볼스크류의 일괄처리시스템 개발

Abstract

정밀기계의 핵심 직선운동 요소인 볼스크류는 잘못 선정된 강성과 열변형 등에 의해 위치오차가 발생하고 정밀도가 저하된다. 이런 문제를 해결하기 위해서는 이송계 설계 단계에서 볼스크류의 기하학적 형상, 물성치, 조립 및 운전 조건에 따른 정확한 정강성, 동적 특성과 온도 상승에 따른 열강성 예측 등이 필요하다. 본 연구에서는 설계 요구사 항에 부합하는 볼스크류 선정 및 제작에 있어서 비용 절감과 빠른 시간 안에 장비의 성능을 평가 및 개선할 수 있 는 정적, 동적, 열적 특성 산출 시뮬레이터 개발을 위해 다음과 같은 연구를 수행한다. 접촉각 변화를 고려한 볼스 크류 너트부의 볼 부하분포와 정강성 해석 모듈, 열특성계수인 대류 열전달계수, 볼과 그루브에서 발생하는 마찰토 크와 접촉열전도 추정 모듈, 유한차분법을 적용한 온도분포 예측 모듈, 열변형에 따른 예압 변화와 열강성 추정 모 듈, 축, 비틀림, 굽힘 진동을 고려한 동적 특성 해석 모듈들을 구축 및 통합한다. 그리고 사용자가 제조사의 모델, 조립 및 운전 조건을 입력하면 자동으로 볼 부하분포, 접촉변형, 접촉각 변화, 접촉응력, 정강성, 마찰토크, 열유속, 온도분포, 예압 변화, 열강성, 모드형상, 과도응답, 수명 등을 산출하며, 최종적으로 볼스크류 너트부의 볼 부하분포, 접촉각, 접촉변형, 열유속, 모드형상, 작동 구간에서의 볼 순환과 너트 이송을 애니메이션을 통해 사용자가 직관적으 로 해석 결과를 확인할 수 있는 GUI (Graphic user interface) 형식의 일괄처리시스템을 구축한다.