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(현장실습) 기구설계팀 진공펌프 역설계 및 최적화 최종보고서

진공펌프 역설계 및 최적화최종보고서이 름 :***제 출 일 :2021년 02월 09일- 1 -목 차1. 서 론12. 본 론2~141) 구동원리2~32) 2D, 3D 도면4~93) Mock-up104) 성능테스트 결과11~125) 최적화 및 소형화 13~143. 결론 및 소감151. 서 론? 과제 도입 배경부품 소형화는 디자인 구현 가능 범위를 확대시키고 원가 절감을 가능하게 한다. 더 나아가 신제품 적용 가능 기술 및 아이디어를 발굴할 수 있다. 본 과제는 NUC전자의 주력 제품군인 진공 블렌더에 포함되는 진공펌프를 소형화하는 방안을 검토하고 원본을 역설계하여 시제품을 제작하는 것을 목표로 한다.? 과제 진행의 범위와 한계설계조건을 유지하며 소형화를 달성하기 위해서는 CFD를 사용하거나 유량에 따른 압력을 측정하여 펌프의 양정곡선을 구한 뒤 공정 시뮬레이터로 계산하여 형상에 따른 유체 특성을 파악해야 한다. 실습기간 내에 이 과정을 수행할 수 없다고 판단하여 기존의 유체기계에 사용되는 다른 구동원리를 제안하며 소형화 달성의 가능성을 제시했다.? 과제 진행의 개략1. 진공펌프의 구조와 구동 원리를 이해하고 치수를 측정한 뒤 역설계를 진행한다.2. 3D CAD tool을 통해 가상으로 펌프를 구동시킨다.3. 3D Printing하여 시제품을 제작한다.4. 원본과 시제품이 각각 목표 진공도에 이르는 시간을 테스트한다.2. 본 론1) 구동원리진공펌프 캠의 왕복운동은 크게 두가지로 나눌 수 있다.■ 캠 전진캠 전진 시, 서로 다른 방향으로 이루어진 고무마개 중 한 방향만이 개방이 되어 외부의 공기를 흡입한다.■ 캠 후진캠 후진 시, 개방되었던 고무마개가 폐쇄되고 다른 쪽이 개방되면서 내부의 공기를 토출한다. 이 결과 아래와 같은 진공펌프의 역할을 하게 된다.? 전체 구동위의 캠 왕복운동을 진행함에 따라 블렌더가 연결된 부분은 진공, 반대 부분은 외부로 공기를 토출한다.2) 2D, 3D 도면3) Mock-up4) 성능테스트 결과? 원본/시제품 성능테스트 표압력(hpa)1*************00500400300원본시간(s)01.803.185.267.2610.3413.6620.9101.813.334.827.2510.3814.1519.1501.52.614.076.009.4112.7319.3801.512.834.896.579.2613.0519.58시제품시간(s)02.564.557.4911.5620.9745.18-(377hpa)02.594.598.3414.8222.4850.36-02.504.447.7011.7220.3147.08-02.785.058.1112.5821.3549.70-? 원본/시제품 성능테스트 그래프원본/시제품 성능 테스트를 진행했다. 각 1013hpa~300hpa까지 구간마다 도달시간을 측정했고 위와 같은 표와 그래프를 얻을 수 있었다.시제품의 경우 원본보다 대부분의 구간에서 긴 압력 값 도달시간을 가지며 그 구간의 차이가 점차 늘어남을 보였다. 또한, 원본은 300hpa이하까지 도달함에 비해 시제품의 경우 377hpa이후로 낮아지지 않음을 관찰할 수 있었다.5) 최적화 및 소형화진공펌프의 소형화를 달성하는 데는 크게 세 가지 방안이 있다.1. 진공 성능 개선을 통해 필요한 펌프의 개수 감소- 링크, 편심량링크 길이가 짧아지거나 캠의 편심량이 커지면 캠의 회전 운동 반경이 커지고, 이에 고무판의 행정과 공기의 배기량이 증가한다. 공기의 배기량이 커지면 진공 성능은 개선되지만 이 경우 모터와 간섭이 발생하기 때문에 모터의 규격을 변화시켜야 한다는 모순에 귀결한다.- 캠 원판 크기, 모터 삽입량 축소앞서 언급한 캠과 모터와의 간섭 문제를 극복하기 위해 캠 원판 크기, 모터 삽입량 축소를 고안했다. 이 경우 원래의 모터보다 삽입 량만큼 펌프의 크기가 다소 증가하지만 모터와의 간섭 문제는 해결된다. 따라서 위의 링크 길이 축소, 편심량 증가를 통한 배기량 증가를 기대할 수 있어 펌프의 개수 감소에 효과적일 수 있다고 판단했다.2. 진공 성능을 유지시키며 펌프 소형화- 벽 두께모터의 규격은 고정되었다고 가정할 때, 벽 두께 변경을 통한 공기방 체적 증가는 체적 증가량의 정도가 크지 않기 때문에 유의미한 효과가 없다고 판단했다.- 규격 제어모터의 규격은 고정되어 있다고 가정했으므로 ①의 왼쪽의 영역은 고정된다. 이후 모터와 캠의 간섭과 캠의 피스톤 운동으로 ③의 영역 또한 고정된다. ④의 경우 펌프 전체 크기에 비해 차지하는 영역이 매우 작아 소형화에 유의미한 효과는 없다.3. 새로운 메커니즘 제시따라서 회전형 베인 펌프를 사용하여 모터와 펌프 케이스가 원통형으로 이어지는 형상을 고안하였다. 이 형상의 진공도와 진공도에 이르는 시간을 측정하기 위한 분석 도구로 CFD와 공정 시뮬레이터가 이용되지만, 실습 기간 내 사용법을 습득할 수 없어서 사용하지 않았다.3. 결론 및 소감보고서의 내용과 같이 기존의 진공펌프를 역설계를 시작으로 최적화와 소형화 방안에 대해 알아보았다. 역설계를 토대로 한 mock-up 또한 품질이 양호한 것을 확인했고 성능 테스트를 진행했다. 기존의 제품에 비해 다소 낮은 성능을 보였으며 이는 다음의 원인을 꼽을 수 있다.

