KR101102416B1 - Run out displacement measuring method and apparaus by optical intensity modulating type and spindle monitoring method and apparatus by using same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 회전체의 런아웃에 의해 감광부에 발생되는 그림자 영역을 변동시키고, 이에 의해 상기 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체가 소형, 고속화되어도 용이하고도 정밀하게 상기 회전체의 런아웃을 측정할 수 있는 방법 및 장치와 이를 이용한 스핀들 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the runout displacement of a rotating body, in particular, by varying the shadow area generated in the photosensitive portion by the runout of the rotating body, thereby measuring the change in the electrical signal generated in the photosensitive portion The present invention relates to a method and apparatus for measuring runout of the rotating body easily and precisely even if the rotating body is small and high speed, and a spindle monitoring apparatus and method using the same.
런아웃, 스핀들, 감광부, 광강도 변조 Runout, Spindle, Photosensitive, Light Intensity Modulation
Description
본 발명은 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 회전체의 런아웃에 의해 감광부에 발생되는 그림자 영역을 변동시키고, 이에 의해 상기 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체가 소형, 고속화되어도 용이하고도 정밀하게 상기 회전체의 런아웃을 측정할 수 있는 방법 및 장치와 이를 이용한 공작기계용 스핀들의 모티터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the runout displacement of a rotating body, in particular, by varying the shadow area generated in the photosensitive portion by the runout of the rotating body, thereby measuring the change in the electrical signal generated in the photosensitive portion The present invention relates to a method and apparatus for measuring runout of the rotating body easily and precisely even when the rotating body is small and high speed, and a monitoring apparatus and method of a spindle for a machine tool using the same.
일반적으로 런아웃(run out)이라고 하는 것은 회전체가 회전을 하면서 그 중심축이 고정되지 못하고 소정의 변위만큼 흔들리는 것을 말한다.In general, the term "run out" means that the central axis is not fixed while the rotor rotates and is shaken by a predetermined displacement.
이는 상기 회전체의 불균형이나 외력(external force) 또는 형상의 오차등에 의해 발생한다.This is caused by an imbalance, external force or shape error of the rotating body.
이러한 런아웃을 측정하기 위해 종래에는 접촉방식으로 다이얼게이지 또는 인디케이터를 사용하였다. 그런데 상기 접촉방식들은 고속회전 상태 스핀들의 런아웃 측정에 적용이 불가능 하다. In order to measure this runout, a dial gauge or indicator is conventionally used as a contact method. However, the above contact methods are not applicable to runout measurement of a high speed spindle.
비접촉식 방식으로서 와전류형 센서, 정전용량형 센서, 광센서를 사용하였다. 그런데 상기 비접촉방식 센서들은 스핀들 측정면의 조성 또는 표면조도의 불균일성에 따라 센서의 신호가 왜곡되어 측정오차가 발생하고 측정대상 회전체의 직경 크기에 따라 센서의 감도와 측정영역이 변하는 문제가 있으며 특히, 와전류 센서와 정전용량형 센서의 경우 측정프로브의 직경보다 2~3배 이상 큰 직경을 지닌 회전체만 측정이 가능하므로 소형 스핀들의 런아웃 측정은 불가능한 한계가 있다. As a non-contact type, an eddy current sensor, a capacitive sensor, and an optical sensor were used. However, the non-contact sensors have a problem in that the signal of the sensor is distorted due to the composition of the spindle measuring surface or the non-uniformity of the surface roughness, so that a measurement error occurs and the sensitivity and the measurement area of the sensor change depending on the diameter of the rotating object. In the case of the eddy current sensor and the capacitive sensor, the runout measurement of the small spindle is impossible because only the rotor having a diameter of 2 to 3 times larger than the diameter of the measuring probe can be measured.
또한 스핀들의 회전속도 측정을 위해 종래에는 비접촉식 타코미터 방식이나 반사형 광학측정 방식을 사용하였다.In addition, the conventional non-contact tachometer or reflective optical measurement method was used to measure the rotational speed of the spindle.
