KR102303812B1 - 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템 - Google Patents

공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 주축의 온도와 외부환경 온도 및 주축의 열변위간의 상관관계를 자동적으로 분석하고, 그 값에 따라 주축의 기울기값을 보정할 수 있어 주축의 가공 정밀성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템{MEASUREING AND CORRECTING METHOD AND SYSTEM FOR SPINDLE THERMAL DISPLACEMENT OF MACHINING CENTER}
본 발명은 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주축의 온도와 외부환경 온도 및 주축의 열변위간의 상관관계를 자동적으로 분석하고, 그 값에 따라 주축의 기울기값을 보정할 수 있는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차, 공장설비 등에 적용되는 부품을 가공하기 위하여 공작기계를 사용한다. 대체로 공작기계는 주축 스핀들의 일측단부에 공구가 장착되고, 주축 스핀들이 소재의 여러 측면을 이동하면서 사용자가 원하는 제품의 형상을 만든다.
특히 절삭가공시에는 주축 스핀들이 회전하면서 소재를 원하는 형상으로 절삭하게 된다. 이때 주축 스핀들은 고속으로 회전하게 되며, 회전동작 중에 상당한 열이 발생하게 된다.
이러한 열은 주축 스핀들에 열변위(thermal deformation)를 발생시키게 된다. 주축 스핀들의 열변위는 주축 스핀들의 각 지점마다 국부적인 과열로 인해 서로 다른 값을 나타낸다. 즉 어떤 부분에서는 과열이 심하여 열변위가 상대적으로 많이 발생되고, 반대로 다른 부분에서는 상대적으로 열변위가 적게 발생되기도 한다. 그리고 작업공간의 외부환경온도 또한 주축의 열변위에 영향을 미친다.
주축 스핀들의 열변위는 공작기계의 가공 정밀성을 떨어뜨리므로, 이는 해결되어야 할 문제이며, 이를 위해서는 우선 주측 스핀들의 각 부위에서의 정확한 열변위값을 측정할 수 있어야 한다.
도 1에는 종래 수치제어 공작기계의 머시닝센터(9)의 일 형태가 도시되어 있다. 머시닝센터(9)는 조작반(1)을 통해 작업자가 제어할 수 있다.
공작기계는 주축의 회전, 외부환경변화요인, 절삭유, 가공열 등의 요인으로 열변형에 따른 오차가 발생한다. 종래 공작기계의 제조사에서는 열변형 오차 보정장치를 장착하고 가공오차를 최소화 하기 위해 공작기계과 각 구조물에 수 개의 온도센서(2a,2b)를 장착하여 온도을 측정한다.
또한 주축(5)에 밸런싱 툴 또는 가공공구를 장착하여 베드(6)상에 이동 가능하게 배치된 테이블(3) 위에 가공물(4)을 직접 가공하거나 변위측정기를 이용하여 변위데이터 간의 관계를 선형화하여 열변위 보정에 필요한 각 센서들의 기울기를 도출하고 각 제조사만의 방식으로 보정량 계산을 통하여 열변위 보정량을 산출하고 있다.
그리고 그 산출된 결과를 CNC(수치제어부;20) 자체적으로 제어하는 방식을 가지고 있다. 하지만 각 제조사마다 열변형에 대한 보정량을 산출하는것에 대하여 외부 환경조건을 반영하는 부분은 드물며, 보정계수를 산출하고 이를 적용하고 환경조건이 바뀌게 되었을 경우 또 다시 분석을 재실시 해야하며, 그로 인해 테스트를 지속적으로 반복하고 최악의 경우 정확한 원인판단이 쉽지 않을 수 있다.
종래 관련 선행문헌으로는 국내특허 등록번호 : 제 1546617 호가 있다.
