KR101864718B1 - 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치 및 이를 이용한 진동저감 방법 - Google Patents

유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치 및 이를 이용한 진동저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시 예는 베드부에 유연가이드기구가 포함된 진동저감 장치를 결합시켜 제진을 수행하므로, 각 제진진동의 방향이 일정하게 유지될 수 있어 제진 오차를 최소화하여 정밀한 가공을 수행할 수 있는 진동저감 장치 및 이를 이용한 진동저감 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치는, 베드부와 결합하는 지지대, 지지대와 결합하고 한 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제1운동부재, 탄성력을 가지며 제1운동부재와 연결되어 제1운동부재를 가이드 하는 제1가이드부재, 제1운동부재의 외측 둘레에 대해 이격되어 감싸는 형상으로 형성되며 제1가이드부재와 연결되고 다른 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제2운동부재, 제2운동부재와 연결되어 제2운동부재를 가이드 하는 제2가이드부재, 및 제2가이드부재와 연결되며 고정되게 설치되는 고정부재를 구비하는 유연가이드기구; 제2운동부재와 결합하고 제1운동부재를 운동시키는 제1구동부; 및 고정부재와 결합하고 제2운동부재를 운동시키는 제2구동부;를 포함한다.

Description

유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치 및 이를 이용한 진동저감 방법{A VIBRATION DECREASING APPARATUS WITH FLEXURE MECHANISM DEVICE FOR REDUCING LOAD OF MACHINE AND A METHOD FOR DECREASING VIBRATION}
본 발명은 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치 및 이를 이용한 진동저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베드부에 유연가이드기구가 포함된 진동저감 장치를 결합시켜 제진을 수행하므로, 각 제진진동의 방향이 일정하게 유지될 수 있어 제진 오차를 최소화하여 정밀한 가공을 수행할 수 있는 진동저감 장치 및 이를 이용한 진동저감 방법에 관한 것이다.
가공 장비를 사용하는 경우, 가공 장비의 구동에 의해 발생하는 진동이 가공 결과에 영향을 미치는 경우가 많다. 특히, 정밀한 가공을 수행해야 하는 정밀 가공 장비는 제진 장치를 탑재하는 것이 일반적이다.
최근에는, 자동 제어에 의해 능동적으로 제진을 수행하는 장치의 사용이 증대되고 있으며, 이러한 능동형 제진 장치는 스프링과 댐퍼로 지지된 제진판을 액츄에이터(Actuator)에 연결하고, 피제진 대상의 진동을 감지하는 진동감지수단(Sensor)을 이용하여 진동을 감지하고 감지된 진동에 따른 각 액츄에이터의 구동을 제어기(Controller)가 제어함으로서 진동을 감쇄시킨다.
그러나, 제진판이 스프링 또는 댐퍼로 지지되는 종래기술의 제진장치는 액츄에이터의 작동에 대해 제진판의 운동이 오차를 발생시킨다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0664578호(발명의 명칭: 엠알 댐퍼를 이용한 제진장치 및 제진방법)에서는, 자기장을 인가하면 점성이 변하는 자성 입자를 가지는 MR유체를 이용한 댐퍼와, 제진 테이블을 구비한 제진장치에 있어서, 상기 댐퍼는, 내부 하우징 내에 배치되며, 상기 MR유체의 유동을 위한 오리피스와, 피스톤로드를 가지는 장방형 형상의 피스톤과, 상기 피스톤내에 배치되며, 상기 피스톤의 네 변을 따라 서로 대향하여 배치되는 두 쌍의 전자석과, 상기 피스톤을 둘러싸는 장방형 형상의 내부하우징을 포함하여 구성되어, 위치센서가 횡방향의 진동에 의한 변위(Lx) 또는 종방향의 진동에 의한 변위(Ly)를 감지하면, 상기 제어부는 상기 위치센서로부터 받은 신호에 따라 상기 변위를 방지할 수 있는 전류를 상기 전자석에 보내서 자기장을 형성하여 상기 횡방향 또는 종방향 변위를 방지하는 제진장치가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-0664578호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 가공물이 고정되게 위치하는 베드의 진동에 대해 능동적으로 제진을 수행하고, 제진 오차를 최소화하는 것이다.
