Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.4
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pp.35-42
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2019
Nut fasteners that require ultra-precise control are required in the overall manufacturing industry including electronic products that are currently developing with the automobile industry. Important performance factors when tightening nuts include loosening due to insufficient fastening force, breakage due to excessive fastening, Tightening torque and angle are required to maintain and improve the assembling quality and ensure the life of the product. Nut fasteners, which are now marketed under the name Nut Runner, require high torque and precision torque control, precision angle control, and high speed operation for increased production, and are required for sophisticated torque control dedicated to high output BLDC motors and nut fasteners. It is demanded to develop a high-precision torque control driver and a high-speed, low-speed, high-response precision speed control system, but it does not satisfy the high precision, high torque and high speed operation characteristics required by customers. Therefore, in this paper, we propose a control technique of BLDC motor variable speed control and nut runner based on vector control and torque control based on coordinate transformation of d axis and q axis that can realize low vibration and low noise even at accurate tightening torque and high speed rotation. The performance results were analyzed to confirm that the proposed control satisfies the nut runner performance. In addition, it is confirmed that the pattern is programmed by One-Stage operation clamping method and it is tightened to the target torque exactly after 10,000 [rpm] high speed operation. The problem of tightening torque detection by torque ripple is also solved by using disturbance observer Respectively.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.4
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pp.2356-2363
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2015
This study deals the optimization design with the simulation based design of a coil spring inserted into the lock nut for preventing the screw thread from loosening at the bolted joint when the high-strength steel bolt with the property class of 10.9 is used and the screw torque of 640 to 800 (Nm) is applied. In this study, structural analysis of assembly composed of bolt, nut and coil spring is carried out to evaluate its safety factors on the basis of the equivalent stress with commercial finite element analysis software. And the design strategy to extract the design improvement from these simulation results is established. An iterative process performed with the proposed design strategy is also proposed for improving the performance of the existing design. At the proposed procedure, the feasible design parameters using response surface method are found, and then these parameters are verified to be optimal or not by comparing with the response values and the simulation results obtained from the feasible parameters.
Self-loosening of bolts owing to external forces occurs in several machines that are clamped by bolts and nuts. This study focuses on the self-loosening of the aiming bolt of the head lamp in a vehicle. It is important to prevent the aiming bolt from self-loosening as it has a decisive effect on the angle of the head lamp. A nut clamped with a bolt, known as a retainer, is made of plastic and has a partial screw thread. In addition, a transverse load has a considerable impact on the self-loosening of a bolt. We concentrate on the self-loosening of a bolt by a transverse load. The aim of this study is to define the limits of the external force that loosen the bolt. Based on the above conditions, we derive a theoretical equation and develop a numerical analysis program that can calculate the limiting forces for self-loosening. To verify the developed program, we design a test device that can measure the self-loosening by applying sliding forces to the aiming bolt. Using this method, we can draw the following conclusions. First, the developed testing device is suitable to prove the theory for calculating the self-loosening force. Second, the equation confirms the relationship of bolt self-loosening between resistance torque and shear force. Finally, the equation obtains the minimum value of the resistance torque required to decrease the change in the angle of the head lamp, thereby improving the possibility of increasing the stability of the head lamp.
