KR101193441B1 - 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명은, (A) 작업공간과 닮음꼴인 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및 (B) 상기 (A)단계에서의 계산 결과를 이용하여 아래의 값들을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법을 제공한다.
(단, (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)는 테이블이 b축 방향으로 움직일 때의 a축 방향 오차.)
본 발명은, (A) 작업공간과 닮음꼴인 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및 (B) 상기 (A)단계에서의 계산 결과를 이용하여 아래의 값들을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법을 제공한다.
(단, (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)는 테이블이 b축 방향으로 움직일 때의 a축 방향 오차.)
Description
본 발명은 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3축(X축, Y축, Z축) 방향으로 모두 이동할 수 있도록 구비된 테이블을 포함하는 기계의 오차를 3축 방향 각각에 대하여 측정할 수 있는 오차 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산업의 여러 분야에 사용되고 있는 기계는 대상물의 3차원 가공 또는 3차원 이동을 위해 3축(X축, Y축, Z축) 방향으로 모두 이동할 수 있도록 구비된 테이블을 포함한다. 이상적인 기계에서는 상기 테이블의 각 축방향 실제 이동량과 사용자가 의도한 이론적 이동량이 동일하다. 그러나, 대부분의 기계에서는 상기 테이블의 실제 이동량과 이론적 이동량 간에 직선 변위 오차(linear displacement errors), 직진도 오차(straightness errors), 각 오차(angular errors), 직각도 오차(sqareness errors) 등의 오차가 존재한다. 그리고, 이와 같은 오차들이 미리 파악되어 반영되지 않는다면 기계의 정확성이 저하되는바, 일단 기계가 제조되면 그 사용에 앞서 오차 측정 작업이 수행되는 것이 일반적이다.
통상적으로, 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차는 ISO230-6에 규정된 방법에 의해 측정된다. ISO230-6에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 테이블(미도시)의 3축 방향 이동에 의하여 정의되는 공간(작업공간)의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선 경로에 대하여 기계의 오차가 측정된다. 도 1에서 'P'는 테이블이 양의 방향으로의 움직이는 경우를 의미하고, 'N'은 테이블이 음의 방향으로의 움직이는 경우를 의미한다. 예컨대, 'PPP'는 테이블이 X축, Y축, Z축 모두에 대하여 양의 방향으로 움직이는 경우를 가리키고, 'PNP'는 테이블이 X축, Z축에 대하여는 양의 방향으로, Y축에 대하여는 음의 방향으로 움직이는 경우를 가리킨다.
이때, 각각의 대각선 경로는 도 2에 도시된 바와 같이 5개 이상의 등간격 스텝(S)으로 구획되고, 기계의 오차는 각 스텝(S)의 이론상 길이(테이블의 이론적 이동량)와 각 스텝(S)을 경로로 하여 테이블이 실제로 이동한 거리(테이블의 실제 이동량)를 비교하여 측정된다. 그러나, ISO230-6에 규정된 방법에 따르면, 3축(X축, Y축, Z축) 각각에 대한 오차가 측정될 수 없는 문제가 있다.
미국등록특허 제6519043호는 이와 같은 문제를 해결하기 위한 오차 측정 방법을 개시하고 있다. 미국등록특허 제6519043호에 개시된 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 테이블을 각각의 스텝에 대하여 3축 방향으로 이동시켜 가면서 오차를 측정한다. 따라서, 미국등록특허 제6519043호에 의하면, 3축 방향 각각에 대한 오차가 측정될 수 있다.
그러나, 미국등록특허 제6519043호에 개시된 오차 측정 방법은 ISO230-6에 규정된 방법으로 오차를 측정하기 위한 기존의 장비에 의해 이루어질 수 없다. 따라서, 미국등록특허 제6519043호에 개시된 방법을 이용하기 위해서는 새로운 장비가 구비되어야 하는 문제가 있다. 또한, 테이블이 3축 방향 모두에 대하여 이동하면서 오차를 측정하기 때문에 측정된 오차의 정확성이 낮아질 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, ISO230-6에 규정된 방법으로 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차를 측정하기 위한 기존의 장비를 이용함에도 불구하고 3축 방향 각각에 대한 오차를 정확하게 측정할 수 있는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (A) 작업공간과 닮음꼴인 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및 (B) 상기 (A)단계에서의 계산 결과를 이용하여 아래의 값들을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법을 제공한다.
