UG NX 직선 슬라이드 모션 시뮬레이션 Silde Motion Simuration
UG NX에서 모션 시뮬레이션을 활용할 때 가장 자주 다루는 기능이 회전 조인트인 레볼루션이라면, 그다음으로 많이 쓰는 기능이 바로 직선 이동을 구현하는 슬라이더 조인트(Slider Joint)입니다. 기어처럼 회전하는 구조물뿐 아니라 자동화 장비, 실린더, 직선 왕복 운동을 포함한 각종 메커니즘에서도 필수 요소라서 실제 모델링·설계 단계에서 자주 등장합니다.
이번 글에서는 UG NX 모션 시뮬레이션 환경에서 슬라이더 조인트를 이용해 직선 모션을 만드는 방법과 함께, 실무에서 바로 응용할 수 있는 세팅 팁까지 하나씩 정리해보겠습니다.
앞서 소개했던 기어 회전 시뮬레이션과 사용 방식이 크게 다르지 않기 때문에, 레볼루션 조인트 개념을 알고 있다면 자연스럽게 연결해서 이해할 수 있습니다.
UG NX 모션 시뮬레이션 Motion Simulation – Slider(직선 이동)
NX에서 모션 시뮬레이션을 실행하면 전용 애니메이션/모션 환경으로 전환되면서, 애니메이션 내비게이터와 전용 리본 메뉴를 통해 움직임을 직관적으로 구성할 수 있습니다. 예전 버전에서는 별도의 단축키가 없어서 메뉴를 통해 진입해야 했지만, NX12 이후에는 전용 단축키가 추가되어 작업 흐름이 훨씬 부드럽게 이어집니다.
모션 시뮬레이션 진입 단축키 : Ctrl + Alt + K
슬라이더 조인트를 이용하기 전에 우선 모션 솔루션(Solution)을 하나 생성해야 합니다.
모션 솔루션은 어떤 부품이 강체(Rigid Group)로 움직이고, 어떤 조인트와 모터가 연결되는지, 전체 시간 축과 시퀀스가 어떻게 흘러가는지를 관리하는 컨테이너 역할을 합니다.
기본 모델링 데이터와 슬라이드 조인트가 포함된 모션 시뮬레이션 파일은 동일한 개념으로 적용되기 때문에, 실습 예제 파일을 사용하든 실제 설계 중인 조립품을 사용하든 동일한 방식으로 따라가면 됩니다.
1. 모션 솔루션 생성과 링크(강체) 정의
모션 시뮬레이션 환경으로 전환한 뒤 새로운 솔루션을 추가하고 유형을 동역학(Dynamics)으로 설정합니다.
Animation Designer와 달리 Motion Simulation의 Dynamics 솔루션은 중력, 외력, 반발력 등 물리적인 힘을 함께 고려해 실제 장비에 가까운 움직임을 만들 수 있다는 점이 특징입니다.
솔루션을 만든 다음에는 어떤 부품이 움직임에 참여할지 강체 링크로 지정해 주어야 합니다. 링크로 등록된 부품은 모션 해석에 포함되고, 선택되지 않은 부품은 고정된 기준처럼 동작합니다.
슬라이드로 움직일 링크를 선택하고, 이때 기준이 되는 고정부가 있다면 Settings → Fix the link를 체크하여 고정 링크로 지정합니다.
베이스 플레이트나 프레임처럼 실제 장비에서 움직이지 않는 구조물은 보통 여기서 고정 링크로 설정하는 편이 이후 해석과 결과 해석에서 이해하기 쉽습니다.
반대로 실제로 직선 운동을 해야 하는 부품이라면 Fix the link는 체크하지 않고 자유 링크로 둡니다. 이런 식으로 부품 간 슬라이드 운동을 구성하기 위해 필요한 링크 연결을 모두 지정해 두면, 이후 조인트 설정 단계에서 선택할 수 있는 준비가 끝난 상태가 됩니다.
