2024년 상위 14개 베어링 제조업체 및 브랜드
어떤 베어링 브랜드가 세계 최고인지 궁금한 적이 있으신가요? 이 블로그 게시물에서는 탁월한 품질, 혁신 및...으로 유명한 최고의 베어링 제조업체를 살펴봅니다.
간단한 유리 표면으로 공작 기계의 정밀도를 끌어올린다고 상상해 보세요. 선형 격자 저울이 바로 그 역할을 수행하여 미세한 선을 매우 정확한 측정값으로 변환합니다. 이 글에서는 저울의 구조부터 실제 적용까지 저울의 작동 원리를 살펴봅니다. 다양한 가공 작업에서 어떻게 변위를 증폭하고 정확도를 향상시키는지 알아볼 수 있습니다. 끝으로 이러한 도구가 현대 제조에 필수적인 이유와 프로젝트의 정밀도와 효율성을 향상시킬 수 있는 방법을 이해하게 될 것입니다.
정밀 엔지니어링 분야에서는 최고 수준의 정확도를 달성하는 것이 무엇보다 중요합니다. 측정의 숨은 영웅으로 불리는 격자형 저울은 완벽을 추구하는 과정에서 중요한 역할을 합니다. 격자 눈금자 및 선형 눈금을 포함한 이러한 정교한 장치는 CNC 가공에서 밀링, 연삭 및 선반 작업에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 없어서는 안 될 필수 요소입니다. 그렇다면 격자형 눈금이 그토록 중요한 이유는 무엇이며, 약속한 정밀도를 제공하기 위해 어떻게 적절하게 유지 관리할 수 있을까요?
이 글에서는 그레이팅 저울의 매혹적인 영역을 파헤쳐 기술적인 복잡성을 풀고 다양한 응용 분야를 살펴봅니다. 강철, 유리, 세라믹과 같은 다양한 소재가 저울의 기능에 어떻게 기여하는지 알아보고 저울의 성능을 정의하는 정확도 등급의 미묘한 차이를 이해하게 될 것입니다. 또한 그레이팅 저울을 최적의 상태로 유지하여 계속해서 정밀한 측정을 수행할 수 있도록 유지 관리 및 관리에 대한 실용적인 팁도 제공합니다.
CNC 기계의 정확도를 높이고자 하는 엔지니어든 유지보수 조언을 찾고 있는 기술자든 이 종합 가이드는 필요한 지식을 제공합니다. 그레이팅 스케일의 필수적인 측면을 살펴보고, 다양한 산업에서 정밀도를 향상시키는 방법을 조명하며, 특정 요구 사항에 맞는 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 도와드립니다.
격자 저울은 광학적 간섭과 회절 원리를 기반으로 작동합니다. 격자는 미세한 간격의 선 또는 격자로 구성되어 빛과 상호 작용하여 측정 가능한 패턴을 만듭니다. 이러한 패턴을 분석하여 정확한 위치를 결정합니다.
빛이 격자를 통과하거나 반사되면 여러 개의 광선으로 회절되는데, 격자 선 간격과 빛의 파장에 따라 이러한 광선의 각도와 강도가 달라집니다. 이러한 빔의 위상 편이 또는 간섭 패턴을 측정하면 저울의 위치를 정확하게 파악할 수 있습니다.
주요 구성 요소에는 미세한 간격의 선이 있는 격자형 눈금자, 눈금자를 따라 움직이는 판독 헤드 센서, 조명을 위한 LED 또는 레이저와 같은 광원, 판독 헤드 신호를 위치 데이터로 변환하는 신호 처리 장치가 있습니다.
격자 저울은 광학, 유리, 강철 격자 저울 등 다양한 유형이 있으며, 각 저울은 특정 용도에 맞게 설계되었습니다.
광학 저울은 빛을 사용하여 격자 패턴을 읽습니다. 정밀도가 높은 것으로 알려져 있으며 CNC 가공 및 실험실 장비와 같이 정밀한 측정 정확도가 필요한 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
유리 격자 저울은 유리 기판에 에칭 또는 증착된 격자를 통합합니다. 매우 안정적이고 정확도가 뛰어나 고정밀 애플리케이션에 적합합니다.
