기계일반 · 모터/감속기
차체 지그나 자동화 장비에서 용접건을 이송하거나 무거운 부품을 밀어낼 때, 실린더뿐 아니라 서보모터(또는 스텝모터) + 감속기 + 랙앤피니언(또는 타이밍벨트) 조합이 매우 자주 사용됩니다.
“1800RPM 모터에 1/20 감속기, 파이 50짜리 기어를 달면 1초에 몇 mm 움직일까? 그리고 밀어내는 힘은 몇 kg일까?”
설계자가 장비를 구상할 때 반드시 확인해야 하는 이 계산을, 복잡한 수식 없이 아래 계산기에서 스펙만 입력하면 바로 확인할 수 있습니다.
1. 모터 회전이 ‘속도’와 ‘직선 힘’으로 바뀌는 원리
- 최종 회전수와 속도: 모터의 원래 회전수(RPM)를 감속비로 나누면 기어가 도는 최종 RPM이 나옵니다. 이 기어가 한 바퀴 돌 때 이동하는 거리(원주 = π × 피치원지름)를 곱하면 분당 이동거리(mm/min)가 산출됩니다.
- 최종 토크와 직선 힘(추력): 감속기를 달면 속도가 줄어드는 대신 토크는 감속비만큼 증폭됩니다. 이렇게 증폭된 토크를 기어의 반지름으로 나누면 물체를 직선으로 밀어내는 추력(Force)으로 변환됩니다.
💡 감속기 효율(Efficiency)을 잊지 마세요!
감속기가 힘을 10배 늘려준다고 해서 100% 전달되는 것은 아닙니다. 기어 맞물림 시 마찰 손실이 발생하여 보통 80% ~ 95% 사이의 기계적 효율이 존재합니다. 정확한 힘을 계산하려면 반드시 효율을 곱해야 합니다.
2. 모터 구동 스펙 자동 계산기
카탈로그에 있는 모터와 감속기, 기어의 스펙을 아래에 입력해 주세요. (기본값은 일반적인 400W 서보모터 스펙입니다.)
⚙️ 모터 이송 속도 및 추력 계산기
RPM
: 1
※ 타이밍 풀리 적용 시: (피치 × 잇수 ÷ π) 값 입력
mm
%
🔄 최종 회전수
0.0
RPM
🚀 직선 이동 속도
0.0
mm/sec
분당 0 mm/min
💪 최종 출력 토크
0.00
N.m
0.0 kgf.cm
💥 최종 직선 추력
0.0
kgf
환산 0 N
마치며: 실무 설계 시 주의사항
위 계산기에서 산출된 최종 추력 값은 모터의 ‘정격(Rated) 스펙’을 바탕으로 한 이론적인 순수 힘입니다. 실제 장비 선정 시에는 아래 두 가지를 반드시 추가로 고려해야 합니다.
- 가감속 구간의 피크 토크 고려: 장비가 정지 상태에서 출발하거나 급정지할 때는 관성 부하(Inertia)를 이겨내기 위해 정격보다 훨씬 큰 최대(Peak) 토크가 요구됩니다. 가감속 구간의 여력을 충분히 확보해야 합니다.
- 외부 마찰 저항: LM 가이드의 구름 마찰 계수, 케이블 체인의 끌림 저항, 이송물의 자중 등은 기본 계산식에 포함되지 않은 저항 요소입니다.
따라서 계산된 추력 값만 믿고 타이트하게 모터를 선정하기보다는, 산출된 추력 대비 안전율(일반적으로 1.5 ~ 2배)을 넉넉하게 적용하여 모터와 감속기 스펙을 선정하는 것이 가장 확실한 설계 노하우입니다.