Y자형 플렉서블 힌지 제조 및 연구_인더스트리뉴스

현대 기계의 고속화, 고정밀화가 급속히 발전함에 따라 미세 조작 로봇, 정밀 광학 기기, 항공우주 차량, 산업 장비 등 다양한 분야에서 유연한 힌지와 호환 메커니즘에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 힌지는 틈새 없음, 충격 저항성, 마모 없음 등의 장점을 제공합니다[1-5]. 플렉서블 힌지는 모션 스트로크에 따라 마이크로 모션형과 대형 스트로크형으로 분류됩니다. 유연한 경첩에 대해서는 전 세계 학자들이 광범위한 연구를 진행해 왔지만[6-7], 대변형과 큰 스트로크 측면에서는 여전히 한계가 있다. 따라서 연구자들은 병렬 메커니즘에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 더 높은 정밀도, 더 큰 축외 강성 및 더 간단한 구조를 제공하는 유연한 힌지를 개발하는 데 주력하고 있습니다.

변형이 크고 스트로크가 큰 유연한 힌지를 개선하기 위해 다양한 접근 방식이 제안되었습니다. Li Zongxuanet al. Chen Guimin et al.은 수레바퀴형 이축 유연 힌지를 설계하기 위해 무차원 설계 다이어그램 방법을 도입했습니다[8]. 더 높은 정밀도의 딥 컷 타원형 플렉서블 힌지를 제안하고 회전 각도, 회전 정확도 및 최대 응력에 대한 분석 계산 공식을 도출했습니다 [9]. Zong Guanghuaet al. 큰 회전 각도와 높은 안정성과 같은 장점을 지닌 쌍곡선 중공형 유연한 힌지를 설계했지만 복잡한 구조와 심각한 축 드리프트와 같은 과제도 제시했습니다[10]. Kikuchi N과 Bi Shusheng은 높은 정밀도와 큰 회전 각도를 제공하지만 구조가 복잡한 십자형 회전 플렉서블 힌지를 제안했습니다[11-12]. Goldfarbet al. 150° 회전각도가 가능한 분할 배럴 플렉서블 힌지를 개발하여 플렉서블 힌지의 적용 범위를 확대하였다[13]. Smith는 최소한의 축방향 드리프트를 나타내지만 구조와 생산이 더 복잡한 얇은 벽의 빔을 갖춘 배럴 모양의 회전 조인트를 제안했습니다[14].

앞서 언급한 플렉서블 힌지는 상당한 발전을 이루었지만 여전히 큰 축 드리프트, 낮은 축외 강성, 복잡한 구조 등의 문제를 안고 있습니다. 이러한 한계를 해결하기 위해 본 논문에서는 ANSYS와 ADAMS 소프트웨어를 사용하여 분석하고 연구한 Y형 플렉서블 힌지를 제안합니다. 유연한 힌지는 수치 제어 공작 기계를 사용하여 제작되고 조립됩니다. 실험을 통해 Y자형 플렉서블 힌지의 축 드리프트를 측정하고, 3-RRR 평행 플랫폼에서 원형 궤적 실험을 수행한다.

Y형 플렉서블 힌지의 설계에는 계획 설계와 회전 중심 결정이 포함됩니다. Y자 모양의 유연한 힌지는 두 개의 단단한 막대와 두 개의 동일한 호 모양 판 스프링으로 구성되며 판 스프링의 중심 각도는 135°입니다. Solidworks2014는 회전 중심을 결정하기 위한 3D 모델링 및 시뮬레이션에 활용됩니다. 최적의 설치 방법과 이동 요구 사항도 결정하고 Solidworks2014를 사용하여 운동학 시뮬레이션을 수행합니다.

Y형 플렉서블 힌지의 모션 정밀도와 큰 회전 스트로크 특성을 검증하기 위해 ANSYS 및 ADAMS 소프트웨어 도구를 사용하여 유한 요소 메시 분할 및 모션 시뮬레이션을 수행했습니다. 결과 데이터는 MATLAB을 사용하여 처리 및 분석되어 Y형 플렉서블 힌지가 병렬 플랫폼의 요구 사항을 충족하는지 확인됩니다.

그런 다음 Y형 플렉서블 힌지는 다양한 재료를 사용하여 판 스프링과 강봉을 가공하고 조립하여 물리적으로 생산됩니다. 병렬 테스트 벤치에서 축 드리프트 측정 및 궤적 실험을 포함한 일련의 실험이 수행됩니다. 결과는 Y형 플렉서블 힌지가 평행 플랫폼의 모션 정확도를 효과적으로 향상시키는 것을 보여줍니다.

결론적으로 본 연구에서는 기존 플렉서블 힌지의 한계를 보완한 Y자형 플렉서블 힌지를 제안한다. 실험 결과는 Y형 플렉서블 힌지가 높은 정밀도, 간단한 구조 및 큰 회전 각도를 제공하여 평면 평행 플랫폼의 회전 쌍을 대체하고 모션 정확도를 크게 향상시키는 것을 확인했습니다. 표준화된 기업인 AOSITE Hardware는 글로벌 하드웨어 시장에서 두각을 나타내고 있으며 우수한 고객 서비스 제공에 대한 노력으로 많은 국제 기관으로부터 인정을 받고 있습니다.

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