기술 소개
Technical
크로스롤러 가이드 구조
NR 시리즈 스테이지는 9개 시리즈 모두 크로스롤러 가이드를 이동 안내 기구로 사용합니다. 크로스롤러 가이드는 롤러를 서로 교차시켜 배치한 안내 기구로, 교차된 롤러 배치가 이동 중 마찰 저항의 변동을 줄여 줍니다.
이 구조는 강성이 높아 미세 진동을 억제하고, 반복 동작에서도 구조 변형이 적습니다. 그래서 단품으로 쓸 때부터 여러 축을 쌓은 모듈 조합까지 하중을 안정적으로 지지하며, 마이크론 단위의 위치 결정에 쓰입니다.
구동은 스테핑 모터나 서보 모터가 볼스크류를 회전시키는 방식입니다. 모터의 회전 속도와 방향이 테이블의 이동 속도와 방향을 정하며, 직선형 NR-X·XY·Z 시리즈는 Φ8 리드 1 mm 볼스크류로 0.0001 mm/pulse의 분해능을 냅니다.
가이드 구성은 시리즈에 따라 다릅니다. 고니오 NR-G·GG는 원호 운동용 고니오 크로스롤러 가이드를, 회전형 NR-R과 일체형 NR-YR·XYR은 크로스롤러 가이드에 회전용 베어링을 함께 사용합니다. 크로스롤러 가이드 스테이지는 외부 충돌과 운전 중 오버런 충격에 약해, 충돌을 피하는 것이 정밀도와 수명을 지키는 조건입니다.
운동 형태별 구조
NR 시리즈 9종은 운동을 만드는 방식에 따라 직선, 쐐기식 Z, 회전, 고니오, 일체형 복합 다섯 가지 구조로 나뉩니다. 장비에서 필요한 움직임을 정하면 맞는 구조와 시리즈가 정해집니다.
직선 스테이지
크로스롤러 가이드 위에서 볼스크류가 테이블을 직선으로 이동시킵니다. 장비 내부에 넣기 쉽도록 전체 높이를 낮췄고, 규격화된 장착 홀로 다른 장비와 조합할 수 있습니다.
Z-Wedge 스테이지
경사면을 반대 방향으로 맞댄 두 웨지 가운데 하부 웨지가 수평으로 움직이면, 상부 웨지가 경사면을 따라 오르내립니다. 테이블은 수평을 유지한 채 Z축으로 이동하며 2~60 kg 하중 범위를 갖습니다.
회전 스테이지
테이블 회전 중심을 기준으로 CW·CCW 방향으로 회전합니다. 볼스크류의 직선 이송을 스테이지 내부 베어링으로 회전 운동으로 바꾸고, 직선 이송거리와 회전각도의 기구적 관계로 각도를 정밀하게 결정합니다.
고니오 스테이지
스테이지 상면에서 일정 높이에 형성된 회전 중심을 기준으로 테이블이 원호 운동합니다. 두 고니오를 쌓은 GG는 두 스테이지의 회전 중심을 일치시킵니다. 회전 중심 높이(Work Distance)는 50·75·100·125 mm 네 가지입니다.
일체형 스테이지
직선축과 회전축을 하나의 베이스에 일체화한 구조입니다. 스테이지를 따로 쌓는 적층 방식보다 높이와 설치 공간이 줄고, 누적되는 오차와 조립 편차도 줄일 수 있습니다.
구동 방식별 분해능 계산식
분해능은 모터 1펄스당 스테이지가 움직이는 양입니다. NR 시리즈는 볼스크류의 회전을 테이블 움직임으로 바꾸는 구조에 따라 Linear, Z-Wedge, Tangent, Sine 네 가지 방식으로 나뉘며, 방식마다 분해능을 구하는 계산식이 다릅니다.
Linear 방식은 볼스크류 리드(L)를 모터 분해능(M)으로 나눈 값이 분해능이며, 이송량은 스테이지의 어느 위치에서도 같습니다. Z-Wedge 방식은 쐐기의 경사각(θ)이 일정해 직선 이송이 일정한 비율로 수직 이송으로 바뀌고, 리드에 tanθ를 곱한 값을 모터 분해능으로 나눕니다.
Tangent와 Sine 방식은 볼스크류의 직선 운동을 스테이지 내부 베어링으로 회전 운동으로 바꿉니다. 회전 중심에서 베어링까지의 지점 간 거리(L)와 베어링 이동거리(S)로 회전각을 구하고, 그 값을 모터 분해능으로 나눕니다. Tangent는 회전형 NR-R과 일체형 NR-YR·XYR의 회전축에, Sine은 주로 고니오 NR-G·GG에 적용합니다.
