KR101496579B1 - 공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치 - Google Patents

공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 수평 조절 장치의 센서부로부터 기울기를 정확하게 예측 가능하고, 기울기값을 통해 레벨 볼트의 정확한 보정값을 산출하므로 공작기계의 수평을 정확하고 신속하게 조절할 수 있는 공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치가 개시된다.
일 예로, 센서부, 제어부 및 출력부를 포함하는 수평 조절 장치에 의한 공작기계의 수평 조절 방법에 있어서, 공작기계 및 상기 공작기계의 테이블 상면에 설치된 수평 조절 장치의 초기 정보를 상기 제어부에 입력하는 초기 정보 입력 단계; 상기 센서부에 의해 상기 공작기계 테이블의 기울기를 측정하고 상기 제어부로 전송하는 테이블 기울기 측정 단계; 상기 제어부에서 입력된 초기 정보 및 테이블 기울기를 바탕으로 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계; 상기 보정값에 의해 상기 공작기계 하부의 레벨 볼트를 조절하여 상기 공작기계의 수평을 조절하는 보정 단계; 상기 센서부에 의해 상기 공작기계 테이블이 수평이 되었는지를 확인하는 기울기 확인 단계; 및 상기 공작기계 테이블이 수평이 되었음을 출력부를 통해 알리는 알람 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법이 개시된다.

Description

공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치 {Method for controlling horizontality of machine}
본 발명은 공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
공작기계란 기계를 제작하기 위한 기계를 총칭하는 말로써 금속을 가공하는 기계를 말한다. 공작기계는 절삭 공구를 사용하여 금속의 절단, 절삭, 드릴링, 연삭 등을 수행하며 대표적인 공작기계로는 선반이 있다.
공작기계는 설치시 기본적으로 수평을 유지하여야 원하는 조작을 정확하게 구현해낼 수 있다. 공작기계의 수평을 유지하기 위하여 사용되는 아날로그식 기포관 수준기는 작업자가 육안으로 수준기를 확인하여 수평을 판단하기 때문에 정확한 판단이 어렵다. 또한, 기포관 수준기의 눈금을 읽고 작업자의 판단으로 공작기계의 레벨 볼트를 조절하여 수평을 조절하므로 수평 조절이 한번에 이루어지기 어려우며, 레벨 볼트를 조절 후 수평이 이루어졌는지를 판단하기 위하여 다시 수준기를 확인하는 작업을 반복해야하므로 작업 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
국내등록특허공보 제10-0198850호 (1999년06월15일 공고)
본 발명은 수평 조절 장치의 센서부로부터 기울기를 정확하게 예측 가능하고, 기울기값을 통해 레벨 볼트의 정확한 보정값을 산출하므로 공작기계의 수평을 정확하고 신속하게 조절할 수 있는 공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 공작기계의 수평 조절 방법은 센서부, 제어부 및 출력부를 포함하는 수평 조절 장치에 의한 공작기계의 수평 조절 방법에 있어서, 공작기계 및 상기 공작기계의 테이블 상면에 설치된 수평 조절 장치의 초기 정보를 상기 제어부에 입력하는 초기 정보 입력 단계; 상기 센서부에 의해 상기 공작기계 테이블의 기울기를 측정하고 상기 제어부로 전송하는 테이블 기울기 측정 단계; 상기 제어부에서 입력된 초기 정보 및 테이블 기울기를 바탕으로 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계; 상기 보정값에 의해 상기 공작기계 하부의 레벨 볼트를 조절하여 상기 공작기계의 수평을 조절하는 보정 단계; 상기 센서부에 의해 상기 공작기계 테이블이 수평이 되었는지를 확인하는 기울기 확인 단계; 및 상기 공작기계 테이블이 수평이 되었음을 출력부를 통해 알리는 알람 작동 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초기 정보는 상기 공작기계의 높이, 폭, 길이에 대한 정보, 상기 레벨 볼트의 위치에 대한 좌표 정보 및 상기 레벨 볼트와 수평 조절 장치 사이의 거리 정보를 포함할 수 있다.
그리고 상기 센서부는 2축 자이로 센서로 이루어져 2개의 축에서의 상기 공작기계 테이블의 기울기를 측정할 수 있다.
또한, 상기 레벨 볼트는 4개가 구비되며, 상기 공작기계의 하부에서 서로 대칭적으로 위치할 수 있다.
또한, 상기 레벨 볼트에 의해 높낮이를 조절함으로써 상기 공작기계의 수평을 조절할 수 있다.
또한, 상기 보정값은 상기 각각의 레벨 볼트와 대응되도록 4개가 산출될 수 있다.
