 가이드의 올바른 설치 방법을 소개했다. 이하는 비용은 절감하고 기술력은 향상시켜 직동 베어링 제품의 수명을 연장하는 일석이조의 효과를 누릴 수 있는 다섯 가지 방법이다.

한국이구스 제공

2:1 원칙 통한 소음과 오작동 예방
리니어 가이드를 외팔보 하중으로 구동 시 소음이 발생하거나, 큰 힘으로 구동 시 전혀 움직이지 않는 경우가 있는데, 이는 한쪽 축에 설치된 두 개의 베어링 간격이 편 하중 또는 구동력에 비해 너무 가까울 때 나타나는 현상이다. 이럴 때는 다음의 ‘2:1 원칙’을 떠올리면 된다.

‘2:1 원칙’이란 중심축의 두 개의 베어링 간격을 1이라고 할 때 구동부(F)와 고정(Fix) 베어링 사이의 간격이 2를 넘으면 안 된다는 것을 의미한다. 따라서 소음이 발생하거나 베어링이 움직이지 않는 경우, 1에 해당하는 베어링 사이의 간격을 늘려주거나, 구동부를 중심축 고정 베어링에 가깝게 두면 된다. 그리고 베어링은 순간적으로 큰 힘으로 구동 시 전혀 움직이지 않을 수도 있다.

자동조심 베어링 이용해 떨림과 멈춤 차단
직동 가이드 시스템이 레일의 특정 주행구간에서 떨림을 보이거나 멈추는 상황은 베어링 장착 표면이 매끄럽지 않거나, 강도가 없는 재질이거나, 레일이나 베어링이 평행하지 않을 때 발생한다.

이럴 때는 두 가지 방법이 있는데, 첫째는 자동조심(Floating) 베어링을 사용하는 것이다. 그리고 레일이나 캐리지가 제대로 정렬되어 있는지 확인해야 하며, 캐리지가 틀어질 수 있을 때는 유격을 위해 오버 토크를 피해야 한다. 둘째는 베어링의 엑스트라 공차를 이용하는 것이다. 용접된 프레임이나 장착 면이 편평하지 않은 장비에 설치할 때 이용하는 방법으로 일반적으로 사각 샤프트 베어링이 둥근 타입보다 유격(Floating)에 더 적합하다.

5:1 원칙 통해 불규칙한 주행과 소음 방지
Y 또는 Z축, X축 이동 레일의 수직 축에서 구동을 위한 레일 간격이 너무 가까울 때 불규칙한 주행, 소음이 발생하게 되는데, 이는 1에 해당하는 두 레일 간의 거리가 레일에서 무게중심까지의 거리보다 너무 가까울 때 나타나는 현상으로 이럴 때는 ‘5:1 원칙’을 적용하면 된다.

‘5:1 원칙’이란 두 레일 간의 거리를 1이라고 가정할 때 레일과 그 위에 올라가는 물체의 무게중심까지의 거리는 반드시 5이내여야 한다는 것을 의미한다. 즉, 두 레일 사이의 거리가 5라면, 무게중심은 25이내여야 한다. 여유공간이 더 있다면 간격을 조금 더 넓힐 수 있지만, 여기서 기억해야 할 것은 sy나 sz는 꼭 5×b보다 작아야 한다는 것이다.
그림의 좌측은 무게중심이 레일 간격의 5배보다 크기 때문에 적합하지 않았지만, 오른쪽은 적합한 예라고 볼 수 있다.

안정적인 움직임을 보이는 플라스틱 베어링
직동 베어링의 반복횟수가 증가하게 되면 마찰력이 증가하거나 불안정하게 움직이게 되는데, 이는 베어링에 급유할 때 나타나는 현상이다.

윤활유 또는 그리스 등의 일반적인 액체 윤활제를 사용하면 시간이 지나면서 점성이 높아져 이물질이 달라붙고 기계의 움직임을 방해하게 되는데, 이럴 때는 급유가 필요 없어 다양한 산업에서 빠르게 금속 베어링을 대체하고 있는 플라스틱 베어링이 좋은 대안이다. PTEE와 실리콘과 같은 고체 윤활제로 만들어지는 이구스의 플라스틱 플레인 베어링은 급유가 필요 없어 이물질이 끼지 않고, 비용을 절감해주며 친환경적이다.

하이브리드 베어링, 유지보수 비용 증가 막는 대안
‘2:1 원칙’을 준수해도 시스템을 수동으로 구동할 수 없는 경우는 수동 적용 시 구동력이 너무 커서 발생하는 문제다. 볼 베어링 사용 시 증가하게 되는 유지보수 비용을 피하고 싶다면 롤링과 슬라이딩이 결합된 이구스 하이브리드 베어링이 좋은 대안이다. 일반적으로 면 마찰 방식의 슬라이드 베어링은 롤러 베어링보다 마찰계수가 크다(COF=0.25).
일반 플라스틱 슬라이딩 베어링은 레이디얼 방향 하중 10kg마다 최소 2.5kg의 힘이 필요하며 편 하중의 경우 더 큰 힘이 필요하다. 이구스 하이브리드 베어링을 적용할 경우 같은 10kg의 무게에서 0.5kg만의 힘으로 구동 가능하다.

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