바람직하게 상기 (A)단계는, (A-1) 상기 3개의 대각선 벡터 중 하나인 제1대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; (A-2) 상기 3개의 대각선 벡터 중 다른 하나인 제2대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및 (A-3) 상기 3개의 대각선 벡터 중 나머지 하나인 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 (A-1)단계 내지 (A-3)단계 중 적어도 한 단계에서는 상기 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차 중 어느 두 축 방향 오차가 계산된 후 상기 두 축 방향 오차를 계산하는 과정에서 도출된 값 중 일부를 이용하여 나머지 한 축 방향 오차가 계산되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 두 축 방향 오차에 X축 방향 오차가 포함된 경우 상기 X축 방향 오차는, (C) 해당 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계; (D) 상기 해당 대각선벡터와 Y-Z 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계; (E) 상기 (C)단계에서 측정된 값 및 상기 (D)단계에서 계산된 값을 이용하여 상기 해당 대각선벡터의 실제 X축 좌표를 계산하는 단계; 및 (F) 상기 (E)단계에서 계산된 실제 X축 좌표와 상기 해당 대각선벡터의 이론상 X축 좌표 간 차를 계산하는 단계;에 의해 계산되고, 상기 두 축 방향 오차에 Y축 방향 오차가 포함된 경우 상기 Y축 방향 오차는, (G) 해당 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계; (H) 상기 해당 대각선벡터와 Z-X 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계; (I) 상기 (G)단계에서 측정된 값 및 상기 (H)단계에서 계산된 값을 이용하여 상기 해당 대각선벡터의 실제 Y축 좌표를 계산하는 단계; 및 (J) 상기 (I)단계에서 계산된 실제 Y축 좌표와 상기 해당 대각선벡터의 이론상 Y축 좌표 간 차를 계산하는 단계;에 의해 계산되며, 상기 두 축 방향 오차가 X축 방향 오차 및 Y축 방향 오차인 경우 상기 Z축 방향 오차는 아래 수학식에 의해 계산된다.
(단, 는 해당 대각선벡터의 Z축 방향 오차, 는 해당 대각선벡터의 크기, 은 해당 대각선벡터의 실제 X축 좌표, 은 해당 대각선벡터의 실제 Y축 좌표, 은 해당 대각선벡터의 이론상 Z축 좌표)
이때, 상기 (D)단계는, (D-1) 상기 해당 대각선벡터에 X축방향 미세변위가 가해져 형성된 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계; (D-2) 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 해당 대각선벡터의 크기와, 상기 X축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터와 상기 해당 대각선벡터 사이의 각도를 계산하는 단계; 및 (D-3) 상기 (D-2)단계에서 계산된 각도와, 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 X축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 해당 대각선벡터와 Y-Z 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 (D-3)단계에서 상기 해당 대각벡선터와 Y-Z 평면이 이루는 각도는 아래 수학식에 의해 계산되는 것이 더욱 바람직하다.
(단, 는 해당 대각벡선터와 Y-Z 평면이 이루는 각도, 는 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기, 는 X축방향 미세변위 대각선벡터와 해당 대각선벡터 사이의 각도, 는 X축방향 미세변위의 크기)
또한, 상기 (H)단계는, (H-1) 상기 해당 대각선벡터에 Y축방향 미세변위가 가해져 형성된 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계; (H-2) 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 해당 대각선벡터의 크기와, 상기 Y축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터와 상기 해당 대각선벡터 사이의 각도를 계산하는 단계; 및 (H-3) 상기 (H-2)단계에서 계산된 각도와, 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 Y축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 해당 대각선벡터와 Z-X 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 (H-3)단계에서 상기 해당 대각선벡터와 Z-X 평면이 이루는 각도는 아래 수학식에 의해 계산되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 시 테이블이 작업공간 내에서 기본적으로 대각선 방향으로 이동하기 때문에 ISO230-6에 규정된 방법으로 기계의 오차를 측정하기 위한 기존의 장비로도 3축 방향 각각에 대하여 기계의 오차가 측정될 수 있다.