2. 슬라이더 조인트 생성과 직선 방향 정의
링크 구성이 끝났다면 이제 실제 직선 운동을 부여하는 조인트(Joint) 단계로 넘어갑니다.
레볼루션 조인트가 회전만 허용하는 구속이라면, 슬라이더 조인트는 지정한 방향으로의 이동만 허용하는 구속입니다. 즉, 회전 자유도는 모두 제거하고 한 방향의 직선 이동 자유도만 남겨 두는 역할을 합니다.
조인트 대화상자에서 Type을 Slider로 변경하고, Action의 Select Link 항목에서 직선 이동의 기준이 될 에지나 축 방향을 지정하면, 선택한 에지를 기준으로 자동으로 방향 벡터가 설정됩니다.
모델링 단계에서 미리 기준 에지를 깔끔하게 정리해 두면 이 과정이 훨씬 수월합니다.
슬라이더 조인트에는 이동 거리 제한(Limit)을 설정할 수도 있습니다. 왕복 운동 범위를 기구적으로 제약해야 하는 실린더나 슬라이드 레일의 경우, 상·하한 값을 적절히 넣어 두면 실 기구의 스토퍼 역할까지 함께 검토할 수 있습니다.
3. Harmonic Driver로 왕복 슬라이드 모션 만들기
슬라이더 조인트가 준비되면, 이제 직선 모션을 실제로 움직이게 만드는 구동 조건을 넣어야 합니다.
모션 시뮬레이션에서는 조인트에 직접 드라이버를 적용해 왕복 운동을 구현할 수 있습니다.
조인트 설정 창에서 Driver 탭으로 이동해 Translation 항목을 Harmonic(조화)으로 선택하고, 진폭(Amplitude)과 주파수(Frequency) 값을 입력하면 간단하게 왕복 운동을 구성할 수 있습니다. 진폭은 이동 거리, 주파수는 1초 동안 왕복하는 횟수라고 이해하면 직관적으로 세팅할 수 있습니다.
좀 더 세밀한 제어가 필요하다면 NX12 이후 제공되는 포지션 모터(Position Motor)를 통해 시간–거리·각도 그래프를 직접 구성하는 방식으로 슬라이더를 제어할 수도 있습니다.
이 방법은 가속·감속 구간을 별도로 정의할 수 있어서, 실제 장비의 모션 프로파일과 유사하게 세팅할 때 유용합니다.
Driver 설정이 끝나면 Solution을 선택해 전체 해석 시간을 확인하고, 마지막으로 Solve를 실행하여 시뮬레이션을 수행합니다. 오류가 없다면 Animation 또는 재생 버튼을 통해 직선 슬라이드 움직임을 확인할 수 있습니다.
애니메이션을 재생하면 아래와 같이 직선 모션이 자연스럽게 작동하는 모습을 확인할 수 있습니다.
슬라이더 조인트 방향, 이동 범위, 진폭·주파수 값이 의도와 맞는지 먼저 눈으로 검토해 보는 단계라고 생각하면 됩니다.
4. Model Check와 타임라인을 활용한 검증
슬라이더 모션이 동작하기 시작하면, 그다음에는 세팅이 제대로 되었는지를 검증하는 단계가 중요합니다.
Model Check 기능을 활용하면 설정 과정에서 누락된 조인트나 비정상적인 구속 조건, 잠재적인 충돌 요소가 있는지 빠르게 점검할 수 있어 실제 설계 검토 단계에서도 유용합니다.
또한 NX Animation / Motion 환경에서 제공하는 타임라인 브라우저를 이용하면 각 모터나 드라이버의 시작 시간과 지속 시간을 막대 그래프 형태로 조정할 수 있습니다.
여러 슬라이더 축과 회전 축이 동시에 움직이는 자동화 설비를 구성할 때, 타임라인에서 이벤트 순서를 앞뒤로 끌어다 놓으면서 동작 시퀀스를 다듬어 주면 전체 모션 검토가 훨씬 수월해집니다.
