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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 구남서
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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이 논문의 연구 히스토리 (4)
2015
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압전-하이브리드 구동장치는 적층형 압전재료(압전스택)를 이용한 마이크로 펌프에서 도출되는 유체로 피스톤을 구동시키는데, 크기는 작으면서도 큰 구동력과 높은 속도를 동시에 출력할 수 있는 새로운 개념의 통합 구동장치로서, 현재 소형화 및 고출력을 요구하는 항공 우주, 유도무기 등 다양한 분야에서 광범위하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 하이브리드 구동기의 기존 연구의 성능 실험을 기술하고, 이의 성능을 향상시키기 위한 양 방양 단방향 하이브리드 구동기를 설계 및 제작하였고, 본 연구에서는 싱글-챔버와 더블-챔버 두 가지 단계로 최대 구동력을 제고하고자 한다.
첫 번째 단계로, 싱글-챔버 압전-유압 하이브리드 구동기의 펌프 챔버와 유압 실린더를 기존 연구를 기본으로 재 설계하고 시스템 내부 공기 제거 방법도 안정적인 작업 조건을 위해 개선하였다. 여기서 서로 다른 압전-스택을 각각 사용하였다. 구동기의 양방향 능력을 달성하기 위해 솔레노이드 밸브를 이용하여 실린더 중앙축의 구동 방향을 제어하였다. 그 결과, 주파수가 185Hz일 때 최대 구동력은 970.2N으로 나타났다.
두 번째 단계로, 첫 번째 단계를 기초로 한 더블-챔버 압전-펌프를 설계하고 직렬 병렬 전환을 위한 수동 밸브 시스템을 설치하였다. 더블 펌프 사이의 최대 동기화를 보장하기 위해 두 개의 동일 모드 압전-스텍과 앰프를 사용하였다. 비록 두 펌프는 상대적으로 독립적이지만 입력 신호는 LabVIEW 프로그램을 통해 180° 위상 차 (교차구동)로 제어하였다. 하이브리드 구동기 시스템 내부 공기 제거의 고효율성을 위해 본 설계서는 개선된 실린더를 사용하였다. 그 결과, 펌핑 주파수가 200Hz일 때 교차-직렬 방식(cross-series method)을 사용한 최대 구동력은 3009.6N으로 나타났다.
첫 번째 단계로, 싱글-챔버 압전-유압 하이브리드 구동기의 펌프 챔버와 유압 실린더를 기존 연구를 기본으로 재 설계하고 시스템 내부 공기 제거 방법도 안정적인 작업 조건을 위해 개선하였다. 여기서 서로 다른 압전-스택을 각각 사용하였다. 구동기의 양방향 능력을 달성하기 위해 솔레노이드 밸브를 이용하여 실린더 중앙축의 구동 방향을 제어하였다. 그 결과, 주파수가 185Hz일 때 최대 구동력은 970.2N으로 나타났다.
두 번째 단계로, 첫 번째 단계를 기초로 한 더블-챔버 압전-펌프를 설계하고 직렬 병렬 전환을 위한 수동 밸브 시스템을 설치하였다. 더블 펌프 사이의 최대 동기화를 보장하기 위해 두 개의 동일 모드 압전-스텍과 앰프를 사용하였다. 비록 두 펌프는 상대적으로 독립적이지만 입력 신호는 LabVIEW 프로그램을 통해 180° 위상 차 (교차구동)로 제어하였다. 하이브리드 구동기 시스템 내부 공기 제거의 고효율성을 위해 본 설계서는 개선된 실린더를 사용하였다. 그 결과, 펌핑 주파수가 200Hz일 때 교차-직렬 방식(cross-series method)을 사용한 최대 구동력은 3009.6N으로 나타났다.
목차
Chapter 1. Introduction 11.1 Overview of piezoelectric-based hydraulic actuator 11.2 Research objective and contribution 5Chapter 2. The design of bi-directional piezoelectric-hydraulic actuator 62.1 Design of the whole system 62.2 Design of actuator 82.3 Experiment setup 11Chapter 3. Basic condition test 133.1 Running time in no-load condition 133.2 Bi-directional velocity 153.3 Inside pressure system 16Chapter 4. Performance test of bi-directional piezoelectric-hydraulic actuator 214.1 Test with pi p-025.40 piezo-stack 214.2 Test with pst 1000/25/80 piezo-stack 28Chapter 5. Double chamber piezoelectric-hydraulic actuator 325.1 Background of double chamber piezoelectric-hydraulic pump 325.2 Design and manufacture 365.3 Result and discussion 45Chapter 6. Conclusions 49REFERENCES 50Abstract (In korean) 52
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