KR101654740B1

KR101654740B1 - 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법

Info

Publication number: KR101654740B1
Application number: KR1020150151950A
Authority: KR
Inventors: 김인탁
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-09-06

Abstract

본 발명은 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 회전 테이블을 고속으로 회전 시키지 않고, 수직방향 하중을 측정하여 편심 보정 위치와 편심량을 산출할 수 있으므로 측정 오차를 최소화할 수 있고, 편심 보정 방법의 절차를 간소화할 수 있는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 편심 보정 방법에 과한 것이다.

Description

편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법{Rotary table of a machine tool to compensate for eccentricity and method for operating the same}

일반적으로 공작기계는 가공물을 지지하는 회전테이블을 갖는데, 그 무게 중심은 회전 테이블의 회전축에 위치하도록 설계된다.

그러나 여러 가지 원인으로 회전축에 무게 중심이 위치되지 않고 편심되는 경우가 있다.

이와 같이 회전 테이블이 편심되는 경우, 회전시 진동 소음이 발생할 수 있고, 구동 모터의 수명이 짧아질 수 있으며, 고장이 발생하기 쉬워지는 문제점이 있다.

한편, 회전 테이블의 편심은 회전 테이블의 회전축이 편심되는 경우 뿐만 아니라, 가공물이 회전 테이블의 회전축에서 떨어져 놓여졌을 때에도 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 회전 테이블을 고속으로 회전시키고, 가공물 편심에 의해 발생하는 원심력에 의한 회전 테이블을 진동을 측정하여 가공물의 편심정도를 측정하는 방법을 이용하였다.

그러나, 이러한 종래 기술은 회전 테이블 회전시 진동량이 최대가 되는 위치각을 편심의 위치로 정의하고 있으나 회전 테이블의 원심력을 발생시키기 위해 회전 테이블을 고속으로 회전시켜야하고, 이 경우 진동을 측정하는 진동 측정장치와 위치를 측정하는 장치 간에 시간적인 측정오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 회전 테이블을 고속으로 회전시키지 않고, 회전 테이블의 회전 각도별 하중을 측정하여 편심위치 및 편심량을 산출할 수 있으므로 측정오차를 최소화할 수 있고 간단한 방법으로 편심위치 및 편심량을 측정하여 보정할 수 있는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 하중을 측정하는 하나의 센서만으로도 회전 테이블의 편심위치 및 편심량을 산출할 수 있어 장치의 구성이 간단하여 비용을 절감할 수 있는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수평축을 중심으로 회전가능한 제1 회전 테이블; 상기 제1 회전 테이블 상에서 상기 수평축에 수직인 수직축을 중심으로 회전가능하며, 상면에 가공물이 올려질 수 있는 제2 회전 테이블; 상기 제1 회전 테이블이 회전할 때, 회전토크를 측정하는 토크센서; 및 상기 토크센서로부터 회전토크를 입력받아 테이블 부하량을 계산하고 편심 보정 위치를 산출하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 회전 테이블을 회전시키는 제1 모터; 및 상기 제2 회전 테이블을 회전시키는 제2 모터;를 더 포함하고, 상기 토크센서는 상기 제1 모터의 회전토크를 측정한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2 모터는 상기 제어기에 의해 소정의 각도만큼 간헐적으로 상기 제2 회전 테이블을 회전시키고, 상기 제1 모터는 상기 제2 회전 테이블이 정지하였을 때, 상기 제1 회전 테이블을 지지하며, 상기 토크센서는 상기 제1 모터의 정지토크를 측정하여 상기 제어기로 전송한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어기는 상기 제2 회전 테이블의 회전 각도에 따른 상기 테이블 부하량을 계산한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어기는 상기 테이블 부하량이 최대가 되는 회전 각도(이하 '최대 부하 각도'라 함)를 검출하고, 상기 최대 부하 각도에서의 편심거리를 계산한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어기는 상기 편심거리 상의 편심위치와 상기 수직축에 대해 점대칭인 지점인 편심 보정 위치와 상기 편심 보정 위치에 설치되어 상기 테이블 부하량이 '0'이 되게 하는 균형추 무게를 계산하여 출력한다.

