서보 프레스가 스탬핑 생산을 개선하는 방법: 적용 분야 및 이점
효율성을 높이고 에너지 소비를 줄이며 안전성을 강화하는 프레스 기계를 상상해 보세요. 서보 프레스는 기존의 기계 부품을 첨단 서보 모터로 대체하여 스탬핑 산업에 혁명을 일으키고 있습니다. 이...
제조업에서 서보 프레스 기술의 판도를 바꿀 잠재력에 대해 생각해 본 적이 있나요? 이 글에서는 이러한 첨단 기계가 어떻게 업계에 혁신을 일으키며 탁월한 정밀성, 효율성, 다용도성을 제공하는지 살펴봅니다. 전문가의 인사이트를 통해 서보 프레스의 주요 장점과 생산 공정을 어떻게 혁신할 수 있는지 알아보세요. 금속 성형의 미래를 발견하고 제조를 한 단계 더 발전시킬 준비를 하세요.
스탬핑 업계는 서보 구동 프레스의 도입으로 기존 기계식 프레스의 내재적 한계를 해결하면서 혁신적인 발전을 이룩했습니다. 이 혁신은 고정밀 서보 모터를 직접 동력원으로 활용하여 슬라이더 동작과 전반적인 프레스 작동을 비교할 수 없을 정도로 제어할 수 있게 되었습니다.
서보 프레스는 다음과 같은 다양한 이점을 제공합니다:
이러한 기능으로 서보 프레스는 3세대 스탬핑 기술이자 업계 발전의 현재 벤치마크로 자리매김하고 있습니다.
서보 모터의 프로그래밍 가능한 특성 덕분에 고급 모션 제어 기능이 가능하여 다음과 같은 기능을 구현할 수 있습니다:
이러한 제어 수준으로 인해 서보 프레스는 다음과 같은 다양한 애플리케이션에 이상적입니다:
AC 서보 모터 드라이브 기술의 통합은 첨단 단조 장비 연구 및 개발의 중요한 초점입니다. 이 기술은 전 세계적으로 고성능 프레스의 새로운 표준으로 빠르게 자리 잡고 있습니다:
항공우주, 자동차, 고속철도, 해양 엔지니어링, 원자력, 재생 에너지, 방위 산업 등의 산업에서 점점 더 복잡하고 고성능의 부품을 요구함에 따라 첨단 스탬핑 장비의 필요성이 계속 커지고 있습니다. 고정된 스트로크 길이, 제한된 압력 제어, 유연하지 않은 슬라이더 동작 특성으로 인해 기존의 기계식 프레스는 이러한 진화하는 요구 사항을 충족하는 데 어려움을 겪고 있습니다.
서보 프레스는 이러한 문제를 효과적으로 해결합니다:
서보 프레스는 서보 모터 기술을 활용하여 프레스 작업을 정밀하게 제어하는 고급 스탬핑 기계입니다. 서보 프레스의 핵심에는 스탬핑 프로세스 전반에 걸쳐 기계적 변위와 가속도를 정확하게 조절하는 피드백 제어 시스템이 통합되어 있습니다.
서보 프레스의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:
서보 시스템을 통해 프레스의 성능 매개변수를 전례 없이 제어할 수 있습니다:
이 수준의 제어는 기존의 기계식 또는 유압식 프레스에 비해 몇 가지 장점이 있습니다:
서보 프레스는 금속 성형 기술의 획기적인 발전으로 제조업체가 스탬핑 작업에서 더 높은 정밀도, 생산성 및 공정 최적화를 달성할 수 있게 해줍니다.
AC 서보 프레스의 구조는 주 구동 시스템, 액추에이터, 보조 메커니즘의 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 메인 드라이브 시스템은 기어, 벨트, 나사 또는 유압 시스템과 같은 다양한 전송 모드를 활용하여 서보 모터에서 액추에이터로 에너지를 전달하는 역할을 담당합니다.
단조 공정을 실행하기 위해 슬라이더의 왕복 운동을 구동하는 액추에이터는 일반적으로 크랭크 슬라이더 메커니즘 또는 크랭크 웨지 메커니즘을 사용합니다. 이 구성 요소는 서보 모터의 회전 운동을 단조 작업에 필요한 선형 힘으로 변환하는 데 매우 중요합니다.
