Maker : MAYR

클러치의 선정

M2 = M1 · (n1 / n2) , Mert = 1.5 · M2
선택 : 클러치의 토크 조정범위가 M2 와 Mert 를 포함하는 것을 선택한다.

참조)
• 클러치 사양 : 1/490.515.0 (Size 1) , Torque range Mg = 20 ~ 50 Nm
  클러치 사양 : 1/490.615.0 (Size 1) , Torque range Mg = 40 ~ 100 Nm
• 일반적인 경우 클러치의 토크 조정범위가 M2 와 Mert 를 포함하는 것을 선택하나 당부의 표준 Transfer Equipment 는 가감속에 의한 순간 부하가 크게 작용함으로 부하 토크가 기준치 보다 큰 1/490.615.0 (Size1) , Torque range Mg = 40~100 Nm 로 적용되어 있다.

사양표기법 (Order example)

① Size
"01","0","1","2","3","4","5"

② Torque
"5" : Medium torque range
"6" : High torque range
"7" : Very high torque range
"8" : Maximum torque range

③ 클러치 종류 "0 ": Ratchetting clutch
"5 ": Synchronous clutch

④bore ød
참고) Shaft 공차가 h7 ⇒ H7 ,k6 ⇒ G7 , 0 ~ +0.01 ⇒ G6 공차를 적용할 것.

조정

1. EAS safety clutch는 과부하 검지 기능을 하려면 사용자가 용도에 맞게 토크 값을 조정해야 한다.
2. 제한 토크는 눈금으로 정교히 분할 된 조정너트의 피치에 의해 민감하게 조정되어 정확하게 제어되어집니다.
3. 조정 너트는 정확히 고정되어야만 셋팅 변경으로 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다.

1. 각부의 명칭

3 : Thrust Washer , 4 : Locking Ring , 5 : Adjusting Nut (조정 너트)
9 : Cup Spring (접시 스프링) ,&nb : Cap Screw (고정 스크류)

A : 4 눈금 고정 링 노치 (Notched in locking ring) , B : 고정 링 (Locking ring)
C : 조정너트(5)에 표시 된 백분율 눈금 , Day , 페인트 마크)

2. 토크 조정 방법

1. 적용 백분율 환산
   적용 백분율 (%) = (적용 토크 / 최대 토크 ) x 100
   참고) 최대 토크는 제품 사양 참조할 것.
   
2. 고정 스크류(10)를 조정 너트(5)에서 분리한다.
3. 페이스 렌치(Face Wrench)로 조정 너트(5)를 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 돌려 조정너트(5)의 적용 백분율 눈금을 새김 눈(D)와 일치시키면 된다.
   조정너트(5) 를 시계 방향으로 돌리면 토크가 감소되고, 반 시계 방향으로 돌리면 토크가 증가된다.
4. 고정 스크류(10)에 Loctite 를 바르고 조여서 조정 너트(5)를 고정한다.

참고)
표준제품은 고객의 별도 요구가 없을 시 적용토크는 최대 토크의 70% 로 고정되어 납품 된다.

예)사양 : Type : 1/490.615.0 , 셋팅 토크 : 40 Nm ~ 100 Nm
적용 토크 : 100 Nm x 0.70 = 70 Nm

3. 완전 분해 후 재 조립 (특별한 경우를 재외하고는 완전 분해하지 말 것)

3.1 새김 눈(Mark Overlay , 페인트 마크)을 이용할 경우.

1. 수작업으로 조정 너트(5)를 접시 스프링(9)에 살짝 닿을 때까지 돌려주십시오.
2. 조정 너트(5)의 주변에 새겨진 4 눈금 고정 링 노치(A)까지 계속해서 돌리고 계속해서 고정 링(B)의 새김 눈(D)의 페인트 마크를 일치시켜주십시오.
3. 3. 토크 조정 방법을 이용해서 토크 값을 조정하면 된다.

참고) 조정너트(5), 고정 링(B)의 접촉면 및 축의 나사부는 Grease를 봉입할 것

3.2 새김 눈(Mark Overlay , 페인트 마크)이 없을 경우.

a. 수작업으로 조정 너트(5)를 돌려서 Thrust Washer 와 Adjusting Nut (조정 너트) 사이의 거리를 아래 표의 a (Inspection Dimension) 와 같이하면 최대 토크의 70% 값이 된다.

b. 3. 토크 조정 방법을 이용해서 토크 값을 조정하면 된다.

c. 스프링 변량에 따른 특성.

4. 적용 토크 설정.

