KR101540819B1 - Method for controlling thermal deformation of main spindle in machine tool - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계 주축 스핀들(S)의 열 변위 제어 방법으로서, (A) 상기 스핀들(S)의 회전 속도별로 상기 스핀들(S)의 복수개의 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대한 온도를 측정하는 단계와, (B) 상기 복수개의 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대해서 측정된 온도의 편차를 상쇄하기 위해 요구되는 보정 온도 데이터를 상기 복수개의 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 및 상기 스핀들(S)의 회전 속도별로 저장하는 보정 온도 데이터 저장 단계와, (C) 상기 스핀들(S)의 회전 속도를 검출하여 상기 복수개의 지점별로 상기 (B) 단계에서 저장된 보정 온도 데이터를 독출하는 단계와, (D) 상기 독출된 보정 온도 데이터에 기초하여 상기 복수개의 지점별로 온도를 보정하는 온도 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling a thermal displacement of a spindle (S) of a machine tool, comprising the steps of: (A) determining a plurality of points (1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7) of the plurality of points (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), and (B) A correction temperature data storing step of storing the corrected temperature data for each of the plurality of points 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and the rotational speed of the spindle S, (C) A step of detecting the velocity and reading the corrected temperature data stored in step (B) for each of the plurality of points; (D) a temperature correction step of correcting the temperature for each of the plurality of points based on the read corrected temperature data And a control unit.

주축, 스핀들, 열변위, 제어, 냉각, 온도, 룩업 테이블, 회전 속도, rpm Spindle, Spindle, Thermal Displacement, Control, Cooling, Temperature, Lookup Table, Rotational Speed, rpm

Description

공작기계 주축 스핀들의 열 변위 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING THERMAL DEFORMATION OF MAIN SPINDLE IN MACHINE TOOL}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of controlling a thermal displacement of a spindle of a machine tool,

본 발명은 열 변위 제어에 관한 것이고, 보다 상세하게는 공작기계의 주축 스핀들의 열 변위 제어에 관한 것이다. The present invention relates to thermal displacement control, and more particularly to thermal displacement control of a spindle spindle of a machine tool.

공작기계의 주축 스핀들은 고속으로 회전하므로 열이 발생하게 되고, 그로 인한 열변위(Termal Deformation)도 필수적으로 발생하게 된다. 이와 같이 고속 회전을 하는 주축 스핀들의 국부적인 과열로 인해, 주축 스핀들의 열변위와 공작 기계의 다른 부분, 예컨대 스핀들을 지지하는 칼럼의 열변위 사이에 편차가 발생하게 되며, 이러한 열변위 편차의 보정은 공작기계의 가공 정밀성을 위해 해결해야 할 주요한 문제로 대두되고 있다.Since the main spindle of the machine tool rotates at a high speed, heat is generated, and the resulting thermal deformation is essentially necessary. Due to the local overheating of the spindle spindle making such high speed rotation, a deviation occurs between the thermal displacement of the spindle spindle and the other part of the machine tool, e.g. the column supporting the spindle, It is becoming a major problem to be solved for machining precision of machine tools.

이러한 문제의 해결을 위해, 종래에는 발열이 많이 발생하는 주축 스핀들과 발열이 상대적으로 덜 발생하는 스핀들 지지용 칼럼부에 각각 온도 센서를 설치한 다음, 각 온도 센서의 온도에 차이가 발생하는 경우 미리 지정된 값에 의해서 열변위 편차를 물리적으로 위치 보상하는 방법을 사용하고 있다.In order to solve such a problem, a temperature sensor is conventionally installed in each of spindle spindles where heat generation is frequently generated and a column portion for supporting spindle in which heat generation is relatively less. When a temperature difference occurs in each temperature sensor, And a method of physically compensating for the thermal deviation according to the specified value is used.

즉, 주축 스핀들의 온도와 칼럼의 온도 사이의 차이에 대응하여 특정축(예: Z축) 방향 위치 보상값 미리 데이터 테이블에 저장해 놓았다가, 측정 결과 각 온도 센서의 온도 차이가 발생한 경우 데이터 테이블에서 온도 차이에 대응한 Z축 방향 위치 보상값을 읽어들여서, 스핀들이 Z축 방향으로 움직일 때 해당 보상값만큼 위치 보상을 하게 되는 것이다.In other words, when the temperature compensation value is stored in advance in a predetermined axis (e.g., Z axis) position compensation value data table corresponding to the difference between the temperature of the main spindle and the temperature of the column, The position compensation value in the Z axis direction corresponding to the temperature difference is read and the position compensation is performed by the compensation value when the spindle moves in the Z axis direction.

