[첨단 헬로티]
한국공작기계산업협회(이한 공작기계협회)는 매년 ‘대학생 공작기계 창의 아이디어 공모전’을 진행한다.
2017년 우수상은 ▲충남대학교 프롬니드팀의 '공작기계 수준 감시장치' ▲한국폴리텍대학 그린오일팀의 '와류를 적용한 절삭유 부패 방지 및 칩 침전 방지 장치' ▲경남대학교 엘티팀의 '3분력 측정 가능한 팔각 스트레인 링 공구동력계'가 수상했다. 우수상 3선을 간략히 소개한다.
▲ 충남대학교 프롬니드의 공작기계 수준 감시장치 구현도
｜우수상｜ 충남대학교 프롬니드
공작기계 수준 감시장치
충남대학교 _ 이원균 교수, 이현민, 박태석, 채나진, 한지완 학생
멘토기업 _ 화천기계
제품 소개
일반적인 건물은 해가 지나갈수록 지반이 변화하여 건물인 기울어지게 되는데, 이에 의해 건물 내부의 공작기계도 함께 기울어지게 된다. 또한 공작물을 만드는 과정에서 흔들림, 진동 등의 발생도 공작기계의 수준에 큰 영향을 준다. 이에 FN팀은 공작기계의 수준을 실시간으로 감시하고, 그 데이터를 휴대폰이나 기타 장비로 받아볼 수 있는 장치를 합리적인 가격으로 만드는 것에 목표를 둔다.
장치는 CNC 내부에 설치되고, CNC가 가동 중일 때 실시간으로 데이터를 CNC로 전송한다. 일정 수준의 값을 넘어섰을 때 별도의 경고메세지가 CNC의 화면 상에 출력되고, 그 메시지를 확인한 사용자가 휴대폰을 통해서 데이터를 받음으로써 수준을 손쉽게 조절한다.
장점
이 장치는 에어만을 이용하기 때문에 경제적인 효과가 뛰어나고, 작업자의 건강 및 환경 문제가 적다. 또 추가적인 동력전달장치 없이 와류를 생성할 수 있는 회전판을 통해 절삭유 부패를 방지할 수 있다. 에어를 다방향으로 분배하면서 부양되는 침전물의 양을 증대시키는 효과도 얻을 수 있다.
▲ 한국폴리텍대학 그린오일팀의 침 침전 방지 장치 실험 모습
｜우수상｜ 한국폴리텍대학 그린오일
와류를 적용한 절삭유 부패 방지 및 칩 침전 방지 장치
한국폴리텍대학 _ 강성기 교수, 이현민, 박태석, 채나진, 한지완 학생
멘토기업 _ 아이엔테코
제품 소개
절삭유 부패 및 칩 침전의 문제점을 동시에 해결하기 위해 기존의 Aeration의 효과를 극대화시켜 산소 주입과 와류 생성으로 인한 절삭유 부패 방지 및 칩 침전 방지 장치를 개발하였다.
이 장치의 설계를 보면, 볼베어링 형상의 회전판(내륜,외륜,리테이너, 볼)은 내륜의 하단부 돌기에 에어가 접촉하면서 고속의 회전력을 전달한다.
그리고 에어가 회전판의 홀을 통과하면서 소용돌이의 와류가 형성된다. 또 1방향의 에어를 8방향으로 효율적인 분배가 가능한 공압 Fitting을 설계했다. 이를 통해 4방향의 에어를 탱크 바닥에 분사, 나머지 4방향의 에어는 회전판에 동력 전달 및 와류를 형성하는 데 사용된다.
장점
이 장치는 에어만을 이용하기 때문에 경제적인 효과가 뛰어나고, 작업자의 건강 및 환경 문제가 적다. 또 추가적인 동력전달장치 없이 와류를 생성할 수 있는 회전판을 통해 절삭유 부패를 방지할 수 있다. 에어를 다방향으로 분배하면서 부양되는 침전물의 양을 증대시키는 효과도 얻을 수 있다.
▲ 경남대학교 엘티팀의 팔각 스트레인 링 공구동력계
｜우수상｜ 경남대학교 엘티
3분력 측정 가능한 팔각 스트레인 링 공구동력계
경남대학교 _ 왕덕현 교수, 조형근, 송호영, 임형석, 박상웅 학생
멘토기업 _ 다인정공
제품 소개
노화된 가공 장비는 작업 효율성을 감소시킨다. 또 이러한 장비는 가공자의 경험에 의존하기 때문에 이는 결국 가공업체에게 손실이다. 가공 도중 소재의 파손도 문제가 된다. 머시닝센터로 이를 해결할 수 있지만 비싸다는 것이 문제. 엘티팀은 저렴하고 개선된 크기의 공고동력계를 개발하는 것이 목표였다.
이번 공구동력계는 Strain rings 이론 기반으로 팔각링 로드셀 설계로 진행하였다. 팔각링 로드셀의 크기는 MCT(Machining center) TNV-40A의 크기를 기준으로 설계하였다. ANSYS 해석을 통해 팔각링의 두께를 선정하였다. 팔각링은 SCM415, 상하판은 SM45C, 소재는 AI6061이다. 실시간 측정 및 데이터 취득은 랩뷰(LabVIEW) 프로그램을 활용하였다.
장점
이 공구동력계는 실시간 측정으로 공정 과정을 확인할 수 있고, 객관적인 데이터를 통한 가공물의 품질과 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또 불량률 감소로 기업의 손실 감소는 물론 효율적인 업무로 인건비 절감할 수 있다.
<본 기사는 Machine & Tool (2018년 2월호) 기사입니다>
