KR100467154B1 - 기계가공 가공물의 실시간 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계가공 가공물의 실시간 측정 시스템 및 그 측정방법에 관한 것으로, 특히 밀링이나 방전가공기 그리고 머시닝센터 등과 같은 CNC 공작기계를 이용하여 금형작업 등과 같은 기계가공을 할 경우, 가공을 한 후 그 작업결과를 평가하기 위하여 측정을 할 경우가 있는데, 이 경우 공작기계에서 가공작업이 끝난 후 그 자리에서 바로 측정을 실시할 수 있도록 하여 측정에 따른 불편을 해결하고, 측정시간을 단축하여 전체적인 가공 공정시간을 단축하여 생산성을 높이도록 한 것이다.

본 발명에 따른 기계가공 가공물의 측정 시스템은, 공작기계제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계와 3차원 측정기를 기능적으로 일체화 시키기 위하여 상기 3차원 측정기의 위치 제어를 구동모터를 구동시켜 실행하는 구동모터제어시스템과 측정용 푸루브의 이동량과 위치를 인식하여 그 상태를 좌표화 하는 좌표표시시스템이 공작기계 제어시스템에 통합되어 있으며, 상기 구동모터제어시스템과 좌표표시시스템 그리고 공작기계 제어시스템과 부분 또는 선택적으로 연동되어 정보를 교환하고 처리하는 실시간측정시스템(RMS)을 구비하고, 상기 측정용 푸루브는 공작기계의 매거진에 장착시켜 구동모터제어시스템에 의해 위치제어 및 측정을 실시간으로 실행하도록 구성한 것을 특징으로 하며,

기계가공 가공물의 측정방법은, 공작기계의 매거진 장착된 측정용 푸루브를 기준으로 기계가공을 마친 측정 대상 가공물을 곧바로 측정 대상 위치에 정렬하는가공물정렬단계와, 상기 가공물정렬단계를 통해 얼라인먼트된 가공물에 대하여 공작기계 제어시스템에 연동되는 구동모터제어시스템을 통해 측정용 푸루브의 위치제어를 실행시켜 가공물에 대한 측정을 실행하는 단계와, 상기 측정용 푸루브의 위치제어를 통해 실시된 가공물에 대한 측정 정보를 푸루브의 좌표값과 이동량으로 연산하여 실시간으로 측정 결과를 처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 측정 신뢰성 저하없이 측정을 간단히 하여 생산성을 높이고 원가를 절감할 수 있으며, 공작기계에 대한 범용적인 측정장비를 제공할 수 있다.

Description

기계가공 가공물의 실시간 측정 시스템 및 그 방법{Method of Real-time Measuring for work and System thereof}

본 발명은 가공물의 실시간 측정 시스템 및 그 측정방법에 관한 것으로, 특히 밀링이나 방전가공기 그리고 머시닝센터 등과 같은 CNC 공작기계를 이용하여 금형작업 등과 같은 기계가공을 할 경우, 가공을 한 후 그 작업결과를 평가하기 위하여 측정을 할 경우가 있는데, 이 경우 공작기계에서 가공작업이 끝난 후 그 자리에서 바로 측정을 실시할 수 있도록 하여 측정에 따른 불편을 해결하고, 측정시간을 단축하여 전체적인 가공 공정시간을 단축하여 생산성을 높이도록 한 것이다.

밀링이나 방전가공기 또는 머시닝센터 등과 같은 CNC공작기계를 이용하여 금형작업이나 연속 가공 등과 같은 기계가공을 할 경우, 가공을 한 후 그 작업 결과를 평가하기 위해서 측정을 할 경우가 있다. 이러한 기계가공 뒤에 이루어지는 일반적인 측정은 가공작업의 성격과 내용에 따라 사용하는 측정기의 종류와 측정 방법에 많은 차이가 있다.

도 1은 기계가공후 작업 결과를 평가하기 위한 측정수단으로서 일반적으로 이용되는 3차원측정기의 대표적인 구성으로서, 3차원 측정기의 주요 구성은 다음과같다.

