전력은 와트로 표시한다 전기가 하는 일의 비율, 즉 1초에 한 일의 양을 전력이라 하며, 와트(기호 W : watt) 단위로 표시한다. 따라서 1와트는 전압이 1볼트이고, 전류가 1암페어 흐를 때의 전력을 말한다. 일반적으로 전압이 V[볼트]이고, 전류가 I[암페어] 흐를 때의 전력 P[와트]는 전압 V와 전류 I를 곱한 값 V·I[와트]가 된다. 전력량은 킬로와트·시로 표시한다 전력이 일정 시간 활동한 일의 양, 즉 사용한 전기으 양을 전력량이라 한다. 1와트의 전력을 1시간 썼을 때의 전력량을 1와트·시(기호 Wh : watt-hour)라 한다. 따라서 1킬로와트의 전력을 1시간 사용하면 1킬로와트·시(기호 Kwh : Kilowatt-hour)가 되는 것이다. 그러므로 P[킬로와트]의 전력을 t[시간] 사용하면 전력 P와 시간 t를 곱한 값 P·t[킬로와트·시]의 전력량이 된다. 사용한 전기의 양을 재는 전기계량기 전기계량기는 가정에서 쓴 전기량을 재는 것으로, 전력 회사에서 쉽게 검침할 수 있도록 보통 옥외에 설비되어 있다. 전기계량기의 원리는 [그림 1]과 같이 소형 모터를 계
국내 연구진이 그래핀과 실리콘반도체를 접합하여 시너지 효과로 성능이 보다 강화된 광센서를 개발했다. 광주과학기술원 신소재공학부 이병훈 교수 연구팀은 최근 그래핀과 반도체 접합면에서의 특이한 전하이동 현상을 이용, 저전력 고성능 광센서를 개발했다고 밝혔다. ▲ 광주과학기술원 신소재공학부 이병훈 교수 광센서는 빛에너지를 흡수하여 전기에너지를 출력하는 장치로, 디지털카메라, 자율주행차, 광통신 등 활용되는 산업분야가 늘어나고 있다. 최근에는 특히 감도가 높고 제조비용이 저렴한 보급형 광센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 연구팀은 그래핀의 탁월한 전기이동도, 실리콘반도체의 빛에너지 흡수 능력 뿐만 아니라, 이들의 접합면에서 발생하는 특이한 전류 증폭 현상을 이용했다. 이들의 접합을 통한 상승효과는 지금까지의 광센서에서 알려지지 않은 새로운 작동 원리이다. ▲ 그림. 개발한 그래핀-실리콘 광검출기 모식도 개발된 센서는 광반응성, 누설 전류량, 광검출 측면에서 가장 뛰어난 상용 광센서보다 수십 배 우수한 성능을 보였다. 또한 그래핀을 반도체에 접합하는 공정이 매우 간단하여 광센서 제작단가를 현저히 낮출 수 있다. 이병훈 교수는 “이 연구는 기존 그래핀 또는
[첨단 헬로티] 1. 서론 최근 와이어 방전가공기에서는 코너 등 형상 정도의 향상 및 줄무늬 없는 면 등 가공 면질 향상이 요망되고 있다. 동사에서는 와이어 주행장치 및 헤드를 개선하고, 또한 새로운 코너 제어, 가공액을 정밀하게 제어하는 신 기능을 개발했다. 이 시장 요망에 대응하는 새로운 요소 및 가공 기술을 소개한다. 2. 가공 성능 형상을 위한 요소 와이어 방전가공기에서는 와이어가 공구이다. 와이어는 강성이 없고 가공 중에 여러 가지 요인에 의해 진동하며, 축이동의 궤적에 대한 지연이 발생한다. 이들은 코너 정도나 표면조도만이 아니라, 줄무늬 등의 가공 면질에 큰 영향을 미친다. 와이어 진동이나 지연에 크게 관계하는 요소에는 와이어 장력, 가공액 및 방전 제어 등을 들 수 있다. 여기에서는 보다 좋은 가공 면질 및 형상 정도를 실현하기 위한 최신 와이어 방전가공기의 3가지 요소를 소개한다. (1) 장력 제어 이번에 개발한 와이어 주행장치는 장력 발생기구에 AC 서보모터를 채용했다. AC 서보모터를 적절하게 제어하고, 또한 장력 변동의 기계적인 요인인 와이어의 슬라이딩을 억제한 기계 구조를 융합함으로써 보다 안정된 장력의 발생이 가능해졌다(그림 1).
