• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.238-244
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• 2017

공작기계 응용에 있어서 고속 및 고효율 가공의 추세는 스핀들의 고속화를 지속적으로 요구하고 있다. 내장형 모터를 장착한 스핀들은 가공시스템의 구조를 단순하게 한다. 하지만 로터에는 불평형 질량에 의해 진동이 발생하며, 이를 제거하기 위한 밸런싱 작업은 필수적이다. 이 논문에서는 내장형 모터를 장착한 고속 스핀들의 동적거동을 해석하였다. 불평형 질량, 베어링 강성, 회전 속도의 변화에 따른 휘돌림 궤적을 해석하였고, 이를 저감시키는 방법을 모색하였다. 또한 Timoshenko 빔 요소를 적용하여 스핀들-베어링 시스템을 모델링하고, 영향 계수법을 적용하여 밸런싱 과정을 시뮬레이션 하였다. 스핀들의 경우, 불평형 하중이 작용할 때, 베어링 지지점에서 가장 작은 휘돌림 궤적이 나타났으며, 양단에서 가장 큰 휘돌림 궤적을 나타내었다. 스핀들의 회전속도가 증가함에 따라 스핀들 선단에서의 휘돌림 궤적도 증가하였다. 베어링의 강성이 커짐에 따라 휘돌림 궤적 또한 증가하였다. 밸런싱 전, 후의 휘돌림 궤적 반경은 최대 73%까지 감소함을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 CNC 자동선반의 스핀들 고속화에 중요한 정보를 제공하고 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.27-31
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• 1996

연사기는 장섬유가 천연섬유와 유사한 섬유의 성질을 갖도록 하거나 면사, 모사 등의 단섬유사의 인장강도를 높여주기 위해서 실을 꼬아주는 기계를 가리키며 여러 가지의 연사기 가운데 생산성이 높은 2-for-1 연사기가 널리 사용되고 있다. 2-for-1 연사기는 고정된 급사 보빈과 이것을 관통하는 중공스핀들, 실이 통과하는 구멍(yarn guide)을 가진 디스크와 실을 감는 장치등으로 구성되어 있다. 고정된 보빈에서 풀려 나온 실이 스핀들을 거쳐 회전하는 yarn guide를 통과하면서 실이 한 번 꼬이고 yarn guide를 빠져나온 실이 감기면서 다시 꼬이므로 1회전당 2회 꼬이게 되어 2-for-1이라는 이름이 붙여졌다[1]. 2-for-1연사기의 스핀들은 대개 10,000-15,000rpm으로 회전하며 고속으로 올라갈수록 생산성이 증대되기 때문에 고속화를 위한 노력이 계속되고 있으나 고속화를 가로막는 중요한 애로기술의 하나가 소음, 진동저감기술이다. 본 연구에서는 스핀들 32개짜리로 특별제작된 2-for-1 연사기에서 가장 중요한 소음으로 인식되고 있는 스핀들 소음의 소음원인을 규명하고자 하였다. 소음원인의 분석에는 다중입력/단일출력(MISO)모형을 이용한 신호 해석법을 사용하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1997년도 제26회 추계학술대회
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• pp.129-134
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• 1997

현재 외부 가압 공기베어링이 사용되어지는 분야는 PCB 기판, 엔진의 연료분사노즐 등의 고속가공용 스핀들, 전자 기기, 광학 기기 등에 사용되는 초정밀 부품가공용 스핀들, 정밀 측정 기기, 의료 기기, 저온 팽창기등 상대운동을 하는 많은 분야에서 이용되고 있으며, 이들 분야의 고속화 및 고정밀화 추세에 따라 고속에서의 안정성과 높은 운전정밀도가 보장된 외부 가압 공기 베어링이 요구되고 있다. 정밀 스핀들 시스템에 공기베어링이 사용되는 이유는 윤활제인 공기의 압축성에 기인된 평균화효과로 인하여 어느 정도 형상오차가 존재하더라도 축의 회전 시 떨림 진폭이 흡수되어 높은 운전정밀도를 유지하며 운전이 가능하기 때문이다. 그러나, 공기의 압축성에 의한 평균화효과로 어느 정도의 떨림 진폭은 흡수되나 형상오차에 의한 떨림 진폭은 작은 크기라도 여전히 남아있게 된다. 따라서, 초정밀 가공 기기나 정밀 측정 기기 등 높은 운전정밀도가 요구되는 곳에 공기베어링이 사용될 경우에 있어서 형상오차는 운전정밀도에 영향을 미치는 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 각각 두 개의 오비 가압 공기 저널 및 스러스트 베어링으로 구성된 스핀들 시스템에 대한 축과 베어링의 직각도 오차가 운전정밀도에 미치는 영향에 대해 해석하고 결과를 고찰하여 스핀들 시스템에 있어서 형상 공차에 대한 기초 설계자료를 제시하고자 한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.186-193
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• 2005

