오쿠마 공장 ‘DS-1', 현장 지혜를 활용하다 2014년, 창업 116년을 맞이한 오쿠마는 본사의 새로운 공장 ‘DS-1(Dream Site 1)’을 가동시켰다. 이 공장은 자기완결의 일관생산공장으로 중대형 선반, 입형 선반, 복합가공기 제조를 담당하게 된다. 지금까지 배양해 온 기능·기술과 최신 시스템을 조합시켜 고도의 생산체제를 구축하고 있다. 건물 또한 최신 에너지절약 기능으로 장비했다. ‘DS-1’은 공장의 생산효율 추구를 위해 새로운 소프트웨어를 도입했다. 가공기계에서의 준비 작업을 줄이는 ‘다이렉트 머시닝’, 현장에서 임기응변에 대응 가능한 ‘새로운 생산관리 시스템’, 어디에서나 바로 생산 상황을 확인할 수 있는 ‘가시화 시스템’ 등이다. 부품가공 현장에서는 설계 부문에서 2D, 3D의 도면 데이터를 가져와, 이것을 바탕으로 가공 프로그래밍을 실시한다. 실제 가공으로 옮겨가기 전에 3D 모델화된 가공기계와 워크를 이용해 정확한 가공 시뮬레이션이 실시된다. 이것이 철저한 외부 작업처리를 실시하는 ‘다이렉트 머시닝’이다. 이 시점에서 프로그램의 완성도를 높이고 가공 효율 향상을 도모하여 이후 실제 가공에서는 시간낭비가 없는 최단 시간 가공을 실현할
MEMS 마이크의 음향 설계 MEMS 마이크는 크기는 작지만 고성능이므로 태블릿, 노트북, 스마트폰과 같은 전자 제품에 이상적이다. 그러나 이와 같은 제품에 사용되는 마이크의 사운드 인렛은 일반적으로 외부 환경과 직접 접촉되지는 않는다. 때문에 외부 환경에서 마이크까지 음향 경로를 설계해야 한다. 이 음향 경로 설계는 시스템 전체 성능에 영향을 줄 수 있다. STMicroelectronics SRL Alessandro Morcelli STMicroelectronics, Inc. John Widder 태블릿에 사용되는 마이크의 일반적인 음향 경로 예를 그림 1에 나타낸다. 외부 환경과 마이크 멤브레인 사이에 있는 부품들은 -제품 하우징, 음향 개스킷(Acoustic Gasket), PCB 및 마이크- 모두 시스템의 전체 주파수 응답을 결정하는 음파 가이드 역할을 한다. 또한, 음향 경로에 사용된 재료의 음향 임피던스도 주파수 응답에 영향을 미친다. 음향 설계가 어떻게 작동할지 정확히 예측하기 위해서는 COMSOL®과 같은 전문 시뮬레이션 툴을 이용하여 음향 경로 모델링과 주파수 응답 시뮬레이션을 실행해야 한다. 여기서는 마이크의 음향 경로를 최적화하기 위한 기
임베디드 개발 프로젝트를 간소화하는 방법 임베디드 개발자가 새로운 애플리케이션에 적합한 후보 MCU를 찾을 때는 소프트웨어 개발 툴의 중요성을 고려해야 한다. 개발 프로세스를 간소화하고 에너지 효율을 극대화한 애플리케이션은 소프트웨어 개발 툴로 만들 수 있다. 개발자는 사용이 쉽고, 필요한 모든 리소스를 단일 소프트웨어 패키지에서 제공하는 광범위한 개발 협력 체계를 찾아야 한다. Evan Schulz Silicon Laboratories Inc. 새로운 임베디드 개발 프로젝트를 진행하는 과정에 있어서 두 가지 중대한 문제에 직면할 수 있다. 먼저 애플리케이션의 요구 사항에 부합하는 MCU(마이크로 컨트롤러)를 선택하는 문제와, 타깃 MCU의 펌웨어를 작성하여 설계를 구현하는 문제가 그것이다. 에너지 절약형 애플리케이션은 엄격한 전력 예산 요구 사항을 충족시켜야 하는데, 이 요구 사항을 실현하려면 MCU의 복잡한 내부 작동 원리에 대한 방대한 지식이 필요하기 때문에 개발 프로세스가 더 복잡해진다. 현재의 임베디드 시장에서는 MCU를 사용하고 구성하는 방법을 익히는 것만 해도 개발 프로젝트에 할당된 시간보다 더 걸릴 수 있다. 문제를 더욱 까다롭게 만드는 것으로
