공학 용어 1 - Stick slip(스틱슬립), Piezo actuator, Degree of freedom(DOF), Backlash(백래쉬),

공학 용어 정리 #1

-       Degree of freedom(DOF): 어떤 기계적인 환경이나 상태를 나타내는 독립적인 변수들의 개수

-    Backlash: lash나 play라고도 불린다. 기계 장치의 간격이나 lost motion에 의해 발생하는 공간이다. 특히 기어에서 치면 사이에 생기는 틈새를 말한다. Backlash가 너무 없어도 문제이고, 많아도 문제이다. Backlash는 피할 수 없고 반드시 생긴다. Backlash가 너무 적으면 윤활이 불충분하여 마찰이 커질 수 있다. 윤활, 제조 에러, 하중에 의한 변형, 열팽창 등을 고려하여 backlash를 생각해야 한다.

-    Piezo actuator: 전기장의 변화로 일을 할 수 있는 장치이다. 가해지는 전압의 양이나 piezo electric coefficient에 따라 piezo 장치의 움직임의 양이 결정된다. 움직임은 piezo 요소의 dimension에 결정되지 않는다. 즉 one stacks piezo elements를 같이 놓으면 움직임도 배가 된다. 가해줄 수 있는 Voltage의 양은 재료와 각 구성요소에 따라 달라진다. Two piezo element는 single piezo element보다 같은 voltage에 대해 2배만큼 움직임이 커진다. 이것이 multilayer actuator의 기본이다.

-    Stick slip: 미끄럼 마찰은 속도에 따라서 정마찰(정지마찰력)과 동마찰(운동마찰력)로 바뀌는데 이 두가지 마찰이 번갈아 가면서 발생하는 현상을 stick slip이라고 한다. 물체가 이동할 때 생각해보면, 처음에 멈춰 있는 상황에서 속도를 점점 올려 이동하다가 멈추려고 할 때에는 속도를 줄여 멈출 것이다. 즉 움직이기 시작하기 전 멈추어 있을때(stick)는 정지마찰력이 작용할 것이고, 움직이는 순간 미끄러지면서 (slip) 운동 마찰력이 작용할 것이다. 이 때 이런 속도 변화가 주기적으로 나타나면 정지-미끄럼-정지-미끄럼이 반복되면서 기계가 덜덜 떨리면서 움직인다. 이 stick slip 현상은 부드러운 운동을 방해하고 기계로 생산작업을 진행할 때 정밀도를 저하시킨다. 이를 해결하기 위해서 볼베어링을 달아주어 구름 마찰로 바꾸어 줄 수 있다.