단순히 한 축이 왕복하는지 보는 수준을 넘어, 실제 장비의 동작 순서와 인터록을 같이 확인하고 싶다면 슬라이더 조인트에 연결된 모터를 타임라인에서 정리하는 습관을 들이는 것이 좋습니다.
추가로 NX12 Animation Designer에서는 모터와 타임라인을 중심으로 순수 기구학(Kinematics) 기반의 움직임을 빠르게 구성할 수 있기 때문에, 힘이나 관성까지 고려해야 하는 경우에는 Motion Simulation의 Dynamics 솔루션을, 움직임의 정성적인 검토가 우선일 때는 Animation Designer를 사용하는 식으로 나누어 활용하면 효율적입니다.
참고 : UG NX 애니메이션 디자이너(Animation Designer) 기능 소개 바로가기
5. 슬라이더 조인트의 고급 설정 및 활용 팁
슬라이더 조인트는 단순한 직선 왕복 운동 외에도 다양한 고급 설정이 가능합니다.
실무에서 자주 쓰이는 기능과 함께 어떤 상황에서 유용한지 정리해보면 이해하기가 한결 쉬워집니다.
1) 비선형(Non-linear) 속도 프로파일 적용
Harmonic 드라이버는 가장 기본적인 사인파 형태의 왕복 운동을 제공하지만, 모터의 실제 속도 프로파일은 보통 일정 구간 가속·정속·감속으로 나뉩니다.
포지션 모터를 사용하면 시간 축을 여러 구간으로 나누어 각 구간마다 속도와 이동 거리, 가속·감속 값을 다르게 줄 수 있기 때문에, 빠르게 출발했다가 중간에서 서서히 감속하는 등 비선형 모션을 세밀하게 만들 수 있습니다.
2) 스프링·댐퍼 결합
슬라이더 조인트에 스프링(Spring)과 댐퍼(Damper) 요소를 추가하면 충격 흡수나 점성 저항이 포함된 더 현실적인 운동을 구현할 수 있습니다.
특히 슬라이드 끝단에서의 튕김, 완충, 진동 감소 등은 순수 기구학만으로는 표현하기 어려운데, 이런 경우 동역학 기반의 스프링·댐퍼 조합이 큰 도움이 됩니다.
3) 충돌(Impact) 및 Stop 조건 설정
슬라이드 이동에 제한 거리나 충돌 스톱을 설정해 실제 장비처럼 끝단에서 멈추거나 반대로 튕겨 나오도록 구현할 수 있습니다. 이때 Model Check와 애니메이션 재생을 반복하면서 실제 설계에서 필요한 여유 거리, 스토퍼 위치를 함께 검토해 보면 설계 변경을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
4) Force Driver 적용
왕복 운동을 거리 기반이 아닌 힘(Force) 기반으로 제어하면 로봇 구동축이나 자동화 장비의 실측 조건과 더욱 비슷한 환경을 만들 수 있습니다. 즉, 슬라이더 조인트가 특정 힘을 받아서 얼마나 이동하는지를 보는 방식이라서, 하중 변화에 따른 변위와 응답을 검토할 때 유용합니다.
5) 모션을 기반으로 한 응력 해석 연계
모션 시뮬레이션 결과를 FEA(유한요소해석)로 넘겨 부품의 피로도나 실제 하중 분포를 확인하는 고급 연동도 가능합니다. 왕복 횟수가 많은 슬라이드 메커니즘의 경우, 반복 하중에 의해 가장 취약한 부위가 어디인지 미리 파악할 수 있기 때문에, 설계 초기 단계부터 적절한 강화 리브를 추가하거나 재질을 조정하는 등 선제적인 대응이 가능합니다.
정리해 보면 슬라이더 조인트는 단순히 직선으로 움직이는 부품을 보여주는 역할을 넘어서, 운동 범위·속도·하중·충돌까지 함께 검토할 수 있는 중요한 도구입니다. 회전 중심의 레볼루션 조인트와 함께 기본기만 잘 익혀 두면, 대부분의 직선 왕복 장비를 모션 시뮬레이션에서 자연스럽게 재현할 수 있습니다.
