견고한 로봇 관절 부품을 위한 경질 아노다이징 및 코팅 솔루션

표면 마감 처리로 내마모성, 마찰 성능 및 조립 신뢰성을 향상시키는 방법

빠른 답변

관절 구성 요소는 정확한 조립 치수를 유지하면서 반복되는 하중, 움직임, 마찰 및 환경 노출을 견뎌야 하기 때문에 올바른 로봇 관절 구성 요소 마감은  견고한 로봇 시스템에 매우 중요합니다. CNC 가공 알루미늄 로봇 조인트의 경우 경질 아노다이징 처리가  널리 사용되어 기존 금속 코팅과 관련된 무게를 추가하지 않고도 표면 경도, 내마모성 및 부식 방지 기능을 향상시킵니다.

그러나 표면 처리는 가공과 독립적으로 선택할 수 없습니다. CNC 가공을 시작하기 전에 코팅 두께, 베어링 보어, 나사 구멍, 결합 표면, 표면 거칠기 및 치수 공차를 모두 고려해야 합니다. 정밀 로봇 조인트의 경우 가장 신뢰할 수 있는 접근 방식은 CNC 가공 및 마무리 프로세스를 하나의 통합 제조 프로세스로 엔지니어링하는 것입니다.

로봇 관절 부품 마감이 중요한 이유

로봇 관절은 로봇 시스템에서 기계적으로 가장 까다로운 부품 중 하나입니다. 정적 구조 구성 요소와 달리 조인트 하우징, 기어 캐리어, 모터 마운트 및 연결 구성 요소는 반복 동작과 주기적인 하중에 노출됩니다.

견고한 로봇 관절은 다음을 경험할 수 있습니다.

·  높은 토크 및 순환 하중

·  반복적인 회전 또는 진동 운동

·  접촉 및 미끄럼 마모

·  진동 및 충격

·  엄격한 정렬 요구 사항

·  긴 작동 주기

이러한 조건은 표면 엔지니어링을 부품 설계의 중요한 부분으로 만듭니다.

알루미늄 로봇 조인트의 경우 적절한 표면 마감이 다음을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

따라서 엔지니어가 로봇 관절 구성 요소에 가장 적합한 마감 처리를 찾을 때 재료 선택, 가공 정확도, 표면 거칠기 및 작동 조건과 함께 코팅을 평가해야 합니다.

중부하 로봇 관절을 마무리하기 어려운 이유는 무엇입니까?

1. 높은 반복 하중과 표면 마모

로봇 관절은 모터, 기어, 베어링 및 구조 링크 사이에 기계적 힘을 지속적으로 전달합니다.

엉덩이, 무릎, 어깨, 팔꿈치 조립체와 같은 인간형 로봇 관절은 동일한 구성 요소가 반복적으로 가속, 감속 및 역방향을 수행할 수 있기 때문에 특히 까다로울 수 있습니다.

6061-T6 및 7075-T6과 같은 알루미늄 합금은 높은 강도 대 중량 비율을 제공하므로 이러한 응용 분야에 매력적입니다. 그러나 처리되지 않은 알루미늄은 많은 강철에 비해 표면 경도가 제한적입니다.

이러한 이유로 경질 양극 산화 알루미늄 로봇 관절 부품은  경량 구조와 향상된 표면 내구성의 유용한 조합을 제공할 수 있습니다.

2. 엄격한 허용 오차 인터페이스

로봇 관절은 상대적으로 작은 구성 요소 내에 여러 개의 정밀 인터페이스를 포함하는 경우가 많습니다.

예는 다음과 같습니다:

·  베어링 보어

·  샤프트 위치

·  기어 장착 기능

·  모터 인터페이스

·  다웰 구멍

·  나사 구멍

·  정밀 결합면

문제는 양극 처리로 인해 가공 부품의 표면 상태와 치수가 변경된다는 것입니다.

