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전자 기계 이론
1. 전자 기계의 개요
학습 목표
1. 전자 기계
전자 기계의 개념과 역할을 설명할
수 있다.
전자 기계의 개념
전자 기계(mechatronics)란?
전자 기계의 개념
기계 공학 (mechanics)
+
전자 공학 (electronics)
전자 기계의 역할
*매우 정밀한 작업을 사람보다
훨씬 빠른 속도로 오차 없이 수행
전자 기계의 역할
*생산 자동화를 통한 작업 시간 단축
*여러 분야에서 인간에게 이롭게 사용
(인간 복지)
전자 기계의 구성 요소
전자 기계의 구성요소
센서
센서
센서란 사람의 눈, 코, 입과 같은 신호를 받아들이는 감각기관에 해당한다.
제어 장치
제어 장치
제어 장치란 상황을 판단 및 반응하고 지시하는 것으로 뇌에 해당한다.
- 센서로부터 들어온 신호를 프로그램에 의하여 분석하고 판단
- 다시 액추에이터로 신호를 내보내 기계와 기구가 움직이도록 함
액추에이터
액추에이터
- 제어기로부터 받은 신호에 따라 기계와 기구를 구동시킬 힘을 만들어 내는 장치
- 주로 공기압과 유압, 전기 에너지를 통하여 동력을 만들어 낸다.
기계, 기구
기계, 기구
- 기구는 여러 개의 부품들로 서로 조합되어 있지만 링크와 관절로 이루어져 일정한 상대 운동을 하는 장치로, 인간의 지각을 도와주는 보조 역할을 함
- 기계 또한 여러 부품으로 이루어져 있지만 기구를 포함한 액추에이터와 센서 등을 포함한 전체 장치로, 에너지를 변환하거나 전달함
2. 기계 설계 및 제작
학습 목표
2. 기계 설계 및 제작
1. 기계와 기구의 정의를 알고 차이점을
구별할 수 있다.
2. 기구의 종류를 구분하고 그 역할을
설명할 수 있다.
기계와 기구의 정의
기계와 기구의 정의
1. 기계의 정의
기계란, 저항력이 있는 물체의 조립이다. 이들 각 부분은 상호 한정된 관계 운동을 하면서 외부로부터 에너지를 받아 인간에게 유용한 물리적인 일(work)을 하는데, 넓은 의미에서 기계는 에너지를 변환하여 전달하는 동적 장치를 가리킨다.
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537189&cid=60217&categoryId=60217
기계와 기구의 정의
1. 기구의 정의
기구는 2개 이상의 부품을 서로 접촉시켜 조합하고, 조합된 여러 부품 중 하나를 고정한 다음 다른 한 물체에 운동을 주었을 때에 설호 한정된 상대 운동을 하는 운동계이다
기계 요소의 정의 및 종류
기계 요소란 기계를 구성하는 최소 단위를 뜻한다.
기계 요소의 종류
- 축용 기계요소
- 결합용 기계요소
- 관용 기계요소
- 제어용 기계요소
- 전동용 기계요소
기계요소와 짝
짝이란, 두 개의 기계요소가 서로 접촉하여 상대 운동을 하는 한 쌍의 조합을 의미하며
면짝, 점짝, 선짝으로 구분할 수 있다.
① 미끄럼짝 : 미끄럼 운동을 할 수 있는 짝
② 회전짝 : 한 개의 축 둘레로 회전 운동만 할 수 있는 짝
③ 나사짝 : 회전하면서 일정한 비율로 축선 방향으로 이동하는 짝
④ 구면짝 : 볼, 소켓 조인트로 접촉하고 구면 운동과 반지름 둘레의 회전이 가능한 짝
기구의 종류
기구의 종류
기능에 따른 기구를 분류할 때에는 안내 기구, 전동 기구, 연결 기구 등으로 분류할 수 있다.
기구의 종류_안내 기구
안내 기구는 기계가 미리 정해진 일정한 방향으로 운동할 수 있도록 운동부를 안내하는 역할을 하는 장치. 안내 기구에는 미끄럼 안내 기구, 구름 안내 기구 등이 있다.
1. 축과 베어링의 접촉 상태에 따른 분류
① 미끄럼 안내 기구
2개의 접촉면이 서로 미끄럼 운동을 하는 안내 기구. 마찰에 의한 마멸이 발생하며
구름 접촉에 비해 마찰 계수가 크다.
