KR0161339B1 - 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치 - Google Patents

컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR0161339B1
KR0161339B1 KR1019950030413A KR19950030413A KR0161339B1 KR 0161339 B1 KR0161339 B1 KR 0161339B1 KR 1019950030413 A KR1019950030413 A KR 1019950030413A KR 19950030413 A KR19950030413 A KR 19950030413A KR 0161339 B1 KR0161339 B1 KR 0161339B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
machine tool
spheres
error
measuring
controller
Prior art date
Application number
KR1019950030413A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970014923A (ko
Inventor
이재종
양민양
Original Assignee
서상기
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서상기, 한국기계연구원 filed Critical 서상기
Priority to KR1019950030413A priority Critical patent/KR0161339B1/ko
Publication of KR970014923A publication Critical patent/KR970014923A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0161339B1 publication Critical patent/KR0161339B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0003—Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • G05B19/4145—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller characterised by using same processor to execute programmable controller and numerical controller function [CNC] and PC controlled NC [PCNC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

본 발명은 컴퓨터수치제어(CNC) 공작기계의 열변형 오차측정장치에 관한 것으로서, 특히에 컴퓨터수치제어 공작기계의 치구(1)에 고정봉(2)(16)에 의해 서로 X,Y,Z방향으로 이격되게 장착되는 구(3,5)와; 제어기(12)에 의해 제어되는 상기 컴퓨터수치제어 공작기계의 주축(8)에 설치되어 상기 구(3,5)의 중심좌표를 측정하는 접촉식 프로브(7)와; 상기 제어기(12)와 온도측정기(10)로부터 각각 상기 구(3,5)의 중심좌표와 공작기계의 위치별 발생온도를 전송받아 작업시간의 변화에 따라 발생되는 상기 주축(8)의 열변형오차를 X,Y,Z방향으로 측정하는 연산기(11)로 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치에 관한 것이다.