신뢰성을 높이고 공정 능력을 확장하기 위해 AC 서보 프레스에는 보조 메커니즘이 통합되어 있습니다. 이 하위 시스템에는 슬라이드의 무게를 상쇄하는 밸런스 실린더, 비상 정지 및 위치 유지를 위한 브레이크, 유지 보수 및 금형 교체를 위한 잭킹 장치, 정밀 제어 및 모니터링을 위한 위치 감지 장치 등의 구성 요소가 포함되어 있습니다.
서보 프레스의 주 구동 시스템은 서보 모터의 구동 모드에 따라 직접 구동과 감속기를 사용한 구동이라는 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 직접 구동 시스템은 액추에이터에 직접 연결된 저속, 고토크 서보 모터를 사용합니다. 이 구성은 단순화된 구조, 높은 전송 효율, 저소음 작동 등의 이점을 제공합니다. 하지만 다이렉트 드라이브 시스템의 제한된 토크 출력으로 인해 일반적으로 300톤 미만의 소형 서보 프레스에만 적용이 제한됩니다.
반면, 대부분의 상업용 서보 프레스는 감속 메커니즘과 힘 증가 메커니즘이 결합된 메인 드라이브 시스템을 사용합니다. 이 방식을 사용하면 고속, 저토크 서보 모터를 사용하여 1000톤을 초과하는 대형 프레스에 동력을 공급할 수 있습니다. 이 구성에는 세 가지 기본 전송 구조가 널리 사용됩니다:
이러한 구조는 모터의 토크를 효과적으로 증폭하는 동시에 속도를 줄여 큰 힘을 정밀하게 제어할 수 있게 해줍니다. 감속기와 함께 고속 서보 모터를 활용하면 프레스 용량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 동적 응답과 에너지 효율도 개선할 수 있습니다. 이 설계 철학은 서보 기술의 장점과 산업용 단조 및 스탬핑 작업의 힘 요구 사항을 결합하여 서보 프레스 개발의 현재 트렌드를 나타냅니다.
표 1 프로젝트 매개변수 비교
| 프로젝트 | 로봇 자동 라인 | 싱글 암 매니퓰레이터의 자동 라인 | 크로스바 더블 암 전송 고속 라인 | 단일 슬라이더 멀티 스테이션 생산 라인 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 싱글 라인 자동화 비용 | 약 1,200만 위안 | 약 2,000만 위안 | 약 3,000만 위안 | 약 1,500만 위안 | |
| 회선 속도/SPM | 5~10 | 6~12 | 10~15 | 12~25 | |
| 프로덕션 적용 가능성 | 다품종 소량 배치 | 다양한 품종, 중간 배치 | 다양한 품종 및 대량 구매 | 다양성, 대량 | |
| 생산 유연성 | 높은 | 일반적으로 | 일반적으로 | 낮은 | |
| 생산 안정성 | 낮은 | 일반적으로 | 높은 | ||
| 금형 교체 시간/분 | 15 | 15 | 5 | ５ | |
| 언론사 요구 사항 | 작동 모드 | 단일 시간 | 단일 시간 | 단일, 연속 | 연속성 |
| 프레스 간격 / M | 6.5~8 | 6~9 | 4.5~7 | ／ | |
| 슬라이더 스트로크 | Small | 더 보기 | large | large | |
| 금형 높이 | Small | 더 보기 | large | large | |
표 1에 표시된 것처럼 크로스바 더블 암 전송 고속 라인의 비트는 분당 10~15 스트로크(SPM) 사이입니다. 서보 프레스를 사용하면 고속 라인의 비트를 최대 18SPM까지 높일 수 있습니다.
그림 1에서 볼 수 있듯이 서보 프레스는 특정 상황에 따라 다양한 커브를 설정할 수 있습니다.
그림 1 서보 프레스는 다양한 곡선을 설정할 수 있습니다.
그림 2는 가속 및 감속 단계의 전력 흐름을 표시합니다.
그림 2 작동 중 서보 모터의 전류 흐름 방향
그림 3에서 볼 수 있듯이 드로잉 속도가 낮으면 금형에 미치는 영향이 줄어 금형 수명이 향상되고 금형 비용이 절감됩니다.
