산업용 로봇 내부 팔, 손목 및 구동 시스템

산업용 로봇 시스템은 일반적으로 그림 1과 같이 조작기(본체), 환경, 작업, 컨트롤러의 네 가지 부분으로 구성됩니다.

환경은 작업 물체와 일부 장애물을 포함한 로봇의 작업 환경을 의미합니다. 로봇은 이동하는 동안 이러한 물체와의 간섭을 방지해야 합니다.

작업은 용접, 도장, 핸들링 등과 같이 로봇이 완료해야 하는 작업을 의미합니다. 일반적으로 두 가지 환경 상태의 차이로 정의할 수 있으며, 적절한 언어나 프로그램으로 로봇 컨트롤러에 기술하고 저장해야 합니다.

제어기는 로봇의 내부 및 외부 센서가 감지한 정보를 받아 처리하고, 정해진 제어 프로그램에 따라 제어 신호를 생성하여 로봇 본체의 여러 관절을 구동함으로써 주어진 작업을 완수하는 데 사용됩니다. 로봇 본체는 작업을 수행하는 기계 메커니즘으로, 팔, 관절, 엔드 이펙터 등 상호 연결된 동작 메커니즘으로 구성됩니다.

실용 공학에서 로봇 본체는 매니퓰레이터, 로봇 팔 또는 기계식 손 등으로도 알려져 있습니다. 대부분의 로봇 본체는 여러 자유도를 가진 관절로 연결된 기계 구조입니다. 용접 로봇 일반적으로 6개의 자유도가 있으며, 이 중 3개는 엔드 툴을 필요한 위치로 안내하고 나머지 3개는 툴의 자세를 제어하는 데 사용됩니다.

I. 로봇 본체 구조 형태

넓은 의미에서 로봇 메커니즘은 일반적으로 다음과 같이 볼 수 있습니다. 로드 유형 팔, 손목, 발톱, 보행 메커니즘과 같은 부품을 포함한 메커니즘입니다. 용접 로봇의 경우 신체 구조는 주로 팔과 손목 부분을 포함합니다.

자유 강체의 경우 그림 2와 같이 3차원 공간에서 6개의 자유도를 갖습니다. 모든 공간 작업을 완료하려면 로봇에도 6개의 자유도가 필요합니다.

로봇의 움직임은 팔과 손목의 움직임의 조합입니다. 일반적으로 팔 부분에는 포지셔닝 메커니즘이라고 하는 손목 기준점의 위치를 변경하는 데 사용되는 3개의 관절이 있고, 손목 부분에도 3개의 관절이 있으며 일반적으로 이 3개의 관절 축이 교차하여 오리엔테이션 메커니즘이라고 하는 엔드 툴의 자세를 변경하는 데 사용됩니다. 따라서 전체 로봇은 오리엔테이션 메커니즘에 연결된 포지셔닝 메커니즘으로 볼 수 있습니다.

1. 팔의 구조

로봇의 팔은 동작을 직접 수행하는 부품으로, 그 구조가 로봇의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 팔은 로드와 이를 연결하는 조인트(운동학적 쌍)로 구성됩니다. 조인트에는 하나 또는 여러 개의 자유도가 있습니다.

소위 자유도는 로봇 움직임의 유연성을 나타내는 지표로, 독립적인 개별 움직임의 수를 의미합니다. 액추에이터에 의해 능동적인 동작을 생성할 수 있는 자유도를 능동 자유도라고 하고, 구동력을 생성할 수 없는 자유도를 수동 자유도라고 합니다. 표 1은 대표적인 단일 자유도 관절의 기호와 동작 방향을 보여줍니다.