또한, 어느 측정공간에 대하여 테이블이 2축 방향으로만 이동하고 그 이동량도 미세하기 때문에 테이블이 어느 측정공간의 변을 따라 3축 방향으로 모두 이동하여야 하는 종래기술에 비해 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 작업공간 내 대각선경로를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 ISO230-6 규정에 따라 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 3축 방향 모두에 대하여 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차를 측정하는 종래의 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 작업공간과 이의 닮음꼴인 측정공간을 도시한 사시도이다.
도 5는 측정공간 내 대각선벡터를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법에 따라 제1대각선벡터의 X축 방향 오차를 산출하는 과정을 설명하기 위해 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법에 따라 제1대각선벡터의 Y축 방향 오차를 산출하는 과정을 설명하기 위해 도시된 사시도이다.
도 2는 ISO230-6 규정에 따라 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 3축 방향 모두에 대하여 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차를 측정하는 종래의 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 작업공간과 이의 닮음꼴인 측정공간을 도시한 사시도이다.
도 5는 측정공간 내 대각선벡터를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법에 따라 제1대각선벡터의 X축 방향 오차를 산출하는 과정을 설명하기 위해 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법에 따라 제1대각선벡터의 Y축 방향 오차를 산출하는 과정을 설명하기 위해 도시된 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법은 제1단계 및 제2단계를 포함한다.
제1단계에서는 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차가 계산된다.
상기 측정공간은 작업공간과 닮음꼴인 공간을 의미하고, 작업공간은 기계에 구비된 테이블의 3축 방향 이동에 의하여 정의되는 공간을 의미한다. 예컨대, 도 4에서 작업공간이 S5로 표시된 공간이라면, S1 내지 S4로 표시된 공간이 측정공간에 해당한다. ISO230-6에 따르면 작업공간(S5)의 마주보는 꼭지점을 연결하는 대각선경로(R)에 대하여 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차가 측정되어야 한다. 그리고, 이때 상기 대각선경로(R)는 5개 이상의 등간격 구간으로 구획되어야 한다. 따라서, 작업공간 내부에는 4개 이상의 측정공간이 존재할 수 있다. 참고로, 도 4에는 ISO230-6 규정을 만족시키기 위한 최소의 측정공간, 즉 4개의 측정공간(S1 내지 S4)이 도시되어 있다.
본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법은 작업공간(S5)에 내 존재하는 모든 측정공간(S1 내지 S4)에 대하여 수행된다. 그러나, 모든 측정공간(S1 내지 S4)에 대한 오차 측정 방법이 동일하기 때문에 이하에서는 도 4에서 S1으로 표시된 측정공간을 대상으로 하여 본 발명에 따른 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법을 설명한다.
측정공간(S1)의 마주보는 꼭지점을 연결하는 대각선벡터는 도 5에 도시된 바와 같이 제1대각선벡터(), 제2대각선벡터(), 제3대각선벡터() 및 제4대각선벡터()로 이루어진다. 여기서, 제1대각선벡터()는 X축, Y축, Z축 모두에 대하여 양의 방향으로 움직이는 벡터이고, 제2대각선벡터()는 X축 및 Z축에 대하여는 양의 방향으로 Y축에 대하여는 음의 방향으로 움직이는 벡터이고, 제3대각선벡터()는 X축에 대하여는 음의 방향으로 Y축 및 Z축에 대하여는 양의 방향으로 움직이는 벡터이고, 제4대각선벡터()는 X축 및 Y축에 대하여는 양의 방향으로 Z축에 대하여는 음의 방향으로 움직이는 벡터이다.