3차원 측정기(10)의 주요부분은, 평면상의 베드위에 올려 놓을 수 있으며 측정 대상물(20)을 장착하거나 탐재할 수 있는 프레임으로 되어 있고 그 프레임을 움직일 수 있게 하기 위해 구동모터를 구비하는 측정기 본체(30)와, 상기 측정기 본체(30)의 구동모터를 제어하기 위한 구동모터제어시스템(40)과, 상기 측정기 본체(30)상에 올려져 있는 측정 대상물(20)을 측정 하기 위해 측정기 본체(30)상에 측정 대상물(20)과 인접한 부분에 측정기 본체(30) 프레임을 따라 이동 가능하게 장착된 측정용 프루브(50)와, 상기 푸루브(50)의 이동 상태를 체크하여 프루브(50) 측정 위치의 좌표를 표시하기 위한 좌표측정시스템(60), 상기 전체 시스템이 되는 구동모터제어시스템(40)과 좌표측정시스템(60) 상태를 제어하고 주변장치 및 기기와의 인터페이스 등을 지원하기 위한 컴퓨터시스템(70) 등으로 구성되어 있다.

이러한 3차원 측정기(10)는 이외에도 다양한 종류와 형식 및 구성으로 알려져 있는데, 대표적으로 분류하면 측정기 본체의 기계구조적인 측면에서 분류하면 XYZ좌표형, 원통좌표형, 다관절 형으로 분류할 수 있고 구동방식에 따라서는 매뉴얼식, 모터드라이브식, CNC형 등이 있으며, 측정을 위한 탐침소자인 푸루브() 역시 3차원 측정기의 종류나 형식 및 특성 그리고 측정기의 용도와 사용 환경에 따라 여러 가지 형식을 선택적으로 사용하고 있다.

푸루브(50)의 형식은 크게 측정의 태양에 따라 푸루브(50)를 측정 대상물(20)에 직접 접촉시키는 접촉식과 측정 대상물(20)에 접촉시키지 않고 측정하는 비접촉식으로 분류되며, 이들은 다시 측정 대상물(20)에 대한 측정 위치를 인식하거나 인지하는 방법에 따라 다양한 측정방법을 갖게 된다.

접촉식 푸루브(50)의 경우 끝단의 형상에 따라 도 3의 (a)~(e)와 같이 다양한 종류로 분류되며, 이는 측정 목적과 사용환경 등에 따라 선택적으로 이용되며, 그 구성은 크게 측정기 본체(30)에 장착되는 헤드부(51)와 측정 대상물(20)의 표면에 닿는 탐침부(52)로 되어 있으며, 탐침부(52)의 단부 접촉단 형상에 따라 그 형식을 구분할 수 있다.

(a)는, 접촉단이 볼형인 볼형 푸루브(50)로서 헤드부(51)로부터 탐침부(52)가 로드(53)로 연장되어 접촉단이 볼형인 경우이다.

(b)는, 접촉단이 원판 디스크형인 디스크형 푸루브(50)로서 헤드부(51)로부터 탐침부(52)가 로드(53)로 연장되고 접촉단을 디스크 원판으로 구성한 경우이다.

(c)는, 접촉단의 끝이 표족한 포인트형인 포인트형 푸루브(50)로서 헤드부(51)로부터 탐침부(52)가 밑으로 갈수록 좁아지는 로드(53)로 연장되어 접촉단이 점 접촉을 형성하도록 구성한 경우이다.

(d)는, 접촉단이 원통형인 원통형 푸루브(50)로서 헤드부(51)로부터 탐침부(52)가 로드(53)로 연장되어 접촉단이 로드(53)와 동일한 원통을 가지도록 형성한 원통형인 경우이다.

(e)는, 접촉단이 원추형인 원추형 푸루브(50)로서 헤드부(51)로부터 탐침부(52)가 로드(53)로 연장되어 접촉단이 원추형으로 형성된 경우이다.

이와 같은 접촉식 푸루브(50)를 3차원 측정기에 적용하여 사용하는 경우 측정위치를 인지하는 것은 푸루브의 형식에 관계없이 푸루브의 중심이다. 따라서, 도3에 나열된 다양한 푸루브(50)의 형식중 탐침 끝이 날카로운 포인트형을 제외하고는 측정할 때 푸루브 반경 만큼 위치를 보정해 줄 필요성이 있다.

3차원 측정기에서 접촉식 볼형 푸루브(50)를 이용하여 측정물의 측정 위치를 인지하는 방법을 도 3을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 볼형 푸루브(50)가 경사면(21)이 있는 측정 대상물(20)의 경사면(21)에 접촉되어 있는 상태를 도식적으로 나타낸 것으로, 이 경우 측정 대상물(20)의 경사면(21)에 접촉한 볼형 푸루브(50)를 통해 실제로 3차원 측정기에서 인지하는 좌표값은 볼형 푸루브(50)의 중심인 센터축이 된다.