표 1 단일 자유도 조인트

이름	기호	예
번역
회전
회전 ①
회전 ②

부재와 관절을 구성하는 방식은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 팔을 전체적으로 볼 때 팔을 구성하는 부재와 관절이 직렬로 연결된 것을 직렬 부재 로봇 또는 개방형 체인 로봇이라고 하고, 병렬로 연결된 것을 병렬 부재 로봇 또는 폐쇄형 체인 로봇이라고 합니다. 그림 3에는 직렬 및 병렬 부재 로봇 손의 자유도에 대한 예가 나와 있습니다. 실제로 대부분의 로봇 손은 직렬 멤버 유형입니다.

a) 직렬 멤버 유형
b) 병렬 멤버 유형

자유도를 구성하는 방법은 로봇의 동작 범위와 조작성 등 여러 성능에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어 구형 관절은 모든 방향으로 움직일 수 있는 3자유도 관절로, 작업에 적합한 자세를 쉽게 결정할 수 있습니다. 하지만 액추에이터의 한계로 인해 이 기능을 완벽하게 구현하기는 어렵습니다. 따라서 로봇은 일반적으로 세 개의 단일 자유도 메커니즘을 직렬로 연결하여 이 세 가지 자유도를 달성합니다.

이러한 직렬을 사용하여 연결 방법같은 세 가지 자유도를 사용하더라도 각기 다른 기능을 가진 다양한 자유도 조합이 있습니다.

예를 들어, 3자유도 손목 메커니즘에는 여러 가지 구체적인 구성 방법이 있습니다. X, Y, Z축에 병진 및 회전 자유도가 있고 인접한 링크 사이에 오프셋이 없으며 인접한 관절의 축이 서로 수직 또는 평행인 조건을 고려하면 총 63가지가 있습니다. 또한 회전 3도를 포함하면 6자유도 팔의 자유도를 구성할 수 있는 방법은 909가지에 이릅니다.

따라서 대상 작업의 요구 사항과 같은 기준에 따라 자유도를 효과적으로 구성하는 방법을 결정해야 합니다.

팔의 주요 목적은 3차원 공간에 위치하는 것이며, 이를 위해서는 앞서 언급했듯이 세 가지 자유도가 필요합니다. 이동, 회전, 회전 자유도의 조합을 고려하면 자유도를 구성하는 방법은 총 27가지가 있습니다. 하지만 동작 형태에 따라 대표적인 자유도 구성 방식은 다음 네 가지로 나눌 수 있습니다:

• 원통형 좌표형 로봇.
• 구형 좌표형 로봇.
• 직교 좌표 유형 로봇.
• 다관절 로봇.

그림 4에서 볼 수 있는 원통형 좌표형 로봇은 회전 1개와 이동 2개로 구성되며, 그림 5에서 볼 수 있는 구형 좌표형 로봇은 회전, 회전, 이동의 조합으로 형성됩니다.

중앙 회전 자유도를 가진 이 두 가지 유형의 로봇은 모두 동작 범위가 넓고 좌표 계산이 비교적 간단합니다. 세계 최초의 실용적인 산업용 로봇'버사트란'과 '유니메이트'는 각각 원통형과 구형 좌표 메커니즘을 채택했습니다.

직교 좌표계 로봇(그림 6 참조)은 X, Y, Z축에 독립적인 자유도를 가지며 구조가 단순하고 정밀도가 높으며 좌표 계산 및 제어가 매우 간단합니다. 하지만 동작 범위가 넓지 않아 고속 동작을 구현하기 어렵습니다.

다관절 로봇은 주로 회전 및 회전 자유도로 구성되며, 팔꿈치 관절이 있는 링크 관절 구조로 사람의 팔을 모방한 구조로 볼 수 있습니다. 이 경우 팔꿈치에서 어깨까지의 부분을 상완이라고 하고 팔꿈치에서 손목까지의 부분을 팔뚝이라고 합니다. 이 구조는 3차원 공간에서 모든 위치와 자세를 결정하는 데 가장 효과적입니다. 다양한 작업에 적응력이 좋지만 좌표 계산과 제어가 상대적으로 복잡하고 높은 정밀도를 구현하기 어렵다는 단점이 있습니다.

관절형 로봇은 자유도를 구성하는 방법에 따라 여러 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

그림 7은 회전, 회전, 회전 자유도의 구조를 채택한 일반적인 암입니다. 그림 8의 암은 평행 사변형 링크를 사용하며 관절 구동에 사용되는 액추에이터를 암의 바닥에 장착합니다.