그런데, 상기 비접촉식 타코미터의 경우 측정대상이 되는 회전체 직경이 작아질수록 반사영역이 줄어들고 이에 의해 반사광의 검출이 어려워 회전수을 측정하기가 어려운 문제점이 있었다.However, in the case of the non-contact tachometer, the smaller the diameter of the rotating body to be measured, the smaller the reflection area, thereby making it difficult to detect the reflected light, which makes it difficult to measure the rotation speed.
또한 상기 반사형 광학측정 방식의 경우 반사 테이프를 원주면에 붙이는 방식을 이용하게 되는데, 회전속도가 증가하거나 회전체 직경이 작아질수록 상기 반사 테이프에 의한 질량 불균형 영향이 증가하기 때문에 이로 인한 비정상적인 런아웃이 발생하여 통상적인 런아웃 측정이 어려워짐은 물론 고속회전시 테이프가 떨어지는 문제가 있어 런아웃 측정이 더욱 어려워 지는 문제점이 있었다. In the case of the reflective optical measuring method, the reflective tape is attached to the circumferential surface. As the rotational speed increases or the diameter of the rotating body decreases, the influence of the mass imbalance caused by the reflective tape increases, thereby resulting in abnormal runout. As a result of this, there is a problem that the runout measurement is more difficult because the runout measurement becomes difficult as well as the tape is dropped during high-speed rotation.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 감광부에 조사되는 빛의 양을 회전체의 런아웃 운동에 의해 변화시키고 이에 의한 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 광강도 변조 방식의 런아웃 변위 측정 장치 및 방법과 이를 이용한 광강도 변조방식의 스핀들 모니터링 방법 및 장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, the light intensity modulation for changing the amount of light irradiated to the photosensitive unit by the runout motion of the rotating body and by measuring the change of the electrical signal thereby measuring the runout displacement of the rotating body An object of the present invention is to provide a runout displacement measuring apparatus and method, and a light intensity modulation-type spindle monitoring method and apparatus using the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원과, 상기 광원에서 제공되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 감광부와, 상기 광원과 감광부사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 감광부에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 회전체를 포함하여, 상기 회전체의 런아웃에 의해 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 광강도 변조 방식의 런아웃 변위 측정 장치 및 방법에 특징이 있다.The present invention for achieving the above object is a light source, a photosensitive portion for receiving the light provided from the light source and converting the light into an electrical signal, and disposed between the light source and the photosensitive portion of the light irradiated to the photosensitive portion by a runout motion And a light intensity modulation type runout displacement measuring apparatus and method for measuring the change in the electrical signal generated in the photosensitive part by the runout of the rotating body to measure the runout displacement of the rotating body, including a rotating body changing the amount. There is a characteristic.
또한, 스핀들의 런아웃에 의해 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하는 제1단계와, 상기 전기적 신호의 변화를 이미 설정된 기준값과 비교하여 상기 스핀들의 런아웃 변위를 산출하는 제2단계를 포함하는 광강도 변조 방식의 런아웃 변위 측정 방법 및 장치에 또 다른 특징이 있다.The method may further include a first step of measuring a change in an electrical signal generated in the photosensitive part by the runout of the spindle, and a second step of calculating a runout displacement of the spindle by comparing the change in the electrical signal with a preset reference value. There is another feature of the method and apparatus for measuring the runout displacement of the light intensity modulation method.
이때, 상기 광원측 광섬유와 수신측 광섬유를 지지하는 홀더를 더 포함하는 것도 바람직하다.At this time, it is also preferable to further include a holder for supporting the light source side optical fiber and the receiving optical fiber.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 방법 및 장치에 의해 스핀들과 같은 회전체가 소형화, 고속화되어도 런아웃 변위 또는 회전속도를 용이하고도 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.The method and apparatus of the present invention as described above have the effect of easily and precisely measuring the runout displacement or the rotational speed even if the rotating body such as the spindle is downsized and speeded up.