워터제트 유도 레이저에 의한 다이아몬드 및 초고경도 재료의 절단가공 레이저 마이크로 제트(이하 LMJ, Laser Microjet, 스위스 Synova사의 상표)는 100μm 지름 이하의 층류 워터제트에 의해 고출력 레이저를 재료로 끌어들여 정밀하게 절단하는 기술이다. 워터제트의 성질에 의해 보통의 레이저와는 달리 초점에서의 가공은 아니기 때문에 절단 폭은 깊이에 의존하지 않고 평행하게 된다. 또한 물의 냉각작용에 의해 재료에 대한 열영향을 피할 수 있다. 이 LMJ 기술을 천연 및 인공 다이아몬드의 가공에 적용하면, 열영향이 적어져 수율의 향상, 깨끗한 가공면, 공구 형상의 가공 시간 단축 등의 효과를 얻을 수 있다. 여기서는 LMJ의 이점과 고경도 재료에 대한 응용을 서술한다. 이 글은 일본공업출판 기계와공구지에 실린 SYNOVA JAPAN사의 코즈키 야스시 공학박사가 저술했다.
워터제트 가공 기술의 동향과 전개 워터제트 가공에서는 분류가 유출하는 환경, 분류를 구성하는 유체, 분출 형태 및 노즐 형태 등의 조합에 의해 분류되는 다양한 종류의 분류가 이용되고 있다. 가공의 기구나 특성은 분류의 종류에 따라 다르지만, 여기서는 연마재를 첨가한 물 분류(어브레시브 제트)에 의한 가공과 이것을 이용한 가공기에 초점을 맞춰 해설한다. 고속의 물 분류에 연마재를 혼입하기 위해서는 일반적으로 어브레시브 제트 노즐 헤드를 이용한다. 워터제트 노즐로 형성한 고속 물 분류를 믹싱 챔버 내에 분출시켜 믹싱 챔버 측면에 설치한 포트에서 공기류에 실은 연마재를 공급한다. 연마재는 믹싱 챔버 하류에 설치된 믹싱 튜브(어브레시브 노즐 혹은 포커싱 노즐이라고도 부른다) 내를 유동하는 사이에 고속 물 분류에 의해 가속되어 연마재 입자, 공기, 물로 이루어지는 고체 기체 액체 3상 분류가 형성된다. 이 글은 일본공업출판 기계와공구지에 게재된 일본대학 공학부 기계공학과 시미즈 세이지 교수가 저술했다.
다이캐스트 금형 손상에 미치는 금형 재료 및 사용 조건의 영향 Influence of the die material and the operating condition on the damage of die-casting die 자동차 부품의 경량화 및 코스트 다운이 요구되는 가운데, 생산성이 우수한 알루미늄 다이캐스트의 적용 범위가 넓어지고, 다이캐스트 제품의 대형화, 고의장화 및 하이사이클화가 진행되고 있다. 이에 동반하여 주조 시의 금형에 대한 열부하가 커지고, 종래에 비해 히트크랙이 조기에 발생하는 경향에 있다. 한편 신흥국을 중심으로 한 지역에서는 금형 설계 및 주조 조건의 차이에서 일본과 비교하여 주조 시의 금형에 대한 열부하가 커지고, 일반 다이캐스트 제품에서도 히트크랙이 조기에 발생하는 사례를 볼 수 있다. 이상과 같은 금형의 사용 환경 변화에 의해 금형 재료에는 내히트체크성이 중요한 특성으로서 요구되고 있다. 그래서 다이캐스트 금형에서 히트크랙에 미치는 금형 재료의 영향 및 금형의 사용 조건 영향을 명확하기 하기 위해 히트크랙 시험기로 평가한 결과와 다이캐스트 머신을 이용한 실제 금형의 주조에 의한 금형의 손상 형태를 관찰하고, 금형 사용 조건과