UG NX에서 모션 시뮬레이션을 활용할 때 가장 자주 다루는 기능이 회전 조인트인 레볼루션이라면, 그다음으로 많이 쓰는 기능이 바로 직선 이동을 구현하는 슬라이더 조인트(Slider Joint)입니다. 기어처럼 회전하는 구조물뿐 아니라 자동화 장비, 실린더, 직선 왕복 운동을 포함한 각종 메커니즘에서도 필수 요소라서 실제 모델링·설계 단계에서 자주 등장합니다.
이번 글에서는 UG NX 모션 시뮬레이션 환경에서 슬라이더 조인트를 이용해 직선 모션을 만드는 방법과 함께, 실무에서 바로 응용할 수 있는 세팅 팁까지 하나씩 정리해보겠습니다.
앞서 소개했던 기어 회전 시뮬레이션과 사용 방식이 크게 다르지 않기 때문에, 레볼루션 조인트 개념을 알고 있다면 자연스럽게 연결해서 이해할 수 있습니다.
UG NX 모션 시뮬레이션 Motion Simulation – Slider(직선 이동)
NX에서 모션 시뮬레이션을 실행하면 전용 애니메이션/모션 환경으로 전환되면서, 애니메이션 내비게이터와 전용 리본 메뉴를 통해 움직임을 직관적으로 구성할 수 있습니다. 예전 버전에서는 별도의 단축키가 없어서 메뉴를 통해 진입해야 했지만, NX12 이후에는 전용 단축키가 추가되어 작업 흐름이 훨씬 부드럽게 이어집니다.
모션 시뮬레이션 진입 단축키 : Ctrl + Alt + K
슬라이더 조인트를 이용하기 전에 우선 모션 솔루션(Solution)을 하나 생성해야 합니다.
모션 솔루션은 어떤 부품이 강체(Rigid Group)로 움직이고, 어떤 조인트와 모터가 연결되는지, 전체 시간 축과 시퀀스가 어떻게 흘러가는지를 관리하는 컨테이너 역할을 합니다.
기본 모델링 데이터와 슬라이드 조인트가 포함된 모션 시뮬레이션 파일은 동일한 개념으로 적용되기 때문에, 실습 예제 파일을 사용하든 실제 설계 중인 조립품을 사용하든 동일한 방식으로 따라가면 됩니다.
1. 모션 솔루션 생성과 링크(강체) 정의
모션 시뮬레이션 환경으로 전환한 뒤 새로운 솔루션을 추가하고 유형을 동역학(Dynamics)으로 설정합니다.
Animation Designer와 달리 Motion Simulation의 Dynamics 솔루션은 중력, 외력, 반발력 등 물리적인 힘을 함께 고려해 실제 장비에 가까운 움직임을 만들 수 있다는 점이 특징입니다.
솔루션을 만든 다음에는 어떤 부품이 움직임에 참여할지 강체 링크로 지정해 주어야 합니다. 링크로 등록된 부품은 모션 해석에 포함되고, 선택되지 않은 부품은 고정된 기준처럼 동작합니다.
슬라이드로 움직일 링크를 선택하고, 이때 기준이 되는 고정부가 있다면 Settings → Fix the link를 체크하여 고정 링크로 지정합니다.
베이스 플레이트나 프레임처럼 실제 장비에서 움직이지 않는 구조물은 보통 여기서 고정 링크로 설정하는 편이 이후 해석과 결과 해석에서 이해하기 쉽습니다.
반대로 실제로 직선 운동을 해야 하는 부품이라면 Fix the link는 체크하지 않고 자유 링크로 둡니다. 이런 식으로 부품 간 슬라이드 운동을 구성하기 위해 필요한 링크 연결을 모두 지정해 두면, 이후 조인트 설정 단계에서 선택할 수 있는 준비가 끝난 상태가 됩니다.
2. 슬라이더 조인트 생성과 직선 방향 정의
링크 구성이 끝났다면 이제 실제 직선 운동을 부여하는 조인트(Joint) 단계로 넘어갑니다.