따라서 가공 사양이 이미 확정된 후에 추가하기보다는 초기 DFM 단계에서 경질 아노다이징을 고려해야 합니다.

3. 경량 구조는 기계 가공이 더 어려울 수 있습니다.

로봇 무게를 줄이려면 다음이 필요합니다.

·  얇은 벽 섹션

·  깊은 주머니

·  리브 구조

·  복잡한 곡면

·  하중을 받는 부위 주변의 재료 제거

이러한 기능은 CNC 가공 중 구조적 강성을 감소시키고 변형 위험을 증가시킬 수 있습니다.

복잡한 로봇 조인트 하우징의 경우 5축 가공을 통해 설정 수를 줄이고 여러 표면에 대한 접근성을 향상시키는 동시에 중요한 기능 간의 위치 관계를 유지할 수 있습니다.

알루미늄 로봇 부품의 하드 아노다이징이란 무엇입니까?

일반적으로 Type III 양극산화라고 불리는 경질 양극산화는 알루미늄 표면을 알루미늄 산화물 층으로 변환하는 전기화학적 공정입니다.

페인트나 기존 도금 코팅과 달리 양극층은 알루미늄 기판 자체로 형성됩니다.

알루미늄 양극산화처리 협회(Aluminium Anodizers Council)에 따르면 Type III 하드코팅 양극산화 처리는 높은 내마모성과 내구성이 요구되는 응용 분야에 사용됩니다 . AAC 참조 가이드에서는 0.0005~0.0045인치(12.7~114.3μm) 로 식별합니다.사양 및 응용 분야에 따라 일반적인 Type III 코팅 두께를 약

실제 달성 가능한 코팅 두께는 다음을 포함한 요인에 따라 달라집니다.

·  알루미늄 합금

·  표면상태

·  전해질화학

·  전기적 매개변수

·  처리시간

·  요구되는 코팅성능

따라서 코팅 두께는 일반적인 값으로 선택하기보다는 로봇 관절의 기능적 요구 사항에 따라 지정되어야 합니다.

하드 아노다이징이 로봇 조인트 성능을 향상시키는 방법

내마모성

내마모성은 엔지니어가 알루미늄 기계 부품에 경질 아노다이징을 선택하는 주요 이유 중 하나입니다.

경질 양극 산화층은 처리되지 않은 알루미늄보다 내구성이 더 뛰어난 표면을 제공하여 반복적인 접촉과 마모에 노출된 부품을 보호하는 데 도움이 됩니다.

이는 특히 다음과 관련이 있습니다.

·  로봇 조인트 하우징

·  기어 캐리어

·  액츄에이터 브라켓

·  구조적 연계 구성요소

연구하는 엔지니어에게 알루미늄 로봇 부품의 내마모성을 향상시키는 방법을 경질 아노다이징은 기판 재료와 작동 환경이 적절할 때 효과적인 솔루션이 될 수 있습니다.

마찰 감소 및 마모 제어

마찰 성능은 단순히 코팅을 선택하는 것보다 더 신중한 고려가 필요합니다.

경질 아노다이징은 유리한 마찰 및 마모 거동을 제공할 수 있지만 실제 마찰 계수는 다음을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다.

·  상대재

·  표면거칠기

·  윤활

·  접촉압력

·  슬라이딩 속도

·  온도

·  아노다이징 조건

결과적으로, 마찰 감소는  모든 경질 양극산화 표면의 자동 특성이 아닌 시스템 수준 설계 목표로 처리되어야 합니다.

움직이는 로봇 관절의 경우 엔지니어는 완전한 접촉 쌍과 윤활 전략을 평가해야 합니다.

부식 방지

로봇 장비는 습기, 세척용 화학 물질 또는 산업 오염 물질이 포함된 환경에서 작동할 수 있습니다.

경질 아노다이징은 알루미늄 부품의 내식성을 향상시킬 수 있는 보호 산화물 층을 생성합니다.

