선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 한편, 임경화 등6)은 고속 표면 마운트 장치 시스템의 진동 문제를 분석하고 구조설계 변경을 통하여 진동 저감 효과를 확인하였고 구동기의 가속 형태에 따른 진동응답 특성을 분석하였다. 본 논문에서는 기존 장비의 성능 개선 및 향후 제품 개발에 필요한 기계 시스템 구조의 동특성 해석을 기초로 진동 저감을 고려한 기구 설계 기법과 시스템 운영 기법에 필요한 기본 자료를 확보하였으며 그리고 모드 시험(modal test)을 통한 문제 분석 및 이를 이용한 해결 방안 모색에 대한 연구 자료를 제시하였다.
제안 방법
- 또한 Fig. 2의 (b)와 같이 구동기(actuator)에서 발생하는 진동이 다른 부품으로 전달되는 경우 진동원과 측정을 원하는 부위에 각각 가속도 센서를 부착하여 전달비를 주파수 관점에서 분석할 수 있으며 각각의 채널에 파워스펙트럼 (power spectrum)을 구함으로써 진동원과 응답의 특징 및 동특성을 분석한다. 또한 유한요소법(finite element method)를 이용하여 시스 템의 선형 진동해석을 수행하고 검증함으로써 향후 성능 향상을 위한 구조 변경 시 유용한 실험적 모델링을 확보하였다.
- 스테이지 구동기구인 볼스크류의 회전 시 마찰로 인해 많은 진동이 발생될 것으로 예상되므로 진동량과 주파수를 측정하여 다른 부품에 주는 영향성을 평가할 필요가 있다. 따라서 진동가속도 센서를 척에 부착한 후 x, y, z 방향으로 표준 속도와 최고 속도로 구동 시를 나누어 그 진동량을 측정하고, 이때 브리지와 지지대에 미치는 전달비(Transmissibility)를 측정한다. 또한 브리지는 비전 카메라가 동작할 때는 정지되어 있지만 스테이지의 구동 시 진동이 전달되면 비전 시스템의 정밀도나 수율에 영향을 받게 되므로 브리지의 고유진동수와 모드형상을 분석하여 검증한다.
- 공정 수행 시 주요 부품인 척은 스테이지에 의해 마이크로미터(㎛) 수준의 정밀도를 가지고 고속 구동되는 부품으로 장비 전체 성능에 결정적인 역할을 하게 된다. 따라서 척의 각 부위에서 고유진동수를 측정하고 모드형상을 분석하여 이의 동특성과 적합성 여부를 검증한다. 또한 스테이지는 척의 고속, 고정밀 이송을 위하여 반드시 필요한 부품이지만 진동 관점에서 주요 진동원(vibration source)이다.
- 따라서 진동가속도 센서를 척에 부착한 후 x, y, z 방향으로 표준 속도와 최고 속도로 구동 시를 나누어 그 진동량을 측정하고, 이때 브리지와 지지대에 미치는 전달비(Transmissibility)를 측정한다. 또한 브리지는 비전 카메라가 동작할 때는 정지되어 있지만 스테이지의 구동 시 진동이 전달되면 비전 시스템의 정밀도나 수율에 영향을 받게 되므로 브리지의 고유진동수와 모드형상을 분석하여 검증한다. 한편 지지대와 척간의 전달비를 진동 가속도 관점에서 측정하여 장비 설치 시 지반으로부터 전달되는 진동과의 상관관계를 분석한다.
- 2의 (b)와 같이 구동기(actuator)에서 발생하는 진동이 다른 부품으로 전달되는 경우 진동원과 측정을 원하는 부위에 각각 가속도 센서를 부착하여 전달비를 주파수 관점에서 분석할 수 있으며 각각의 채널에 파워스펙트럼 (power spectrum)을 구함으로써 진동원과 응답의 특징 및 동특성을 분석한다. 또한 유한요소법(finite element method)를 이용하여 시스 템의 선형 진동해석을 수행하고 검증함으로써 향후 성능 향상을 위한 구조 변경 시 유용한 실험적 모델링을 확보하였다.
- 척의 구동 시 시스템 내에 가진원으로 작용하게 되는 스테이지가 동작하게 되므로 동작 시 가진 주파수와 그 크기를 측정하기 위하여 척의 x, y, z 방향으로 진동가속도 센서를 부착하고 일반적인 공정 동작에서 사용되는 표준 속도 (normal speed)와 장비가 허용하는 최고 속도(high speed)로 운행하고 이때의 시간응답을 측정하였고, 이때의 파워스펙트럼을 관찰하여 구동 시 가진 되는 주파수의 범위를 측정하였다. 또한 척이 구동될 때 지지대에 미치는 영향을 파악하기 위하여 x, y, z 방향으로 지지대에 가속도 센서를 부착하여 시간응답을 측정하고 파워스펙트럼을 구하였으며 그 중 x방향의 응답을 Fig. 10~11에 나타내었다.
- 시스템의 성능에 결정적인 영향을 미치는 주요 부품인 척과 브리지의 모드 시험을 수행하여 고유진동수와 모드 형상을 구하여 공진을 일으킬 수 있는 정밀도를 해칠 수 있는 주파수를 제시하였으며, 유한 요소 모델 해석을 통하여 검증하였다. 또한 척을 이송하는 스테이지의 구동 실험을 통하여 수직(z축), 수평 방향 (x, y축) 별 시스템에 가진되는 주파수를 측정하여 볼스크류와 가진 주파수와의 상관관계를 밝혔으며 향후 동특성을 고려한 성능개선에 필요한 자료로 활용될 수 있다.