한편, 기계가공을 통해 가공된 가공물의 가공상태, 정밀도 등 기타 표면측정을 위하여 3차원 측정기(10)를 이용하는 종래 방법에 의한 3차원 측정 경우, 측정 대상물(20)이 되는 가공물을 먼저, 공작기계에서 3차원 측정기가 설치되어 있는 장소까지 이동시켜 3차원 측정기(10)에 측정 대상물(20)을 장착한 뒤, 3차원 측정기(10)에 구성된 프레임의 위치를 세팅하기 위한 구동모터제어시스템(40), 푸루브(50)의 위치를 인식하는 좌표측정시스템(60), 이들의 정보를 저장하거나 가공하는 컴퓨터시스템(70) 등의 측정 시스템을 가동시켜 측정을 하게 된다. 이 측정 결과 가공물의 가공정도가 만족스러운 경우에는 그 다음 정해진 가공이나 기타 다음 공정으로 이행하고, 결과가 만족스럽지 못하면 이러한 과정을 역순으로 거쳐 가공물을 다시 공작기계로 이동시켜 재가공을 실행한다.

여기서, 3차원 측정기를 이용하여 가공물에 대한 3차원 측정을 실시하는 경우, 재가공을 포함하는 가공과 측정을 위해 가공물을 이동시키는 시간과 공작기계나 측정기에 가공물을 장착시키는 시간이 소요되는 문제가 있다.

이러한 공작물의 가공 및 재가공 그리고 측정을 위해 소요되는 시간을 단축시키기 위한 방법의 하나로 3차원 측정기를 공작기계 위에 직접 설치하거나 공작기계에 근접한 곳에 설치하여 이를 사용하는 방법이 있다. 이렇게 하면 공작기계와 3차원 측정기가 주변 근접한 곳에 위치하므로 가공물을 이동시키지 않아도 바로 측정할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이 방법의 경우 측정공간을 가공공정에 마련해야 한다. 또한 값이 비교적 고가인 3차원 측정기를 특정 기계에만 제한적으로 사용해야 한다는 단점이 있다. 따라서 이 방법은 극히 제한적인 용도에만 적용되는 방법으로서 보편적인 방법이 될 수 없는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 3차원 측정기를 이용하여 가공물에 대한 3차원 측정을 실시하는 경우, 재가공을 포함하는 가공과 측정을 위해 가공물을 이동시키는 시간과 공작기계나 측정기에 가공물을 장착시키는 소요시간을 단축시킬 수 있는 공작기계 가공물의 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 다른 목적은 공작물의 가공 및 재가공 그리고 측정을 위해 소요되는 시간을 단축시키기 위하여 공작기계에 측정 기능을 연동형으로 구성함으로서 모든 공작기계에 범용적으로 쓰일수 있는 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공작물의 가공 및 재가공 그리고 측정을 위해 소요되는 시간을 단축시키기 위하여 공작기계 주변에 측정기를 설치하는데 있어서 그 측정기가 특정 공작기계에서만 전용되는 것이 아니라 범용적으로 이용될 수 있는 가공물의 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원 측정기를 이용하여 가공물에 대한 3차원 측정을 실시하는 경우, 측정 신뢰도 저하없이 재가공을 포함하는 가공과 측정을 위해 가공물을 이동시키는 시간과 공작기계나 측정기에 가공물을 장착시키는 소요 시간을 단축시킬 수 있는 기계가공 가공물의 새로운 측정방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가공물의 측정 시스템은, 제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계의 주변부 평면상의 베드위에 올려 놓을 수 있으며 측정 대상물을 장착하거나 탑재할 수 있는 프레임으로 되어 있고 그 프레임을 움직일 수 있게 하기 위해 구동모터를 구비하는 측정기 본체와, 상기 측정기 본체의 구동모터를 제어하기 위한 구동모터제어시스템과, 상기 측정기 본체상에 올려져 있는 측정 대상물을 측정 하기 위해 측정기 본체상에 측정 대상물과 인접한 부분에 측정기 본체 프레임을 따라 이동 가능하게 장착된 측정용 프루브와, 상기 푸루브의 이동 상태를 체크하여 프루브 측정 위치의 좌표를 표시하기 위한 좌표표시시스템과, 상기 전체 시스템이 되는 구동모터제어시스템과 좌표표시시스템 상태를 제어하고 주변장치 및 기기와의 인터페이스 등을 지원하기 위한 컴퓨터시스템으로 이루어지는 기계가공 가공물의 측정 시스템에 있어서,