또한, 상기 기울기 확인 단계는 상기 센서부에 의하여 측정된 기울기값이 0일 경우 수평으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 기울기값이 0 이외의 값일 경우 다시 상기 보정값 산출 단계가 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계의 수평 조절 장치 및 그 방법은 센서부로써 2축 자이로 센서를 적용하여 기울기 상태를 정확히 예측하고, 기울기값을 통해 레벨 볼트의 정확한 보정값을 산출하므로 한번의 작업으로 공작기계의 수평을 정확하고 신속하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수평 조절 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평 조절 장치가 설치된 공작기계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법에서, 보정값 산출의 원리를 도시한 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수평 조절 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평 조절 장치가 설치된 공작기계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수평 조절 장치(10)는 공작기계의 수평을 측정하는 센서부(11), 상기 센서부(11)로부터 측정된 정보를 통해 공작기계의 수평 유지에 필요한 보정값을 산출하는 제어부(12) 및 상기 보정값을 나타내고, 보정이 완료된 후 알람을 작동시키는 출력부(13)를 포함한다. 또한, 상기 수평 조절 장치(10)는 공작기계 베드(20)의 상부에 위치한 공작기계 테이블(30) 상면에 설치된다. 더불어, 상기 베드(20) 하부의 각각의 모서리에는 공작기계의 높낮이를 조절하기 위한 레벨 볼트(25)가 설치된다.
상기 센서부(11)는 상기 공작기계의 수평을 감지하고 상기 제어부(12)로 전송한다. 이 때, 상기 센서부(11)는 2축 자이로 센서로 이루어질 수 있다. 따라서 상기 센서부(11)는 상기 공작기계의 2개의 축에서의 상태를 감지하여 테이블 기울기, 즉 수평에서 어긋난 각도를 측정하고, 상기 기울기를 전류값으로 변환하여 제어부(12)로 전송한다.
상기 제어부(12)는 상기 센서부(11)로부터 획득한 전류값을 통해 수평 유지에 필요한 보정값을 산출한다. 이 때, 상기 제어부(12)에는 상기 공작기계 및 센서부의 초기 정보가 입력되어 있다. 따라서, 상기 제어부(12)는 상기 초기 정보와 기울기를 바탕으로 공작기계의 수평 유지를 위한 보정값을 산출해낼 수 있다. 또한, 상기 제어부(12)는 상기 보정값을 상기 출력부(13)로 전송하여 작업자가 이를 확인할 수 있도록 한다. 더불어, 상기 기울기가 0이 되어 공작기계 테이블의 상태가 수평 범위 내에 들어오면 상기 출력부(13)로 알람을 동작하기 위한 제어 신호를 전송한다. 따라서 작업자는 상기 알람에 의해 수평이 맞춰졌음을 확인할 수 있다.
상기 출력부(13)는 작업자에게 상기 공작기계의 수평 유지를 위한 보정값을 알려주며, 공작기계가 수평 범위 내로 들어왔을 경우 이를 알람으로써 알려준다. 상기 출력부(13)는 제어부(12)로부터 전송된 보정값을 작업자에게 표시할 수 있도록 디스플레이 장치를 포함한다. 또한, 상기 공작기계 테이블의 상태가 수평 범위 내로 들어왔을 경우, 작업자에게 이를 알리기 위한 알람이 동작할 수 있도록 알람 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 베드(20)는 상기 공작기계의 하부에 위치하여 받침대로써의 역할을 한다. 또한, 상기 베드(20)의 상부에는 상기 공작기계에 의한 작업이 실질적으로 이루어지는 테이블(30)이 설치된다. 더불어, 상기 베드(20)의 하부에는 상기 공작기계, 즉, 상기 테이블(30)의 수평을 조절하기 위한 레벨 볼트(25)가 다수 구비된다. 상기 레벨 볼트(25)는 바람직하게는 제 1 레벨 볼트(25a), 제 2 레벨 볼트(25b), 제 3 레벨 볼트(미도시) 및 제 4 레벨 볼트(25d)를 포함하며, 각각의 4개의 레벨 볼트(25)는 상기 베드(20)의 하부에서 대칭을 이루도록 위치할 수 있다. 상기 레벨 볼트(25)에 의해 상기 공작기계의 높낮이 조절이 가능하며, 상기 테이블(30)의 수평을 유지시킴으로써 상기 공작기계의 원활한 작업이 가능하다. 한편, 상기 테이블(30)의 수평 조절을 위하여 상기 테이블(30)의 상부에는 상기 수평 조절 장치(10)가 설치될 수 있다. 상기 수평 조절 장치(10)는 상기 테이블(30) 상부에 설치되어 테이블(30)의 수평 상태를 감지한다. 또한, 상기 수평 조절 장치(10)는 상기 테이블(30)의 수평을 이루기 위하여 조절되어야 할 레벨 볼트(25)의 보정값을 계산하며, 상기 테이블(30)이 수평이 되었을 때 알람을 작동시켜 작업자에게 상기 테이블(30)의 수평을 알린다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법의 순서도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법에서, 보정값 산출의 원리를 도시한 것이다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법은 공작기계 및 상기 공작기계 테이블(30) 상면에 설치된 수평 조절 장치(10)의 초기 정보를 상기 제어부(12)에 입력하는 초기 정보 입력 단계(S10), 상기 센서부(11)에 의해 상기 공작기계 테이블(30)의 기울기를 측정하고 상기 제어부(12)로 전송하는 테이블 기울기 측정 단계(S20), 상기 제어부(12)에서 입력된 초기 정보 및 테이블 기울기를 바탕으로 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계(S30), 상기 보정값에 의해 상기 공작기계 하부의 레벨 볼트를 조절하여 상기 공작기계의 수평을 조절하는 보정 단계(S40), 상기 센서부(12)에 의해 상기 공작기계 테이블(30)이 수평이 되었는지를 확인하는 기울기 확인 단계(S50) 및 상기 공작기계 테이블(30)이 수평이 되었음을 출력부(13)를 통해 알리는 알람 작동 단계(S60)를 포함한다.
