위치결정 기술은 초정밀 미세 기술의 발달과 제품의 소형화, 경량화에 대한 요구가 늘어나면서 고정밀화가 가속화되어 현재는 나노미터 수준의 위치정밀도를 요구하고 있다 현재 널리 사용되어지는 표면형상 측정기인 AFM은 분해능과 정밀도는 우수하지만, 이송 스테이지의 제한으로 측정영역이 좁은 단점이 있다. 이를 극복하기 위해서 이중서보를 사용한 방식들이 많이 제안되어 왔고 단일 서보를 사용하는 방식들도 연구되고 있다. 하지만 이중서보 방식은 여러 가지 액츄에이터와 컨트롤러를 사용해야하므로 제어알고리즘과 시스템이 복잡해지는 단점을 가지고 있다.(중략)
1996년 설립(당시 동인정밀)된 동인산업(대표·이진태)은 10년 가까이 초정밀 광학부품 생산에만 주력하며 꾸준한 기술향상과 매출증대를 통해 알토란같은 회사를 이끌어오고 있다. 설립당시 이진태 사장 혼자서 선반 하나 놓고 미약하게 첫출발을 했지만 현재 자동화기기 MCT 3대, CNC 3대, 밀링 4대, 선반 2대 등의 설비를 갖추었고, 지난 2003년 2월에는 경기도 군포시 금정동에 공장과 사무실을 신축, 설립하면서 초정밀광학부품 생산업체로서의 면모를 한층 더 갖추게 되는 계기가 됐다.
한국기초과학지원연구원(www.kbsi.re.kr/upel) 초정밀가공팀(팀장.김건희)에서는 2005년부터 기존의 측정분석위주의 단순지원에서 국가적 수요에 대응하는 대형첨단연구장비의 국산화를 위한 기술개발에 역점을 두고 있다. 이를 위한 기반기술로써 초정밀 가공 및 측정 장비의 설치운영을 통한 첨단연구장비의 핵심부품을 개발하고 있다. 특히 천문관측용 적외선(IR) 광학계의 초정밀가공기술 개발을 통한 항공우주용광학계의 국산화 기술 향상에 기여하고 있다.
본 연구에서는 성형용 코어 가공에서 초경합금(WC, Co 0.5%)의 초정밀 가공특성을 파악하기 위하여 다이아몬드 휠의 메시, 주축 회전속도, 터빈 회전속도, 이송속도 및 연삭깊이에 따른 표면거칠기를 측정하여 최적연삭조건을 규명하였다. 규명된 최적연삭가공조건을 활용하여 페러렐 연삭법으로 초정밀 연삭가공을 수행하였다. 연삭가공은 초정밀가공기(ASP01, Nachi-Fujikoshi Co., Japan)를 사용하였다. 최종 정삭가공을 수행한 비구면 성형용 코어의 형상측정결과 형상정도(PV; ${\varphi}$ 3.0mm) 0.15${\mu}m$(비구면), 0.10${\mu}m$(평면)으로 3M급 이상의 고화질 카메라폰에 채용되고 있는 비구면 Glass렌즈 양산용 성형용 코어 규격에 만족한 결과로서 본 연구에 수행된 초정밀 가공조건 및 측정방법이 매우 유효함을 알 수 있었다. 형상정도(PV) 및 표면조도(Ra) 측정은 초정밀 자유곡면 측정기(UA3P, Panasonic Co., Japan)와 3차원 표면조도 측정기(NewView5000, Zygo Co., USA)를 각각 사용하였다. 초정밀 가공된 성형용 코어면에 이온증착법을 활용하여 DLC 코팅을 수행하였다. 코팅 전후의 성형용코어를 활용하여 Glass소재(K-BK7, Sumita Co., Japan)를 최적의 성형조건(성형온도, 압력, 냉각속도)으로 성형하였다. DLC 코팅과 성형은 DLC 코팅기(NC400, Nanotech Co., Japan)와 Glass렌즈 성형기(Nano Press-S, Sumitomo Co., Japan)을 각각 사용하였다. Fig. 1은 초정밀 연삭가공, DLC 코팅막 구조, 코팅된 성형용 코어, 그리고, 성형된 비구면Glass렌즈를 각각 나타낸다.
최근에 초정밀 제조업 분야에서 볼의 이용에 관한 연구가 급속히 진행되고 있으며, 일부 반도체 분야에서는 BGA(Ball Grid Array)와 같은 용도로 이용되기도 하며, 볼 자체를 반도체 칩으로 응용하려는 시도가 제안되어 있다. 이러한 적용분야들에서 볼의 진구도, 정밀도 및 청정도 등을 만족시킬 수 있는 가공기술이 선결되어야 한다. 본 연구에서는 초정밀 볼의 가공기술 개발을 목적으로 하여 유리 볼을 대상으로 하고 $H_2O$와 CeO$_2$를 혼합한 연마재를 사용하여 부상회전에 의한 비접촉식 연마방법을 제안하고 가공특성을 조사하였다 연구 결과로서, 비 접촉식 볼의 가공에서는 가공에 앞서 $H_2O$와의 전처리 과정을 거침으로 해서 가공속도를 촉진시킬 수 있다는 사실이 확인되었다.
위치작동기의 정밀도를 결정하는 중요한 인자인 마찰력을 없애기 위하여 자기부상을 이용한 초정밀 시스템을 설계한다. 자기부상시스템은 근본적으로 불안정한 성질을 갖고 있으므로 작동기의 안정성을 증가시킬수 있 는 자기회로설계가 종요하다. 제안된 자기부상 위치작동시스템은 전자석을 고정하고 영구자석을 움직일 수 있게하여, 간단하고 견고한 위치작동기가 설계되고록 상호간의 자기력을 이용한 Antagonistic 구조를 채택한다. 그리고 시스템의 동적모델을 구하여 안정성을 검토한다.
산업의 급속한 발달과 함께 초정밀 가공분야의 신기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 최관 자동화 기계, 반도체, 원자력, 의료장비, 항공우주 산업 등의 분야에 사용되는 파이프와 실린더 등의 내면을 정밀하고 신속하게 가공하는데 있어서 여러 가지 기술적인 어려움으로 인해 기계 장비 및 가공효율을 저하시키는 요인이 되고 있다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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