강철 격자 저울은 강철 기판에 격자가 새겨진 것이 특징입니다. 견고하고 열악한 산업 환경에 적합합니다.
그레이팅 스케일은 정확도 등급으로 분류되며, 정확도 등급은 정밀도와 해상도를 나타냅니다.
격자 - 코팅된 유리 표면에 동일한 거리와 밝기와 어두움이 번갈아 나타나는 여러 개의 작은 줄무늬(각인 선)가 균일하게 새겨져 있습니다.
a - 격자 선의 너비(투명하지 않음)입니다.
b - 격자선 사이의 공간 너비(투명)입니다.
a+b=W 격자 피치(격자 상수라고도 함)
일반적으로 a=b=W/2이지만 a:b=1.1:0.9로 각인할 수도 있습니다.
일반적으로 사용되는 격자는 밀리미터당 10, 25, 50, 100 또는 250줄로 새겨져 있습니다.
무아레 프린지 - 두 개의 동일한 피치 격자(격자 1과 격자 2)를 마주 보게 겹쳐서 가운데에 작은 간격을 두고 두 격자 선 사이에 작은 격자 각도 θ를 형성하면 수직 격자 선에 가까운 방향으로 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 번갈아 나타나게 됩니다.
d-d 라인에서 두 개의 격자 선이 겹치고 투명한 영역이 가장 커서 일련의 마름모 패턴으로 구성된 밝은 띠의 줄무늬를 형성합니다.
F-F 라인에서는 두 개의 격자 선이 오프셋되어 검은색 십자선 패턴으로 구성된 스트라이프의 어두운 띠를 형성합니다.
무아레 프린지 변위 측정에는 다음 세 가지 특징이 있습니다:
(1) 변위의 증폭 효과
스트라이프 폭 BH - 격자가 한 격자 피치만큼 앞뒤로 이동하면 무아레 프린지가 한 스트라이프 폭만큼 앞뒤로 이동합니다.
BH와 θ의 관계:
θ가 감소하면 BH가 증가합니다. 따라서 W는 1/θ만큼 증폭됩니다. 예를 들어 θ=0.1°일 때 1/θ=573, 즉 BH는 격자 피치 W의 573배입니다. 이는 격자가 변위 증폭 효과를 가져 측정 감도를 높인다는 의미입니다.
(2) 무아레 프린지 이동 방향
격자 1이 절단선을 따라 수직 방향으로 오른쪽으로 이동하면 모아레 프린지가 격자 2의 격자선을 따라 위쪽으로 이동합니다. 반면 격자 1이 왼쪽으로 이동하면 모아레 프린지가 격자 2의 격자선을 따라 아래쪽으로 이동합니다. 따라서 격자 1의 이동 방향은 모아레 프린지 이동 방향 →으로 확인할 수 있습니다.
(3) 오류의 평균 효과
모아레 프린지는 격자에 새겨진 많은 수의 선으로 인해 형성되며 선의 새겨진 오류에 상쇄 효과가 있습니다. 이 효과는 단기간 오차의 영향을 크게 줄일 수 있습니다.
그레이팅 읽기 헤드: 격자의 원리를 활용하여 입력된 양(변위)을 해당 전기 신호로 변환합니다.
구성 요소: 눈금자 격자, 표시기 격자, 광통로 시스템, 광전 소자 등
그레이팅 디지털 디스플레이: 변위 방향을 식별하고 측정 정밀도를 높이며 디지털 디스플레이를 활성화하려면 격자형 판독 헤드의 출력 신호를 디지털 신호로 변환해야 합니다.
구성 요소: 형상 증폭 회로, 세분화 회로, 방향 판별 회로, 디지털 디스플레이 회로 등.
격자 눈금자는 고정 눈금 본체와 이동식 판독 헤드로 구성됩니다.
고정 저울 본체는 알루미늄 케이스로 칩, 먼지 또는 튀는 물로 인한 손상으로부터 내부의 눈금자, 스캐닝 장치 및 가이드 레일을 보호하도록 설계되었습니다.
