전기식 프레스 브레이크: 모터 및 나사

의 작동 원리 전기 프레스 브레이크 전기 에너지 구동을 기반으로 합니다. 서보 모터와 정밀 기계식 전달 시스템을 통해 전기 에너지가 기계 에너지로 변환됩니다. 수치 제어 시스템을 사용하여 굽힘 각도, 깊이 및 속도를 정밀하게 제어합니다. 유압식 굽힘기와 비교했을 때, 전기 프레스 브레이크는 환경 친화적이며 에너지 소비량이 적고, 정밀도가 높으며, 소음이 적고, 유지 보수 비용이 상대적으로 낮습니다. 박판의 정밀 굽힘 가공에 적합하며 판금 가공 및 전자 제품 제조 등에 널리 사용됩니다. 제어 시스템은 사전 설정된 프로그램이나 작업자의 지시에 따라 모터를 구동하여 슬라이더를 위아래로 움직여 금속판을 정밀하게 굽힙니다. 모터 구동의 장점은 제어의 정확성과 반복성을 통해 고품질 굽힘 결과를 보장한다는 것입니다.

전기식 프레스 브레이크의 핵심 구성 요소:

서보 모터: 서보 모터는 동력원을 제공하고, 출력을 정밀하게 제어하여 굽힘 가공 시 위치 및 각도 제어를 실현합니다. 서보 모터의 빠른 응답 속도와 정확도는 굽힘 품질을 보장하는 핵심 요소입니다.
가이드 레일 및 슬라이더: 굽힘 헤드 또는 작업대의 부드럽고 정확한 움직임을 보장하고 굽힘 작업 중 방향과 위치의 안정성을 보장합니다.
기계적 전달 시스템(나사, 기어, 동기 벨트 등): 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 벤딩 헤드를 상하로 움직입니다. 고정밀 전달 시스템은 벤딩 각도의 정확성을 보장합니다.
굽힘 머리: 금속판을 기계적으로 클램핑하고 구부려 실제로 구부리는 작업을 수행하는 부분입니다.
제어 시스템(CNC 시스템): 조작 인터페이스와 지능형 제어 코어, 사전 설정된 프로그램이나 수동 명령에 따라 서보 모터를 제어하여 정밀한 굽힘을 구현합니다.
디스플레이 패널/조작 인터페이스: 작업자가 매개변수를 설정하고, 굽힘 상태를 모니터링하고, 프로그램을 조정하는 등의 작업에 편리합니다.
센서 : 굽힘 각도, 위치, 압력 및 기타 매개변수를 실시간으로 모니터링하고 제어 시스템에 피드백하여 동적 조정을 수행하고 굽힘 정확도를 보장합니다.
전원 공급 시스템: 다양한 전자부품의 안정적인 작동을 보장하기 위한 전원공급장치입니다.

전기식 프레스 브레이크의 장점:

환경 보호 및 에너지 절약: 전기식 프레스 브레이크는 유압 오일을 필요로 하지 않으므로 오일 오염을 줄이고 환경 친화적입니다.
에너지 소비가 적고, 모터 구동 효율이 높아 운영 비용을 효과적으로 절감할 수 있습니다.
높은 정밀도와 좋은 반복성: 서보 모터와 CNC 시스템을 사용하여 굽힘 각도, 위치 및 깊이를 더욱 정밀하게 조절할 수 있습니다. 반복 굽힘 정밀도가 안정적이며 일괄 처리에 적합합니다.
쉬운 조작 : 제어 시스템은 사용자 친화적이고, 조작 인터페이스는 친근하며, 조작이 편리합니다.
자동화 프로그램을 탑재하여 신속한 디버깅과 다중 프로세스 자동 작업을 실현할 수 있습니다.
낮은 유지 보수 비용: 기계 구조가 간단하고 유압 시스템에 오일 회로 및 솔레노이드 밸브와 같은 취약한 부분이 없어 유지 보수가 더욱 편리합니다. 오일 누출로 인한 문제를 줄이고 장비의 수명을 연장합니다. 낮은 소음: 작동 중 소음이 적어 작업 환경을 개선합니다.
빠른 응답 속도: 서보 모터는 빠른 응답 성능, 빠른 굽힘 속도, 향상된 생산 효율성을 제공합니다.
더 높은 안전성: 전자 제어 시스템은 작업 안전을 강화하기 위해 다양한 안전 보호 조치를 갖추고 있습니다.