공학/기술| 2021.03.22| 17페이지| 2,500원| 조회(301)

최적화, 보고서, 현장실습, 역설계, 기구설계

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한국로봇융합연구원(KIRO) 견학보고서 평가C아쉬워요

한국로봇융합연구원(KIRO) 안전로봇 실증센터 탐방 보고서기계공학부 201****** 이**지난 8월 26일, 포항의 한국로봇융합연구원 안전로봇실증센터(이하 KIRO)와 한국해양과학기술원 수중로봇복합실증센터를 다녀왔다. 기업 탐방에 앞서서 한 가지 기업을 가는 것이기 때문에 그 기업에 종사하고 있는 사람들의 연구 과제나 기업의 업무환경에 대해 알고 싶은 마음이 컸었다. 처음 해양과학기술원을 지나 KIRO에 방문했고 다양한 분야의 사람들이 종사하고 있음을 알 수 있었다. 배관 청소 로봇이나 건물 붕괴와 같은 재해 현장에서 사람을 구조하는 자벌레와 같은 로봇까지 다양한 분야의 로봇을 찾아볼 수 있었고 굉장히 사람들이 자유롭게 일함을 느낄 수 있었다. 방문 당시 사람들은 모두 석박사 급이어서 역시 연구원에 종사하기 위해서는 석박사 급은 되어야 하는구나라는 생각도 했다.KIRO의 채용 프로세스에 궁금증이 생겨 지난 07월의 채용공고문을 봤는데 의외로 로봇공정인력 양성 부분에서 학사 이상의 응시자격을 요구함을 볼 수 있었다. 전부 석 박사급만 모집하는 건 아니구나 싶었다. 또한, KIRO가 포항의 한 군데만 고정된 것이 아니라 굉장히 구미, 안동, 서울, 부산 등 굉장히 다양한 지역에 분포되어 있음을 알 수 있었다. 가장 좋았던 것은 비록 계약직이긴 하더라도, 로봇제어 시스템이나 기계설계 및 해석, 소프트웨어 개발 등 다양한 분야에 지원할 수 있다는 점이었다. 앞으로 휴스타의 로봇 수업을 들으면서 로봇제어 시스템과 기계설계 및 해석 부분에 더 초점을 두어 나만의 역량을 높이도록 노력해야겠다고 생각했다.