한편, 상기 4개의 대각선벡터(, , , ) 각각에 대한 X축 방향 오차는 아래 수학식1과 같이 표현될 수 있고, 수학식1에 기재된 4개의 방정식을 연립하여 연산하면 아래 수학식2와 같은 결과가 산출된다. 그리고, 상기 4개의 대각선벡터 각각에 대한 Y축 방향 오차와 Z축 방향 오차에 대하여도 동일한 과정을 거치면 아래 수학식3 및 수학식4와 같은 결과가 산출된다. 상기 수학식1 내지 수학식4에서 (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)는 테이블이 b축 방향으로 움직일 때의 a축 방향 오차를 의미한다.
위 수학식들로부터 최종적으로 산출되어야 하는 값들은 (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)이다. 그리고, 이 값들을 구하기 위해서는 , , , , , , , , 들의 값이 구해져야 한다. 즉, 측정공간(S1)의 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터들 중 제1대각선벡터(), 제2대각선벡터() 및 제3대각선벡터() 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차가 구해져야 한다. 이하, 이 값들을 구하는 과정에 대하여 설명한다.
위 값들을 구하는 방법은 1) 제1대각선벡터 내지 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, 제1대각선벡터 내지 제3대각선벡터의 Y축 방향 오차 및 제1대각선벡터 내지 제3대각선벡터의 Z축 방향 오차를 순차적으로 구하는 방법과, 2) 제1대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 구하고, 제2대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 구한 후, 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 구하는 방법으로 크게 분류될 수 있다.
그러나, 전자의 경우에는 테이블이 계속하여 이동하여야 하기 때문에 오차 측정 과정에 불편함이 존재한다. 따라서, 위 값들은 후자의 방법으로 산출되는 것이 바람직하다. 즉, 제1단계는 제1대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계(제1-1단계)와, 제2대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계(제1-2단계)와, 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계(제1-3)를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 제1-1단계 내지 제1-3단계의 수행 순서는 변경되어도 무방하다. 이하, 상기 제1-1단계 내지 제1-3단계를 도 6 및 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
제1-1단계는 제1대각선벡터()의 X축 방향 오차를 구하는 단계와, 제1대각선벡터()의 Y축 방향 오차를 구하는 단계와, 제1대각선벡터()의 Z축 방향 오차를 구하는 단계를 포함한다.
제1-1-1단계에서는 제1대각선벡터()의 크기가 측정된다. 제1대각선벡터의 크기는 레이저에 의해 측정된다. 상기 레이저는 테이블에 설치된 레이저 조사기로부터 조사된다. 도 6 및 도 7에는 제1대각선벡터의 크기가 로 표시되어 있다.
제1-1-2-1단계에서는 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기()가 측정된다. 여기서, 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터는 제1대각선벡터()에 X축방향 미세변위가 가해져 형성된 벡터를 의미한다. X축방향 미세변위 대각선벡터는 레이저 조사기를 탑재한 테이블에 X축방향 미세변위를 가함으로써 형성될 수 있고, 그 크기()는 상기 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저에 의해 측정될 수 있다.
제1-1-2-2단계에서는 아래 수학식5에 의해 X축방향 미세변위 대각선벡터와 제1대각선벡터() 사이의 각도가 계산된다. 수학식5에서 는 제1-1-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다. 그리고, 는 제1-1-2-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다. 는 테이블이 X축 방향으로 실제 이동한 거리를 의미하나, 그 거리가 매우 미세하므로 테이블이 X축 방향으로 실제 이동한 거리와 테이블을 이동시키기 위해 입력된 제어 거리 간의 차이는 무시할 만큼 작다. 따라서, 수학식5에서는 테이블을 이동시키기 위해 입력된 제어 거리가 로 사용된다. 따라서, 도 알려진 값에 해당한다.
제1-1-2-3단계에서는 아래 수학식6에 의해 제1대각선벡터()와 Y-Z 평면이 이루는 각도가 계산된다. 수학식6에서 는 제1-1-2-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다. 또한, 도 앞서 설명한 바와 같이 알려진 값에 해당한다. 그리고, 는 제1-1-2-2단계에서 수학식5에 의해 산출될 수 있으므로 알려진 값에 해당한다.