서보 모터 선택의 중요성:

구동 굽힘 운동: 서보 모터는 벤딩 머신에 정밀한 동력을 공급하고, 상하 금형 또는 좌우 금형의 움직임을 제어하며, 금속판의 벤딩 작업을 구현합니다. 이 구동 방식은 기존 유압 시스템보다 민감하고 정확합니다.
고정밀 위치 제어: 서보 모터는 정밀한 각도 및 위치 제어를 달성하고 굽힘 각도의 정확도를 보장하며 복잡하거나 요구 사항이 높은 굽힘 공정의 요구 사항을 충족합니다.
빠른 대응과 조정을 실현하세요: 서보 시스템은 고속 응답 성능을 갖추고 있어 굽힘 가공 중에 금형 위치와 압력을 빠르게 조절할 수 있어 생산 효율성과 굽힘 품질이 향상됩니다.
에너지 회수 및 에너지 절약: 일부 설계에서는 서보 시스템이 이동 중에 에너지를 회수하고, 에너지 소비를 줄이며, 전반적인 에너지 효율을 개선할 수 있습니다.
기계 구조와 유지관리를 단순화합니다. 유압 시스템 대신 서보 모터를 사용하면 유압 오일과 오일 회로의 복잡성이 줄어들고, 유지 보수 비용과 장비 고장 위험이 줄어듭니다.

전기식 프레스 브레이크 최적화 전략:

1. 고성능 드라이브 구성 요소를 선택하세요
   서보 모터: 빠른 응답 속도와 안정적인 토크를 갖춘 서보 모터를 선택하여 동작의 정확성과 역동적인 반응을 확보하세요.
   전달 메커니즘: 와이어 로프, 볼 스크류, 동기 벨트 또는 기어 전달과 같은 고강성, 저간격 전달 구성 요소를 사용하여 전달 오류를 줄입니다.
2. 정밀한 전송 구조를 사용하세요
   볼 스크류: 높은 효율성과 높은 정밀도를 갖추고 있어 부드럽고 정밀한 움직임을 달성하는 데 도움이 됩니다.
   동기 벨트 또는 체인: 장거리 전송에 사용하면 전송 효율과 내구성이 향상됩니다.
   선형 가이드: 모션 경로의 선형성을 보장하고 편차를 줄입니다.
3. 합리적인 감속장치를 설계하세요
   효율적인 감속기를 사용하면 에너지 손실을 줄이는 동시에 안정적인 토크 전달이 보장됩니다.
   속도와 토크 요구 사항을 고려하여 적절한 기어비를 선택하세요.
4. 강성 강화 및 충격 흡수 대책 강화
   진동과 변형을 줄이기 위해 구조 설계의 강성을 강화합니다.
   이동 시 진동을 줄이기 위해 주요 부분에 댐핑 구조를 추가했습니다.
5. 통합 폐쇄 루프 제어
   인코더와 센서를 사용하여 피드백 제어를 달성하고, 실시간으로 동작 매개변수를 조정하고, 굽힘 각도의 정확성을 보장합니다.
   고급 제어 알고리즘(PID, 모델 예측 제어 등)을 채택하여 동작 궤적을 최적화합니다.
6. 윤활 및 유지관리 최적화
   마찰과 마모를 줄이려면 변속기 구성품을 정기적으로 윤활하세요.
   유지관리가 쉽고 주요 구성요소를 쉽게 감지하고 교체할 수 있는 구조를 설계합니다.
7. 디지털 시뮬레이션 및 테스트
   CAD/CAM 소프트웨어를 통해 모션 시뮬레이션을 수행하여 변속 시스템의 성능을 사전에 평가합니다.
   실제 설계에 앞서 동적 분석을 수행하여 전송 매개변수를 최적화합니다.

전동 프레스 브레이크의 나사봉을 어떻게 선택합니까?

나사의 선택 전기 프레스 브레이크 장비의 하중 특성, 정확도 요구 사항, 동작 매개변수 및 구조 설계를 종합적으로 고려해야 합니다. 자세한 선정 과정과 주요 사항은 다음과 같습니다.

1.나사 선정의 핵심 매개변수를 명확히 하세요

• 부하 분석
  축 하중 : 굽힘력에 의해 결정되며, 기계 구조를 통해 나사에 전달되는 최대 굽힘력의 축력(Fₐ)을 계산해야 합니다.
  예: 굽힘 기계의 최대 압력이 100kN이고 기계적 전달 효율이 80%인 경우 나사의 축 하중 Fₐ=100kN/80%=125kN입니다.
  반경방향 하중: 슬라이더, 금형 등의 이동부품의 무게와 편심하중으로 인해 발생하며, 반경방향 힘에 의한 나사의 굽힘 변형을 방지하는 것이 필요하다.
  동적 하중: 가속/감속 시의 관성력(F=ma), 슬라이더 질량(m), 최대 가속도(a)를 고려해야 합니다.
• 정확도 요구 사항
  위치 정확도: 굽힘 기계의 작업물에 대한 굽힘 각도 정확도는 일반적으로 ±0.5° 이내여야 하며, 이에 상응하는 나사의 위치 정확도는 0.01~0.05mm/1000mm에 도달해야 합니다(예: C7등급 볼 나사).
  반복성: 작업물의 일관성에 영향을 미칩니다. 반복성이 ≤±0.005mm인 리드 스크류를 선택하는 것이 좋습니다.
• 동작 매개변수
  최대 속도(v) : 생산 효율에 따라 결정되며, 예를 들어 슬라이더의 최대 하향 속도는 일반적으로 100~200mm/s입니다.
  가속도(a): 동적 반응에 영향을 미치며 일반적으로 500~1000mm/s²이며 고속 모델일수록 더 높은 값이 요구됩니다.
  리드(P): 리드가 클수록 회전 속도는 높아지지만, 토크 요구량도 커집니다. 일반적으로 사용되는 리드는 10~20mm입니다.

