드웰 메커니즘

caption2=두 개의 단일 드웰 캠-팔로워 메커니즘이 있는 캠샤프트. **드웰 메커니즘**(Dwell mechanism, 링크 또는 캠-팔로워 유형)은 전진 및 후진 운동과 유지 위치를 번갈아 수행하는 간헐 운동 메커니즘이다.Uicker, J. Pennock, G. & Shigley, J. (2010). Theory of Machines and Mechanisms (4th ed.). Oxford University Press, p. 201.
# 캠 메커니즘의 드웰
caption2=이중 드웰 캠-팔로워 메커니즘
## 단일 드웰 캠 메커니즘
**단일 드웰 캠 메커니즘**(single dwell cam mechanism)은 드웰-상승-하강 순서를 따르는 운동 기능을 가지며 이 순서가 반복된다. 팔로워의 가속도가 상승 끝에서 0이 아닌 상승 기능을 사용하는 것이 바람직할 때가 있다. 연속성을 유지하기 위해, 하강 기능은 종종 팔로워가 상승 기능의 끝에서 가졌던 것과 동일한 0이 아닌 가속도를 갖도록 시작한다. 그런 다음 팔로워는 드웰 기능 동안 정지 상태를 유지하며, 속도, 가속도 및 저크는 0이다.Doane, J. (2015) Machine Analysis with Computer Applications for Mechanical Engineers (1st ed.), Wiley, p299 이러한 운동 요구 사항을 제공할 수 있는 여러 기능이 있다. 이중-조화 함수는 단일 드웰에 사용되는 일반적인 예이다.Norton, R. (2008) Design of Machinery (4th ed.), McGraw Hill, p.427
## 이중 드웰 캠 메커니즘
**이중 드웰 캠 메커니즘**(double dwell cam mechanism)은 상승-드웰-하강-드웰 운동 기능 순서를 따르며 이 순서가 반복된다. 단일 드웰과는 달리, 상승 기능 위치는 팔로워의 가속도가 0이 되는 것으로 끝나는데, 이는 팔로워가 첫 번째 드웰에서 정지 상태에 있기 때문이다. 첫 번째 드웰 후에야 가속도가 하강 기능 동안 다시 0이 아니게 되어 팔로워를 원래 위치로 되돌리고 두 번째 드웰 동안 다시 정지 상태를 유지한다. -
# 링크 메커니즘의 드웰
드웰 링크는 캠 메커니즘과 달리 완벽한 드웰을 달성할 수 없지만, 출력이 대략 정지 상태를 유지하는 근사 드웰을 가진다.
## 단일 드웰 링크
caption2=회켄 링크를 사용하여 직선에 근사하는 단일 드웰 링크. **단일 드웰 링크**는 고정된 회전(힌지) 또는 프리즘(슬라이딩) 조인트가 있는 링크의 동작과 특수 커플러 곡선과의 상호 작용을 활용한다. 단일 드웰을 생성하는 호 기반 및 선형 기반이라는 두 가지 방법이 있다. 호 기반 단일 드웰 링크는 원형 호의 근사를 사용한다. 링크 드웰 메커니즘의 개념은 커플러 곡선의 원형 호 세그먼트 중심에 위치한 노드가 상대적으로 정지 상태를 유지한다는 것이다. 이는 먼저 4절 링크에 의해 생성된 원하는 커플러 곡선을 선택함으로써 달성된다. 커플러 곡선이 선택되면, 커플러 곡선 섹션에 최대한 가깝게 원을 맞춘다. 맞춤형 원의 중심은 두 개의 링크가 한쪽 끝에서 커플러 곡선을 생성하는 조인트에 회전 조인트로 연결되고 다른 쪽 끝에서 고정된 회전 조인트에 연결되어 단일 드웰을 생성하는 다이애드의 위치가 된다.Norton, R. (2008) Design of Machinery (4th ed.), McGraw Hill, p.147 선형 기반 드웰은 유사한 접근 방식을 사용하지만, 회전 조인트를 대체하여 다이애드가 커플러 곡선에 연결하기 위해 근사 직선과 프리즘 조인트를 사용한다.
## 이중 드웰 링크
caption2=4분의 1 원의 끝을 직선 근사로 사용하는 이중 드웰 링크. 한 번의 반복만으로도 합리적인 드웰을 제공하지만 다이애드를 쌓으면 드웰의 정확성과 지속 시간을 늘릴 수 있다.

그래프는 출력 링크의 각도와 시간 사이의 관계를 보여주며, 입력 링크는 규칙적으로 회전한다. **이중 드웰 링크**(double dwell linkage)를 생성하는 몇 가지 접근 방식이 있다. 하나의 접근 방식은 여러 개의 근사 직선이 있는 커플러 곡선을 사용하는 것이다. 그런 다음, 다이애드는 두 근사 직선에 대략 접하도록 위치한다. 근사 직선이 평행하면, 스코치 요크 메커니즘에 사용되는 것과 유사한 핀과 슬라이더를 사용할 수 있다. 이 접근 방식의 확장으로, 진동하는 링크에 의해 생성된 4분의 1 원형 호를 사용하는 것이다. 프리즘 조인트가 있는 다이애드는 출력 링크가 진동하는 링크의 90도 반대 방향으로 진동하도록 위치시킬 수 있다. 이를 통해 설계는 타일화될 수 있으며, 다이애드를 서로 추가할 수 있고, 입력 스트로크의 원하는 점유 지속 시간만큼 이중 드웰을 허용한다. 단일 드웰 링크에 사용되는 다른 방법인 호 기반 접근 방식을 사용하는 것이 이론적으로는 가능하지만, 두 근사 호가 동일한 반지름의 원을 공유해야 하므로 실행하기가 훨씬 더 어렵고 실제적으로는 비실용적이다.
## 유연 메커니즘 및 최적화
좌굴 빔과 호를 기반으로 하는 메커니즘도 개발되었다. 실제 드웰 시간은 커플러 곡선에서 근사 원형 호 또는 직선의 길이에 따라 달라진다. 초기 설계는 드웰 특성을 개선하기 위해 최적화가 필요할 수 있다.Doane, J. (2015) Machine Analysis with Computer Applications for Mechanical Engineers (1st ed.), Wiley, p167
# 응용 분야
캠-팔로워 드웰 메커니즘은 재봉틀에서 한 쌍으로 사용되어 네 가지 동작의 피드 독을 작동시킨다. 한 캠은 독을 위아래로 움직이고, 다른 캠은 독을 앞뒤로 움직인다. 이 응용 분야에서 캠은 일반적으로 90도 위상 차이를 가지며, 독이 앞뒤로 움직이는 동안 위아래 움직임에서 멈춤을 허용한다. 별도의 조절 가능한 슬라이딩 블록 또는 링크는 독의 앞뒤 움직임 양을 제어하는 데 사용된다. 산업 응용 분야에는 부품 적재 및 하역, 또는 부품을 기계로 운반하고 제조 공정을 위해 제자리에 고정하는 것이 포함된다.Doane, J. (2015) Machine Analysis with Computer Applications for Mechanical Engineers (1st ed.), Wiley, p167 기타 응용 분야로는 조립 라인, 포장 기계, 공작 기계 등이 있다.
# 추가 자료
* Norton, R (2009) Cam Design and Manufacturing Handbook, Industrial Press * Rothbart, H (2003) Cam Design Handbook, McGraw Hill