사출성형기를 위한 서보모터-토글 메카니즘의 운동제어

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 토글 메카니즘의 동특성을 해석하기 위해서, 우선 가동형판의 변위, 속도, 가속도에 대한 지배방정식과 핀 마찰력을 고려한 기계적 이득 (Mechanical advantage)에 대해 고찰하였다. 토글 메카니즘 모델을 사용한 실험을 진행하기 위해 로드셀(Load cell)과 변위 트랜스듀서(Displacement transducer)를 가지고 가동형판의 발생하는 형체력과 변위를 측정하였다. 내셔널 인스트루먼트(National Instrument)사의 Labview 프로그램을 사용하여 토글 메카니즘 모델을 제어하였다. 그리고 얻은 형체력 값과 모터 사양과 볼스크류의 리드 값을 이용하여, 추력과 토글 메카니즘의 기계적 이득 (Mechanical advantage)을 계산하였다. 또한 상용소프트웨어 Simulation X를 사용하여 전동식과 유압식 구동에 대한 가상 토글 모델을 구현하였다. 다물체 시스템(Multi Body System)기능을 이용하여 3D 메카니즘을 구축하고 전기, 유압 그리고 메카니즘에 대한 멀티-도메인 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과와 토글 메카 니즘 모델에 대한 실험 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 입증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, to analyze dynamic characteristic of the toggle mechanism, the governing equations for displacement, velocity, and accelerations of the moving plate and the mechanical advantage with the pin friction are discussed.
In order to carry out the experiment using the toggle mechanism model, the load cell and the displacement transducer were used to measure the clamping force and displacement in the moving plate, and the obtained displacement was differentiated to obtain the velocity and acceleration and The Labview program of National Instrument Inc. was used to control the toggle mechanism model.
Then, the mechanical advantage of miniature model of actual toggle mechanism was calculated by the obtained clamping force and calculating thrust from the motor specification, and the lead of the ball screw
Commercial software, Simulation X is also used to implement a virtual model of toggle mechanism for both electric and hydraulic drives. I constructed 3D mechanism using MBS(Multi Body System) function and performed multi-domain simulation on electricity, hydraulic power and mechanism.
Finally, the validity of the results of the study is verified by comparing the results obtained from the simulation with the experimental results.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 토글 메카니즘 이론적 해석 5
• 2.1 위치, 속도, 가속도 지배 방정식 5
• 2.2 핀 마찰력을 고려한 Mechanical advantage 방정식 7
• 2.3 변위, 속도, 가속도 및 Mechanical advantage에 대한 해석 10
• 3. 형체 장치의 구성 및 사양 21
• 3.1 토글 메카니즘 모델 22
• 3.2 모션 컨트롤러, 서보드라이버 24
• 3.3 서보모터 26
• 3.4 변위 트랜스듀서 28
• 3.5 로드셀 30
• 4. 실험 장치 인터페이스 32
• 4.1 Configuration for control system 32
• 4.2 Servo driver settings 34
• 4.3 NI MAX Software settings 38
• 4.4 Funtional block diagram of clamping system 40
• 5. 상용 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션 42
• 5.1 Labview 프로그래밍 44
• 5.2 Labview based motion control 51
• 5.3 Simulation X를 이용한 MBS기반 시뮬레이션 (전동식) 57
• 5.4 Simulation X를 이용한 MBS기반 시뮬레이션 (유압식) 66
• 6. 실험 결과 75
• 7. 결론 81
• 8. Reference 82
• 9. 부록 83