본 발명은 상술한 바와 같이 감광부에 조사되는 빛의 양이 회전체의 런아웃 운동에 의해 변화되고 이에 의한 전기적 신호를 측정하여 상기 런아웃 운동의 변위 및 회전속도를 산출하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 이하 본 발명의 런아웃 변위 측정 장치(100)에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.The present invention relates to a method and apparatus for calculating the displacement and rotation speed of the runout motion by measuring an electrical signal by changing the amount of light irradiated by the runout motion of the rotating body as described above, Hereinafter, the runout
도 1은 본 발명의 런아웃 변위 측정 장치(100)의 원리를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the principle of the runout
본 발명의 측정 장치(100)는 광원(110)과 감광부(120)와 회전체(130)를 포함한다.The
상기 광원(110)에서 빛이 발광되며, 상기 광원(110)에서 제공되는 빛을 감광부(120)가 수신하여 전기적 신호로 변환한다.Light is emitted from the
이때, 상기 감광부(120)는 빛에너지를 전기적 에너지로 변환하는 것을 말하며 포토 다이오드나 포토 트랜지스터 또는 포토 디텍터가 될 수 있다.In this case, the
상기 회전체(130)는 소정의 중심축을 기준으로 회전하는 물체를 말하며 통상 공작기계의 스핀들(spindle)과 같이 원통형상이다.The rotating
이때, 상기 회전체(130)의 런아웃에 의해 감광부(120)에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체(130)의 런아웃 변위를 측정하게 된다.In this case, the runout displacement of the
즉, 상기 회전체(130)가 회전을 하면 런아웃 운동에 의해 상기 광원(110)에서 감광부(120)로 향하는 빛을 차단하는 정도가 달라진다.That is, when the rotating
예를 들어 상기 회전체(130)가 런아웃에 의해 중심축(O)이 방향I로 이동하는 경우 상기 광원(110)으로부터 감광부(120)로 향하는 빛을 보다 적게 차단할 것이고, 상기 회전체(130)의 중심축(O)이 방향II로 이동하는 경우 상기 빛을 보다 많이 차단할 것이다.For example, when the central body O moves in the direction I by the runout, the
따라서 상기 감광부(120)에 조사되는 빛의 양이 상기 회전체(130)의 런아웃 변위에 따라 달라지게 되고, 이러한 형상에 의해 상기 감광부(120)에서 발생하는 전기적 신호 또한 변화된다.Therefore, the amount of light irradiated to the
이러한 전기적 신호의 변화를 측정하면 상기 회전체(130)가 소형화, 고속화되어도 런아웃의 변위를 용이하고도 정밀하게 측정할 수 있다.When the change of the electrical signal is measured, the displacement of the runout can be easily and precisely measured even if the
한편 상기 광원(110) 및 감광부(120)에 광섬유(140,150)를 더 포함하는 것도 바람직하며, 이에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.Meanwhile, the
상기 도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of the present invention.
상기 광섬유(optic fiber)라고 하는 것은 중심부에는 굴절률이 높은 유리, 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사 가 일어나도록 한 광학적 섬유를 말한다.The optical fiber refers to an optical fiber in which light passing through the central glass is totally reflected using a glass having a high refractive index at the center and a glass having a low refractive index at the outside.
상기 광섬유는 간단한 구조로써 빛을 원하는 경로로 전송하기에 용이하고 전송 중에 에너지 손실이 매우 적고 외부의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다.The optical fiber has a simple structure, which is easy to transmit light in a desired path, has very little energy loss during transmission, and has little external influence.
