서보 스탬핑 프레스 vs. 공압 프레스

둘 다 펀치 프레스지만, 서보 프레스는 캘리퍼스를 착용한 것처럼 작동하는 반면, 공압식 프레스는 쇠망치를 휘두르는 것과 비슷합니다. 차이점은 정밀도뿐만 아니라 생산 라인의 최종 이익에도 있습니다.

올바른 선택을 하면 효율성과 비용 절감 효과를 얻을 수 있지만, 잘못된 선택을 하면 정밀성이 떨어지고 에너지 소비가 과다하게 됩니다.
오늘은 두 가지 유형의 펀치 프레스의 핵심적인 차이점을 알아보겠습니다. 차이점을 읽어보시면 작업장에 어떤 제품을 선택해야 할지 알 수 있을 겁니다.

목차

공압 스탬핑 프레스란 무엇인가요? (전통적인 기계식 - 에어 클러치/브레이크)

공압 스탬핑 프레스는 다음과 같이도 알려져 있습니다. 공압 프레스 공압 펀치 프레스는 금속 스탬핑 분야에서 널리 사용되는 기계입니다. 핵심 설계는 일정한 속도로 작동하는 AC 유도 전동기를 기반으로 합니다.

공압 프레스는 어떻게 작동하나요?

에너지 저장 및 전송: 모터는 무거운 플라이휠을 지속적으로 구동하여 운동 에너지를 저장합니다. 작동 중에는 공기 클러치가 작동하여 플라이휠의 회전을 크랭크축(또는 편심 기어)으로 전달합니다.

동작 변환: 크랭크 샤프트/편심 기어는 연결봉 메커니즘을 통해 회전 운동을 램/슬라이더의 선형 왕복 운동으로 변환합니다.

멎는: 사이클이 끝나면 공압 공기 브레이크가 작동하여 움직임을 멈춥니다.

공압 프레스

동작 특성

고정 사이클: 고정된 스트로크 길이와 고정된 속도 곡선(사인파).

융통성 없는 경로: 램 궤적, 속도, 하사점(BDC) 위치는 기본적으로 고정되어 있으며, 기계적 조정은 제한적입니다. 각 스트로크는 주로 플라이휠에 저장된 관성 에너지에 의존합니다.

성능 및 유연성:

고정 곡선: 움직임은 엄격한 사인파 곡선을 따릅니다. BDC 근처에서 가장 빠르고 상하사점에서는 속도가 0입니다.

고정 스트로크: 길이는 기계적으로 결정되며(크랭크 편심), 조정은 제한적이고 시간이 많이 걸립니다.

단일 속도: 분당 최대 스트로크 수(SPM)가 중요하지만, 스트로크 내의 속도 변화는 제어할 수 없습니다.

낮은 유연성: 특수한 동작 프로파일이 필요한 공정(예: 딥 드로잉, 코이닝, 태핑, 아이어닝)에는 적합하지 않습니다.

정밀성 및 제어

반복성: 기계적 공차(베어링 유격, 연결부 마모)에 따라 달라지며, 일반적으로 ±0.1mm 정도입니다. 관성으로 인해 시간이 지남에 따라 그리고 고속에서는 정확도가 저하됩니다.

BDC 안정성: 플라이휠 관성과 하중 변화에 크게 영향을 받아 안정성이 낮아집니다.

제어: 기본 시동/정지(클러치/브레이크 사용). 정밀한 힘/톤수 제어에는 별도의 유압/공압 쿠션이 필요하며, 그 한계가 있습니다.

효율성 및 생산성

고속 이점: 플라이휠 에너지로 인해 긴 스트로크와 간단한 블랭킹 작업에 높은 정격 SPM이 뛰어납니다.

실제 효율성: 정지 시간이나 느린 성형이 필요한 공정에서는 속도를 활용할 수 없습니다. 심지어 속도를 줄여야 할 수도 있습니다.

