BK 시리즈 볼스크류 엔드 지지대

I. 핵심 위치 결정 및 명명 체계

위치 설정: 볼스크류 고정측(고정단) 표준 지지 베어링 하우징 어셈블리입니다. 완전한 축방향 및 방사형 위치 결정이 필요한 나사 끝단에 사용됩니다.

명명 체계 해설:

• B: 일반적으로 "베어링 하우징"을 의미합니다.
• K: "고정(Fixed)" 또는 "클램프(Klamp)"를 나타내며, 독일어 또는 산업 관례에서 유래했으며, 이 끝단에서 스크류 샤프트를 단단히 고정하는 핵심 기능을 의미합니다.

핵심 기능:

• 양방향 축하중을 견딤: 나사 전달 중 정방향 및 역방향 모두에서 발생하는 축방향 힘을 받습니다.
• 방사하중을 견딤: 스크류의 무게와 잠재적인 방사방향 힘을 지지합니다.
• 정밀한 축방향 위치 결정 기준 제공: 이 끝에서 나사 샤프트는 강체적으로 고정되어 있으며, 전체 운동 시스템의 축 방향 좌표 원점 역할을 한다.
• 나사의 자유로운 회전을 허용함: 내부 베어링은 고속에서 낮은 마찰로 나사를 회전시킬 수 있게 해준다.

II. 핵심 구조 및 구성 요소

표준 BK 지지 유닛은 일반적으로 다음 구성 요소들로 이루어진 일체형 설치 완료 모듈이다.

• 베어링 하우징: 주로 주철 또는 강철로 제작되며, 장착 플랜지와 피로트를 갖추어 정확한 설치를 보장한다.
• 앵귤러 컨택트 볼 베어링(페어): BK 유닛의 핵심이다. 일반적으로 '백투백(DB)' 또는 '페이스투페이스(DF)' 구성으로 페어로 설치되어 양방향 축 강성과 하중 용량을 높인다. 베어링은 고정밀 등급(일반적으로 P4 또는 P5)이다.
• 잠금 너트 및 잠금 와셔: 스크류 샤프트의 샤프트 어깨를 베어링 내륜에 맞대어 누르고 고정함으로써 스크류 샤프트의 축 방향 고정을 구현한다.
• 봉인 시스템:

1. 내부 씰: 베어링 그라이즈가 나사 너트 측으로 유출되는 것을 방지한다.
2. 외부 씰: 먼지, 칩 또는 냉각수와 같은 외부 오염물질의 유입을 방지하기 위해 일반적으로 접촉 리프 씰 또는 미로식 씰(labyrinth seal)이 사용된다.

• 그라이즈 나이플: 고성능 그라이즈를 주기적으로 보충하기 위한 용도이다.
• 프리로드 조절 메커니즘(일부 고급 모델): 쉬머(shim) 또는 나사 조절을 통해 프리로드 힘을 조정함으로써 베어링 강성과 온도 상승을 최적화할 수 있다.

III. 핵심 특징 및 장점

• 높은 강성 및 높은 하중 용량:
  쌍으로 구성된 앵귤러 콘택트 볼 베어링 구조는 최적의 축 강성을 제공하여 하중 조건에서 탄성 변형을 효과적으로 저지하며, 시스템 위치 결정 정밀도를 보장하는 데 중요합니다.
• 표준화 및 모듈화:
  스크류 샤프트 지름에 맞춘 다양한 크기로 제공됩니다. 사용자는 복잡한 앵귤러 콘택트 베어링 페어를 개별적으로 선정, 설치 또는 조정할 필요 없이 유닛을 즉시 설치하고 사용할 수 있으므로 설계, 조달, 조립 공정을 크게 단순화하면서도 일관된 성능을 보장합니다.
• 우수한 밀폐성:
  통합 멀티 실링 디자인은 사용자가 자체 조립한 베어링보다 더 신뢰성 높은 밀봉 성능을 제공하므로 분진, 습기 또는 냉각액이 존재하는 기계공구 및 자동화 장비와 같은 열악한 환경에 특히 적합합니다.
• 간편한 설치 및 정확한 정렬:
  하우징은 정밀 가공되어 있으며, 파일럿(pilot)이 베어링 내경과 장착면 사이의 직각도를 보장함으로써 정렬 조정을 간소화합니다.
• 긴 수명 및 쉬운 유지보수:
  장수명 그리스로 미리 채워져 있으며 그레이스 나이플을 통해 간편하게 보충할 수 있어 유지보수 주기가 길고 조작이 간단합니다.

