• Title/Summary/Keyword: 초정밀 진동 제어

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The design of Vibration Isolation for Ultra-Precision Machine (초정밀 가공기의 방전시스템 설계기술연구)

  • 박종권
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 1993.10a
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    • pp.171-176
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    • 1993
  • 초정밀 공작기계의 구조물은 Sub-micron의 운동정밀도를 갖추어야 초정밀기계로서의 기능이 유지된다. 특히 가공기의 베드구조물은 구동요소간의 상대 위치를 정.동적으로 규정 해주는 중요한 기본구조물이므로 고강성, 고쇠감성,열안정성, 경년변화에 대한 치수의 안정성등의 성능이 요구되며, 이를위해 공간적인 형상 설계 및 구조재의 선정에 고도의 기술이 필요하다. 따라서 본 연구는 낮은 고유진동수의 특성을 갖으면서 하중의 설치높이의 변화에서도 고유진동수가 일정히 유지되고 또한 구조물의 중심변화에 대한 수평조절이 가능하면서 자동제어가 가능한 공기스프링을 초정밀 가공기의 방진시스템으로 활용방안에 대하여 연구하였다.

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초정밀가공 기술의 현황과 전망

  • Gang, Cheol-Hui
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.6 no.4
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    • pp.11-20
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    • 1989
  • 마이크로 일렉트로닉스(Microelectronics)를 중심으로 하는 산업혁명이 진행되고 있는 시점에서 전자, 광학 또는 신소재 부품에 대한 형상과 치수 또는 표면거칠기에 대한 정확도와 정밀도가 엄격하게 요구되고 있다. 예를 들어 경취 재료인 반도체의 웨이화( w-afer), 수정진동자 자기헷트, 비구면렌즈 또는 연질 금속의 레이저빔(Laser Beam) 프린터 용 포리곤 밀러(Polygon Mirror), 자기디스크, 복사기용 드럼(drum), 레저기기용 반사밀러 등 가공정밀도를 향상시키기 위해서는 과거의 가공기술을 대치할 수 있는 새로운 초정밀가공 기술의 도입이 활발하게 진행되고 있다. 경취성 재료의 초정밀가공은 지금까지는 랩핑(lappi- ng), 폴리싱(polishing)의 가공기술이 주체였으나, 최근의 엄격한 부품정밀도에 대응하기 위하여 전가공을 초정밀 연삭가공으로 평면도,표면거칠기, 가공변질층을 향상시키고 다듬질 가공은 폴리싱으로 하여 표면거칠기를 향상시켜야 하는 가공기술이 보급되고 있다. 일반연질 금속의 다듬질가공은 유리지립을 이용하는 랩핑이나 폴리싱으로 다듬질 가공을 진행하고 있었 으나 형상정도와 표면정밀도를 동시에 얻는다는 것이 어렵고 또 가공시간이 너무 길어서 매우 고가인 것이 되고 말았다. 그러나 유리에서 연질금속으로 재료를 전환시키고 저가격화, 양산 화의 요구, 정밀도 향상과 부품의 안정화 등등 여러 이유로서 다아아몬드(Diamond) 공구로 mirror surface 를 만드는 초정밀 경면연삭 가공기술(precision turning with diamond)의 발달 로 이제는 완전히 새로운 가공기술로 대치되고 말았다. 다이아몬드에 의한 초정밀절삭은 공구 끝이 매우 예리하고 마모가 매우 적은 단결정 다이아몬드를 이용하고 절삭가공 기계는 운동정도 를 피가공물에 정확히 전사 시키는 방법이며 따라서 가공기계는 고도의 운동정밀도가 요구되며 그외에 강성, 진동, 열변이, 제어면에서 엄격한 검도가 있어야 한다.

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Design and Implementation of A Dynamic Structure Design System for Ultra Precision FAB. Structure based on Semi-Empirical Method (준 경험적 기법에 의한 차세대 초정밀 FAB. 구조물의 통합 동적 구조 설계 시스템 설계 및 구현)

  • Lee, Hyun-jun;Lee, Kyong-oh;Lee, Gyu-seop
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2012.11a
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    • pp.1245-1248
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    • 2012
  • 반도체와 LCD 산업분야, 나노급 공정 및 검사기술이 요구되는 산업분야의 수요증가에 따라 초정밀 가공/생산/검사 장비를 설치, 운용하는 FAB. 구조물의 설계요구가 증대되고 있으며, 건물의 환경진동 규제치도 강화되고 있는 실정이다. 이와 같은 대형 구조물에서의 서브 마이크로 수준의 미진동(微振動)을 제어하는 문제는 진동 응답을 결정하는 구조와 재료가 복잡하고 다양한 형태를 갖고 있는 반면, 다루어야 할 동적 응답은 극한적으로 작은 마이크로 이하의 값을 다루어야 하기 때문에 매우 어렵다. 따라서 기존에 이용되고 있는 해석과 실험의 결과만으로는 신모델 설계에 적용하기 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 실험적 데이터와 경험적 데이터들을 기반으로 구축된 데이터베이스를 이용하여 새로운 초정밀 FAB. 동적 구조 설계 시스템을 구현한다.