4.1 이송 모터 (Servo Motor)의 Parameter 값을 이용.

1. 작동 Unit 및 이송 모터를 조립하고, 정상적인 작동을 확인한다.
2. Unit 를 정상적인 Cycle로 작동하면서 전체 Cycle 구간에서 최대 부하 (MotorParameter) 값을 확인한다.



참고) 일반적인 이송 유니트의 최대 부하 값은 급 감속 시에 순간적으로 나타남.

3. 아래 수식을 이용하여 적용 토크 값을 계산한다.
   클러치 백분율 (%) = (최대 부하 토크 / 클러치 최대 토크) x 100(%) + 5 (%)
   클러치 적용 백분율 (%) = 클러치 백분율 (%)의 5 단위 반올림.

예) 상기 그래프에서
최대 부하 Torque : 20.98 Nm , 클러치 Type : 1/490.515.0 ,최대 토크 : 50 Nm
클러치 백분율 (%) = (20.98 Nm / 50 Nm) x 100 (%) + 5(%) = 46.96 %
클러치 적용 백분율 (%) = 46.96% 의 5 단위 반올림 = 45 %

4.2 반복 실험에 의한 방법.

1. 제품 납품 시 적용 토크를 최대 토크의 70% 로 고정되어 있는지 확인한다.
2. 작동구간을 200mm 이상 확보한 후, 안전을 위하여 Stopper (고무 또는 각목)를 작동 부 끝에 충격을 완화하기 위하여 설치한다.
3. 조그 휠을 이용하여 최고 가속도를 이송시킨다. (Stopper 에 충돌시키지 말 것)
4. 안전 클러치가 작동하지 않으면 Setting 값을 5% 정도 낮추어 재 Setting 한다. (최대 토크의 70% 에서 클러치가 작동하면 적용 토크를 최대 토크의 100% 로변경 후 c), d)를 반복한다.)
5. c), d) 를 반복하면서 클러치가 작동하는 Setting 값을 찾은 후 작동 Setting 값보다 5% 올려 Setting 을 완료한다.

4.3 계산에 의한 방법.

계산에 의한 방법은 정확한 변수 값을 알수 없는 경우가 많으므로 좋은 방법이 아닙니다.

예를 들면
LM Guide 마찰 계수 μ = 0.015 (정지 마찰 계수) , 마찰 계수 μ = 0.003 ~ 0.01
△t = 0.15 sec ~ 1.0 sec
실제의 작동과 계산에 의한 토크 설정이 1000 % 까지 차이가 날 수 있다.

아래는 Transfer 이송 장치의 계산에 의한 방법을 참고로 작성하여습니다.

계산에 사용되는 변수

W : 하중 (kg) [예 : 2000 kg]
p : Ball Screw 피치 (m) [예 : 20 mm = 0.02 m]
d : Ball Screw 직경 (m) [예 : 50 mm = 0.05 m]
L : Ball Screw 길이 (m) [예 : 1500 mm = 1.5 m]
μ : 슬라이딩 부 마찰계수 [ LM Guide: μ = 0.015 정지 마찰 계수]
△t : 가속시간, 최고 속도도달시간 (sec) [예 : 0.15 sec]
η : Ball Screw 효율 (η = 0.9)
γ : 강의 비중 (7.85 x 10 3 kg/m³)
g : 중력 가속도 (9.8 m/sec²)
n : 사용 최고 회전수 (rpm) [예 : 1000 rpm ]

속도 및 가속도

최고 속도

\begin{align} Vmax &= p \cdot n \quad [m \cdot rpm] = p \cdot \frac{n}{60} \quad [m/sec] \\ Vmax &= 0.02 m \cdot 1000 rpm = 0.02 m \cdot \frac{1000}{60 sec}= 20 m/sec \end{align}

가속도

$$$ a = \frac{V \max}{△t} \quad [m/sec^2] = \frac{20 m/sec}{0.15 sec}= 133.33 m/sec^2 $$$

각 가속도

$$$ rpm = \frac{rev}{min} = \frac{rev}{min} \cdot \frac{2 \pi \cdot rad}{1 \; rev} \cdot \frac{min}{60sec}= \frac{2 \pi}{60}\cdot \frac{rad}{sec} $$$ \begin{align} ω &= \frac{n}{△t} \quad [rpm/sec] = \frac{2 \pi n}{60 \cdot △t} \quad [rad /sec^2]\\ &= \frac{2 \pi \cdot 1000 rpm} {60 \cdot 0.15sec} = 698 \quad [rad /sec^2] \end{align}

