본 연구에서는 공작기계 생산 현장에서 직접적으로 이용될 수 있는 측정시스 템의 개발을 목표로 이제까지 이론적으로 제안된 스핀들 정밀도 측정방법을 종합 분석 하여 디지틀 측정의 기본이론을 정립하고 이를 기반으로 마이크로 컴퓨터를 이용한 측정시스템을 실계 제작하였다.또한 실험을 통하여 본 연구에서 제안된 측정 시스 템의 성능을 기존의 애널로그 측정방법과 비교 검토함으로써 본 방법의 우수성 및 제한점을 실증적으로 입증하고자 하였다.
A cylindrical capacitance-type spindle displacement sensor was developed and its effectiveness as a system to monitor cutting forces during hard turning was tested in this research. The sensor was installed between the face of spindle cover and the chucking element and measured pure radial motion of the spindle under the condition with presence of roundness error at measured surface. To prove the effectiveness of the developed system hard aiming tests using ceramic inserts and tool steel as workpiece were conducted. The workpiece was hardened up to 65 Rc. The variations of pure radial motion of the spindle ware measured during the cutting tests. The signals from the sensor showed the same pattern of cutting force variations from the tool dynamometer due to the progress of tool wear. As the flank wear of the ceramic tool increased both static component of cutting forces and the amount of center shift of spindle orbit increased, Results from the research showed that the developed sensor could be utilized as an effective and cheap on-line sensing device to monitor cutting conditions and tool performance in the un-manned machining center.
본 연구는 시설재배에서 참외를 수확할 수 있는 로봇의 엔드이펙터를 개발하기 위한 전단계로서, 참외의 엔드이펙트 중에서 소프트 핸드링이 가능한 그립퍼와 참외줄기를 절단하는 커터를 설계하기 위해 참외의 기하학, 압축, 절단, 마찰 특성 등을 분석하였다. 그 결과 참외의 길이는 평균 108mm, 직경은 중간지점에서 평균 70mm, 중량은 평균 188g, 부피는 평균 333mL, 진원도는 평균 3.8mm로 나타났다. 참외의 중량(W)에 대하여 길이(L)와 직경(D2)을 변수로 하는 식 $W=L^a{\times}D_2^b$로부터 비선형 회귀분석을 실시한 결과 a는 2.0279, b는 -0.9998의 상수값을 가지는 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참외줄기의 지름은 평균 3.8mm이며, 참외 줄기는 중심으로부터 반경 5mm 범위 내에서 대부분 분포하였다. 참외의 항복치와 압축강도, 경도의 평균값은 각각 $36.5N/cm^2$, $185.7N/cm^2$, $636.7N/cm^2$이며, 참외 줄기의 절단력과 절단강도는 각각 $2.87{\times}10^{-2}N$와 $5.60N/cm^2$로 나타났다. 참외의 마찰계수는 고무가 0.609으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 알루미늄이 0.393, 스테인레스강이 0.177, 테프론이 0.079로 나타났다. 분석된 자료를 토대로 엔드이펙터 설계시 동작에 따른 위치 오차와 안전율을 감안하여, 그립퍼의 및 커터의 크기, 선회반경, 설치위치, 구동모터의 동력, 재료 및 재질의 선정 등에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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