상기 초기 정보 입력 단계(S10)에서는 상기 제어부(12)에 상기 공작기계 및 상기 공작기계의 테이블(30) 상면에 설치된 수평 조절 장치(10)의 초기 정보를 입력한다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(12)에 상기 공작기계의 높이, 폭, 길이에 대한 정보, 상기 레벨 볼트(25)의 위치에 대한 좌표 정보, 상기 각각의 레벨 볼트(25)와 수평 조절 장치(10) 사이의 거리 정보 등을 입력한다. 여기서, 상기 레벨 볼트와 수평 조절 장치(10) 사이의 거리 정보는 4개의 레벨 볼트(25)와 수평 조절 장치(10) 사이의 x축 및 y축(도 1)에 대한 거리일 수 있다.
상기 테이블 기울기 측정 단계(S20)에서는 상기 센서부(11)에 의해 상기 공작기계 테이블(30)의 기울기를 측정하고, 이를 상기 제어부(12)로 전송한다. 상기 센서부(11)는 2축 자이로 센서로 이루어지며, 2개의 축에서의 상기 공작기계 테이블(30)의 기울기, 즉 수평에서 어긋난 각도를 측정한다. 그리고 상기 기울기는 전류값으로 변환되어 상기 제어부(12)로 전송된다.
상기 보정값 산출 단계(S30)에서는 상기 제어부(12)에 입력된 초기 정보 및 테이블 기울기를 바탕으로 보정값을 산출한다. 이 때, 상기 보정값은 각각의 레벨 볼트(25)에 대하여 총 4개의 값이 산출되며, 이는 상기 출력부(13)로 전송되어 작업자가 확인할 수 있다.
특히, 도 4를 참조하면, 상기 보정값은 다음의 식에 의하여 산출될 수 있다.
Figure 112013099367170-pat00001
여기서, θx,y는 상기 센서부(11)에 의하여 측정된 상기 테이블(30)의 기울기이고, lx ,y는 상기 수평 조절 장치(10)와 레벨 볼트(25) 사이의 거리이고, δx,y는 상기 레벨 볼트(25)의 보정값이다. 또한, x, y는 도 1의 x축 및 y축을 의미한다. 즉, 상기 lx ,y는 상기 수평 조절 장치(10)로부터 상기 제 1, 2 레벨 볼트(25a, 25b) 사이의 x축에 대한 거리인 lx, 상기 수평 조절 장치(10)로부터 상기 제 3, 4 레벨 볼트(미도시, 25d) 사이의 x축에 대한 거리인 또 다른 ly, 상기 수평 조절 장치(10)로부터 제 1, 3 레벨 볼트(25a, 미도시) 사이의 y축에 대한 거리인 ly 및 상기 수평 조절 장치(10)로부터 제 2, 4 레벨 볼트(25b, 25d) 사이의 y축에 대한 거리인 또 다른 ly로 이루어질 수 있다. θx,y도 이와 마찬가지로 구성되며, 서로 대응되는 lx ,y 및 θx,y에 의해 각각의 레벨 볼트(25)의 보정값인 4개의 δx,y가 산출된다.
상기 보정 단계(S40)에서는 상기 보정값에 의해 상기 공작기계 하부의 레벨 볼트를 조절하여 상기 공작기계의 수평을 조절한다. 즉, 작업자가 상기 출력부(13)를 통하여 획득한 δx,y값을 확인하고, 이를 바탕으로 상기 각각의 레벨 볼트(25)의 높낮이를 조절한다. 이 때, 상기 보정 단계(S40)는 x축에 대한 보정이 먼저 이루어지고, 그 후 y축에 대한 보정이 이루어질 수 있다.