본 발명은 이러한 광섬유를 상기 광원(110) 및 감광부(120)에 각각 설치하였으며, 이를 각각 광원측 광섬유(140) 및 수신측 광섬유(150)로 칭한다.In the present invention, the optical fiber is installed in the
이와 같은 구성에 의해 상기 광원(110)에서 제공되는 빛이 상기 광원측 광섬유(140)를 통과한 후 수신측 광섬유(150)를 통해 감광부(120)로 조사된다.By such a configuration, the light provided from the
본 실시예에서는 상기 광원(110)으로서 레이저 다이오드(laser diode)를 사용하고 감광부(120)로서는 포토 다이오드(photo diode)이 사용한 것이 예시된다.In this embodiment, a laser diode is used as the
그러나, 상기 광원(110)은 빛을 제공하는 것을 목적으로 하고, 상기 감광부(120)는 빛에너지를 전기적신호로 변화하는 것을 목적으로 하는바, 이러한 목적을 달성하는 한 상기 광원(110)과 감광부(120)가 다른 구성을 사용하는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.However, the
한편 상술한 각 광섬유(140,150)는 그 특성상 어느 정도의 강성과 함께 배선의 유연성을 구비한다.On the other hand, each of the above-described
따라서 상기 광원(110)이나 감광부(120)의 위치에 구애받지 않고 상기 회전체(130)에 빛을 제공하고 또한 감광부(120)에 빛을 조사하는 것이 가능하다.Therefore, irrespective of the position of the
이하 런아웃의 변위를 측정하는 방법(S100)에 대해 설명한다.Hereinafter, the method (S100) of measuring the displacement of the runout will be described.
상기 방법(S100)은 상술된 바와 같이 광원(110)과, 상기 광원(110)에서 제공되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 감광부(120)와, 상기 광원(110)과 감 광부(120)사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 감광부(120)에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 회전체(130)를 포함한다.As described above, the method S100 includes a
이때, 상기 회전체(130)의 런아웃에 의해 감광부(120)에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하는 제1단계(S110)와, 상기 전기적 신호의 변화를 이미 설정된 기준값과 비교하여 상기 회전체(130)의 런아웃 변위를 산출하는 제2단계(S120)를 포함한다.At this time, the first step (S110) of measuring the change in the electrical signal generated in the
상기 제1단계(S110)에서는 전기적 신호로서 전압을 측정할 수 있다.In the first step S110, a voltage can be measured as an electrical signal.
상기 제2단계(S120)에서 기준값이란 상기 전기적 신호의 변화와 런아웃 변위사이의 상관관계를 나타내는 값으로 이미 설정되어 있다. In the second step S120, the reference value is already set as a value representing a correlation between the change of the electrical signal and the runout displacement.
이러한 본 발명의 방법(S100)에 의해 상기 회전체(130)가 소형화, 고속화되어도 런아웃의 변위를 용이하고도 정밀하게 측정할 수 있다.According to the method (S100) of the present invention, the displacement of the runout can be measured easily and precisely even when the
이하 본 발명의 방법(S100)과 장치(100)를 공작기계의 스핀들을 대상으로 하는 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the method (S100) and the
실시예Example
본 실시예에서 설명하고자 하는 스핀들 모니터링 장치(200)는 도 3에 나타난 바와 같이 공작기계용 스핀들의 런아웃 변위를 측정하는 장치로서, 광원(210) 및 상기 광원(210)에 설치되는 광원측 광섬유(240)와, 상기 광원(210)에서 제공되는 빛을 수신하는 수신측 광섬유(250) 및 상기 수신측 광섬유(250)를 통해 수신된 빛을 전기적 신호로 변환하는 감광부(220)와, 상기 광원(210)과 감광부(220)사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 수신측 광섬유(250)에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 공작기계의 스핀들(230)을 포함한다.