그리고, 가공장치의 구동 중 제진 뿐만이 아니라 가공장치의 구동 시작 시 제진에 대해서도 복합적으로 제진을 수행하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 가공부와 상기 가공부의 가공 대상인 가공물을 상부면에 위치시키는 베드부를 포함하는 가공장비에 있어서, 상기 베드부와 결합하는 지지대, 상기 지지대와 결합하고 한 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제1운동부재, 탄성력을 가지며 상기 제1운동부재와 연결되어 상기 제1운동부재를 가이드 하는 제1가이드부재, 상기 제1운동부재의 외측 둘레에 대해 이격되어 감싸는 형상으로 형성되며 상기 제1가이드부재와 연결되고 다른 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제2운동부재, 상기 제2운동부재와 연결되어 상기 제2운동부재를 가이드 하는 제2가이드부재, 및 상기 제2가이드부재와 연결되며 고정되게 설치되는 고정부재를 구비하는 유연가이드기구; 상기 제2운동부재와 결합하고 상기 제1운동부재를 운동시키는 제1구동부; 및 상기 고정부재와 결합하고 상기 제2운동부재를 운동시키는 제2구동부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1구동부는, 상기 제1운동부재의 일측면에 힘을 전달하는 제1-1구동부 및 상기 제1운동부재의 일측면에 대응되는 면에 힘을 전달하는 제1-2구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1-1구동부는 보이스 코일 모터, 압전소자 및 리니어 모터 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1-2구동부는 유체댐퍼일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2구동부는, 상기 제2운동부재의 일측면에 힘을 전달하는 제2-1구동부 및 상기 제2운동부재의 일측면에 대응되는 면에 힘을 전달하는 제2-2구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2-1구동부는 보이스 코일 모터, 압전소자 및 리니어 모터 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2-2구동부는 유체댐퍼일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 유연가이드기구가 설치되는 설치면과 상기 고정부재 사이에 상기 고정부재를 지지하도록 설치되는 받침부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1가이드부재는 빔, 판 또는 파이프의 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1가이드부재는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2가이드부재는 빔, 판 또는 파이프의 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2가이드부재는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 가공부와 상기 가공부의 가공 대상인 가공물을 상부면에 위치시키는 베드부를 포함하는 가공장비에 있어서,
상기 베드부와 결합하는 지지대, 상기 지지대와 결합하고 한 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제1운동부재, 탄성력을 가지며 상기 제1운동부재와 연결되어 상기 제1운동부재를 가이드 하는 제1가이드부재, 상기 제1운동부재의 외측 둘레에 대해 이격되어 감싸는 형상으로 형성되며 상기 제1가이드부재와 연결되고 다른 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제2운동부재, 상기 제2운동부재와 연결되어 상기 제2운동부재를 가이드 하는 제2가이드부재, 및 상기 제2가이드부재와 연결되며 고정되게 설치되는 고정부재를 구비하는 유연가이드기구; 상기 제2운동부재와 결합하고 상기 제1운동부재를 운동시키는 제1구동부; 상기 고정부재와 결합하고 상기 제2운동부재를 운동시키는 제2구동부; 상기 가공부의 진동을 센싱하는 센서부; 및 상기 가공부의 구동 시작 시 상기 제1구동부와 상기 제2구동부에 전달되는 제1제어신호 또는 상기 가공부의 구동 중 상기 제1구동부와 상기 제2구동부에 전달되는 제2제어신호를 생성하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1제어신호는 상기 제어부에 미리 저장된 진동정보를 분석하여 생성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2제어신호는 상기 센서부에 의해 센싱된 진동을 분석하여 생성될 수 있다.
