• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.79-83
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• 2001

A cone-shaped active magnetic bearing spindle system for high speed internal grinding is designed and tested. The cone-shaped AMB system consists of only 4 couples of magnet, it can be smaller and lighter than conventional radial-axial-type AMB system. In this paper, the cone-shaped electromagnets are designed by magnetic circuit theory, and de-coupled direct feedback PID controller is applied to control the coupled magnetic bearings. The designed cone-shaped AMB spindle system is built and constructed with a digital control system, and tested its stbility and dynamic performances. As the results of the tests, this spindle runs up to 40,000 rpm with about 5 ${\mu}{\textrm}{m}$ of runout, and the AMB system provides high damping ratio eliminating overshoot and resonance speed.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.435-436
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• 2006

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2000년도 추계학술대회논문집 - 한국공작기계학회
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• pp.285-290
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• 2000

Unsteady-state temperature distributions and thermal deformations in high speed spindle are studied. For the analysis, three dimensional model is built considering heat transfer characteristics such as natural and forced convection coefficients Temperature distributions and thermal deformations are analyzed by using the finite element method. Results of analysis are compared with the measured data.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.416-423
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• 2004

This paper presents the thermal characteristic analysis of a high-speed horizontal machining center with spindle speed of 50,000rpm and feedrate of 120m/fin. The spindle system is designed based on the built-in motor, angular contact ceramic ball bearings, oil-air lubrication and oil-jacket cooling method. The X-axis and Y-axis feeding systems are composed of the linear motors and linear motion guides, and the Z-axis feeding system is composed of the servo-motor, ball screw and linear motion guides. The thermal characteristics such as the temperature distribution, temperature rise, thermal deformation and step response, are estimated based on the finite element model of machining center and the heat generation rates of heat sources related to the machine operation conditions. Especially, the thermal time constant assessed from the step response function is introduced as an index of thermal response characteristics.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.30-37
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• 2004

This paper presents the thermal characteristic analysis of a high-speed horizontal machining center with spindle speed of 50,000rpm and feedrate of 120m／min. The spindle system is designed based on the built-in motor, angular contact ceramic ball bearings, oil-air lubrication and oil-jacket cooling method. The X-axis and Y-axis feeding systems are composed of the linear motors and linear motion guides, and the Z-axis feeding system is composed of the servo-motor, ball screw and linear motion guides. The thermal characteristics such as the temperature distribution, temperature rise, thermal deformation and step response, are estimated based on the finite element model of machining center and the heat generation rates of heat sources related to the machine operation conditions. Especially, the thermal time constant assessed from the step response function is introduced as an index of thermal response characteristics.

• 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.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집 - 한국공작기계학회
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• pp.121-126
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• 2000

This research proposes a new advanced control method and demonstrates its realization in part. By incorporating shape machining and cutting force control at a time, this integrated scheme makes it possible to machine a desired shape and avoid the trouble of programming feedrate and spindle speed before machining and also reduce the shape error. The main idea proposed to achieve those goals consists in giving commanded path and desired cutting force at the same time. which makes it possible for position and force controller to distribute the corresponding velocity of individual axes and main spindle by an appropriate interpolation. That indicates we can replace the built-in interpolator of commercial machine tools by the developed algorithm.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권1호
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• pp.105-111
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• 2013

주축은 공작기계의 핵심요소로서 주축의 정 동적 특성은 공작물의 가공정밀도에 직접적으로 영향을 미친다. 주축의 특성은 축 크기, 베어링 간격, 내장모터의 위치 등에 의해 결정된다. 그러므로 축 크기, 베어링 간격, 모터위치의 선정은 주축 특성을 개선하는데 중요한 요소라 할 수 있다. 본 논문은 40,000rpm 고속주축의 정 동적 해석과 최적 설계에 관한 연구로, 유한요소해석과 최적화를 위한 통계분석을 하였다. 이를 위하여 반응표면법을 사용하여 목적함수와 설계변수를 최적화하였다. 최적화 대상은 주축의 고유진동수의 최대화와 변위의 최소화이다. 설계변수는 축길이, 축직경, 베어링 간격, 모터위치로 선정했다. 최적설계를 통해 도출된 설계안으로 초기모델보다 개선된 결과를 얻을 수 있었고, 본 연구의 결과를 주축 설계에 적용하면 주축의 정 동적 특성 개선에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권9호
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• pp.892-898
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• 2009

In this paper, a cause of a shock of an industrial chop saw is identified by experimental method and the shock is reduced by structural modifications. For the shock identification, vibration signals are measured by an accelerometer when the chop saw operates. Through some experiments, it is found that the shock is occurred by a slip between a spindle and a wheelwasher of the chop saw. To reduce the shock, One method is to lower the mass moment of inertia of the wheelwasher and the angular rotating acceleration of it. Another method is to broaden a contact area between the wheelwasher and the spindle. After designing and analyzing the wheelwasher and the spindle mechanically, a prototype of them is built. With the manufactured prototype, the performances and design requirements of them are experimentally verified by the response measurements.

• 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.