[논문]기계장비 정밀도 시뮬레이션 기술 개발

박천홍; 황주호; 이찬홍; 송창규

문제 정의

3에 나타내었다. 구조변형, 동적변형 및 열변형에 의한 오차 해석은 일반적으로 유한요소 해석 툴을 기반으로 이루어지며 장비 전체의 CAD 도면을 근거로 모델링할 필요가 있으므로 본 연구에서는 이를 '구조 동역학, 모듈이라는 하나의 모듈로 구성하고자 한다. 또한, 직선 이송계를 중심으로 하는 시간 종속적인 동적 오차의 해석은, 제어/진동, 모듈의 구성을 통해 이루어지며 이 모듈은 내, 외부 진동에 따른 방진 구의 특성 시뮬레이션 기능을 포함한다.
이를 위해 네 개의 세부 분야로 나누어 2009 년부터 연구를 수행 중이며 본 특집은 이 세부 분야들을 중심으로 구성되어 있다. 본 논문은 그 가운데 총괄에 해당하는 것으로 과제 전체의 개요 및 네 개 분야를 통해 1 단계 3 년간 개발하고자 하는 주요 연구 내용을 중심으로 간략히 소개하고자 한다.
.요소/유니트의강성이나 정밀도 등의 특성을 고려한 장비 전체의 정밀도 특성을 예측할 수 있는 기술을 개발하고 이를 다양한 메커니즘을 갖는 장비에도 적용할 수 있도록 일반화하여 웹을 활용한 플랫폼 형태로 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 네 개의 세부 분야로 나누어 2009 년부터 연구를 수행 중이며 본 특집은 이 세부 분야들을 중심으로 구성되어 있다.