사양표의 분해능은 S에 볼스크류 리드값을 넣어 계산한 값이며, 각도 분해능은 스테이지 센터 위치를 기준으로 합니다. 아래 계산 예시는 카탈로그 Technical Information에 실린 모델과 입력값을 그대로 옮긴 것입니다.
| 방식 | 적용 시리즈 | 계산식 | 계산 예시 (카탈로그) | 결과 |
|---|---|---|---|---|
| Linear | NR-X · XY · Z 등 직선축 | Rx = L / M | NR-X-60-30ST-C7-V1-E · L 1 mm · M 10,000 pulse | Rx = 0.0001 mm |
| Z-Wedge | NR-ZH | Z = L·tanθ · Rz = L·tanθ / M | NR-ZH-60-10ST-C7-V1-E · θ 20° · L 1 mm · M 10,000 pulse | Z ≈ 0.36397 mm · Rz = 0.0000363… mm |
| Tangent | NR-R · YR · XYR 회전축 | θt = tan⁻¹(S / L) · Rt = θt / M | NR-R-60-11ST-C7-V1-E · L 27 mm · S 1 mm · M 10,000 pulse | θt ≈ 2.121° · Rt = 0.0002121° |
| Sine | NR-G · GG | θs = sin⁻¹(S / L) · Rs = θs / M | NR-G-60-R50-C7-V1-E · L 54.2 mm · S 1 mm · M 10,000 pulse | θs ≈ 1.05717° · Rs = 0.0001057° |
모델명 구성
NR 시리즈 모델명에는 축 구성부터 모터까지 주문에 필요한 사양이 순서대로 들어갑니다. 「NR-XY-80-30ST-C7-V1-E」는 XY 2축, 80 × 80 mm 테이블, 전체 이동 범위 30 mm(±15 mm), C7 등급 볼스크류, 초기 설계 버전, 모터 코드 E의 조합입니다. 일체형 NR-YR·XYR은 이동 범위 자리가 없고, 맞춤 사양은 모델명 끝에 커스텀 코드를 붙여 표시합니다.
| 순서 | 자리 | 의미 | 표기 예 |
|---|---|---|---|
| 1 | Series | 시리즈 | NR |
| 2 | Axis | 축 구성 | X · XY · Z · ZH · R · G · GG · YR · XYR |
| 3 | Surface Size | 테이블 사이즈 | 80 = 80 × 80 mm · 8013 = 80 × 130 mm · R 40 = Φ40 |
| 4 | Travel Range · Angular Range · Work Distance | 이동 범위(직선 mm · R 각도 ˚) · 회전 중심 높이(G·GG) · YR·XYR 없음 | 30ST = ±15 mm · 16ST = ±8˚ · R50 = 50 mm |
| 5 | Grade | 볼스크류 등급 | C7 · C5 · C3 |
| 6 | Version | 설계 버전 | V1 = 초기 · V(n) = 개정 |
| 7 | Motor | 모터 | E = The Motion · C = Custom |
| 8 | Customized | 맞춤 사양 | R · H · L2 · 8S · ETC |
설치와 사용 시 주의
스테이지의 정밀도와 수명은 설치 상태와 사용 환경에 따라 크게 달라집니다. 카탈로그에 실린 취급 주의사항을 항목별로 정리했으며, 아래 조건과 다르게 사용해야 하는 경우에는 사용 조건을 알려 주시면 함께 검토합니다.
- 설치 방법 · 윗면 플레이트를 CW 또는 CCW 쪽으로 움직이면 볼트 구멍 2개가 보이며 총 4개입니다. 이 동작은 수동 조작을 권장합니다.
- 설치 대상물 · 대상물의 평면도는 20 μm 이내를 권장합니다. 평면도가 거친 대상물은 스테이지 면을 변형시켜 정밀도에 영향을 줍니다.
- 설치 상태 · 각 제품의 사양값은 평면 설치를 조건으로 합니다. 천장·측면 설치는 정밀도와 수명이 크게 달라져 상담이 필요합니다.
- 설치 환경 · 항온 항습에 결로가 없고 큰 진동·충격이 없는 환경, 최소 Class 10,000 청정실을 권장합니다. 체결 토크는 균일하게 나눕니다.
- 윤활 · 볼스크류와 가이드에 일반적으로 3~6개월 주기로 그리스를 도포하며, 주기는 사용 속도와 조건에 따라 달라집니다. 그리스는 THK AFF 그리스를 사용하고, 다른 그리스를 섞으면 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 다른 그리스가 필요하면 상담이 필요합니다.
- 배선 · 모든 스테이지는 기본으로 일반형 케이블을 사용합니다. 케이블이 움직이는 환경에는 가동형 케이블이 필요해 상담이 필요합니다.
- 설치 하중 · 허용 하중은 대상물의 무게중심이 스테이지 중앙에 있을 때 기준입니다. 편하중이거나 무게중심이 매우 높으면 상담이 필요합니다.
- 충돌 · 크로스롤러 가이드 스테이지는 외부 충돌·충격과 운전 중 오버런에 약하며, 충격을 받으면 수명과 정밀도가 크게 떨어질 수 있습니다.