독후감/창작| 2021.03.22| 1페이지| 1,500원| 조회(258)

보고서, 견학, 한국로봇융합연구원, KIRO

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대구국제기계산업대전 참관 보고서 예시

대구국제기계산업대전 참관 보고서2016115278 ***이번 2020.11.25.(수) 대구 엑스코에서 개최하는 대국국제기계산업대전을 참관하고 왔다. 대구광역시가 주최하고 엑스코, 대구테크노파크, 대구경북기계 협동조합 등이 주관하는 전시회로 공장자동화기기, 스마트공장, 공작기계, 설비, 공구, 금형, 제어 계측, 물류, 용접, 주조 등등 엄청나게 다양한 로봇들이 전시되어 있었다. 특히 24~26일까지 진행되는 컨퍼런스 중 25일 2020 대구광역시 로봇 아이디어 공모전에 참가하였다. 이는 일반인 혹은 기업을 대상으로 하는 공모전으로 로봇 아이디어를 공모하여 유망 아이디어 발굴 지원 및 창업 연계를 통한 지역 로봇산업을 활성화를 목표로 하는 공모전이었다. 휴스타의 장지호 학생과 함께 모범시민팀, 교통관제 모바일 로봇이라는 아이디어를 공모하였고 1차에 붙어 25일 당일 PT 발표를 하였다.간략하게 교통관제 모바일 로봇은 기존의 고정형 단속카메라에서 탈피하여 도심 내 도로 지주시설물 사이를 연결, 활용하여 영상 처리 기반의 교통관제 모바일 로봇으로 대체하는 아이디어이다. 이를 기존의 단속카메라가 하지 못하는 사고 예방, 단속 인력 대체, 불법 주정차 효율적 단속, 사회적 비용 감소의 효과를 가져온다. 이와 함께 보조의 기능으로 음주운전 단속, 도로 위의 이륜차 단속, 불법 도로시설물 등이 있다.PT 발표를 한 후 심사위원으로부터 교통관제 모바일 로봇을 설치하려면 도로 지주시설물을 활용해야 하고 따로 레일도 필요한 것으로 보이는데 큰 비용 대비 가져올 수 있는 이점이 무엇이냐, 이렇게까지 해서 큰 효과를 볼 수 있냐, 비용을 감수할 만큼의 큰 이점이 있는지는 의문이 든다는 등의 의견을 받았고 당시에 이 질문에 뚜렷한 답변을 하지 못했다. 사실, 발표할 당시 모듈형 레일을 깔아야 한다는 점, 그 모듈형 레일마다 비용과 카메라를 달아야 하는 위치가 높은 곳임을 감안하여 초기비용이 엄청나게 많이 들 수 밖에 없다는 사실은 인지하고 있었다. 하지만, 이러한 질문을 예상했음에도 공공에 초점을 맞췄다는 말밖에 하지 못한 점이 너무나도 아쉬웠다. 사실 예상하고 생각해도 공공성에 초점을 맞췄다는 답밖에 준비하지 못했고 그렇게 말할 수밖에 없었다.그래서 만약에 인공지능 기반의 차세대 플랫폼이라는 것에 더 초점을 맞췄다면 어땠을까 생각했다. 현재만 하더라도 드론 택시가 시범운영 중이고 나중에서는 플라잉카가 구현되는 미래에 주목해서 먼 미래 상공과 지상의 차량을 잡아줄 카메라는 전무하다는 방식으로 접근했다면 어땠을까 생각했다. 플라잉카가 오가고 지상의 차량도 매우 많음에도 구식의 고정식 단속카메라로 이 모든 것을 본다? 사실상 현재 관점에서도 구식인데 미래관점에서는 거의 반 쓸모없는 카메라가 되지 않을까 생각한다. 이를 상하좌우 360도 모든 방향을 볼 수 있는 교통관제 모바일 로봇을 통해 모든 상황을 커버할 수 있다, 현재의 카메라로는 불가능하다, 언젠가 바뀌어야 한다는 방식으로 접근했다면 어땠을까 생각했다. 먼 미래를 대비하고 먼저 한 발짝 더 생각했을 때 고정식 카메라에서 멈춰 있는 것이 아닌 교통관제 모바일 로봇이라는 로봇을 통해 인공지능 기반의 새로운 차세대 플랫폼을 구축할 필요성을 더 강조했다면 아마 초기의 수익적인 부분이나 효율 부분에서 덜 태클을 받지 않을까 생각했다.이번 대회로 정말 많은 것을 배울 수 있었다. PT를 준비하는 과정에서 우리가 가진 콘텐츠를 소개할 때 사람마다 각각 다른 관점과 방법을 가진 것을 알 수 있었다. 어느 하나를 정답이라고 말할 수 없지만 다양한 관점에서 가장 이상적인 소개를 하기 위해서 많은 시간과 노력이 필요한 것을 절실히 깨달았다. 예전 자율주행자동차대회의 PT에서 배운 점과 이번 대회에서 배운 점이 매우 유사한 것 같다. 문제를 더 푸는 방법, 스펙을 더 쌓는 하드 스킬보다 주어진 내용 안에서 내가 말하고 싶은 걸 깔끔하게 뽑아내고 정리하는 방법, 덜 중요한 걸 과감하게 쳐내는 법, 많은 사람에게 나의 생각을 전달하는 등의 소프트 스킬 등이 더 중요하다는 점을 깨달았다.