A Study on the Decision Vibration Criteria & Dynamic Stiffness Criteria of the Vibration Sensitive Equipment (정밀 장비의 진동 및 동강성 허용규제치의 결정을 위한 연구)

  • Kim, Joo-Young;Lee, Gyu-Seop;Baek, Jae-Ho
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2009.04a
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    • pp.423-423
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    • 2009
  • 미진동 제어라는 분야에 대한 연구는 반도체 산업이 초고도화 및 초정밀화가 진전되고 있는 최근에 들어와 학계보다는 전문 반도체와 TFT-LCD의 미진동제어 관련 엔지니어 그룹과 정밀 장비 제작사를 중심으로 이루어져왔다. 고집적 생산 제품을 가공 및 검사하기 위해서는 가공 선폭 이상의 분해 성능을 가진 고정밀도의 생산 및 검사 장비가 필요하다. 이런 고정밀도 생산 및 검사장비는 내외부로부터 입력되는 진동에 민감한 영향을 받는다. 초기 반도체 산업을 주도한 미국을 중심으로 일부 학자와 반도체 진동 제어를 수행하는 전문연구소에서 작성한 BBN-Criteria는 정밀장비의 용도나 분해능 별로 정리된 진동허용규제치를 지침서로 사용하여 왔다. 그러나 장비의 엄밀한 주파수 특성 및 정밀도 측면에서 불확실한 영역부분을 가지고 있기 때문에 미소한 진동을 제어하는 구조 설계자 관점에서는 불충분한 자료이다. 그리고 주파수 분해능을 가진 진동허용규제치를 제시하는 것이 바람직하지만 대부분의 제작사에서는 그렇지 못하고 있다. 그런 이유에는 장비 개개의 진동허용규제치가 다른 고가의 장비 전량에 대하여 시험을 수행해야 하는 점, 가진(加振)특성, 중량, 크기 등의 진동실험 자체에 어려움 때문이다. 또한 진동실험시 가진주파수의 분해능의 결려에 따른 장비의 동적 특성이 고려되지 않은 불확실한 영역 부분을 포함한 진동허용규제치를 제시함으로서 불확실한 영역부분의 진동 하한치를 진동허용규제치의 상한치로 결정하는 문제로 인하여 진동허용규제치가 더욱 가혹하게 제시되어 건물 구조 설계와 방진의 어려움을 가중시킬 여지가 있다. 본 논문에서는 이런 어려움 등을 회피하는 방법으로 주파수응답함수(Frequency Response Function, FRF)를 이용하여 정밀장비의 진동허용규제치를 결정하는 간편하면서도 더욱 정밀한 새로운 방법을 모색하였다.

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A Design of Dynamic Structure Database for Ultra Precision FAB. Structure based on Semi-Empirical Method (준 경험적 기법에 의한 차세대 초정밀 FAB. 구조물의 통합 동적 구조 데이터베이스 설계)

  • Lee, Hyun-jun;Lee, Kyong-oh;Lee, Gyu-seop
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2012.04a
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    • pp.868-871
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    • 2012
  • 반도체와 LCD 산업 분야, 나노급 공정 및 검사 기술이 요구되는 산업 분야의 수요 증가에 따라 초정밀 가공/생산/검사 장비를 설치, 운용하는 FAB. 구조물의 설계 요구가 층증대 되고 있다. 이에 따라 건물의 환경진동 규제치도 강화되고 있는 실정이다. 이와 같은, 대형 구조물에서 서브마이크로 수준의 미진동(微振動)을 제어하는 문제는 여전히 어려운 과제로 남아 있다. 이는 진동 응답을 결정하는 구조와 재료가 복잡하고 다양한 형태를 갖고 있는 반면, 다루어야 할 동적 응답은 극한적으로 작은 마이크로(micro) 이하의 값을 다루어야 한다. 그러므로, 기존에 이용되고 있는 해석과 실험의 결과만으로는 신모델 설계에 적용하는 것은 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 영역의 경험적 데이터물을 체계적인 데이터베이스로 구축하여 새로운 동적 구조 설계 기술의 기반을 제공하고자 한다.