Kim, Joo-Hyeun;Huh, Jung-Bo;Yun, Mi-Jung;Kang, Eun-Sook;Heo, Jae-Chan;Jeong, Chang-Mo
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.30
no.3
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pp.206-214
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2014
This study is to evaluate how different bearing surface angles of abutment screw affect the mechanical stability of the joint in the conical seal design implant system. Materials and Methods: Internal connection type regular implants, two-piece cemented type abutments and tungsten carbide/carbon-coated titanium alloy abutment screws were selected. Titanium alloy screws with conical ($45^{\circ}$) and flat ($90^{\circ}$) head designs which fit on to abutment were fabricated. The abutments were tightened to implants with 30 Ncm by digital torque gauge. The loading was applied once to the central axis of abutment. The mean axial displacement was measured using micrometer before and after the tightening and loading (n = 5). The abutment was tightened to implants with 30 Ncm and T-shape stainless steel crown was cemented. Then the change in the amount of reverse-torque was measured after the repeated loading to the central axis, and the place 5 mm away from the central axis. Compressive bending and fatigue strength were measured at the place 5 mm away from the central axis (n = 5). Results: Both groups showed the largest axial displacement when abutment screw tightening and total displacement was greater in the flat head group compared to conical head group (P < 0.05). However, there were no significant differences in reverse torque value, compressive bending and fatigue strength (P > 0.05). Conclusion: Within the limitations of this study, the abutment screw head design had no effect on two groups regarding the joint stability, however the conical head design affected the settlement of abutment resulting in the reduced total displacement.
Drag torque reduction in a wet clutch pack is a key aspect of the design process of the dual clutch transmission (DCT) system. In order to reduce the drag torque caused by lubricant shear resistance, recently developed wet clutch pack systems of DCT, as well as automatic transmission and other four-wheel drive (4WD) couplings, frequently utilize wavy wet clutch pads. Therefore, wavy shape of friction pad are made on the groove patterns like waffle pattern for the reduction of drag torque. Additionally, the groove patterns are designed with larger channels at several locations on the friction pad to facilitate faster outflow of lubricant. However, channel performance is a function of the waviness of the friction pad at the location of the particular channel. This is because the discharge sectional area varies according to the waviness amplitude at the location of the particular channel. The higher location of the additional channel on the friction pad results in a larger cross-sectional area, which allows for a larger flow discharge rate. This results in reduction of the drag torque caused by the shear resistance of DCTF, because of marginal volume fraction of fluid (VOF) in the space between the friction pad and separator. This study computes the VOF in the space between the friction pad and separator, the hydrodynamic pressure developed, and the shear resistance of friction torque, by using CFD software (FLUENT). In addition, the study investigates the dependence of these parameters on the location and waviness amplitude of the channel pattern on the friction pad. The paper presents design guidelines on the proper location of high waviness amplitude on wavy friction pads.
The drag torque in the wet clutch system of a dual clutch transmission system is investigated because it is relatively high, up to 10 of the total output torque of the engine, even when the clutch is in the disengagement state with zero torque transfer. Drag torque results from the shear resistance of the DCTF between the friction pad and separator plate. To reduce the drag torque for ensuring fuel economy, the groove pattern of the wet clutch friction pad is designed to have a high flow rate through the pattern groove. In this study, four types of groove patterns on the friction pad are designed. The volume fraction of the DCTF (VOF) and hydrodynamic pressure developments in the gap between the friction pad and separator plate are computed to correlate with the computation of the drag torque. From the computational results, it is found that a high VOF and hydrodynamics increase the drag torque resulting from the shear resistance of the DCTF. Therefore, a patterned groove design should be used for increasing the flow rate to have more air parts in the gap to reduce the drag torque. In this study, ANSYS FLUENT is used to solve the flow analysis.
Purpose: In this study, the loosening torque test was conducted with three implant products that are produced, approved and sold in Korea, which are manufactured in different fixture and abutment tightening methods (internal submerged type, internal morse taper type, and external type) to examine the loosening torque of the screw according to the method of tightening the implant fixture and abutment. Methods: In the loosening torque test, the three types of fixtures and abutments with different tightening methods were tightened by rotating them clockwise with a $30N{\cdot}cm$ force using a driver equipped with an electric torque meter. The results of the test are as follows. Results: The loosening torque values of the internal submerged type, internal morse taper type and external type implants were $24.10{\pm}0.742N{\cdot}cm$, $29.10{\pm}1.710N{\cdot}cm$, and $26.60{\times}1.636N{\cdot}cm$, respectively. Conclusion: The screw loosening torque values of the three fixture and abutment tightening methods were analyzed via Kruskal Wallis test layout, and they were significantly different (p<0.05).