그림 3 그리기 속도의 개략도
장비의 크기를 줄이면 공장, 인프라 및 기타 시설에 대한 투자 비용을 줄일 수 있습니다. 그림 4에서와 같이 4열 프레스를 예로 들면, 기존의 전통적인 기계식 프레스 생산 라인은 멀티 링크 프레스 1대와 편심 프레스 3대로 구성되며, 약 25미터의 기초 길이가 필요합니다. 이에 비해 서보 프레스 4대로 구성된 생산 라인은 기초 길이가 약 16미터에 불과합니다.
그림 4 기존 기계식 프레스와 서보 프레스 비교
그리고 스트로크 길이 를 생산에 필요한 최소값으로 설정할 수 있으며, 처리 콘텐츠에 적합한 성형 속도를 유지할 수 있습니다.
1) 전체 스트로크 모드 → 하단 데드 센터 정밀도는 ± 0.02mm에 달할 수 있습니다.
2) 하프 스트로크 모드(진자 모드) → 하단 데드 센터 정확도가 ± 0.02mm에 도달하여 SPM이 향상됩니다.
3) 리버스 모드 → 데드 센터 정확도가 최대 ± 001mm까지 낮아집니다.
폐쇄 루프 피드백 제어는 하단 데드 센터의 정확성을 보장하여 제품의 버 형성을 줄이고 불량품 발생을 방지합니다.
서보 고유의 자동 다이 높이 보정 기능:
슬라이더의 위치 변화를 측정하고 사전 설정 값의 ±0.01mm로 보정할 수 있습니다. 선형 격자 스케일을 사용하여 하단 데드 센터에서 높은 수준의 정확도를 보장합니다.
선형 격자 눈금자 위치 ↓
서보 하단 데드 센터는 자동 보정 기능이 있어 장시간 생산 후에도 ±0.01mm로 하단 데드 센터의 정확도를 보장하여 높은 수율의 제품을 생산할 수 있습니다.
저소음 모드는 슬라이더와 슬라이더 사이의 접촉 속도를 줄여주는 판금는 기존 기계식 프레스에 비해 소음을 크게 줄입니다.
또한 다이의 진동이 최소화되어 서비스 수명이 연장됩니다.
사용자는 이 기능을 사용하여 자신의 가공 기술에 적합한 맞춤형 슬라이더 이동 모드를 만들어 제품의 정확성과 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
따라서 다이 수명과 생산성이 연장될 뿐만 아니라 조용한 블랭킹과 다음과 같은 다양한 재료를 처리할 수 있습니다. 마그네슘 합금.
서보 프레스는 블랭킹, 스트레칭, 엠보싱 및 벤딩과 같은 공정에 사용할 수 있으며 다양한 재료에 대한 성능 곡선을 제공할 수 있습니다. 압력을 유지하면서 슬라이더를 일시 정지할 수 있어 성형된 공작물의 품질이 향상됩니다.
플라이휠과 클러치와 같은 기존 기계식 프레스의 에너지 소비 부품이 제거되어 구동 부품 수가 줄어들고 기계식 변속기 구조가 단순화되었습니다.
윤활유의 필요성이 줄어들고 스트로크를 제어할 수 있습니다. 모터 소비가 감소하면 운영 비용이 크게 감소합니다.
서보 펀치는 주로 드로잉, 블랭킹, 벤딩, 냉간 단조, 엠보싱 및 다이 테스트와 같은 생산 공정에 사용됩니다.
다음과 같은 활용 덕분에 PLC 제어서보 펀치는 디지털 기술 및 피드백 제어 방식을 통해 고급 정밀 제어 기능을 제공합니다. 여기에는 프레스 슬라이더의 위치를 제어하는 기능이 포함됩니다.
모니터링 시스템과 보정 제어를 통해 슬라이더의 위치를 ±0.01mm의 정확도로 제어할 수 있습니다. 모션 모드를 프로그래밍하여 슬라이더의 속도와 궤적을 제어할 수 있습니다.