본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치를 구비하는 가공장비를 제조할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, i) 상기 가공부의 구동이 시작하는 단계; ii) 미리 저장된 진동정보에 의해 상기 제어부가 상기 제1구동부 및 상기 제2구동부로 상기 제1제어신호를 전달하는 단계; iii) 상기 제1운동부재가 한 축 방향으로 직선 왕복운동을 하고 상기 제2운동부재가 다른 축 방향으로 직선 왕복운동을 하여 상기 베드부의 진동을 저감시키는 단계; iv) 상기 센서부에서 상기 가공부의 진동을 센싱하는 단계; v) 상기 가공부의 실시간 진동정보를 전달받은 상기 제어부가 상기 제1구동부 및 상기 제2구동부에 상기 제2제어신호를 전달하는 단계; vi) 상기 제1운동부재가 한 축 방향으로 직선 왕복운동을 하고 상기 제2운동부재가 다른 축 방향으로 직선 왕복운동을 하여 상기 베드부의 진동을 저감시키는 단계; 및 vii) 상기 iv) 단계 내지 상기 vi) 단계가 반복되는 단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 베드부에 유연가이드기구가 포함된 진동저감 장치를 결합시켜 제진을 수행하므로, 각 제진진동의 방향이 일정하게 유지될 수 있어 제진 오차를 최소화하여 정밀한 가공을 수행할 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 센서부, 제어부, 복수 개의 구동부 등을 구비하여 복합적인 제진이 가능하다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 제어부에서 가공부의 구동 시작 시 제진과 구동 중 제진에 대해 분석하여 각각에 대한 제어신호를 구동부에 전달할 수 있어, 가공부의 구동 중 제진 뿐만이 아니라 가공장치의 구동 시작 시 제진에 대해서도 복합적으로 제진을 수행할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 가공부하 상쇄 진동저감 장치와 이에 결합하는 베드부의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 가공부하 상쇄 진동저감 장치와 이에 결합하는 베드부가 결합한 후의 상태에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구의 제1운동부재가 직선운동한 경우의 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구의 제2운동부재가 직선운동한 경우의 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구의 제1운동부재 및 제2운동부재가 직선운동한 경우의 상태도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 가공부하 상쇄 진동저감 장치와 이에 결합하는 베드부(10)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 가공부하 상쇄 진동저감 장치와 이에 결합하는 베드부(10)가 결합한 후의 상태에 대한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구(100)의 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구(100)의 평면도이다.
도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 가공부(20)와 이러한 가공부(20)의 가공 대상인 가공물(30)을 상부면에 위치시키는 베드부(10)를 포함하는 가공장비에 있어서, 본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치는, 베드부(10)와 결합하는 지지대(140), 지지대(140)와 결합하고 한 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제1운동부재(121), 탄성력을 가지며 제1운동부재(121)와 연결되어 제1운동부재(121)를 가이드 하는 제1가이드부재(111), 제1운동부재(121)의 외측 둘레에 대해 이격되어 감싸는 형상으로 형성되며 제1가이드부재(111)와 연결되고 다른 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제2운동부재(122), 제2운동부재(122)와 연결되어 제2운동부재(122)를 가이드 하는 제2가이드부재(112), 및 제2가이드부재(112)와 연결되며 고정되게 설치되는 고정부재(130)를 구비하는 유연가이드기구(100); 제2운동부재(122)와 결합하고 제1운동부재(121)를 운동시키는 제1구동부(210); 및 고정부재(130)와 결합하고 제2운동부재(122)를 운동시키는 제2구동부(220);를 포함할 수 있다.
상기와 같이 유연가이드기구(100)는 2자유도를 가지고 작동할 수 있다.
가공부(20)와 베드부(10)는 하나의 가공장비에 포함될 수 있고, 가공부(20)가 가공물(30)에 대해 가공을 수행하는 경우, 베드부(10)에 가공부(20)의 진동이 전달되어, 베드부(10)에도 진동이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 베드부(10)에 위치하는 가공물(30)도 진동하여 가공부(20)가 가공 시 가공 오차가 발생할 수 있다.
상기와 같은 현상을 방지하고자 본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치가 베드부(10)의 하부면에 결합할 수 있다. 본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치에 의해 베드부(10)의 진동이 제거 또는 저감되어, 베드부(10) 상의 가공물(30)에 대한 가공 오차가 최소화할 수 있고, 이에 따라 정밀한 가공을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구(100)의 제1운동부재(121)가 직선운동한 경우의 상태도이고, 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구(100)의 제2운동부재(122)가 직선운동한 경우의 상태도이며, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 유연가이드기구(100)의 제1운동부재(121) 및 제2운동부재(122)가 직선운동한 경우의 상태도이다.
본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치는, 유연가이드기구(100)가 설치되는 설치면과 고정부재(130) 사이에 고정부재(130)를 지지하도록 설치되는 받침부(150)를 더 포함할 수 있다.
(여기서, 설치면은 구체적으로 유연가이드기구(100)의 고정부재(130)가 설치되는 가공장비 일부위의 면일 수 있다.)