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 주축의 온도와 외부환경 온도 및 주축의 열변위간의 상관관계를 자동적으로 분석하고, 그 값에 따라 주축의 기울기값을 보정할 수 있는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템에 관한 것으로, 초기 설정 시간동안 초기 설정 온도로 항온을 유지하는 단계(S101); 수치제어부(NC)로 주축의 변위를 측정하는 테스트 시작 신호를 전송하는 단계(S102); 공작기계의 각 지점의 온도센서들에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집하는 단계(S103); 수치제어부(NC)로부터 테스트 완료여부를 판단하는 단계(S104); 및 주축의 X,Y,Z축에 대한 변위데이터값이 공작기계의 각 지점에서 측정된 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S105);를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S105)에서 목표치를 만족하는 경우에는, 온도조절부에 외부환경온도가 △T 변화값으로 변경되는 지령을 송출하는 단계(S106);를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)로 주축의 변위를 측정하는 시작 신호를 전송하는 단계(S107); 변화된 외부환경온도 △T 조건에서, 각 지점의 온도센서에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집하는 단계(S108); 수치제어부(NC)로부터 테스트 완료여부를 판단하는 단계(S109); 및 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110)에서 목표치를 만족하는 경우에는, 온도조절부로 외부환경온도를 항온으로 변경하는 지령을 송출하는 단계(S111);를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 외부환경온도가 항온으로 유지되는지 여부를 판단하는 단계(S112); 수치제어부(NC)로 주축의 변위를 측정하는 테스트 시작 신호를 전송하는 단계(S113); 각 지점의 온도센서에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집하는 단계(S114); 수치제어부(NC)로부터 테스트 완료여부를 판단하는 단계(S115); 및 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S116);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S105)에서 목표치를 만족하지 않는 경우에는, 측정된 X,Y,Z축의 변위 데이터값과 공작기계의 각 지점의 온도센서에서 측정된 온도데이터와의 상관관계를 분석하는 단계(S201);를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 공작기계의 각 지점에 장착된 온도센서들과 베드온도 또는 기 설정된 기준 고정온도(상수) 중에 상관관계가 높은 조합을 분류하는 단계(S202);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 순으로 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S203);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단하는 단계(S204);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단하는 단계(S204)에서 목표치를 도달하지 못한 경우에는, 조합을 버리는 단계(S210);를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단하는 단계(S204)에서 목표치를 도달한 경우에는, 회귀분석 결과데이터를 저장하는 단계(S205);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터값과 공작기계의 각 지점 온도데이터간의 상관관계 분석이 완료되었는지를 판단하는 단계(S206);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S206)에서 분석완료되지 않는 경우에는, 공작기계의 각 지점의 온도센서들 중 베드온도 또는 기 설정된 기준 고정온도 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S203);를 재차 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S206)에서 분석완료된 경우에는, 가중치로 전체 점수를 환산하는 단계(S207);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)로 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값을 전송하는 단계(S208);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S209);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S209)에서 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인 경우에는, 온도조절부에 외부환경온도가 △T 변화값으로 변경되는 지령을 송출하는 단계(S106);를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110)에서 목표치를 만족하지 않는 경우에는, 항온 상태에서 각 온도센서들의 상관관계와 온도변화구간 △T 조건에서 각 온도센서들의 상관관계를 분석하는 단계(S301);를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 공작기계의 각 지점에 장착된 온도센서들과 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계가 높은 조합을 분류하는 단계(S302);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S303);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 판단하는 단계(S304);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 판단하는 단계(S304)에서 보정 기울기의 방향성이 다른 경우에는, 조합을 버리는 단계(S312);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 판단하는 단계(S304)에서 보정 기울기의 방향성이 동일한 경우에는, 주축 변위에 대한 보정 기울기에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하는 단계(S305);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S306);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S306)에서 목표치를 도달하지 못한 경우에는, 조합을 버리는 단계(S313);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S306)에서 목표치를 도달한 경우에는, 분석결과 데이터를 저장하는 단계(S307);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S308);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S308)에서 분석완료되지 않는 경우에는, 복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S303);를 재차 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S308)에서 분석완료된 경우에는, 가중치로 전체 점수를 환산하는 단계(S309);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)로 가중치로 환산된 주축 변위에 관한 보정 기울기값을 전송하는 단계(S310);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S311);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S311)에서 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치 경우에는, 온도조절부에 외부환경온도가 △T 변화값으로 변경되는 지령을 송출하는 단계(S106);를 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 주축의 온도와 외부환경 온도 및 주축의 열변위간의 상관관계를 자동적으로 분석하고, 그 값에 따라 주축의 기울기값을 보정할 수 있어 주축의 가공 정밀성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
구체적으로 본 발명은 양산된 장비의 출하 전 공작기계의 열적 특성과 외부 환경조건의 변화에 따른 최적의 열변위 보정 기울기를 찾기 위해 사용자가 직접 운전과 분석을 수행하지 않고 자동으로 테스트 시작부터 끝까지 모든 열변위 측정 및 분석을 자동화할 수 있다.
