Compliant Mechanism을 적용한 Air Pressure Sensor 설계
Air Pressure Sensor Using Compliant Mechanism
- 주제(키워드) Air Pressure Sensor , 풍압센서 , 설계
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 최영만
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000030211
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 최근 각 제조회사에서 중요시되고 있는 6시그마 정책과 원가절감 정책에 따라서 과 설계되어있는 제품을 과학적인 연구방법을 통해 제품 특성을 만족하는 범위 내에서 부품 간소화 및 삭제를 하고자 한다. Air Pressure Sensor의 내부 구조는 상, 하 케이스, 유동판, 마그넷, 실리콘 댐퍼, 스프링, Hall Sensor PBA로 구성되어있으며, 이 중에서 기계적 운동을 하는 스프링과 유동판을 결합하여 Compliant Mechanism을 만들어 부품 수를 줄여 공정에 따른 총 불량률을 줄이고 원가절감을 실현하며, Air Pressure Sensor의 스프링이 가지고 있는 고질적인 불량해결과 동시에 생산성 향상을 기대하고 있다. 본 논문에서는 폴리머 재질의 Compliant Mechanism을 통해 기존의 Air Pressure Sensor 탄성체인 금속 스프링을 대체 할 수 있도록 Ansys를 이용하여 유한요소해석과 실제 3D프린트를 사용하여 만든 시료로 시험하고 구조와 특성을 비교 검토하여 기존 Air Pressure Sensor의 구조를 대체할 수 있음을 입증하였다.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구의 필요성 및 연구 방향 1
Ⅱ. 관련연구 5
1. APS(Air Pressure Sensor)의 개요 5
1.1 풍압스위치의 기구적 구성과 작동 원리 5
1.2 APS의 기구적 구성과 작동 원리 7
1.2.1 코일 스프링의 구조 11
1.2.2 유동판의 구조 15
1.2.3 실리콘 댐퍼의 구조 16
2. APS 특성검사 설비 개요 18
2.1 APS 자동검사 설비의 측정값 보정 19
2.2 APS 자동검사 설비 Gage R&R 개요 20
2.3 자동검사설비를 통한 APS 변위 측정법 21
Ⅲ. 유한요소 해석 28
1. 유한요소 해석의 필요성 28
2. Compliant Mechanism의 개요 28
2.1 연구 대상 선정 29
2.2 연구 방향 설정 30
2.3 Clamped Guided Beam 이론 32
2.4 Leaf Spring Suspension의 수학적 모델과 구조 설계 35
3. 표준 APS 유한요소해석 37
3.1 스프링 해석 38
3.1.1 스프링 Engineering Data 설정 38
3.1.2 스프링 Mesh 설정 39
3.1.3 스프링 비선형구조해석 조건 정의 40
3.1.4 해석결과 41
3.2 표준 APS 구동부 해석 45
3.2.1 표준 APS 구동부 Mesh 설정 46
3.2.2 표준 APS 구동부 비선형구조해석 조건 정의 47
3.2.3 해석결과 48
4. 신규 APS 유한요소해석 53
4.1 Leaf Spring Suspension 해석 54
4.1.1 Leaf Spring Suspension Engineering Data 설정 54
4.1.2 Leaf Spring Suspension Mesh 설정 55
4.1.3 Leaf Spring Suspension 비선형구조해석 조건 정의 56
4.1.4 해석결과 57
4.2 신규 APS 구동부 해석 60
4.2.1 신규 APS 구동부 Mesh 설정 61
4.2.2 신규 APS 구동부 비선형구조해석 조건 정의 62
4.2.3 해석결과 62
Ⅳ. 신규 APS 구동부 시료 제작 및 검증 68
1. 3D 프린터로 제작한 시료의 탄성계수 도출 68
2. 3D 프린터로 제작한 시료의 유한요소 해석 72
3. 시료 제작 및 특성 검토 결과 74
Ⅴ. 결론 77
1. 연구 결과 77
2. 향후 과제 79
참고 문헌 80