그러나, 종래의 열변위 보상 방식은 열변위의 근본 원인인 발열 편차를 제거하는 것이 아니라, 열변위 차이의 결과로 나타나는 위치를 보정을 하는 데에 그치고 있으므로 근본적인 해결 방안이라 할 수 없다.However, the conventional thermal displacement compensation method is not a fundamental solution because it merely corrects the position that is the result of the thermal displacement difference, not the thermal deviation which is the root cause of thermal displacement.

즉, 스핀들이 회전하면서 발생하는 열은 각 부위에 따라 상이하므로 일률적으로 온도 편차에 대응하여 일정하게 정해진 위치값을 보상하는 경우에는 열변위에 따른 보상이 정밀하게 이루어 질 수 없다.That is, since the heat generated as the spindle rotates differs depending on each part, compensating for the heat value can not be performed precisely when compensating the position value fixed uniformly according to the temperature deviation.

또한, 발열 편차가 큰 경우 위치 보상만으로는 열변위 편차 보정에 한계가 있을 수 밖에 없다.In addition, in the case where the heat generation deviation is large, there is a limit to the correction of the thermal variation deviation only by the position compensation.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 위치보상 방식 대신, 열변위 편차 발생의 근본 원인인 발열 편차를 제거함으로써 보다 근본적인 열변위 편차 제어를 가능하게 하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is a technical object of the present invention to enable more fundamental thermal deviation control by removing a heat generation deviation which is a root cause of heat variation deviation instead of the conventional position compensation method.

상술한 과제 해결을 위해, 본 발명에 따른 공작기계 주축 스핀들(S)의 열 변위 제어 방법은, (A) 상기 스핀들(S)의 회전 속도별로 상기 스핀들(S)의 복수개의 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대한 온도를 측정하는 단계와, (B) 상기 복수개의 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대해서 측정된 온도의 편차를 상쇄하기 위해 요구되는 보정 온도 데이터를 상기 복수개의 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 및 상기 스핀들(S)의 회전 속도별로 저장하는 보정 온도 데이터 저장 단계와, (C) 상기 스핀들(S)의 회전 속도를 검출하여 상기 복수개의 지점별로 상기 (B) 단계에서 저장된 보정 온도 데이터를 독출하는 단계와, (D) 상기 독출된 보정 온도 데이터에 기초하여 상기 복수개의 지점별로 온도를 보정하는 온도 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling a thermal displacement of a machine tool spindle spindle according to the present invention comprises the steps of: (A) detecting a plurality of points (1, 2) of the spindle (S) (B) measuring the temperature of the plurality of points (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) A correction temperature data storing step of storing corrected temperature data required for canceling each of the plurality of points (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) and the rotational speed of the spindle (S) ) Detecting the rotational speed of the spindle (S) and reading the corrected temperature data stored in the step (B) for each of the plurality of points; and (D) And a temperature correction step of correcting the temperature by a predetermined amount.

한편, 복수개의 지점들은 각기 개별적으로 보정 온도 데이터를 생성할 수도 있으나, 하나이상의 그룹으로 그룹핑하여 그룹핑된 각 지점의 온도 보정 데이터를 동일하게 적용할 수도 있다.The plurality of points may individually generate correction temperature data, but the temperature correction data of each of the grouped points may be grouped into one or more groups.

즉, 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 복수개의 지점을 하나 이상의 그룹으로 그 룹핑하는 단계와, (B-2) 상기 각 그룹별로 해당 그룹에 속한 복수개의 지점들의 보정 온도 데이터의 평균값을 그룹별 보정 온도 데이터로 저장하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.That is, the step (B) includes the steps of: (B-1) grouping the plurality of points into at least one group; (B-2) Into the group-by-group corrected temperature data.