그림 9는 SCARA 로봇(선택적 순응 조립 로봇 팔)으로, 팔의 앞부분 구조가 2차원 평면 내에서 임의로 움직일 수 있는 자유도를 채택하고 있어 수직 방향은 강성이 높고 수평 방향은 강성(순응도)이 낮은 특성을 가지고 있습니다.

그러나 실제 작업에서는 이러한 특수한 컴플라이언스 특성 때문이 아니라 2차원 평면에서 보다 간단하게 동작을 구현할 수 있기 때문에 조립 작업에 널리 사용됩니다.

2. 손목의 구조

로봇의 손목은 팔과 엔드 툴을 연결하는 부분으로, 공간에서 툴의 위치와 방향을 변경하는 데 사용됩니다. 손목의 구조는 일반적으로 복잡하며 로봇의 손재주에 직접적인 영향을 미칩니다. 가장 일반적인 손목은 두 개 또는 세 개의 상호 수직인 관절 축으로 구성되며, 손목의 첫 번째 관절은 로봇의 네 번째 관절입니다.

(1) 2자유도 구형 손목

그림 10은 간단한 피치-롤 구형 손목입니다. 3개의 베벨 기어 A, B, C가 차동 메커니즘을 형성하고, 기어 A와 B는 체인 또는 벨트 변속기를 통해 두 개의 구동 모터에 연결되어 기어 A와 B의 속도 차이와 회전 방향을 사용하여 공구의 회전 방향과 속도를 합성합니다.

(2) 3축 직교 손목

그림 11은 세 개의 축이 서로 수직이고 한 지점에서 교차하는 3자유도 손목의 모식도 및 투과도를 보여줍니다. 이론적으로 이 손목은 모든 자세를 취할 수 있지만 관절 각도에 대한 구조적 제한으로 인해 어떤 자세도 취할 수 없습니다. 이 유형의 손목은 로봇에서 가장 일반적인 형태입니다.

a) 회로도
b) 전송 다이어그램

II. 로봇 관절 구동 메커니즘

로봇의 주요 구동 방식은 유압 구동, 공압 구동, 전기 구동 등으로 나뉩니다.

유압 드라이브의 주요 장점은 고출력, 간단한 구조, 감속 기어 제거, 구동 로드와의 직접 연결, 빠른 응답입니다. 유압 서보 드라이브는 정밀도가 높지만 추가 유압 소스가 필요하고 액체 누출이 발생하기 쉬우므로 유압 드라이브는 주로 고출력 로봇 시스템에서 사용됩니다.

공압 액추에이터는 에너지원과 구조가 단순하지만 유압 액추에이터에 비해 동일한 체적 조건에서 출력이 작고(낮은 압력으로 인해) 속도 제어가 쉽지 않아 주로 저정밀 포인트 제어 시스템에 사용됩니다.

전동 액추에이터는 현재 가장 널리 사용되는 액추에이터입니다. 에너지원이 간단하고 속도 변화 범위가 넓으며 효율이 높고 속도와 위치 정확도가 높지만 감속 기어와 연결되는 경우가 많아 직접 구동이 어렵습니다. 전동 액추에이터는 DC, AC 서보 모터 드라이브, 스테퍼 모터 드라이브로 나눌 수 있습니다.

후자는 대부분 개방형 루프 제어, 단순 제어이지만 전력이 높지 않으며 주로 저정밀, 저전력 로봇 시스템에 사용됩니다. DC 서보 모터는 많은 장점이 있지만 브러시가 마모되기 쉽고 스파크가 쉽게 발생할 수 있습니다. 기술 발전에 따라 최근 몇 년 동안 AC 서보 모터가 로봇의 주요 액추에이터로 DC 서보 모터를 점차 대체하고 있습니다.

1. DC 서보 모터

DC 서보 모터는 작은 회전 관성, 빠른 시작 및 정지 응답, 넓은 속도 변화 범위, 고효율, 높은 속도 및 위치 제어 정확도를 제공합니다.