상기 도 3은 본 장치(200)가 공작기계의 스핀들(230)에 적용되는 것을 도시하는 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing that the
이때, 상기 광원(210), 광원측 광섬유(240), 수신측 광섬유(250), 그리고 감광부(220)는 앞서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명과 도면에서의 상세한 도시는 생략한다.In this case, since the light source 210, the light source side
다만 본 실시예에서의 스핀들(230)이 상술한 회전체(130)를 대신한다라는 점이 상이하다.The difference is that the
이상 설명한 본 발명의 장치(200)에 의해 상기 스핀들(230)의 런아웃에 의해 감광부(220)에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 스핀들(230)의 런아웃 변위를 측정하게 된다.The
한편, 상기 광원측 광섬유(240))와 수신측 광섬유(250)를 지지하는 홀더(H)를 더 포함하는 것도 가능하다.On the other hand, it is also possible to further include a holder (H) for supporting the light source side
상기 홀더(H)는 육면체 형상의 본체(H1)와, 상기 본체(H1) 중앙부에 요홈되어 상기 스핀들(230)이 수용되는 스핀들 수용부(H2)와, 상기 스핀들 수용부(H2) 양측에 형성되어 상기 각 광섬유(240,250)가 장착되는 장착홈(H3,H4)을 포함할 수 있다.The holder H is formed on a main body H1 having a hexahedron shape, a spindle accommodating part H2 recessed in a central portion of the main body H1, and the
이와 같은 홀더(H)에 의해 상기 각 광섬유(240,250)를 견고하게 고정할 수 있어 보다 정밀한 측정이 가능하다.Such a holder (H) can be firmly fixed to each of the optical fibers (240, 250) is possible to measure more precisely.
한편 본 실시예에서는 상기 홀더(H) 본체(H1)가 육면체 형상을 가지는 한편 상기 본체(H1)의 중앙부에 "U"자 형상의 스핀들 수용부(H2)가 형성된 것이 예시된다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the holder H main body H1 has a hexahedral shape while the spindle receiving portion H2 having a “U” shape is formed at the center of the main body H1.
그러나, 이는 본 발명의 홀더(H)를 설명하기 위한 일 예에 불과할 뿐 상기 본체(H1) 및 스핀들 수용부(H2)가 다른 형상을 구비하더라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.However, this is only an example for explaining the holder (H) of the present invention, even if the main body (H1) and the spindle receiving portion (H2) has a different shape, it is obvious that all belong to the scope of the present invention.
또한 상기 장착홈(H3,H4)의 경우 원형단면을 가진 홈 형상이 예시된다. In addition, in the case of the mounting groove (H3, H4) is illustrated a groove shape having a circular cross section.
그러나, 상기 장착홈(H3,H4)은 상기 광섬유(240,250)를 고정하는 것을 목적으로 하는바, 이러한 목적을 달성하는 한 다른 형상을 구비하는 경우에도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.However, the mounting grooves H3 and H4 are intended to fix the
한편 상기 도 3에는 게이지(G)가 도시되어 있다. 이는 본 발명의 측정 장치(200) 의 전기적 신호의 변화와 런아웃 변위 사이의 기준값을 설정하기 위한 것으로서 이에 대해서는 후술한다. Meanwhile, FIG. 3 shows a gauge G. This is for setting a reference value between the change of the electrical signal and the runout displacement of the measuring
이하 상술한 장치(200)를 이용한 공작기계용 스핀들의 런아웃 변위를 측정하는 방법(S200)에 대해 설명한다.Hereinafter, a method (S200) of measuring the runout displacement of the spindle for a machine tool using the
상기 방법(S200)은 광원(210) 및 광원측 광섬유(240)와, 수신측 광섬유(250) 및 감광부(220)와, 런아웃 운동에 의해 상기 수신측 광섬유(250)에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 공작기계의 스핀들(230)을 포함하는 점은 동일하다.The method (S200) includes a light source 210 and a light source side
이때, 본 방법(S200)은 상기 스핀들(230)의 런아웃에 의해 감광부(220)에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하는 제1단계(S210)와, 상기 전기적 신호의 변 화를 이미 설정된 기준값과 비교하여 상기 스핀들(230)의 런아웃 변위를 산출하는 제2단계(S220)를 포함한다.At this time, the method (S200) is a first step (S210) of measuring the change in the electrical signal generated in the photosensitive unit 220 by the runout of the
즉, 상기 제1단계(S210)는 앞서 설명한 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 방법(S100)과 동일하여 자세한 설명은 생략한다.That is, the first step (S210) is the same as the method (S100) of measuring the runout displacement of the rotating body described above, and a detailed description thereof will be omitted.
