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무엇을 찾고 계신가요?
국제 로봇 산업은 빠르게 성장하고 있습니다. 2026년에는 휴머노이드 로봇이 대량 생산되면서 거의 모든 부품 분야에서 폭발적인 발전이 일어나고 있습니다. 2050년까지 전 세계에 약 3억 대의 휴머노이드 로봇이 존재할 것으로 예상되며, 이는 가공, 납품 및 조립되어야 하는 수십억 개의 맞춤형 부품이 있음을 의미합니다.
서비스용 휴머노이드 로봇, 공장 자동화를 위한 산업용 로봇, 또는 수술 지원을 위한 의료용 로봇 맞춤 부품을 개발 중이라면, 사용하는 부품의 품질이 로봇의 움직임 효율성, 전력 사용 효율, 수명 및 안전성을 결정합니다.
이 가이드는 일관된 성능의 맞춤형 로봇 부품이 필요한 엔지니어, 제품 설계자 및 구매 담당자를 대상으로 합니다. 로봇 부품 가공 시 직면하는 주요 가공 과제, 복잡한 구조를 만들기 위한 실용적인 다축 접근법, 내구성 있는 조인트 구축 아이디어, 그리고 맞춤형 로봇 부품 공급업체에서 찾아야 할 사항에 대한 정보를 포함합니다.
휴머노이드 로봇용 부품 가공은 표준 CNC 작업을 훨씬 뛰어넘는 몇 가지 독특한 과제를 제시합니다.
과제 1 - 다축 로봇 부품으로 인한 내부 복잡성:
생산되는 대부분의 기계 요소(예: 액추에이터 본체, 맞춤형 로봇 조인트 하우징)는 자유 곡면, 깊은 캐비티 등 다양한 제품 속성을 필요로 하는 경우가 많지만, 기존의 3축 가공으로는 이러한 모든 속성을 단일 셋업에서 생산할 수 없어 여러 번의 재위치 설정이 필요하고, 이로 인해 공차 누적 오차와 노동력 증가가 발생합니다.
과제 2 - 동작을 생성하는 로봇 부품의 미크론 공차:
각 휴머노이드 로봇에는 많은 조인트가 있으며, 각 부품의 정확도에서 아주 작은 차이조차 로봇 운동 사슬에서 지연, 덜컹거림 및 결속을 초래합니다. 따라서 모든 동작 생성 부품은 극도로 정밀한 공차를 가지며, 일반적으로 ±0.005mm ~ ±0.01mm가 필요합니다. 또한 로봇의 목표가 마찰을 줄여 부품 수명을 연장하는 것이라면, 다른 부품과 접촉하는 부품의 최대 허용 표면 거칠기는 Ra≤0.4μm여야 합니다.
과제 3 - 무게 대 강도 대 가공성 균형:
무게가 1그램 추가되면 에너지 소비가 증가하고 배터리 수명이 감소합니다. 그러나 경량 소재는 일반적으로 제조가 더 어렵습니다. 따라서 맞춤형 로봇 부품의 엔지니어링에는 다양한 재료가 사용됩니다. 예를 들어:
알루미늄(6061/7075-T6): 알루미늄 소재는 우수한 강도 대 중량비와 좋은 가공성을 제공하지만, 점점 더 공격적인 절삭으로 절단할 때 변형될 수 있습니다.
티타늄(Ti6Al4V/Grade 5): 티타늄은 뛰어난 강도와 생체 적합성을 가진 소재이지만, 열전도율이 낮아 가공 시 공구 마모가 빠르게 진행되고 가공 중 가공 경화가 발생합니다.
스테인리스강(304/316/17-4 PH): 스테인리스강은 내마모성과 내충격성이 매우 우수하지만, 상대적으로 무거운 소재이며 매우 엄격한 공차로 가공하기가 매우 어렵습니다.
엔지니어링 플라스틱(예: PEEK, Delrin, Ultem): 엔지니어링 플라스틱은 가볍고 절연 특성이 있지만, 가공 시 과도한 열이 발생하면 녹거나 버(burr)가 생길 수 있으므로 주의해야 합니다.
과제 4 - 얇은 벽 부품은 진동 및/또는 구조적 변형에 취약합니다:
전체 중량을 줄이기 위해 많은 로봇 구조 부품은 얇은 벽 구조를 사용합니다. 따라서 로봇의 구조 부품은 가공 중 진동 및/또는 변형이 발생할 수 있으므로 적절한 가공 전략과 공구 경로 전략이 필요합니다.
Falcon CNC Swiss는 첨단 기술, 엔지니어링 규율 및 실무 경험을 결합하여 고객의 과제에 대한 솔루션을 찾습니다:
당사는 5축 CNC 가공을 활용하여 한 번의 셋업으로 복잡한 형상에 도달함으로써 부품 재위치 필요성으로 인한 잠재적 오류를 줄이고 출력 품질을 향상시킵니다.
당사의 스위스형 CNC 선반은 특수 냉각수를 사용하여 티타늄과 스테인리스강으로 만들어진 소직경 부품을 미크론 공차로 정밀 가공합니다.
공정 중 프로빙 후 CMM 검사(런 중간에)를 통해 부품이 규격을 벗어나기 전에 오프셋 조정 기회를 제공합니다.
얇은 벽 부품 가공을 위한 당사의 고정 장치 전략은 진동을 최소화하고 가공 중 이러한 부품의 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다.
당사의 엔지니어링 중심 접근 방식을 통해 맞춤형 로봇 팔이나 새로운 휴머노이드 플랫폼용 독특한 로봇 부품의 프로토타입 또는 대량 생산을 제공하며, 맞춤형 로봇 부품 생산 전체 런에서 일관된 고품질을 보장합니다. Falcon 정밀 CNC 가공 역량을 살펴보고 맞춤형 로봇 제조에 대해 알아보십시오.
맞춤형 로봇 그리퍼 핑거부터 맞춤형 로봇 프레임 구조 요소에 이르기까지 가장 까다로운 로봇 맞춤 부품 중 다수는 3축 장비로 효과적으로 가공할 수 없습니다.
5축 CNC 가공을 사용하면 절삭 공구가 단일 셋업에서 여러 각도로 공작물에 접근할 수 있습니다. 이는 산업용 맞춤형 로봇 부품에 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다:
| 장점 | 로봇 부품에 미치는 영향 |
| 단일 셋업 생산 | 여러 번의 클램핑으로 인한 공차 누적 제거; 동축 보어 및 볼트 서클에 중요 |
| 언더컷 및 깊은 캐비티 접근 | 내부 형상이 있는 복잡한 맞춤형 로봇 조인트 하우징 가능 |
| 더 나은 표면 마감 | 연속적인 공구 접촉으로 자유 곡면의 스캘럽 마크 감소 |
| 고정 장치 복잡성 감소 | 더 적은 맞춤형 고정 장치로 더 빠른 셋업 및 저렴한 비용 |
| RTCP 기능 | 기계가 어떻게 회전하든 공구 방향 정확도 유지 |
전략 1: 절삭 활동 전에 통합 데이텀 시스템 정의
볼트 서클, 장착 표면, 베어링 보어 등 부품의 여러 측면은 부품이 어떻게 위치하든(뒤집히거나 회전) 공통 데이텀(원점)을 참조해야 합니다. 절삭 활동을 시작하기 전에 모든 가공 공정에서 일관되게 사용될 데이텀 시스템을 만드십시오.
전략 2: 얇은 벽을 위해 공구 경로를 대칭적으로 설계
경량 맞춤형 로봇 프레임 부품을 가공할 때 대칭적으로 설계된 가공 경로를 사용하면 절삭력이 균등하게 분산되어 변형 가능성이 줄어듭니다. 예를 들어, 한쪽 면을 모두 절단하는 대신 얇은 벽에 양쪽에서 접근하면 부품이 왜곡될 가능성이 최소화됩니다.
전략 3: 까다로운 소재 가공 시 고압 냉각수 활용
의료용 로봇 맞춤 부품이나 고하중 맞춤형 로봇 팔용 티타늄 또는 스테인리스강을 가공할 때는 고압 냉각수 공구 사용이 필수적입니다. 고압 냉각수 공구는 1) 절삭 영역에서 칩을 날려버리고; 2) 열 축적을 줄이며; 3) 소재 표면의 가공 경화를 방지합니다.
전략 4: 언클램핑 전에 치수 확인
신뢰할 수 있는 공정은 부품당 1회 셋업으로 5축 가공하고 기계에서 부품을 제거하기 전에 검증을 수행하는 것으로 구성됩니다. 치수 문제를 조기에 발견하면 불량 부품 생산을 방지할 수 있습니다.
맞춤형 로봇 부품에 적합한 재료를 선택하는 것은 올바른 가공 전략을 선택하는 것만큼 중요합니다. 다음은 빠른 참조 표입니다:
| 부품 유형 | 권장 재료 | 이유 |
| 맞춤형 로봇 팔 링크 및 구조 프레임 | 알루미늄 7075-T6 | 높은 강도 대 중량비; 내식성 |
| 고하중 조인트 및 엉덩이 부품 | 티타늄 Grade 5 (Ti-6Al-4V) | 생체 적합성을 갖춘 탁월한 강도 |
| 마모 표면 및 액추에이터 하우징 | 17-4 PH 스테인리스강 | 열처리 가능; 우수한 내마모성 |
| 절연 스페이서 및 경량 충전 부품 | PEEK 또는 Delrin | 저중량; 전기 절연; 내화학성 |
| 맞춤형 로봇 그리퍼 조우 | 하드 아노다이징 처리된 알루미늄 | 경량 작동; 내구성 있는 파지 표면 |
로봇 조인트는 가장 큰 응력을 받습니다. 휴머노이드 로봇의 각 엉덩이 조인트는 서고 걷는 동안 많은 토크를 경험합니다. 발목 조인트도 반복적인 충격을 받으며 정밀한 각도 제어를 제공해야 합니다. 또한 어깨 조인트에서 손목 조인트에 이르기까지 모든 조인트는 고장이 발생하기