관성 모멘트

하중에 의한 관성 모멘트

\begin{align} Jw &= W\cdot \left(\begin{array}{c}\frac{p}{2\pi}\end{array}\right)^2 \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ &= 2000 kg\cdot \left(\begin{array}{c}\frac{0.02}{2\pi}\end{array}\right)^2 \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ &= 0.0203 \quad [ kg \cdot m^2 ] \end{align}

Ball Screw 의 관성 모멘트

Catalogue 에서 :
\begin{align} \frac{Js}{m}&= 32.15 \quad [\frac{ kg\cdot cm^2}{m}]\\ Js &= \frac{Js}{m} \cdot L = 32.15 \quad [\frac{ kg\cdot cm^2}{m}] \cdot 1.5 m \\ &= 48.23 kg\cdot cm^2 = 0.0048 kg\cdot cm^2 \end{align}

Note.
Ball Screw 경 = 50 mm 로 하여 계산하면
\begin{align} Js &= \frac{\pi \cdot \gamma \cdot L\cdot d^4}{32} \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ &= \frac{\pi \cdot 7.85 \cdot 10^3 kg/m^3 \cdot 1.5 m \cdot (0.05 m)^4}{32} \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ &= 0.00713 \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ \end{align} 계산치 관성 모멘트가 크게 나오는 이유는 BallScrew 의 실제 형상이 원통형이 아니고 나사형 이고, 나사의 골 부분이 공간이기 때문이다.

Motor 의 관성 모멘트

Catalogue 에서 : $$ Jm = 66.5 x 104 \quad [ kg \cdot m^2 ] $$

Clutch 의 관성 모멘트

Catalogue 에서 : Jc = 0.00076 kgm²

Pulley 의 관성 모멘트 (감속비 : 1/1 , 2 개)

Pulley 경 = 150 mm = 0.15 m , 폭 = 50 mm = 0.05 m \begin{align} Js &= \frac{\pi \cdot \gamma \cdot L\cdot d^4}{32} \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ &= \frac{\pi \cdot 7.2 \cdot 10^3 kg/m^3 \cdot 0.05 m \cdot (0.15 m)^4}{32} \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ &= 0.0179 \quad [ kg \cdot m^2 ]\\ \end{align}

축 방향 하중

\begin{align} Fa &= μ \cdot mg \cdot cos α + μ \cdot mg \cdot sin α + f \quad [N]\\ 수평 & 설치이므로 \quad cos α = 1 , sin α = 0 , f = 0 \\ Fa &= 0.015 \cdot 2000 kg \cdot 9.8 m/sec^2 = 294 N \end{align}

등속 운동에 의한 토크

$$$ Tv = Tw + Ts = 1.04 \; Nm +2.08 \; Nm = 3.12 \quad [Nm] $$$

하중에 의한 마찰 토크

\begin{align} Tw &= \frac{Fa \cdot p }{2 \pi \cdot η } \quad [Nm]\\ &= \frac{294 N \cdot 0.02 m}{2 \pi \cdot 0.9}\\ &= 1.04 \; Nm \end{align}

Ball Screw 예압에 의한 토크

예압하중 Fao = 87000 N x 0.05 =4350 N , K = 0.15 $$$ Ts = \frac{0.15 \cdot 4350 N \cdot 0.02 m}{2 \pi} = 2.08 \; Nm $$$

가속 운동에 의한 토크

\begin{align} Ta &= (Jw + Js + Jp + Jc) \cdot ω\\ &= (0.0203 + 0.0048 + 0.0179 + 0.00076) \;\; kg \cdot m^2 \cdot 698 \;\; rad /sec^2\\ &= 30.5 \; Nm \end{align}

계산 토크

$$$ T = Tv + Ta = 3.12 \; Nm + 30.5 \; Nm = 33.12 \; Nm $$$

아래 수식을 이용하여 적용 토크 값을 계산한다.
클러치 백분율 (%) = (계산 토크 / 클러치 최대 토크) x 100(%) + 5 (%) 클러치 적용 백분율 (%) = 클러치 백분율 (%)의 5 단위 반올림. 예) 클러치 Type : 1/490.515.0 , 최대 토크 : 50 Nm
$$$ 클러치 백분율 (\%)= \frac{33.12 \; Nm}{50 \; Nm} \times 100 \% + 5\%= 71.24 \% $$$

클러치 적용 백분율 (%) = 71.24 \% 의 5 단위 반올림 = 70 %

클러치 적용 백분율 (%)
Setting 후 "반복 실험에 의한 방법" 으로 Setting 값을 확인해야 한다.