이 경우, 상기 (D) 단계에서는 그룹별 보정 온도 데이터에 기초하여 온도 보정을 수행하게 된다. 예컨대, 복수개의 지점을 발열이 많이 발생하는 제1 지점 그룹과 발열이 적게 발생하는 제2 지점 그룹으로 그룹핑하여 각 그룹에 대한 온도 보정 데이터를 동일하게 적용할 수 있는 것이다.In this case, in the step (D), the temperature correction is performed based on the correction temperature data for each group. For example, a plurality of points may be grouped into a first point group in which a large amount of heat is generated and a second point group in which a small amount of heat is generated, so that the temperature correction data for each group can be applied equally.

또한, 바람직한 실시예에 따르면, 상기 스핀들(S)의 회전속도는 연속적으로 적용할 수도 있지만, 데이터 처리의 원활화를 위해 일정 구간으로 스텝(Step)화 할 수도 있다.Also, according to a preferred embodiment, the rotational speed of the spindle S may be continuously applied, but it may be stepped into a certain section for facilitating data processing.

이 경우, 상기 (B) 단계는 스텝별로 구분된 각 회전 속도 구간에 대해서는 동일한 보정 온도 데이터를 적용하는 것이 바람직하다.In this case, in the step (B), it is preferable to apply the same correction temperature data to each rotation speed section classified by steps.

본 발명에 따르면, 냉각 제어 유닛(100)에 의해 열변위의 근본 원인인 발열 편차를 제거하므로, 열변위 차이의 결과로 나타나는 위치를 보정을 하는 데에 그쳤던 종래 기술에 비하여 열변위 편차를 근본적으로 해결하였다.According to the present invention, since the heat generation deviation, which is the root cause of the heat change, is removed by the cooling control unit 100, the heat change deviation is fundamentally reduced compared with the prior art, It was solved.

또한, 스핀들의 복수개의 지점별로 각각 개별적으로 온도 보정 데이터를 설정하므로, 일률적으로 온도 편차에 대응하여 일정하게 정해진 위치값을 보상하였던 종래 기술에 비하여 열변위에 따른 보상이 정밀하게 이루어 질 수 있다.In addition, since the temperature correction data is individually set for each of a plurality of points of the spindle, the compensation according to the thermal gradient can be accurately performed compared with the prior art in which the position value fixed uniformly corresponding to the temperature deviation is compensated.

또한, 스핀들 회전 속도별로 상이하게 온도 보정 데이터를 설정하므로 스핀 들 회전 속도를 고려하지 않고 일정하게 정해진 위치값만을 보상하였던 종래 기술에 비하여 열변위에 따른 보상의 정밀성이 극대화되었다.In addition, since the temperature correction data is set differently according to the spindle rotation speed, the accuracy of compensation based on the thermal gradient is maximized compared with the prior art in which only the fixed position value is compensated without considering the spindle rotation speed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계 주축 스핀들(S)의 열 변위 제어를 위한 장치 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for controlling thermal displacement of a spindle S of a machine tool according to the present invention.

도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 열 변위 제어 장치는 스핀들 회전수 검출 유닛(100)과, 냉각 제어 유닛(200)과, 룩업 테이블(300)로 구성된다.As shown in the figure, the thermal displacement control apparatus according to the present invention comprises a spindle speed detection unit 100, a cooling control unit 200, and a lookup table 300.

스핀들 회전수 검출 유닛(100)은 공작기계의 주축 스핀들(S)의 회전 속도(예:rpm) 데이터를 전달받는다. 회전 속도 데이터는 주축 스핀들(S)의 회전 속도를 실시간으로 전달받을 수도 있지만, 주축 회전 지령이 내려진 이후 일정 시간 간격(예: 3초)으로 주기적으로 회전 속도를 검출할 수도 있다.The spindle rotational speed detection unit 100 receives rotational speed (e.g., rpm) data of the main spindle S of the machine tool. The rotational speed data may receive the rotational speed of the main spindle S in real time, but may detect the rotational speed periodically at a predetermined time interval (e.g., 3 seconds) after the main shaft rotational command is issued.

NC에서 주축 회전 지령이 내려지면 지속적으로 회전 속도를 검출할 수도 있다.If the spindle rotation command is issued from the NC, the rotation speed can be continuously detected.

또한, 스핀들 회전수 검출 유닛(100)은 검출된 회전 속도를 일정 구간별로 스텝(step)화하여 재계산할 수도 있다. Further, the spindle rotational speed detection unit 100 may re-calculate the detected rotational speed by stepping on a predetermined section.