전환 시간: 스트로크를 조정하거나 다이를 교체하려면 긴 기계적 정지 시간이 필요합니다.

에너지 및 환경

지속적인 에너지 소모: 모터는 플라이휠을 계속 회전시키기 위해 계속 작동하며, 유휴 상태일 때에도 상당한 양의 전력을 소모합니다(총 에너지는 30%-70%이며, 이는 사용량/플라이휠 크기에 따라 달라집니다).

공기 소비량: 클러치/브레이크 작동에 사용되는 압축 공기는 추가적인 에너지 비용을 발생시킵니다.

소음 및 진동: 플라이휠, 클러치 결합 및 기계적 충격으로 인한 높은 소음 및 진동 수준.

금형 수명 및 부품 품질

충격 응력: 고유의 고속 충격으로 인해 금형(특히 정밀/취성 유형)에 응력이 가해져 마모와 파손이 가속화됩니다.

유량 제어 불량: 고정 곡선은 복잡한 성형(예: 딥 드로잉)에서 재료 흐름 최적화를 방해하여 균열이나 주름 발생 위험을 높입니다.

낮은 일관성: 정밀도와 안정성이 낮아져 부품 균일성이 저하됩니다.

구조 및 유지 관리

복잡한 디자인: 움직이는 부품이 다양합니다. 모터, 플라이휠, 클러치, 브레이크, 크랭크샤프트/편심기어, 연결장치.

높은 유지 관리 비용: 마모 부품(클러치/브레이크 라이닝, 베어링, 드라이브 키, 윤활 시스템)에는 정기적인 점검, 조정 및 교체가 필요합니다.

높은 유지 관리 비용: 예비 부품(라이닝)과 노동력으로 인한 누적 비용이 상당합니다.

비용: 초기 투자 대비 TCO(총 소유 비용)

낮은 초기 비용: 성숙한 기술, 비교적 "단순한" 구조, 낮은 제조 비용. 구매 가격은 일반적으로 동급 톤수의 서보 프레스보다 훨씬 저렴합니다.

더 높은 TCO: 상당한 에너지 소비, 높은 유지 관리 비용(부품, 노동비), 짧아진 금형 수명, 낮은 수율로 인해 장기적으로 TCO가 훨씬 높아지는 경우가 많습니다.

공압 프레스에 적합한 응용 분야

대량 단순 블랭킹(예: 표준 부품, 전기강판 적층).

정밀도가 낮거나 복잡한 형상의 요구 사항이 있는 애플리케이션입니다.

예산에 민감한 구매자는 장기적인 에너지 비용에 덜 민감합니다.

매우 높은 정격 SPM을 요구하는 단순하고 긴 스트로크 작업입니다.

TP-EX 시리즈 C-프레임 공압 프레스 솔루션:

기존 공압 프레스의 단순성과 고속 블랭킹 기능이 이상적인 응용 분야의 경우 TP-EX 시리즈 C 프레임 공압 프레스는 견고하고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 또한 공압 프레스 맞춤 제작15톤에서 400톤까지 제공되는 TP-EX 시리즈는 다용도 C형 프레임 구조 내에서 공압 스탬핑 프레스 기술의 핵심적인 장점을 제공하며, 대량 생산 시 효율성이 요구되는 다양한 표준 스탬핑 작업에 적합합니다.

TP-EX 시리즈 공압 프레스 10~400톤

서보 스탬핑 프레스란 무엇인가?(스탬핑의 혁신)

서보 스탬핑 프레스(전기 서보 프레스라고도 함)는 기존의 플라이휠, 클러치, 브레이크 시스템을 고출력 서보 모터(일반적으로 영구 자석 동기 모터)로 대체한 고급 유형의 스탬핑 프레스입니다.

서보 스탬핑 프레스는 어떻게 작동하나요?

핵심 기술: 전기 서보 드라이브

드라이브 소스: 고출력 서보 모터(일반적으로 영구 자석 동기 모터).

