한국광학회 1989년도 제4회 파동 및 레이저 학술발표회 4th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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pp.26-31
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1989
Optical working machines are developed. the machines are to be used in the preparation of Nd-phosphate glass amplifier rod and elliptical disk amplifier plate of the high power Nd-YLF-phosphate glass laser amplifier system. In this report, the working principles of the machines are presented, and several results are shown by photographes, design drawing and the disks actually fabricated by using the machines.
This study covers the optimum design of the 5-axis machine tool. In addition, the intelligent control secures structural stability through the optimum design of the structure of the 5-axis machine center, main spindle, and the tilting index table. The big requirement, like above, ultimately leads to speed-up operation. And this is inevitable to understand the vibration phenomenon and its related mechanical phenomenon in terms of productivity and its accuracy. In general, the productivity is correlated with the operation speed and it has become bigger by its vibration scale and the operation speed so far. Vibration phenomenon and its heat-transformation of the machine is naturally occurred during the operation. If these entire machinery phenomenons are interpreted through the constructive understanding and the interpretation of the naturally produced vibration and heat-transformation, it would be very useful to improve the rapidity and its stability of the machine operation indeed. In this dissertation, the problems of structure through heating, stability, dynamic aspect and safety about intelligent 5-wheel machine tool are discovered to examine. All these discoveries are applied to the structure in order to enhance the density of it. It aims to improve the stability.
The demands of the large scale machine tools, for instance, such as planomiller, turning machine, boring machine, NC machine, have been gradually increased in recent years. As the performances of machine tools and/or cutting tools are advanced, it is possible to perform high-speed and high-precision cutting works. The effective treatment of wet chip, which is discharged from cutting works, becomes very important problems. Therefore, this study is forced on the design of large scale machine tools using CATIA V5R18 and analysis of cutter, which is considered as essential equipment in large scale machine tools, using MSC.Nastran & MSC.Patran. Especially, the relations between tolerated load of cutter, driving horse power and rpm of driving shaft in chip processing system are investigated through analysis. As the results, the reliability of design could be improved by evaluating simulated numerical values, it showed that tolerated loads of supported part and edged part of cutter are 87,000N and 14,450N, respectively.
In many optimal methods for the structural design, the structural analysis is performed with the given design parameters. Then the design sensitivity is calculated based on its structural anaysis results. There-after, the design parameters are changed iteratively. But genetic algorithm is a optimal searching technique which is not depend on design sensitivity. This method uses for many design para- meter groups which are generated by a designer. The generated design parameter groups are become initial population, and then the fitness of the all design parameters are calculated. According to the fitness of each parameter, the design parameters are optimized through the calculation of reproduction process, degradation and interchange, and mutation. Those are the basic operation of the genetic algorithm. The changing process of population is called a generation. The basic calculation process of genetic algorithm is repeatly accepted to every generation. Then the fitness value of the element of a generation becomes maximum. Therefore, the design parameters converge to the optimal. In this study, the optimal design pro- cess of a machine tool structure for static loading is presented to determine the optimal base supporting points and structure thickness using a genetic algorithm.
This paper is concerned with Accuracy Design of LM Guide System in Machine Tools. Elastic deformation of bearing is calculated by Hertz contact theory and motion error of LM block is analyzed. A new algorithm using block stiffness is proposed fur the analysis of motion accuracy of the table. The best advantage of this algorithm is fast analysis speed because it isn't necessary iteration processes for satisfying equilibrium equation of the table. Motion errors of the table analyzed under artificial form error of rail theoretically and experimentally. Only one of two rails is bent by putting a thickness gauge into horizontal direction. This form error of rail is measured by gap sensor against the other rail. Then, motion errors of the table are predicted by proposed new algorithm theoretically and measured by laser interferometer. Measurements are carried out by changing the preload and thickness. The results show that the table motion errors are reduced from 1/2 to 1/60 times than form error of rail according to its height and width. And the effect of preloading is almost negligible.
SHOP DWG의 현주소 어디까지 왔는가? 설계에서 제조에 이르는 전 과정을 컴퓨터로 제어하고 관리하는 기술. 캐드(CAD)와 캠(CAM)은 각각 computer-aided design,computer-aided manufacturing의 약칭으로 컴퓨터보조설계와 컴퓨터보조생산을 뜻한다.
CAD는 설계도면을 한 장씩 수작업으로 제도하지 않고 설계 데이터베이스의 정보를 CRT(cathode ray tube)에서 화상을 보고 합성하면서 설계하므로 작업을 최적화 할 수 있다. CAD로 설계된 설계도의 내용은 CAM을 통해 NC(수치제어)공작기계에 정확한 작업동작을 지시하게 되며, 작업관리∙가공∙조립∙검사 등의 제조과정을 컴퓨터로 관리하여 작업속도와 제품의 정밀성을 높이게 된다. 최근에는 건축현장의 2D system이 보편화되어 있지만 건축현장의 핵심이라고 할 수 있는 기계설비의 기계실, 또는 조립화 공법 등에는 3차원 CAD∙CAM시스템이 개발되어 입체형상을 화면에 3차원으로 재현할 수 있고, 대상물의 표면적∙부피∙무게∙강도 등의 물리적 성질도 자동 계산하여 최적상태에서 현장의 시공에 적용할 수 있게 되었다. 1960년대 초 미국에서 자동차 모델∙엔진, 항공기 부품 등 의 설계에 수작업의 한계를 느껴 개발되었으며, 한국에서는 70년대 중반에 도입되어 운용되고 있다. 이에 따라 프로그램 회사들은 다양한 방법 등을 SHOP DWG에 적용하여 판매경쟁이 치열하다.
