KR101102416B1 - 광강도 변조방식의 런아웃 변위 측정 장치 및 방법과 이를 이용한 스핀들 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

광강도 변조방식의 런아웃 변위 측정 장치 및 방법과 이를 이용한 스핀들 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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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.
런아웃, 스핀들, 감광부, 광강도 변조

Description

광강도 변조방식의 런아웃 변위 측정 장치 및 방법과 이를 이용한 스핀들 모니터링 장치 및 방법{Run out displacement measuring method and apparaus by optical intensity modulating type and spindle monitoring method and apparatus by using same}
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.
일반적으로 런아웃(run out)이라고 하는 것은 회전체가 회전을 하면서 그 중심축이 고정되지 못하고 소정의 변위만큼 흔들리는 것을 말한다.
이는 상기 회전체의 불균형이나 외력(external force) 또는 형상의 오차등에 의해 발생한다.
이러한 런아웃을 측정하기 위해 종래에는 접촉방식으로 다이얼게이지 또는 인디케이터를 사용하였다. 그런데 상기 접촉방식들은 고속회전 상태 스핀들의 런아웃 측정에 적용이 불가능 하다.
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.
또한 스핀들의 회전속도 측정을 위해 종래에는 비접촉식 타코미터 방식이나 반사형 광학측정 방식을 사용하였다.
그런데, 상기 비접촉식 타코미터의 경우 측정대상이 되는 회전체 직경이 작아질수록 반사영역이 줄어들고 이에 의해 반사광의 검출이 어려워 회전수을 측정하기가 어려운 문제점이 있었다.
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.
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.
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.
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.
이때, 상기 광원측 광섬유와 수신측 광섬유를 지지하는 홀더를 더 포함하는 것도 바람직하다.
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.
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.
도 1은 본 발명의 런아웃 변위 측정 장치(100)의 원리를 나타내는 개념도이다.
본 발명의 측정 장치(100)는 광원(110)과 감광부(120)와 회전체(130)를 포함한다.
상기 광원(110)에서 빛이 발광되며, 상기 광원(110)에서 제공되는 빛을 감광부(120)가 수신하여 전기적 신호로 변환한다.
이때, 상기 감광부(120)는 빛에너지를 전기적 에너지로 변환하는 것을 말하며 포토 다이오드나 포토 트랜지스터 또는 포토 디텍터가 될 수 있다.
상기 회전체(130)는 소정의 중심축을 기준으로 회전하는 물체를 말하며 통상 공작기계의 스핀들(spindle)과 같이 원통형상이다.
이때, 상기 회전체(130)의 런아웃에 의해 감광부(120)에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체(130)의 런아웃 변위를 측정하게 된다.
즉, 상기 회전체(130)가 회전을 하면 런아웃 운동에 의해 상기 광원(110)에서 감광부(120)로 향하는 빛을 차단하는 정도가 달라진다.
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.
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.
이러한 전기적 신호의 변화를 측정하면 상기 회전체(130)가 소형화, 고속화되어도 런아웃의 변위를 용이하고도 정밀하게 측정할 수 있다.
한편 상기 광원(110) 및 감광부(120)에 광섬유(140,150)를 더 포함하는 것도 바람직하며, 이에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
상기 도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
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.
상기 광섬유는 간단한 구조로써 빛을 원하는 경로로 전송하기에 용이하고 전송 중에 에너지 손실이 매우 적고 외부의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다.
본 발명은 이러한 광섬유를 상기 광원(110) 및 감광부(120)에 각각 설치하였으며, 이를 각각 광원측 광섬유(140) 및 수신측 광섬유(150)로 칭한다.
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.
본 실시예에서는 상기 광원(110)으로서 레이저 다이오드(laser diode)를 사용하고 감광부(120)로서는 포토 다이오드(photo diode)이 사용한 것이 예시된다.
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.
한편 상술한 각 광섬유(140,150)는 그 특성상 어느 정도의 강성과 함께 배선의 유연성을 구비한다.
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.
이하 런아웃의 변위를 측정하는 방법(S100)에 대해 설명한다.
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.
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.