독후감/창작| 2021.03.22| 2페이지| 1,500원| 조회(293)

독후감, 보고서, 대구국제기계산업대전

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2020 로보월드 참관보고서 예시

2020 로보월드를 다녀오며2016115278 ***2020.10.31.(토) 산업통상자원부에서 주최하는 2020 로보월드를 다녀왔다. 크게 제조업 분야와 서비스 분야로 나뉜 전시회였고 사이사이 협동 로봇이나 스마트팩토리, 교육용 로봇, 드론 등 다양한 분야의 전시가 이루어졌다. 참가 기업의 제품들이 나의 background 지식이 되지 않을까, 새로운 아이디어 영감을 주지 않을까 하는 큰 기대를 가지고 참가했던 것 같다.전시회를 둘러보면서 여러 로봇팔을 보았다. 처음 로봇팔을 봤다면 매우 신기했겠지만 단순히 제품을 들었다 놨다 하는 모션은 Hustar의 ROS교육에서 했기에 신기하지 않았다. 그냥 쌩하고 넘어갔다. 대부분의 로봇팔을 넘어가면서도 딱하나 멈추게 한 로봇팔이 있었다. APP 회사의 대기압 Plasma 기술과 로봇팔을 결합해 제품의 부분에 Plasma 처리를 할 수 있는 로봇이었다. 기존에 plasma 처리는 대부분 진공 챔버안에서 이루어져서 전체 표면처리되는 반면에 이 대기압 plasma는 질소를 이용해서 대기압에서도 원하는 곳, 빠른 속도로 표면처리할 수 있다는 점에서 굉장히 편해 보였다. 심지어 진공을 만들어주는 펌프가 없어서 경량화되어 장치가 엄청 단순했다. 랩실에도 다수 보낸 경험도 있다고 했다. 표면 처리한 후 효과는 랩실에서 요구하는 수준이 어느 정도인지 파악한 후 구매하는 것을 권장한다고 하니 진공 챔버와 약간의 차이는 있는가 보다. 그래도 기존의 거대한 펌프, 진공 챔버 없이도 표면 처리할 수 있다는 점, 부분 표면처리가 가능한 점에서 메리트가 있다고 생각했다. 현재 랩실에서 마이크로나노 구조를 만드는 과정에서 표면처리 하는 일이 많아 이때 대기압 플라즈마를 활용하는 방법이 없을까 고민할 수 있는 기회가 되었다. 안내하시는 분이 plasma 처리를 하면 표면에너지가 낮아진다는 말을 듣고 높아지는 것 같다고 살짝 말씀드렸다. 아마 영업쪽 이셔서 그런가 보다 했다.이후 대기압 플라즈마에 관한 논문을 찾아보았다. Nature에 기재된 Insights into the Role of Plasma in Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition of Titanium Dioxide Thin Films라는 논문을 찾을 수 있었다. 이후 랩 세미나에서 대기압 플라즈마에 관해 발표하고 이를 멀티스케일 연구실과 어떤 방향으로 접목, 활용할 수 있을지 토론해보려고 한다.그림1 APP 대기압 플라즈마+로봇팔그림2 관상용 로봇 물고기두 번째는 관상용 물고기 로봇이었다. 사실 굉장히 신기하진 않았는데 이걸 보면서 정말 다양한 분야로 로봇이 펼쳐나가고 있구나 생각했다. 물고기가 찰랑찰랑 움직이면서도 벽을 피해가길래 안내원분에게 어떤 센서를 썼냐고 여쭤봤다. IR 센서라고 해서 아~라고 리액션 했지만 사실 적외선으로 어떻게 유리벽을 인식하나 싶었다. 유리창인데.. 가변저항을 엄청 낮추는 건가? 생각했다. 한 번 더 여쭤보지 못한 게 아쉬웠다. 충전하면 8시간 간다고 하니 전시회 끝날 때쯤엔 저 친구들 다 가라앉겠구나 생각했다.예전에 택배 알바를 한 적이 있었다. 택배가 레일 위로 움직이면 그걸 들어서 차량에 하역하는 사람들을 보면서 저거 어떻게 쉽게 안 되나,,이 생각을 했었는데 무려 전시회에 그것을 보완할 수 있는 택배하역 로봇이 있었다. 아마 내가 생각하는 로봇의 가장 이상적인 케이스가 아닌가 싶었다. 사람이 힘들어하는 일을 대신해 준다 이보다 더한 로봇의 목적은 없다고 생각했다. 박스의 형태마다 크기마다 미리 레일에서 분류가 되어서 적재할 때 크기가 비슷한 박스끼리 분류하고 하역한다고 하니 괜찮았던 것 같다. 사람이 허리를 숙이지 않고도 하역할 수 있다는 것이 좋아 보였다. 아마 사람의 일손을 100% 필요로 하는 현재의 하역과정을 많이 단순화시킬 수 있을 것이라 예상했다.