본 논문에서는 산업체 CNC(Computer Numerical Control) 분야에서 사용되는 빌트인 타입 스핀들 모터를 구동하기 위한 기법을 제시하였다. 저속 영역에서 유리한 전류 모델과 고속 영역에서 유리한 전압 모델을 혼합해서 사용하는 고피나스 모델 자속추정기는 회전자 자속추정을 위하여 이용하였다. 그리고 약계자 제어를 사용하여 스핀들 모터를 고속 운전하였다. 시뮬레이션과 실험을 통해 약계자 영역에서의 스핀들 모터 고속운전을 확인하였다.

• 연구논문집
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• 통권27호
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• pp.127-139
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• 1997

투포원 연사기는 스핀들 1회전에 2회의 꼬임을 부가하여 실의 신축성과 인장강도 및 내마모성을 증가시키며, 특수한 목적의 의장사를 만드는 섬유기계이다. 스핀들 유니트는 고속 회전중에 안정화된 운동이 지속되도록 구조설계가 요구되는 핵심장치로서 스핀들 유니트의 동특성 해석은 고속 스핀들 유니트설계의 최적화를 도모할 수 있을 것이다. 스핀들 유니트는 블레이드와 로타리 디스크로 구성되어 있으며, 스핀들 축에 대하여 회전체 형상을 유지 하고 있다. 동특성 해석을 수행하기 위하여 전달 매트릭스 해석법을 정의하고 해석용 프로그램인 SPINDLE을 이용하여 비틀림과 굽힘 고유진동수를 해석하였으며, 운전회전수에서 변위모우드를 분석하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.604-608
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• 2004

In this paper, an efficient method is proposed to analyze the radial error of a miniaturized-high speed spindle system. Initially, a device is constructed for measuring the radial error motion using capacitance sensors. The capacitance sensors are placed perpendicular to the axis of the shaft and at 90o to each other. The spindle is rotated at high speed and the profile of the spindle is recorded. An algorithm is developed for analyzing the spindle data and determining the radial error of spindle. The present algorithm uses homogeneous transform matrix (HTM) method and iterative process for determining the radial error. The analysis procedure is performed for different speeds of the spindle. The data obtained from the present system and the results of evaluation are also presented in this paper. It is observed that this method is effective in determining and analyzing the spindle errors for high speed miniaturized spindle.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.329-330
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• 2010

과거 볼베어링을 이용하던 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive)의 스핀들 모터는 유체 동역학 베어링(FDB: Fluid Dynamic Bearing) 장착으로 저전력 소비 및 고속 구동이 가능하게 되었다. 하드 디스크 드라이브에서 스핀들 모터의 제어는 주된 읽기 쓰기 동작을 위한 가장 기본적인 제반 여건이며, 단위 면적당 데이터(BPI)가 증가함에 따라서 스핀들 모터의 제어 성능은 드라이브 성능과 직결되는 더욱 중요한 인자중의 하나가 되었다. 본 논문에서는 스핀들 모터의 샘플링 주기를 기존 대비 4배 증가하여 제어 성능 향상하는 4배속 스핀들 모터 제어 방법을 제시하고 있다.

• 전기의세계
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• 제48권6호
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• pp.29-35
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• 1999

• 전기의세계
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• 제45권1호
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• pp.28-32
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• 1996

드라이브 기술의 최신동향 및 향후 전망에 대해 앞으로 전개될 항목을 간략히 요약하면 다음과 같다. 1. 모듈화 및 소형화 2. 직류 전압원의 고전압화 3. 드라이브와 NC간의 간편한 연결 4. NC의 조작화면을 통한 손쉬운 파라미터 조정 5. 디지탈 폐루프 제어 채용(FULL 디지탈화) 6. 에너지 절감형 모델 개발 7. 사용자 편의 기능의 확대 서보/스핀들 드라이브 설계기술의 최신동향 및 향후 개발 전망에 대해서 특징, 기능을 중심으로 이상과 같이 간략하게 설명하였다. 본고가 드라이브 기술 개발에 힘쓰는 관련 engineer들에게 조금이나마 참고가 되길 기대한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제12권2호
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• pp.41-47
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• 1996

고속에서 작동하는 공기동압 스핀들을 개발하기 위해 축방향 하중을 포함하여 설계와 관련된 문제들을 살펴보았다. 협곡이론에 근거한 지배방정식을 사용하였고, 차분법을 사용하여 해석하였다. 설계인자인 홈의 형상, 홈의 각도, 회전수, 그리고 편심량 등을 사용하여 축방향과 원주방향의 압력분포를 수치해석적으로 구하였다.