Description

컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치
제1도는 본 발명에 따른 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치중 치구에 장착된 구를 나타내는 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치를 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 공작기계용 치구 2 : 고정봉
3,5 : 구 4 : 치구 베이스
7 : 접촉식 프로브 8 : 주축
10 : 온도측정기 11 : 측정데이터 해석용 컴퓨터
12 : 주축 제어기 13 : 직렬통신인터페이스
14 : 컬럼
본 발명은 컴퓨터수치제어(CNC) 공작기계의 열변형 오차측정장치에 관한 것으로서, 특히 측정실 및 작업 현장에서 작업의 방해없이 공작기계의 머시닝센터 열변형 오차의 측정이 가능하고, 작업 도중에 측정한 결과를 온 라인(On-Line)으로 측정·해석할 수 있고, 진구도가 높은 구를 사용함으로써 기하학적으로 정확한 측정이 이루어지기 때문에 열변형 오차측정의 신뢰성이 높은 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계에서 발생하는 오차중 열변형오차는 약 50% 정도를 차지하고 있으나, 열변형오차가 비선형적(Non-Linear)인 특성을 가지고 있기 때문에 그 측정 방법에 있어서 아직까지 실용화 단계에 이르지 못하고 있다.
한편, 열변형오차의 측정 방법으로 테스트바(Test Bar) 및 다이얼게이지(Dial Gage)를 이용하는 방법과 아티팩트(Artifact)(측정기준으로 사용되는 기준품: 예컨대, 원추형태, 사각형태, 제품모델)를 사용하는 방법 등이 있다.
먼저, 테스트바(Test Bar) 및 다이얼게이지(Dial Gage)를 이용하는 방법은 공작기계를 생산하는 업체에서 공작기계를 제작한 후, 공작기계의 제반 오차특성을 측정하기 위한 목적으로 사용되는 측정실용 방법인데, 이 측정방법은 한번의 세트업(Set Up)으로 5~6시간 정도의 오차변화를 연속 측정하기 때문에 측정시간이 길어지고, 측정중에는 다른 작업이 곤란하며, 항온·항습의 측정실 측정조건에서 측정하기 때문에 이때, 얻어진 측정결과를 실제 작업현장에 적용하기 곤란한 문제점이 있다.
또한, 아티팩트를 사용하는 방법은 부분적으로 아티팩트와 동일한 제품을 가공한 후, 아티팩트와 가공률의 좌표값을 비교하여 오차를 측정하는 방법으로 주로 기하오차를 측정하는데 이용되지만, 공작기계에서 가공된 제품의 좌표값과 아티팩트의 좌표를 3차원 측정기를 이용하여 비교하는데에 많은 시간이 소요되는 문제가 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하여 측정실뿐만 아니라 작업 현장에서도 작업의 방해없이 공작기계의 열변형오차를 측정할 수 있고, 작업중에 측정한 결과를 온-라인(On-Line)으로 측정·해석이 가능하고, 진구도가 높은 구를 사용함으로써 기하학적으로 정확한 측정이 이루어지기 때문에 열변형 오차측정의 신뢰성이 높은 컴퓨터수치제어(CNC) 공작기계의 열변형 오차측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 컴퓨터수치제어 공작기계의 치구에 고정봉에 의해 서로 X,Y,Z방향으로 이격되게 장착되는 구와; 제어기에 의해 제어되는 상기 컴퓨터수치제어 공작기계의 주축에 설치되어 상기 구의 중심좌표를 측정하는 접촉식 프로브와; 상기 제어기와 온도측정기로부터 각각 상기 구의 중심좌표와 공작기계의 위치별 발생온도를 전송받아 작업시간의 변화에 따라 발생되는 상기 주축의 열변형오차를 X,Y,Z방향으로 측정하는 연산기로 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치를 제공한다.
도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
본 발명은 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 공작기계용 치공구(Fixture)(1)에 0.1㎛의 진구도를 가진 두 개의 마스터구(Master Ball)(3,5)를 공작 기계의 작업영역을 고려하여 X,Y,Z 방향의 오차측정을 할 수 있도록 두 개의 구(3,5) 중심좌표를 서로 X,Y,Z 방향으로 각각 δX=300mm, δY=200mm, δZ=250mm 떨어지게 대각선 방향으로 설치한다.
여기서, 직경 ∮25mm의 구(3,5)의 설치방법은 먼저, 베이스(4)에 의해 지지되는 500mm×400mm의 치구(1)를 공작기계의 머시닝센터에 고정시키고, 각각 25mm, 275mm의 길이를 갖는 고정봉(2,16)은 일단이 치구(1)의 전면에 수평방향으로 나합되고, 타단에 각각 구(3,5)가 나합된다.
이때, 구(3,5)는 0.1㎛ 이하의 고진구도를 갖는 구가 사용되며, 이러한 고진구도를 구를 사용함으로써 측정 데이터의 신뢰성이 더욱 높아지게 된다.
또한, 치구(1)에 설치되어 있는 두 개의 구(3)(5)에는 그 전방측에 각 구의 중심좌표를 측정하기 위한 접촉식프로브(7)가 설치되어 있다.
즉, 공작기계의 3차원이동용 주축(8)중 Y축주축상을 이동하는 컬럼(7)에 접촉식프로브(7)가 장착되고, 주축제어기(12)에 의해 제어되는 칼럼, 주축을 따라 접촉식 프로브는 3차원방향으로 이동하게 된다.
이때, 접촉식프로브(7)는 주축제어기(12)에 의해 제어되는 컬럼(14)과 주축(8)을 따라 X,Y,Z 방향의 3차원 이동되면서 구(3,5)의 중심좌표를 측정하게 된다.
여기서, 주축제어기(12)에서는 접촉식프로브(7)에 의해 측정되는 구(3,5)의 중심좌표를 읽어내어 직렬통신인터페이스(13)를 통해 측정데이터해석용 컴퓨터인 연산기(11)로 전송하게 되고, 온도측정기(10)에서는 공작기계의 위치별 발생온도를 측정하여 직렬통신인터페이스(13)를 통해 연산기(11)로 송출하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 열변형 오차측정장치의 동작을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 열변형 오차측정장치의 측정원리는 구(3,5)가 장착된 치구(1)를 공작기계의 머시닝센터에 설치한 후, 온도측정기(10)를 이용하여 공작기계의 위치별 발생온도를 측정하고, 접촉식 프로브(7)에 의해 측정되는 각구(3,5)의 중심좌표를 제어기(12)를 통해 연산기(11)에 전송한다.
이때, 제어기(12)와 온도측정기(10)로부터 측정데이터를 전송받은 연산기(11)에서는 공작기계의 작업시간에 따라 발생되는 주축(8)의 열변형오차를 X,Y,Z 방향으로 해석하게 된다.
더욱 상세히 설명하면, 구(3)의 표면을 YZ, ZX 평면상에서 각각 3점을 측정하여 구의 중심좌표를 측정하고, 구(5)의 중심좌표를 상기한 방법으로 다시 구한 후, 두 개의 구(3,5) 중심좌표값의 차이를 이용하여 공작기계의 이동오차를 측정할 수 있으며, 각구의 중심좌표값의 변화를 이용하여 시간에 따른 공작기계의 열변형 오차를 측정한다.
먼저, 공작기계의 이동에 의한 X, Y, Z 방향의 이동오차 δmx, δmy, δmz는 이하와 같으며, 여기서 n은 반복 측정횟수이고, Vx1i와 Vx2i는 X방향에서, Vy1i와 Vy2i는 Y방향에서, Vz1i와 Vz2i는 Z방향에서 측정한 구(3,5)의 측정값이며, CMMx, CMMy, CMMz는 3차원 측정기에서 측정한 구(3,5) 사이의 X, Y, Z 방향의 측정값이다.
또한, 구(3)의 CNC 공작기계의 X, Y, Z 방향의 열변형오차 δTx1, δTy1, δTz1은
과 같이 계산할 수 있고, 여기서
는 열변형이 발생하기 전의 임의의 측정값이며,는 임의의 온도 T에서 접속식 프로브(7)로 측정한 구(3)의 중심 좌표값이다.
그리고, 구(5)의 CNC 공작기계의 X, Y, Z 방향의 열변형오차는
로 표현할 수 있으며, 여기서는 임의의 온도 T에서 접촉식 프로브(7)로 측정한 구(5)의 중심좌표의 측정값이다.
따라서, 구(3) 및 구(5)의 열변형 오차는 구 사이의 측정오차에서 이동오차를 빼줌으로써 측정할 수 있고, 이는 궁극적으로 본 발명에 따른 열변형 오차측정장치에 의해 공작기계의 총오차도 측정할 수 있음을 의미하며, 그 의미를 식으로 표현하면 다음과 같다.
열변형 오차 + 이동 오차(기하 오차) = 측정 오차 (10)
본 발명은 측정실뿐만 아니라 작업 현장에서도 작업의 방해없이 공작기계의 열변형오차를 측정할 수 있고, 작업중에 측정한 결과를 온-라인(On-Line)으로 측정·해석이 가능하고, 진구도가 높은 구를 사용함으로써 기하학적으로 정확한 측정이 이루어지기 때문에 오차측정의 신뢰성이 높다.

