DFU 시리즈 볼스크류

I. 핵심 위치 결정 및 명명 체계

위치 설정: 플랜지 부착형, 더블 너트 프리로드, 고강성/고정밀 볼스크류 어셈블리입니다. 백래시 제로, 초고강성, 높은 하중 용량 및 긴 수명이 요구되는 고성능 응용 분야를 위한 솔루션으로 설계되었습니다.
명명 체계 해설:

• D: 더블 너트. 두 개의 너트를 프리로드 방식으로 결합한 핵심 기능.
• F: 플랜지형. 너트에 사각 또는 원형 플랜지가 포함되어 설치 및 고정이 용이합니다.
• U: 일반적으로 "울트라 정밀(Ultra Precision)" 또는 특정 고성능 등급을 의미합니다. 때때로 특정 프리로드 방식을 나타내기도 합니다.

핵심 가치: 프리로드된 더블 너트 구조는 축 방향 간극을 능동적으로 제거하며, 싱글 너트 볼스크류에 비해 훨씬 우수한 강성과 하중 용량을 제공합니다.

II. 핵심 구조 및 작동 원리

더블너트 프리로드 구조(핵심):

• DFU는 두 개의 독립된 볼너트로 구성된다. 프리로드 조정 요소(예: 프리로드 스페이서, 스프링 또는 나사 소매)가 이들 사이에 반대 방향의 축 방향 힘을 가한다.
• 작동 원리: 이 프리로드는 두 너트의 볼 레이스웨이가 스크류 샤프트 나사산의 서로 반대쪽 면에 눌리게 한다. 스크류에 정방향 또는 역방향 하중이 걸리든 상관없이, 항상 한 쪽 너트의 볼이 하중을 받게 되며, 이로 인해 축 방향 간극이 완전히 제거되어 백래시가 없어지고 시스템 강성이 크게 증가한다.

프리로드 방법:

• 스페이서 프리로드: 다양한 두께의 정밀 스페이서를 너트 사이에 삽입한다. 구조가 간단하고 강성이 가장 높으며 프리로드 값은 고정되지만 조정이 불편하다.
• 스프링 프리로드: 디스크 스프링 세트를 통해 프리로드 힘이 가해진다. 마모와 열팽창을 보상하여 일정한 프리로드를 유지하지만 강성은 스페이서 프리로드보다 다소 낮다.
• 나사형 프리로드: 두 개의 너트의 상대 위치는 나사 소매를 통해 조정 및 고정된다. 조절이 가능하지만 강성은 고정력에 따라 달라진다.

플랜지 너트:

• 강력한 일체형 플랜지를 포함하여 넓은 장착 면적을 제공한다. 여러 개의 나사를 사용해 작업 테이블에 고정함으로써 뛰어난 연결 강성과 쉬운 설치가 가능하다.

고정밀 스크류 샤프트:

• 정밀 연마 공정을 사용하여 제작되며, 일반적으로 C7, C5 또는 C3과 같은 높은 리드 정확도 등급을 달성한다. 우수한 재질과 열처리가 특징이다.

III. 핵심 성능 이점

• 제로 백래시 및 초고정밀 위치 결정 정확도: 프리로드 적용 더블너트 구조는 축 방향 클리어런스를 완전히 제거하여 진정한 '제로 백래시' 전달을 실현한다. 이는 극도로 높은 반복 정밀도, 양방향 위치 결정, 역방향 충격이 없는 응용 분야(예: 정밀 측정, 리소그래피 장비, 고품질 공작기계)에서 매우 중요하다.
• 탁월한 축 방향 강성: 이중 너트 구조는 단일 너트 나사 페어에 비해 축 방향 강성이 두 배 이상 높습니다. 높은 축 하중에서도 최소한의 변형만 발생하므로 중절삭 가공 또는 고하중 조건에서 움직임의 정확성과 안정성을 보장합니다.
• 높은 하중 용량 및 긴 수명: 두 개의 너트가 하중을 분담함으로써 동적 및 정적 하중 등급 전반에 걸쳐 향상된 성능을 제공합니다. 프리로드는 또한 볼에 작용하는 하중 분포를 개선하여 수명 연장을 도모합니다.
• 탁월한 운동 부드러움: 간극을 제거함으로써 충격 없는 부드러운 방향 전환이 가능하고 저속 운전 시 스틱-슬립(크롤링) 현상을 방지하여 우수한 운동 특성을 제공합니다.

