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- 저자 : 정정윤(Jeong-Yun Cheong) (검색결과 6 건)
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정정윤 ( Jeong-yun Cheong ),김선정 ( Sun-jung Kim ),민병로 ( Byeong-ro Min ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
1990년대에 들어서면서 세계는 냉전시대를 종식하게 되었고 무력에 의한 경쟁보다 기술력에 의한 경제전쟁이 일어나고 있다. 특히 냉간단조 기술은 생산기반 기술에 있어서 무기가 될 수 있다. 수요산업의 침체와 중국, 동남아 등 후발 개도국의 부상으로 국내 단조 산업은 어려움을 겪고 있으며 단순하고 값싼 제품 및 중국산의 가격경쟁력에 밀려 내수시장과 수출시장이 잃고 있으며 냉간단조에 의한 고가품은 선진국의 기술 보호 및 기술이전 거부에 의해 개발이 어려운 현실이다. 미래에는 나라간 기술전쟁, 경제전쟁, 환경전쟁이 될 것이다. 냉간단조와 관련하여 정부기관, 학계, 연구소 등에서 연구를 추진하고 있으나 부족한 현실이다. 전동기는 전력을 이용하는 원동기를 의미하며 전기에너지를 회전운동에너지로 전환하는 것이다. 전동기의 축에 기계적 부하를 연결하여 운전하며 산업현장의 자동화 라인에 적용이 되고 있다. 크랭크축의 출력은 동일능력의 기계라도 1행정 작업을 행한 것과 연속작업을 행한 것과 다르다. 소요출력P(kw)은 실제 작업지점에서 구한 가압력을 작업량(E)으로 계산한 값인 300kg-m를 이용하였고, 또한 연속작업으로서 180회 이므로, 소요출력(P)는 10kw로 계산되었다. 냉간단조에 의해 생산하는 M12는 6각 볼트 머리를 분당 180개 생산하기 위한 충분한 동력으로 금형의 세팅 시 인칭작업을 위하여 11 Kw를 선정하였다. 모터 풀리에서 발생되는 Torque는 8.45kg-m, V-벨트 휠에 전달되는 회전력을 계산하기 위한 감속비는 6.4, 회전력은 48.7 kg-m로 계산되었다. V-벨트 휠은 최소 48.7 kg-m의 회전력이 모터에 의하여 공급되어지고, 플라이휠의 회전에 의하여 768 kg-m의 에너지가 공급되며, M8 볼트 머리를 가공하는 데에는 300kg-m의 에너지가 소비되는 것으로 나타났다. 고성능 냉간단조 M/C에는 11Kw의 모터를 선정하고 또한 변속기를 설치하여 속도를 조정해야 된다고 판단된다.
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정정윤 ( Jeong-yun Cheong ),김선정 ( Sun-jung Kim ),민병로 ( Byeong-ro Min ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
본 연구에서는 캠의 회전에 따른 Follower의 운동을 수행하기 위하여 단일 Follower 를 사용하면서 스프링을 이용하여 복원력을 주는 것이다. 캠은 상하로 구동하며 정확한 운동을 전달하며 외형에 따라 기구학적 속도가 변한다. Cam이 고속화됨에 따라서 접촉이 이탈함에 의해 동적이상이 발생하여 원활한 운동을 수행할 수 없는 경우가 발생되기 때문에 정확한 형상이 설계되어야 한다. 본 연구의 대상인 Cam은 반경이 78mm이고, Roller의 반경은 31mm, 최대변위가 61mm로 하였다. 운동 곡선은 유사한 곡선들의 사용이 가능하나 저속도이고 좋은 가속도를 가지며 최적의 상태를 유지할 수 있는 Modified sinusoidal 형태를 선정하였다. Fly wheel은 속도조정 장치의 하나로서 왕복 회전기계와 부하의 변동이 회전속도에 급격한 영향을 주게 되는 기계에 주로 사용된다. 기계의 Crankshaft를 돌리는 데 필요한 회전력은 Fly wheel의 회전에 따라 그 크기가 변동하므로 외부에서 Crankshaft를 돌려주는 힘이 필요하게 된다. Crankshaft를 이용한 작업은 작업시간과 비 작업시간에 대한 비는 작기 때문에 작업소요 에너지를 축적하는 Fly wheel이 필요하다. Fly wheel의 용량은 전동기의 도움 없이도 회전력만으로 작업 소요에너지를 공급하고 남을 수 있을 정도로 충분히 커야 한다. 힘의 회전모우멘트는 각 가속도가 작을수록 Fly wheel의 속도 감소율을 적게 하기 위해 관성모우멘트가 커야 된다. Fly wheel의 소요에너지를 계산하기 위해 에너지 및 마찰손실을 계산하거나 실제 작업일양을 계산하고 있다. 공칭압력 80ton이 발생되는 하사점 위 8mm에서 하사점까지의 일을 행할 경우 실제 작업일양은 800 kg-m으로 계산되었다. 공칭압력은 100ton을 기준으로 하면 발생 위치를 하사점 위 스트로크의 5%로서 계산하면 계산 값이 증가 되어 설계강도의 무리와 가격의 증가를 초래할 수 있다고 판단된다.