레볼루션 조인트가 회전만 허용하는 구속이라면, 슬라이더 조인트는 지정한 방향으로의 이동만 허용하는 구속입니다. 즉, 회전 자유도는 모두 제거하고 한 방향의 직선 이동 자유도만 남겨 두는 역할을 합니다.
조인트 대화상자에서 Type을 Slider로 변경하고, Action의 Select Link 항목에서 직선 이동의 기준이 될 에지나 축 방향을 지정하면, 선택한 에지를 기준으로 자동으로 방향 벡터가 설정됩니다.
모델링 단계에서 미리 기준 에지를 깔끔하게 정리해 두면 이 과정이 훨씬 수월합니다.
슬라이더 조인트에는 이동 거리 제한(Limit)을 설정할 수도 있습니다. 왕복 운동 범위를 기구적으로 제약해야 하는 실린더나 슬라이드 레일의 경우, 상·하한 값을 적절히 넣어 두면 실 기구의 스토퍼 역할까지 함께 검토할 수 있습니다.
3. Harmonic Driver로 왕복 슬라이드 모션 만들기
슬라이더 조인트가 준비되면, 이제 직선 모션을 실제로 움직이게 만드는 구동 조건을 넣어야 합니다.
모션 시뮬레이션에서는 조인트에 직접 드라이버를 적용해 왕복 운동을 구현할 수 있습니다.
조인트 설정 창에서 Driver 탭으로 이동해 Translation 항목을 Harmonic(조화)으로 선택하고, 진폭(Amplitude)과 주파수(Frequency) 값을 입력하면 간단하게 왕복 운동을 구성할 수 있습니다. 진폭은 이동 거리, 주파수는 1초 동안 왕복하는 횟수라고 이해하면 직관적으로 세팅할 수 있습니다.
좀 더 세밀한 제어가 필요하다면 NX12 이후 제공되는 포지션 모터(Position Motor)를 통해 시간–거리·각도 그래프를 직접 구성하는 방식으로 슬라이더를 제어할 수도 있습니다.
이 방법은 가속·감속 구간을 별도로 정의할 수 있어서, 실제 장비의 모션 프로파일과 유사하게 세팅할 때 유용합니다.
Driver 설정이 끝나면 Solution을 선택해 전체 해석 시간을 확인하고, 마지막으로 Solve를 실행하여 시뮬레이션을 수행합니다. 오류가 없다면 Animation 또는 재생 버튼을 통해 직선 슬라이드 움직임을 확인할 수 있습니다.
애니메이션을 재생하면 아래와 같이 직선 모션이 자연스럽게 작동하는 모습을 확인할 수 있습니다.
슬라이더 조인트 방향, 이동 범위, 진폭·주파수 값이 의도와 맞는지 먼저 눈으로 검토해 보는 단계라고 생각하면 됩니다.
4. Model Check와 타임라인을 활용한 검증
슬라이더 모션이 동작하기 시작하면, 그다음에는 세팅이 제대로 되었는지를 검증하는 단계가 중요합니다.
Model Check 기능을 활용하면 설정 과정에서 누락된 조인트나 비정상적인 구속 조건, 잠재적인 충돌 요소가 있는지 빠르게 점검할 수 있어 실제 설계 검토 단계에서도 유용합니다.
또한 NX Animation / Motion 환경에서 제공하는 타임라인 브라우저를 이용하면 각 모터나 드라이버의 시작 시간과 지속 시간을 막대 그래프 형태로 조정할 수 있습니다.
여러 슬라이더 축과 회전 축이 동시에 움직이는 자동화 설비를 구성할 때, 타임라인에서 이벤트 순서를 앞뒤로 끌어다 놓으면서 동작 시퀀스를 다듬어 주면 전체 모션 검토가 훨씬 수월해집니다.