상기 기계가공 가공물의 측정 시스템은,

제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계와 3차원 측정기를 기능적으로 일체화 시키기 위하여 상기 3차원 측정기의 위치 제어를 구동모터를 구동시켜 실행하는 구동모터제어시스템과 측정용 푸루브의 이동량과 위치를 인식하여 그 상태를 좌표화 하는 좌표측정시스템이 공작기계 제어시스템에 통합되어 있으며,

상기 구동모터제어시스템과 좌표측정시스템 그리고 공작기계 제어시스템과 부분 또는 선택적으로 연동되어 정보를 교환하고 처리하는 실시간측정시스템(RMS)을 구비하고,

상기 측정용 푸루브는 공작기계의 매거진에 장착시켜 구동모터제어시스템에 의해 위치제어 및 측정을 실시간으로 실행하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은,

기계가공을 마친 가공물에 대하여 3차원 측정을 실시하기 위하여 별로로 준비된 3차원 측정기를 공작기계의 주변부에 정착시켜 기계가공을 마친 측정 대상 가공물의 측정을 실시하기 위한 사전 준비단계, 상기 단계에서 정착된 3차원 측정기를 기준으로 가공물의 측정 위치를 잡아 정열하는 단계, 가공물의 측정 위치 정열이 끝나면 가 가공물에 대한 표면 측정을 실시하기 위하여 측정용 푸루브를 가공물의 주변부로 이동시켜 가공물에 대한 측정을 실행하는 단계, 상기 측정용 푸루브에 의한 위치정보를 좌표로 환산하고 가공물에 대한 측정 결과를 가공하여 처리하는 단계로 이루어지는 기계가공 가공물의 측정방법에 있어서,

상기 기계가공 가공물의 측정방법은,

공작기계의 매거진 장착된 측정용 푸루브를 기준으로 기계가공을 마친 측정 대상 가공물을 곧바로 측정 대상 위치에 정렬하는 가공물정렬단계와,

상기 가공물정렬단계를 통해 얼라인먼트된 가공물에 대하여 공작기계 제어시스템에 연동되는 구동모터제어시스템을 통해 측정용 푸루브의 위치제어를 실행시켜 가공물에 대한 측정을 실행하는 단계와,

상기 측정용 푸루브의 위치제어를 통해 실시된 가공물에 대한 측정 정보를 푸루브의 좌표값과 이동량으로 연산하여 실시간으로 측정 결과를 처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이렇게 기계가공을 마친 가공물에 대한 3차원 측정을 실시하는 경우, 공작기계에 측정기의 일부 기능을 연동되도록 구성함으로서, 별도로 3차원 측정기를 마련하지 않고도 기계가공을 마친 가공물에 대한 측정을 곧바로 실행하여 실시간으로 그 측정 결과를 얻을 수 있으므로, 가공물에 대한 측정을 위해 소요되는 측정기 등의 장비와 측정을 위한 다양한 사전 정지 작업, 그리고 고가의 측정장비를 사용하지 않고도 모든 공작기계에 범용적으로 적용될 수 있는 실시간 측정시스템을 제공할 수 있게 된다. 또한, 그 공작기계에 연동되는 실시간 측정 시스템은 가공물에 대한 측정 방법을 측정 신뢰성 처하없이 간단화 시킨다.

도 1은 일반적인 3차원 측정기의 구성도

도 2의 (a)~(e)는 3차원 측정기에 구성되는 접촉식 푸루브의 다양한 형상을 예로서 나타낸 도면

도 3은 일반적인 3차원 측정기에서 측정 대상물에 대한 측정을 실시하여 측정 대상물을 인지하는 과정을 설명하기 위한 참고도

도 4는 본 발명에 따른 실시간 측정시스템의 전체 구성의 도식도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실시간측정시스템의 전체 동작을 설명하기 위한 참고 흐름도

도 6은 본 발명에 따라 제공되는 측정용 푸루브를 이용한 측정 참고도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실시간측정시스템 구성도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

80:측정기본체 81:구동모터제어시스템

82:측정대상물 83:푸루브

84:좌표측정시스템 85:실시간측정시스템

86:루루브교정모듈 87:측정결과판정모듈

88:운영시스템 89:시엔시인터페이스모듈(CNC)

90:공작기계 91:공작기계제어시스템(CNC)

92:매거진

이하, 본 발명의 실시예를 도면 도 4 내지 도 7을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 실시간 측정시스템의 전체 구성을 도식적으로 나타낸다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실시간측정시스템의 전체 동작을 설명하기 위한 참고 흐름도이다. 도 6은 본 발명에 따라 제공되는 푸루브를 이용한 측정 참고도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실시간측정시스템 구성도이다.

