세트 스크루
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1. 개요
세트 스크루는 구동축의 토크에 저항하고 전달하는 데 사용되는 나사산 패스너의 일종이다. 세트 스크루는 샤프트에 디텐트를 가공하거나, 키 및 키홈, 스플라인과 함께 사용되어 토크 저항과 전달 능력을 향상시킬 수 있다. 세트 스크루는 다양한 팁(포인트) 유형과 드라이브 스타일로 제작되며, 널링된 컵 포인트는 진동 환경에서 풀림을 방지하는 데 효과적이다. 세트 스크루는 수백 년 전부터 사용되었으며, 산업 안전에 대한 요구가 높아지면서 머리 없는 세트 스크루와 육각 소켓 드라이브가 상용화되었다.
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| 세트 스크루 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 나사 |
| 용도 | 물체를 고정하거나 조이는 데 사용 |
| 특징 | 머리가 없고, 전체적으로 나사산이 있음 |
| 상세 정보 | |
| 작동 방식 | 조임으로써 물체를 제자리에 고정 |
| 재료 | 강철, 스테인리스 강, 플라스틱 등 |
| 머리 종류 | 육각 소켓 슬롯 사각 접시머리 등 |
| 끝 모양 | 컵 콘 평면 타원형 등 |
| 크기 | 다양한 크기와 길이로 제공 |
| 추가 정보 | |
| 다른 이름 | 그럽 스크루 (grub screw) |
| 사용 예시 | 풀리 기어 노브 등을 고정하는 데 사용 |
| 주의사항 | 과도하게 조이면 물체가 손상될 수 있음 |
2. 토크 저항 및 전달
무두 나사는 회전축의 토크에 저항하는 데 사용되지만, 최선의 방법은 아닐 수 있다. 미끄러짐을 방지하고 부하 용량을 늘리기 위해 축에 디텐트(플랫)를 가공하기도 한다. 무두 나사는 주로 합금강으로 만들어지며 표면 경화처리를 하여 수명을 늘린다. 경화된 무두 나사는 고정되는 축에 원형이나 반원형 자국을 남기는데, 이는 장점과 단점을 모두 가진다. 장점은 이러한 변형이 나사 자체를 디텐트처럼 만들어 조인트의 고정력을 높인다는 것이다. 반면, 흠집 없는 마감을 원하거나, 베어링 등 정밀 부품이 변형된 부분을 지나가야 할 때는 문제가 될 수 있다. 하지만 대부분의 무두 나사 사용 환경에서는 이러한 점들이 크게 문제되지 않으며, 플랫을 사용하면 이러한 단점을 줄일 수 있다.
2. 1. 디텐트(플랫) 가공
세트 스크루는 구동축의 토크에 저항하는 최선의 방법이 아닐 수 있다. 미끄러짐 가능성을 줄이고 부하 용량을 늘리기 위해, 세트 스크루의 끝(팁)이 접촉하는 축(샤프트) 부분에 디텐트(종종 "플랫"이라고 함)를 밀링하거나 연마할 수 있다. 그러나 디텐트는 고정하기 전에 나사산 구멍과 정확히 정렬되어야 한다. 작업자는 나사를 조이는 마지막 반 바퀴 또는 4분의 1 바퀴를 돌릴 때 나사가 플랫을 최종 정렬로 밀어 넣는 것을 종종 느낄 수 있다. 세트 스크루는 세부 사항이 제대로 갖춰지면 높은 토크를 받는 상황에서도 성공적으로 고정할 수 있다. 예를 들어, 솔리드 타입의 엔드밀 홀더는 일반적으로 플랫에 대고 고정하는 큰 세트 스크루를 사용하여 엔드밀을 고정하며, 높은 부하에 저항한다. 그러나 플랫이 없는 작은 세트 스크루는 과부하 시 회전하고 마모될 가능성이 높다. 높은 토크 저항 또는 전달이 필요한 경우 세트 스크루 대신 또는 세트 스크루와 함께 키 및 키홈을 사용하는 것이 일반적이다. 스플라인은 훨씬 더 많은 강성을 제공한다.