상기 제1단계(S110)에서는 전기적 신호로서 전압을 측정할 수 있다.
상기 제2단계(S120)에서 기준값이란 상기 전기적 신호의 변화와 런아웃 변위사이의 상관관계를 나타내는 값으로 이미 설정되어 있다.
이러한 본 발명의 방법(S100)에 의해 상기 회전체(130)가 소형화, 고속화되어도 런아웃의 변위를 용이하고도 정밀하게 측정할 수 있다.
이하 본 발명의 방법(S100)과 장치(100)를 공작기계의 스핀들을 대상으로 하는 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.
실시예
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.
이때, 상기 광원(210), 광원측 광섬유(240), 수신측 광섬유(250), 그리고 감광부(220)는 앞서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명과 도면에서의 상세한 도시는 생략한다.
다만 본 실시예에서의 스핀들(230)이 상술한 회전체(130)를 대신한다라는 점이 상이하다.
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.
한편, 상기 광원측 광섬유(240))와 수신측 광섬유(250)를 지지하는 홀더(H)를 더 포함하는 것도 가능하다.
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.
이와 같은 홀더(H)에 의해 상기 각 광섬유(240,250)를 견고하게 고정할 수 있어 보다 정밀한 측정이 가능하다.
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.
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.
또한 상기 장착홈(H3,H4)의 경우 원형단면을 가진 홈 형상이 예시된다.
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.
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.
이하 상술한 장치(200)를 이용한 공작기계용 스핀들의 런아웃 변위를 측정하는 방법(S200)에 대해 설명한다.
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.
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.
즉, 상기 제1단계(S210)는 앞서 설명한 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 방법(S100)과 동일하여 자세한 설명은 생략한다.
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.
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.
이하 도 4와 도 5를 참조하여 상기 기준값 설정과 본 방법(S200)의 소형 스핀들에 대한 신뢰성에 대해 살펴본다.
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.
상기 그래프의 가로축은 런아웃 변위이고 세로축은 상기 감광부(220)에서 발생된 전기적 신호(전압)을 나타낸다.
한편, 상기 도 4 및 도 5에서 ■는 상기 실측데이터를 나타내고 직선은 본 발명에 의해 획득된 데이터를 linear fit한 데이터이다.
이때, 상기 실험은 광원(210)으로서 소형 레이저 다이오드 모듈타입을 적용 하였으며 파장은 650nm이고, 출력은 5mW이다.
감광부(220)는 포토다이오드 모듈(Tholabs LTD.)을 적용하였다.
스핀들(230)의 직경은 도 4의 경우 1mm이고 도 5의 경우 3mm이다.
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.
다시 말해서 본 발명에 의해 측정된 런아웃 변위의 신뢰성이 높다는 사실을 확인할 수 있다.
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.
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.
한편 상기 FFT는 널리 알려진 주파수 분석 방법이므로 자세한 설명은 생략한다.
한편 본 발명의 회전 속도 산출 방법(S230)에 의해 측정된 회전속도와 실측 데이터를 도 6을 참조하여 설명한다.
이때, 상기 각 그래프는 스핀들(230) 회전수가 2,000Hz(120,000rpm)인 경우를 나타낸 것이다.
실측 데이터로서 상기 도 6에 나타난 바와 같이 상용센서에 의해 회전수가 2000Hz인 지점에서 피크가 나타나있다.(하측 그래프 참조)
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.
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)
이상 설명한 공작기계의 스핀들(230)은 수평방향으로 배치된 경우(도 3참조)가 나타나 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한하지 않고 상기 스핀들(230)이 도 7에 나타난 바와 같이 수직방향으로 배치되는 경우도 가능하다.
도 1은 본 발명의 런아웃 변위 측정 장치의 원리를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명이 공작기계의 스핀들에 적용되는 것을 도시하는 개념도,
도 4 및 도 5는 본 방법에 의해 산출된 런아웃 변위의 데이터와 실측된 런아웃 변위를 비교한 실험 그래프,
도 6은 본 발명의 회전 속도 산출 방법에 의해 측정된 회전속도와 실측 데이터를 비교한 실험 그래프,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 런아웃 변위 측정 장치 110 : 광원
120 : 감광부 130 : 회전체
140,150 : 광섬유 200 : 스핀들의 변위측정 장치
210 : 광원 220 : 감광부
230 : 스핀들 240,250 : 광섬유
H : 홀더