또한, 본 발명은 상기 공작 기계 회전 테이블을 이용하여 공작 기계 회전 테이블의 편심을 보정하는 공작 기계 회전 테이블의 편심 보정 방법으로, 상기 제2 회전 테이블을 소정의 회전 각도만큼 간헐적으로 회전시키며, 회전 각도에 따른 테이블 부하량을 측정하는 단계; 상기 테이블 부하량이 최대가 되는 회전 각도인 최대 부하 각도를 도출하는 단계; 상기 최대 부하 각도에서의 편심거리를 계산하는 단계; 상기 편심거리의 편심과 대응하는 편심 보정 위치를 산출하는 단계; 및 상기 편심 보정 위치에 설치되어 상기 테이블 부하량이 '0'이 되게 하는 균형추 무게를 계산하고, 상기 편심 보정 위치와 상기 균형추 무게를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계 회전 테이블의 편심 보정 방법을 더 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 편심거리는 아래의 수학식 1에 의해 산출된다.

[수학식 1]

여기서, f는 상기 테이블 부하량, k는 비례 상수, M은 상기 회전 테이블들의 무게(kg), R은 상기 편심거리(m), θ는 상기 제2 회전 테이블의 회전 각도(rad)이다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법에 의하면 하나의 센서만을 이용하여 회전 테이블의 편심위치 및 편심량을 계산할 수 있으므로 장치의 구성을 간소화할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법에 의하면 회전 테이블의 원심력이 아닌 회전 각도별 하중을 측정하여 편심을 계산할 수 있으므로 편심 측정의 오차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블의 하중 측정 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블의 회전각도 및 편심거리를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 보정 방법의 흐름도이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블(이하 '공작 기계 회전 테이블'이라 함)을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 회전 테이블(100)은 제1 회전 테이블(110), 제2 회전 테이블(120), 제어기(140), 제1 모터(140) 및 제2 모터(150)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제1 모터(140)와 상기 제2 모터(150)는 상기 제1 회전 테이블(110) 및 상기 제2 회전 테이블(120)을 기어장치를 통해 각각 회전시킬 수 있는 하나의 모터로 구성될 수 있다.

상기 제1 회전 테이블(110)은 수평축(A)을 중심으로 회전가능한 테이블이다.

또한, 상기 제1 회전 테이블(110)은 상기 제1 모터(140)에 의해 회전한다.

또한, 도시하지는 않았으나 상기 제1 회전 테이블(110)에는 상기 제1 회전 테이블(110)이 회전할 때, 상기 제1 모터(140)의 회전토크를 측정하는 토크센서가 구비된다.

또한, 상기 회전토크는 상기 제1 모터(140)가 상기 제1 회전 테이블이 회전하지 않게 지지하는 정지토크와 같다.

또한, 상기 토크센서는 상기 제1 회전 테이블(110)이 회전할 때, 하중을 측정하기 위한 것으로 하중을 측정할 수 있는 센서라면 어떠한 센서로도 대체가 가능하며, 예를 들면, 상기 토크 센서는 로드셀, 스트레인 게이지 등의 하중 측정 센서로 대체가 가능하다.

또한, 상기 토크센서가 계측하는 하중은 상기 제1 모터(140)에 의해 회전하는 모든 구성요소의 하중이며, 상기 제1 회전 테이블(110), 상기 제2 회전 테이블(120) 및 상기 가공물(10)의 하중을 포함한다.

상기 제2 회전 테이블(120)은 상기 수평축(A)에 수직인 수직축(B)을 중심으로 회전가능한 테이블이며, 상면에 가공을 위한 가공물(10)이 올려진다.

또한, 도면들에서는 상기 가공물(10)이 편심되어 놓였을 때 편심 보정을 수행하는 것을 상정하였으나, 상기 가공물(10)이 놓이지 않은 상태에서 상기 제2 회전 테이블(120)의 회전축이 편심된 경우에도 편심 보정이 가능하다.

이 경우, 상기 토크센서가 계측하는 하중은 상기 제1 회전 테이블(110) 및 상기 제2 회전 테이블(120)의 하중을 더한 값이다.

또한, 상기 제2 회전 테이블(120)은 상기 제1 회전 테이블(110)에 구비되는 제2 모터(150)에 의해 회전한다.