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정정윤(Jeong-Yun Cheong),김선정(Sun-Jung Kim),민병로(Byeong-Ro Min) 한국산업기술융합학회(구. 산업기술교육훈련학회) 2022 산업기술연구논문지 (JITR) Vol.27 No.1
There are many methods and types in the plastic processing of metal material. Even though plastic processing is not processed accurately compared to cutting, the productivity per unit of time is higher and plastic processing can improve the mechanical properties. Therefore, we need the development of the accurate manufacturing machinery and high performance machinery suitable for the forming force of the production parts. According to the result of crank shaft, the stress and displacement is lower when the materials are heated.. According to the maximum stress value by the angle stress value when the connecting rod angle is 6.33°, the highest reaction force value appeared the lowest. We designed the hardness to be suitable for the machining ability and parts applied with stress and displacement by structural analysis of main power transmission device, crank shaft, and connecting. The cam was designed by analyzing cam’s motion curve for the accurate feed control of operating part ram. pressing force during the cutting material was 5.6kgf and total pressure was 85.9kgf spent for the upsetting material. The trimming processing pressure was 12.9kgf and total pressure spent for manufacturing the head of the bolt was 12.9kgf. Crank shaft torque was 4,244 kg·m and occurrence distance of the nominal pressure was 8mm.
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정정윤 ( Jeong-yun Cheong ),김선정 ( Sun-jung Kim ),민병로 ( Byeong-ro Min ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
플라이휠에 축적된 에너지가 방출 소비되는 것은 그 회전수의 저하로서 나타난다. 이것을 플라이휠의 속도 감소라고 하고, 소비 전후의 속도의 차이를 %로 표시한 것을 속도 감소율이라 한다. 속도 감소율은 작업의 종류, 가공재료의 공급방법, 생산수량 등에 따라 다르다. 본 개발의 M/C에서와 같이 크랭크축이 2회전에 1개의 제품을 생산할 경우 1회전과 2회전에서 다른 형상의 작업을 수행하므로 에너지의 소비량은 차이가 있다. 가벼운 작업에서 소비되지 못한 일부 에너지는 저장되어 무거운 작업수행에 활용되어 진다. 본 연구에서 개발하는 M/C는 2회전에서 더 많은 에너지를 소비하는 구조로 되어있다. 속도 감소율은 연속작업에서는 15~35%를 소비하므로 여기서는 30%로 계산하였다. 진동 등으로 플라이휠의 회전은 원주 속도를 30m/sec(주철) 이하를 사용한다. 플라이휠의 치수는 소요에너지가 주어지면 속도 감소율과 회전수에 의하여 결정된다. 속도 감소율은 SPM이 클수록 적고, 또 연속작업의 것이 1 스트로크 운전의 것보다 작다. 모터의 부담 작업량은 1 스트로크에 있어서 작업시간이 긴 경우(0.5sec이상)에 대해서만 고려한다. 플라이휠 에너지는 1,568.5kg-m, 속도가 감소한 때의 플라이휠 에너지를 계산하면 성형작업에서 소비되는 에너지는 768.6 kg-m로 나타났다. 플라이휠의 에너지는 림부의 보유에너지를 고려하면 림 중량은 225kg으로 나타났다. 플라이휠이 2개 이므로 225kg × 2 = 450kg이며, 각 속도는 18.85rad/sec로 계산되었다. 림의 원주 속도는 9.42m/sec이다. 따라서 원주 속도 제한 범위인 30 m/sec 이내에 있기 때문에 사용에 문제가 없다. 플라이휠이 2개로서 지정된 회전속도에서 보유하고 있는 에너지는 300.2kg-m이다. 일양 800kg-m보다 적으나 M8 볼트 머리를 가공하기 위하여 실제 에너지와 감소한 때의 에너지는 Ef 〉Ef 이고 Ef 〉Ew 이므로 M8볼트 머리를 가공이 가능하다고 판단된다. 크랭크축의 회전에 의한 스트로크 거리에 따른 가압력은 크랭크 핀의 회전력, 즉 토크에 의하여 에너지의 크기를 결정하였다.
