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작업 영역이 확대된 고속 병렬로봇 손목부의 기어 모듈 변화에 따른 응력 및 안전율 해석
최세웅(S. W. Choi),지명준(M. J. Jee),홍우철(W. C. Hong),김현수(H. S. Kim),정원지(W. J. Chung) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
병렬로봇은 고속 특성을 보유하고 있지만, 작업영역이 다관절 로봇과 비교하면 상대적으로 좁고 End-effector 가 흡부착 용도이기 때문에, 주로 픽 앤 플레이스(Pick and Place) 용도로 국한되어 사용된다. 반면, 3 축 손목 구조를 가지는 병렬로봇은 직선 부가 축을 추가해 작업영역을 넓히고, SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) 로봇, 수직 다관절 로봇보다 빠른 속도로 높은 생산성 및 원가 절감 효과, 여러 종류의 작업물을 동시 처리가 가능한 이점이 있어 제약, 자동차 부품 등의 조립 공정, 반도체, 태양전지 이송 및 검사 공정에 다양하게 적용 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 직선 부가 축을 통해 작업 영역이 넓어진 병렬로봇의 구동 시 손목부에 작용하는 토크 값을 이용해 손목부 기어의 모듈을 변경하여 값에 따른 안전성 검사를 진행하였고, 최적설계를 진행하였다. 입력 토크의 영향을 가장 많이 받는 앵귤러 마이터 베벨기어의 SolidWorks 모델링과 Ansys WorkBench 를 이용한 구조해석을 통해 기어 모듈의 변화에 따른 최대 등가 응력 비교 및 안전율을 분석, 동적 안정성 검증을 위한 RecurDyn 동적해석을 진행하였다. 손목부 설계 시 기어의 구조적 안정성에 대해 효율적으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.