상기 기울기 확인 단계(S50)에서는 상기 센서부(12)에 의해 상기 공작기계 테이블(30)이 수평이 되었는지를 확인한다. 즉, 상기 보정 단계(S40) 이후, 상기 센서부(12)로 상기 테이블(30)의 기울기를 다시 한 번 측정하여 상기 테이블(30)의 수평 상태를 확인한다. 이 때, 상기 θx,y값이 0이라면 상기 테이블(30)이 수평이 되었다고 판단한다. 한편, 상기 θx,y가 0이 아닐 경우, 다시 상기 보정값 산출 단계(S30)가 이루어질 수 있다. 이러한 과정은 상기 θx,y가 0이 될 때까지 이루어진다.
상기 알람 작동 단계(S60)에서는 상기 공작기계 테이블(30)이 수평이 되었음을 출력부(13)를 통해 알린다. 즉, 상기 기울기 확인 단계(S50)에서 상기 센서부(11)에 의하여 측정된 상기 θx,y값이 0이 되었을 경우, 상기 제어부(12)는 상기 출력부(13)로 알람이 동작하기 위한 제어 신호를 전송한다. 그리고 상기 출력부(13)는 전송된 제어 신호를 통해 알람 장치를 작동시킴으로써 작업자에게 상기 공작기계가 수평이 되었음을 알린다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 수평 조절 방법은 상기 수평 조절 장치(10)의 센서부(11)로써 2축 자이로 센서를 적용하여 기울기 상태를 정확하게 예측 가능하다. 또한, 상기 센서부(11)로부터 얻어진 기울기 값을 통해 상기 제어부(12)에서 상기 레벨 볼트(25)의 정확한 보정값을 산출하므로 한번의 작업으로 상기 공작기계의 수평을 정확하고 신속하게 조절할 수 있다. 더불어, 상기 출력부(13)를 통해 작업자가 정확한 보정값을 확인할 수 있으며, 상기 공작기계의 수평이 맞춰졌을 경우 알람이 작동하여 작업자에게 수평 상태를 알려주므로 상기 공작기계의 수평 조절이 보다 간편하게 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 공작기계의 수평 조절 방법 및 그 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10; 수평 조절 장치 11; 센서부
12; 제어부 13; 출력부
20; 베드 25; 레벨 볼트
30; 테이블

Claims (8)

  1. 센서부, 제어부 및 출력부를 포함하는 수평 조절 장치에 의한 공작기계의 수평 조절 방법에 있어서,
    공작기계 및 상기 공작기계의 테이블 상면에 설치된 수평 조절 장치의 초기 정보를 제어부에 입력하는 초기 정보 입력 단계;
    상기 센서부에 의해 상기 테이블의 기울기를 측정하고 상기 제어부로 전송하는 테이블 기울기 측정 단계;
    상기 제어부에서 입력된 초기 정보 및 테이블 기울기를 바탕으로 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계;
    상기 보정값에 의해 상기 공작기계 하부의 레벨 볼트를 조절하여 상기 공작기계의 수평을 조절하는 보정 단계;
    상기 센서부에 의해 상기 테이블이 수평이 되었는지를 확인하는 기울기 확인 단계; 및
    상기 테이블이 수평이 되었음을 출력부를 통해 알리는 알람 작동 단계를 포함하고,
    상기 보정값 산출 단계는 아래의 수학식에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
    Figure 112014108450311-pat00006

    (여기서, θx,y는 상기 센서부에 의하여 측정된 테이블의 기울기, lx,y는 상기 수평 조절 장치와 레벨 볼트 사이의 거리이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 정보는 상기 공작기계의 높이, 폭, 길이에 대한 정보, 상기 레벨 볼트의 위치에 대한 좌표 정보 및 상기 레벨 볼트와 수평 조절 장치 사이의 거리 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 2축 자이로 센서로 이루어져 2개의 축에서의 상기 공작기계 테이블의 기울기를 측정하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레벨 볼트는 4개가 구비되며, 상기 공작기계의 하부에서 서로 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레벨 볼트에 의해 높낮이를 조절함으로써 상기 공작기계의 수평을 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 보정값은 상기 각각의 레벨 볼트와 대응되도록 4개가 산출되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울기 확인 단계는 상기 센서부에 의하여 측정된 기울기값이 0일 경우 수평으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기울기값이 0 이외의 값일 경우 다시 상기 보정값 산출 단계가 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 수평 조절 방법.
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