대형 워크의 고능률·고정도 가공을 실현하는 5축 제어 수직형 머시닝센터의 개발 5-axis vertical machining center for high efficiency and accuracy machining for large work piece 2008년에 D500으로 시작한 D 시리즈는 2011년에 D300이 더해져, 금형업계에서 높은 평가를 받고 있다. 그 콘셉트는 아래의 3가지이다. ·접근성, 작업성, 조작성이 우수한 사용의 용이성 ·고속, 고정도 5축 가공을 달성하는 기계 구조와 제어 기능 ·자동화, 생산성 향상을 위한 옵션 충실 중·소형 금형 부품에서 5축 가공의 이점인 원척킹 다면가공에 의한 공정 집약, 가공 조건의 향상에 의한 효율화, 가공 면품위, 가공 정도의 향상을 실현할 수 있는 5축 가공기로서 금형 제조에 기여해 왔다. 한편, 대형 중량 금형은 세팅 교환작업에 의해 막대한 노력과 시간이 걸리고, 정도 열화도 크다. 가공 시간이 길기 때문에 그 가공 조건은 리드타임과 정도에 크게 영향을 미친다. 그렇기 때문에 이번에는 D 시리즈의 콘셉트를 더욱 추구하여 외경 ø1,000mm, 중량 1,200kg의 대형 워크에 대응하는 ‘D800Z’를
CFRP제 XY 테이블 탑재 고속 머시닝센터의 고가속도 특성에 의한 우위성 Superiority of high acceleration characteristics for high speed machining center equipped with the CFRP made XY-table 종래의 절삭가공기로 소형 제품을 가공하는 경우, 가공기가 중량 있는 주물제 부품으로 구성되기 때문에 고가속도로 구동시키는 데는 한계가 있고, 단순히 ‘주축 회전수가 높다’, ‘이송 속도가 빠르다’는 것만으로는 요소 정도를 만족시키면서 생산 효율을 향상시키는 것을 바랄 수 없는 상황이다. 이번에 동사에서는 이 한계를 타파하기 위해 미세·정밀한 소형 금형 부품·기능 부품의 제조에서, 초고속 절삭가공을 실현하고 생산 효율을 향상시킬 수 있는 차세대 머신 X·Y축 구동 테이블에 자사제 CFRP(탄소섬유 강화 플라스틱)을 채용한 리니어 모터 구동 초고속 머시닝센터 ‘TT1-400A’의 개발 및 제품화에 성공했다. 아래에 이 머시닝센터(MC)의 특징 및 가공 사례를 소개한다. 이글은 일본 일간공업신문사 형기술지에 실린 (주)소딕의 니시구치 토시타카가 저술한 내용이다.
로봇 시스템 제어와 응용(2) 로봇과 인간의 상호작용 제어 및 응용 정슬 충남대 메카트로닉스공학과 교수 (jungs@cnu.ac.kr) 전 호에서는 로봇 팔의 위치제어에 대한 지능 제어기법을 다루었다. 이번 호에서는 로봇과 인간의 상호작용에 대해서 다룬다. 로봇과 인간의 상호작용이란 범주는 매우 넓어 서로 대화를 하거나 표정에 의한 교감 등과 같은 감성공학도 포함한다. 하지만 이 글에서는 힘제어를 기반으로 하는 로봇과 인간의 움직임의 상호작용으로 한정한다. 로봇과 인간의 상호작용 로봇이 우리 생활 속에 들어오게 되면서 로봇과 인간의 상호작용에 대한 관심이 높아지게 되었다. 로봇과 함께 물건을 나른다든지 함께 작업을 수행한다거나 할 때 필요한 기술이 상호작용 제어기술이다. 상호작용 기술의 기본은 상호간에 적용되는 힘을 제어하는 기술이며 로봇이 발달하면서 더욱 필요한 기술이 되었다. 특히 산업체에서는 로봇을 이용하여 주물작업 후에 버(bur)를 없애거나 표면 광택 작업 (polishing)을 하는 경우에 일정한 힘을 대상체에 가해야 하므로 힘제어 기술이 필요하다. 직교좌표 공간에서의 동역학 힘제어는 직교좌표 공간에서 이루어지므로 동역학도 다음과 같이 직교좌표 공