단순히 한 축이 왕복하는지 보는 수준을 넘어, 실제 장비의 동작 순서와 인터록을 같이 확인하고 싶다면 슬라이더 조인트에 연결된 모터를 타임라인에서 정리하는 습관을 들이는 것이 좋습니다.
추가로 NX12 Animation Designer에서는 모터와 타임라인을 중심으로 순수 기구학(Kinematics) 기반의 움직임을 빠르게 구성할 수 있기 때문에, 힘이나 관성까지 고려해야 하는 경우에는 Motion Simulation의 Dynamics 솔루션을, 움직임의 정성적인 검토가 우선일 때는 Animation Designer를 사용하는 식으로 나누어 활용하면 효율적입니다.
참고 : UG NX 애니메이션 디자이너(Animation Designer) 기능 소개 바로가기
5. 슬라이더 조인트의 고급 설정 및 활용 팁
슬라이더 조인트는 단순한 직선 왕복 운동 외에도 다양한 고급 설정이 가능합니다.
실무에서 자주 쓰이는 기능과 함께 어떤 상황에서 유용한지 정리해보면 이해하기가 한결 쉬워집니다.
1) 비선형(Non-linear) 속도 프로파일 적용
Harmonic 드라이버는 가장 기본적인 사인파 형태의 왕복 운동을 제공하지만, 모터의 실제 속도 프로파일은 보통 일정 구간 가속·정속·감속으로 나뉩니다.
포지션 모터를 사용하면 시간 축을 여러 구간으로 나누어 각 구간마다 속도와 이동 거리, 가속·감속 값을 다르게 줄 수 있기 때문에, 빠르게 출발했다가 중간에서 서서히 감속하는 등 비선형 모션을 세밀하게 만들 수 있습니다.
2) 스프링·댐퍼 결합
슬라이더 조인트에 스프링(Spring)과 댐퍼(Damper) 요소를 추가하면 충격 흡수나 점성 저항이 포함된 더 현실적인 운동을 구현할 수 있습니다.
특히 슬라이드 끝단에서의 튕김, 완충, 진동 감소 등은 순수 기구학만으로는 표현하기 어려운데, 이런 경우 동역학 기반의 스프링·댐퍼 조합이 큰 도움이 됩니다.
3) 충돌(Impact) 및 Stop 조건 설정
슬라이드 이동에 제한 거리나 충돌 스톱을 설정해 실제 장비처럼 끝단에서 멈추거나 반대로 튕겨 나오도록 구현할 수 있습니다. 이때 Model Check와 애니메이션 재생을 반복하면서 실제 설계에서 필요한 여유 거리, 스토퍼 위치를 함께 검토해 보면 설계 변경을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
4) Force Driver 적용
왕복 운동을 거리 기반이 아닌 힘(Force) 기반으로 제어하면 로봇 구동축이나 자동화 장비의 실측 조건과 더욱 비슷한 환경을 만들 수 있습니다. 즉, 슬라이더 조인트가 특정 힘을 받아서 얼마나 이동하는지를 보는 방식이라서, 하중 변화에 따른 변위와 응답을 검토할 때 유용합니다.
5) 모션을 기반으로 한 응력 해석 연계
모션 시뮬레이션 결과를 FEA(유한요소해석)로 넘겨 부품의 피로도나 실제 하중 분포를 확인하는 고급 연동도 가능합니다. 왕복 횟수가 많은 슬라이드 메커니즘의 경우, 반복 하중에 의해 가장 취약한 부위가 어디인지 미리 파악할 수 있기 때문에, 설계 초기 단계부터 적절한 강화 리브를 추가하거나 재질을 조정하는 등 선제적인 대응이 가능합니다.
정리해 보면 슬라이더 조인트는 단순히 직선으로 움직이는 부품을 보여주는 역할을 넘어서, 운동 범위·속도·하중·충돌까지 함께 검토할 수 있는 중요한 도구입니다. 회전 중심의 레볼루션 조인트와 함께 기본기만 잘 익혀 두면, 대부분의 직선 왕복 장비를 모션 시뮬레이션에서 자연스럽게 재현할 수 있습니다.