도 4 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 일실시 예로써, 제1운동부재(121)는 y축 방향으로 오차 없이 직선 왕복운동을 수행할 수 있고, 제2운동부재(122)는 x축 방향으로 오차 없이 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.
상기와 같은 직선 왕복운동 수행을 위해, 제1운동부재(121) 및 제2운동부재(122)는 설치면에서 이격될 수 있다. 이를 위해, 유연가이드기구(100)의 고정부재(130)와 설치면 사이에 복수 개의 받침부(150)가 형성될 수 있다.
다만, 무거운 가공물(30)의 경우, 제1가이드부재(111) 및 제2가이드부재(112)의 변형에 의해 제1운동부재(121) 또는 제2운동부재(122)가 설치면과 접촉할 수 있으므로, 제1운동부재(121) 또는 제2운동부재(122)와 설치면 사이에 윤활유 등의 마찰 방지 구성이 추가될 수 있다.
이하, 제진진동 전달 경로에 대해 설명하기로 한다.
(여기서, 제진진동은, 가공장비로부터 고정부재(130)로 전달된 진동을 저감 또는 제거하기 위해 제1구동부(210) 또는 제2구동부(220)에서 생성된 진동 힘일 수 있다. 그리고, 제1구동부(210)에 의해 생성된 제진진동을 제1제진진동이라 하고, 제2구동부(220)에 의해 생성된 제진진동을 제2제진진동이라 할 수 있다.)
먼저, 가공장비의 진동이 받침부(150) 및 고정부재(130)로 전달될 수 있다.
다음으로, 제2구동부(220)가 제2제진진동을 생성하고, 제2제진진동이 제2운동부재(122)로 전달될 수 있다.
그리고, 제2운동부재(122)가 x축 방향으로 오차 없이 직선 왕복운동을 할 수 있다.
그 후, 제1구동부(210)가 제1제진진동을 생성하고, 제1제진진동이 제1운동부재(121)로 전달될 수 있다.
그 다음, 제1운동부재(121)가 y축 방향으로 오차 없이 직선 왕복운동을 할 수 있다.
가공장비로부터 진동을 전달 받은 고정부재(130)는 시간에 따라 위치가 변경될 수 있고, 이러한 고정부재(130)의 위치 변경에도 베드부(10)가 결합한 지지대(140)의 위치를 일정하게 유지하기 위해 제1운동부재(121) 또는 제2운동부재(122)가 직선 왕복운동을 수행할 수 있다. 그리고, 탄성을 갖는 제1가이드부재(111)는 제1운동부재(121)가 오차 없이 y축 방향으로 직선 왕복운동을 수행하도록 가이드 하고, 마찬가지로 탄성을 갖는 제2가이드부재(112)는 제2운동부재(122)가 오차 없이 x축 방향으로 직선 왕복운동을 수행하도록 가이드 할 수 있다.
상기와 같이 실시간으로 베드부(10)와 결합하는 지지대(140)의 위치 변경을 최소화하기 위해 제진을 수행하므로, 센서부(300)는 지지대(140)에 설치될 수 있다. 이에 대한 사항은 후단에서 상세히 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 제1구동부(210)는, 제1운동부재(121)의 일측면에 힘을 전달하는 제1-1구동부(211) 및 제1운동부재(121)의 일측면에 대응되는 면에 힘을 전달하는 제1-2구동부(212)를 포함할 수 있다.
제1-1구동부(211)만 구비되더라도, 제1가이드부재(111)가 탄성력을 구비하므로 제1운동부재(121)가 한 방향으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있으나, 보조적인 제1-2구동부(212)가 구비되면 더 정밀한 제진을 수행할 수 있다.
제1-1구동부(211)는 보이스 코일 모터, 압전소자 및 리니어 모터 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
제1-2구동부(212)는 유체댐퍼일 수 있다.
여기서, 제1-2구동부(212)는 유체댐퍼 중 MR댐퍼(MR damper, Magneto-Rheological damper)일 수 있다.
제1-2구동부(212)가 MR댐퍼인 경우에는, 전자기력을 이용하여 미세한 힘을 생성할 수 있으므로, 미세한 크기의 진동을 생성하기에 적합할 수 있다.
