솔리드웍스 스프링 구동(애니메이션) 따라하기


솔리드웍스에서 스프링(코일)을 모델링할 수 있는 방법은 보편적으로 2가지 방법을 주로 이용한다.


하나는 나선형 곡선과 스윕으로 형상을 모델링하는 방법과 경로와 단면을 가지고 있는 스윕만으로도 모델링하는 방법이다.


나선형 곡선은 스프링의 각종 정보(피치, 회전, 높이 등)을 입력하여 코일 경로를 작성한 후, 스윕으로 모델링하는 방식으로, 부품용 단순 스프링을 모델링 할 때 사용할 수 있으며, 스윕만을 이용한 코일은 각종 기하 형식의 코일을 모델링할 수 있다.


솔리드웍스 - 스윕을 이용한 링 코일(Ring helix) 모델링 강좌


이번 강좌의 내용은 지금까지 단순한 기능을 이용한 스프링(코일)을 모델링하는 방법이 아니라, 솔리드웍스에서 스프링의 구동하는 방법을 포스팅하고자 한다.

예전 인벤터에서 스프링 구동 방법은 스프링 모델링할 때, 가변 구속을 이용하였다면, 이번 솔리드웍스에서는 조립품에서 직접 스프링 파트를 모델링하고, 조립품에서 동작하는 방법을 소개한다.


또한, 솔리드웍스 스프링 구동은  시뮬레이션(해석) 목적이 아닌, 단순히 조립된 부품간의 텐션 동작에 따른 스프링의 움직임을 표현하는 것으로, 스프링 구동을 표현할 수 있는 가장 손쉽고 적절한 방법이다.


[Inventor]인벤터 활용 팁 - 가변 스프링 구동 방법[동영상 강좌 포함]


※ 인벤터와 솔리드웍스의 스프링 구동에 대한 차이점이 있다면, 인벤터는 개별 모델링 후, 조립하여 구동 구속을 부여하는 것이고, 솔리드웍스는 조립품에서 스프링을 모델링해야 한다는 차이가 있으며, 스프링에 대한 스팩은 기준 직경, 스프링 단면, 높이, 감긴 회수 등 솔리드웍스와 인벤터가 별 차이가 없다. 

그리고, 인벤터 보다 솔리드웍스가 조금더 수월하다고 생각되고, 단지 솔리드웍스에서는 동적 미리보기가 안된다는 단점이 있다.ㅋ


이번 강좌에서는 특별하게 도면은 제공하지 않는다.

다만, 본 강좌를 준비하기 위해서 모델링한 부품을 조립 STEP파일로 제공함으로, 아래 자료를 다운 받아 같이 동영상과 글 강좌를 참조하여 한번 따라하면 충분히 이해 할 것이다.


쇼크 업 소버_Sub Assy.STEP



솔리드웍스 스프링 구동 동영상 강좌




솔리드웍스 스프링 구동 따라하기


솔리드웍스 새 파트를 이용한 스프링 모델링 준비

이번 스프링 구동을 위해서 제공하는 조립품 step파일을 다운받아 열기하면, 조립품으로 열리며, 구속 메이트는 여러분이 직접 적절하게 적용해서  사용해야 한다.


조립과 조립 구속이 끝났다면, 순서대로 따라하기만 해도 충분히 솔리드웍스에서 가변 스프링을 표현할 수 있을 것이다. 하하하


① 상단 어셈블리 탭에서 부품 삽입 하위 탭을 클릭한다.

② 리스트에서 새 파트을 선택한다.

③ 새로운 파트를 모델링할 기준 평면을 선택한다.

※ 기준 평면선택은 이미 조립된 부품 중에서 기준이 되는 부품의 원점 평면을 선택해야 한다.

※ 조립 부품들이 많은 경우, 먼저 사용할 원점 평면을 선택한 후, 새 파트를 실행하고, 다시 평면을 선택하면 쉽게 선택이 가능하다.


스프링 단면 스케치

새 파트를 통해서 조립품에서 새로운 부품을 생성하면, 조립품 피쳐 리스트에 새로운 부품 리스트가 생성되고, 파란색으로 부품 편집상태로 전환되어져 있는 것을 볼 수 있으며, 새 파트에서 선택된 기준면이 정면으로 스케치 작성 상태로 전환한다.

※ 솔리드웍스 옵션에 따라 스케치 전환 여부가 달라질 수 있다.


① 스케치 도구에서 원을 선택한다.

② 스프링이 위치할 대략적인 위치에 원을 스케치하고, 스프링 단면은 1.5mm, 중심에서 반경은 7.75mm로 치수 구속을 정의하고, 스프링의 끝 부분을 맞닿는 부분과 접선 구속을 적용한다.