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2011.04a
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pp.315-318
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2011
본 논문에서는 구조물 연결부의 실시간 손상 검색을 통해 이상이 감지되었을 경우 자가치유까지 가능한 지능형 볼트접합부 시스템에 관한 실험적 연구결과가 제시되었다. 지능형 센서인 PZT센서의 전기-역학적 커플링 특성을 이용한 전기역학적 임피던스 기반의 구조물 건전성 평가 방법이 사용되었다. 전기역학적 임피던스의 측정을 통한 계측값을 베이스라인 값과 비교하는 손상 평가를 통해 구조물 볼트접합부의 볼트풀림 손상을 진단하고, 손상은 손상지수 RMSD를 통하여 정량화되었다. 볼트접합부의 손상이 감지되었을 경우 형상기억합금(SMA) 와셔에 부착되어있는 히팅 필름에 전원을 가함으로써 형상기억합금에 열을 가하고, 가열된 형상기억합금 와셔는 축방향으로 팽창을 함으로써 잃었던 볼트의 토크력을 회복시켜주었다. 실험 결과, 제안된 전기역학적 임피던스 기반의 구조물 건전성 평가기법과 형상기억합금 와셔 기반의 볼트접합부 자가치유 시스템의 성능 평가와 검증이 이루어졌다.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.10
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pp.1375-1381
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2018
In this paper, we studied coatings of the DLC thin film for improving loosening torque of dental implant screw. We used a filtered arc ion plating process which can realize the most dense DLC layer by coating the DLC thin film on the surface of the dental abutment screw. It showed both hardness comparable to diamond and low friction coefficient similar to graphite, and to improve the loosening phenomenon by increasing the screw tightening force Cr/CrN, Ti/TiN or Ti/TiN/Cr/CrN buffer layers were deposited for 5 to 10 minutes to improve the adhesion of the DLC thin film to the surface of the Ti (Gr.5), and then the DLC thin film was coated for about 15 minutes. As a result, the Cr/CrN buffer layer exhibited the highest hardness of 29.7 GPa, the adhesion of 18.62N on average, and a very low coefficient of friction of less than 0.2 as a whole. And we measured loosening torque after one million times with masticatory movement simulator. As a result, the values of the coated screw loosening torque were clearly higher than those of the uncoated screw. From this, it was found that the DLC coating was effective methods improving the loosening torque. In addition, it was confirmed that the cytotoxicity test and cell adhesion test showed high biocompatibility.
Purpose: The aim of this study was to evaluate screw removal torque of the two-piece zirconia abutment with the novel titanium component compared to the conventional one-piece titanium abutment in the internal connection implant before and after dynamic cyclic loading. Materials and methods: Two types of the abutment assemblies with internal connection were prepared and divided into the groups; titanium abutment-titanium abutment screw assemblies as control, and zirconia abutment-titanium socket-titanium abutment screw assemblies as experimental group. A total of 12 abutments and implants were used of six assemblies each group. Each assembly was tightened to 30 Ncm. A cyclic load of 300 N at an angle of 30 degrees in reference to the loading axis was applied until one million cycles or failure. The removal torque values (RTVs) of the abutment screws were measured with a digital torque gauge before and after cyclic loading. The RTVs of the pre load and post load were analyzed with t-test, and P-values < .05 were considered statistically significant. Results: The assemblies of both groups survived all after the dynamic cyclic loading test without screw loosening. The statistically significant differences were found between the mean RTVs before and after the cyclic loading in both groups (P < .05). The RTV differences for the control and the experimental group were $-7.25{\pm}1.50Ncm$ and $-7.33{\pm}0.93Ncm$, respectively. Statistical analysis revealed that the RTV differences in both groups were not significantly different from each other (P > .05). Conclusion: Within the limitation of this study, the two-piece zirconia abutment with the titanium component did not show a significant RTV difference of the abutment screw compared to the titanium abutment after dynamic cyclic loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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