제안 방법

편리하게 진행할 수 있다. 또한 본 모듈은 실제 기계 시스템 설계자가 체감하는 제어 시뮬레이션의 정확도를 높여주기 위하여 상업용 제어기의 속도 프로파일러, 위치 보간기, 예견 제어(Look ahead control) 및 볼스크류 이송계의 마찰력, 강성모델 테이블의 6 자유도 운동 모델 등을 포함하고 있다. 따라서 일반적으로 많이 수행하고 있는 선형화된 제어 특성 해석 보다 더 세밀화된 동특성 해석 결과를 얻을 수 있다.
먼저, 사용자는 자동화를 위해 일부 사전 약속된 마킹이 포함된 3D CAD 모델을 pre processor 를 통해 서버로 보내며, 서버에서는 CAD API 를 이용하여 실제 유한요소 해석을 위한 모델링이 가능하도록 도면상의 불필요한 부분(예: 챔퍼, 작은 구멍 등)을 생략하는 단순화 기능을 수행한다. 또한, 이와 함께 결합 면 모델링을 위한 면 분할 등의 작업도 자동으로 수행하여 해석을 위한 모델을 재생성한 후유 한 요소 해석 S/W 로 전송한다. 유한요소 해석 S/W 에서는 FEM API < 이용하여 자동으로 메 쉬를 생성하면서 본 연구에서 해석 정밀도 향상을 위해 고려하고 있는 여러가지 해석을 위한 경계조건 등을 부가한 해석을 수행하고 결과를 뷰어를 통해사 용자에게 전송한다.
4는 임의의 사용자가 설계한 3D CAD 모델을 자동으로 넘겨 받아 그 성능을 시뮬레이션하는, 본 연구에서 개발하고 있는 CAD 모델 자동 해석 모듈의 정보 흐름도를 나타낸 것이다. 먼저, 사용자는 자동화를 위해 일부 사전 약속된 마킹이 포함된 3D CAD 모델을 pre processor 를 통해 서버로 보내며, 서버에서는 CAD API 를 이용하여 실제 유한요소 해석을 위한 모델링이 가능하도록 도면상의 불필요한 부분(예: 챔퍼, 작은 구멍 등)을 생략하는 단순화 기능을 수행한다. 또한, 이와 함께 결합 면 모델링을 위한 면 분할 등의 작업도 자동으로 수행하여 해석을 위한 모델을 재생성한 후유 한 요소 해석 S/W 로 전송한다.
일반적인 수치해석 방법을 적용하는 경우, 시스템에 작용하는 힘들에 대한 평형방정식을 풀기 위해 레일의 형상오차를 고려한 베어링내 반력의 변화를 반복계산에 의해 구해야 한다. 본 과제에서는 안내 레일의 형상오차를 구성하는 공간주파수에 대한 베어링내 반력 변화를 의미하는 전달함수를 도입하고, 베어링 형식에 상관없이 전달함수만을 미리 계산해서 알고리즘에 입력함으로써 간단히 운동 오차를 해석할 수 있도록 전달함수법을 이용한 운동오차 해석 모델을 개발하였다.10 이 모델에 있어서는 모든 요소들의 영향이 힘의 변화로 모델링 되므로 Fig.
할 수 있다. 본 논문에서 소개된 기술 개발내용은 그를 위한 첫 단계로, 성능 시뮬레이션을 위한 인프라 구축을 위해, 무부하 상태에서의 정밀도 시뮬레이션 기술을 중심으로 하고 있다. 향후 예정 하고 있는 본 기술의 전개 방향을 Fig.
또한, 이와 함께 결합 면 모델링을 위한 면 분할 등의 작업도 자동으로 수행하여 해석을 위한 모델을 재생성한 후유 한 요소 해석 S/W 로 전송한다. 유한요소 해석 S/W 에서는 FEM API < 이용하여 자동으로 메 쉬를 생성하면서 본 연구에서 해석 정밀도 향상을 위해 고려하고 있는 여러가지 해석을 위한 경계조건 등을 부가한 해석을 수행하고 결과를 뷰어를 통해사 용자에게 전송한다. 현재, 모델 입력은 Inventor, 해석 solver는 ANSYS 를 기 본으로 하여 개 발을 수행 중에 있다.
이를 위한 주요 연구내용으로는 먼저, 직선운동 시스템을 구성하는 베어링, 볼스크류 등 각 요소별 특성을 해석하고 실험적 검증하여 S/W 화하는 것이며 이들 요소 특성 해석을 기반으로 직선운동 시스템의 6 자유도 운동오차를 해석할 수 있는 알고리즘을 개발하고 실험적 검증을 거쳐 S/W 화 하는 것이다. 또한, 기본적인 해석 알고리즘이 정립되면 시스템을 구성하는 각 요소의 가공 및 조립 공차에 따른 영향을 파악함으로써 설계 시주요 부품의 공차에 따른 정밀도 변화 특성에 대한 데이터를 제공할 수 있도록 할 예정이다.
이를 위해 먼저, 본 과제에서의 플랫폼화 및 웹 활용 취지에 적합하도록 사용자가 설계한 3D CAD 기반 설계 파일을 전송받아 자동으로 장비의 구조 동역학을 해석할 수 있는 자동 해석모델을 구축하고 있다. 또한, 해석 특성의 향상을 위해 베어링과 같은 이동 결합부, 볼트 체결부와 같은 고정 결합부 및 경계조건의 모델링 기술과 더불어 데이터베이스화를 수행하며 이 해석 모델의 실험적 검증 및 튜닝기술도 병행하여 진행할 예정이다.

대상 데이터

요소/유니트의강성이나 정밀도 등의 특성을 고려한 장비 전체의 정밀도 특성을 예측할 수 있는 기술을 개발하고 이를 다양한 메커니즘을 갖는 장비에도 적용할 수 있도록 일반화하여 웹을 활용한 플랫폼 형태로 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 네 개의 세부 분야로 나누어 2009 년부터 연구를 수행 중이며 본 특집은 이 세부 분야들을 중심으로 구성되어 있다. 본 논문은 그 가운데 총괄에 해당하는 것으로 과제 전체의 개요 및 네 개 분야를 통해 1 단계 3 년간 개발하고자 하는 주요 연구 내용을 중심으로 간략히 소개하고자 한다.