이를 통해 스탬핑 속도, 소음 및 진동이 감소하여 스탬핑 작업 환경이 개선되고 다이의 수명이 연장됩니다.
또한 슬라이더의 출력력을 최대 출력력의 ±1.6%의 정밀도로 제어할 수 있습니다. 이를 통해 고강도의 대형 패널을 제작할 수 있습니다. 강철 및 알루미늄 합금 자동차 산업의 번호판.
마그네슘 합금, 알루미늄 합금 및 티타늄 합금과 같이 성형이 어려운 재료는 다음을 조합하여 쉽게 성형할 수 있습니다. 다이 디자인 및 주변 시스템 제어.
토글형 서보 구조
크랭크샤프트 직접 구동 서보 구조
그림 5는 슐러 더블 서보 하단 드라이브 멀티 스테이션 프레스를 보여줍니다.
그림 5 슐러 더블 서보 하단 드라이브 프레스
더블 서보 하단 드라이브 프레스는 왼쪽과 오른쪽에 각각 하나씩 있는 두 개의 별도 서보 모터 그룹으로 구동됩니다. 이 모터는 양쪽에 있는 4개의 가이드 컬럼을 구동하여 슬라이딩 블록의 움직임을 가능하게 합니다.
왼쪽과 오른쪽에 독립적인 전송 메커니즘이 있어 그림 6과 같이 테이블 양쪽에 큰 치수를 가질 수 있으므로 대형 테이블과 고톤수 프레스에 적합합니다.
그림 6 더블 서보 멀티 스테이션 프레스
더블 서보 하단 드라이브 프레스는 두 개의 서보 모터 그룹을 정밀하게 제어하여 왼쪽과 오른쪽 슬라이더를 동시에 움직입니다.
슬라이더에 편심 부하가 발생하는 경우 전기 제어를 통해 슬라이더의 평행도를 조정할 수 있어 사용자 요구 사항에 맞게 더욱 유연하게 조정할 수 있습니다.
하단 드라이브 프레스는 일반 프레스에 비해 편심 하중 강도와 정밀 곡선이 더 우수합니다. 정확도 요구 사항을 충족하면서도 편심 하중에 대한 저항력이 향상되고 편심 하중 적용을 위한 더 넓은 면적을 제공합니다.
제조업의 경쟁이 치열해지면서 고정밀 고품질 제품을 생산할 수 있고 효율성이 향상된 서보 프레스에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 수요는 단조 기계 개발의 미래 궤적과 밀접하게 맞물려 있는 서보 프레스의 고유한 장점에 의해 주도되고 있습니다.
서보 프레스는 다음과 같은 다양한 이점을 제공합니다:
스트로크와 성형 속도를 동적으로 조정하는 서보 프레스의 기능 덕분에 성형 공정을 미세하게 제어할 수 있습니다. 이러한 정밀한 제어는 하단 데드 센터에서 탁월한 정확도를 보장하여 제품 버의 발생을 크게 줄여줍니다. 또한 최적화된 모션 프로파일로 인한 금형 진동 감소로 금형 수명이 연장되어 툴링 비용이 절감되고 전반적인 장비 효율(OEE)이 개선됩니다.
서보 프레스의 혁신적인 설계는 기존 기계식 프레스의 패러다임 전환을 의미합니다. 서보 프레스는 플라이휠, 클러치, 브레이크와 같은 부품을 제거함으로써 기계 운영 비용을 절감할 뿐만 아니라 유지보수 요건을 최소화하고 신뢰성을 향상시킵니다. 드라이브 트레인이 단순화되어 더욱 컴팩트한 설계가 가능하고 스마트 제조 환경에 쉽게 통합할 수 있습니다.
인더스트리 4.0과 스마트 제조 이니셔티브가 탄력을 받으면서 서보 프레스는 주요 제조 부문에서 점점 더 중요한 역할을 하게 될 것입니다. 서보 프레스의 적응성과 정밀성 덕분에 다음과 같은 산업에서 특히 가치가 높습니다:
또한 서보 프레스 시스템에 내재된 데이터 수집 및 분석 기능은 예측 유지보수 및 실시간 공정 최적화 추세와 잘 맞아떨어져 정밀 제조 분야에서 그 매력을 더욱 높여줍니다.