그리고, 제1-2구동부(212)가 자체적인 힘을 생성하지 않고 스프링과 같이 반력을 제공하는 기능을 수행하는 경우, 제1가이드부재(111)의 탄성력을 보조하여 제1-1구동부(211)에 의해 운동하는 제1운동부재(121)의 직선 왕복운동 효율을 증대시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 제2구동부(220)는, 제2운동부재(122)의 일측면에 힘을 전달하는 제2-1구동부(221) 및 제2운동부재(122)의 일측면에 대응되는 면에 힘을 전달하는 제2-2구동부(222)를 포함할 수 있다.
제2-1구동부(221)만 구비되더라도, 제2가이드부재(112)가 탄성력을 구비하므로 제2운동부재(122)가 한 방향으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있으나, 보조적인 제2-2구동부(222)가 구비되면 더 정밀한 제진을 수행할 수 있다.
제2-1구동부(221)는 보이스 코일 모터, 압전소자 및 리니어 모터 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
제2-2구동부(222)는 유체댐퍼일 수 있다.
제2-2구동부(222)가 MR댐퍼인 경우에는, 전자기력을 이용하여 미세한 힘을 생성할 수 있으므로, 미세한 크기의 진동을 생성하기에 적합할 수 있다.
그리고, 제2-2구동부(222)가 자체적인 힘을 생성하지 않고 스프링과 같이 반력을 제공하는 기능을 수행하는 경우, 제2가이드부재(112)의 탄성력을 보조하여 제2-1구동부(221)에 의해 운동하는 제2운동부재(122)의 직선 왕복운동 효율을 증대시킬 수 있다.
제1가이드부재(111)는 빔, 판 또는 파이프의 형상일 수 있다. 그리고, 제2가이드부재(112)는 빔, 판 또는 파이프의 형상일 수 있다.
제1가이드부재(111)는 제1운동부재(121)로부터 지지대(140)로 미세한 진동까지 전달될 수 있도록 하면서도 베드부(10), 지지대(140) 및 제1운동부재(121)를 지탱할 수 있는 강도를 지녀야 하므로, 빔이나 판 또는 파이프의 형상일 수 있다. 제2가이드부재(112)도 제2운동부재(122)로부터 지지대(140)로 미세한 진동까지 전달될 수 있도록 하면서도 베드부(10), 지지대(140), 제1운동부재(121), 제2운동부재(122)를 지탱할 수 있는 강도를 지녀야 하므로, 빔이나 판 또는 파이프의 형상일 수 있다.
제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)가 빔의 형상인 경우, 제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)의 길이 방향에 수직인 단면은 H자형, T자형, I자형 등의 소정의 형상으로 형성될 수 있다.
제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)가 파이프의 형상인 경우, 제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)의 길이 방향에 수직인 단면은 원형 또는 다각형일 수 있다.
제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)는 일부위가 물결 형상 또는 반복적으로 꺽인 형상일 수 있다. 이와 같은 형상으로 제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)가 형성되는 경우, 제1운동부재(121)로부터 지지대(140)로 전달되는 진동 또는 제2운동부재(122)로부터 지지대(140)로 전달되는 진동의 성능이 향상될 수 있다.
제1가이드부재(111) 및 제2가이드부재(112)는 탄성을 가지는 소재로 형성될 수 있다.
제1가이드부재(111)는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2가이드부재(112)는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다.
또한, 제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)는 플라스틱과 같은 고분자 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 제1가이드부재(111) 또는 제2가이드부재(112)가 상기와 같은 금속 또는 고분자 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 금속 또는 세라믹 물질로 형성될 수도 있다.
제1운동부재(121)는 금속 또는 고분자 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 제2운동부재(122)는 금속 또는 고분자 물질로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명인 가공부하 상쇄 진동저감 장치의 다른 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
가공부(20)와 이러한 가공부(20)의 가공 대상인 가공물(30)을 상부면에 위치시키는 베드부(10)를 포함하는 가공장비에 있어서, 본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치는, 베드부(10)와 결합하는 지지대(140), 지지대(140)와 결합하고 한 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제1운동부재(121), 탄성력을 가지며 제1운동부재(121)와 연결되어 제1운동부재(121)를 가이드 하는 제1가이드부재(111), 제1운동부재(121)의 외측 둘레에 대해 이격되어 감싸는 형상으로 형성되며 제1가이드부재(111)와 연결되고 다른 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제2운동부재(122), 제2운동부재(122)와 연결되어 제2운동부재(122)를 가이드 하는 제2가이드부재(112), 및 제2가이드부재(112)와 연결되며 고정되게 설치되는 고정부재(130)를 구비하는 유연가이드기구(100); 제2운동부재(122)와 결합하고 제1운동부재(121)를 운동시키는 제1구동부(210); 고정부재(130)와 결합하고 제2운동부재(122)를 운동시키는 제2구동부(220); 가공부(20)의 진동을 센싱하는 센서부(300); 및 가공부(20)의 구동 시작 시 제1구동부(210)와 제2구동부(220)에 전달되는 제1제어신호 또는 가공부(20)의 구동 중 제1구동부(210)와 제2구동부(220)에 전달되는 제2제어신호를 생성하는 제어부;를 포함할 수 있다.
