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직선 운동 가이드는 직선 운동을 하는 이송부를 담당하는 기구로써, 각종 선반 및 초정밀 생산 장비의 운송 시스템에 많이 사용된다. 본 연구에서는 정밀 연삭된 볼 베어링을 구름 매개체로 하는 직선 운동 가이드를 대상체로 한다.가이드 블록과 레일 사이에 위치한 볼 베어링은 음의 공차에 의한 예압에 의해 강성을 갖게 된다. 볼 베어링에 작용하는 접촉 하중은 헤르츠 접촉 이론에 따라 탄성 변위 x의 1.5승에 비례하는 kx^1.5의 크기를 갖는다. 본 연구에서는 이송 방향의 ...

직선 운동 가이드는 직선 운동을 하는 이송부를 담당하는 기구로써, 각종 선반 및 초정밀 생산 장비의 운송 시스템에 많이 사용된다. 본 연구에서는 정밀 연삭된 볼 베어링을 구름 매개체로 하는 직선 운동 가이드를 대상체로 한다.가이드 블록과 레일 사이에 위치한 볼 베어링은 음의 공차에 의한 예압에 의해 강성을 갖게 된다. 볼 베어링에 작용하는 접촉 하중은 헤르츠 접촉 이론에 따라 탄성 변위 x의 1.5승에 비례하는 kx^1.5의 크기를 갖는다. 본 연구에서는 이송 방향의 병진 모드를 제외한 5 자유도의 강체 모드에 초점을 맞추어 선형 진동 해석과 비선형 진동 해석을 수행하였다. 접촉 하중을 변위에 대한 미분으로 선형화시킨 강성 1.5kx^0.5을 이용하여 이론적인 선형 해석과 유한 요소 해석을 병행하였으며 그 결과는 실험 결과와 유사하였다.비선형 해석은 비선형 하중 항 kx^1.5을 이용해 운동 방정식을 구성하였으며 적분의 어려움으로 비교적 단순한 운동 방정식 형태를 가지는 바운싱 모드에 한정하여 해석을 수행하였다. 해석 결과 최대 변위가 증가함에 따라 고유 진동수가 감소하는 소프트닝 현상을 확인하였다. 또한 설계 변수들과 질량 중심의 편심에 따른 고유 진동수의 변화를 살펴봄으로써 설계자와 현장의 엔지니어가 시스템의 작동 주파수내에서 공진을 피할 수 있는 가이드를 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The linear motion (LM) guide using ball bearing has many advantages compared with conventional sliding guides. Therefore, LM guide using ball bearing has been widely used to increase the accuracy of the position of a system. This research investigates dynamic characteristics of LM guide through main...

The linear motion (LM) guide using ball bearing has many advantages compared with conventional sliding guides. Therefore, LM guide using ball bearing has been widely used to increase the accuracy of the position of a system. This research investigates dynamic characteristics of LM guide through mainly linear analyses. Linear analysis is accomplished by Lagrange equation and the finite element method. And another trial that performs nonlinear analysis about one mode(bouncing mode) of LM guide is accomplished. Through nonlinear analysis we could observe the softening characteristic due to the Hertzian contact nonlinearity. From linear analysis we has verified the variation of the natural frequencies with respect to design parameters and the eccentricity of mass center. The tendency of natural frequencies can be a good guide to the designers of LM guide and the near-field engineers.

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