전력 전달: 서보 모터는 볼 스크류나 연결 장치(토글 타입 등)를 직접 구동하여 슬라이드를 움직입니다. 따라서 플라이휠과 기존의 클러치/브레이크 시스템이 필요 없습니다.

모션 컨트롤: 완전 디지털 프로그래밍 가능 제어. 서보 시스템은 슬라이드 위치, 속도 및 가속도를 정밀하게 제어하여 원하는 모든 동작 프로파일(예: 저속 접근, 고속 스탬핑, 정지, 저속 복귀)을 구현합니다. 에너지는 서보 모터를 통해 실시간으로 "필요에 따라" 공급됩니다.

서보 스탬핑 프레스

탁월한 모션 성능 및 유연성

  • 프로그래밍 가능한 곡선(핵심 장점!) 특정 재료 및 공정에 맞춰 HMI의 슬라이드 동작을 조정하세요. 다음과 같은 예시가 있습니다.

    • 느린 접근/접촉: 충격/소음을 줄이고 다이 수명을 늘립니다.

    • 고속 스탬핑: 생산성을 유지합니다.

    • 하사점(BDC) 체류 시간: 성형, 압인, 반발 제어가 가능합니다.

    • 느린 복귀: 재료가 붙거나 찢어지는 것을 방지합니다.

    • 다중 속도 제어: 한 번의 스트로크로 여러 가지 속도 변경을 달성하세요.

  • 가변 스트로크 길이: 서보 모터의 용량 내에서 사실상 모든 스트로크 길이를 설정할 수 있습니다. 하드웨어를 변경할 필요가 없으므로 설정 시간이 크게 줄어듭니다.

  • 정확한 속도 제어: 최대 속도, 구역별 속도, 가속/감속률을 설정합니다.

  • 최고의 유연성: 하나의 기계가 프로그래밍을 통해 수많은 복잡한 프로세스에 적응합니다. NB-EX 시리즈 서보 프레스 15T-300T 범위 내에서 탁월한 적응성을 제공하며 탁월한 성능을 발휘합니다.

NB-EX 전기 서보 스탬핑 프레스 15-300톤

뛰어난 정밀도와 제어력

  • 뛰어난 반복성: 폐쇄 루프 피드백(인코더)을 통해 슬라이드 위치를 지속적으로 모니터링하고 조정하여 매우 높은 반복 위치 정확도(±0.01mm 이상)를 달성합니다.

  • 안정적인 BDC: 정밀 성형에 필수적인 하중/속도 변화에 영향을 받지 않는 뛰어난 안정성.

  • 정확한 톤수 제어: 정밀한 모터 토크 제어를 통해 정밀한 톤수 관리 및 모니터링이 가능하며, 일정한 힘의 스탬핑도 가능하고, 다이와 부품을 보호합니다.

  • 스마트 컨트롤: 통합된 고급 PLC/CNC 시스템을 통해 복잡한 프로그래밍, 매개변수 모니터링, 진단 및 데이터 로깅이 가능합니다.

향상된 효율성 및 생산성

  • 최적화된 유효 SPM: 최대 SPM은 긴 스트로크에서 최고 공압 스탬핑 프레스보다 약간 낮을 수 있지만 프로그래밍 가능한 모션은 크게 향상됩니다. 효과적인 산출:

    • 곡선을 최적화(예: 더 빠른 복귀)하여 짧은 스트로크 적용 분야에서 높은 유효 SPM을 달성합니다.

    • 2차 작업(예: 블랭킹 + 성형 + 코이닝을 한 번에)을 줄이거나 제거합니다.

    • 설정 시간이 최소화됩니다(프로그램을 로드하기만 하면 됩니다).

  • 전반적인 효율성: 복잡한 성형, 다중 공정 통합 또는 잦은 작업 변경 시, 전기 서보 프레스는 공압식 프레스보다 훨씬 뛰어난 생산성을 제공합니다. NB-EX 시리즈는 최대 가동 시간과 처리량을 위해 설계되었습니다.