본 발명은 기계가공에서 재가공을 포함하는 가공과 측정을 위해 가공물을 이동시키는 시간과 공작기계나 측정기에 가공물을 장착시키는 소요시간을 단축시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 공작물의 가공 및 재가공 그리고 측정을 위해 소요되는 시간을 단축시키기 위하여 공작기계에 측정 기능을 연동형으로 구성함으로서 모든 공작기계에 범용적으로 쓰일수 있는 측정 시스템을 구성하는 것이다.

또한, 본 발명은 가공물에 대한 3차원 측정을 실시하는 경우, 측정 신뢰도 저하없이 재가공을 포함하는 가공과 측정을 위해 가공물을 이동시키는 시간과 공작기계나 측정기에 가공물을 장착시키는 소요 시간을 단축시킬 수 있는 기계가공 가공물의 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가공물의 측정 시스템은, 제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계의 주변부 평면상의 베드위에 올려 놓을 수 있으며 측정 대상물을 장착하거나 탑재할 수 있는 프레임으로 되어 있고 그 프레임을 움직일 수 있게 하기 위해 구동모터를 구비하는 측정기 본체(80)와, 측정기 본체(80)의 구동모터를 제어하기 위한 구동모터제어시스템(81)과, 상기 측정기 본체(80)상에 올려져 있는 측정 대상물(82)을 측정 하기 위해 측정기 본체(80)상에 측정 대상물(82)과 인접한 부분에 측정기 본체 프레임을 따라 이동 가능하게 장착된 측정용 프루브(83)와, 측정용 푸루브(83)의 이동 상태를 체크하여 프루브 측정 위치의 좌표를 표시하기 위한 좌표측정시스템(84)과, 상기 전체 시스템이 되는 구동모터제어시스템(81)과 좌표측정시스템(84) 상태를 제어하고 주변장치 및 기기와의 인터페이스 등을 지원하기 위한 시스템으로 이루어진다.

본 발명에 따른 실시간 측정시스템은, 도 4와 같이 제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계(90)와 3차원 측정기가 되는 측정기 본체(80)를 기능적으로 일체화 시키기 위하여 상기 3차원 측정기 본체(80)의 위치 제어를 구동모터를 구동시켜 실행하는 구동모터제어시스템(81)과 측정용 푸루브(83)의 이동량과 위치를 인식하여 그 상태를 좌표화 하는 좌표측정시스템(84)이 공작기계제어시스템(91)에 통합되어 있으며, 상기 구동모터제어시스템(81)과 좌표측정시스템(84) 그리고 공작기계제어시스템(91)과 부분 또는 선택적으로 연동되어 정보를 교환하고 처리하는 실시간측정시스템(RMS,85)을 구비하고, 상기 측정용 푸루브(83)는 공작기계(90)의 매거진(92)에 장착시켜 구동모터제어시스템(81)에 의해 위치제어 및 측정을 실시간으로 실행하도록 구성된다.

본 발명에 따라 제공되는 측정용 푸루브(83)는 공작기계의 ATC 매거진(92)에 적재되어 질 수 있으며 그 측정에서는 적절한 절차에 의해 공작기계의 스핀들에 장착될 수도 있다.

또한, 상기 측정용 푸루브(83)에는 접촉식이나 비접촉에 의한 방법으로 측정 점을 감지하고 이를 외부 제어장치인 구동모터제어시스템(81)과 좌표측정시스템(84)으로 전송시켜 주는 기능이 있는 것이면 형식에 관계없이 선택적으로 적용될수 있다.

상기 측정용 푸루브(83)의 예는 본 발명에서 접촉식 중심으로 설명되어 있다. 그러나 비접촉식인 경우에도 본 발명에서 설명되는 접촉식인 것과 동일하게 취급된다.

또한, 본 발명에 따라 구성하는 실시간측정시스템(85)은 공작기계제어시스템(91)과 측정용 푸루브(83)를 모니터링하고 측정 점에서의 좌표값을 판독할 수 있도록 한다.