[첨단 헬로티] 1. 서론 프레스 금형이나 미세한 IC 리드프레임용 금형의 제작에 활용되는 와이어 방전가공은 최근에는 부품가공에도 많이 사용되기 시작하고 있다. 지금까지 와이어 방전가공의 가공 정도 향상에 대해서는 연구자, 메이커 기술자로부터 다수의 연구 보고가 있었다. 단, 그 평가 형상은 2차원 절삭 형상에 대한 보고가 대부분이다. U-V축을 이용하면 복합 형상의 가공도 가능한데, 형상 정도에 대해서는 2.5차원 형상인 금형의 빼기 테이퍼에 대한 검토가 많다. 최근 절삭가공기에서는 5축가공기에 의한 복잡 형상가공이 일반적이 되고 있는데, 와이어 방전가공에서도 W축 혹은 C축이라고 불리는 회전축을 부여하면 X-Y, U-V축과 함께 복잡한 형상가공이 가능하다. 지금까지 와이어 방전가공기에 회전축을 부여했을 때의 CAM 데이터 작성에 대한 보고는 있었으며, 열선 와이어를 사용한 발포 스티롤에 대한 가공 결과가 나타나 있다. 여기에서는 회전축을 부여한 와이어 방전가공기를 이용해 알루미늄 둥근봉의 외주에 스파이럴 형상의 홈가공을 하고, 가공 후의 홈 형상에 대해 NC 데이터의 작성 방법 차이에 의한 비교를 했으므로 이하에 나타낸다. 2. 가공장치와 NC 데이터의
[첨단 헬로티] 1. 서론 세계 각국에서 지구온난화 대책에 대응하고 있으며, 일본에서는 산업 부문 소비전력량의 약 75%를 점하는 펌프, 송풍기, 압축기 등의 산업용 모터를 대상으로, 2013년 11월에 에너지절감법이 개정됐다. 그리고 2015년 4월부터 IEC(국제전기표준회의)의 효율 기준값인 IE3(프리미엄 효율) 기준을 클리어하는 것이 제정됐다. 앞으로는 IE3의 보급과 IE4 이상의 고효율화로 진전해 갈 것으로 생각한다. 한편, 자동차 분야에서는 CO2 배출량 절감을 위해 종래의 가솔린차를 대신해, PHV나 EV 등의 차세대 자동차의 보급률이 앞으로 더욱 높아져 갈 것으로 예상된다. 가솔린차가 가까운 시일 내에 없어지는 것은 생각하기 어렵지만, 모터를 탑재한 차세대 자동차 대수가 증가하는 것은 확실하다. 앞에서 말했듯이 자동차·산업 분야뿐만아니라 모터가 사용되는 분야에서는 세계적으로 에너지절감을 고려한 특성을 가진 모터가 앞으로의 요구인 것은 분명하다. 그 큰 과제의 하나로서 모터 특성에 크게 영향을 미치는 모터 코어 금형(프레스 금형)의 과제와 대책에 대해서 정리하고, 금형 제조 공정의 하나인 와이어 방전가공의 과제와 당사 대책 사례를
[첨단 헬로티] 1. 서론 2014년도까지의 비틀림 단조의 연구에서는 비틀림 단조 설비를 개발, 마그네슘합금(AZX912)을 이용해 비틀림 단조 성형함으로써 고경도화하는 것을 검증했다. 올해에는 알루미늄합금(A5052)과 스테인리스강(SUS316L)을 적용한다. 2. 알루미늄합금(A5052)의 고경도화 (1) 실험용 금형 형상의 고경도화 문제점 그림 1의 실험용 금형 형상이라면, 주변부 외측과 바닥부 하측이 저경도로 되어 버린다. ▲ 그림 1. 실험용 금형 형상에 의한 성형품(단면)과 비커스 경도( HV) 측정 결과 (2) 단조 시뮬레이션 해석 DEFORM-3D를 이용해 단조 시뮬레이션을 실시했다. 그림 1의 주변부 외측에 관해서는 주변부를 박육화함으로써 변형이 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 바닥부 하측에 관해서는 바닥부를 박육화함으로써 변형이 상승하는 것을 확인할 수 있었다. (3) 주변부를 박육화한 형상의 고경도화 실험용 금형 형상의 주변부(그림 1)와 비교해 주변부 박육화(그림 2)의 저경도 영역은 감소했는데, 고경도 영역의 경도는 특별히 변화가 없었다. 압축량이 적었으므로 박육화의 효과가 작다고 생각된다. ▲ 그림 2. 주변부를 박육화한 성형
