• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.117-117
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• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보 분자펌프(Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동 제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm 까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.9
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• pp.480-485
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• 2017

The main reason for the heat induced accidents occurring at the after stern tube journal bearing is the excessive local pressure caused by the deflection of the propulsion shaft due to the propeller loads. It is expected that the contact area could beenlarged and the local pressure reduced accordingly by using a lining material having alow Young's modulus instead of the existing white metal. The purpose of this work is to investigate the characteristics of the pressure distribution and determine the allowable pressure value in the case where bearing products made of materials having a low Young's modulus are used. In this study, the propeller loads, heat effect, and hull deflection are considered in the evaluation of the local pressure of the ship propulsion shaft. Also, the Hertzian contact condition was applied. From the analysis results in the case where a lining material with a low Young's modulus was used, it was found that a robust design could be achieved and the local pressure could be reduced effectively independent of the load conditions. It will be possible to producenew products made of materials having a low Young's modulus if the manufacturer confirms the performance specifications drawn by this study.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.131-136
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• 1993

일반적으로 공작기계 주축계에 대해서 요구되는 기본적인 항목들로는 고강성, 고감쇠, 고회전정밀도, 저발열, 장수명 등이 있다. 최근에는 이러한 기능들과 함께 가공능률과 가공정밀도의 향상을 도모하기 위해서 고속절삭을 실현햐ㄹ 수 있는 공작기계 주축계의 고속화, 즉 고속 주축계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 고속주축계의 동특성을 체계적으로해석하기 위해서 주축회전수의 영향을 고려한 유한요소모델(finite element model)을 도입하였다. 특히 주축은 세장비가 비교적 자기 때문에 Timoshenko보 이론으로, 베어링은 유한한 폭을 가지고 있기 때문에 반경방향 외에도 모멘트방향의 강성 및 감쇠특성을 가지고 있는 것으로 모델화 하였다. 그리고 고속주축계의 설계조건들을 도출하기 위해서 동특성 해석결과들로 부터 고속주축계의 모드매개변수들인 고유진동수와 감쇠비에 대한 주축 회전수, 베어링의 지지특성, 베어 링의 간격, 주축재료의 내부감쇠율 등의 영향을 고찰하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.4
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• pp.464-469
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• 2019

Tapered roller bearings are used widely in vans, trucks, and trains because they can support the vehicle in a stable manner even under a heavy load. The cage of a tapered roller bearing maintains the gap between the rollers, which prevents friction wear and suppresses heating. If the cage is severely deformed due to resonance, the roller may not be able to roll smoothly and even leave the cage. Consequently, it is very important to analyze the dynamic characteristics of the cage for reliable performance of a bearing. The cage essentially has geometrical tolerance in the manufacturing process. In this paper, the effects of those geometrical imperfections on the dynamic characteristics of the cage were investigated. As a result, natural frequency separation occurred near the natural frequency of the ideal cage due to geometrical imperfections. In addition, the interval was proportional to the magnitude of the geometric error, and the interval increased with increasing mode number.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1997.04a
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• pp.190-197
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• 1997

The heat generation of angular contact ball bearings and deep groove ball bearings is studied with experiment and simulation. The temperature variation of inner, outer races and the temperature incresement distribution are measured by using thermocouples for the shaft speed, preload, viscosity of lubrucant and lubrication method. The measured values from experiment are used to estimate the heat generation rate. Oil-air lubrication using oils with different viscosities and grease lubrication are adopted.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1996.11a
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• pp.615-620
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• 1996

생산성의 향상을 위하여 공작기계의 고속가공이 필요하고 이를 위한 연구가 상당히 진행되고 있다. 단위 시간당 절삭량을 올리고 알루미늄과 같은 연질 금속의 가공을 위하여 주축을 고속화하는 것이 매우 중요하나, 각 요소간의 마찰로 인한 발열에 의해 베어링의 수명단축이나 열변형 등을 동반하여 정밀도가 떨어지게 된다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.115-115
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• 2003