상당한 에너지 절감 및 친환경성

  • 주문형 에너지(핵심 장점!) 전기를 소모합니다 오직 슬라이드 이동 중, 수행된 작업량(톤수 * 거리)에 비례하여 전력이 공급됩니다. 대기 전력은 최소화됩니다(제어 시스템만 해당).

  • 플라이휠 공회전 손실 없음: 대기 에너지 낭비의 가장 큰 원인을 제거합니다.

  • 공압 클러치 없음: 압축 공기 소비를 절약합니다.

  • 입증된 절감 효과: 일반적으로 30%-70%는 공정과 활용도에 따라 공압 스탬핑 프레스보다 에너지 효율성이 더 높습니다.

  • 소음 및 진동 감소: 최적화된 모션(예: 느린 접촉), 클러치 결합 없음, 대형 플라이휠 없음으로 인해 소음/진동이 크게 낮아지고 작업 환경이 개선되었습니다.

연장된 다이 수명 및 뛰어난 부품 품질

  • 더 긴 다이 수명: 프로그래밍 가능한 느린 접근, 정지, 느린 복귀는 충격 하중과 다이 응력을 크게 줄입니다.

  • 최적화된 자재 흐름: 정밀한 속도/위치 제어를 통해 성형 중에 재료 흐름이 원활해지고 결함(예: 균일한 스트레칭, 제어된 스프링백)이 최소화되며 복잡한 부품의 수율이 크게 향상됩니다.

  • 높은 정밀도와 안정성: NB-EX 시리즈 서보 스탬핑 프레스의 특징인 매우 일관된 부품 치수를 보장합니다.

간소화된 구조 및 낮은 유지 관리

  • 간소화된 디자인: 핵심 구성 요소는 서보 모터, 감속기(옵션), 볼 스크류 또는 직접 구동/링크입니다. 복잡한 플라이휠, 클러치 및 브레이크 시스템은 제거됩니다.

  • 더 쉬운 유지관리: 움직이는 부품이 적습니다. 주요 유지보수에는 모터(보통 유지보수가 필요 없음), 나사/가이드웨이 윤활, 또는 베어링이 포함됩니다. 유지보수 작업량이 크게 줄어듭니다.

  • 유지 보수 비용 절감: 마모 부품이 적기 때문에 공압 스탬핑 프레스에 비해 장기적으로 비용이 훨씬 낮습니다.

투자 및 총소유비용(TCO)

  • 초기 투자 비용이 더 높음: 고출력 서보 모터, 드라이브, 정밀 부품 및 고급 제어 장치로 인해 구매 가격이 동급의 공압 스탬핑 프레스보다 높습니다(종종 1.5배~2.5배 이상).

  • 강력한 TCO 이점(핵심 이점!) 전기 서보 프레스는 에너지 비용이 획기적으로 낮아지고, 유지 관리가 줄어들고, 금형 수명이 늘어나고, 수율이 높아지고, 생산성이 증가하므로 중장기적으로 총 소유 비용(TCO)이 낮아지는 것이 일반적입니다. 

서보 프레스에 적합한 응용 분야

복합 형성: 딥 드로잉, 아이어닝, 사이징, 코이닝, 플랜징, 태핑 - 정밀한 동작 제어가 필요한 공정입니다.

정밀 스탬핑: 높은 치수 정확도와 BDC 안정성이 요구되는 부품(예: 커넥터, 리드 프레임, 정밀 부품).

다중 프로세스 통합: 한 기계 사이클에서 블랭킹, 성형, 코이닝 등의 작업을 수행합니다.

고혼합/저용량 생산: 신속한 직무 전환과 프로그램 전환이 중요한 경우.

도전적인 재료: 고강도 강철, 마그네슘, 티타늄, 정밀 합금.

엄격한 소음, 진동 또는 에너지 소비 요구 사항이 있는 환경.

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