(주)우진아이엔에스는 급속한 산업경제의 변화와 무한경쟁시대에 보다 나은 기술개발 투자에도 노력을 기울여, 2000년 11월 용인공장, 생산라인을 천안으로 이전, 확장 하여 배관 및 닥트의 CAD-CAM SYSTEM, P.F.P공법, 기계실3D, 블럭화배관, 닥트자동화 시스템, 설계, 용접공정을 공장화시켰으며, 신 개발품인 S.C.D(SEMI-CON DUCT)를 신설하여 모든 건축물에 맞는 필수적인 제품을 생산함으로써 선택의 폭을 넓히고, 현장 시공능력 효율을 높이고 있다. 이번 호에서는 (주)우진아이엔에스가 95년 설계팀을 발족하여 제로시스템의 3D공법을 공장 및 현장의 SHOP DWG에 적용해왔고 최근에는“서초 프로젝트A”현장에 SHOP DWG의 최대 결집체인 3D활용의 조립화 공법을 적용하여 초고층 오피스텔현장을 시공한 사례를 게재한다. 우진아이엔에스는 30여년의 기술 축척을 바탕으로 최고의 기술력과 풍부한 경험을 통해 아셈무역센타, 타워팰리스1차, 3차 및 목동트라팰리스, 분당트리폴리스, 수원삼성전자 R4, 등 국내굴지의 초고층빌딩 시공을 근거로 초고층의 기본설계를 이해하고 SHOP DWG을 통해서 기계설비공사의 향후 나아갈 지표를 제시하고 있다.
가공 시스템의 지능화 및 자율화 추세가 확대되면서, CNC 공작기계의 자동화된 오퍼레이션을 위한 머신 텐딩 시스템 도입이 산업 현장에서 활발히 진행되고 있다. 머신 텐딩 시스템을 구축함에 있어 CNC 공작기계와 로봇 간 인터페이스 구성 및 구성한 인터페이스에 대한 작업 설계 변경은 가장 중요한 프로세스이다. 하지만 이러한 중요도에도 불구하고 머신 텐딩 시스템은 많은 설정 문제가 있다. 새로운 CNC 공작기계나 로봇을 도입할 때마다 인터페이스에 맞추어 컨트롤러를 다시 제작하거나 재구성해야 하는 어려움이 있고, 추가적으로 머신 텐딩 시스템의 복잡한 구조로 인해 현장 작업자가 해당 시스템을 변경하는 부분에도 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 이기종의 CNC 머신과 산업용 로봇 간 인터페이스를 하나의 통합 시스템으로 구성하였다. 또한 손쉽게 작업 설계 변경을 하기 위해 디지털 트윈을 구현하여 현장 작업자는 간단하게 변경을 가능하게 하였다. 이 시스템을 구현하기 위하여 이기종 CNC 공작기계에 대한 표준화된 인터페이스를 제공하는 지능형 HMI 플랫폼과 다양한 로봇을 제어할 수 있는 응용 소프트웨어 개발 플랫폼인 ROS 플랫폼의 통합 개발 환경을 구축하였다. 또한 손쉬운 작업환경을 위해 게임 엔진인 Unity3D를 사용하여 시스템 모델링 후 웹 브라우저 환경에서 머신 텐딩 원격 제어 및 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다.
본 논문은 초정밀 가공기에 적용 가능한 6자유도의 운동이 가능한 초정밀 스테이지의 설계를 기술한다. 본 초정밀 스테이지는 특히, 광학을 이용한 가공기와 절삭력이 작은 가공기에 적합하다. 스테이지는 장행정 · 단행정 스테이지로 구성된 이중 서보를 채택한다 장행정 스테이지는 초정밀 운동에 방해가 되는 운동을 줄이며 높은 효율을 갖는 다극 자석 배열을 이용한 선형모터를 사용한다. 그리고 단행정 스테이지는 장행정 스테이지와의 기계적 결합에 의한 구조적 영향성을 없애는 개념을 적용할 수 있는 보이스 코일 모터을 이용한다. 그리고 각 구동부는 최상의 성능을 유지할 수 있도록 최적설계를 수행한다.
사용자 고유의 공정설계 노하우는 설계 도면정보에서 가공정보로의 변환의 일관성 유지를 어렵게 하고 또한 그 기술획득에 많은 시간을 필요로 한다. 가공방법과 가공기계가 결정된 후, 세부 작업내용, 작업순서, 절삭공구, 절삭조건, 공수 등을 결정하는 밀링 작업계획 모듈을 공작기계 부품을 대상으로 개발하였다. 설계 도면정보를 특징형상에 따라 입력하여 최적절삭조건 모듈 및 I/MILL 상용 프로그램의 도움을 받아 작업지시서와 NC 프로그램을 출력한다. 특징형상을 중심으로 작업계획 생산정보의 입/출력 내용과 작업계획 항목을 결정하는 본 시스템 개발을 통해 생산정보 통합 기술에 대한 이해를 기대한다.
가공의 정밀도와 난삭재 가공이 요구되는 항공기부품용 공작기계의 헤드프레임 구조는 정밀 고속가공을 위해 경량화 및 절삭력에 의한 변형최소화가 필요하다. 본 논문에서는 고강성 경량화 구조 최적설계를 위해 유한요소해석을 수행하여 초기형상을 설계하였고, 컴플라이언스를 최소화하여 경량, 고강성 및 저진동 구조의 위상 최적화 설계를 수행하였다. 최적화 설계결과 프레임 중량은 17.3% 감소되었고, 최대 처짐량은 0.007 mm 이하, 고유진동수는 30.6% 증가되었다. 구조 정강성은 각 축 방향으로 증가되었고, 동강성은 축에 따라 상반된 결과를 나타내었다. 위상 최적화 설계 구조에서 저진동의 고강성을 갖는 최적화된 구조를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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