데이터처리

제어/진동 해석 모듈은 해석용 솔버로 시장에서 성능이 검증된 Mathworks 사의 Matlab 엔진을 사용함으로써 해석 결과의 신뢰도를 높이고 있다. 현재 본 모듈은 1 축 스테이지를 제작하여 실험적인 시뮬레이터 검증까지 수행한 단계이며, 다축운동 포함 및 데이터베이스 보강 작업을 진행하고 있다.

성능/효과

본 해석 모듈은 사용자에게 제어루프를 구성하는 주요 구성품들에 대하여 데이터베이스를 제공하여 사용자는 설계 단계에서 사용하고자 하는 제어 구성요소들을 데이터베이스에서 선택하고 각 요소들의 특성을 지배하는 특성 파라미터들을 선택 및 수정함으로써 전체 제어시스템에 대한 해석을 편리하게 진행할 수 있다. 또한 본 모듈은 실제 기계 시스템 설계자가 체감하는 제어 시뮬레이션의 정확도를 높여주기 위하여 상업용 제어기의 속도 프로파일러, 위치 보간기, 예견 제어(Look ahead control) 및 볼스크류 이송계의 마찰력, 강성모델 테이블의 6 자유도 운동 모델 등을 포함하고 있다.

후속연구

8 에 나타내었다. 기술의 일반화 및 정밀도 시뮬레이션기술이 확립되면, 2 단계로, 공작기계와 같이 가공 부하를 받는 장비를 대상으로 가공 프로세스 해석이 연계된 시뮬레이션 기술을 추구하여 산업적으로 한층 유용한 기술 개발이 되도록 추진할 예정이다.
또한, 궁극적으로는 설계 결과에 대한 시뮬레이션 뿐만 아니라 설계 과정에서의 성능 최적화 및 그를 통한 설계 수정이 가능한 기술 개발로 전개되어 나아가야 할 것으로 판단되며, 이를 위해서는 상호 통합을 전제로 CAD 및 해석에 관련된 많은 소프트웨어 툴들과의 협력 개발도 크게 필요할 것으로 예상된디, .
이를 위한 주요 연구내용으로는 먼저, 직선운동 시스템을 구성하는 베어링, 볼스크류 등 각 요소별 특성을 해석하고 실험적 검증하여 S/W 화하는 것이며 이들 요소 특성 해석을 기반으로 직선운동 시스템의 6 자유도 운동오차를 해석할 수 있는 알고리즘을 개발하고 실험적 검증을 거쳐 S/W 화 하는 것이다. 또한, 기본적인 해석 알고리즘이 정립되면 시스템을 구성하는 각 요소의 가공 및 조립 공차에 따른 영향을 파악함으로써 설계 시주요 부품의 공차에 따른 정밀도 변화 특성에 대한 데이터를 제공할 수 있도록 할 예정이다.
이를 위해 먼저, 본 과제에서의 플랫폼화 및 웹 활용 취지에 적합하도록 사용자가 설계한 3D CAD 기반 설계 파일을 전송받아 자동으로 장비의 구조 동역학을 해석할 수 있는 자동 해석모델을 구축하고 있다. 또한, 해석 특성의 향상을 위해 베어링과 같은 이동 결합부, 볼트 체결부와 같은 고정 결합부 및 경계조건의 모델링 기술과 더불어 데이터베이스화를 수행하며 이 해석 모델의 실험적 검증 및 튜닝기술도 병행하여 진행할 예정이다.
있다. 현재 개발된 알고리즘은 실험적인 검증 및 S/W 화 단계를 진행하고 있으며, 향후 가공 및 조립 공차에 따른 영향 해석 기능도 추가하여 개발할 예정이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

기계장비 정밀도 시뮬레이션 기술 개발
Development of an Accuracy Simulation Technology for Mechanical Machines 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

기계장비 정밀도 시뮬레이션 기술 개발 Development of an Accuracy Simulation Technology for Mechanical Machines 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

박천홍 (66) 황주호 (26) 이찬홍 (31) 송창규 (14)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

기계장비 정밀도 시뮬레이션 기술 개발
Development of an Accuracy Simulation Technology for Mechanical Machines 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper