KR102109982B1 - 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법 - Google Patents

공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공구를 교환하거나 가공점으로 공구의 위치를 선정할 때 사용하는 급속 이송 시간을 단위시간당 급속 이송에 사용되는 시간비율로 계산한 급속 이송 시간 밀도를 구하고, 이렇게 계산된 급속 이송 시간 밀도의 평균값을 이용하여 계산된 최대값과 현재 보정값을 비교하여 이송계의 열변위에 따라 이송계를 보정하여 다양한 공작물과 공작기계에 적용가능하고, 이송계의 이동에 따라 신속한 이송계 열변위 보정이 가능하며, 제작비용을 절감할 수 있는 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법{FEED DRIVE SYSTEM THERMAL DEFORMATION CORRECTION DEVICE OF MACHINE TOOL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구를 교환하거나 가공점으로 공구의 위치를 선정할 때 사용하는 급속 이송 시간을 단위시간당 급속 이송에 사용되는 시간비율로 계산한 급속 이송 시간 밀도를 구하고, 이렇게 계산된 급속 이송 시간 밀도의 평균값을 이용하여 계산된 최대값과 현재 보정값을 비교하여 이송계의 열변위에 따라 이송계를 보정하는 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법에 관한 것이다.
터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 종래 공작기계(1) 중 선반은 지면에 인접하게 배치되는 베드(2), 베드(2)의 상면에 장착되는 주축(3), 주축(3)의 일부에 장착되어 공작물(8)을 파지하는 척을 구비한다. 또한, 베드(2)의 상면은 가이드 웨이(5)를 구비하고, 이러한 가이드 웨이(5) 상에서 이송가능하도록 설치되는 이송계(4), 이송계의 상부에 설치되어 공구(7)가 체결되는 터렛(6)을 구비한다.
일반적으로 종래 공작기계(1), 특히 선반은 이송계(4)에 설치된 터렛(6)에 장착된 공구(7)와 공작물(8)이 상대 운동을 하면서 원하는 공작물의 형상을 가공하게 된다.
전체적인 공작기계의 경우에는 공구가 장착된 부분이 고정되고 공작물을 구비하는 주축이 이송될 수도 있고, 필요에 따라서는 공구와 공작물이 모두 이송될 수 있는 구조를 구비할 수도 있다.
이러한 공작기계의 이송계(4)는 동력전달유닛, 더욱 상세하게는 모터에 의해 구동된다. 보다 정확하게 이송계를 제어하기 위해 공작기계는 필요에 따라 NC(numerical control)장치를 구비할 수도 있다.
일반적으로 공작기계(1), 특히 선반의 경우에는 원형 공작물의 가공에 사용되고, 가공시간을 줄이고 공작물의 대량생산을 위해 이송계가 고속으로 작동된다. 이러한 이송계가 고속으로 작동되는 경우 발생되는 열에 의해 공작물의 치수나 이송계를 구성하는 부품의 치수가 변형되어 공작물의 직경 치수가 변동하게 되는 문제점이 있었다.
또한 변동된 공작물의 직경 치수에 따라 공작물의 가공 정밀도가 감소되고, 이러한 공작물의 직경치수의 변동이 허용공차를 넘게 되면 작업자가 공작기계를 다시 조정해야 함에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
더욱이, 이러한 이송계의 열변형에 의한 공작물의 가공 정밀도와 생산성을 향상하기 위해 종래 온도센서를 이용한 열변위 오차를 보정하는 장치가 일부 개발되었으나, 생산성 향상을 위하여 이전보다 빠르게 작동하여 발열이 커지고 있는 이송계의 열변위에 대한 정확한 보정이 이루어지지 않고, 센서 등과 같은 고가의 부품에 따라 장비의 제작비용을 증가시키는 문제점이 있었다.
대한민국특허 출원번호 제10-2001-0050212
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공구를 교환하거나 가공점으로 공구의 위치를 선정할 때 사용하는 급속 이송 시간을 단위시간당 급속 이송에 사용되는 시간비율로 계산한 급속 이송 시간 밀도를 구하고, 이렇게 계산된 급속 이송 시간 밀도의 평균값을 이용하여 계산된 최대값과 현재 보정값을 비교하여 이송계의 열변위에 따라 이송계를 보정하여 다양한 공작물과 공작기계에 적용가능하고, 이송계의 이동에 따라 신속한 이송계 열변위 보정이 가능하며, 제작비용을 절감할 수 있는 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 베드와, 베드 위에 장착되는 주축과, 상기 베드에 이동가능하게 설치되는 이송계와, 상기 이송계를 이송시키는 동력을 전달하는 동력전달유닛을 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 이송계가 이송되는 경우 소정의 설정시간 동안 작동되는 타이머; 상기 타이머가 작동되는 동안 상기 이송계의 급속 이송 시간을 측정하는 급속 이송 시간 측정부; 상기 급속 이송 시간 측정부에 의해 측정된 상기 급속 이송 시간을 이용하여 단위 시간당 급속 이송 시간 밀도를 계산하는 급속 이송 시간 밀도 계산부; 상기 급속 이송 시간 밀도를 통해 평균 급속 이송 시간 밀도를 계산하는 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부; 열변위 증가율, 열변위 감소율, 및 최대값 기준 데이터 저장부; 및 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 이송계 열변위 보정장치는 급속 이송 시간 밀도 계산부에 의해 계산된 상기 급속 이송 시간 밀도를 저장하는 급속 이송 시간 밀도 저장부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 제어부는 현재 보정값을 계산하는 보정값 계산부; 상기 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 기준 데이터 저장부에 저장된 상기 최대값 데이터에 의해 최대값을 계산하는 최대값 계산부; 상기 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 기준 데이터 저장부에 저장된 상기 열변위 증가율 데이터에 의해 열변위 증가율을 계산하는 열변위 증가율 계산부; 상기 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 기준 데이터 저장부에 저장된 상기 열변위 감소율 데이터에 의해 열변위 감소율을 계산하는 열변위 감소율 계산부; 및 상기 보정값 계산부에 의해 계산된 현재 보정값과 상기 최대값 계산부에 의해 계산된 최대값을 비교하는 비교부;를 포함하되, 상기 현재 보정값이 상기 최대값보다 클 경우 상기 열변위 감소율로 상기 이송계를 보정하고, 상기 현재 보정값이 상기 최대값보다 작을 경우 상기 열변위 증가율로 상기 이송계를 보정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 공작기계의 이송계 열변위 보정방법은 열변위 증가율, 열변위 감소율, 및 최대값 기준 데이터를 저장하는 단계; 이송계가 이송하는 경우 소정의 설정시간 타이머가 작동되는 단계; 상기 타이머가 작동되는 시간 동안 상기 이송계의 급속 이송 시간을 측정하는 단계; 측정된 상기 급속 이송 시간을 이용하여 단위 시간당 급속 이송 시간 밀도를 계산하는 단계; 평균 급속 이송 시간 밀도를 계산하는 단계; 현재 보정값을 계산하는 단계; 상기 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 최대값 데이터에 의해 최대값을 계산하는 단계; 상기 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 열변위 증가율 데이터에 의해 열변위 증가율을 계산하는 단계; 상기 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 열변위 감소율 데이터에 의해 열변위 감소율을 계산하는 단계; 및 상기 현재 보정값과 상기 최대값을 비교하는 단계;로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 현재 보정값과 상기 최대값을 비교하는 단계 이후에, 상기 현재 보정값이 상기 최대값보다 클 경우에는 상기 열변위 감소율로 상기 이송계를 보정하는 단계를 수행하고, 상기 현재 보정값이 상기 최대값보다 작을 경우에는 상기 열변위 증가율로 상기 이송계를 보정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법은 이송계의 급속 이송 시간, 더욱 상세하게는 평균 급속 이송 시간 밀도를 통해 이송계의 열변위를 실시간으로 보정하여 공작물의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법은 다양한 공작기계와 공작물에 적용가능하여 공작물의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법은 별도의 센서와 같은 고가의 구성을 필요로 하지 않아 공작기계의 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 공작기계의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 절삭이송과 급속이송의 개념을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 3은 시간의 경과에 따른 공작물의 치수변동을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정장치의 개념도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 평균 급속 이송 시간 밀도에 따라 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율을 계산하기 위한 테이블을 나타낸다.
도 6a, 6b, 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평균 급속 이송 시간 밀도와 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 절차도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 2는 본 발명에 의한 절삭이송과 급속이송의 개념을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다. 도 2에 도시된 것처럼, 이송계, 특히 선반 이송계의 작동은 실제 터렛(130)에 장착된 공구(120)가 척(100)에 장착된 공작물(110)을 절삭하는 절삭 이송(140, 150)과 공구(120)를 교환하거나 공구(120)의 위치를 선정하는 급속 이송(160, 170)으로 나누어진다. 일반적으로 절삭 이송(140, 150)은 분당 수백mm의 저속으로 이송되므로 이송계의 열발생량이 크지 않다. 이에 반해 급속 이송(160, 170)은 분당 수십m의 최고속도로 이송하게 되어 이송계의 열발생량의 대부분을 차지하게 된다. 따라서, 이송계의 열변위에 따른 공작물(110)의 열변위에 따른 공작물의 직경 증가 또는 감소에 영향을 미치는 요소는 급속 이송(160, 170)이 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법에서 급속 이송 시간이란 급속이송에 소요된 시간을 의미한다. 또한, 급속 이송 시간 밀도란 단위시간당 급속이송에 사용되는 시간 비율(하기 식 (1))을 의미한다.
급속 이송 시간 밀도 = 급속 이송 시간/단위시간 ----- 식 (1)
예를 들어, 60초 동안에 급속 이송 시간이 6초라면 급속 이송 밀도는 10%가 된다.
공작기계의 종류 및 공작물의 형태와 종류와 가공 상태에 따라 급속 이송 시간 밀도가 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 정확한 급속 이송 시간 밀도를 계산하기 위해 일정한 횟수로 급속 이송 시간 밀도를 계산하고, 이들에 의한 평균, 즉 평균 급속 이송 시간 밀도를 통해 이송계의 열변위를 보정하게 된다. 평균 급속 이송 시간 밀도는 통상 10회의 급속 이송 시간 밀도로 측정된 값을 10으로 나누어 계산(식 (2))한다.
평균 급속 이송 시간 밀도 = 10회의 급송 이송 시간 밀도의 합/10 -- 식 (2)
도 3은 시간의 경과에 따른 공작물의 치수변동의 그래프를 나타낸다. 도 3에 도시된 것처럼, 공작기계가 작동되는 초기에는 공작물의 치수가 증가하는 온도상승 구간을 나타내게 된다. 이는 공작기계가 작동 초기에는 이송계에서 발생하는 마찰열이 증가하고, 이에 따라 이송계 자체의 온도가 상승하며, 이송계를 통해 전달받은 열에 의해 공작물의 치수가 증가하게 된다. 공작기계의 작동 중기에는 이송계에서 발생하는 마찰열이 포화 상태에 도달하게 되고, 이때부터 이송계의 온도가 일정하게 유지된다. 이에 따라 공작물의 치수도 일정하게 유지되는 안정 구간이 나타나게 된다. 공작기계의 작동이 정지된 경우에는 이송계에서 발생되는 열이 외부로 방출되어 냉각되고, 이에 따라 공작물의 치수가 감소하게 되는 냉각 구간이 나타나게 된다.
본 발명에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법의 바람직한 실시예에서, 열변위 증가율이란 공작기계가 완전히 냉각된 상태에서 공작기계가 작동하기 시작할 때 열변위 증가 비율을 의미한다. 이는 단위 시간당 공작물의 직경 치수의 변화로 표현이 가능하게 된다. 최대값이란 온도 상승이 멈추고 공작기계의 온도가 안정화 되었을 때 나타나는 최대 열변위값을 의미한다. 열변위 감소율이란 공작기계의 작동이 정지되었을 때 열변위가 감소하는 비율을 의미한다.
이러한 온도 상승 구간, 안정 구간, 냉각 구간에 의해 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율에 대한 기준 데이터를 실험에 의해 결정할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정장치(10)의 개념도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 평균 급속 이송 시간 밀도에 따라 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율을 계산하기 위한 테이블을 나타낸다. 도 6a, 6b, 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평균 급속 이송 시간 밀도와 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치(10)를 설명한다. 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치(10)는 타이머(20), 급속 이송 시간 측정부(31), 급속 이송 시간 밀도 계산부(32), 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34), 기준 데이터 저장부(40), 및 제어부(50)로 이루어진다.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정장치(10)는 상술한 베드(2), 주축(3), 이송계(4), 동력전달유닛을 구비한다.
타이머(20)는 이송계(4)가 이송되는 경우 소정의 설정시간 동안 작동된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 타이머는 이송계가 이송이 시작되고 60초 동안 작동된다.
급속 이송 시간 측정부(31)는 타이머(20)가 작동되는 동안 상기 이송계(4)의 급속 이송 시간을 측정한다. 상술한 바와 같이 급속 이송 시간이란 공구를 교환하거나 가공점으로 공구의 위치를 선정할 때 사용하는 이송계의 이송 시간을 의미한다.
급속 이송 시간 밀도 계산부(32)에서 급속 이송 시간 측정부(31)에 의해 측정된 급속 이송 시간을 이용하여 단위 시간당 급속 이송 시간 밀도를 계산한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 급속 이송 시간 밀도 계산부(32)의 단위시간은 60초를 기준으로 설정되어 계산될 수 있다. 즉, 급속 이송 시간 밀도 계산부(32)에서 상술한 식(1)을 통해 급속 이송 시간 밀도를 계산하게 된다.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면 공작기계의 이송계 열변위 보정장치(10)는 급속 이송 시간 밀도 계산부(32)에 의해 계산된 급속 이송 시간 밀도를 저장하는 급속 이송 시간 밀도 저장부(33)를 추가로 구비할 수 있다.
평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에서 급속 이송 시간 밀도 저장부(33)에 저장된 급속 이송 시간 밀도를 통해 평균 급속 이송 시간 밀도를 계산한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)는 상기 급속 이송 시간 밀도 저장부에 저장된 급속 이송 시간 밀도를 10회를 기준으로 계산한다. 즉, 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에서 상술한 식(2)를 통해 평균 급속 이송 시간 밀도를 계산하게 된다.
기준 데이터 저장부(40)는, 우선 실험에 의해 공작기계와 공작물에 대해서 도 3의 그래프가 도출되고 도 3의 그래프에서 온도 상승 구간, 안정 구간, 냉각 구간이 산정되고, 이에 온도 상승 구간에서의 열변위 증가율, 안정 구간에서의 최대값, 냉각 구간에서의 열변위 감소율의 데이터가 계산되어 기준 데이터 저장부(40)에 저장하게 된다. 이러한 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율에 대한 데이터는 도 3의 그래프에서 선형 보간법(양끝점의 값이 주어졌을 때 그 사이에 위치한 값을 추정하기 위하여 직선 거리에 따라 선형적으로 계산하는 방법)을 사용하여 계산될 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 제어부(50)는 보정값 계산부(51), 최대값 계산부(52), 열변위 증가율 계산부(53), 열변위 감소율 계산부(54), 및 비교부(55)로 이루어진다.
보정값 계산부(51)는 해당 공작기계에 기 설정된 현재 보정값을 계산한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 공작기계의 종류와 공작물의 형태와 종류에 따라 미리 설정된 데이터에 의해 현재 보정값이 계산된다.
최대값 계산부(52)에서 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 최대값 데이터에 의해 최대값을 계산한다.
열변위 증가율 계산부(53)에서 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 열변위 증가율 데이터에 의해 열변위 증가율을 계산한다.
열변위 감소율 계산부(54)에서 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 열변위 감소율 데이터에 의해 열변위 감소율을 계산한다.
도 5의 테이블과 같이, 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에서 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 도 3과 같이 실험에 의해 계산되어 저장된 기준 데이터 저장부(40)의 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율에 의해 해당 평균 급속 이송 시간 밀도에 따른 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율을 계산하게 된다.
평균 급속 이송 시간 밀도의 구간 사이의 값에 대한 열변위 증가율, 최대값, 열변위 감소율은 선형 보간법을 사용하여 구할 수 있다.
비교부(55)에서 보정값 계산부(51)에 의해 계산된 현재 보정값과 최대값 계산부(52)에 의해 계산된 최대값을 비교하는 한다.
만약, 비교부(55)에서 비교 결과 현재 보정값이 최대값보다 클 경우에는 열변위 감소율 계산부(54)에서 계산된 열변위 감소율로 이송계를 보정하게 된다.
만약, 비교부(55)에서 비교 결과 현재 보정값이 최대값보다 작을 경우에는 열변위 증가율 계산부(53)에서 계산된 열변위 증가율로 이송계를 보정하게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 절차도를 나타낸다.
도 7을 참고하여 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정방법을 설명한다. 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정방법은 기준 데이터 저장 단계(S1), 타이머 작동 단계(S2), 급속 이송 시간 측정 단계(S3), 급속 이송 시간 밀도 계산 단계(S4), 평균 급속 이송 시간 밀도 계산 단계(S5), 현재 보정값 계산 단계(S6), 최대값 계산 단계(S7), 열변위 증가율 계산 단계(S8), 열변위 감소율 계산 단계(S9), 및 현재 보정값과 최대값 비교 단계(S10)로 이루어진다.
도 3과 같이 다양한 공작기계의 종류 및 공작물의 종류에 따른 실험값에 의해 열변위 증가율, 열변위 감소율, 및 최대값 기준 데이터를 기준 데이터 저장부(40)에 저장한다.
기준 데이터 저장 단계(S1) 이후, 이송계(4)가 이송하는 경우에 소정의 설정시간 동안 타이머(20)가 작동된다. 본 발명의 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면 이러한 타이머는 60초 동안 작동된다.
타이머 작동 단계(S2) 이후, 타이머(20)가 작동되는 시간 동안 급속 이송 시간 측정부(31)에서 이송계(4)의 급속 이송 시간을 측정한다.
급속 이송 시간 측정 단계(S3) 이후, 측정된 급속 이송 시간을 이용하여 급속 이송 시간 계산부(32)에서 단위시간당 급속 이송 시간인 급속 이송 시간 밀도를 계산한다. 본 발명의 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면 이러한 급속 시간 이송 밀도 계산 단계(S4)는 상술한 식(1)에 의해 계산된다.
급속 시간 이송 밀도 계산 단계(S4) 이후, 급속 이송 시간 밀도를 통해 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에서 평균 급속 이송 시간 밀도를 계산한다. 본 발명의 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면 이러한 평균 급속 이송 시간 밀도는 상술한 식(2)에 의해 계산된다.
평균 급속 이송 시간 밀도 계산 단계(S5) 이후, 보정값 계산부(51)에서 저장된 데이터에 의해 현재 보정값을 계산한다.
현재 보정값 계산 단계(S6) 이후, 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(33)에서 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 최대값 데이터에 의해 최대값을 계산한다.
최대값 계산 단계(S7) 이후, 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(33)에서 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 열변위 증가율 데이터에 의해 열변위 증가율을 계산한다.
열변위 증가율 계산 단계(S8) 이후, 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(33)에서 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 열변위 감소율 데이터에 의해 열변위 감소율을 계산한다.
열변위 감소율 계산 단계(S9) 이후, 보정값 계산부(51)에 의해 계산된 현재 보정값과 최대값 계산부(52)에 의해 계산된 최대값을 비교한다.
도 7에 도시된 것처럼, 본 발명의 공작기계의 이송계 열변위 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면 현재 보정값과 최대값을 비교하여 현재 보정값이 최대값보다 클 경우에는 열변위 감소율로 이송계(4)를 보정하는 단계(S11-1)를 수행한다.
현재 보정값이 최대값보다 작을 경우에는 열변위 증가율로 이송계(4)를 보정하는 단계(S11-2)를 수행한다.
이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 이송계 열변위 보정장치 및 보정방법은 이송계의 급속 이송 시간 밀도를 통한 평균 급속 이송 시간 밀도를 이용하여 이송계의 이송에 따른 열발생량을 고려하여 이송계를 보정함으로써 공작물의 가공정밀도를 향상시키고, 공작기계의 전체적인 제작비용을 절감할 수 있게 된다.
상술한 내용은 주로 선반 공작기계에 대한 내용을 기재하였으나 반드시 이에 한정되지 않으며 다른 공작기계에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 공작기계, 2 : 베드,
3 : 주축, 4 : 이송계,
5 : 가이드 웨이, 6 : 터렛,
7 : 공구, 8 : 공작물,
10 : 이송계 열변위 보정 장치, 20 : 타이머,
31 : 급속 이송 시간 측정부,
32 : 급속 이송 시간 밀도 계산부,
33 : 급속 이송 시간 밀도 저장부,
34 : 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부,
40 : 기준 데이터 저장부,
50 : 제어부, 51 : 보정값 계산부,
52 : 최대값 계산부, 53 : 열변위 증가율 계산부,
54 : 열변위 감소율 계산부, 55 : 비교부,
100 : 척, 110 : 공작물,
120 : 공구, 130 : 터렛,
140, 150 : 절삭 이송, 160, 170 : 급속 이송,
S1 : 기준 데이터 저장 단계,
S2 : 타이머 작동 단계,
S3 : 급속 이송 시간 측정 단계,
S4 : 급속 이송 시간 밀도 계산 단계,
S5 : 평균 급속 이송 시간 밀도 계산 단계,
S6 : 현재 보정값 계산 단계,
S7 : 최대값 계산 단계,
S8 : 열변위 증가율 계산 단계,
S9 : 열변위 감소율 계산 단계,
S10 : 현재 보정값과 최대값 비교 단계,
S11-1 : 현재 보정값이 최대값보다 클 경우 열변위 감소율로 보정하는 단계,
S11-2 : 현재 보정값이 최대값보다 작을 경우 열변위 증가율로 보정하는 단계.

Claims (5)

  1. 베드(2)와, 베드(2) 위에 장착되는 주축(3)과, 상기 베드(2)에 이동가능하게 설치되는 이송계(4)와, 상기 이송계를 이송시키는 동력을 전달하는 동력전달유닛을 포함하는 공작기계(1)에 있어서,
    상기 이송계(4)가 이송되는 경우 소정의 설정시간 동안 작동되는 타이머(20);
    상기 타이머(20)가 작동되는 동안 상기 이송계(4)의 급속 이송 시간을 측정하는 급속 이송 시간 측정부(31);
    상기 급속 이송 시간 측정부(31)에 의해 측정된 상기 급속 이송 시간을 이용하여 단위 시간당 급속 이송 시간 밀도를 계산하는 급속 이송 시간 밀도 계산부(32);
    상기 급속 이송 시간 밀도를 통해 평균 급속 이송 시간 밀도를 계산하는 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34);
    열변위 증가율, 열변위 감소율, 및 최대값 기준 데이터 저장부(40);
    공작기계와 공작물에 대하여 열변위 증가율 데이터, 열변위 감소율 데이터 및 최대값 데이터가 저장된 기준 데이터 저장부(40) 및
    제어부(50)를 포함하고,
    상기 제어부(50)는,
    상기 공작기계(1)에 기 설정된 현재 보정값을 계산하는 보정값 계산부(51);
    상기 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 상기 최대값 데이터에 의해 최대값을 계산하는 최대값 계산부(52);
    상기 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 상기 열변위 증가율 데이터에 의해 열변위 증가율을 계산하는 열변위 증가율 계산부(53);
    상기 평균 급속 이송 시간 밀도 계산부(34)에 의해 계산된 평균 급속 이송 시간 밀도와 상기 기준 데이터 저장부(40)에 저장된 상기 열변위 감소율 데이터에 의해 열변위 감소율을 계산하는 열변위 감소율 계산부(54); 및
    상기 보정값 계산부(51)에 의해 계산된 현재 보정값과 상기 최대값 계산부(52)에 의해 계산된 최대값을 비교하는 비교부(55);를 포함하되,
    상기 현재 보정값이 상기 최대값보다 클 경우 상기 열변위 감소율로 상기 이송계(4)를 보정하고,
    상기 현재 보정값이 상기 최대값보다 작을 경우 상기 열변위 증가율로 상기 이송계(4)를 보정하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 이송계 열변위 보정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급속 이송 시간 밀도 계산부(32)에 의해 계산된 상기 급속 이송 시간 밀도를 저장하는 급속 이송 시간 밀도 저장부(33);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 이송계 열변위 보정장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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