상기 제어기(130)는 상기 제1 모터(140) 및 상기 제2 모터(150)의 회전을 제어하고, 상기 토크센서에서 측정된 회전토크를 수신하여 상기 가공물(10)의 편심위치와 각도를 계산한다.

또한, 상기 제어기(130)는 일반적인 퍼스널 컴퓨터일 수 있으나, 본 발명을 위해 특별히 고안된 임베디드 장치, 스마트 기기등으로 구현될 수 있다.

도 2는 상기 가공물(10)의 하중을 측정하는 방법을 설명하기 위한 것으로 상기 가공물(10)은 상기 제2 회전 테이블(120) 상에서 편심되어 놓였을 때, 하부 방향으로 하중(F)이 발생하고 상기 제1 모터(140)가 상기 하중(F)을 지지한다.

이 때, 상기 제1 모터(140)의 정지토크를 하중으로 측정할 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 공작 기계 회전 테이블(100)의 편심 보정 방법을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계 회전 테이블(100)의 편심 보정 방법의 흐름도로써, 본 발명의 편심 보정 방법은 본 발명의 공작 기계 회전 테이블(100)을 통해 수행된다.

먼저, 상기 가공물(10)을 상기 제2 회전 테이블(120) 상에 올려두고, 현재 상기 제2 회전 테이블(120)의 위치를 기준위치로 설정한다.

다음, 상기 제2 회전 테이블(120)의 소정의 각도만큼 회전시키고 상기 제1 회전 테이블(120)을 회전시켜 상기 제2 회전 테이블(120)의 회전 각도에 따른 하중(이하, '테이블 부하량'이라 함)을 측정한다.

또한, 상기 테이블 부하량은 아래의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.

[수학식 1]

여기서, f는 상기 테이블 부하량, k는 비례 상수, M은 상기 가공물(10)과 상기 회전 테이블들(110,120)의 무게(kg), R은 상기 편심거리(m), θ는 상기 제2 회전 테이블의 회전 각도(rad)이다.

또한, 상기 M은 상기 가공물(10)이 놓이지 않은 상태에서 테이블의 편심만을 측정할 경우, 상기 회전 테이블들(110,120)의 무게일 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 편심거리(m)는 상기 가공물(10)이 회전 각도 'θ'만큼 회전하였을 때, 상기 가공물(10)의 중심과 상기 수평축(A)을 지나는 수직면의 수직거리 거리를 의미한다.

다시 말해서, 상기 편심거리(m)는 상기 가공물(10)의 중심을 지나는 수직선과, 상기 수평축(A)을 지나는 수직선 간의 수직거리(도 2의 'R'참조)이다.

다음, 상기 제2 회전 테이블(120)을 소정 각도만큼 간헐적으로 회전시켜며 회전 각도에 따른 테이블 부하량들을 측정하고, 회전 각도별 부하량 측정을 완료한다(S1000).

또한, 상기 테이블 부하량들은 보간과정을 통해 상기 제2 회전 테이블(120)의 회전각도에 따른 연속적인 값으로 산출될 수 있다.

다음, 상기 테이블 부하량이 최대가 되는 상기 제2 회전 테이블(120)의 회전 각도인 최대 부하 각도와 상기 최대 부하 각도에서 테이블 부하량인 최대 부하량을 검출한다(S2000).

도 4는 상기 최대 부하각도 및 최대 부하량을 설명하기 위한 것으로, 상기 최대 부하각도는 상기 가공물(10)의 편심거리가 최대가 되는 회전 각도(θ2)이며, 이 때의 테이블 부하량은 최대가 된다. 또한, 상기 가공물(10)의 중심이 편심위치가 된다.

다음, 상기 수학식 1을 이용하여 상기 최대 부하각도에서의 편심거리를 계산한다(S3000).

다음, 상기 편심거리의 편심 위치와 대응하는 편심 보정 위치 및 균형추 무게를 계산한다(S4000).

예를 들면, 상기 편심 보정 위치는 상기 최대 부하각도에서의 편심의 위치와 상기 제2 회전 테이블(120)의 회전 중심에 대해 대칭인 위치로, 각도와 편심거리로 표현될 수 있다.