다만, 상기 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 방법(S100)에서는 회전체(130)를 대상으로 하였으나, 본 방법(S200)은 공작기계의 스핀들(230)을 대상으로 하는 점이 상이할 뿐이다.However, in the method (S100) of measuring the runout displacement of the rotating body, the
제2단계(S220)에서 필요한 기준값 설정을 위해서 본 발명의 측정장치(200)의 전기적 신호의 변화와 상술한 게이지(G)등에 의해 실측된 런아웃 변위 사이의 상관관계 평가가 최초 일회 수행된다. In order to set the reference value required in the second step (S220), the correlation evaluation between the change of the electrical signal of the measuring
이하 도 4와 도 5를 참조하여 상기 기준값 설정과 본 방법(S200)의 소형 스핀들에 대한 신뢰성에 대해 살펴본다.Hereinafter, the reference value setting and the reliability of the small spindle of the method S200 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
상기 도 4 및 도 5는 기준값 설정을 위해 본 발명의 측정 장치(200)의 전기적 신호 데이터와 상술한 게이지(G)등에 의해 실측된 런아웃 변위를 상관관계를 나타낸 실험 그래프이다. 4 and 5 are experimental graphs showing the correlation between the electrical signal data of the measuring
상기 그래프의 가로축은 런아웃 변위이고 세로축은 상기 감광부(220)에서 발생된 전기적 신호(전압)을 나타낸다.The horizontal axis of the graph is a runout displacement and the vertical axis represents an electrical signal (voltage) generated by the photosensitive unit 220.
한편, 상기 도 4 및 도 5에서 ■는 상기 실측데이터를 나타내고 직선은 본 발명에 의해 획득된 데이터를 linear fit한 데이터이다.4 and 5 denote the measured data, and the straight line is data obtained by linearly fitting the data obtained by the present invention.
이때, 상기 실험은 광원(210)으로서 소형 레이저 다이오드 모듈타입을 적용 하였으며 파장은 650nm이고, 출력은 5mW이다.At this time, the experiment was applied to the small laser diode module type as the light source 210, the wavelength is 650nm, the output is 5mW.
감광부(220)는 포토다이오드 모듈(Tholabs LTD.)을 적용하였다.The photosensitive unit 220 was applied to a photodiode module (Tholabs LTD.).
스핀들(230)의 직경은 도 4의 경우 1mm이고 도 5의 경우 3mm이다.The diameter of the
상기 도 4 및 도 5에서 나타난 바와 같이 스핀들(230)의 직경이 1mm 혹은 3mm가 되더라도 본 발명의 측정 장치(200)의 전기적 신호와 런아웃 변위 사이의 상관관계가 선형적임을 확인 할 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, even when the diameter of the
다시 말해서 본 발명에 의해 측정된 런아웃 변위의 신뢰성이 높다는 사실을 확인할 수 있다.In other words, it can be confirmed that the reliability of the runout displacement measured by the present invention is high.
다시 말해서 소형 스핀들의 런아웃 변위 측정에서 상기 기준값이 특정 상수로 설정되며 상기 제2단계(S220)에서 상수의 상기 기준값을 적용함으로써 본 발명의 측정 장치(200)의 전기적 신호로부터 원하는 런아웃 변위 유추가 가능하다는 것을 알 수 있다.In other words, in the runout displacement measurement of the small spindle, the reference value is set to a specific constant, and the desired runout displacement can be derived from the electrical signal of the measuring
한편 상술한 바와 같은 본 발명에 의해 런아웃 변위를 산출한 후 상기 런아웃 변위의 피크 값을 분석하여 상기 스핀들(230)의 회전속도를 산출하는 제3단계(S230)를 더 포함하는 것도 가능하며, 상기 피크 값은 FFT(Fast Fourier Transform)방식에 의해 분석하여 상기 스핀들(230)의 회전속도를 산출할 수 있다.On the other hand, after calculating the runout displacement according to the present invention as described above may further include a third step (S230) for calculating the rotational speed of the
한편 상기 FFT는 널리 알려진 주파수 분석 방법이므로 자세한 설명은 생략한다.Meanwhile, since the FFT is a well known frequency analysis method, a detailed description thereof will be omitted.
