Motor Adjusting 문제점 및 개선안

1. 실험

1.1 Motor Adjusting 구조

개선전	개선후

1.2 진동측정

SPINDLE 부의 총진동은 0.58 ⇒ 0.11mm/sec로

MOTOR BASE부의 총진동은 0.68 ⇒ 0.10mm/sec로 개선됨.

Motor Adjusting 은 Motor에서 발생되는 진동을 흡수하고, 벨트 장착 시에 장력(Tension)을
조정할 수 있도록 Mounting Plate의 높이를 조정하는 역할을 한다.

2. Cushion 부의 조립적 문제점.
Cushion 부의 Cushion 고무가 Motor의 주파수(고유진동수)에 대한 방진역할을 하려면 적당한
탄성을 유지하여 한다.

참고)
(1) Cushion 고무의 역할은 댐퍼(Damper) 이다.
(2) Damper (댐퍼) : 에너지를 소산시키는 방법에 의하여 충격 또는 진동이나 음의 진폭을
경감시키기 위해 이용되는 장치.
(3) 그림1은 1994년 8월 ~ 2006 년 9월 표준으로 사용한 제품이다.

2.1 Single Nut를 사용한 체결 (그림1, 그림2).
Cushion 고무를 1개의 너트( M16 x 2.0P , 강도 8.8 의 경우)로 체결하려면
너트의 적정 체결력 (8.2 kg) , 적정 체결 토오크 (8.2 kgㆍm) 이므로 Cushion 고무가 완전히
압착되어 방진역할을 못하게 된다.
이는 그림2 에서 Spring 이 압착되어 역할을 못하는 경우와 동일한다.
또한 그림1. 의 경우는 Motor의 진동에 의해 파손된 것이 아니라,
너트로 조여서 파손 시킨 것 이다.

2.2 Cushion 고무가 없는 체결 (그림3).
그림1의 경우 Cushion 고무가 방진역할을 못함으로, 방진고무를 제거하고 조립하는 것이
그림1의 경우보다 유리한 조건이 된다.

2.3 Cushion 고무의 파손
고무나 기타 플라스틱 제품은 압착되어 있으면 경화되어 파손이 발생되어 Cushion 고무가 이탈되어 떨어져 나오게 된다. Cushion 고무의 이탈은 체결되어 있는 너트 사이의 공간 발생으로 체결력(P)이 0 가 됨으로 너트가 풀려 Motor 작동 시 기계의 파손 및 안전에 문제가 있다.

2.4 Cushion 고무에 탄성을 부여한 경우 (그림4, 그림5).
Cushion 고무가 댐퍼로서의 기능을 하도록 너트를 (체결력 30.0 kg , 체결 토오크 0.036 kgㆍm)으로 체결하면 너트가 진동이나 외력에 의하여 풀리게 됩니다, (나사를 조이지 않은 것과 같음)

2.5 Double Nut를 사용한 체결
너트는 완전히 체결되어야 합으로 너트 2개를 서로 역방향으로 조여서 설치하면,
Cushion 고무가 댐퍼로서의 기능도 하고, 너트가 풀리는 것도 방지할 수 있다.

3. Cushion 부의 역학적 문제점.

3.1 하중의 종류 및 계산.
W (kg) : Motor 중량 , To (kgf) : Belt 초기(장착) 장력
Fd (kgf) : 동 축 하중 (동력 전달에 의하여 발생되는 하중)

Cushion 부의 위치 및 Cushion 에 작용하는 힘.

3.2 Cushion에 작용하는 하중의 계산. (R)

3.2.1 계산에 사용된 조건.
① Motor (3.7 kw 4P, 112M) W(중량) = 40 kg
②Timing Belt 및 Pulley (MITSUBOSHI 사, Belt 폭 40mm, S8M , 48Z)
To = 75 kgf 로 설정 (추천 장력 67 kgf ~ 89 kgf)
dp : Pulley PCD = 122.23 mm = 12.223 cm

3.2.1 Motor 하중 (그림7)
예) W = 40 kg , Rw = W / 4개 = 40 kg / 4.0 = 10 kg
R = Rw = 10 kg

3.2.2 Belt 장력 조정 시 하중 (그림8)
Belt 초기(장착) 장력 및 Motor 중량이 작용할 경우의 하중 이다.
Cushion 고무의 초기 셋팅이 Motor 중량에 맞게 되어있을 경우 Belt 초기 장력이 작용하게 되면
To x (Lb + Lf) / Lf 의 하중에 의해 아래로 수축하게 된다.
예) Rt = To x (Lb + Lf) / ( Lf x 2개)
= 75 kgf x (100mm + 140 mm ) / (140 mm x(2) = 128 kgf
R = Rw + Rt = 10 kg + 128 Kg = 138 Kg