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김선정 ( Sun-jung Kim ),정정윤 ( Jeong-yun Cheong ),민병로 ( Byeong-ro Min ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
공작기계는 부품의 절단, 압축, 인발 및 트리밍 가공을 수행할 수 있는 기능을 보유한 기계로써 기계 부품 제작에 적용되고 있다. 개발제품의 구조는 프레임, 동력전달장치, 소재공급장치, 절단장치, 윤활유 공급 및 정제장치, Punch & Die 등으로 되어 있다. 동력의 전달은 프레임에 설치되어 있는 크랭크축이 회전운동을 커네팅 로드를 이용 직선운동으로 변환시켜 림에 전달하고, 림에 설치된 펀치와 다이에 가압력을 공급하는 구조로 되어있다. 소재의 Straightening 및 공급 작업을 수행할 수 있는 롤링 장치와 공급되는 소재를 가압력으로 커팅하고 이를 다이까지 정확하게 이송할 수 있는 장치 및 성형제품의 탈거장치로 구성되었다. 작동은 크랭크축의 회전과 연동되어 지는 기어, 캠, 링크장치 등에 의하여 이루어진다. 개발제품은 2개의 Die와 3개의 Punch로서 구성되어 가공작업을 수행하며, 작업공정은 소재의 Straightening, 공급, 절단, 이송, 밀어 넣기와 1차 가압, 이송 및 2차 가압, Trimming, 탈거로 진행되며 Punch가 상하 작동을 수행하며 제품을 이송시키고 반복 작업을 진행한다. 본 개발 M/C에서는 M12 6각 Bolt의 Head를 가공제품으로 설정하고, 이에 필요한 성형력을 산출하여 이를 M/C설계의 기준으로 설정하였다. Trimming 작업을 하기 위한 M12 6각 Bolt의 Head 치수는 55mm 이므로 육각변의 가공길이는 41.58mm이고 Trimming 가공압력은 12.846kgf로 나타났다. M8 육각 Bolt의 Head 가공에 소요되는 총 압력은 가압력을 합산하면 104.4 ton이 필요하다. 계산 결과에 의하면 업셋 작업에서 많은 압력이 필요하며 1차, 2차 Upsetting 공정으로 분할하여 작업을 수행할 경우, 힘의 분산과 기계의 보호 및 안전에 효율적이다. 따라서 M/C에서 1차에 성형을 완료 할 경우, 성형압력 86 ton이 Die에 전달되어 Pin의 파손이 우려되고, Trimming, Cutting 등의 가압력이 합산되어 기계는 강성이 요구되고 Upsetting 작업 시 소재는 좌굴의 영향으로 불균일한 제품을 가공될 수 있을 것으로 판단된다.
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김선정 ( Sun-jung Kim ),정정윤 ( Jeong-yun Cheong ),민병로 ( Byeong-ro Min ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
본 연구에서 제시되는 설계기법의 원리는 접촉 기구장치의 기구학적인 성질 중에서 순간속도를 통제하는 속도중심점을 설정하고, 이 중심점과 Cam 및 Follower의 기하학적 관계에서 캠의 형상을 정의하는 것이다. M/C에서 운동기구인 크랭크 축은 V-Belt Wheel을 통하여 동력을 전달받아, Connecting rod를 이용하여 Ram에 왕복운동을 전달하는 편심축이고, 편심량에 의하여 Ram의 행정거리가 결정된다. \본 연구에서는 Crank축의 오른편 Journal 연장부에 동일한 크기의 V-Belt Wheel을 설치하였다. Crank shaft의 Torque는 Cold Heading M/C에서 행하는 작업에 의하여 결정되는 공칭압력과 Crank 반경 r(Stroke의 1/2)과 상수 x로서 결정된다. 공칭압력을 발생하는 능력은 Crank shaft가 발생할 수 있는 Torque의 크기에 관계하게 되기 때문에 능력을 결정짓는 기계의 구성요소는 Torque 용량, 각 전동축 및 Gear의 강도와 Crank shaft의 비틀림 강도이다. \Frame이 강도를 확보하고 있어도 동력전달 부분이 약하면, 공칭압력을 발생하는 위치가 하사점에 가까워져 실용상 공칭압력에서 사용할 수 없는 경우도 생기게 된다. Crank운동은 기구상 Crank shaft의 Torque를 일정하게 한 경우, Stroke의 위치에 의하여 발생압력이 다르게 나타났다. 측정결과 Stroke의 중앙부근에 있어서 발생압력이 작고, 하사점이 가까워짐에 따라 크게 되며, 하사점에 있어서 무한대로 나타났다. Torque를 결정하여 계산한 결과 Stroke의 약 6% 정도로 되고 크랭크 각도를 표시하면 약 26°로 나타났다. 크랭크축 토크는 4,244 kgㆍm, 커네팅 로드의 길이는 300mm 일 때 편심량과의 비는 3.75, 하사점 위 Stroke의 5% 위치이므로 공칭압력의 발생 거리는 8 mm로 나타났다. 냉간단조 M/C는 하사점 위 8mm이하의 위치에서 공칭 압력이 증가하였으며 공칭압력을 발생시키는 Crank 각도는 25°1이고, Connecting rod의 경사가 6°1로 나타났다.
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