예컨대, 도 3은 회전 속도를 250 rpm 단위로 스텝화하여 재계산한 경우의 룩업 테이블의 일 예를 도시한다.For example, FIG. 3 shows an example of a look-up table when the rotation speed is stepped by 250 rpm and recalculated.

도시된 것과 같이 회전 속도는 250 rpm 단위로 구간이 나누어져 있는 스핀들 회전 속도 구간 인덱스부(10)가 있고, 나누어진 각 구간마다 대표 회전 속도가 지정되어 있는 스텝 회전 속도부(20)가 마련되어 있다. 그리고, 각 스텝 회전 속도부(20)의 각 스텝 회전 속도마다 대응되는 어드레스(30)가 지정되어 있다.As shown in the figure, there is a spindle rotational speed section index section 10 in which the rotational speed is divided into 250 rpm units, and a step rotational speed section 20 in which a representative rotational speed is specified for each divided section is provided . An address 30 corresponding to each step rotational speed of each step rotational speed section 20 is designated.

예컨대, 250~499 rpm 인 경우는 인덱스 1으로 지정되어 있고, 인덱스 1에 대한 스텝 회전 속도는 250 rpm으로 설정된다. 그리고 250 rpm에 대한 어드레스는 D 2004로 지정된다.For example, in the case of 250 to 499 rpm, the index 1 is designated, and the step rotational speed for the index 1 is set to 250 rpm. And the address for 250 rpm is designated as D 2004.

다시 도 1을 참조하면, 냉각 제어 유닛(200)은 스핀들 회전속도 검출 유닛(100)으로부터 스핀들의 회전속도 데이터를 전달받고, 룩업 테이블(300)로부터는 스핀들 회전속도별 온도 보정 데이터를 받아 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)별로 온도 보정값에 도달하도록 냉각 제어를 수행한다.1, the cooling control unit 200 receives rotational speed data of the spindle from the spindle rotational speed detection unit 100, receives temperature correction data for each spindle rotational speed from the lookup table 300, (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).

각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)별 온도 보정은 개별적으로 상이하게 수행될 수도 있지만, 도 1에 도시된 것과 같이 각 지점을 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)과 제2 지점 그룹(3, 4, 7)으로 나눈 후 각 그룹에 대해서는 동일한 온도 보정을 수행하도록 구성될 수도 있다. The temperature correction for each point 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 may be performed differently individually, but each point may be divided into a first point group 1, 2, 5 , 6) and the second point group (3, 4, 7) and then perform the same temperature correction for each group.

이를 위해 냉각 제어 유닛(200)은 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)에 대한 냉각 제어를 수행하기 위한 제1 냉각 제어 유닛(210)과, 제2 지점 그룹(3, 4, 7)에 대한 냉각 제어를 수행하기 위한 제2 냉각 제어 유닛(220)이 마련될 수 있다.To this end, the cooling control unit 200 includes a first cooling control unit 210 for performing cooling control for the first point group 1, 2, 5, 6 and a second cooling control unit 210 for performing cooling control for the second point group 3, 4, 7 The second cooling control unit 220 may be provided to perform the cooling control on the cooling water.

룩업 테이블(300)에는 스핀들의 회전속도별로, 해당 회전 속도일 경우에 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)별로 온도 차이 보정을 위해 요구되는 온도 보정 데이터가 저장되어 있다.In the look-up table 300, temperature correction data required for temperature difference correction is stored for each of the points 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 in the case of the corresponding rotational speed for each rotational speed of the spindle .

이를 위해, 사전에 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 온도 센서(미도시)를 설치하여 스핀들 회전속도를 상이하게 설정하면서 각 회전 속도별로 각 지점의 온도 편차를 조사한 다음, 편차를 보정하기 위한 온도 보정 데이터를 생성할 수 있다.For this purpose, a temperature sensor (not shown) is provided at each point (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) in advance to set the spindle rotational speed to be different, And then temperature correction data for correcting the deviation can be generated.

온도 편차 조사 결과, 유사한 온도 패턴을 보이는 지점들을 그룹핑하여 보정 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 각 지점 중 1, 2, 5, 6을 제1 지점 그룹으로, 지점 3, 4, 7을 제2 지점 그룹으로 그룹핑한 후, 각 그룹 내의 온도 보정 데이터의 평균값을 구해서 평균값을 그룹에 속한 지점에 대해 동일하게 적용할 수 있다.As a result of the temperature deviation investigation, correction data can be generated by grouping points having similar temperature patterns. For example, after grouping 1, 2, 5, and 6 of the points shown in FIG. 1 into a first point group and points 3, 4, and 7 into a second point group, an average value of temperature correction data in each group is obtained The average value can be applied equally to the points belonging to the group.

