베어링의 마모·문제를 측정하는 방법

베어링의 종류

베어링은 크게 나누어 볼이나 롤러 같은 전동체를 가진 볼 베어링이나 롤러 베어링과 전동체 대신에 윤활제를 사용하는 슬라이드 베어링이 있습니다.

볼 베어링·롤러 베어링·니들 베어링:

이 베어링은 볼이나 원통형 롤러로 축을 지지합니다. 볼을 사용한 것은 「볼 베어링」이라고 합니다. 또, 롤러를 사용한 것은 「롤러 베어링(원통 롤러 베어링)」 「니들 베어링(침상 롤러 베어링)」이라고 하며 부하 능력이 높고 볼 베어링과 비교하여 얇은 두께로 만들 수 있습니다.

슬라이드 베어링:

미끄럼 베어링이라고도 합니다. 「메탈」「플레인 베어링」이라고도 불리며 축과 베어링면에 직접 접촉합니다. 내부에는 윤활용 오일이 봉입되어 마찰을 줄입니다. 회전하기 시작하면 윤활유의 막으로 인해 회전 저항이 발생하지만 회전이 안정되면 기계적 접촉이 없기 때문에 저항이 작아집니다. 회전 중에는 접촉면이 없기 때문에 조용하고 고속 회전 · 충격 하중에 강하다는 특징이 있습니다.

베어링에 걸리는 하중

베어링에 가해지는 힘은「레이디얼 하중」「액시얼 하중」「모멘트 하중」으로 분류됩니다.

레이디얼 하중:

베어링의 중심선에 수직 방향(회전체의 원주 방향)에 걸리는 하중입니다.

액시얼 하중:

「스러스트 하중」이라고도 합니다. 베어링의 중심선에 평행 방향(회전체의 축 방향)에 걸리는 하중입니다.

모멘트 하중:

베어링이나 축의 편심에 의해 발생하는 하중입니다. 이 하중이 발생하면 베어링의 수명이 극단적으로 떨어집니다.

마모

마모에는 많은 원인이 있으며 베어링에 나타나는 현상도 다양합니다.

손상 상태:

표면이 마모되어 치수 변화를 일으킴. 거칠고, 흠집이 있음.

원인:

윤활제에 고형 이물질의 침입. 윤활 불량. 감합면의 틈새 과소.

대책:

필터에 의한 윤활제의 여과 또는 윤활제, 윤활 방법의 개선. 밀봉 성능 강화. 압입율을 크게 한다.

플레이킹

플레이킹은 박리를 말합니다. 궤도면이나 전동면에 나타나는 문제로 베어링의 수명에 따라 발생합니다. 다만, 조기에 발생했을 경우에는 즉시 원인을 알아내어 어떠한 대책이 필요합니다.

손상 상태:

궤도의 전체 둘레가 비늘 모양으로 벗겨지며, 벗겨진 후에 볼 피치의 요철이 생긴다.

원인:

조립 불량이나 축 팽창에 의한 과대한 앨시얼 하중. 이물질의 침입, 녹의 발생.

대책:

조립 정밀도 검토. 하중의 적정화. 윤활제의 점도를 높이고 윤활 방법을 개선한다. 운전 중지가 장기간에 이르는 경우의 방청.

긁힘

열의 영향으로 표면이 국부적으로 용착하는 현상입니다. 축 방향으로 발생합니다.

손상 상태:

궤도·전동면의 긁힘을 수반한 손상.

원인:

탈착시의 취급 불량. 과도한 축 하중으로 인한 접촉면의 윤활제 부족 또는 윤활 불량. 과대 예압. 전동체의 미끄러짐.

대책:

탈착 방법 개선. 하중 감소 및 윤활제 및 윤활 방법 개선. 밀봉 성능 강화.

필링

궤도면에 발생하는 마모를 수반한 그을음입니다. 일반적으로 바늘 베어링에 많이 발생합니다. 또한 필링에서 플레이킹으로 진행될 수 있습니다.

손상 상태:

표면이 수 μm에서 10 μm의 깊이로 벗겨져 광범위하게 발생한다.

원인:

윤활제가 적합하지 않음. 윤활제에 이물질 오염. 윤활 불량. 상대 부품의 표면이 거칠다.

