하모닉 감속기 vs. 하모닉 로터리 액추에이터: CNC 공작기계에 더 적합한 것은?

안녕하세요, 저는 HONPINE의 기술 이사 Theodore Li입니다.

많은 고객이 CNC 공작기계용 하모닉 드라이브 부품을 선택할 때 공통적인 질문에 직면합니다. 하모닉 감속기와 하모닉 로터리 액추에이터 중 무엇을 선택해야 할까요?

이 글에서는 이 두 가지 솔루션의 차이점을 설명하고 CNC 애플리케이션에 더 적합한 제품을 결정하는 데 도움을 드리겠습니다.

CNC 공작기계용 하모닉 감속기와 하모닉 로터리 액추에이터 중 선택할 때는 부하 용량, 강성, 위치 결정 정밀도, 모터 및 제어 시스템 호환성, 설치 공간 및 특정 애플리케이션 요구 사항을 포함한 여러 핵심 요소를 고려해야 합니다.

이러한 요소 중 부하 용량과 강성을 최우선으로 고려해야 합니다. 일반적인 자동화 장비와 달리 CNC 공작기계의 특정 회전축은 정밀한 위치 결정을 달성해야 할 뿐만 아니라 가공 작업 중 발생하는 외력도 견뎌야 합니다.

하모닉 감속기가 CNC 제4축 애플리케이션에 적합한 이유는 무엇일까요?

하모닉 감속기는 거의 제로에 가까운 백래시, 높은 위치 결정 정밀도, 높은 감속비 및 컴팩트한 설계라는 핵심 장점으로 인해 로터리 테이블과 같은 CNC 제4축 애플리케이션에 특히 적합합니다.

이러한 특성은 정밀한 인덱싱, 설치 공간의 효율적인 활용 및 빠른 모션 제어가 필요한 CNC 로터리 테이블에 하모닉 감속기를 매력적인 솔루션으로 만듭니다.

하모닉 감속기는 플렉스 스플라인의 탄성 변형을 통해 작동하며, 이를 통해 컴팩트한 구조에서 높은 감속비를 구현할 수 있습니다.

이 고유한 전달 원리는 고정밀, 높은 토크 밀도, 컴팩트한 치수 및 부드러운 모션에 대한 CNC 제4축 시스템의 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.

그러나 하모닉 감속기의 적합성은 비틀림 강성, 부하 용량, 베어링 배열 및 가공력에 대한 저항성에도 좌우됩니다. 중절삭 애플리케이션의 경우 이러한 요소를 신중하게 평가해야 합니다.

하모닉 로터리 액추에이터가 CNC 제5축 애플리케이션에 더 적합할까요?

반드시 그렇지는 않습니다. 가장 적합한 솔루션은 여전히 CNC 기계의 구체적인 기술 요구 사항에 따라 달라집니다.

그러나 최근 몇 년간 고객에게 서비스를 제공한 HONPINE의 경험에 따르면, 컴팩트한 CNC 5축 시스템용 통합형 하모닉 로터리 액추에이터에 대한 관심이 증가하고 있음을 확인했습니다.

5축 CNC 기계는 일반적으로 X, Y, Z의 세 선형축과 A/C 또는 B/C와 같은 두 회전축으로 구성됩니다.

단일 회전축 메커니즘과 비교할 때 5축 시스템은 두 회전축 간의 동기화된 모션을 필요로 합니다. 일부 복잡한 곡면 가공 작업에는 동시 5축 보간도 필요합니다.

컴팩트한 5축 메커니즘에서 하모닉 로터리 액추에이터는 네 가지 핵심 장점을 제공합니다.

1. 통합 설계로 장비 크기 축소

5축 로터리 테이블은 제한된 설치 공간 내에 두 개의 회전축, 구동 시스템, 베어링 및 케이블을 수용해야 하는 경우가 많습니다.

하모닉 로터리 액추에이터는 모터, 하모닉 감속기 및 엔코더를 컴팩트한 단일 유닛에 통합합니다.

이러한 통합은 별도의 전달 부품 및 기계적 연결 수를 줄여 더욱 컴팩트한 A/C축 또는 B/C축 구성을 가능하게 합니다.

2. 통합 피드백으로 동기화된 다축 제어 지원

5축 가공에는 정밀한 회전축 위치 결정, 부드러운 속도 제어 및 빠른 동적 성능이 필요합니다.

매칭된 모터, 감속기 및 피드백 시스템을 결합함으로써 통합형 서보 액추에이터는 폐루프 모션 제어를 지원하면서 시스템 통합의 일부 측면을 간소화할 수 있습니다.

그러나 이것이 통합형 액추에이터가 하모닉 감속기와 결합된 별도 서보 모터보다 본질적으로 더 높은 제어 정밀도를 제공한다는 의미는 아닙니다.