이와 같이 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)에 대해 생성한 제1 지점 그룹 보정 데이터는 제1 냉각 제어 유닛(210)을 통해 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)의 각 지점에 대한 냉각 제어를 수행하고, 제2 지점 그룹(3, 4, 7)에 대해 생성한 제2 지점 그룹 온도 보정 데이터는 제2 냉각 제어 유닛(220)을 통해 제2 지점 그룹(3, 4, 7)의 각 지점에 대한 냉각 제어를 수행하게 된다.The first point group correction data generated for the first point group 1, 2, 5, 6 is stored in the first point group 1, 2, 5, 6 through the first cooling control unit 210, And the second point group temperature correction data generated for the second point group (3, 4, 7) is transmitted to the second point group (3, 4, 7) through the second cooling control unit (220) 4, and 7, respectively.

도 4는 제 1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)에 대한 온도 보정 데이터의 룩업 테이블(300)이다. 도시된 것과 같이, 각 회전속도 구간별로 대응하여 스텝 데이터(20-1)가 지정되어 있다. 그리고, 우측 상단(40)에 도시되어 있듯이, 각 스텝 데이터(41)에 대응한 온도 보정값(42)이 각각 지정되어 있다. 4 is a look-up table 300 of temperature correction data for the first point group (1, 2, 5, 6). As shown in the figure, step data 20-1 is designated corresponding to each rotation speed section. As shown in the upper right 40, temperature correction values 42 corresponding to the respective step data 41 are designated.

예컨대, 회전 속도 250~499 rpm 구간인 경우에는 스텝 데이터가 5로 지정되어 있으므로, 우측 상단을 참조하면 스텝 데이터 5에 대응한 온도 보정값은 -1.0 ℃로 결정된다. 이와 유사한 방식으로 회전 속도 1750~1999 rpm 구간인 경우에는 스텝 데이터가 6으로 지정되어 있으므로, 우측 상단을 참조하면 스텝 데이터 6에 대응한 온도 보정값인 -1.5 ℃로 결정된다.For example, when the rotational speed is in the range of 250 to 499 rpm, the step data is designated as 5. Therefore, referring to the right upper end, the temperature correction value corresponding to the step data 5 is determined to be -1.0 degrees. In a similar manner, when the rotational speed is in the range of 1750 to 1999 rpm, the step data is designated as 6. Therefore, referring to the right upper end, the temperature correction value corresponding to the step data 6 is determined to be -1.5 ° C.

도 5는 제 2 지점 그룹(3, 4, 7)에 대한 온도 보정 데이터의 룩업 테이블(300)이다. 도 4와 유사한 방식으로, 각 회전속도 구간별로 대응하여 스텝 데이터(20-2)가 각각 지정되어 있고, 우측 상단(40)에는 각 스텝 데이터(41)에 대응한 온도 보정값(42)이 각각 지정되어 있다. 5 is a look-up table 300 of temperature correction data for the second point group (3, 4, 7). The step data 20-2 is specified in correspondence to each rotational speed section in the manner similar to Fig. 4 and the temperature correction values 42 corresponding to each step data 41 are assigned to the right upper end 40 Is specified.

제2 지점 그룹(3, 4, 7)의 경우도 제 1그룹(1, 2, 5, 6)과 동일한 방식으로 온도 보정값이 결정된다. 다만, 도 5의 회전 속도 구간별로 지정된 스텝 데이터(20-2)는 도 4의 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)의 스텝 데이터(20-1)과 상이하게 지정되어 있으므로, 회전 속도별로 상이한 온도 보정값이 결정된다.In the case of the second point group (3, 4, 7), the temperature correction value is also determined in the same manner as the first group (1, 2, 5, 6). However, since the step data 20-2 designated for each rotation speed section in Fig. 5 is designated differently from the step data 20-1 of the first point group 1, 2, 5, 6 in Fig. 4, Different temperature correction values are determined for each speed.