(제어부는 미도시이다.)
제1제어신호는 제어부에 미리 저장된 진동정보를 분석하여 생성될 수 있다.
제2제어신호는 센서부(300)에 의해 센싱된 진동을 분석하여 생성될 수 있다.
센서부(300)는, 진동센서(320) 및 힘센서(310)를 포함할 수 있다. 또한, 변위센서(갭센서), 속도센서를 포함할 수 있다.
센서부(300)는, 실시간으로 지지대(140)에서 발생한 위치 오차를 센싱할 수 있으며, 센싱된 정보는 유선 또는 무선으로 제어부에 전달될 수 있다. 다만, 유선으로 센서부(300)와 제어부가 연결되는 경우, 신호 전달 속도의 증가로 제진의 정밀도가 향상될 수 있다.
본 발명의 특징은, 상기와 같이 실시간으로 베드부(10)와 결합하는 지지대(140)의 위치 변경을 최소화하기 위해 제진을 수행하는 것이므로, 도 3 내지 도 7에서처럼, 진동센서(320)가 지지대(140)에 설치될 수 있다.
제1제어신호는, 제1구동부(210)에 전달되는 제1-1제어신호와 제2구동부(220)에 전달되는 제1-2제어신호를 포함할 수 있다. 그리고, 제2제어신호는, 제1구동부(210)에 전달되는 제2-1제어신호와 제2구동부(220)에 전달되는 제2-2제어신호를 포함할 수 있다.
제어부는, 데이터를 처리하는 프로세서와 데이터를 저장하는 메모리를 구비하고, 베드부(10)와 결합하는 지지대(140)의 진동 변화(위치 변화)를 시간 별로 분석하여 처리한 진동분석 데이터를 메모리에 저장할 수 있다.
가공부(20)가 정지 상태에서 소정의 작업을 수행하기 위해 구동하는 경우, 해당 작업을 위한 구동은 반복적이며 동일한 패턴으로 수행될 수 있다.
따라서, 가공부(20)가 가공을 시작하는 경우, 해당 시점에 대한 평균적인 진동의 크기 및 방향이 예측 가능할 수 있다.
제어부는, 가공부(20)가 가공을 시작하는 경우, 초기에 예측되는 제진을 수행할 수 있는 제1-1제어신호 및 제1-2제어신호를 제1구동부(210) 및 제2구동부(220)에 전달할 수 있고, 이에 따라, 제1구동부(210) 및 제2구동부(220)는, 가공부(20)의 가공 시작 시점에 예상되는 베드부(10)의 진동 발생을 제거할 수 있는 힘을 생성할 수 있다.
그리고, 제어부는, 가공부(20)가 가공 중 또는 정지상태에 있는 경우, 센서부(300)에 의해 실시간으로 센싱되는 베드부(10)의 진동 신호를 제어부에 전달할 수 있고, 이에 따라, 제어부는 실시간으로 제1구동부(210) 및 제2구동부(220)에 제2-1제어신호 또는 제2-2제어신호를 전달하여, 고정부재(130)로부터 베드부(10)로 전달되는 진동을 제거 또는 저감시킬 수 있다.
본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치, 가공을 수행하는 가공부(20) 및 가공부(20)의 가공 대상인 가공물(30)을 상부면에 위치시키는 베드부(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공장비를 제조할 수 있다.
여기서, 가공부(20)는 드릴링 머신, 워터젯(water jet) 머신, 레이저 가공 장비, 용접 장비 및 절단 장비 중 선택되는 하나 이상의 장비일 수 있다. 또한, 상기된 장비들에 한정되지 않고, 다양한 가공 장비일 수 있다.