이동식 판독 헤드는 스캐닝 유닛, 정밀 커넥터, 설치 블록으로 구성됩니다. 정밀 커넥터는 스캐닝 유닛을 설치 블록에 연결하여 가이드 레일의 작은 기계적 오류를 보정합니다.
선형 격자 눈금자는 선형 축 이동 위치를 측정하는 데 사용됩니다. 기계 위치를 직접 측정하기 때문에 공작 기계의 실제 위치를 정확하게 반영할 수 있습니다.
선형 격자 눈금자를 사용하여 슬라이드의 위치를 측정하는 위치 제어 루프에는 모든 이송 메커니즘이 포함됩니다. 이것이 폐쇄 루프 제어 모드입니다. 기계적 동작 오류는 슬라이딩 플레이트의 선형 격자 눈금자에 의해 감지되고 제어 시스템 회로에 의해 수정됩니다.
따라서 여러 소스에서 발생할 수 있는 잠재적 오류를 제거할 수 있습니다:
처리 장비: 선반, 밀링 머신, 보링 머신, 그라인더, 드릴링 기계, EDM 기계, 와이어 커팅, 머시닝 센터 등입니다.
측정 기기: 프로젝터, 이미지 측정기, 공구 현미경 등
또한 다음에서 도구 이동 오류를 보정할 수 있습니다. CNC 기계 도구
다양한 자동화 메커니즘에서 변위 측정을 위한 PLC가 장착되어 있습니다.
증분 격자 눈금자의 측정 원리는 서로 움직이는 두 개의 격자를 통해 빛을 모아레 프린지로 변조하는 것입니다. 모아레 프린지를 세고 세분화하면 변위 변화를 얻을 수 있습니다. 절대 위치는 눈금 격자에 하나 이상의 기준점을 설정하여 결정됩니다.
특성:
격자 눈금자는 간단한 구조, 긴 기계적 수명, 높은 신뢰성, 강력한 간섭 방지 기능, 긴 전송 거리, 높은 정확도 및 저렴한 비용과 같은 장점이 있습니다.
그러나 증분 격자 센서에는 단점도 있습니다. 증분 격자 눈금자는 샤프트 회전의 상대적 위치만 출력할 수 있습니다.
기준점은 전원을 끄거나 다시 시작할 때마다 설정해야 하며, 신호 처리 방식에 약간의 세분화 오류가 있습니다.
절대 격자 자의 측정 원리는 격자 자의 폭과 간격이 다른 격자 선을 깜박임으로써 격자 위에 코드 형태로 절대 위치 데이터를 직접 인코딩하는 것입니다.
격자 눈금자에 전원이 공급되는 동안 후속 전자 장비는 위치 정보를 얻을 수 있습니다.
장점:
전원을 켠 후 "제로화" 작업 없이도 현재 위치 정보를 바로 얻을 수 있어 제어 시스템 설계를 간소화합니다. 후속 세분화 회로 없이 판독 헤드에서 절대 위치 계산이 완료됩니다. 양방향 직렬 통신 기술을 사용하여 안정적인 통신을 보장합니다.
격자 눈금자의 절대 위치는 기준 마커(영점 위치)를 사용하여 결정됩니다.
하이덴하인은 제로 위치로 돌아가는 거리를 단축하기 위해 측정 길이 내에 거리 코딩 기준 마커를 설계했습니다.
격자 눈금자의 절대 위치는 두 개의 기준 마커(수학적 알고리즘에 의해 거리가 결정됨)를 통과할 때마다 결정할 수 있습니다.
거리 코딩 기준점이 있는 인코더는 모델 번호 뒤에 문자 "C"가 붙습니다(예: LS 487C).
단일 기준점
등거리 기준점.
거리 코딩된 기준점/C 유형.
| 신호 주기 | 공칭 증분 번호 | 최대 변위 거리 | |
| LF | 4μm | 5000 | 20mm |
| LS | 20μm | 1000 | 20mm |
| LB | 40μm | 2000 | 80mm |
비참조 절대 선형 스케일
절대 신호: 엔댓, 화낙 직렬, 지멘스, 미쓰비시, 파나소닉 등
증분 신호: 사인파 신호(1-Vpp 신호), 구형파 신호(TTL 신호).