DC 서보 모터는 많은 장점과 높은 가성비를 가지고 있어 로봇 플랫폼의 표준 모터로 항상 사용되고 있습니다. 하지만 브러시가 마모되기 쉽고 스파크가 쉽게 발생할 수 있다는 단점이 있습니다. 따라서 정류에 홀 회로를 사용하는 브러시리스 모터가 개발되었습니다.

그림 12는 DC 서보 모터와 구동 증폭기를 보여줍니다.

2. AC 서보 모터

AC 서보 모터는 DC 서보 모터보다 출력이 높고, 브러시가 필요하지 않으며, 효율이 높고, 유지보수가 쉬워 산업용 로봇에 가장 널리 사용됩니다. 그림 13은 AC 서보 모터와 구동 증폭기를 보여줍니다.

AC 서보 모터의 주요 기술 파라미터는 DC 서보 모터의 파라미터와 유사합니다.

3. 스테퍼 모터

스테퍼 모터는 브러시리스 모터의 일종으로, 로터에 자석이 장착되어 있고 케이싱에 권선이 장착되어 있습니다. 스테퍼 모터는 기본적으로 저속 모터로, 제어하기 쉽고 정밀한 움직임이 가능하며 최적의 작동 속도는 50~100r/min입니다. 그림 14는 스테퍼 모터와 드라이버를 보여줍니다.

스테퍼 모터 드라이브는 대부분 개방형 루프 제어로, 제어가 간단하지만 강력하지는 않고 제동 효과는 좋지만 매우 낮은 속도 또는 과부하 상태에서는 스텝 손실이 발생할 수 있어 저정밀, 저전력 로봇 시스템에 자주 사용됩니다.

III. 로봇 관절 전달 메커니즘

조인트 구동 방식에는 직접 구동 방식과 간접 구동 방식의 두 가지가 있습니다. 직접 구동 방식은 드라이버의 출력축을 로봇팔의 관절 축에 직접 연결하는 방식입니다. 간접 구동 방식은 감속기 또는 강철을 통해 드라이버의 힘을 조인트에 전달합니다. 와이어 로프벨트, 병렬 연결 등입니다.

다이렉트 드라이브의 장점은 드라이버와 조인트 사이에 기계 시스템이 적어 마찰과 같은 비선형 요인의 영향을 줄여 제어 성능이 향상된다는 것입니다. 그러나 반면에 팔의 관절을 직접 구동하려면 드라이버의 출력 토크가 매우 커야 하며, 팔의 동역학도 고려해야 합니다.

1980년대에 개발된 토크 모터는 기계 시스템이 주로 베어링으로 구성되어 있어 역구동(조인트 쪽에서 드라이버의 출력축을 구동하는 것) 성능이 뛰어납니다. 직접 구동용 토크 모터를 사용한 조인트 구조의 예는 그림 15에 나와 있습니다. 이러한 직접 구동 방식을 사용하는 로봇을 일반적으로 직접 구동 로봇(DD 로봇)이라고 합니다.

대부분의 로봇 관절은 간접 구동됩니다. 이러한 유형의 간접 구동에서는 드라이버의 출력 토크가 일반적으로 조인트를 구동하는 데 필요한 토크보다 훨씬 적기 때문에 감속기를 사용해야 합니다.

또한 로봇팔은 일반적으로 캔틸레버 빔 구조를 채택하고 있기 때문에 다자유도 로봇 관절을 구동하는 드라이버의 설치 위치가 로봇팔의 루트 조인트 드라이버에 가해지는 부하를 증가시킵니다. 이 문제에 대한 해결책은 일반적으로 다음과 같은 간단한 구동 메커니즘으로 달성할 수 있습니다.

1. 체인, 강철 벨트

이 방법은 또한 원격 주행의 수단 중 하나로 운전자를 조인트에서 멀리 떨어뜨립니다. 체인과 스틸 벨트는 강성이 우수하고 큰 토크를 전달할 수 있어 SCARA형 로봇에 자주 사용됩니다. 톱니 벨트 구동 방식은 그림 16에 나와 있습니다.