(단, 는 제1대각벡선터와 Y-Z 평면이 이루는 각도, 는 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기, 는 X축방향 미세변위 대각선벡터와 제1대각선벡터 사이의 각도, 는 X축방향 미세변위의 크기)
제1-1-3단계에서는 아래 수학식7에 의해 제1대각선벡터()의 실제 X축 좌표가 계산된다. 수학식7에서 는 제1-1-2-3단계의 수학식6에 의해 산출될 수 있으므로 알려진 값이다. 그리고, 는 제1-1-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다.
제1-1-4단계에서는 아래 수학식8에 의해 제1대각선벡터()의 실제 X축 좌표와 제1대각선벡터()의 이론상 X축 좌표 간 차가 계산된다. 즉, 제1-1-4단계에서는 제1대각선벡터()의 X축 방향 오차가 계산된다. 여기서, 제1대각선벡터의 이론상 X축 좌표는 Y-Z 평면으로부터 제1대각선벡터의 종점까지 X축 방향을 따라 테이블을 이동시키기 위해 입력된 X축 제어 좌표를 의미하므로 알려진 값이다. 또한, 은 제1-1-3단계의 수학식7에 의해 계산될 수 있으므로 알려진 값이다.
제1-1-5-1단계에서는 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기()가 측정된다. 여기서, 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터는 제1대각선벡터()에 Y축방향 미세변위가 가해져 형성된 벡터를 의미한다. Y축방향 미세변위 대각선벡터는 레이저 조사기를 탑재한 테이블에 Y축방향 미세변위를 가함으로써 형성될 수 있고, 그 크기()는 상기 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저에 의해 측정될 수 있다.
제1-1-5-2단계에서는 아래 수학식9에 의해 Y축방향 미세변위 대각선벡터와 제1대각선벡터() 사이의 각도가 계산된다. 수학식9에서 는 제1-1-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다. 그리고, 는 제1-1-5-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다. 는 테이블이 Y축 방향으로 실제 이동한 거리를 의미하나, 그 거리가 매우 미세하므로 테이블이 Y축 방향으로 실제 이동한 거리와 테이블을 이동시키기 위해 입력된 제어 거리 간의 차이는 무시할 만큼 작다. 따라서, 수학식9에서는 테이블을 이동시키기 위해 입력된 제어 거리가 로 사용된다. 따라서, 도 알려진 값에 해당한다.
제1-1-5-3단계에서는 아래 수학식10에 의해 제1대각선벡터()와 Z-X 평면이 이루는 각도가 계산된다. 수학식10에서 는 제1-1-5-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다. 또한, 도 앞서 설명한 바와 같이 알려진 값에 해당한다. 그리고, 는 제1-1-5-2단계에서 수학식9에 의해 산출될 수 있으므로 알려진 값에 해당한다.
(단, 는 제1대각선벡터와 Z-X 평면이 이루는 각도, 는 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기, 는 Y축방향 미세변위 대각선벡터와 제1대각선벡터 사이의 각도, 는 Y축방향 미세변위의 크기)
제1-1-6단계에서는 아래 수학식11에 의해 제1대각선벡터()의 실제 Y축 좌표가 계산된다. 수학식11에서 는 제1-1-5-3단계의 수학식10에 의해 산출될 수 있으므로 알려진 값이다. 그리고, 는 제1-1-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이다.
제1-1-7단계에서는 아래 수학식12에 의해 제1대각선벡터()의 실제 Y축 좌표와 제1대각선벡터()의 이론상 Y축 좌표 간 차가 계산된다. 즉, 제1-1-7단계에서는 제1대각선벡터()의 Y축 방향 오차가 계산된다. 여기서, 제1대각선벡터의 이론상 Y축 좌표는 Z-X 평면으로부터 제1대각선벡터의 종점까지 Y축 방향을 따라 테이블을 이동시키기 위해 입력된 Y축 제어 좌표를 의미하므로 알려진 값이다. 또한, 은 제1-1-6단계의 수학식11에서 계산될 수 있으므로 알려진 값이다.