[첨단 헬로티] 1. 서론 최근 자동차의 연비 향상을 목적으로 한 차체 경량화를 배경으로, 알루미늄 부품의 고강도화 및 박육화가 추진되고 있다. 또한 자동차 부품의 생산성 향상을 배경으로 부품 성형가공 피치의 단축화도 진전하고 있다. 그렇기 때문에 이들 알루미늄 부품을 제조하기 위해 사용되는 다이캐스트 금형에 대한 기계적 부하나 열적 부하는 증대하고 있다. 이와 같은 과혹화되는 사용 환경을 배경으로 금형에는 대균열이나 히트체크 등 수명을 저하시키는 문제가 생기기 쉬워지고 있으며, 장수명화를 위해 한층 더 고성능 금형 재료가 요구되고 있다. 히트체크는 금형 표면에 발생하는 거북이등 모양의 균열로, 다이캐스트 금형에 생기는 주요 수명 원인의 하나이다. 생긴 균열은 제품의 치수 정도나 표면 성상 등의 품질에 악영향을 미치기 때문에 가급적 발생 자체를 억제하는 것이 바람직하다. 히트체크는 피가공재의 열영향에 의한 금형의 연화에 동반하는 국소적인 팽창·수축에 의한 균열의 발전에 의해 형성된다. 히트체크의 발생을 억제하기 위해서는 균열 발생 및 균열 전파의 억제라는 관점에서 금형 재료특성을 검토할 필요가 있다. 균열 발생을 억제하기 위해서는 고온강도(연화저
[첨단 헬로티] 1. 서론 동사에서는 SUBARU 브랜드를 연마하는 다양한 대응을 하고 있으며, 특히 프레스 생산 기술로서는 판금 부품의 생산을 통해 ‘안전’ 및 ‘종합 성능’ 향상에 공헌하고 있다. 안전 및 종합 성능 향상에서 중요해지는 것이 차체의 경량화이다. 경량화를 실현하기 위해 알루미늄 채용을 검토 중인데, 통상 판금 부품에 채용되는 연강보다 스프링백량이 크기 때문에 초기 품질의 악화가 염려된다. 그렇기 때문에 CAE를 이용한 정도 예측 방법의 구축에 대응했다. 또한 의장 부품에 대해서는 CAE를 이용한 예상을 하면, 면질 악화 등의 불량이 발생할 염려가 있기 때문에 테스트형을 이용해 검증을 했다. 여기에서는 이상의 2가지 대응에 대해 보고한다. 2. 대응 1 : CAE를 이용한 예측 방법 종래의 예측 방법에는 크게 2가지 과제가 있다. 작업자에 의한 편차 및 예측을 하는 공정이다. 종래에는 작업자의 경험칙에 의존해 예측량 및 범위를 결정하기 때문에 편차가 발생하는 과제가 있었다. 이들 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 방법으로 예측을 했다(그림 1). ▲ 그림 1. CAE를 이용한 정도 예측 방법의 흐름
[첨단 헬로티] 1. 서론 암나사를 가공하는 공구로서 동일 피치라면 여러 가지 사이즈의 암나사를 밀링가공할 수 있는 ‘스레드밀’이라는 공구가 있다. 그 경제성, 절삭칩 트러블이 적은 안정 가공, 더구나 곤란한 난삭재 가공과 가공 품위 향상이라는 이점으로 폭넓은 분야에서 수요가 늘어나고 있다. 그러나 NC 프로그램을 사용한 자유도가 높은 가공을 위해 암나사를 목적의 유효 지름으로 가공하기 위한 세팅이 상당히 어렵고 시간이 걸리는 가공이라는 것도 널리 알려져 있다. 이 곤란한 세팅 작업(그림 1)을 대폭으로 개선시키고, 또한 공구 수명을 늘리는 것도 가능해지는 지름 보정 툴(DCT; Diameter Correction Tool)의 사용을 제안한다. ▲ 그림 1. 세팅의 흐름 2. 암나사 유효 지름 체크의 현상 일반적으로 암나사의 유효 지름을 검사하기 위해서는 나사용 한계 게이지가 사용되고 있다. 단, 이 나사용 한계 게이지는 암나사 유효 지름이 허용차 내에 있는지 여부의 합부 판정을 하는 것이 목적으로, 유효 지름이 허용차 내의 어디에 있는지까지는 확인할 수 없다. 그래서 스레드밀의 세팅 시에는 유효 지름을 체크하기 위해서는 통과측 한계 게