실제 다축 가공 성능은 여전히 CNC 컨트롤러, 전체 기계 강성, 피드백 구성 및 기계 보정에 따라 달라집니다.

3. 중공축 설계로 케이블 배선 간소화

일부 하모닉 로터리 액추에이터는 중공축 설계를 채택하여 전기 케이블, 공압 튜브 및 기타 연결부가 회전 중심을 통과할 수 있도록 합니다.

5축 틸팅 헤드 및 로터리 테이블에서 이러한 구성은 외부 케이블 배선 요구 사항을 줄이고 공간 활용도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

그러나 연속 회전 애플리케이션에서는 케이블 꼬임과 로터리 유니온 또는 슬립 링의 필요 가능성을 여전히 고려해야 합니다.

4. 간소화된 기계 설계 및 조립

모터, 하모닉 감속기, 커플링 및 엔코더를 개별적으로 선택하고 조립하는 방식과 비교하면, 통합형 하모닉 로터리 액추에이터는 기계적 인터페이스 수를 줄일 수 있습니다.

이를 통해 장비 설계, 조립 및 시운전을 간소화하고 전체 기계 개발 프로세스를 단축할 수 있습니다.

CNC 애플리케이션용 HONPINE 58 시리즈 하모닉 로터리 액추에이터

컴팩트하고 고정밀인 회전 구동 솔루션을 찾는 고객에게 HONPINE 58 시리즈 하모닉 로터리 액추에이터를 소개하고자 합니다.

HONPINE 58 시리즈는 탁월한 강성과 위치 결정 정밀도를 제공하도록 설계되었습니다.

세 가지 핵심 구성 요소를 하나의 컴팩트한 유닛에 통합합니다:

- 고정밀 하모닉 감속기

- 프레임리스 토크 모터

- 고해상도 26비트 엔코더

이 액추에이터는 또한 47 mm 중공 보어를 갖추어 케이블 및 기타 연결부를 위한 편리한 배선 공간을 제공합니다.

실험실 테스트를 통해 입증된 탁월한 강성

HONPINE 실험실에서는 길이가 거의 2미터인 레버를 사용하여 강성 시연을 진행했습니다.

테스트 중 레버를 통해 액추에이터의 출력단에 힘을 가하고 다이얼 인디케이터를 사용하여 변위를 모니터링했습니다.

이러한 레버 유발 하중에서도 다이얼 인디케이터는 눈에 띄는 움직임을 거의 나타내지 않았습니다.

더 중요한 점은 이 실험에 사용된 하모닉 로터리 액추에이터에 브레이크 메커니즘이 장착되어 있지 않았다는 것입니다.

이 테스트는 추가 기계식 브레이크에 의존하는 대신, 테스트 조건에서 액추에이터가 본질적으로 처짐에 저항하는 성능을 입증하기 위한 것이었습니다.

이 결과는 HONPINE 58 시리즈 하모닉 로터리 액추에이터의 인상적인 강성을 보여 줍니다.

강성을 유지하면서 달성하는 높은 위치 결정 정밀도

높은 강성 외에도 HONPINE 58 시리즈 하모닉 로터리 액추에이터는 뛰어난 위치 결정 성능을 구현합니다.

HONPINE의 실험실 테스트 결과에 따르면 주요 정밀도 사양은 다음과 같습니다:

이 결과는 액추에이터가 높은 강성과 정밀한 모션 제어를 결합할 수 있음을 보여 줍니다.

아래는 당사의 레이저 측정 시스템을 사용하여 생성한 정밀도 테스트 보고서입니다.

[이미지 삽입: HONPINE 58 시리즈 하모닉 로터리 액추에이터 정밀도 테스트 보고서]

CNC 공작기계에서 모든 액추에이터의 최종 성능은 설치 구조, 적용 하중, 제어 구성 및 전체 기계 설계에도 좌우된다는 점에 유의해야 합니다.

CNC 하모닉 드라이브 솔루션은 HONPINE에 문의하세요

CNC 제4축 로터리 테이블, 컴팩트한 5축 가공 시스템 또는 맞춤형 회전 위치 결정 메커니즘을 개발하고 있다면, 신뢰할 수 있는 성능을 달성하기 위해 적합한 하모닉 드라이브 솔루션을 선택하는 것이 필수적입니다.

HONPINE은 광범위한 정밀 모션 애플리케이션을 위한 하모닉 감속기와 통합형 하모닉 로터리 액추에이터를 제공합니다.

지금 HONPINE에 문의하여 CNC 공작기계용 하모닉 감속기 및 로터리 액추에이터에 대해 자세히 알아보고, 추가 기술 사양, 제품 문서 및 애플리케이션 지원을 받으세요.