제1대각선벡터()의 Z축 방향 오차는 아래 수학식13에 의해 계산된다. 수학식13에서 는 제1-1-1단계에서 측정된 값이므로 알려진 값이고, 은 제1-1-3단계의 수학식7에 의해 계산될 수 있으므로 알려진 값이고, 은 제1-1-6단계의 수학식11에서 계산될 수 있으므로 알려진 값이다. 또한, 은 X-Y 평면으로부터 제1대각선벡터의 종점까지 Z축 방향을 따라 테이블을 이동시키기 위해 입력된 Z축 제어 좌표를 의미하므로 알려진 값이다.
(단, 는 제1대각선벡터의 Z축 방향 오차, 는 제1대각선벡터의 크기, 은 제1대각선벡터의 실제 X축 좌표, 은 제1대각선벡터의 실제 Y축 좌표, 은 제1대각선벡터의 이론상 Z축 좌표)
앞서 설명한 바와 같은 과정에 의해 제1-1단계가 완료되면, 수학식8로부터 제1대각선벡터의 X축 방향 오차()가 산출되고, 수학식12로부터 제1대각선벡터의 Y축 방향 오차()가 산출되며, 수학식13으로부터 제1대각선벡터의 Z축 방향 오차()가 산출된다.
그리고, 제1-1단계에서 수행된 과정이 제1-2단계 및 제1-3단계에 동일하게 적용되면, 제2대각선벡터의 X축 방향 오차(), Y축 방향 오차() 및 Z축 방향 오차()와, 제3대각선벡터의 X축 방향 오차(), Y축 방향 오차() 및 Z축 방향 오차()가 산출된다.
제2단계에서는 제1단계에서 산출된 제1대각선벡터의 3축 방향 오차(, , ), 제2대각선벡터의 3축 방향 오차(, , ) 및 제3대각선벡터의 3축 방향 오차(, , )가 수학식2 내지 수학식4에 대입되어 (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)가 산출된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
Claims (10)
- (A) 작업공간과 닮음꼴인 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및
(B) 상기 (A)단계에서의 계산 결과를 이용하여 아래의 값들을 산출하는 단계;를 포함하고,
(단, (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)는 테이블이 b축 방향으로 움직일 때의 a축 방향 오차.)
상기 (A)단계는,
(A-1) 상기 3개의 대각선 벡터 중 하나인 제1대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;
(A-2) 상기 3개의 대각선 벡터 중 다른 하나인 제2대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및
(A-3) 상기 3개의 대각선 벡터 중 나머지 하나인 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;를 포함하며,
상기 (A-1)단계 내지 (A-3)단계 중 적어도 한 단계에서는 상기 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차 중 어느 두 축 방향 오차가 계산된 후 상기 두 축 방향 오차를 계산하는 과정에서 도출된 값 중 일부를 이용하여 나머지 한 축 방향 오차가 계산되며,
상기 두 축 방향 오차에 X축 방향 오차가 포함된 경우 상기 X축 방향 오차는,
(C) 해당 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계;
(D) 상기 해당 대각선벡터와 Y-Z 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계;
(E) 상기 (C)단계에서 측정된 값 및 상기 (D)단계에서 계산된 값을 이용하여 상기 해당 대각선벡터의 실제 X축 좌표를 계산하는 단계; 및
(F) 상기 (E)단계에서 계산된 실제 X축 좌표와 상기 해당 대각선벡터의 이론상 X축 좌표 간 차를 계산하는 단계;에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 (D)단계는,
(D-1) 상기 해당 대각선벡터에 X축방향 미세변위가 가해져 형성된 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계;
(D-2) 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 해당 대각선벡터의 크기와, 상기 X축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터와 상기 해당 대각선벡터 사이의 각도를 계산하는 단계; 및
(D-3) 상기 (D-2)단계에서 계산된 각도와, 상기 X축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 X축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 해당 대각선벡터와 Y-Z 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법. - (A) 작업공간과 닮음꼴인 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및
(B) 상기 (A)단계에서의 계산 결과를 이용하여 아래의 값들을 산출하는 단계;를 포함하고,
(단, (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)는 테이블이 b축 방향으로 움직일 때의 a축 방향 오차.)