Claims (1)

  1. 컴퓨터수치제어 공작기계의 치구(1)에 고정봉(2)(16)에 의해 서로 X,Y,Z방향으로 이격되게 장착되는 구(3,5)와; 제어기(12)에 의해 제어되는 상기 컴퓨터수치제어 공작기계의 주축(8)에 설치되어 상기 구(3,5)의 중심좌표를 측정하는 접촉식 프로브(7)와; 상기 제어기(12)와 온도측정기(10)로부터 각각 상기 구(3,5)의 중심좌표와 공작기계의 위치별 발생온도를 전송받아 작업시간의 변화에 따라 발생되는 상기 주축(8)의 열변형오차를 X,Y,Z방향으로 측정하는 연산기(11)로 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치.
KR1019950030413A 1995-09-18 1995-09-18 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치 KR0161339B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950030413A KR0161339B1 (ko) 1995-09-18 1995-09-18 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950030413A KR0161339B1 (ko) 1995-09-18 1995-09-18 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970014923A KR970014923A (ko) 1997-04-28
KR0161339B1 true KR0161339B1 (ko) 1999-01-15

Family

ID=19427061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950030413A KR0161339B1 (ko) 1995-09-18 1995-09-18 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR0161339B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783827B1 (ko) * 2006-11-27 2007-12-10 기아자동차주식회사 캠 피어싱 부시 홀 가공 장치
KR101456401B1 (ko) * 2010-09-17 2014-10-31 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 가공 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783827B1 (ko) * 2006-11-27 2007-12-10 기아자동차주식회사 캠 피어싱 부시 홀 가공 장치
KR101456401B1 (ko) * 2010-09-17 2014-10-31 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 가공 방법
US9067283B2 (en) 2010-09-17 2015-06-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Machining method

Also Published As

Publication number Publication date
KR970014923A (ko) 1997-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR910005508B1 (ko) 컴퓨터 원용 키이니매틱 트랜듀서 링크 시스템 및 그 시스템을 사용한 nc 공작기계 정밀도의 측정 및 해석방법
JP2809948B2 (ja) 計算機数値制御機械用の整合装置
CN106471334B (zh) 测量探头的校准
US7278222B2 (en) Method for measuring a program-controlled machine tool
WO2021189298A1 (zh) 一种ca双摆头五轴数控机床摆头位置误差检测与辨识方法
EP1128156A1 (en) Method and apparatus for automatically compensating for measurement error
CN110539020A (zh) 一种双五轴镜像铣机床的精度自诊断方法
JPS63134151A (ja) ツール設定位置の検査装置及び検査方法
CN109794805A (zh) 一种锥孔加工母线偏差自动检测装置及其检测方法
CN114623772B (zh) 机械加工零部件四轴在线检测柔性平台及检测方法
JP2001141444A (ja) Ｖ溝形状測定方法及び装置
CN108332642B (zh) 一种直角头精度检测方法
CA1310092C (en) Method for determining position within the measuring volume of a coordinate measuring machine and the like and system therefor
KR0161339B1 (ko) 컴퓨터수치제어 공작기계의 열변형 오차측정장치
JP6933603B2 (ja) 工作機械の計測能力評価方法及びプログラム
Rępalska et al. The share of the probe errors in on-machine measurements
Knapp et al. Testing the contouring performance in 6 degrees of freedom
CN207649573U (zh) 一种用于精密机械加工的三坐标检测装置
US5800247A (en) Non-contact gaging apparatus and method
Zhan‐Qiang et al. On‐machine measurement of workpieces with the cutting tool
Li Real-time prediction of workpiece errors for a CNC turning centre, Part 1. Measurement and identification
Nikam Coordinate Measuring Machine (CMM)
KR100290766B1 (ko) 컴퓨터수치제어공작기계의작업공간에존재하는오차측정구및그측정방법
JP2651151B2 (ja) 工具径測定方法
JP3015636B2 (ja) 機上形状計測方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110822

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120802

Year of fee payment: 15

LAPS Lapse due to unpaid annual fee