1. 격자 피치:
선형 눈금은 전기 신호를 출력하며, 격자 피치는 선형 눈금의 물리적 격자 선을 나타냅니다. 선형 눈금이 격자 피치와 같은 거리를 이동할 때마다 출력 전기 신호가 한 사이클씩 바뀝니다.
예시: 격자 피치가 20um일 때 선형 스케일이 20um의 거리를 이동하면 선형 스케일은 360° 위상 이동과 90°의 2상 차이를 가진 사인파를 출력합니다.
2. 신호 주기:
측정 기술의 발달로 이제 선형 스케일 판독 헤드에 주파수 곱셈 회로를 사용하여 각 격자선 신호에서 생성된 사인파를 곱할 수 있게 되었습니다.
따라서 선형 스케일의 신호 출력 주기를 세분화할 수 있습니다. 판독 헤드가 곱해진 후의 신호는 원래 격자선 신호보다 훨씬 밀도가 높으며, 밀도가 높은 신호의 길이를 신호 주기라고 합니다.
판독 헤드에 주파수 곱셈 기능이 없는 경우 격자 피치는 신호 주기와 같습니다.
3. 주파수 곱셈:
주파수 곱셈은 원래 신호의 밀도를 높이는 것으로 이해할 수 있습니다. 주파수 곱셈은 사인파의 주기를 단축하고 각 주기에 해당하는 측정 거리를 단축하며 측정 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
일반적인 주파수 곱셈 방법에는 판독 헤드 주파수 곱셈, 사후 곱셈 기기(선형 스케일 제조업체에서 제공, 신호 증폭 및 주파수 곱셈에 사용되는 프리앰프와 유사), 주파수 곱셈, 다음과 같은 주파수 곱셈이 포함됩니다. CNC 시스템등
4. 측정 단계:
주파수 곱셈을 거친 사인파 신호는 위치 측정에 사용됩니다. 선형 스케일 위치 기록 회로의 제조 공정, 오차 수준 및 처리 능력의 한계로 인해 원래 격자 피치 신호에 무한히 곱하는 것은 불가능합니다.
따라서 선형 저울 제조업체는 각 유형의 선형 저울에 대해 권장 측정 단계를 가지고 있습니다. 이 값은 선형 저울이 허용할 수 있는 최소 측정 거리를 나타냅니다. 이 측정 단계 범위 내에서 선형 저울의 공칭 측정 정확도를 달성할 수 있습니다.
CNC 시스템과 비교할 때, 이 측정 단계는 일반적으로 시스템의 최소 명령 단위입니다. 마찬가지로 이 기술 사양에는 선형 눈금의 측정 정확도(해상도)도 명시되어 있습니다.
5. 해상도:
측정 정확도는 선형 눈금이 판독하고 출력할 수 있는 최소 길이 변화(예: 5um, 1um, 0.5um, 0.1um)를 의미합니다.
6. 측정 정확도:
측정 정확도는 측정 중인 실제 길이에 대한 선형 눈금으로 출력되는 신호 데이터의 정확도를 나타냅니다.
전체 측정 범위 내의 위치 오차: 1m 길이의 측정 범위 내 평균값을 기준으로 설정한 위치 오차의 최대값이 ±a 이내인 경우, ±a 음이 정확도 수준입니다.
폐쇄형 선형 스케일에서 이 데이터는 판독 헤드를 포함한 선형 스케일의 정확도, 즉 시스템 정확도를 반영합니다. (하이덴하인: ±0.1, ±0.2, ±0.5, ±1, ±2, ±3, ±5, ±10, ±15um)
단일 신호 주기 내 위치 오류:
단일 신호 사이클 내의 위치 편차는 선형 스케일의 격자 품질, 스캐닝 품질 및 신호 사이클에 의해 결정됩니다. 단일 신호 사이클 내의 위치 오차는 일반적으로 신호 사이클의 ±2% ~ ±0.5% 범위 내에 있습니다.
