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압전구동기를 이용한 초정밀레이저 가공의 고주파진동 장치설계
Design of High frequency Vibration Mechanism with PZT actuator for Ultraprecision Laser Machining 원문보기

한국공작기계학회지 = Journal of the Korean society of machine tool engineers, v.19 no.3, 2010년, pp.419 - 425  

김현욱 (아주대학교 기계공학과) ,  황동현 (아주대학교 기계공학과) ,  박종권 (한국기계연구원) ,  조성학 (한국기계연구원) ,  이문구 (아주대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To machine the micro hole, laser machining system is widely used, however, the system cannot fabricate the micro hole with high aspect ratio and good surface finish. To break the obstacles, the high frequency vibration mechanism with PZT (Piezoelectric Transducers) is proposed in this paper. The mec...

주제어

#압전소자   #고주파 진동   #진동모드   #유연힌지 가이드   #보조진동가공   #레이저가공  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 최대로 인가 가능한 1000V까지 전압을 인가한다면 약 2/m의 변위량을 얻을 수 있었다. 따라서 압전구동기를 이용한 초정밀 레이저가공의 고주파 진동장치 설계에 대한 연구가 목표한대로 수행되었음을 확인하였다.
  • 만약 가공물 면에 맺히는 레이저 빔의 초점을 고주파 (High hequency)로 진동시킬 수 있으면 이러한 문제를 해결할 수 있다. 본 논문에서는 PZT(Piezoelectric Transducers) 구동기(Actuator)를 이용하여 고주파진동 장치를 설계 및 해석을 하고 실험을 통하여 미세형상가공이 가능한 초정밀가공시스템에 대한 적용성을 언급한다. 이 가공방법은 기존의 레이저빔이 단독 가공하는 것과는 달리 레이저빔이 PZT로 인해 고주파로 진동하는 렌즈모듈(Eyepiece)를 거쳐서 가공을 하게 된다.
  • 본 논문에서는 미세형상가공이 가능한 초정밀 가공시스템을 위한 고주파 진동장치를 언급하였다. 10kHz 이상의 고주파 영역에서 렌즈모듈의 진동을 일으키고 직진성과 선형성을 보장하는 가이드의 설계가 이루어졌다.
  • 03kHz 에서의 정적해석을 나타낸 그림이다. 이 주파수에서 가진을 시켜 최대변위를 얻고자 하였다. 구속조건으로는 양쪽에 가이드를 지지해 주는 부분은 모든 자유도에 대해서 구속을 하였고 PZT와 맞닿는 부분에는 pzt의 힘(Blocking force)인 7,400N을 주었다.
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참고문헌 (8)

  1. Kim, J. G., Nam, K. G., Cho, S. H., Chang, W. S., Na, S. J. and Whang, K. H., 2006, "Micromachining Characteristics inside Transparent Materials using Femtoseocond Laser Pulses," Journal of the Korean Society of Precision Engineering, Vol. 23, No. 5, pp. 190-196. 

  2. Chu, C. N., Han, D. C., Pahk, H. J., Park, S. S. and Je, S. U., 2002, "A Study on the Ultrasonic Micromachining and Measurement System," Journal of the Korean Society of Precision Engineering, Vol. 19, No. 7, pp. 133-140. 

  3. Park, J. G., Kang, T. W., Lee, K. S. and Kim, T. W., 2007, "Material Design and Analysis of Coronary Artery Stendts," Journal of the Korean Ceramic Society, Vol. 44, No. 7, pp. 362-367. 

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  4. Singiresu S. Rao, 1992, "Mechanical Vibrations", 3rdEd.Addison-Wesley, pp. 37-39. 

  5. Provis Co., n.d., viewed 25 February 2010, 

  6. Kang, D. W., Lee, M. G. and Gweon, D. G., 2007, "Development of compact high precision linear piezoelectric stepping positioner with nanometer accuracy and large travel range," Review of Scientific Instruments, Vol. 78, No. 7. 

  7. Physik lnstrumente (PI) GmbH & Co. KG, n.d., viewed 13 September 2009, 

  8. Hwang, D. H., Lee, D. K., Jeong, J. H. and Lee, M. G., 2010, "Vibration transmissiblility reduction module with flexure mechanism for personal tools," Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 24, No. 1, pp. 223-226. 

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