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채터 저감을 위한 Active Workpiece Holder 설계 및 해석
조수제(S. J. Cho),이학준(H. J. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
로봇 밀링은 CNC 밀링에 비해 높은 자유도를 가져 복잡하고 유연한 형상을 쉽게 가공할 수 있다는 장점이 있다. 최근 항공, 우주, 의료 등 다양한 분야에서 이러한 형상의 공작물들을 필요로 하지만, 낮은 강성을 갖는 로봇의 특성상 밀링 중 채터 현상이 발생하기 쉽다. 채터 현상은 공구의 수명을 단축시키고 공작물의 표면 조도를 저하시켜 이를 방지하기 위해 다양한 방법이 제시되고 있다. 밀링 중 발생하는 주 변위는 X, Y 축 방향이 지배적이기에, 본 연구에서는 X, Y 축을 제어할 수 있도록 하는 공작물 홀더 구조를 제시한다. 가공 중 발생하는 진동에 의한 공작물과 홀더 사이의 위치 변위를 Gap Sensor 를 통해 측정한 후, 작은 변위를 정밀하게 큰 힘으로 제어할 수 있는 Piezoelectric Actuator 를 통하여 변위를 제어한다. 위치 정확도가 높고 다 자유도 시스템에 적합한 Parallel Kinematics 디자인을 채택하였고, X, Y 각 축 방향 모두 21.5 μm 정도의 제어 범위를 가지며 433 hz 정도의 고유진동수를 갖도록 설계하였다. 또한 자석을 통해 가공 중 발생하는 진동으로 자기장의 변화를 유도하여 와전류를 통한 Damping 이 가능하도록 하는 ECD (Eddy Current Damper)를 고안하였다.