추가적인 환경 보호가 필요한 경우 용도에 따라 밀봉 또는 기타 호환 가능한 마감 공정을 고려할 수 있습니다.

CNC 가공 및 경질 아노다이징: 치수 제어 방법

제조할 때 가장 큰 과제는 공차가 엄격한 CNC 가공 로봇 관절 부품을  표면 처리 전후의 치수를 제어하는 ​​것입니다.

1. 코팅량

설계에서는 지정된 양극 산화 처리 두께를 고려해야 합니다.

중요한 치수를 단순히 최종 공칭 크기로 가공한 다음 코팅을 위해 보내서는 안 됩니다.

대신 엔지니어는 다음을 결정해야 합니다.

·  필수 최종 치수

·  코팅사양

·  예상되는 치수변화

·  필수 가공 여유

2. 베어링 보어

베어링 시트는 로봇 조인트에서 가장 중요한 기능 중 하나입니다.

설계에 따라 엔지니어는 다음을 지정할 수 있습니다.

·  제어된 아노다이징 처리

·  마스킹

·  후아노다이징 가공

·  대체 표면 처리

올바른 솔루션은 필요한 맞춤과 양극 산화 처리된 표면 자체가 기능적인지 여부에 따라 달라집니다.

3. 나사산과 작은 구멍

나사산 구멍과 작은 정밀 구멍에는 마스킹이나 추가적인 치수 고려가 필요할 수 있습니다.

막힌 구멍에는 다음 사항에도 세심한 주의가 필요합니다.

·  화학적 배수

·  코팅범위

·  청소

·  잔여 가공액

이러한 세부 사항은 생산 후에 발견하기보다는 DFM 중에 식별되어야 합니다.

4. 표면 거칠기

표면 거칠기는 기능에 따라 지정되어야 합니다.

베어링 인터페이스, 밀봉 표면 및 외부 구조 표면은 반드시 동일한 마감이 필요하지 않습니다.

표면 거칠기를 과도하게 지정하면 로봇 성능을 향상시키지 않고도 가공 비용이 증가할 수 있습니다.

로봇 조인트 마무리를 위한 엔지니어링 설계 가이드

이러한 통합 접근 방식은 에 특히 중요합니다 . 휴머노이드 로봇 관절의 정밀 CNC 가공 중량 감소와 조립 정확도를 동시에 달성해야 하는

올바른 알루미늄 및 표면 마감 선택

재료 선택과 마감을 함께 평가해야 합니다.

경량 로봇 구조의 경우 이동 질량을 줄이는 것이 중요할 때 알루미늄이 선호되는 경우가 많습니다.

그러나 최상의 재료는 다음에 따라 달라집니다.

·  공동하중

·  목표 체중

·  가공성

·  부식환경

·  표면처리 필수

·  비용

·  조립 요구 사항

하드 아노다이징과 기타 코팅 옵션 비교

낮은 질량, 내구성 및 부식 방지가 모두 중요한 알루미늄 로봇 관절 부품의 경우 경질 양극 산화 처리가 강력한 출발점이 되는 경우가 많습니다.

그러나 이것이 보편적인 해결책은 아닙니다. 극심한 미끄럼 마모, 높은 접촉 압력 또는 특수 화학 환경에 노출된 구성 요소에는 다른 코팅이나 재료 조합이 필요할 수 있습니다.

엔지니어는 언제 하드 아노다이징을 선택해야 합니까?

경질 아노다이징은 로봇 관절 구성 요소에 다음이 필요할 때 특히 적합합니다.

·  경량 알루미늄 구조

·  표면경도 향상

·  높은 내마모성

·  부식 방지

·  제어된 표면 내구성

·  최소 추가 코팅 중량

부품에 하중이 많이 걸리는 슬라이딩 인터페이스, 기능적으로 매우 꼭 맞는 핏 또는 양극 산화 처리된 층이 조립을 방해할 수 있는 표면이 포함되어 있는 경우 더욱 주의 깊게 평가해야 합니다.