대책:

적절한 윤활제를 선택한다. 윤활제 필터링. 부품 거칠기 개선.

윤곽 형상 측정기를 이용한 베어링 측정 과제

윤곽 형상 측정기는 스타일러스라고 하는 촉침을 이용하여 대상 물체의 표면을 추적하고 그 윤곽 형상을 측정, 기록하는 장치입니다. 최근에는 촉침 대신 레이저를 이용하여 비접촉으로 윤곽을 스캔함으로써 복잡한 형상의 측정에 대응할 수 있는 기종도 있습니다. 또한 기종에 따라서는 상하 양면의 측정이 가능한 것도 있습니다.
윤곽 형상 측정기에서는 다른 곳을 잘못 측정하지 않도록 측정하려는 포인트에 대해 정확하게 라인을 잡아주어야 합니다.

그래서 다음과 같은 과제가 있었습니다.

• 시료를 지그에 고정하거나 레벨링 등의 작업에 시간이 걸립니다. 또한 정확한 레벨링을 위해서는 윤곽 형상 측정기에 관한 지식이나 스킬이 필수입니다.
• 윤곽 형상 측정기의 촉침은 촉침 암의 지점을 중심으로 상하로 원호 운동하고, 촉침 선단 위치는 X 방향으로도 이동하기 때문에 X축 데이터에도 오차가 발생합니다.
• 원하는 대로 바늘을 통과시키는 작업은 매우 어렵고 미묘한 바늘의 어긋남이 측정값 편차의 원인이 됩니다.
• 특정 위치를 조준하여 측정해야 하므로 N수 증가가 어렵습니다.
• 일부 측정값 밖에 구할 수 없기 때문에 면에서의 평가를 할 수 없습니다.

3차원 측정기의 측정 과제

예를 들어 측정하는 부분의 면적이 1mm ² 로 작은 경우, 그 부분을 프로브로 조준하여 가상 면을 작성하고 정확하게 측정하는 것은 매우 어렵습니다. 또한 작은 부분의 3차원 형상을 측정하는 경우 측정점이 적어져 정확한 형상 파악이 어렵습니다. 게다가 측정 데이터의 집계나 도면과의 대조 등 많은 수고가 필요합니다.

장점 1: 3D 형상을 평면에서 측정

측정에 필요한 작업은 대상 물체를 스테이지에 놓고 버튼을 누르기만 하면 OK. 엄격한 위치 결정 등의 사전 준비가 불필요하므로 측정기의 지식이나 경험이 없어도 즉시 고정도의 측정이 가능합니다.

윤곽 형상 측정기와 달리 스테이지에 놓인 대상 물체의 특징을 추출하여 자동으로 위치 보정할 수 특정 작업자가 아니더라도 측정 작업을 할 수 있으며 익숙하지 않은 분이라도 간단·순식간에 측정할 수 있습니다. 또한 최대 200mm×100mm의 광범위를 연결하여 측정할 수 있으며 스테이지에 놓인 여러 개의 대상 물체를 동시에 측정할 수도 있습니다.
「VR 시리즈」라면 베어링과 같은 복잡한 형상의 대상 물체도 스테이지에 두고 버튼을 누르는 것만으로 정확하게 형상을 측정할 수 있습니다.

• 자세히 보기
• 상담·문의

장점 2: 편차 없이 측정 할 수 있는 풍부한 보조 툴

스캔하여 취득한 3D 형상 데이터에 PC 화면상의 다양한 보조 툴을 사용함으로써 임의의 위치에 올바르게 수직인 프로파일 선을 그릴 수 있기 때문에 측정 결과에 편차가 생기지 않습니다.

또한 풍부한 보조 툴을 사용하여 원하는 측정 내용을 쉽게 설정할 수 있습니다. 예를 들어, 툴의 수직 툴을 사용하면 베어링의 외경 측정 라인을 쉽고 정확하게 결정할 수 있습니다.

설정이 간단할 뿐만 아니라 초보자도 조작하기 쉽기 때문에 측정 전문가가 아니더라도 최고 속도 1초 만에 정확하게 측정할 수 있습니다.이로 인해 시제품이나 임가공품뿐만 아니라 제품의 측정·검사에서의 N수도 간단하게 늘릴 수 있습니다.

• 자세히 보기
• 상담·문의