이하, 본 발명의 가공부하 상쇄 진동저감 장치를 이용한 진동저감 방법에 대해 설명하기로 한다.
첫째 단계에서, 가공부(20)의 구동이 시작 할 수 있다.
둘째 단계에서, 미리 저장된 진동정보에 의해 제어부가 제1구동부(210) 및 제2구동부(220)로 제1제어신호를 전달할 수 있다.
이 때, 제1-1제어신호가 제1구동부(210)로 전달되고, 제1-2제어신호가 제2구동부(220)로 전달될 수 있다.
셋째 단계에서, 제1운동부재(121)가 한 축 방향으로 직선 왕복운동을 하고 제2운동부재(122)가 다른 축 방향으로 직선 왕복운동을 하여 베드부(10)의 진동을 저감시킬 수 있다.
여기서, 제1운동부재(121)는 y축 방향으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있고, 제2운동부재(122)는 x축 방향으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.
넷째 단계에서, 센서부(300)에서 가공부(20)의 진동을 센싱할 수 있다.
다섯째 단계에서, 가공부(20)의 실시간 진동정보를 전달받은 제어부가 제1구동부(210) 및 제2구동부(220)에 제2제어신호를 전달할 수 있다.
여섯째 단계에서, 제1운동부재(121)가 한 축 방향으로 직선 왕복운동을 하고 제2운동부재(122)가 다른 축 방향으로 직선 왕복운동을 하여 베드부(10)의 진동을 저감시킬 수 있다.
여기서, 제1운동부재(121)는 y축 방향으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있고, 제2운동부재(122)는 x축 방향으로 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.
그리고, 가공부(20)가 계속 가공을 수행 시, 상기된 넷째 단계 내지 여섯째 단계가 반복될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 베드부 20 : 가공부
30 : 가공물
100 : 유연가이드기구 111 : 제1가이드부재
112 : 제2가이드부재 121 : 제1운동부재
122 : 제2운동부재 130 : 고정부재
140 : 지지대 150 : 받침부
210 : 제1구동부 211 : 제1-1구동부
212 : 제1-2구동부 220 : 제2구동부
221 : 제2-1구동부 222 : 제2-2구동부
300 : 센서부 310 : 힘센서
320 : 진동센서

Claims (17)

  1. 가공부와 상기 가공부의 가공 대상인 가공물을 상부면에 위치시키는 베드부를 포함하는 가공장비에 있어서,
    상기 베드부와 결합하는 지지대, 상기 지지대와 결합하고 한 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제1운동부재, 탄성력을 가지며 상기 제1운동부재와 연결되어 상기 제1운동부재를 가이드하고 일부위가 물결 형상 또는 반복적으로 꺽인 형상으로 형성되어 상기 제1운동부재로부터 상기 지지대로 전달되는 한 축 방향의 진동 전달 성능을 향상시키는 제1가이드부재, 상기 제1운동부재의 외측 둘레에 대해 이격되어 감싸는 형상으로 형성되며 상기 제1가이드부재와 연결되고 다른 축 방향으로 직선 왕복운동하는 제2운동부재, 상기 제2운동부재와 연결되어 상기 제2운동부재를 가이드하고 일부위가 물결 형상 또는 반복적으로 꺽인 형상으로 형성되어 상기 제2운동부재로부터 상기 지지대로 전달되는 다른 축 방향의 진동 전달 성능을 향상시키는 제2가이드부재, 및 상기 제2가이드부재와 연결되며 고정되게 설치되는 고정부재를 구비하는 유연가이드기구;
    상기 제2운동부재와 결합하고 상기 제1운동부재를 운동시키는 제1구동부;
    상기 고정부재와 결합하고 상기 제2운동부재를 운동시키는 제2구동부;
    상기 가공부의 진동을 센싱하는 센서부; 및
    상기 가공부의 구동 시작 시 상기 제1구동부와 상기 제2구동부에 전달되는 제1제어신호 또는 상기 가공부의 구동 중 상기 제1구동부와 상기 제2구동부에 전달되는 제2제어신호를 생성하고, 상기 베드부와 결합하는 상기 지지대의 진동 변화를 시간 별로 분석하여 처리한 진동분석 데이터를 저장하는 제어부;를 포함하고,
    상기 유연가이드기구는, 상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재에 의한 진동 전달 성능 향상에 의하여, 가공오차를 최소화시키고 상기 가공물의 정밀한 가공이 수행되도록 하고,
    상기 제어부는, 상기 가공부가 가공을 시작하는 경우, 상기 진동분석 데이터를 이용하여 해당 시점에 대한 평균적인 진동의 크기 및 방향을 예측하고, 초기에 예측되는 제진을 수행할 수 있는 상기 제1제어신호를 상기 제1구동부와 상기 제2구동부에 전달하며,