핵심은 기능성 표면 요구 사항을 먼저 지정한 다음 마감 공정을 선택하는 것 입니다..

생산 로봇 관절 구성 요소에 대한 DFM 고려 사항

복잡한 로봇 부품의 경우 생산 전 엔지니어링 검토에 표면 마감 처리가 포함되어야 합니다.

DFM 검토를 통해 다음 사항을 확인해야 합니다.

1. 재료와 성질

2. 중요한 치수 공차

3. 표면 거칠기 요구 사항

4. 하드 아노다이징 사양

5. 코팅 두께

6. 마스킹 요구 사항

7. 베어링 및 결합 인터페이스

8. 검사 요구사항

Dawang Precision은 CNC 가공 기능과 5축 가공, 치수 검사 및 엔지니어링 검토를 결합하여 정밀 로봇 구조 부품에 이러한 통합 접근 방식을 적용합니다. 제조 환경에는 대 이상의 CNC 기계가 포함되어 있습니다.Mazak 및 Röders 5축 장비를 포함하여 400

목적은 단순히 가공된 치수를 달성하는 것이 아니라 가공, 양극 산화 처리, 검사 및 조립 후에 완성된 부품이 올바르게 작동하는지 확인하는 것입니다..

로봇 관절 구성 요소에 대한 무료 DFM 평가

안정적인 로봇 관절 부품 마감은  양극 처리 라인이 아닌 설계부터 시작됩니다.

견고한 로봇 조인트, 액추에이터 하우징, 기어 캐리어 또는 경량 로봇 구조 부품을 개발하는 경우 STEP 또는 PDF 도면을  Dawang Precision 엔지니어링 팀에 보내십시오.

우리는 다음을 검토할 수 있습니다:

·  가공타당성

·  중요한 공차

·  표면마감 요구사항

·  아노다이징 고려사항

·  어셈블리 인터페이스

·  잠재적인 DFM 개선

무료 DFM 평가를 위해 STEP 또는 PDF 도면을 제출하고 24시간 이내에 엔지니어링 피드백을 받으세요.

FAQ: 로봇 조인트 부품 마감

Q1:알루미늄 로봇 관절 부품의 마감 처리에 가장 적합한 것은 무엇입니까?

경질 아노다이징은 알루미늄의 무게 이점을 유지하면서 향상된 내마모성, 표면 경도 및 부식 방지가 필요한 부품에 강력한 선택이 되는 경우가 많습니다.

Q2:경질 아노다이징 처리로 인해 CNC 치수가 변경됩니까?

예. 양극층은 최종 표면 치수를 변경하므로 CNC 프로그래밍 및 DFM 중에 코팅 두께와 치수 보상을 고려해야 합니다.

Q3:경질 아노다이징 처리가 베어링 보어에 적합합니까?

그럴 수도 있지만 대답은 필요한 베어링 핏과 기능적 표면에 따라 다릅니다. 중요한 보어에는 마스킹, 제어된 코팅 또는 후처리 가공이 필요할 수 있습니다.

Q4:경질 아노다이징 처리를 하면 자동으로 마찰이 줄어들나요?

아니요. 마찰은 상대면 재료, 거칠기, 윤활, 하중 및 속도를 포함한 전체 접촉 시스템에 따라 달라집니다. 경질 아노다이징은 유리한 마모 및 마찰 거동에 기여할 수 있지만 범용 저마찰 코팅으로 취급해서는 안 됩니다.

Q5:로봇 조인트에는 6061과 7075 중 어느 알루미늄이 더 좋습니까?

7075-T6은 일반적으로 더 높은 강도를 제공하는 반면, 6061-T6은 탁월한 기계 가공성과 기계적 특성과 부식 특성의 균형 잡힌 조합을 제공합니다. 적절한 선택은 조인트의 하중, 무게, 환경 및 제조 요구 사항에 따라 달라집니다.