퀵 리턴 메커니즘

Quick return mechanism
sample quick return applied to a shaper

퀵 리턴 메커니즘은 리턴 스트로크에서 이동에 걸리는 시간이 전방 스트로크에서보다 적은 왕복 운동을 생성하기 위한 장치다. 그것은 원형 운동 소스(일반적으로 어떤 종류의 모터)에 의해 구동되며 3개의 회전 쌍과 슬라이딩 쌍이 있는 링크 시스템을 사용한다. 퀵 리턴 메커니즘은 오프셋 크랭크가 있는 슬라이더-크랭크 링크의 하위 클래스다.

퀵 리턴은 공구를 초기 위치로 되돌리는 데 드는 시간이 줄어들기 때문에 셰이퍼나 전동 톱과 같이 스트로크의 한 방향으로만 동작이 수행되는 공구의 공통적인 특징이다.

역사

19세기 초, 절삭 방법에는 수공구와 크랭크 등이 포함되었는데, 이 수공구는 종종 지속시간이 길었다. Joseph Whitworth는 1800년대 중반에 빠른 복귀 메커니즘을 만들어냄으로써 이것을 변화시켰다.[1] 그는 운동학을 이용하여 회전 관절의 힘과 기하학이 연결된 팔의 힘과 운동에 영향을 미칠 것이라고 판단했다. 공학적인 관점에서, 빠른 복귀 메커니즘은 완전한 혁명의 기간을 최소화함으로써 산업 혁명의 기술에 영향을 주었고, 따라서 컷이나 프레스에 필요한 시간을 줄였다.

적용들

빠른 반환 메커니즘은 엔지니어링 산업 전반에 걸쳐 다양한 기계에서 발견된다.

디자인

디스크는 퀵 리턴 메커니즘의 기준 프레임을 구성하는 팔의 힘에 영향을 미친다. 프레임은 원형 디스크에 연결된 부착봉까지 계속된다. 모터로 구동되는 디스크는 회전하고 암은 같은 방향(선형 및 좌우, 전형적으로)을 따르지만 속도는 다르다. 디스크가 완전히 회전할 때, 팔은 가장 먼 위치에 도달하고 더 빠른 속도로 초기 위치로 돌아오기 때문에 이름이 붙여졌다. 절단부 전체에 걸쳐 팔의 속도가 일정하다. 최대 수평 변위에 도달한 후 초기 위치로 돌아오면 암이 최고 속도에 도달한다.

퀵 리턴 메커니즘은 크랭크와 슬라이더(암)를 본떠서 만들었으며, 이것은 외관과 기능에 존재한다. 그러나, 크랭크는 보통 손으로 동력을 공급하고 암은 전체 회전 동안 동일한 속도를 갖는 반면, 퀵 리턴 메커니즘의 암은 더 빠른 속도로 돌아온다. "퀵 리턴"은 절단 시 디스크의 초기 사이클보다 적은 에너지로 암이 작동할 수 있도록 한다.

사양

이 메커니즘과 관련된 기계를 사용할 때, 기계가 최대 응력 용량에 도달하도록 강요하지 않는 것이 매우 중요하다. 그렇지 않으면 기계가 고장날 것이다. 기계의 내구성은 암의 크기와 디스크의 속도와 관련이 있으며, 암이 특정 속도를 처리할 수 있을 정도로 유연하지 않을 수 있다. 빠른 복귀 메커니즘을 위한 그래픽 레이아웃을 만드는 것은 모든 반전 및 동작을 포함하며, 이는 기능 메커니즘의 치수를 결정하는 데 유용하다.[2] 레이아웃은 각 부품과 시스템 간의 상호작용을 강조하여 메커니즘의 치수를 명시한다. 이러한 상호작용에는 토크, 힘, 속도 및 가속도가 포함된다. 이러한 개념을 각각의 분석(역학 및 역학)과 연관시킴으로써 각 부분이 다른 부분에 미치는 영향을 이해할 수 있다.

역학

이러한 메커니즘의 힘 벡터를 도출하기 위해서는 키네마틱과 동적 분석으로 구성된 기계적 설계에 접근해야 한다.

키네마틱 분석

메커니즘을 별도의 벡터와 구성요소로 분해하면 메커니즘이 3차원 공간에서 할 수 있는 최대 속도, 가속도 및 힘에 대해 해결할 수 있는 키네마틱 분석을 만들 수 있다.[3] 퀵 리턴 메커니즘 설정에 관련된 대부분의 방정식은 해밀턴의 원리에서 비롯된다.[4]

팔의 위치는 오일러의 공식을 대체하여 다른 시간에 찾을 수 있다.[5]

설정에 따라 미리 조정된 다른 구성 요소에 연결하십시오.

이 대체는 다양한 반지름과 다른 값에서 팔의 변위 구성요소에 대해 해결할 수 있다. 삼각측정은 모든 벡터 구성요소를 강조하면서 전체 설계를 평면 배치로 변환할 수 있는 메커니즘의 운동학적 분석을 완전히 이해하기 위해 필요하다.

암에 상대적인 디스크의 속도를 분석하기 위한 중요한 개념은 디스크의 각속도:

[4]

속도를 계산하려면 한 순간의 상호작용 각도를 도출해야 하므로 이 방정식이 유용하다.

동적 분석

퀵 리턴 메커니즘의 키네마틱 분석 외에도 동적 분석이 존재한다. 특정 길이와 부착물에서 메커니즘의 팔을 평가한 후 특정 선호도에 맞게 조정할 수 있다. 예를 들어, 시스템에 즉각 작용하는 힘의 차이는 달랑베르트의 원리로 나타낼 수 있다.[6] 퀵 리턴 메커니즘의 구조 설계에 따라 코사인 법칙을 사용하여 팔의 각도와 변위를 결정할 수 있다. 작업 스트로크(엔진)와 리턴 스트로크 사이의 비율은 이러한 개념의 조작을 통해 단순화할 수 있다.[7]

퀵 리턴 메커니즘의 유사성에도 불구하고, 메커니즘의 모든 힘, 속도, 길이, 움직임, 기능, 벡터의 윤곽에는 많은 다른 가능성이 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Sir Joseph Whitworth". The Whitworth Society. Retrieved January 31, 2016.
  2. ^ Podhorodeski, Ron (March 2005). "Quick-Return Mechanism Design and Analysis Projects". International Journal of Mechanical Engineering Education.
  3. ^ Stumph III, Herbert Edward (May 2000). "Kinematic Synthesis of Four and Six Link Mechanisms Used in Mechanical Presses" (PDF). University of Dayton, School of Engineering.
  4. ^ a b Beale, D. G.; Scott, R. A. (1990-09-08). "The stability and response of a flexible rod in a quick return mechanism" (PDF). Journal of Sound and Vibration. 141 (2): 277–289. Bibcode:1990JSV...141..277B. doi:10.1016/0022-460X(90)90840-V. hdl:2027.42/28391.
  5. ^ Echempati, Raghu (June 23, 2013). "Quick Return Mechanism Revisited". American Society for Engineering Education.
  6. ^ Patel, Shrikant R. (May 2013). "Dynamic Analysis of Quick Return Mechanism Using MATLAB" (PDF). International Journal of Engineering Science and Innovative Technology (IJESIT).
  7. ^ Hsieh, Wen-Hsiang (September 2009). "A Study on a Novel Quick Return Mechanism" (PDF). Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering. 33 (3).