- 또한 척을 이송하는 스테이지의 구동 실험을 통하여 수직(z축), 수평 방향 (x, y축) 별 시스템에 가진되는 주파수를 측정하여 볼스크류와 가진 주파수와의 상관관계를 밝혔으며 향후 동특성을 고려한 성능개선에 필요한 자료로 활용될 수 있다. 지반 가진에 대하여 지반과 장비의 주요 부위간의 전달비를 측정하기 위하여 지반에 실험질량을 낙하하여 충격을 가하는 방식을 이용하여 측정하였다.
- 척(chuck)의 고유진동수와 모드 형상을 파악하기 위하여 Fig. 3과 같이 척의 중심부를 충격 햄머를 이용하여 수직방향(z방향)으로 가진하고 척의 9개 위치에 번갈아 가며 가속도 센서를 부착하여 응답을 각각 측정하였다. Fig.
- 척의 구동 시 시스템 내에 가진원으로 작용하게 되는 스테이지가 동작하게 되므로 동작 시 가진 주파수와 그 크기를 측정하기 위하여 척의 x, y, z 방향으로 진동가속도 센서를 부착하고 일반적인 공정 동작에서 사용되는 표준 속도 (normal speed)와 장비가 허용하는 최고 속도(high speed)로 운행하고 이때의 시간응답을 측정하였고, 이때의 파워스펙트럼을 관찰하여 구동 시 가진 되는 주파수의 범위를 측정하였다. 또한 척이 구동될 때 지지대에 미치는 영향을 파악하기 위하여 x, y, z 방향으로 지지대에 가속도 센서를 부착하여 시간응답을 측정하고 파워스펙트럼을 구하였으며 그 중 x방향의 응답을 Fig.
- 또한 브리지는 비전 카메라가 동작할 때는 정지되어 있지만 스테이지의 구동 시 진동이 전달되면 비전 시스템의 정밀도나 수율에 영향을 받게 되므로 브리지의 고유진동수와 모드형상을 분석하여 검증한다. 한편 지지대와 척간의 전달비를 진동 가속도 관점에서 측정하여 장비 설치 시 지반으로부터 전달되는 진동과의 상관관계를 분석한다.
성능/효과
- 한편 식(1)을 이용하여 스테이지 구동에 사용되는 볼스크류의 리드 길이(lead length)와 구동 속도를 이용하여 구한 볼스크류의 회전 주파수와 정확히 일치하는 것을 알 수 있다. 그러므로 x, y축에 대하여 척에서 측정되는 진동의 피크 주파수는 볼스크류의 회전 주파수의 배수 배와 정확히 일치하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 가진의 주요 원인은 볼스크류의 마찰에 기인하는 것을 알 수 있다.
- 6에 나타내었다. 보는 바와 같이 두 번째 모드를 제외한 모든 모드들이 같은 방향의 형상으로 고유진동을 일으키는 것을 확인할 수 있으며, 저차 모드인 1,2번 모드에서는 척의 중심부인 측정점 ①과 외각에 위치한 측정점 ⑥⑦⑧이 중심과 외경의 중간 부위보다 큰 크기로 동작하는 것을 확인할 수 있다. 원형 형상인 척이 대칭적인 동적 특성을 보이지 않는 것은 척 주변에 비대칭적으로 부착된 다른 부품들의 영향과 뒷부분에 척을 고정하는 구조물의 특성이 반영된 것으로 추측된다.
- 13에 나타내었다. 실험 결과 특정 구간에서 기여도 함수의 0.8 이상의 비교적 양호한 결과를 얻을 수있었다. 따라서 구간 내 측정된 지반과 척간의 가속도 전달 비는 오차 범위 내에서 신뢰할 수 있다.
- 또한 지지대로 전달되는 진동의 피크 주파수 또한 척의 가진 주파수와 일치하는 것을 알 수 있다. 한편 브리지와 지지대에 가속도 센서를 부착하고 동일한 실험을 수행하여 각각의 위치에서의 전달비를 구할 수 있었고, 가진원과 동일한 피크 주파수를 가짐을 확인하였다.
후속연구
- 시스템의 성능에 결정적인 영향을 미치는 주요 부품인 척과 브리지의 모드 시험을 수행하여 고유진동수와 모드 형상을 구하여 공진을 일으킬 수 있는 정밀도를 해칠 수 있는 주파수를 제시하였으며, 유한 요소 모델 해석을 통하여 검증하였다. 또한 척을 이송하는 스테이지의 구동 실험을 통하여 수직(z축), 수평 방향 (x, y축) 별 시스템에 가진되는 주파수를 측정하여 볼스크류와 가진 주파수와의 상관관계를 밝혔으며 향후 동특성을 고려한 성능개선에 필요한 자료로 활용될 수 있다. 지반 가진에 대하여 지반과 장비의 주요 부위간의 전달비를 측정하기 위하여 지반에 실험질량을 낙하하여 충격을 가하는 방식을 이용하여 측정하였다.
- 그러므로 향후 목표로 하는 구동 속도는 볼스크류의 리드 길이를 고려하여 척과 브리지 등 주요 부품의 고유진동수를 회피하도록 설정할 전략을 세울 수 있다. 반대로 목표 구동 속도가 주요 부품의 고유진동수에 근접 시 부품들의 고유진동수를 증가시키는 설계 변경의 지표로 설정 할 수 있다. 그 밖의 가진원 은 스테이지의 가감속에 의한 충격량의 영향으로 예상된다.
- 한편 두 번째 모드는 z방향의 첫 번째 모드와 신호분석기의 주파수 분해능 범위 내에서 거의 일치하며, 세 번째, 네 번째 모드 또한 척의 모드와 일치하는 특징을 보인다. 한편 실험 결과를 이용하여 수직방향 척의 구동 주파수 범위와 강성이 약한 지반에 설치 가능 여부를 검증할 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.