스핀들 모터란?
스핀들 모터는 동력원의 모터부와 회전부가 일체화된 모터입니다.
회전축이 하나만 존재하기 때문에 장치 구성이 간단합니다. 스핀들은 회전 기계의 회전축을 말합니다.
스핀들 유닛 등으로도 불리며 선반과 같은 공작 기계에 사용되는 용어입니다. 따라서 스핀들 모터는 스핀들과 일체형 모터를 말합니다.
일반적인 모터와 기어 및 벨트로 구성된 회전 제어 장치는 부품이 많기 때문에 제어가 복잡해지는 경향이 있습니다. 또한, 장비가 대형화되는 경향이 있지만, 스핀들 모터를 사용하면 공간을 절약하고 여러 개의 회전축을 병렬로 쉽게 추가할 수 있습니다.
스핀들 모터의 사용 용도
스핀들 모터는 가공기 내부에 널리 사용됩니다. 다음은 스핀들 모터의 사용 용도의 일례입니다.
- 천공가공기 및 엔드밀
- 컴퓨터용 HDD 회전용
- 원형 톱 등의 절삭 공구
- 드릴 및 연마 공구
- 협동 로봇이나 다관절 로봇의 팔
고토크형부터 고속 회전이 가능한 제품까지 다양한 라인업이 존재합니다. 용도에 따라 다양한 스핀들 모터 중에서 최적의 제품을 선택할 수 있습니다.
최근에는 다관절 로봇 등에도 스핀들 모터가 채용되고 있으며, 로봇 암의 회전축과 스핀들 모터의 축을 함께 사용합니다. 공간 절약성을 살려 HDD의 회전 구동용으로도 사용할 수 있습니다.
스핀들 모터의 원리
스핀들 모터의 구조는 널리 보급된 서보 모터와 매우 유사한 경우가 많습니다. 회전축과 동축 위에 스핀들이 설치됩니다. 사용되는 모터의 종류에는 동기 모터와 유도 모터가 있습니다.
1. 동기식 모터
싱크로너스 모터는 회전축에 고정된 영구 자석으로 구성된 로터와 그 외곽에 설치된 복수의 원환형 고정자로 구성됩니다. 고정자는 철심에 전선이 감긴 구조로 교류가 흐르면 전자석의 역할을 하여 일시적으로 자제를 하게 됩니다.
교류는 전류의 위상이 시시각각 변하기 때문에 전자석의 극성도 시간이 지남에 따라 변합니다. 로터의 영구 자석의 극성이 고정되어 있기 때문에 고정자와의 인력과 척력을 교대로 발생시켜 로터를 회전시킬 수 있습니다.
2. 유도 전동기
인덕션 모터는 동기 모터의 영구 자석 로터 대신 도체 로터를 사용하는 모터입니다. 도체 로터에는 종종 바구니 모양의 금속 부품이 사용됩니다.
원리는 고정자에서 발생한 회전 자기장에 의해 회전자 도체에 전류가 발생하여 전자기 유도 작용을 일으켜 축이 회전하는 원리입니다. 싱크로너스 모터와 달리 회전 위상에 ‘미끄러짐’이라는 오차가 발생하기 때문에 미세한 위치 맞추기에는 적합하지 않습니다. 그러나 부품 수가 적고 가격이 저렴하여 고출력 제품에 널리 사용됩니다.
스핀들 모터의 기타 정보
스핀들 모터와 서보 모터의 차이점
스핀들은 절삭, 연마 등에 사용되는 산업용 회전 장비의 회전축을 말합니다. 따라서 스핀들 모터의 주요 목적은 절삭 및 연마 등의 가공입니다. 초고속 회전 및 고토크의 모터가 사용되는 경우가 많습니다.
이에 반해 서보모터는 위치 결정의 정밀도가 요구되는 정밀 기계에 널리 사용된다. 조립 로봇이나 자동 포장 장비 등이 그 예입니다. 모터에는 엔코더와 같은 구동장치가 사용되며, 로터의 회전 위치나 회전수를 감지할 수 있습니다.
이 검출 정보를 PLC나 드라이버와 통신하여 피드백 제어를 실시하여 고속 회전을 고정밀도로 제어할 수 있습니다. 스핀들 모터도 서보 모터도 모든 종류의 모터를 적용할 수 있습니다.
다만, 스핀들 모터나 대용량 서보 모터에는 인덕션 모터가 사용되는 경우가 많고, 소용량 서보 모터에는 싱크로너스 모터가 사용되는 경우가 많습니다.