MODULE M5 · 10.0 HOURS

베어링 및 체결 부품 설치

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LEARNING OBJECTIVES

이번 모듈의 목표

  1. 정밀 로봇손 제작을 위한 베어링 및 샤프트의 기계적 공차와 설치 원리를 이해한다.
  2. 열압입 인서트(Heat-set insert)를 사용하여 엔지니어링 플라스틱 부품의 체결 강도를 확보하는 방법을 습득한다.
  3. 적절한 토크와 체결 규격을 사용하여 조립 유격을 최소화한다.

베어링과 샤프트의 공차 관리

정밀 로봇 관절의 부드러운 움직임과 강성 확보를 위해 iglide® J 슬리브 베어링(JSM-0810-10)과 8 mm 알루미늄 정밀 샤프트(AWMP-08)를 사용한다. 슬리브 베어링은 하우징에 압입(press-fit)될 때 내경이 조정되도록 설계되었으며, 하우징의 권장 내경 공차를 준수하는 것이 핵심이다 [S17, S18]. 유격이 발생하면 관절의 정밀도가 떨어지고, 반대로 너무 좁으면 마찰력이 증가하여 구동기(DYNAMIXEL XM430)의 전류 효율을 저하시킨다.

열압입 인서트 설치

PC-CF(탄소섬유 보강 PC) 출력물은 금속 나사를 직접 체결할 경우 재질의 특성상 나사산이 마모되기 쉽다. 이를 방지하기 위해 황동 재질의 열압입 인서트(HTBI-M3-BR)를 사용한다 [S21]. 인서트는 4.0 mm 파일럿 홀에 삽입 후 열을 가해 주변 수지를 녹여 체결함으로써, 반복적인 분해 조립에도 높은 기계적 강도를 유지한다 [S21]. 이때 인서트가 기울어지면 조립된 링크의 정렬이 어긋나므로 수직 유지가 필수적이다.

WORKED EXAMPLES

해설 예제

  1. 예시 1: 하우징 내경 확인 - iglide® JSM-0810-10 베어링의 외경은 10 mm이다. 따라서 하우징 보어는 10 mm에 맞게 설계되어야 하며, 인서트 삽입 시 파일럿 홀 4.0 mm를 지키지 않으면 인서트가 헛돌거나 하우징이 파손될 수 있다 [S17, S21].
  2. 예시 2: M3 나사 조립 - M3x10 캡스크루는 2.5 mm 육각 렌치를 사용하여 체결하며, 과도한 토크는 인서트 주변 수지에 크랙을 유발할 수 있으므로 '더 이상 돌아가지 않는 시점'에서 최소한의 힘으로 고정한다 [S20].

LAB PROTOCOL

로봇손 관절 정밀 조립

  1. 1

    1. PC-CF 출력물 하우징에 4.0 mm 파일럿 홀이 깨끗한지 확인하고 인서트를 수직으로 정렬한다.

  2. 2

    2. 인두기를 적정 온도로 가열하여 인서트를 수직으로 천천히 눌러 하우징 표면과 평행하게 압입한다.

  3. 3

    3. iglide® 베어링을 보어에 압입하고, 8 mm 알루미늄 샤프트를 삽입하여 유격과 저항을 확인한다.

  4. 4

    4. M3 나사를 사용하여 링크 간 체결을 완료하고, 관절을 움직여 마찰이 균일한지 검증한다.

안전 점검
  • 인두기는 고온이므로 화상에 주의하고 가열 후 즉시 거치대에 놓는다.
  • 인서트 압입 시 발생하는 미세 먼지는 흡입하지 않도록 환기를 철저히 한다.
  • 보안경을 필히 착용하고 작업을 진행한다.
  • 이상 발열·냄새·연기 감지 시 접근하지 말고, 위험 구역 밖에서 사전 지정된 건물 분전반 차단기 또는 인증된 upstream master disconnect로 3개 어댑터의 공급 전원을 차단한 뒤 대피한다. 위험 구역 밖에서 작동 가능한 upstream 차단 수단이 없으면 시스템 통전을 금지한다. 토크 해제는 전원 차단을 대신하지 않는다. 정비·접근은 계획 정지 후 물리적 분리 및 무전원 계측 확인 뒤에만 수행한다

실습 제출물

  • 관절별 마찰 시험 로그
  • 인서트 수직 정렬 확인 사진
  • 조립된 링크의 자유도 및 유격 측정 기록

ASSIGNMENT

조립 공차 및 체결력 분석 보고서

제출물

평가 기준

  • 인서트 삽입의 수직도가 명확하게 기술되었는가?
  • 베어링과 샤프트의 공차 개념을 올바르게 설명했는가?
  • 조립 단계에서의 안전 수칙을 준수했는가?

KNOWLEDGE CHECK

이해도 점검

1iglide® J 베어링이 하우징에 압입된 후 내경이 조정되는 이유는 무엇인가?
2PC-CF 출력물에 황동 열압입 인서트를 사용할 때 적절한 파일럿 홀 크기는?

FIELD CHECK

완료 기준

  • 조립된 5개 손가락 관절의 마찰 저항이 균일함을 확인하고 측정 기록 제출.
  • 모든 인서트가 PC-CF 하우징과 수평을 이루는지 육안 및 치수 검사 완료.
  • 조립 중 안전 수칙을 준수했음을 서약하고 작업 기록부 제출.

MODULE SOURCES

이 모듈의 근거

  1. iglide J JSM-0810-10 Sleeve Bearingigus.com · technical_documentation
  2. drylin R Metric Aluminum Precision Shaft AWMPigus.com · technical_documentation
  3. Socket Head Cap Screws Technical Datain.misumi-ec.com · technical_documentation
  4. M3 Heat-Fix Threaded Inserts HTBI-M3-BRaccu-components.com · datasheet