예컨대, 동일한 회전 속도 250~499 rpm 구간인 경우라고 할지라도 도 4의 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)과 도 5의 제2 지점 그룹(3, 4, 7)은 상이한 온도 보정값이 결정된다.For example, even if the rotation speed is 250 to 499 rpm, the first point group 1, 2, 5, 6 in FIG. 4 and the second point group 3, 4, 7 in FIG. Value is determined.

즉, 도 4의 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)에서는 회전 속도 250~499 rpm 구간에 대한 스텝 데이터가 5로 지정되어 있으므로, 스텝 데이터 5에 대응한 -1.0 ℃로 온도 보정값으로 결정되었지만, 도 5의 제2 지점 그룹(3, 4, 7)의 경우에는 회전 속도 250~499 rpm 구간에 대한 스텝 데이터가 1로 지정되어 있으므로, 스텝 데이터 1에 대응한 +0.5℃로 온도 보정값이 결정된다.That is, in the first point group (1, 2, 5, 6) in Fig. 4, since the step data for the section of the rotation speed of 250 to 499 rpm is designated as 5, 5, the step data for the section of the rotation speed of 250 to 499 rpm is designated as 1. Therefore, the temperature of the second point group (3, 4, 7) The correction value is determined.

이상과 같이 스핀들(S)의 각 지점별로 그룹핑을 하여 각 그룹마다 상이하게 온도 보정 데이터를 생성할 수 있게 된다.As described above, grouping is performed for each point of the spindle S, and temperature correction data can be generated differently for each group.

전술한 구성에 따라 본 발명에 따른 열 변위 제어 방법의 수행 과정을 도 2의 흐름도를 참조로 구체적으로 설명한다.The process of performing the thermal displacement control method according to the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

스핀들의 회전 속도별로 스핀들의 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대해 온도를 측정한다(S 10).The temperature is measured at each point (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) of the spindle by the rotation speed of the spindle (S 10).

측정된 온도로부터 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대한 온도 편차를 계산한 후, 이를 보정하기 위한 온도 보정 데이터를 생성하여 회전 속도별로 룩업 테이블(300, 도 4, 5 참조)에 저장한다(S 20). 이 때, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 회전 속도를 일정 구간(예: 250 rpm) 단위로 나눈 후, 각 회전 속도 구간에 대응한 스텝별 온도 보정 데이터를 생성하는 것이 바람직하다.After calculating temperature deviations for the respective points 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 from the measured temperature, temperature correction data for correcting the temperature deviations are generated and stored in the lookup table 300 , 5) (S 20). At this time, it is preferable to divide the rotational speed by a predetermined period (e.g., 250 rpm) as shown in FIG. 4 and FIG. 5, and then generate temperature correction data for each step corresponding to each rotational speed section.

이와 같이, 온도 보정 데이터를 룩업 테이블(300)에 저장하고 난 다음에는, 회전 지령에 의해 회전하는 스핀들의 회전 속도를 스핀들 회전속도 검출 유닛(100)에 의해 검출한다(S 30). 회전 속도 데이터는 주축 스핀들의 회전 속도를 실시간으로 전달받을 수도 있지만, 주축 회전 지령이 내려진 이후 일정 시간 간격(예: 3초)으로 주기적으로 회전 속도를 검출할 수도 있다.After storing the temperature correction data in the look-up table 300, the spindle rotational speed detection unit 100 detects the rotational speed of the spindle rotated by the rotational command (S30). The rotational speed data may receive the rotational speed of the main spindle in real time, but it may also detect the rotational speed periodically at a predetermined time interval (e.g., 3 seconds) after the main shaft rotational command is issued.

스핀들 회전속도 검출 유닛(100)은 검출된 회전 속도를 일정 구간별로 재계산한다(S 40). 예컨대, 도 3에 도시된 것과 같이 회전 속도 250~499 rpm 인 경우에는 회전 속도를 250 rpm으로, 500~999 rpm인 경우에는 회전 속도를 500 rpm으로 재계산한다.The spindle rotational speed detection unit 100 recalculates the detected rotational speed for each predetermined section (S40). For example, as shown in FIG. 3, when the rotation speed is 250 to 499 rpm, the rotation speed is 250 rpm and when the rotation speed is 500 to 999 rpm, the rotation speed is recalculated to 500 rpm.