또한, 상기 실시간측정시스템(85)은, 도 7과 같이 상기 측정용 푸루브(83)의 종류에 따라 공작기계(90)의 좌표 값을 교정할 수 있게 하기 위해 좌표값을 측정하는 푸루브교정모듈(86)과, 상기 푸루브교정모듈(86)을 통해 측정된 측정값을 환산한 후 이를 측정 기준값과 비교하여 평가를 실행하는 측정결과 판정모듈(87)과, 상기 가공물의 판정결과 재 가공을 해야 할 경우 DNC(Direct Numerical Control)를 통해 전송되거나 디스크와 같은 정보기록매체로부터 읽어드린 파일을 정리하여 여러 개의 프로그램 모듈을 생성하도록 지원하는 운영시스템(88)과,상기 공작기계제어시스템(91)과 연동시키기 위해 인터페이스 되는 CNC인터페이스모듈(89)로 이루어진다.

이를 도 5 내지 도 7을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 공작기계제어시스템(91)에는 가공과 측정을 위한 프로그램이 저장되어 있다. 또한 이들 프로그램에는 측정 점의 데이터가 공작기계(90)의 좌표값으로 표현되어 있으며, 이는 측정 기준값과 같다. 이들 프로그램은 일반적으로 캐드(CAD)나 캠(CAM) 프로그램 설계자에 의해 만들어지거나 제작사의 상황과 공정에 따라 적절한 방법으로 만들어질 수 있다. 이들 프로그램은 미리 작성되어 DNC(Direct Numerical Control)를 통해 전송되거나 디스크와 같은 정보기록매체로부터 읽어드린다. 그리고 사용하고 있는 공작기계(90)의 매거진(92)에는 측정용 푸루브(83)가 장착되어 있으며 공작기계제어시스템(91)의 프로그램에 의해 이들 자동으로 교환할 수 있도록 사전에 조절되어 있는 것으로 한다.

작업자는 공작기계의 정밀도가 정상적인지 푸루브(83)의 장착이 올바른 상태인지를 검사한다. 이는 대개 교정용 진구를 작업용 테이블 내의 임의의 장소에 설치하여 기준점을 정해두고 이 진구에 푸루브를 접촉시켜 이 좌표값을 기준값과 비교 평가하는 방식으로 이루어진다. 평가한 결과가 정상이면 작업자는 원하는 작업을 계속하고 결과가 오차의 범위를 벗어나면 그 원인에 따라 정해진 작업 표준에 따라 적절한 조치를 취한다.

다음, 작업자는 공작기계제어시스템(91)의 NC프로그램중에서 지시된 공정에 따라 가공작업을 한다. 가공이 끝나면 측정을 실시한다. 작업자가 실시간측정시스템(85)을 측정모드로 전환하면 그 실시간측정시스템(85)은 공작기계(90)의 매거진(92)이 측정용 프루브(83)를 선택하게 되며, 이때 공작기계(90)의 구동모드는 측정모드인 측정위치로 이동하도록 한다.

이렇게 측정용 푸루브(83)가 측정한 측정위치에서의 데이터는 실시간측정시스템(90)의 푸루브교정모듈(Probe Compensation Modul)(86)에 의해 측정기준값과 비교평가할 수 있는 공작기계의 좌표값으로 변환된다.

측정용 푸루브(83)는 공급하는 회사와 모델에 따라 각각 길이와 끝단 구의직경이 다르다. 이를 공작기계의 매거진(92)에 적재하여 측정 점을 측정하기 위해서는 측정용 프루브(83)에 의해 측정한 값을 공작기계(90)가 사용하고 있는 좌표값으로 환산할 필요가 있다. 이러한 환산은 측정용 푸루브의 길이와 끝단(볼형인 경우에는 반경)에 대한 정보를 데어티베이스화해 두고, 특정 점의 측정을 위해 해당 측정용 푸루브를 선정하면 이 정보를 위 데이터베이스로부터 읽어들여 이 수치 만큼 공작기계가 인지한 좌표 값을 교정함으로서 해결할 수 있다. 이와 같이 푸루브교정모듈(86)을 통해 측정용 푸루브(83)의 종류에 따라 공작기계(90)의 좌표 값을 교정할 수 있다.

측정값을 환산한 후, 이를 측정 기준값과 비교하여 평가를 실행하는 것이 측정결과 판정모듈(87)의 기능이다. 이 결과는 작업자의 편의를 위해 측정부분의 좌표 값에 의한 수치와 가공물의 형상을 3차원그래프로 보여줄수 있도록 되어 있다. 이를 통해 해당 작업자들은 어디가 불량인지를 쉽게 판단할 수 있다.