IV. 반대쪽 엔드 서포트 유닛(BF/FK)과의 조정

완전한 볼스크류 드라이브 시스템은 열팽창을 고려하여 양 끝에 서로 다른 유형의 지지대를 사용해야 합니다:

고정 엔드(BK 측): 스크류의 축방향 및 방사형 위치를 완전히 고정하며, 일반적으로 구동 모터 측에 설치됩니다.

서포트/플로팅 엔드(BF/FK 측):

• BF: "B"은 베어링 하우징을 의미하고, "F"는 "Free" 또는 "Float"를 의미합니다. 일반적으로 딥그루브 볼베어링 또는 단순 부싱을 사용하여 주로 방사상 하중을 견디며, 스크류 샤프트의 약간한 축방향 열팽창 플로트를 허용하여 온도 상승으로 인한 열응력에 의한 휨을 방지합니다.
• FK: BF와 기능이 유사하며, 또 다른 일반적인 플로팅 엔드 지지 모델이다.

골든 룰: 단일 스크류는 정확히 하나의 BK 고정 엔드를 가져야 하며, 다른 쪽은 반드시 BF 또는 FK 플로팅 엔드여야 한다.

V. 일반적인 적용 분야

BK 지지 유닛은 정밀 볼스크류를 사용하는 모든 장비에서 표준 구성 요소로 널리 활용되고 있다:

• CNC 공작기계: 머시닝센터, 선반, 밀링머신, 연삭기 등의 피드 축에 있는 볼스크류의 구동 엔드.
• 산업용 로봇: 조인트 드라이브 및 리니어 모션 모듈(슬라이드)의 스크류 엔드.
• 정밀 자동화 장비: 반도체 장비, 칩 마운터, 측정 장비, 레이저 가공 장비.
• 인쇄 및 포장 기계.
• 의료기기.

VI. 선택 및 사용 가이드라인

사이즈 매칭: BK 유닛의 정격 모델(BK10, BK12, BK15 등)은 사용되는 스크류 샤프트 끝단의 지름과 정확히 일치해야 합니다.

하중 및 정밀도 검증: 볼스크류가 받는 최대 축방향 하중과 요구되는 시스템 강성에 따라 표준 또는 보강형 BK 유닛을 선택하십시오. 고정밀 장비의 경우 고정밀 베어링이 장착된 모델이 필요합니다.

정확한 설치 방향:

• 스크류 샤프트의 샤울더(shoulder)가 BK 유닛 내부 베어링의 내륜(inner ring)에 단단히 고정되도록 하십시오.
• 전용 렌치를 사용하여 잠금 너트를 권장 토크까지 조이고, 백업 와셔(lock washer)를 올바르게 사용하십시오.

페어 사용: 스크류의 반대쪽 끝에는 항상 대응하는 BF 또는 FK 플로팅 서포트 유닛을 함께 구매하십시오.

윤활: 초기 사용 전 유닛이 사전 그리스 도포 상태인지 확인하고, 장비 정비 매뉴얼에 따라 주기적으로 지정된 그리스를 그라이즈 나이플(grease nipple)을 통해 보충하십시오.

BK 서포트 유닛은 정밀 볼스크류 전달 시스템에서 없어서는 안 될 '앵커' 역할을 한다. 베어링 선택, 매칭, 프리로드 및 밀봉과 같은 복잡한 문제들을 신뢰성 있고 사용이 간편한 표준화된 기능 모듈로 통합하여 제공한다. 올바른 BK 유닛을 선택하고 BF 유닛과 적절히 매칭하여 정확하게 설치하는 것은 전체 리니어 모션 시스템에 안정적이고 정밀하며 내구성 있는 기반을 구축하기 위한 결정적인 첫 번째 단계이다. 이는 설계 시 엔지니어들이 자신 있게 의존할 수 있는 '표준 솔루션' 중 하나이다.