    상기 유연가이드기구가 설치되는 설치면과 상기 고정부재 사이에 상기 고정부재를 지지하도록 설치되는 복수 개의 받침부를 더 포함하여, 상기 제1운동부재 및 상기 제2운동부재가 상기 설치면에서 이격되고,
    상기 제1가이드부재는, 상기 제1가이드부재의 길이 방향에 수직인 단면이 H자형, T자형 또는 I자형인 빔의 형상이거나, 상기 제1가이드부재의 길이 방향에 수직인 단면이 원형 또는 다각형인 파이프의 형상이므로, 상기 제1운동부재로부터 상기 지지대로 미세한 진동까지 전달될 수 있도록 하면서도 상기 베드부, 상기 지지대 및 상기 제1운동부재를 지탱할 수 있는 강도를 지니며,
    상기 제2가이드부재는, 상기 제2가이드부재의 길이 방향에 수직인 단면이 H자형, T자형 또는 I자형인 빔의 형상이거나, 상기 제2가이드부재의 길이 방향에 수직인 단면이 원형 또는 다각형인 파이프의 형상이므로, 상기 제2운동부재로부터 상기 지지대로 미세한 진동까지 전달될 수 있도록 하면서도 상기 베드부, 상기 지지대, 상기 제1운동부재 및 상기 제2운동부재를 지탱할 수 있는 강도를 지니는 것을 특징으로 하는 유연가이드 기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1구동부는, 상기 제1운동부재의 일측면에 힘을 전달하는 제1-1구동부 및 상기 제1운동부재의 일측면에 대응되는 면에 힘을 전달하는 제1-2구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1-1구동부는 보이스 코일 모터, 압전소자 및 리니어 모터 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1-2구동부는 유체댐퍼인 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2구동부는, 상기 제2운동부재의 일측면에 힘을 전달하는 제2-1구동부 및 상기 제2운동부재의 일측면에 대응되는 면에 힘을 전달하는 제2-2구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2-1구동부는 보이스 코일 모터, 압전소자 및 리니어 모터 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2-2구동부는 유체댐퍼인 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1가이드부재는 빔, 판 또는 파이프의 형상인 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1가이드부재는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2가이드부재는 빔, 판 또는 파이프의 형상인 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2가이드부재는 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1제어신호는 상기 제어부에 미리 저장된 진동정보를 분석하여 생성되는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2제어신호는 상기 센서부에 의해 센싱된 진동을 분석하여 생성되는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치.
  16. 청구항 1 내지 7, 청구항 9 내지 청구항 12, 청구항 14 및 청구항 15 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 가공장비.
  17. 청구항 1의 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치를 이용한 진동저감 방법에 있어서,
    i) 상기 가공부의 구동이 시작하는 단계;
    ii) 미리 저장된 진동정보에 의해 상기 제어부가 상기 제1구동부 및 상기 제2구동부로 상기 제1제어신호를 전달하는 단계;
    iii) 상기 제1운동부재가 한 축 방향으로 직선 왕복운동을 하고 상기 제2운동부재가 다른 축 방향으로 직선 왕복운동을 하여 상기 베드부의 진동을 저감시키는 단계;
    iv) 상기 센서부에서 상기 가공부의 진동을 센싱하는 단계;
    v) 상기 가공부의 실시간 진동정보를 전달받은 상기 제어부가 상기 제1구동부 및 상기 제2구동부에 상기 제2제어신호를 전달하는 단계;
    vi) 상기 제1운동부재가 한 축 방향으로 직선 왕복운동을 하고 상기 제2운동부재가 다른 축 방향으로 직선 왕복운동을 하여 상기 베드부의 진동을 저감시키는 단계; 및
    vii) 상기 iv) 단계 내지 상기 vi) 단계가 반복되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연가이드기구를 구비하는 가공부하 상쇄 진동저감 장치를 이용한 진동저감 방법.
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