이상의 과정을 통해 스핀들의 회전 속도 데이터가 획득되면, 제1 및 제2 냉각 제어 유닛(210, 220)은 룩업 테이블(300)을 참조하여 회전 속도 데이터에 대응 한 각 지점별 온도 보정 데이터를 독출한다(S 50).When the rotational speed data of the spindle is obtained through the above process, the first and second cooling control units 210 and 220 refer to the look-up table 300 and read the temperature correction data for each point corresponding to the rotational speed data (S50).

온도 보정 데이터가 독출되면, 제1 및 제2 냉각 제어 유닛(210, 220)은 독출된 온도 보정 데이터를 기초로 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)을 냉각 제어하여 각 지점별 온도 편차를 최소화하고, 결국 열 변위 편차를 원천적으로 제거할 수 있게 된다.When the temperature correction data is read out, the first and second cooling control units 210 and 220 cool and control the respective points 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 on the basis of the read temperature correction data It is possible to minimize the temperature deviation at each point and eventually eliminate the thermal displacement deviation.

이 때, 도 1에 도시된 것과 같이 각 지점을 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)과 제2 지점 그룹(3, 4, 7)로 그룹핑한 경우에는 각 그룹별로 온도 보정 데이터를 상이하게 설정할 수 있다.At this time, when the respective points are grouped into the first point group 1, 2, 5, 6 and the second point group 3, 4, 7 as shown in Fig. 1, Can be set differently.

예컨대, 회전 속도가 250~499 rpm 구간에 속하는 경우, 제1 지점 그룹(1, 2, 5, 6)인 경우에는 도 4에 도시된 것과 같이, 회전 속도 250~499 rpm 구간에 대한 스텝 데이터가 5로 지정되어 있으므로, 스텝 데이터 5에 대응한 -1.0 ℃로 온도 보정값으로 결정된다.For example, in the case of the first point group (1, 2, 5, 6) where the rotational speed belongs to the range of 250 to 499 rpm, the step data for the section of the rotational speed of 250 to 499 rpm 5, it is determined as the temperature correction value at -1.0 DEG C corresponding to the step data 5.

반면, 제2 지점 그룹(3, 4, 7)의 경우에는 회전 속도 250~499 rpm 구간에 대한 스텝 데이터가 1로 지정되어 있으므로, 스텝 데이터 1에 대응한 +0.5℃로 온도 보정값이 결정된다.On the other hand, in the case of the second point group (3, 4, 7), since the step data for the rotation speed range of 250 to 499 rpm is designated as 1, the temperature correction value is determined to + 0.5 DEG C corresponding to the step data 1 .

도 6 내지 도 9는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프로서, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 제어 방법이 적용되지 않은 경우의 시간 경과에 따른 온도 변화와 변위량을 나타내고 있고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 제어 방법이 적용된 경우의 시간 경과에 따른 온도 변화와 변위량을 나타내고 있다.6 and 9 are graphs for explaining the effect of the present invention, and FIGS. 6 and 7 show temperature changes and displacement amounts over time in the case where the control method according to the present invention is not applied, FIG. 9 shows a temperature change and a displacement amount over time when the control method according to the present invention is applied.

먼저, 도 6과 도 8을 비교하면, 본 발명이 적용되지 않은 경우(도 6)에서는 스핀들 OFF 시점을 중심으로 온도의 급격한 변화가 일어나고 있으나, 본 발명의 적용된 경우(도 8)에서는 스핀들 OFF 시점에도 온도의 변화가 급격히 발생하지 않음을 확인할 수 있다.6 and 8, in the case where the present invention is not applied (FIG. 6), a sudden temperature change occurs around the spindle OFF time point. However, in the case where the present invention is applied (FIG. 8) It can be confirmed that the change of the temperature does not occur rapidly.

다음으로, 도 7 및 도 9를 비교하면, 본 발명이 적용되지 않은 경우(도 7)에는 전반적으로 변위량 변동 범위가 크고, 특히 스핀들 OFF 시점 이후에는 변위량 변동량이 급격히 커지고 있는 반면, 본 발명이 적용된 경우(도 9)에는 열변위 제어가 효과적으로 수행된 결과, 변위량 변동량이 현저히 적어졌음을 확인할 수 있다.7 and FIG. 9, when the present invention is not applied (FIG. 7), the displacement amount variation range is large in general, and particularly after the spindle OFF time point, the amount of displacement variation rapidly increases. On the other hand, (Fig. 9), it can be confirmed that the thermal displacement control is effectively performed, and as a result, the variation amount of displacement amount is remarkably reduced.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. Although specific embodiments of the present invention have been described above, it should be understood that the spirit and scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, but various modifications and variations may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 열 변위 제어를 위한 장치 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for thermal displacement control according to the present invention. FIG.