2. 평행 사변형 연결

이 방법의 특징은 암의 바닥에 드라이버를 설치할 수 있다는 점이며, 이러한 구조로 인해 좌표 변환 계산이 매우 간단하며, 그 예는 그림 17에 나와 있습니다.

IV. 로봇 관절의 일반적인 감소 메커니즘

앞서 언급했듯이 전기 모터로 로봇 관절을 구동하는 과정에서 구동 토크와 제어 정밀도를 고려할 때 일반적으로 감속 메커니즘이 필요합니다. 로봇에 사용되는 일반적인 감속 메커니즘으로는 하모닉 감속기와 RV 사이클로이드 바람개비 감속기가 있으며, 일부 로봇의 선형 변속기에는 헬리컬 변속기도 사용됩니다.

1. 고조파 감속기

고조파 구동 감속기는 그림 18과 같이 파형 발생기, 플렉스스플라인, 원형 스플라인의 세 가지 기본 구성 요소를 포함합니다. 세 가지 구성 요소 중 하나는 고정될 수 있으며, 나머지 두 개는 능동 및 수동으로 감속 또는 가속을 달성하거나 두 개의 입력과 하나의 출력으로 사용하여 차동 전송을 형성할 수 있습니다. 그림 19는 하모닉 드라이브 감속기의 개략적인 구조를 보여줍니다.

고조파 구동 감속기의 작동 원리는 그림 20에 나와 있습니다. 원형 스플라인이 고정되어 있고 파동 발생기가 활성 상태이고 플렉스플라인이 수동 상태인 경우, 플렉스플라인은 타원형 파동 발생기의 작용에 따라 변형되며, 파동 발생기의 주축 양쪽 끝에 있는 플렉스플라인의 톱니가 원형 스플라인의 톱니와 완전히 맞물리게 됩니다.

파동 발생기의 보조축 양쪽 끝에서는 플렉스플라인의 톱니가 원형 스플라인의 톱니에서 완전히 분리되고, 타원형 주축의 측면에서는 플렉스플라인의 톱니와 원형 스플라인의 톱니가 부분적으로 맞물린 상태가 됩니다. 주축이 양의 방향으로 회전하는 쪽을 맞물림 영역이라고 하고, 주축이 반대 방향으로 회전하는 쪽을 풀림 영역이라고 합니다.

웨이브 제너레이터의 지속적인 회전으로 인해 메시, 완전 결합, 결합 해제 및 완전 결합 해제의 네 가지 상태가 순서대로 변경되어 지속적으로 순환합니다. 플렉스 스플라인은 원형 스플라인보다 톱니 수가 몇 개 적기 때문에(보통 2개 또는 4개) 웨이브 제너레이터가 한 바퀴 회전하면 플렉스 스플라인이 반대 방향으로 몇 개의 톱니 각도를 돌려 큰 감소율을 달성할 수 있습니다.

a)0°
b)90°
c)180°
d)360°

일반 기어 변속기와 비교하여 하모닉 드라이브는 다음과 같은 주요 특징이 있습니다:

(1) 큰 전송 비율, 단일 단계 전송 비율은 50 ~ 300이 될 수 있습니다.

(2) 원활한 전송, 높은 부하 용량.

많은 톱니가 동시에 전송에 관여하기 때문에 전송이 원활하고 부하 용량이 높습니다. 동일한 작업 조건에서 볼륨을 20% ~ 50%까지 줄일 수 있습니다.

(3) 작고 균일한 치아 표면 마모, 높은 전송 효율.

메시 매개변수를 올바르게 선택하면 톱니 표면의 상대적인 슬라이딩 속도가 매우 낮아져 마모가 최소화되고 효율이 높아집니다. 구조가 합리적이고 윤활 상태가 양호한 경우, i=100인 변속기의 경우 효율 η는 0.85에 도달할 수 있고, i=75인 변속기의 경우 효율 η는 0.92에 도달할 수 있습니다.