측정용 푸루브 교정과 측정값을 판정하는 과정을 보다 도 6을 참고로 자세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, ①은 측정대상물의 측정기준값이다. ②는 측정용 푸루브(83)의 현재 위치이다. ③은 측정 위치를 나타낸다.

이와 같은 경우, 측정용 푸루브(83)가 ②의 위치에 있을 때, ①의 방향으로 이동하여 ③의 좌표를 측정하는 것으로 가정하면, 먼저 ②의 위치와 ①의 좌표값의 차이와 이들의 벡터 값(푸루브의 이동방향을 공간좌표상의 각 축방향의 단위벡터로 환산한 값)을 산출한다. 이 값을 기준으로 측정용 푸루브를 ①의 방향으로 이동시킨다. 이때 측정용 푸루브가 ③의 위치를 측정 위치라고 인지하면 이때의 측정용 푸루브 좌표값(중심좌표값), 푸루브의 반경과 벡터 값을 이용하여 ③의 좌표값을 산출한다. 이렇게 ③의 값과 ①의 값을 비교하면 측정위치에서의 가공 결과를 판정할 수 있다.

이러한 판정결과 재 가공을 해야 할 경우가 발생하면 이를 곧바로 실행할 수 있어야 하는데, 재가공후에는 다시 측정을 해야 한다. 이같은 재작업에서는 처음과 같이 전체 프로그램을 가동시키지 않고 필요한 부분만을 작업하는 것이 효율적이다. 이러한 재가공에 따른 측정의 효율성 지원하는 부분이 운영시스템(88)이다. 운영시스템(88)은 실시간측정시스템(85)에 구성되는 부분으로서, 도 7과 같이 운영시스템(88)에서는 DNC(Direct Numerical Control)를 통해 전송되거나 디스크와 같은 정보기록매체로부터 읽어드린 파일을 정리하여 여러 개의 프로그램 모듈을 생성하는 기능을 갖는다. 그리고 이들을 작업자가 쉽게 사용할 수 있도록 해당 프로그램의 서브프로그램으로 생성시키도록 해준다.

따라서 작업자는 필요에 따라 프로그램을 선택하여 사용할 수 있는 것이다. 이들의 선택에 따라 공작기계를 가동시키게 되는데, 이는 도 7과 같이, 공작기계제어시스템(91)과 인터페이스되는 CNC인터페이스모듈(89)에 의해 지원된다. 아울러 운영시스템(88)에는 측정판정의 결과를 통계적으로 처리하여 다음의 설계에 이를 반영할 수 있도록 조치하거나 경영 또는 관리를 위해 여러 가지 다양한 보고서를 작성하는 기능도 선별적으로 포함시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 기계가공 가공물의 측정방법은, 공작기계의 매거진 장착된 측정용 푸루브를 기준으로 기계가공을 마친 측정 대상 가공물을 곧바로 측정 대상 위치에 정렬하는 가공물정렬단계, 상기 가공물정렬단계를 통해 얼라인먼트된 가공물에 대하여 공작기계 제어시스템에 연동되는 구동모터제어시스템을 통해 측정용 푸루브의 위치제어를 실행시켜 가공물에 대한 측정을 실행하는 단계, 상기 측정용 푸루브의 위치제어를 통해 실시된 가공물에 대한 측정 정보를 푸루브의 좌표값과 이동량으로 연산하여 실시간으로 측정 결과를 처리하는 단계로 이루어지는 간단화 된 실시간 측정방법으로 가공물에 대한 측정이 실행된다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 기계가공 공작물의 실시간 측정 시스템을 공작기계에 시스템적으로 연동되는 구조로 구성하면, 별도의 3차원 측정기를 사용하지 않고도, 3차원 측정기를 적용하여 사용하는 것과 동일한 측정결과를 보다 경제적인 방법으로 얻을 수 있으며, 공작기계를 통한 가공물의 가공이 끝난 상태에서 공작기계를 이용하여 바로 측정할 수 있으므로 측정을 위해 가공물을 이동해야 하는 불편과 이동시간 및 가공시간을 대폭 줄일 수 있으므로 원가절감 및 생산성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 공작기계에 쉽게 3차원 측정기를 구성할 수 있으므로 공작기계에 일체화된 3차원 측정장치의 범용적인 사용을 권장하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 공작기계제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계의 주변부 평면상의 베드위에 올려 놓을 수 있으며 측정 대상물을 장착하거나 탑재할 수 있는 프레임으로 되어 있고 그 프레임을 움직일 수 있게 하기 위해 구동모터를 구비하는 측정기 본체와, 상기 측정기 본체의 구동모터를 제어하기 위한 구동모터제어시스템과, 상기 측정기 본체상에 올려져 있는 측정 대상물을 측정 하기 위해 측정기 본체상에 측정 대상물과 인접한 부분에 측정기 본체 프레임을 따라 이동 가능하게 장착된 탐침용 프루브와, 상기 푸루브의 이동 상태를 체크하여 프루브 측정 위치의 좌표를 표시하기 위한 좌표표시시스템과, 상기 전체 시스템이 되는 구동모터제어시스템과 좌표표시시스템 상태를 제어하고 주변장치 및 기기와의 인터페이스 등을 지원하기 위한 컴퓨터시스템으로 이루어지는 기계가공 가공물의 측정 시스템에 있어서,