[첨단 헬로티] 1. 서론 기계가공을 수치제어 프로그램(NC 프로그램)으로 지령하는 기존 방식이 아니라, 가공 중에 공구 위치나 공구 자세를 계산해서 차례로 지령하는 방식으로 전환함으로써 혁신적인 공작기계의 지능화 기술을 개발하고 있다. 이것에 의해 NC 프로그램 작성을 불필요하게 해, 세계에서도 예가 없는 가공 프로세스의 제어를 실현할 수 있게 된다. 기계가공을 공작기계에 지령하지 않고 공작기계에 맏기는 것이 가능해져 자율분산형 공장의 실현에도 공헌할 수 있다. 2. CAM-CNC 통합에 의한 지능화 공작기계 이번 연구에서는 그림 1에 나타낸 CAM과 CNC를 통합한 지능화 공작기계를 개발하고 있다. 이 시스템의 특징은 기계가공을 NC 프로그램으로 지령하는 방식에서 가공 중에 공구 위치나 공구 자세를 계산해 차례로 지령하는 방식으로 전환하는 점이다. ▲ 그림 1. 자율형·지능형 NC 공작기계 제품 형상의 CAD 모델과 피삭재 형상의 CAD 모델을 입력으로 해 NC 프로그램을 작성하지 않고, 기계가공을 실현하는 것이 가능해진다. 이것에 의해 제조 리드타임이 단축될 뿐만 아니라 가공 프로세스의 제어나 가공 트러블의 회피가 가능해진다. 3. 가상 모
1. 서론 주로 미세 고속 절삭가공 분야에서 CNC 장치의 고속 고정도 윤곽제어는 필수의 기능이다. 이 기능을 사용하는 경우, 베스트 절삭 동작 조건 파라미터는 시험가공을 하여 결정하는 경우가 많아 낭비되는 시간으로 되어 있다. 이에 유저가 요구하는 가공 결과로 하기 위한 최적 절삭 동작 조건 파라미터를 용이하게 선출하는 것을 목적으로 한 지원 시스템 ‘SEPTune(셉튠)’을 개발했다. 2. SEPTune의 조작 흐름과 운용 그림 1에 가공 조건 최적화 지원 시스템(이하 SEPTune)의 항목 선택 흐름과 그림 2에 항목 선택 화면의 개요를 도시한다. SEPTune에서는 타깃으로 하는 가공 공정에서 4개의 항목 ‘잔삭값’, ‘손잡이길이(L/D)’, ‘가공 범위’, ‘절삭 이송 속도(F값)’을 순서대로 선택해 가면, 선택된 내용에서 그 가공 공정에 적합한 가공 파라미터 번호(이하 Q번호라고 한다)가 그림 3과 같이 제시된다. 그림 3에서 제시된 Q번호를 NC 프로그램 File의 고속 고정도 윤곽제어 기능을 유효하게 하는 NC 코드의 뒤에 추가해 운용한다
[첨단 헬로티] 1. 서론 제품의 고의장화, 성형의 하이사이클화에 의해 중·대형 플라스틱 금형의 냉각 물구멍은 심혈화·다수화·복잡화의 경향에 있다. 또한 금형재의 난삭화(고경도·고인성화)도 진행, 냉각 물구멍 가공은 리드타임 단축을 저해하는 요인의 하나로 되어 있다. 이 문제에 대한 토털 솔루션으로서 동사에서는 복합 건드밀 머신 KGD/KGM 시리즈와 냉각 물구멍 가공 전용 CAM을 전개하고 있다. 여기에서는 건드릴 가공의 고능률화를 목적으로 복합 건드릴 머신과 그 운용 상의 포인트를 소개하는 동시에 전용 CAM의 특징을 개설한다. 2. 복합 건드릴 머신 KGD/KGM 시리즈 동사의 복합 건드릴 머신은 통상의 건드릴 가공에 더해, 밀링이나 탭가공도 실시할 수 있다. 따라서 건드릴 전용기와 머시닝센터, 2대의 기계로 하고 있던 냉각 물구멍 가공을 1대로 가능하게 된다. 또한 독자의 구동기구를 갖는 로터리 테이블을 표준장비하고 있으며, 대중량 워크 탑재 시에도 분할 동작은 안정, 임의 각도의 경사구멍을 정도 좋게 가공할 수 있다. 또한 투 헤드의 KGD, 원 헤드의 KGM 2가지 타입을 준비, 유저의 다양한 요구