2. 나사 유형 선택: 볼 스크류 vs 사다리꼴 스크류

추천: 전기식 프레스 브레이크는 고정밀성과 고효율성 요구 사항을 충족할 수 있기 때문에 볼스크류를 선호합니다.

1. 나사 직경(d₀)을 결정하세요
   축 하중 Fₐ를 기준으로 볼스크류 정격 동적 하중(Cₐ) 공식을 참고하세요: Ca​=Fa​×31000L​​×fw​×fh​
   어디에:
   L은 예상 수명(mm)으로 일반적으로 1만~5만 mm입니다.
   f_w는 하중 계수(충격 하중의 경우 1.5~2.5)입니다.
   f_h는 경도 계수(볼 스크류 경도가 ≥1HRC인 경우 58)입니다.
   예: Fₐ=125kN, L=3만mm, f_w=2이면 Cₐ=125×√[3]{3000}×2≈125×14.4×2=3600kN이고 정격 동적 하중 ≥3600kN의 나사를 선택해야 합니다(예: 직경 63mm, 리드 20mm의 볼 나사).
   2. 임계 속도 및 안정성 확인
   임계 속도(n_c): 고속 운전 중 공진을 방지하기 위한 공식은 다음과 같습니다: nc​=L2997​×d02​
   여기서 L은 나사 지지 간격(mm)이고, 실제 속도 n < n_c(일반적으로 n < 0.8n_c)를 보장하는 것이 필요합니다.
   축 안정성: 종횡비(L/d₀)가 큰 경우 나사가 압축되어 구부러지는 것을 방지하기 위해 좌굴 하중을 확인해야 합니다.
   3. 모터와 변속기 비율을 맞춰주세요
   모터 토크(T): 계산 공식은 다음과 같습니다. T=2π×ηFa​×P​+Tf​
   여기서 η는 스크류 효율(볼 스크류의 경우 0.9)이고, T_f는 마찰 토크(부하 토크의 약 0.1~0.2배)입니다.
   전달비(i): 모터의 최대 속도가 n_m일 때, i=v×60nm×P를 만족해야 합니다.
   예: v=150mm/s, P=16mm, n_m=3000rpm이면 i=3000×16/(150×60)=5.33이 되어 i=5의 감속비를 선택할 수 있습니다.
2. 정확도 수준 및 예압 방법
   ISO 규격에 따르면 C5~C7 레벨은 일반 굽힘 기계에 적합하고, C3 레벨은 정밀 굽힘 기계에 적합합니다.
   예압 방식: 더블 너트 예압은 틈새를 없애고 강성을 향상시키며 고정밀도 시나리오에 적합합니다. 예압이 없는 싱글 너트는 비용이 낮지만 틈새가 있습니다.

구조 설계 및 설치의 핵심 사항

1. 지지방식 : 양쪽 끝 고정(강성이 가장 높아 긴 나사에 적합), 한쪽 끝 고정 + 한쪽 끝 지지(구조가 간단하여 중간 및 짧은 나사에 적합).
2. 윤활 및 보호: 볼 스크류에는 리튬 기반 그리스를 정기적으로 바르거나 자동 윤활 시스템을 사용해야 하며, 먼지 커버(벨로우즈, 스틸 벨트 커버 등)를 설치하여 먼지가 들어와 수명에 영향을 미치는 것을 방지해야 합니다.
3. 열팽창 보상: 긴 나사는 온도 변화로 인한 신장을 고려해야 하며, 이는 사전 늘이거나 보상 간격을 예약하여 설치할 수 있습니다.

선택 사례 참조

모델: 70톤 전기식 프레스 브레이크, 작업대 길이 2미터, 위치 정확도 ±0.03mm.
나사 선택: 전조 볼 나사(연삭 나사보다 비용이 저렴하고 일반적인 정확도 충족), 직경 × 리드: 50mm×16mm, 정확도 수준: C7, 지지 방식: 양쪽 끝 고정 + 더블 너트 사전 조임; 모터 매칭: 서보 모터 출력 7.5kW, 감속비 i=4, 최대 속도 2000rpm, 슬라이더 속도 200mm/s 충족.

주의 사항

1. 하중 변동 : 굽힘 과정에서 하중은 일정하지 않으므로 최대 하중에 따라 모델을 선정하고 안전율(1.5~2배)을 고려해야 합니다.
2. 강성 매칭: 나사 막대의 강성은 나사 막대의 변형으로 인한 정확도 손실을 방지하기 위해 프레임과 슬라이더의 강성과 조화를 이루어야 합니다.