   상기 공작기계 가공물의 측정 시스템은,

   공작기계제어시스템(CNC)을 구비하는 공작기계와 3차원 측정기를 기능적으로 일체화 시키기 위하여 상기 3차원 측정기의 위치 제어를 구동모터를 구동시켜 실행하는 구동모터제어시스템과 측정용 푸루브의 이동량과 위치를 인식하여 그 상태를 좌표화 하는 좌표표시시스템이 공작기계 제어시스템에 통합되어 있으며,

   상기 구동모터제어시스템과 좌표표시시스템 그리고 공작기계 제어시스템과 부분 또는 선택적으로 연동되어 정보를 교환하고 처리하는 실시간측정시스템(RMS)을 구비하고,

   상기 측정용 푸루브는 공작기계의 매거진에 장착시켜 구동모터제어시스템에 의해 위치제어 및 측정을 실시간으로 실행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 기계가공 가공물의 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실시간측정시스템은, 공작기계제어시스템과 측정용 푸루브를 모니터링하고 측정 점에서의 좌표값을 판독할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계가공 가공물의 측정 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 실시간측정시스템은, 상기 측정용 푸루브의 종류에 따라 공작기계의 좌표 값을 교정할 수 있게 하기 위해 좌표값을 측정하는 푸루브교정모듈과,

   상기 푸루브교정모듈을 통해 측정된 측정값을 환산한 후 이를 측정 기준값과 비교하여 평가를 실행하는 측정결과 판정모듈과,

   상기 가공물의 판정결과 재 가공을 해야 할 경우 DNC(Direct Numerical Control)를 통해 전송되거나 디스크와 같은 정보기록매체로부터 읽어드린 파일을 정리하여 여러 개의 프로그램 모듈을 생성하도록 지원하는 운영시스템과,

   상기 공작기계제어시스템과 연동시키기 위해 인터페이스 되는 CNC인터페이스모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계가공 가공물의 측정 시스템.
4. 기계가공을 마친 가공물에 대하여 3차원 측정을 실시하기 위하여 별로로 준비된 3차원 측정기를 공작기계의 주변부에 정착시켜 기계가공을 마친 측정 대상 가공물의 측정을 실시하기 위한 사전 준비단계, 상기 단계에서 정착된 3차원 측정기를 기준으로 가공물의 측정 위치를 잡아 정열하는 단계, 가공물의 측정 위치 정열이 끝나면 가 가공물에 대한 표면 측정을 실시하기 위하여 측정용 푸루브를 가공물의 주변부로 이동시켜 가공물에 대한 측정을 실행하는 단계, 상기 측정용 푸루브에 의한 위치정보를 좌표로 환산하고 가공물에 대한 측정 결과를 가공하여 처리하는 단계로 이루어지는 기계가공 가공물의 측정방법에 있어서,

   상기 기계가공 가공물의 측정방법은,

   공작기계의 매거진 장착된 측정용 푸루브를 기준으로 기계가공을 마친 측정 대상 가공물을 곧바로 측정 대상 위치에 정렬하는 가공물정렬단계와,

   상기 가공물정렬단계를 통해 얼라인먼트된 가공물에 대하여 공작기계 제어시스템에 연동되는 구동모터제어시스템을 통해 측정용 푸루브의 위치제어를 실행시켜 가공물에 대한 측정을 실행하는 단계와,

   상기 측정용 푸루브의 위치제어를 통해 실시된 가공물에 대한 측정 정보를 푸루브의 좌표값과 이동량으로 연산하여 실시간으로 측정 결과를 처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계가공 가공물의 실시간 측정방법.