먼저 서보 프레스에 필요한 정확도를 고려합니다.
정확도는 프레스가 지정된 압력 및 위치 설정값에 도달하는 정밀도를 말합니다. 정확도는 드라이버 해상도, 압력 트랜스듀서 감도, 서보 모터 정밀도, 전체 시스템 응답 시간 등 여러 요소의 영향을 받습니다.
서보 모터 및 드라이버 제어 기술이 발전하고 통합됨에 따라 서보 프레스의 반복성이 크게 향상되었습니다. 이로 인해 다양한 산업과 공정에 걸쳐 적용 범위가 확대되었습니다.
높은 정확도가 요구되는 애플리케이션의 경우 프레스 구성에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 평가해야 할 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:
둘째, 서보 프레스의 구조 설계를 고려합니다.
제조업체는 다양한 애플리케이션에 적합한 다양한 서보 프레스 구조를 제공합니다. 일반적인 구성은 다음과 같습니다:
프레스 구조의 선택은 공작물 크기, 필요한 접근, 사용 가능한 바닥 공간 및 공정 요구 사항과 같은 요소를 기반으로 해야 합니다.
서보 프레스는 다음과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있습니다:
각 기능에는 특정 구조적 특징이나 기능이 필요할 수 있습니다. 예를 들어 딥 드로잉 작업에는 단순한 스탬핑 애플리케이션에 비해 더 긴 스트로크와 더 높은 톤수 용량을 갖춘 프레스가 필요할 수 있습니다.
서보 프레스를 선택할 때는 특정 제품 및 프로세스 요구 사항을 분석하는 것이 중요합니다. 다음과 같은 요소를 고려하세요:
이러한 요소를 신중하게 평가하고 사용 가능한 서보 프레스 옵션과 일치시키면 금속 성형 작업에서 최적의 성능, 효율성 및 품질을 보장할 수 있습니다.
스탬핑 산업은 서보 프레스 기술의 등장으로 인해 중대한 변화의 기로에 서 있습니다. 이 혁신은 스탬핑 회사의 경쟁력을 크게 향상시키고 스탬핑 산업의 다양한 부문에 걸쳐 발전을 촉진할 것입니다.
서보 프레스 기술의 잠재력은 엄청나지만, 널리 채택되는 데는 여러 가지 어려움이 있습니다. 이 기술은 여전히 자본 집약적이며, 많은 제조업체가 핵심 서보 프레스 기술을 완전히 숙달하지 못해 운영이 불안정한 경우도 있습니다. 이러한 기술 격차는 특히 현재와 같은 경기 침체와 자동차 중심 제조 부문의 수익성 저하 상황에서 수익성이 낮은 소규모 스탬핑 업체에게 장벽이 되고 있습니다.
그러나 경제 상황이 개선됨에 따라 서보 프레스에 대한 수요가 급증할 것으로 예상됩니다. 업계 리더들은 향후 5~10년 내에 비용 효율적이고 안정적인 서보 프레스 솔루션을 개발할 것으로 예상되며, 이는 스탬핑 산업의 전반적인 경쟁력을 강화할 것입니다. 프레스 드라이브에 AC 서보 모터를 통합하는 것은 전례 없는 수준의 유연성, 지능 및 운영 효율성을 제공하는 패러다임의 전환을 의미합니다. 이러한 기술적 도약은 차세대 성형 장비 개발의 궤적과도 일치합니다.
서보 프레스 시장은 빠르게 진화하고 있습니다. 관련 기술이 성숙하고 수입 제품과의 경쟁이 심화됨에 따라 서보 기술의 시장 가격이 크게 하락할 것으로 예상됩니다. 이러한 가격 조정은 기술 발전과 함께 광범위한 성형 장비 애플리케이션에서 서보 프레스의 도입을 가속화할 것으로 예상됩니다.
서보 프레스 기술의 미래 환경에 영향을 미칠 주요 요소는 다음과 같습니다:
기술이 성숙하고 접근성이 높아지면서 서보 프레스는 금속 성형 공정의 생산성, 정밀성 및 다양성을 재정의하고 궁극적으로 글로벌 스탬핑 산업의 경쟁 구도를 재편할 것입니다.
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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