Claims (8)

  1. 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 장치로서,
    광원과, 상기 광원에서 제공되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 감광부와, 상기 광원과 감광부사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 감광부에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 회전체를 포함하되,
    상기 광원측에 배치되는 광원측 광섬유와 상기 감광부에 배치되는 수신측 광섬유를 더 포함하여
    상기 광원에서 제공되는 빛이 상기 광원측 광섬유를 통과한 후 수신측 광섬유를 통해 감광부로 조사되도록하여
    상기 회전체의 런아웃에 의해 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조 방식의 런아웃 변위 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 회전체의 런아웃 변위를 측정하는 방법으로서,
    광원과, 상기 광원에서 제공되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 감광부와, 상기 광원과 감광부사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 감광부에 조 사되는 빛의 양을 변화시키는 회전체를 포함하되,
    (1) 상기 회전체의 런아웃에 의해 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하는 제1단계와,
    (2) 상기 전기적 신호의 변화를 이미 설정된 기준값과 비교하여 상기 회전체의 런아웃 변위를 산출하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조 방식의 런아웃 변위 측정 방법.
  4. 공작기계용 스핀들의 런아웃 변위를 측정하는 장치로서,
    광원 및 상기 광원에 설치되는 광원측 광섬유와,
    상기 광원에서 제공되는 빛을 수신하는 수신측 광섬유 및 상기 수신측 광섬유를 통해 수신된 빛을 전기적 신호로 변환하는 감광부와,
    상기 광원과 감광부사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 수신측 광섬유에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 공작기계의 스핀들을 포함하여,
    상기 스핀들의 런아웃에 의해 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하여 상기 스핀들의 런아웃 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조방식의 공작기계용 스핀들의 모니터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광원측 광섬유와 수신측 광섬유를 지지하는 홀더를 더 포함하되,
    상기 홀더는 육면체 형상의 본체와, 상기 본체 중앙부에 요홈되어 상기 스핀 들이 수용되는 스핀들 수용부와, 상기 스핀들 수용부 양측에 형성되어 상기 각 광섬유가 장착되는 장착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조방식의 스핀들 모니터링 장치.
  6. 공작기계용 스핀들의 런아웃 변위를 측정하는 방법으로서,
    광원 및 상기 광원에 설치되는 광원측 광섬유와,
    상기 광원에서 제공되는 빛을 수신하는 수신측 광섬유 및 상기 수신측 광섬유를 통해 수신된 빛을 전기적 신호로 변환하는 감광부와,
    상기 광원과 감광부사이에 배치되되 런아웃 운동에 의해 상기 수신측 광섬유에 조사되는 빛의 양을 변화시키는 공작기계의 스핀들을 포함하되,
    (1) 상기 스핀들의 런아웃에 의해 감광부에서 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정하는 제1단계와,
    (2) 상기 전기적 신호의 변화를 이미 설정된 기준값과 비교하여 상기 스핀들의 런아웃 변위를 산출하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조방식의 스핀들 모니터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2단계에 의해 런아웃 변위를 산출한 후 상기 런아웃 변위의 피크 값을 분석하여 상기 스핀들의 회전속도를 산출하는 제3단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조방식의 스핀들 모니터링 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3단계는 상기 런아웃 변위의 피크 값을 FFT방식에 의해 스핀들의 회전속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 광강도 변조방식의 스핀들 모니터링 방법.
KR1020090043172A 2009-05-18 2009-05-18 광강도 변조방식의 런아웃 변위 측정 장치 및 방법과 이를 이용한 스핀들 모니터링 장치 및 방법 KR101102416B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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