상기 (A)단계는,
(A-1) 상기 3개의 대각선 벡터 중 하나인 제1대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;
(A-2) 상기 3개의 대각선 벡터 중 다른 하나인 제2대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및
(A-3) 상기 3개의 대각선 벡터 중 나머지 하나인 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;를 포함하며,
상기 (A-1)단계 내지 (A-3)단계 중 적어도 한 단계에서는 상기 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차 중 어느 두 축 방향 오차가 계산된 후 상기 두 축 방향 오차를 계산하는 과정에서 도출된 값 중 일부를 이용하여 나머지 한 축 방향 오차가 계산되며,
상기 두 축 방향 오차에 Y축 방향 오차가 포함된 경우 상기 Y축 방향 오차는,
(G) 해당 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계;
(H) 상기 해당 대각선벡터와 Z-X 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계;
(I) 상기 (G)단계에서 측정된 값 및 상기 (H)단계에서 계산된 값을 이용하여 상기 해당 대각선벡터의 실제 Y축 좌표를 계산하는 단계; 및
(J) 상기 (I)단계에서 계산된 실제 Y축 좌표와 상기 해당 대각선벡터의 이론상 Y축 좌표 간 차를 계산하는 단계;에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법. - 제7항에 있어서,
상기 (H)단계는,
(H-1) 상기 해당 대각선벡터에 Y축방향 미세변위가 가해져 형성된 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기를 측정하는 단계;
(H-2) 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 해당 대각선벡터의 크기와, 상기 Y축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터와 상기 해당 대각선벡터 사이의 각도를 계산하는 단계; 및
(H-3) 상기 (H-2)단계에서 계산된 각도와, 상기 Y축방향 미세변위 대각선벡터의 크기와, 상기 Y축방향 미세변위의 크기를 이용하여 상기 해당 대각선벡터와 Z-X 평면이 이루는 각도를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법. - (A) 작업공간과 닮음꼴인 측정공간의 마주보는 꼭지점을 연결하는 4개의 대각선벡터 중 적어도 3개의 대각선벡터 각각의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및
(B) 상기 (A)단계에서의 계산 결과를 이용하여 아래의 값들을 산출하는 단계;를 포함하고,
(단, (a=X, Y, Z; b=X, Y, Z)는 테이블이 b축 방향으로 움직일 때의 a축 방향 오차.)
상기 (A)단계는,
(A-1) 상기 3개의 대각선 벡터 중 하나인 제1대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;
(A-2) 상기 3개의 대각선 벡터 중 다른 하나인 제2대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계; 및
(A-3) 상기 3개의 대각선 벡터 중 나머지 하나인 제3대각선벡터의 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차를 계산하는 단계;를 포함하며,
상기 (A-1)단계 내지 (A-3)단계 중 적어도 한 단계에서는 상기 X축 방향 오차, Y축 방향 오차 및 Z축 방향 오차 중 어느 두 축 방향 오차가 계산된 후 상기 두 축 방향 오차를 계산하는 과정에서 도출된 값 중 일부를 이용하여 나머지 한 축 방향 오차가 계산되며,
상기 두 축 방향 오차가 X축 방향 오차 및 Y축 방향 오차인 경우 상기 Z축 방향 오차는 아래 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 3축 이송테이블을 갖는 기계의 오차 측정 방법.
(단, 는 해당 대각선벡터의 Z축 방향 오차, 는 해당 대각선벡터의 크기, 은 해당 대각선벡터의 실제 X축 좌표, 은 해당 대각선벡터의 실제 Y축 좌표, 은 해당 대각선벡터의 이론상 Z축 좌표)
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