② 구름 안내 기구
서로 접촉하고 있는 안내면의 한쪽에 구름 운동을 하는 볼(ball) 또는 롤러(roller)를
넣은 안내 기구. 미끄럼 안내 기구에 비해 마찰 저항이 적으므로 발열이 적다.
안내 기구_베어링의 비교
① 미끄럼 베어링
축의 표면과 베어링 내면 사이에 얇은 유막을 만들어 하중을 유체의 압력으로 지지하고
두 면 사이의 직접적인 접촉은 일어나지 않는 베어링으로 미끄럼 운동을 하는 베어링
② 구름 베어링
면 접촉에 의한 미끄럼 베어링의 마찰을 줄이기 위해 점 및 선 접촉을 하는 볼 또는 롤러와
같은 전동체를 이용하여 만든 베어링
안내 기구_베어링의 비교
기구의 종류_안내 기구
안내 기구는 기계가 미리 정해진 일정한 방향으로 운동할 수 있도록 운동부를 안내하는 역할을 하는 장치. 안내 기구에는 미끄럼 안내 기구, 구름 안내 기구 등이 있다.
2. 작용 하중의 방향에 따른 분류
① 스러스트 베어링
축 방향의 하중, 즉 축선과 같은 방향으로 작용하는 하중을 지지하는 베어링
② 레이디얼 베어링
축 직각 방향의 하중, 즉 축선에 직각으로 작용하는 하중을 지지하는 베어링
③ 테이퍼 베어링
레이디얼 하중과 스러스트 하중이 동시에 작용하는 하중을 지지하는 베어링
기구의 종류_전동 기구
원동절에서 종동절로 운동을 전달하는 기구를 전동 기구라 한다. 운동의 형태에 따라 연속 운동 기구와 간헐 운동 기구로 구분할 수 있다.
1. 연속 운동 기구
연속 운동 기구는 원동절이 연속 운동을 하면 종동절도 함께 연속 운동을 하도록 설계된 기구. 기계적인 운동의 형태 변화에 따라 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기구와 회전 운동을 회전 운동으로 전달하는 기구가 있다.
기구의 종류_전동 기구
원동절에서 종동절로 운동을 전달하는 기구를 전동 기구라 한다. 운동의 형태에 따라 연속 운동 기구와 간헐 운동 기구로 구분할 수 있다.
2. 간헐 운동 기구
간헐 운동 기구는 원동절의 연속적인 회전 또는 왕복 운동을 간헐적인 회전 운동이나 왕복 운동에 전달하며 임의의 시간 간격으로 운동과 정지를 되풀이할 수 있는 기구
기구의 종류_연결 기구
축을 연결하는 기구를 연결 기구라고 하며, 일반적으로 원동축과 종동축을 연결하여 동력을 전달하는 축이음을 말한다.
축이음은 한번 연결하면 분리할 수 없는 영구적인 축이음인 커플링(coupleing)과 운전 중 분리가 가능한 클러치(clutch)로 구분할 수 있다.
연결 기구_커플링
어떤 축에서 다른 축으로 회전을 전달하기 위하여 사용되는 장치
한번 만들어진 뒤에는 분해하지 않으면 연결을 분리할 수 없음.
1. 고정 커플링
두 축을 완전히 고정시켜 동력을 전달하는 축이음. 두 축의 중심을 일치시켜야 한다.
2. 플렉시블 커플링
두 축의 중심을 정확하게 일치시키기 어려운 축의 연결이나 충격을 완화하기 위한 축이음.
연결 부위에 고무, 가죽, 스프링 등을 이용하여 진동을 흡수하고 원활한 회전 운동을 하도
록 하여 베어링에 무리를 주지 않기 위하여 사용하는 커플링
연결 기구_커플링
어떤 축에서 다른 축으로 회전을 전달하기 위하여 사용되는 장치
한번 만들어진 뒤에는 분해하지 않으면 연결을 분리할 수 없음.
3. 올덤 커플링
두 축의 중심이 평행하지만 약간 떨어져 있거나 어긋나 있는 경우 효과적으로 회전 동력을
전달하기 위한 커플링
4. 유니버설 커플링
두 축이 평행하지 않지만 한 점에서 만나는 경우 두 축을 연결하는 축이음.
유니버설 커플링은 유니버설 조인트 또는 훅 조인트라고도 한다.
연결 기구_클러치
운전 중이나 정지 중에 간단한 조작으로 두 축 사이의 동력 전달을 끊거나 연결할 수 있는 축이음. 또한, 속도 변경을 위한 기어 변환에도 사용된다.