Analysis of Sensor Measurement Errors for Precision Measurement of Shaft Vibration (정밀 축진동 측정을 위한 센서측정오차 분석)

  • 전오성;김동혁;최병천
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1991.04a
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    • pp.75-79
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    • 1991
  • 고도로 산업화가 진행됨에 따라 회전기계는 더욱 중요시되고 있으며 이의 성능 향상에 부단한 노력이 경주되고 있다. 특히 우주 시대의 개막과 더불어 우주선 및 인공위성에 사용하기 위해 초소형이며 초고속의 고성능회전모타 를 개발하기에 이르렀다. 한 예로서 미국립항공우주국(NASA)의 스페이스셔 틀에 사용되는 주엔진 터보펌프를 들 수 있는데 이 터보펌프는 접시만한 크 기로써 71000마력을 생성해 낸다. 이러한 가공할 만한 에너지 밀도와 유량을 감당해 내려면 종래의 회전기계보다는 훨씬 더 높은 회전속도를 가져야 한 다. 이러한 회전체는 큰 관성부하와 진 동 및 동안정성의 문제등을 내포하고 있다. 고성능 회전기계의 또다른 예로서 초정밀 가공용 공작기계를 들 수 있 다. 선반 혹은 밀링머신으로 초정밀가공을 행하기 위해서는 회전축의 진동이 극히 작아야 한다. 이와 같이 오늘날 갈수록 초고성능 초정밀도를 추구함에 있어서 회전축의 진동을 현장에서 모니터링하고 이 진동데이터를 분석하여 회전축을 제어하는 것이 강력히 요구되어진다. 따라서 in-situ 측정이 중요성 을 띠게 되었는데 이는 제어기술의 바탕이 되는 자료를 현장에서 제공할 수 있기 때문이다. 회전축 진동측정의 대상이 되는 것들은 모타, 발전기, 엔진 및 터빈등을 대표적으로 들 수가 있다. 여기서 소형회전기계의 축표면과 같 이 비교적 곡면을 이루고 있는 부분의 진동변위 측정에 신중한 고려가 요구 되어 진다. 이는 축의 곡면도에 따라 감도가 변화하기 때문이다. 따라서 평 판에 대한 calibration 챠트를 회전기계축진동 변위환상에 이용하면 곡률에 따라서 오차가 생기게 된다. 본 연구에서는 비접촉 축진동측정시 발생되는 오차에 대하여 검토하고자 한다. from the studies, the origin of ${\alpha}$$_1$peak was attributed to the detrapping process form trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of carriers from the shallow trap with 0.

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Fuzzy Controller Design for Active Vibration Isolation System Using Air-spring (공기스프링을 이용한 능동 방진 시스템의 퍼지 제어기 설계)

  • Yang, Xun;An, Chae-Hun;Jin, Kyong-Bok;Rim, Kyung-Hwa
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.185-190
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    • 2007
  • In recent days, vibration isolation system is mostly required in precise measurement and manufacturing system to reduce vibration due to external disturbances and internal actuators. Among all the vibration isolation systems, air spring is widely used because of its low resonant frequency and high damping ratio. In this study, we first analyze the passive air-spring system using leveling valve, and then design the active vibration isolation system. Because the non-linearity of pneumatic characteristics, we try to design the fuzzy controller which is better than PID controller at complex and non-linear system, and then compare them both in experiment and simulation.

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A Design Of Active Vibration Control System For Precise Maglev Stage (초정밀 자기부상 스테이지용 능동진동제어시스템 설계)

  • Lee, Joo-Hoon;Kim, Yong-Joo;Son, Sung-Wan;Lee, Hong-Ki;Lee, Se-Han;Choi, Young-Kiu
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2004.11a
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    • pp.121-124
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    • 2004
  • In this paper, we address an active vibration control system, which suppresses the vibration engaged by magnetically levitated stage. The stage system consists of a levitating platen with four permanent magnetic linear synchronous motors in parallel. Each motor generates vertical force fer suspension against gravity and propulsion force horizontally as well. This stage can generate six degrees of freedom motion via the vertical and horizontal forces. In the stage system, which represents the settling-time critical system. the motion of the platen vibrates mechanically. We designed an active vibration control system for suppressing vibration due to the stage moving. The command feedforward with inertial feedback algorithm is used fer solving stage system's critical problems. The components of the active vibration control system are accelerometers for detecting stage table's vibrations, a digital controller with high precise signal converters, and electromagnetic actuators.

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