한편 본 발명의 회전 속도 산출 방법(S230)에 의해 측정된 회전속도와 실측 데이터를 도 6을 참조하여 설명한다.Meanwhile, the rotational speed and the measured data measured by the rotational speed calculation method S230 of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
이때, 상기 각 그래프는 스핀들(230) 회전수가 2,000Hz(120,000rpm)인 경우를 나타낸 것이다.At this time, each graph shows a case where the
실측 데이터로서 상기 도 6에 나타난 바와 같이 상용센서에 의해 회전수가 2000Hz인 지점에서 피크가 나타나있다.(하측 그래프 참조)As actual data, as shown in FIG. 6, a peak appears at a point where the rotational speed is 2000 Hz by a commercial sensor (see the lower graph).
상기 상용센서는 정전용량형 센서로서 앞에서 언급했듯이 고속 스핀들에 대한 런아웃 측정은 가능하나 소형 스핀들에 적용이 불가능한 한계를 지니고 있다. 따라서 상기 도 6의 하측 그래프는 상기 정전용량형 센서로 측정 가능한 직경 크기의 스핀들에 대해 실험을 실시한 결과이다. The commercially available sensor is a capacitive sensor. As mentioned above, it is possible to measure runout of a high speed spindle, but it is not applicable to a small spindle. Therefore, the lower graph of FIG. 6 shows the results of experiments on a spindle having a diameter size that can be measured by the capacitive sensor.
상기 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해서도 2000Hz에서 피크점이 나타나며 이와 같은 비교 그래프에 의해 본 발명의 신뢰성이 높음을 확인할 수 있다.(상측 그래프 참조)As shown in FIG. 6, the peak point is also shown at 2000 Hz by the method of the present invention, and it can be confirmed that the reliability of the present invention is high by the comparison graph.
이상 설명한 공작기계의 스핀들(230)은 수평방향으로 배치된 경우(도 3참조)가 나타나 있다.The case where the
그러나, 본 발명은 이에 한하지 않고 상기 스핀들(230)이 도 7에 나타난 바와 같이 수직방향으로 배치되는 경우도 가능하다.However, the present invention is not limited thereto, and the
도 1은 본 발명의 런아웃 변위 측정 장치의 원리를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the principle of the runout displacement measuring apparatus of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 개념도,2 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명이 공작기계의 스핀들에 적용되는 것을 도시하는 개념도,3 is a conceptual diagram showing that the present invention is applied to a spindle of a machine tool,
도 4 및 도 5는 본 방법에 의해 산출된 런아웃 변위의 데이터와 실측된 런아웃 변위를 비교한 실험 그래프,4 and 5 are experimental graphs comparing the measured runout displacement and the data of the runout displacement calculated by the present method;
도 6은 본 발명의 회전 속도 산출 방법에 의해 측정된 회전속도와 실측 데이터를 비교한 실험 그래프,6 is an experimental graph comparing the rotational speed measured by the rotational speed calculation method of the present invention and actual data;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 런아웃 변위 측정 장치 110 : 광원100: runout displacement measuring device 110: light source
120 : 감광부 130 : 회전체120: photosensitive portion 130: a rotating body
140,150 : 광섬유 200 : 스핀들의 변위측정 장치140,150: Fiber 200: Spindle displacement measuring device
210 : 광원 220 : 감광부210: light source 220: photosensitive part
230 : 스핀들 240,250 : 광섬유230:
H : 홀더H: Holder
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JPH10132552A (en) * | 1996-11-01 | 1998-05-22 | Fuji Xerox Co Ltd | Form characteristic measuring device for cylinder, and manufacture of cylindrical electrophotographic photoreceptor |
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JPH10132552A (en) * | 1996-11-01 | 1998-05-22 | Fuji Xerox Co Ltd | Form characteristic measuring device for cylinder, and manufacture of cylindrical electrophotographic photoreceptor |
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