신호 주기가 작을수록 단일 신호 주기 내의 오차도 작아집니다. 이는 슬로우 모션 및 축 이동 중 위치 정확도와 축 이동 중 속도 제어에 매우 중요하며, 이는 가공된 부품의 표면 품질과 품질을 결정합니다.
| 스캐닝 신호의 신호 주기 | 단일 신호 주기 내의 최대 보간 오차 | |
| F L | 4μm | 0.08 μm |
| LC181 | 16μm | 0.3μm |
| LC481 | 20μm | 0.4μm |
| LS | 20μm | 04 μm |
| LB | 40 μm | 0.8μm |
정밀 측정 애플리케이션을 위한 선형 저울을 선택할 때는 특정 요구 사항에 맞는 최적의 성능과 호환성을 보장하기 위해 몇 가지 중요한 요소를 신중하게 평가해야 합니다:
측정 길이: 최대 이동 거리와 향후 잠재적인 확장 필요성을 모두 고려하여 필요한 측정 범위를 결정합니다.
신호 인터페이스: 다음을 포함한 다양한 출력 옵션 중에서 선택하세요:
격자 피치: 필요한 해상도와 정확도에 따라 적절한 격자 피치를 선택합니다. 피치가 작을수록 일반적으로 정밀도가 높지만 길이 측정에 제한이 있을 수 있습니다.
측정 속도: 애플리케이션의 최대 통과 속도를 고려하여 저울이 필요한 속도로 위치 변화를 정확하게 추적할 수 있는지 확인합니다.
정확도 수준 및 해상도: 저울의 고유한 정확도와 해상도 기능을 모두 고려하여 애플리케이션에 필요한 정밀도 수준을 결정합니다.
설치 위치 공간: 사용 가능한 설치 공간과 환경 조건을 평가하여 적절한 크기와 보호 등급을 갖춘 저울을 선택합니다.
기준점을 설정하는 방법: 귀환 및 참조 요구 사항에 따라 참조 표시가 있는 증분 눈금 또는 절대 눈금 중에서 선택합니다.
또한 최종 선택 시 환경 저항성(온도, 진동, 오염), 제어 시스템과의 인터페이스, 장기적인 신뢰성과 같은 요소도 고려하세요.
다음은 자주 묻는 질문에 대한 답변입니다:
격자 눈금은 높은 정확도로 위치나 거리를 측정하는 데 사용되는 정밀 측정 도구입니다. 회절의 원리 또는 주기적 전환의 감지를 기반으로 작동합니다. 광학 격자 저울에서는 광원이 선 또는 홈의 주기적 구조인 격자에 투사되어 밝은 영역과 어두운 영역의 패턴을 만듭니다. 저울이 움직이면 센서가 이러한 전환을 감지하여 전자 신호로 변환한 다음 이를 카운트하여 기준점을 기준으로 정확한 위치를 결정합니다. 이 방법을 사용하면 CNC 가공, 밀링, 연삭 및 선반 작업과 같은 애플리케이션에서 필수적인 매우 정확하고 반복 가능한 측정이 가능합니다.
격자형 스케일은 몇 가지 주요 메커니즘을 통해 CNC 가공의 정밀도를 향상시킵니다. 격자 저울은 미크론 또는 서브미크론 수준의 고해상도 측정을 제공하여 공구 또는 공작물의 작은 변위 변화를 정확하게 감지할 수 있습니다. 이러한 높은 분해능은 가공이 엄격한 정확도 요구 사항을 충족하도록 보장합니다. 또한 격자형 스케일은 변위 또는 동작 상태에 대한 실시간 모니터링 및 피드백을 제공하므로 CNC 시스템이 편차를 즉시 감지하고 수정할 수 있습니다. 이 실시간 피드백은 CNC 컨트롤러와 폐쇄 루프 제어 시스템을 형성하여 실제 위치 데이터를 설정 값과 지속적으로 비교하고 정밀도를 유지하기 위해 필요한 조정을 수행합니다. 최신 격자형 저울에 사용되는 고급 광학 기술은 신호 강도와 간섭 저항을 향상시켜 열악한 환경에서도 안정적인 작동을 보장합니다. 고품질 베어링과 IP54 방수 및 방진 기능을 포함한 견고한 설계는 내구성과 신뢰성을 더욱 높여 유지보수 비용과 가동 중단 시간을 줄여줍니다. 전반적으로 이러한 기능은 CNC 가공 작업의 정밀도와 효율성을 종합적으로 향상시킵니다.