(4) 높은 전송 정밀도.

동일한 제조 정밀도로 하모닉 드라이브의 정밀도는 일반 기어 변속기보다 한 단계 더 높을 수 있습니다. 톱니 표면이 잘 연마되면 하모닉의 전송 정밀도가 높아집니다. 기어 드라이브 일반 기어 변속기보다 4배 더 높을 수 있습니다.

(5) 작은 반발.

정밀 하모닉 드라이브의 백래시는 일반적으로 3′~1′ 미만일 수 있으며 백래시 없는 전송도 달성할 수 있습니다.

(6) 모션은 밀폐된 벽을 통해 전달될 수 있습니다.

긴 컵형 플렉스플라인 고정형 트랜스미션을 사용하면 다른 트랜스미션 메커니즘으로는 달성하기 어려운 밀폐된 박스 안으로 움직임을 전달할 수 있습니다.

(7) 하모닉 드라이브는 중간 출력을 얻을 수 없으며 컵형 플렉스플라인의 강성이 상대적으로 낮습니다.

위의 고조파 감속기의 특성을 바탕으로 로봇 관절 전달에 널리 사용되며 로봇 손목 관절의 감속 및 전달 장치 역할을 하는 경우가 많습니다.

2.RV 사이클로이드 바람개비 감속기

RV 사이클로이드 바람개비 변속 장치는 그림 21과 같이 1단 유성 기어 세트와 1단 사이클로이드 감속기로 구성됩니다.

입력 샤프트가 있으며, 샤프트의 기어를 통해 원주 주위에 분산된 2~3개의 유성 기어를 구동합니다. 각 유성 기어는 양방향 편심 샤프트에 연결되며, 이 샤프트는 내부 톱니가 있는 고정 쉘에서 회전하도록 2개의 방사상으로 반대되는 RV 사이클로이드 기어를 차례로 구동합니다. 그런 다음 사이클로이드 휠은 디스크 출력 샤프트를 구동하여 원주 주위에 분포된 2~3개의 비원통형 핀 샤프트를 통해 회전합니다.

하모닉 드라이브와 비교하여 RV 사이클로이드 바람개비 드라이브는 고속비, 동축 전송, 소형 구조 및 고효율이라는 동일한 특성 외에도 강성이 우수하고 회전 관성이 작다는 것이 가장 큰 특징입니다.

일본에서 생산되어 로봇에 사용되는 하모닉 구동 장치와 비교하면 출력 토크, 속도 및 감속비의 동일한 조건에서 두 장치의 부피는 거의 동일하지만 후자의 전달 강성이 2~6배 더 큽니다. 입력축으로 환산하면 회전 관성은 1배 이상 작지만 무게는 1~3배 증가했습니다.

입력축의 전체 무게가 크고 특히 플라이휠 토크 회전 관성이 작은 이유는 RV 변속 장치에 유성 변속기 단계를 추가하여 입력축과 기어를 그리 크지 않은 실린더로 만들고, 뒤쪽의 회전 부품은 매우 무겁지만 한 단계 축소 후 입력축으로 변환되는 회전 관성이 매우 작아지기 때문입니다.

이 감속기는 높은 강성과 작은 회전 관성, 상대적으로 큰 무게로 인해 특히 큰 자체 중량이 베이스에 위치하여 높은 강성과 작은 회전 관성이 제 역할을 충분히 수행하는 로봇의 회전 관절 1단계(허리 관절)에 적합합니다.

강성이 높으면 전체 기계의 고유 진동수가 크게 증가하여 진동을 줄일 수 있고, 회전 관성이 작으면 응답 속도가 향상되고 잦은 가속 및 감속 시 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 그림 22는 RV 감속기의 실제 이미지를 보여줍니다.