능동 클램프 포워드 컨버터의 소신호 모델(Ⅰ) 포워드 컨버터 및 전달 함수의 기본 사항 포워드 컨버터가 광범위한 압력 범위에 효과적으로 대처하려면 포워드 컨버터의 소신호 연구 결과에 따른 2차 시스템을 살펴볼 필요가 있다. 여기서는 전압 모드에서 작동하는 능동 클램프 포워드 컨버터의 소신호 모델 구축 및 교류 전달 함수 유도 방법에 대해 알아본다. 그러기 위해, 우선 고전적 단일 스위치 포워드 컨버터에 대해 살펴본 후 전달 함수를 어떻게 얻어야 할지 연구해 본다. Christophe Basso ON Semiconductor 포워드 컨버터는 저전압, 고전류 출력이 요구되는 교류-직류 및 직류-직류 전원공급 장치에서 흔히 발견되는 구조이다. 5V 및 3.3V 출력에 수십 암페어를 전달할 수 있는 소위 ATX 실버박스 내에서 발견되는 컨버터는 그 전형적인 예라고 할 수 있다. 능동 프리컨버터는 이러한 응용장치 내에서 역률을 제어하고 직류 고전압을 조절한다. 실제로, 대부분 50% 미만의 듀티비로 동작하는 포워드 컨버터의 동적 듀티비 제한 때문에 포워드 컨버터는 광범위한 입력 범위에 충분히 대처하지 못한다. 더 작은 컨버터를 위해 마그네틱 크기를 줄이고 싶은 경우,
규격서 개발 민성기 시스템체계공학원장(ise@seinstitute.co.kr) 성능 및 개발 규격서는 획득자로 하여금 다음과 같은 업무를 수행하는 공식적인 메커니즘으로 사용된다. · 시스템 또는 개체가 무슨 능력을 제공해야 하는지 요구하는 내용을 제시 · 그 능력이 얼마나 잘 수행되어야 하는지를 제시 · 시스템/개체가 수용해야 하는 외부 인터페이스를 식별 · 솔루션 세트에서 제약사항을 부과 · 시스템 개발자가 납품 및 수락 일치 여부를 미리 어떻게 할 것인지에 대한 판단 기준 설정 최상위 레벨에서 시스템 성능규격(SPS) 또는 목표기술서(SOO)는 사용자의 기술적인 대표로서 획득자와 시스템 개발자 상호간에 계약자의 기술적 합의를 설정한다. 이 글은 규격개발 실무를 소개하고 앞서 논의된 표준 지침을 더 많이 알아보는 데 있다. 규격서를 작성할 때, 대부분 엔지니어는 규격서 개발을 마치 이하의 사항을 시험해 보는 것처럼 접근하는 경향이 많다. · 대상 시스템 식별 · 시스템 임무 정의 · 운용 모드와 상태 식별 · 시스템/개체가 수행해야 하는 기능 &
MEMS 마이크의 기본 원리 최근 MEMS 기술이 마이크에 적용됨에 따라 고성능, 소형 마이크를 개발할 수 있게 됐다. MEMS 마이크는 높은 SNR, 저전력 소비, 우수한 감도를 제공하며, 표면 실장 조립 공정과 완전하게 호환되는 초소형 패키지로 출시 가능하다. 또한 MEMS 마이크는 리플로우 솔더링 후 성능상의 변화가 거의 없으며, 온도 특성도 매우 우수하다. John Widder STMicroelectronics, Inc. Alessandro Morcelli STMicroelectronics SRL MEMS 마이크 음향 센서 MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems : 미세 전자기계 시스템) 마이크는 실리콘 웨이퍼와 고도로 자동화된 공정을 이용한 반도체 생산라인에서 제조된 음향 센서를 사용한다. 다양한 여러 개의 재료 층을 실리콘 웨이퍼 위에 증착한 후, 원치 않는 재료를 에칭 처리해 제거하면 베이스 웨이퍼에 있는 캐비티 위로 움직이는 멤브레인과 고정된 백플레이트가 만들어진다. 센서 백플레이트는 심한 천공구조이므로 백플레이트를 통해 공기가 쉽게 빠져나가며, 반면에 멤브레인은 얇은 고형 구조이므로 음파에 의한 대기압