[첨단 헬로티] 1. 서론 금형의 고도화·고효율화에 대한 요구에 의해 표면 성상과 기하공차의 고정도화가 추진되고 있다. 장시간을 필요로 하는 가공부하가 큰 기계가공 공정에서는 공구 날끝 형상의 서브미크론 오더의 경시 변화가 가공 정도에 큰 영향을 주기 때문에 고정도의 비접촉기 상 측정 기술에 의한 공구 관리가 요구되고 있다. 지금까지 기상 계측에 대한 적용을 지향한 공구 날끝 형상 측정법이 개발되어 있는데, 기상의 한정된 공간에서 급경사면의 계측이 곤란한 점, 날끝 표면에 부착한 절삭액에 의해 정도 열화를 초래하는 점 등의 과제를 들 수 있다. 이번 연구에서는 반대로 절삭액에 의한 레이저 여기 형광을 이용한, 새로운 공구 날끝 형상 계측 원리를 제안하는 것이다. 레이저 여기 형광 공초점 검출은 광학 측정이 갖는 고속성·비접촉성에 더해, 오버행면(90° 이상의 경사면)을 갖는 복잡한 날끝 형상도 계측 가능하기 때문에 기상 계측에 대한 높은 적용성을 가지고 있다. 여기에서는 실제로 사용되는 절삭액의 레이저 여기 형광 공초점 검출에 의한 공구 날끝 미세 형상 측정에 의해, 기상 공구 날끝 미세 형상 계측의 실현성을 나타냈으므로 보고
[첨단 헬로티] 1. 서론 CNC(수치제어) 공작기계의 중요한 운동 성능은 공작물을 원하는 정도 내로 가급적 단시간에 가공하는 고속 고정도성이다. 그러나 종래 정도와 속도는 별도로 평가되고 있었다. 그래서 이번 연구에서는 CNC 공작기계의 고속 고정도성을 실제 운동궤적인 실제 궤적에 기초해 속도와 오차의 2차원으로 평가하는 방법을 제안한다. 실험에 의해 복수의 CNC 공작기계의 고속 고정도성을 실제 속도와 최대 오차의 2차원 그래프로 정량적으로 평가할 수 있었다. 2. CNC의 가감속 CNC에는 가감속 처리로서 보간 전 가감속과 보간 후 가감속이 있다. 보간 전 가감속은 실행 중인 위치보다 앞의 지령궤적을 먼저 읽고, 접선 방향 속도를 작성한다. 즉 코너나 원호가 지령되고 있는지, 코너라면 각도, 원호라면 곡률 등을 해석해 그 해석 결과에 따라 감속이나 가속을 한다. 그 보간 전 가감속에 의한 접선 방향 속도에 대해 보간을 한다. 지령궤적 상에서 보간 위치를 구하기 때문에 보간 전 가감속과 보간에 있어서는 지령궤적에 대한 오차는 발생하지 않는다. 그리고 각 축의 이동량에 대해 보간 후 가감속을 한다. 보간 후 가감속은 필터이다. 그 결과, 내 회전 오차가 발
[첨단 헬로티] 1. 서론 휴대정보단말 부품, 자동차 부품, LED 조명 커버, 역의 홈도어, 쇼케이스 등에서 유리수지 적층재의 응용과 전개가 기대되고 있다. 이 재료는 그림 1과 같이 박판 유리와 수지를 적층, 유리나 수지의 단체 재료에 비해 경량성·가스배리어성·내후성·차음성 등이 우수하다. 특히 그림 2와 같이 높은 내관통성·내충격성을 가지고 있는 것이 특징이다. 그러나 위험 재료인 유리와 점탄성 재료인 수지는 가공특성이 전혀 다르다. 기존의 유리나 수지 각각의 기술에서는 동시 가공이 어려웠다. 그렇기 때문에 이 재료의 실용화와 보급에는 고효율 절삭가공 기술의 개발이 과제로 되어 있다. ▲ 그림 1. 유리수지 적층재 [출처 日本電氣硝子(주) HP에서 일부 편집] ▲ 그림 2. 높이 2m에서 130g의 강구를 떨어트린 낙구시험 [출처 日本電氣硝子(주) HP에서 일부 편집] 한편, 알루미늄, 동, 수지 등의 가공에서는 다결정 다이아몬드(PCD) 절삭공구가 많이 이용되고 있다. 그러나 난삭재나 복합재에 대응할 수 있는 미세 복합 공구는 소경 다수 날인 것이 요구되기 때문에 숫돌 연삭이나 방전가공 등의 종래 기술