3. 롤링 헬리컬 전송

롤링 헬리컬 변속기는 회전 운동과 직선 운동 사이의 변환을 달성할 수 있습니다. 그 구조는 그림 23과 같이 나선형 홈이 있는 나사와 너트 사이에 적절한 볼을 배치하여 나사와 너트 사이의 슬라이딩 마찰을 헬리컬 변속기의 일종인 구름 마찰로 변경하는 것입니다. 나사 1과 너트 3에는 모두 호 모양의 표면을 가진 나선형 홈이 있으며, 이들을 함께 조립하면 볼 4가 회전하고 그 안에서 구르는 나선형 궤도가 형성됩니다.

1-나사
2-레이스웨이
3-Nut
4-Ball

볼 리턴 채널에는 내부 순환과 외부 순환이 모두 있습니다. 내부 순환 구조는 그림 24에 나와 있으며, 내부 순환 모드의 볼은 항상 나사 표면과 접촉한 상태로 유지됩니다. 인접한 두 개의 레이스웨이에는 디플렉터가 설치되어 있습니다. 스크류가 회전하면 볼이 디플렉터의 출구에서 움직이기 시작하여 한 사이클 동안 이동한 다음 디플렉터로 들어가 순환 루프를 형성합니다.

1-Key
2,3-디플렉터 키

일반적으로 동일한 너트에 2~4개의 리버서가 설치되며 너트 둘레를 따라 고르게 분포되어 있습니다. 내부 순환 구조에서 볼 순환 루프는 짧고 매끄럽고 효율적이며 너트의 방사형 크기도 작지만 제조 정밀도 요구 사항이 높습니다.

볼 외부 순환의 구조는 그림 25에 나와 있습니다. 나선형 홈 타입의 경우 나사가 회전하면 볼이 시작점에서 이동하고 끝점에 도달하면 볼 블로커가 볼을 너트 지지대 내부의 나선형 홈으로 차단하고 나선형 홈이 시작점으로 연결되어 순환 루프를 형성합니다.

a) 나선형 홈 유형
1-슬리브
2-넛
3-Ball
4-볼 블로커
5-나사

b) 튜브 삽입 유형
1-벤트 튜브
2-압력 플레이트
3-나사
4-Ball
5-레이스웨이

튜브 삽입형의 경우 나사가 회전하면 볼이 움직이기 시작하여 이미 존재하는 순환 레이스웨이에 구부러진 튜브를 설치하는 것이 아니라 너트 지지대 내부에 구부러진 튜브가 있는 상태에서 두 개의 구부러진 튜브 사이의 모든 레이스웨이를 순환할 수 있습니다.

백래시를 제거하기 위해 너트를 두 섹션으로 나누고 너트 두 섹션의 상대적 축 위치를 심, 이중 너트 또는 톱니 차이로 조정하여 간격을 없애고 예압을 적용하여 정격 추출 하중에서 백래시가 0이 될 수 있도록 합니다.

그림 26은 간격과 예압의 조정을 보여 주며, 그중 이중 너트 유형이 가장 많이 사용되고 톱니 차이 유형이 가장 안정적입니다. 롤링 헬리컬 변속기는 먼지, 철 파일링, 모래 알갱이에 떨어지는 것을 가장 두려워합니다. 일반적으로 너트의 양쪽 끝을 밀봉해야하며 나사의 노출 된 부분은 "벨로우즈"커버 또는 강철 밴드 랩으로 밀봉해야합니다.

a) 심 유형
b) 이중 너트 유형
c) 치아 차이 유형

구름 헬리컬 쌍의 작동 조건은 구름 베어링과 유사하므로 하중 용량도 정격 동적 하중 및 정격 정적 하중으로 표현되며 정의, 계산 및 선택 방법은 기본적으로 구름 베어링의 하중과 동일합니다.

롤링 헬리컬 쌍의 크기 사양은 일반적으로 정격 동적 하중 또는 정격 정적 하중에 의해 결정됩니다. 압축 하중을 견디는 가느다란 롤링 스크류의 경우 압축로드의 안정성을 확인해야 하며, 속도가 빠르고 지지 거리가 큰 롤링 스크류의 경우 임계 속도를 계산해야 합니다.