2. 2. 키 및 키홈, 스플라인
세트 스크루는 구동축의 토크에 저항하는 최선의 방법이 아닐 수 있다. 미끄러짐의 가능성을 줄이고 부하 용량을 늘리기 위해, 세트 스크루의 끝 부분이 접촉하는 샤프트 부분에 디텐트(종종 "플랫"이라고 함)를 밀링하거나 연마할 수 있다. 그러나 디텐트는 고정하기 전에 나사산 구멍과 정확히 정렬되어야 한다. 작업자는 나사를 조이는 마지막 반 바퀴 또는 4분의 1 바퀴를 돌릴 때 나사가 플랫을 최종 정렬로 밀어 넣는 것을 종종 느낄 수 있다. 세트 스크루는 세부 사항이 제대로 갖춰지면 높은 토크를 받는 상황에서도 성공적으로 고정할 수 있다. 예를 들어, 솔리드 타입의 엔드밀 홀더는 일반적으로 플랫에 대고 고정하는 큰 세트 스크루를 사용하여 엔드밀을 고정하며, 높은 부하에 저항한다. 그러나 플랫이 없는 작은 세트 스크루는 과부하 시 회전하고 마모될 가능성이 높다. 높은 토크 저항 또는 전달이 필요한 경우, 세트 스크루 대신 또는 세트 스크루와 함께 키 및 키홈을 사용하는 것이 일반적이다. 스플라인은 훨씬 더 많은 강성을 제공한다.3. 포인트 유형
무두 나사는 다양한 형태의 팁(포인트)을 가지고 있으며, 각각 다른 특성을 가진다. 엔지니어가 나사의 적절한 맞물림을 보장하기 위해 디텐트를 사용하려는 경우 원뿔형 포인트를, 나사가 표면에 완벽하게 평평하게 눌려야 하는 경우에는 평평한 포인트를 사용할 수 있다. 가장 일반적인 유형은 컵 포인트인데, 표면이 둥글어 작은 표면적만 접촉하므로 효과적이지만, 원뿔형 포인트처럼 한 지점에서 극도로 높은 응력을 받지는 않는다. 컵 포인트는 강력한 그립을 유지하면서 마모에 대한 저항성이 뛰어나며,[3] 널링된 컵 포인트는 진동이 심한 환경에서 나사가 풀리는 것을 방지하는 잠금 작용을 추가로 제공한다.[4]
일반적인 포인트 유형은 다음과 같다.
- 평평한 포인트
- 돔형 포인트
- 원뿔형 포인트
- 컵 포인트
- 연장 포인트(파일럿 포인트, 도그 포인트)
- 널링된 컵 포인트
3. 1. 일반적인 포인트 유형
세트 스크류는 다양한 팁(포인트) 유형으로 나타나며, 모양이 다른 팁은 엔지니어가 활용할 수 있는 서로 다른 특성을 가지고 있다. 엔지니어가 나사의 적절한 맞물림을 보장하기 위해 디텐트를 사용하려는 경우 원뿔형 포인트 유형의 나사를 선택할 수 있다. 나사가 표면에 완벽하게 평평하게 눌려야 하는 경우 평평한 포인트를 사용해야 할 수 있다.
가장 일반적인 유형은 컵 포인트이다. 이 유형은 표면이 둥글어서 작은 표면적만 접촉하기 때문에 효과적이지만, 원뿔형 포인트처럼 한 지점에서 극도로 높은 응력을 받지는 않는다. 내구성 연구에 따르면 컵 포인트는 강력한 그립을 유지하면서 마모에 대한 뛰어난 저항성을 제공한다.[3] 널링된 컵 포인트는 진동이 심한 환경에서 나사가 풀리는 것을 방지하는 잠금 작용(톱니 모양의 록 와셔와 유사)의 추가적인 이점을 제공한다.[4]
일반적인 포인트 유형은 다음과 같다.
- 평평한 포인트
- 돔형 포인트
- 원뿔형 포인트
- 컵 포인트
- 연장 포인트(파일럿 포인트, 도그 포인트)
- 널링된 컵 포인트
너클 컵 포인트 세트 스크루는 일반적으로 한 물체를 다른 물체 안에 고정하는 데 사용된다. 너클 컵 세트 스크루의 톱니 모양 능선은 진동으로 인한 풀림을 줄이는 데 도움이 된다. 너클 포인트는 컵 포인트의 파고드는 작용과 시계 반대 방향으로 잠기는 너클을 결합하여 래칫 잠금 작용을 통해 가장 심한 진동에서도 풀림을 방지한다.[5][6]
너클 포인트 세트 스크루는 조일 때 너클의 절삭날이 변형되므로 재사용해서는 안 된다. 제거하는 동안 절삭날이 찢어지고 더 이상 풀림에 저항할 수 있는 완전한 강도를 갖지 못한다. 너클 컵 포인트 세트 스크루에 대한 ISO 표준은 ISO 4029이다.