③ 스케치가 완료되었다면, 스케치 마무리 한다.


스프링 축 선(경로) 스케치

스윕으로 만드는 스프링이기 때문에 스윕 경로를 작성하며, 이 경로는 스프링의 높이와 축의 역활도 수행하는 선분이다.


① 스프링 단면을 작성한 원점 평면인 "정면"을 선택한다.

② 나타나는 아이콘 상자에서 "새 스케치"를 선택하여 스케치 상태로 전환한다.


▷ 경로(축) 스케치

스케치 도구 선을 이용하여 경로가 될 선을 대략적으로 스케치한다.


① 스케치 도구에서 "선"을 선택한다.

② 선분 스케치시 다른 부품에 구속이 적용되지 않도록 작성해야 하며, 원점과 선이 일치 될 수 있도록 구속한다.


▷ 스케치된 경로(축) 구속 - 1

조립 부품의 위치에 따라 스프링의 높이로 적용 될 선분의 길이가 가변적으로 동작되게 하기 위해서 적절하게 구속해야 한다.


① 스케치 선분의 끝점과 이미 스케치된 단면 원의 중심점을 같이 선택한다.

② 좌측 속성창에서 수평으로 구속조건을 부가하여 위치를 구속한다.


▷ 구속된 치수로 참조 치수 생성

차후에 사용할 간격의 기준이 되는 요소에 구속된 치수를 작성하여 참조 치수를 생성한다.


① 상단 스케치 탭에서 지능형 치수를 실행한다.

② 스프링이 맞닿는 상대 부품과 선분의 끝점에 치수 구속을 부여한다.

③ 이미 수평 구속된 상태에서 치수 구속을 적용하면, 구속된 치수 작성에 대한 옵션에서 확인을 클릭하여 참조 치수를 생성한다.


▷ 스케치된 경로(축) 구속 - 2

경로(축) 선분의 끝 부분에 대해서 치수 구속으로 축의 크기가 가변으로 변경될 수 있도록 한다.


① 상단 스케치 탭에서 "지능형 치수"를 실행한다.

② 실제 텐션 동작이 적용될 부품에서 스프링이 맞닿는 가장자리와 스케치 선분의 끝점에 치수 구속을 부여한다.

③ 치수 수정 창에서 기존의 값을 제거하고 "="을 붙인 후, 앞에서 생성한 참조 치수를 클릭하여 동적 수식 치수를 만들고, 스케치를 마무리 한다.


※ 작성한 스케치 선분에 대한 길이 구속은 적용하지 않아야 하며, 위와 같이 선분의 끝점을 기준으로 각각 부품에 일치 구속 또는 치수 구속해야만, 조립품에서 동작 부품이 움직였을 때, 선분이 가변으로 변경되어진다.

가변 스프링을 만들기 위해서는 중요한 부분이다.



스윕 보스/베이스 작성

스윕을 통해서 스프링 형상을 모델링 한다.


① 상단 피처 탭에서 "스윕 보스/베이스"를 실행한다.

② 스윕 단면은 처음 스케치한 원을 선택한다.

③ 스윕 경로는 두번째 스케치한 선을 선택한다.


※ 일반적으로 위와 같은 단면의 위치에서는 스윕이 생성되지 않는다.


스윕 옵션 변경

옵션 변경은 스윕을 이용해서 스프링을 만드는 가장 중요한 부분이다.


① 스윕 옵션에서 프로파일 꼬임을 "꼬임 값 지정"으로 변경한다.

② 나타나는 꼬임 제어에서 "회전"으로 변경한다.

③ 방향에서 꼬임 횟수를 입력하고, 확인을 클릭하여 완성한다. 여기서는 "8"회 회전으로 스프링(코일)을 작성한다.


부품 편집 마무리

위와 같이 스윕을 이용하여 스프링 형상을 모델링 했다면, 다시 조립품 환경으로 돌아간다.


※ 동영상에서는 스프링의 시작 부분과 끝 부분에 가변 피치(?) 코일도 표현했지만, 여기서는 생락한다.

꼭 있어야 할 이유는 없으며, 단순히 하중 받는 부분을 가변 피치 코일로 표현하는 것이다.

※ 스윕을 이용한 코일은 나선형 곡선에서 지원하는 가변 피치와 같이 피치를 달리 적용할 수 없으며, 이는 인벤터도 비슷하다.


가변 스프링 구동 검사

가변 스프링 모델링 후, 정상적으로 적용되었는지 조립품에서 확인 한다.