최근 회전기계에 대한 세계적인 기술추세를 볼 때 해를 거듭할수록 더욱 정밀해지고 고속화에 대한 요구가 한층 증대되고 있으며 이러한 측면에서 여러 분야에 우수한 장점을 지니고 있는 능동적 자기베어링의 회전축계 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 프랑스를 중심으로 한 미국, 일본 등이 이에 대한 연구를 활발하게 수행하여 고속 공작기계 스핀들을 비롯한 고진공 펌프 및 각종 터어빈, 압축기 등에 실용화시키는 단계에 있다. 그러나 국내 관련기술에 대한 연구는 연구소, 학계를 중심으로 실험실적인 기초연구로서 부분적으로 수행하는 단계에 있으며 관련분야 활용을 위한 본격적인 연구는 수행되지 못하고 있는 실정이고 이를 실용화시키기 위한 일환으로 능동적 자기 베어링의 회전 축계를 구성하고 있는 요소기술 중 하나인 전력 증폭기의 개발이 이뤄져야 할 필요성이 있는데 본 논문에서는 네트웍 기반 전력 증폭기 개발을 시도하였다. 전력 증폭기는 크게 리니어 앰프와 스위칭 앰프로 구분된다. 리니어 앰프의 경우 회로가 간단하고 노이즈가 비교적 작다는 장점이 있지만 전력손실 및 발열이 크기 때문에 에너지 측면에서 저 효율이라는 점과 따로 방열판을 부착해야 한다는 단점을 가지고 있고, 스위칭 앰프의 경우 전력손실이 작은 반면, 회로가 비교적 복잡하고 노이즈의 발생 가능성이 높다는 단점이 있다. 본 논문에선 위 두 가지 방식을 혼합한 혼합형 전력 증폭기로 설계하였다. 또한 기존에 전력증폭기의 경우 상위 주제어기로부터 제어량을 아날로그 신호로 통신하기 때문에 발생할 수 있는 EMI 노이즈신호에 대한 대책을 세워야 하는데 본 연구를 통해 개발된 전력증폭기는 따로 보조제어기(TMS320LF2406A)를 두어 상위 주제어기에 전력증폭기의 상태값을 궤환할 수 있도록 명령 신호체계를 전체 시스템의 샘플링 시간을 고려하여 비교적 전송 속도가 빠른 CAN(Controller Area Network)으로 구축하여 주제어기와 전력 증폭기간에 양방향 통신이 가능하도록 하였다. 이로써 전력증폭기의 상태정보를 알 수 있다. 따라서 본 논문에서는 칩 설계기술의 발전으로 가격대 성능비가 우수한 DSP(TMS320LF2406A)를 이용하여 과거의 아날로그 방식의 명령신호체계를 디지털 신호체계로 바꿈으로써 네트웍을 통해 전력증폭기의 상태진단 가능성을 검증한다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2005.10a
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• pp.555-559
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• 2005

Spinning process is a chipless metal forming method for axis-symmetric parts, which is more economical, efficient and versatile method for producing parts than other sheet metal forming process such as stamping or deep drawing. The large-sized spindle for spinning machine is the equipment to ferm a high-pressure vessel into the demanded shape. The important problem in the spindle system fur spinning machines is to reduce and minimize the thermal effect by motor and bearings. In this study, the effect of heat generation of bearings for the large-sized spindle is considered. Temperature distribution and thermal displacement of the spindle system for spinning machine can be analyzed by using the finite element method. The numerical results are compared with the measured data. The results show that temperature distribution and thermal displacement can be reasonably estimated by using the finite element method and the three dimensional model.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.24 no.6
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• pp.803-809
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• 2018

Generally, the gap-and-sag method is used in the shipbuilding stage before coupling the shafts to check whether they are installed at the same position as designed and derived from shaft alignment calculation. The primary installed propeller shaft becomes a reference point, the position of the remaining shafts are sequentially determined through the gap-and-sag value derived from the deflection and deflection angle at each shaft flange by own weight. If the reference point varies against the design value, it would have a series of effects on the installation of the remaining shafts. Moreover, after coupling the shafts, even if the bearing reaction forces derived from measurement are satisfied by the allowable limit range, consequently it might have an adverse effect on the stability of the shafting system by not being able to estimate the relative slope angle between the propeller shaft and the after-stern tube bearing. In this paper, to deal with above-mentioned phenomenon, the theoretical calculations related to designing an effective support point of the aft stern tube bearing and analysis by measurement is conducted through a case of open-up inspections. Based on this, a shaft installation guideline is proposed to minimize the misalignment related to preventing wiping damage of the after-stern tube bearing.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.1
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• pp.609-617
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• 2017

Railways are one of the safest and most important transportation systems in the world. On the other hand, due to the increasing complexity of the railway system and the running distance of rail vehicles, railway accidents occur continuously every year. In particular, in the case of high-speed trains and freight trains, if the function of the axle bearing is lost due to abnormal overheating of the axle box bearing, the load on the axle becomes uneven. Therefore, abnormal overheating in the train axle box bearings can cause serious accidents or derailments. For this purpose, a Hot Box Detector (HBD) was installed in the track side of a high speed line to detect abnormal overheating. This paper proposes an EWMA technique-based axle temperature monitoring method to detect abnormal overheating quickly and efficiently. A statistical design of the proposed method was also performed. The proposed method has better performance compared to the current method in the case of abnormal overheating and the performance is improved by approximately 170% at the maximum.