3. 2. 널링된 컵 포인트
널링된 컵 포인트 무두 나사는 한 물체를 다른 물체 안에 고정하는 데 사용된다. 톱니 모양 능선은 진동으로 인한 풀림을 줄여준다. 널링 포인트는 컵 포인트의 파고드는 작용과 시계 반대 방향으로 잠기는 널링을 결합하여 래칫 잠금 작용을 통해 심한 진동에도 풀림을 방지한다.[5][6]널링 포인트 무두 나사는 조일 때 널링의 절삭날이 변형되므로 재사용해서는 안 된다. 제거할 때 절삭날이 찢어져 더 이상 풀림에 저항할 수 있는 완전한 강도를 갖지 못한다. 널링 컵 포인트 무두 나사의 ISO 표준은 ISO 4029이다.
4. 드라이브 유형
무두 나사는 다양한 드라이브 스타일로 제작된다.
4. 1. 일반적인 드라이브 유형
세트 스크루는 드라이브 스타일로 제작되며, 다음과 같은 종류가 있다.- 일자 홈
- 육각 소켓
- 사각 소켓
- 외부 육각
- 외부 사각
- 브리스톨 스플라인
5. 역사
세트 스크루의 개념은 금속 나사가 발명되기 수백 년 전부터 존재했다. 초기에는 나무, 뼈, 뿔, 사슴 뿔, 상아 등을 재료로 사용했다.
머리 없는 세트 스크루는 오랫동안 사용되어 왔으며, 일자 홈이 가장 오래된 드라이브 유형이다. 이는 기계 가공이 쉽기 때문이다.
5. 1. 산업 안전과 무두 나사의 발전
20세기 초, "안전 제일"이라는 슬로건 아래 북미와 유럽의 산업 국가에서 진보 운동의 일환으로 더 나은 산업 안전에 대한 요구가 높아졌다.[7] 이는 당시 열악했던 산업 안전 기준에 대한 반발이었다.육각 소켓 드라이브의 상용화를 이끈 미국의 산업가 H.T. 할로우웰 시니어는 당시 산업 현장에서 널리 사용되던 라인 샤프트에 머리 달린 세트 스크루(외부 렌치 사용 사각 홈 포함)가 풀리를 라인 샤프트에 고정하고, 칼라가 샤프트의 축 방향 움직임을 막는 데 사용되었다고 회고했다. 노출된 기어가 있는 기어 열차도 흔했으며, 기어를 샤프트에 고정하는 데 머리 달린 세트 스크루를 사용했다.
"안전 열풍"은 작업자의 옷과 손가락이 노출된 회전하는 나사 머리에 걸릴 위험을 줄이기 위해 머리 달린 세트 스크루 대신 머리 없는 세트 스크루를 사용하는 수요를 급증시켰다. 이러한 수요 증가로 할로우웰의 회사는 나사 제조 사업에 진출하여 소켓 헤드 드라이브 설계를 연구하게 되었다. P.L. 로버트슨이 실용적인 사각 소켓 드라이브에 대한 특허를 보유하고 있었기 때문에, 회사는 곧 육각 소켓 드라이브를 선택했다.
5. 2. 육각 소켓 드라이브의 상용화
H.T. 할로우웰 시니어와 같은 미국의 산업가들은 육각 소켓 드라이브의 상용화를 이끌었다.[7] 20세기 초, 북미와 유럽의 산업 국가들에서 진보 운동의 일환으로 "안전 제일" 캠페인이 확산되면서 산업 안전에 대한 요구가 높아졌다.[7] 이는 당시 열악했던 산업 안전 기준에 대한 반발이었다. 할로우웰은 회고록에서 당시 산업 현장의 라인 샤프트에 풀리, 기어, 칼라 등을 고정하기 위해 머리 달린 세트 스크루가 널리 사용되었음을 언급했다.작업자의 옷이나 손가락이 노출된 나사 머리에 걸릴 위험을 줄이기 위해 머리 없는 세트 스크루로 교체하는 수요가 급증했다. 할로우웰의 회사는 이러한 수요에 발맞춰 나사 제조 사업에 진출했고, 소켓 헤드 드라이브 설계를 연구했다. P.L. 로버트슨이 사각 소켓 드라이브에 대한 특허를 보유하고 있었기 때문에, 할로우웰의 회사는 육각 소켓 드라이브를 선택했다.
참조
[1]
웹사이트
Set Screw Supplier - Bulk Set Screws - AFT Fasteners
https://www.aftfaste[...]
AFT
2019-07-24
[2]
웹사이트
Bolt & Setscrew Information
https://www.leytonfa[...]
2019-11-06
[3]
Citation
Kent. (1895). The mechanical engineer's pocket-book. P.978
[4]
서적
[5]
웹사이트
Fastenal Company
https://www.fastenal[...]
[6]
웹사이트
KD Fasteners, Inc.
http://www.kdfastene[...]
[7]
서적
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