IV. 단일 너트 볼스크류(SFU 등)와의 비교

V. 일반적인 적용 분야

DFU 볼스크류는 극한의 성능 요구 사양을 가진 최상위 장비 전용으로 설계되었습니다.

• 초정밀 CNC 공작기계: 정밀 머시닝센터의 이송 축, 지그 연삭기, 초정밀 선반.
• 반도체 제조 장비: 리소그래피 장비, 웨이퍼 검사 장비, 다이 본더의 나노미터 위치 결정 스테이지.
• 정밀 측정 기기: 좌표 측정기(CMM), 레이저 간섭계, 비전 측정 시스템의 핵심 구동 축.
• 고급 애드온 제조 장비: 산업용 금속 3D 프린터의 분말 도포 및 빌드 실린더 구동 장치.
• 항공우주 제조 장비: 복합소재 섬유 배치 기계, 고정밀 5축 가공 센터.
• 정밀 광학 및 전자광학 장비: 망원경 지시 시스템, 레이저 절단/각인 기계의 정밀 구동 축.

VI. 선택 및 사용 가이드라인

• 필요성 평가: 단일 너트 스크류(내부 프리로드가 적용된 경우조차)가 강성, 백래시 또는 수명에 대한 요구조건을 충족할 수 없을 때에만 더블 너트 솔루션을 고려해야 한다. 더 높은 비용과 복잡성으로 인해 충분한 정당성이 필요하다.
• 프리로드 방식 선택:

1. 스페이서 프리로드: 안정적인 하중에 적합하며, 강성 요구 조건이 극도로 높은 응용 분야 및 프리로드 변화가 바람직하지 않은 경우에 사용하기 적합함 (예: 중형 기계 공작기계).
2. 스프링 프리로드: 마모 또는 열팽창이 수반되는 복잡한 조건에서 일정한 프리로드가 필요한 경우에 적합함 (예: 장거리 스트로크, 고정밀 측정 장비).

• 정밀도 등급 매칭: 스크류 샤프트는 시스템의 목표 정밀도와 일치하는 C7 이상의 정밀도 등급으로 선택해야 합니다.
• 시스템 열 관리: 더블 너트 프리로드는 더 높은 마찰과 잠재적으로 더 많은 열을 발생시킵니다. 고속 또는 장거리 스트로크 응용 분야의 경우, 스크류 냉각(예: 중공 스크류를 통한 냉각수) 또는 강제 냉각 조치를 고려해야 합니다.
• 전문적인 설치: 설치 시 두 너트의 올바른 프리로드 조정과 드라이브 모터 및 지지 베어링과의 스크류 샤프트 정렬이 매우 중요합니다.

DFU(및 유사한 이중 너트 프리로드 구조) 볼스크류는 '제로 백래시'와 '극한의 강성'을 추구하는 볼스크류 기술에서 선진화된 솔루션을 제공합니다. 독창적이지만 복잡한 이중 너트 프리로드 구조를 통해 일부 비용과 운용 효율성(마찰 증가)을 희생함으로써 양방향 위치 결정 정확도, 시스템 강성 및 하중 용량에서 질적인 도약을 실현합니다. 이는 정밀 설비 설계자가 가장 엄격한 모션 제어 성능 요구사항에 직면했을 때 사용할 수 있는 가장 강력하고 신뢰성 높은 핵심 기계 전달 구성 요소 중 하나입니다. DFU를 선택한다는 것은 기계의 최상위 성능을 위한 견고하고 신뢰할 수 있는 기반을 마련하는 것을 의미합니다.