독후감/창작| 2021.03.22| 3페이지| 1,500원| 조회(405)

독후감, 참관보고서, 로보월드

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2016 이 역사적 흐름에 따른 대구 지역의 변천사

역사적 흐름에 따른 대구 지역의 변천사기계공학부 2016****** 이**첨부 자료에는 현재 대구 지역에 해당하는 장소의 역사를 서술하고 있었다. 서기 전 8세기 특정 개인의 무덤인 지석묘를 통해 특정 집단이 통제함을 알 수 있었고, 기원전 3~2세기 지석묘가 목관묘로 점차 바뀜에 따라 새로운 집단이 대구지역에 들어왔음을 예상하였다. 이렇게 청동기를 지나 철기시대를 지나오면서 초기 국가인 읍락국가로 대구 지역을 달구벌이라 부름을 알 수 있었다. 이러한 달구벌은 후에 신라에 속해졌고 7세기 말 통일신라 때 천도의 장소가 될 수 있었던 것으로 보아 당시 통일 신라에서 상당한 가치를 가졌음을 알 수 있었다. (질문) 다만, 첨부 자료에서 달구벌과 통일신라의 김씨족 단의 연결성으로 달구벌의 달구가 닭인 점과 김씨족 단의 과거에서 닭을 조상으로 여긴 점을 두었는데, 이것이 개연성이 너무나 부족하지 않나 생각했다. 그 후 757년이 돼서야 달구벌 현에서 현재 사용되는 대구 현으로 바뀜을 알 수 있었다.또한, 경상감영의 유래를 알 수 있었으며 첨부 자료에서 영남의 기질적 특성을 대구가 대표하여도 지나치지 않다고 하여 영남의 특징이 무엇이나 했을 때 대구의 특징을 댈 수도 있겠다 생각했다.근대에 들어서 대구의 모습이 바뀌었음에도 징청각과 선화당이 남아있음을 알았고, 만약 시간이 된다면 한번 방문해볼까 생각했다.이번 자료를 통해서 청동기 시대부터 1969년 현대까지 대구의 역사를 매우 상세하게 알 수 있었다. 대구에 대학교를 다니는 학생으로서 현재 지역이 과거 어떤 역할을 했으며 어떤 의미를 가졌다는 것을 알게 되어 매우 흥미롭고 자료를 읽는 것 자체가 매우 재밌었다. 또, 역사의 흐름을 통해 서술하여 대구지역에서 어떠한 방식, 형태로 바뀜을 알 수 있어 매우 흥미로웠다.

독후감/창작| 2021.03.22| 1페이지| 1,500원| 조회(228)

역사, 대구, 변천사, 역사적 흐름, 영남학

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