도 2는 본 발명에 따른 열 변위 제어 방법의 흐름도.2 is a flowchart of a thermal displacement control method according to the present invention.

도 3 내지 도 5는 룩업 테이블(300)의 일 예를 설명하기 위한 도면.FIGS. 3 to 5 are diagrams for explaining an example of the lookup table 300; FIG.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 제어 방법이 적용되지 않은 경우의 시간 경과에 따른 온도 변화 및 변위량을 나타낸 그래프.6 and 7 are graphs showing temperature changes and displacement amounts over time in the case where the control method according to the present invention is not applied.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 제어 방법이 적용된 경우의 시간 경과에 따른 온도 변화 및 변위량을 나타낸 그래프.8 and 9 are graphs showing temperature changes and displacement amounts over time in the case where the control method according to the present invention is applied.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

100: 스핀들 회전속도 검출 유닛 200: 냉각 제어 유닛100: Spindle rotation speed detection unit 200: Cooling control unit

210: 제1 냉각 제어 유닛 220: 제2 냉각 제어 유닛210: first cooling control unit 220: second cooling control unit

300: 룩업 테이블 1, 2, 5, 6: 제1 지점 그룹300: lookup table 1, 2, 5, 6: first point group

3, 4, 7: 제2 지점 그룹 S: 스핀들3, 4, 7: 2nd point group S: Spindle

Claims (3)

공작기계 주축 스핀들(S)의 열 변위 제어 방법으로서,A method for controlling a thermal displacement of a machine tool spindle (S) (A) 상기 스핀들(S)의 회전 속도별로 상기 스핀들(S)의 복수개의 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대한 온도를 측정하는 단계와,(A) measuring a temperature of a plurality of points (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) of the spindle (S) according to a rotation speed of the spindle (S) (B) 상기 복수개의 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)에 대해서 측정된 온도의 편차를 상쇄하기 위해 요구되는 보정 온도 데이터를 생성하여 상기 복수개의 각 지점(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 및 상기 스핀들(S)의 회전 속도별로 저장하는 보정 온도 데이터 저장 단계와,(B) generating correction temperature data required to offset the measured temperature deviation for the plurality of points (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) , 3, 4, 5, 6, 7) and the rotational speed of the spindle (S) (C) 상기 스핀들(S)의 회전 속도를 검출하여 상기 복수개의 지점별로 상기 (B) 단계에서 저장된 보정 온도 데이터를 독출하는 단계와,(C) detecting the rotational speed of the spindle (S) and reading the corrected temperature data stored in the step (B) for each of the plurality of points, (D) 상기 독출된 보정 온도 데이터에 기초하여 상기 복수개의 지점별로 온도를 보정하는 온도 보정 단계(D) a temperature correction step of correcting the temperature by the plurality of points based on the read corrected temperature data 를 포함하며,/ RTI > 상기 (B) 단계는 상기 스핀들(S)의 회전 속도를 일정 간격으로 구간을 나누고, 각 회전 속도 구간에 대해서는 동일한 보정 온도 데이터를 적용하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축 스핀들(S)의 열 변위 제어 방법.Wherein the step (B) divides the rotation speed of the spindle (S) at regular intervals and applies the same correction temperature data to each rotation speed section. Way. 제1항에 있어서, 상기 (B) 단계는2. The method of claim 1, wherein step (B) (B-1) 상기 복수개의 지점을 하나 이상의 그룹으로 그룹핑하는 단계와,(B-1) grouping the plurality of points into one or more groups, (B-2) 상기 각 그룹별로 해당 그룹에 속한 복수개의 지점들의 보정 온도 데이터의 평균값을 그룹별 보정 온도 데이터로 저장하는 단계를 포함하고,(B-2) storing an average value of correction temperature data of a plurality of points belonging to the group for each group as correction temperature data for each group, 상기 (D) 단계에서는 그룹별 보정 온도 데이터에 기초하여 온도 보정을 수행 하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축 스핀들(S)의 열 변위 제어 방법.Wherein the temperature correction is performed based on the group-by-group correction temperature data in the step (D). 삭제delete
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