컨베이어 부하하중 대비 최적화 설계

컨베이어는 인입 및 인출구가 있기 때문에 구성하는 롤러및 프레임에 가해지는 인장하중에 집중도가 다르게 적용됩니다.

일반적으로 벨트 컨베이어 의 롤러를 구성할때에는 일정한 간격으로 제작하고 있는데요.

컨베이어 벨트에 부과되는 인장강도의 집중도가 다르기 때문에 구성하는 롤러의 설계 및 배치를 다르게 변경하여도 안정적으로 운송물을 인송할 수 있습니다.

운송물이 이송될때에는 운송물에 수직항력과 수평항력 두가지 힘이 작용하게 됩니다.

또한 인입구에서는 운송부하의 무게가 분산이 되게 됩니다.

각각의 힘에 대한 벡터 합을 나누어 생각하여 이에 부과되는 힘을 나누어 분석할수가 있습니다.

부과되는 힘을 계산할때에는 물체의 모멘텀을 계산하는 수식이 대입되게 됩니다.

수직으로 가해지는 힘의 합산은 0 이 됩니다.

수평으로 가해지는 각지점의 힘의 합산은 0 이 됩니다. 

각각의 구간을 A B C D....H 로 하고 좌측에서부터의 거리, 우측에서의 거리를 기준으로 하여 양쪽에서부터 해당지점으로 부터의 거리를 뺀값을 수식에 대입하였습니다.

각각의 지점에서 가해지는 수직항력 및 수평항력을 x축, y축에 대입하여 수식을 표현하였습니다.

각각의 분산된 힘을 2차원 그래프에 나타내면 다음과 같습니다. 

각각의 모멘텀의 수평방향으로 힘의 합산을 Y로 하였을때 이를 이중적분하면 두개의 상수가 나타나게 되어 이를 수식에 표현하였습니다.

각각의 롤러(아이들러)에 힘이 고르게 분산될때의 측정값을 파란색 선으로 나타내고 인출부에 힙이 집중될때(인입부:인출부, 5 : 45)를 빨간색 선으로 표시하였습니다. 

이러한 수식을 대입하여 힘이 많이 부과 되는 중심부에는 간격을 적게하고 외곽부에는 간격을 넓게 하여 롤러를 배치하였습니다

이러한 수식을 대입하여 힘이 많이 부과 되는 중심부에는 간격을 적게하고 외곽부에는 간격을 넓게 하여 롤러를 배치하였습니다. 

위와 같이 롤러를 배치하였을때 수직항력에 대한 Force 가 동일하다는 것을 각각의 그래프를 합산하였을때 비교하여 보면 확인할 수 있습니다. 

컨베이어 벨트 각각의 위치에 부과되는 무게를 측정하기 위하여 HBM이라는 software를 사용하여 각 지점의 무게를 전기적인 신호로 받아 확인하여 테스트 값을 도출하였습니다. 

컨베이어 벨트 각각의 위치에 부과되는 무게를 측정하기 위하여 HBM이라는 software를 사용하여 각 지점의 무게를 전기적인 신호로 받아 확인하여 테스트 값을 도출하였습니다. 

이러한 테스트를 걸친결과 수식을 통하여 시뮬레이션값고 일치한다는 결과값을 얻어 롤러의 배치를 중심부에 조금더 집중하여 일정거리를 계산하는 것이 합리적으로 부하를 분산한다는 것을 증명하여 확인하였습니다.

이러한 힘의 하중을 이용하여 운송중인 화물의 무게를 HMI 로 확인할 수 있습니다.