또한, 상기 균형추 무게는 상기 편심 보정 위치에 설치하였을 때, 상기 테이블 부하량이 '0'이 되게 하는 무게이며, 이 역시 상기 수학식 1을 이용하여 계산이 가능하다.

다음, 계산된 편심 보정 위치와 균형추 무게를 디스플레이(도시하지 않음)와 같은 출력수단을 통해 출력하고(S5000), 작업자는 상기 편심 보정 위치에 균형추를 달아 편심을 보정한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 상기 제2 회전 테이블(120)의 회전 각도별 테이블 부하량을 측정하여 간편하게 편심 위치와 균형추 무게를 계산할 수 있어 오차의 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 하나의 토크센서만을 이용하여 테이블 부하량을 계산할 수 있으므로 장치의 구성을 간소화하여 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100:공작 기계 회전 테이블 110:제1 회전 테이블
120:제2 회전 테이블 130:제어기
140:제1 모터 150:제2 모터

Claims

수평축을 중심으로 회전가능한 제1 회전 테이블 및 상기 제1 회전 테이블 상에서 상기 수평축에 수직인 수직축을 중심으로 회전가능하며, 상면에 가공물이 올려질 수 있는 제2 회전 테이블을 포함하는 공작 기계 회전 테이블의 편심을 보정하는 공작 기계 회전 테이블의 편심 보정 방법으로,
상기 제2 회전 테이블을 상기 수직축을 중심으로 소정의 회전 각도만큼 간헐적으로 회전시키며, 회전 각도에 따른 테이블 부하량을 측정하는 단계;
상기 테이블 부하량이 최대가 되는 회전 각도인 최대 부하 각도를 도출하는 단계;
상기 최대 부하 각도에서의 편심거리를 계산하는 단계;
상기 편심거리의 편심에 대해 상기 수직축에 대칭 위치인 편심 보정 위치를 산출하는 단계; 및
상기 편심 보정 위치에 설치되어 상기 테이블 부하량이 '0'이 되게 하는 균형추 무게를 계산하고, 상기 편심 보정 위치와 상기 균형추 무게를 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 편심거리는 아래의 수학식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 공작 기계 회전 테이블의 편심 보정 방법.
[수학식 1]

여기서, f는 상기 테이블 부하량, k는 비례 상수, M은 상기 회전 테이블들의 무게(kg), R은 상기 편심거리(m), θ는 상기 제2 회전 테이블의 회전 각도(rad)이다.
수평축을 중심으로 회전가능한 제1 회전 테이블;
상기 제1 회전 테이블 상에서 상기 수평축에 수직인 수직축을 중심으로 회전가능하며, 상면에 가공물이 올려질 수 있는 제2 회전 테이블;
상기 제1 회전 테이블이 회전할 때, 회전토크를 측정하는 토크센서; 및
상기 토크센서로부터 회전토크를 입력받아 테이블 부하량을 계산하고 제 1 항의 편심 보정 방법으로 편심 보정 위치를 산출하여 편심 보정을 수행하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 회전 테이블을 회전시키는 제1 모터; 및
상기 제2 회전 테이블을 회전시키는 제2 모터;를 더 포함하고,
상기 토크센서는 상기 제1 모터의 회전토크를 측정하는 것을 특징으로 하는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블.
제 3 항에 있어서,
상기 제2 모터는 상기 제어기에 의해 소정의 각도만큼 간헐적으로 상기 제2 회전 테이블을 회전시키고,
상기 제1 모터는 상기 제2 회전 테이블이 정지하였을 때, 상기 제1 회전 테이블을 지지하며,
상기 토크센서는 상기 제1 모터의 정지토크를 측정하여 상기 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블.
제 4 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제2 회전 테이블의 회전 각도에 따른 상기 테이블 부하량을 계산하는 것을 특징으로 하는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블.
제 5 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 테이블 부하량이 최대가 되는 회전 각도(이하 '최대 부하 각도'라 함)를 검출하고, 상기 최대 부하 각도에서의 편심거리를 계산하는 것을 특징으로 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블.
제 6 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 편심거리 상의 편심위치와 상기 수직축에 대해 점대칭인 지점인 편심 보정 위치와 상기 편심 보정 위치에 설치되어 상기 테이블 부하량이 '0'이 되게 하는 균형추 무게를 계산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블.
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