격자 저울의 일반적인 정확도 등급에는 5미크론, 3미크론 및 2미크론이 있습니다. 5미크론 정확도 등급은 정밀도와 비용 간의 균형으로 인해 CNC 머시닝 센터에서 선호되는 경우가 많습니다. 이러한 스케일은 CNC 기계, 자동화 시스템 및 계측과 같은 다양한 애플리케이션에서 고정밀 측정에 필수적입니다. 격자형 저울의 해상도는 10μm, 5μm, 1μm, 0.5μm 등 다양할 수 있으며, 일반적인 해상도는 다양한 정밀 작업에 적합합니다.
격자형 저울은 높은 정확도와 신뢰성으로 인해 일반적으로 다양한 정밀 측정 및 산업 분야에서 사용됩니다. 격자형 스케일이 일반적으로 사용되는 주요 분야로는 기계 부품의 정확하고 일관된 움직임을 위한 정밀 위치 데이터를 제공하는 CNC 기계 및 자동화가 있습니다. 또한 계측 분야에서는 고정밀 측정, 다른 측정 기기의 정밀도 교정 및 검증을 위해 사용됩니다. 산업 측정에서 격자형 스케일은 제조, 품질 관리 및 연구 환경의 선형 및 각도 측정에 매우 중요합니다. 또한 정밀 부품, 로봇 공학 및 기타 첨단 제조 기술 생산에서 정밀한 위치 지정과 이동을 달성하기 위한 정밀 엔지니어링에 필수적입니다.
격자 저울을 유지 관리하고 청소하려면 다음 지침에 따라 정확성과 수명을 보장하세요:
이러한 유지 관리 및 청소 관행을 준수하면 격자 저울의 정확성과 기능을 장기간 유지할 수 있습니다.
강철, 유리, 광학 등 다양한 유형의 격자 저울의 차이점은 주로 재료, 용도, 정밀도 요구 사항 및 유지보수 요구 사항에 있습니다.
강철 격자 저울은 일반적으로 바닥재, 계단 트레드 및 배수구와 같은 작업을 위해 산업 환경에서 사용됩니다. 강철 격자는 내구성과 하중 지지력으로 잘 알려져 있습니다. 스틸 그레이팅은 상대적으로 유지 관리가 덜 필요하지만 주기적으로 청소하고 구조적 무결성을 검사해야 합니다.
정밀 측정 도구에 자주 사용되는 유리 격자 저울은 높은 정확도와 안정성을 제공합니다. 금속 저울에 비해 열팽창에 덜 민감하므로 온도 변화가 측정에 영향을 미칠 수 있는 환경에 적합합니다. 긁힘이나 기타 손상을 방지하기 위해 세심하게 청소해야 유지 관리가 가능합니다.
분광학 및 레이저 기술과 같은 애플리케이션에 사용되는 광학 격자 저울은 고해상도 스펙트럼 분석에 매우 중요합니다. 이러한 저울은 반사형 또는 투과형일 수 있으며 광학 특성을 유지하기 위해 매우 정밀한 제조가 필요합니다. 온도와 습도와 같은 환경적 요인에 민감하며 손상을 방지하기 위해 취급과 보관에 주의를 기울여야 합니다.
요약하면, 강철 격자 저울은 견고하며 산업용 애플리케이션에 사용되고, 유리 격자 저울은 측정 도구에 높은 안정성과 정밀도를 제공하며, 광학 격자 저울은 광학 애플리케이션에 탁월한 정확도를 제공하지만 세심한 유지 관리가 필요합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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