SolidWorks Motion Simulation 모터 용량 계산 가이드 2/2

SolidWorks Motion Simulation 모터 용량 계산 가이드 1/2

지난글에서 웍스의 모션해석은 얼마나 신뢰할수 있는지 계산값과 비교를 해봤습니다.

그럼 이번에는 모션 해석값을 이용해 모터를 선정하는 방법에 대해 이야기 해보겠습니다.
(모션해석은 SolidWorks Premium에서 실행가능합니다.)

회전운동을 직선운동으로 변환하는 모션 해석

예로 선정한 해석은 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동의 모터 선정방법으로 정했습니다.
아래와 같은 구동은 계산방법이 좀 까다롭다보니 좋은 예제일듯 하여 선정했습니다.

영상에 보이는 부품중 상당 부분은 보안상 화면에서 숨긴상태이고, 구동 방식에 대한 부분만 표현했습니다.
아래의 축에 연결된 풀리가 모터에 의해 회전이 되면 편심 블럭이 회전하며 양측 LM이 직선운동을 하는 구조입니다.

모션해석 방법에 대한 내용은 생략하도록 하겠습니다.
위와 같은 모션 해석을 진행 했다고 가정을 하고, 해석 결과를 토대로 모터 선정하는 방법에 대해 이야기 해보겠습니다.

많이 하는 실수중 하나가 파워 소비량으로 모터 선정하는 방법입니다.
이는 전기 사용량이지 구동의 힘이 아님을 명심 하시길 바랍니다.

지난번 해석에는 토크와 관성하중 파워 소비량을 뽑아서 비교를 해봤는데
모터 선정에 필요한 값은 토크만 있으면 됩니다.

위 구동의 해석 결과가 아래와 같은 토크 값이 나왔습니다.

결과 값을 보면 1332[kg.f-mm] 입니다.
단위 변환을 하면 1.332[kg.f-m]입니다.

여기서 이제 감속기를 사용할지 모터의 사용조건등이 필요합니다.

모터 선정시 서비스 팩터라는 명칭으로 구동을 얼마나 오래하는지 얼마나 부하를 많이 받는 작업인지에 대한 여유값을 주게 됩니다.

보통 하루 10시간 이상 동작하는지, 고 하중의 물체인지에 따라
그리고 직결로 연결하는지 체인이나 벨트로 구동하는지에 따라 서비스 팩터의 값이 달라집니다.
보통 1.25~2배 정도 여유를 줍니다.

위 작업은 서비스 팩터를 x2정도로 줄 생각입니다. 

그럼 1.332 x 2 = 2.664 , 최소 약 2.6kg.f-m 의 토크의 모터가 필요합니다.

1.5kw의 모터가 감속기 없이 0.754kg.f-m의 토크가 나옵니다.
모터의 토크는 판매되는 모터의 사양을 보셔도 되고 간단히 계산할 수 있습니다.

토크(N.m) = 모터용량(w) / ([모터회전수(rpm)*6] * π / 180) 으로 계산할수 있습니다.
아래 엑셀 파일을 이용하셔도 됩니다.

엑셀의 노랑색은 사용자가 입력할 부분이고 초록은 계산된 값입니다.
계산 수식은 간단하니 직접 보셔도 됩니다.

모터 토크 참고.xlsx

0.01MB

이제 필요 속도가 얼마인지 감속기를 사용해도 요구 속도가 나오는지 확인이 필요하겠네요.

1750rpm 에 4배 감속하면 437.5rpm, 초당으로 보면 7.3회전정도 합니다.
제가 생각한 요구사항보다 빠르니 패스 입니다.

1.5kw 모터에 감속기 4:1을 사용하면 토크가 3.015kgf.m 정도 나옵니다.
엑셀은 일반적인 계산값이니 모터의 사양도 교차 검증 해보시길 바랍니다.

이로서 1.5kw 모터나 혹은 여유롭게 2kw를 선정하면 되겠네요.

모터 사양에서 관성하중도 해석결과값보다 높은지 확인하는게 나쁘진 않으니 보시는것도 좋을듯 합니다.
아래는 해석의 관성하중과 모터 소비량의 결과값입니다.

이런 방식으로 모션해석을 이용해 모터를 선정할 수 있습니다.

SolidWorks Motion Simulation 모터 용량 계산 가이드 1/2