3.2.3 동력 전달 시 에 의하여 발생되는 하중 (그림9)
Motor 에 의한 동력 전달이 되는 경우의 발생되는 하중이다.
예) T [kg·cm] = (3.7 kw / 1800 rpm) x 97400 = 200.2 [kg·cm]
Fd (kgf)= 2 x T / Pd = 2 x 200.2 / 12.223 = 32.75 kgf
Rp = Fd x (Lb + Lf) / ( Lf x 2 개)
= 32.75 kgf x ( 100 mm + 140 mm) / ( 140 mm x 2.0) = 56 kgf
R = Rw + Rt + Rp = 10 kg + 128 Kg + 56 kg = 194 Kg

3.3 역학적 문제점.
Cushion에 작용하는 하중이 Motor 정지 시 (138kg) 운전시 (194 Kg) 으로 변동 됨으로 인하여
Cushion 고무의 탄성에 의한 변위가 발생된다.

Cushion 고무의 탄성에 의한 변위는 Belt가 장착되어 있는 Pulley의 축간 거리의 변위를 의미함으로
동력 전달 구조의 진폭을 증가시키는 자용을 하며, 폭이 넓은 Timing Belt의 경우에는 설치 각의
변동으로 인하여 치명적인 손상이 발생하게 된다.

2.4 Motor Shaft 측 Cushion 설치위치 변경.
Motor Shaft 측 Cushion 고무를 반대 방향에 설치하며, 모든 하중을 너트 또는 너트 앞의
Spring Washer 에 작용됨으로 변위 (진폭=0)가 거의 일어나지 않습니다.
이 경우 Cushion 고무는 Motor 자체의 진동만이 흡수하게 됨으로 아주 작은 탄성 만으로도
충분한 방진 효과를 기대할 수 있다.

역학적인 문제점은 Motor에 의한 동력전달 방법 중에 수직으로 설치되는 경우에 발생되며,
수평설치나 Coupling에 의 직결인 경우에는 해당되지 않습니다.

4. Link 부의 진동 문제점.
벨트의 장력조절 장치의 지지 부가 Link 구조로 되어 있으면 Motor의 진동이 Link 부로 전달되어
Link 부의 틈새가 진폭을 증가 시키는 역할을 함으로 가능하면 조립 부에는 틈새가 없는 것이
유리한다.
따라서 Link를 사용하지 말고 Support 를 Base Plate에 직결하여 조립하는 방법을 추천 한다.

참고) 위의 구조에서 조립 완료 후 Motor 나 Motor Adjusting Plate를 흔들면 흔들리지 않는 이유는
벨트에 To (Belt 장착 장력)이 작용하고 있기 때문이다.
벨트를 장착하기 않고 흔들면 틈새를 확인할 수 있다.
5. 레벨 조정 문제점.

벨트의 장력조절 장치가 Link 구조로 되어 있으면 레벨 조정 시에 2 개의 너트 만을 조정하게
됨으로 조립을 쉽게 할 수 있으나, 벨트를 장착하기 위하여 높이를 10 mm 낮추기 위해서는
조정너트를 약 25 mm 내려야 하며, 20 mm 를 올리기 위해서는 조정너트를 약 60 mm 올려야 한다.
일반적으로 판매되는 Timing 벨트는 길이가 50 mm 정도이므로 조정범위가 25mm는 되어야
하나 Link 구조의 경우는 조정여유가 작아서 Base Plate로 높이를 조정하여야 하는 경우가
발생된다. 또한 조정 후 Motor 가 기울어 있어 외관상 좋지 못한다.

6. 표준 개정.
당부 표준은 Adjust Bolt 를 Base Plate 또는 Head Body 직결하는 방식으로 변경한다.

① Mounting Plate가 움직이는 동작 범위는 H 는 H max (95mm) , H min (55mm) 이다.
② Motor 가 Vertical 로 설치될 경우에는 가능하면 높이가 낮은 쪽으로 설계하는 것이 좋습니다.
③ 32mm (H) ~ 52 mm (H) 는 Pulley 에 Belt 를 걸기 위한 범위 이다.
설치 위치 H 가 52 mm 이하이면 Belt 를 장착할 수 없습니다.