① 조립품 상태에서 하단 부품을 잡아서 앞으로 조금 이동시킨다. 이때, 스프링의 변화는 보이지 않는다.

② 상단 신호등 아이콘 또는 Ctrl+B를 눌러 재생성 하면, 위치가 변경된 부품에 맞게 스프링이 변경되는 것을 볼 수 있다.


※ 부품의 위치를 바꾸고, 재생성했을 때 구속 오류나, 부품 위치가 변경되지 않는 경우 스프링의 높이가 자동으로 변경되지 않는 상태이기 때문에 스프링 경로에 대한 부분을 다시 확인하거나, 전반적으로 잘못된 부분을 수정해야 한다.

※ 정말 특별하게 이상하게 구속하지 않는 한, 오류가 발생할 경우는 없다고 생각하면 된다.ㅋ


※ 인벤터와 달리 솔리드웍스에서는 동적 스프링 구동을 실현할 수 없다.ㅠㅠ



모션 스터디를 이용한 가변 스프링 구동


모션 스터디에서 모터 적용

앞에서 작성한 가변 스프링의 구동을 동적으로 확인할 수 있는 방법은 모션 스터디에서 가능하다.


① 작업화면 하단에 있는 모션 스터디 탭을 클릭한다.

② 나타나는 타임라인에서 모터를 클릭하여 추가한다.


모터 유형과 부품 적용

이번 강좌는 스프링의 구동이기 때문에 인장 또는 압축이 될 수 있도록 모터 유형을 변경한다.


① 원형 모터를 선형 모터(액츄레이터)로 유형을 변경한다.

② 선형 모터가 적용될 부품의 기준 평면을 선택한다.


※ 부품 조립에서 상단에 있는 부품을 고정과 동심, 일치, 거리 구속으로 자세를 잡고, 하단 부품은 동심 구속했기 때문에, 하단에 있는 부품이 위, 아래로 움직인다.

※ 모터는 움직이는 부품에 적용해야 한다.


동작 및 범위 설정

모터의 모션에서 부품이 동작하는 형태와 범위를 지정하고, 적용한다.


①-1 모션을 거리 또는 진동으로 변경한다.

※ 거리는 시간에 지정한 거리만큼 한번만 동작하고, 진동은 왕복이 가능하다.

①-2 모션 거리 값을 입력한다.

※ 현재 위치가 "0"이며, 스프링이 최대한 압축되는 위치까지 값을 줄 수 있으며, 이상 들어가는 경우 오류가 발생할 수 있다.

①-3 진동 주기를 주파수로 지정한다.

※ 값이 크면 빠르게 동작하며, 적으면 천천히 동작한다.

② 모션에 따른 움직이는 동작을 그래프로 확인할 수 있다. 해당 그래픽를 마우스로 더블클릭하면 크게 볼 수 있다.


동작 시간 설정

모션 스터디에서 동작하는 시간을 변경한다.


① 모터 적용 후, 타임라인에 나타나는 모름모를 선택하고 적당한 시간대로 이동한다.

※ 위 내용은 물리력을 포함하지 않는 말 그대로 애니메이션이기 때문에, 타임라인에서 각종 설정 값을 지정하고, 키프레임으로 동작과 모션을 부여하여 움직이게 할 수 있다.


마지막으로 모션 계산 및 플레이

앞에서 처름 모터를 적용하고, 모터가 동작하는 시간을 변경한 후, 최종적으로 계산하여 부드러운 모션을 만든다.


① 솔리드웍스 내 플레이나, 동여상으로 만들기전에 모션 계산을 클릭하여, 전체 시간에 따른 모션을 분석해야만 정상적인 부드러운 움직임을 볼 수 있다.

② 계산이 완료된 후, 플레이를 클릭하면 스프링이 부드럽게 동작하는 모습을 볼 수 있으며, 플레이 컨토롤 옆에 있는 디스켓 모양을 클릭하여 동영상으로도 제작할 수 있다.


※ 모션 계산은 동작의 내용이나 시간이 변경되면, 주기적으로 수행해야 하는 기능이다.



여기까지, 솔리드웍스에서 스프링의 가변 구동에 대해서 간단하게(?) 알아보았다.

처음 솔리드웍스를 접하고 제일 먼저 공부했던 부분이지만, 지금에서야 썰을 풀어본다.ㅋ


아마, 많은 실무에서 설계한 제품의 구동을 미리 확인하고자 하는 곳이 많은 데, 회전이나, 전/후진, 각도 등은 기존의 조립 구속으로 동작이 가능하지만, 스프링 같은 경우 이와 같이 조금 신경을 쓰야 표현할 수 있다.


자 같이 한번 따라 해 보시기를..


 





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