나만의 실험실을 저렴하게 제작한다(10) 이번 달 연재에서는 스위치 등의 기계 부품 내구시험에 적합한 반복 운동 장치를 만들었다. RC 서보모터와 기구 부품을 사용함으로써 미리 설정된 2개의 포지션을 반복 이동한다. 케이블 굴곡 내구시험이나 스위치 작동 내구시험, 커넥터 인발 시험 등에 사용할 수 있다. 또한 RC 서보모터는 일반적으로 최대 약 180°의 작동 범위를 갖는다. 이 작동 축에 직접 만든 슬라이드 레일을 설치하고 시험 대상인 기계 부품과 접속한다. Arduino는 슬라이드 레일이 원하는 동작을 실행하도록 RC 서보모터의 작동 범위를 두 군데 등록해서 사용한다. 이동 횟수는 소형 액정 디스플레이에 표시된다. 구동 시의 전류값은 약 1ms마다 USB를 거쳐 PC로 송신된다. 단순히 기계 부품을 장시간, 여러 차례 동작시킬 뿐 아니라 그 때의 전류값을 기록하면 기계 부품의 마모 정도 등도 알 수 있다. 기계 부품 구동계가 잠겼을 경우 등 소비전류가 일정한 값을 넘었을 때에는 자동적으로 동작을 정지한다. 검출 전류값이나 동작 간격 시간은 Arduino의 프로그램(스위치)을 수정하면 간단하게 변경할 수 있다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
직접 만든 전기용접기로 제작하는 세선 열전대(Ⅰ) 열전대는 온도 측정의 원점이라고도 할 수 있다. 일상적으로 볼 수 있는 온도계는 지침 표시가 아날로그나 디지털로 되어 있는 경우가 대부분이지만, 측온부에 열전대가 사용되지는 않으며 정밀도도 높지 않다. 제품으로 출하될 때 교정하는 기준으로 열전대식 온도계가 사용되고 있는 실정이다. 크로멜선이나 에나멜선을 접합한 K형 열전대는 -40~+300℃의 온도 측정에 가장 널리 이용되고 있다. 특히 가는 선을 사용한 열전대를 사용하면 열용량이 매우 작은 부품도 높은 정밀도로 측정할 수 있다고 알려져 있지만, 가는 선으로 쌍을 만드는 것은 매우 어렵다고 한다. 여기서는 이 상식을 뒤집어, 본격적으로 용접 접합한 열전대를 누구나 간단히 돈을 들이지 않고 만들 수 있는 용접기를 제작해 본다. 또한 열전대 고정 지그를 직접 만들어 보고, 토치 용접 기술에 대해서도 살펴본다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
EV 시대의 전원과 파워 일렉트로닉스 기술 - 초스피드 충방전! 전기이중층 커패시터의 고속 시뮬레이션 전기이중층 콘덴서는 전해 콘덴서 등 일반적인 것과 비교했을 때 대용량을 쉽게 만든다는 특징이 있다. 현 시점에서 대용량 커패시터의 사용 사례 대부분은 축전지의 보완적인 역할을 하고 있다. 대용량 커패시터는 단시간에 충방전시키지만, 축전지는 충방전에 시간이 걸리므로 이 두 개를 조합한 회로 실험은 어려워진다. 대용량 커패시터의 응용 사례로서 최근 주목받는 것 중 하나가 환경에서 에너지를 뽑아내 동작시키려는 에너지 하베스트이지만, 이것은 다루는 전력이 작아져 회로 실험이 어렵다. 이 때, 대용량 커패시터의 SPICE 모델이 있다면 애플리케이션에 내장하여 시뮬레이션할 수 있다. 현실에서 다루기 어려운 시스템을 검토할 수 있다는 것은 시뮬레이션의 장점이다. 여기서는 대용량 커패시터의 개요에 대해 설명한 후 등가 회로를 만들고 파라미터를 넣는 등 시뮬레이션을 준비하는 과정에 대해 소개한다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』