또한 본 발명은 테스트 시 최대한 외부 환경조건을 다양하게 변화하여 공작기계에 장착된 각 부위의 온도센서가 실제 열변위에 미치는 영향도를 분석하고 이를 자동으로 분석하여 최적의 보정 기울기를 찾아 적용하며, 외부의 환경조건 변화에 최대한 대응할 수 있는 방법을 제시할 수 있다.
또한 본 발명은 외부 환경조건의 변화에 최대한 대응할 수 있도록, 모든 온도 변화조건에서 가공정밀도를 향상할 수 있는 보정기울기를 찾아 낼 수 있다.
도 1은 종래 공작기계의 머시닝센터의 일 형태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명이 적용되는 공작기계의 머시닝센서에 대한 주축 열변위 측정 및 보정시스템을 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 A 부분에 대한 확대도.
도 4 내지 6은 본 발명인 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법에 대한 분할된 순서도.
도 7은 본 발명인 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법의 전체순서도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
이하 기재된 다수의 [표]는 본 발명의 측정 및 보정 방법을 시험 경과 중에 나타내는 실험데이터의 한 예를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 측정 및 보정 방법의 기술적 흐름이 반영되는 다른 실험데이터, 수치값, 파라미터 등에도 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
즉 본 발명의 기술적 사상은 이하 설명된 다수의 [표]에 한정되는 것이 아니라, 주축의 열변위을 측정하고 보정하는 전반적인 로직, 알고리즘 등이 반영된 방법과 시스템에 반영되는 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위도 측정 및 보정방법과 시스템에 의해 결정될 수 있다.
도 2에는 본 발명인 주축 열변위 측정 및 보정시스템이 도시되어 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명인 주축 열변위 측정 및 보정시스템은 1점 쇄선으로 표현된 온도조절이 가능한 시설 또는 공작기계의 작업공간이 제공되고, 시설 또는 작업공간의 내부에는 시험 대상인 공작기계(30)가 배치될 수 있다.
공작기계(30)는 베드(31)상에 X축 및 Y축으로 이동 가능한 수평레일(32)과 테이블(33)이 배치될 수 있다. 또한 베드(31)의 상부에는 Z축 수직방향으로 레일가이드(37)가 형성된 수직레일(34)이 배치될 수 있다.
그리고 수직레일(34)에는 주축(35)를 지지하는 프레임이 상하방향으로 이동 가능하게 레일가이드(37)상에 배치될 수 있다. 여기서 주축(35)의 클램프에는 테스트바(36)가 장착될 수 있다. 또는 테스트바 대신에 밸런싱 툴로 대체사용될 수 있다.
수치제어부(20)는 시설 또는 작업공간에 연결되어 배치될 수 있으며, 공작기계(30)의 전반적인 작동을 제어하게 된다. 그리고 작업공간의 외부에는 온도조절부(80)가 연결되어 있어, 온도조절부(80)를 이용하여 작업공간의 내부 온도를 조절할 수 있다. 온도조절부(80)는 통신으로 제어명령이 수행 가능할 수 있다.
또한 수치제어부(20)와 온도조절부(80)는 데이터처리부(90)와 통신으로 연동되어 있어서, 다수의 온도센서에서 측정된 온도 데이터값과 주축의 열변위 데이터값은 데이터처리부(90)로 취합될 수 있다.
그리고 공작기계(30)의 각 부위에는 다수의 온도센서 장착부(40a,40b,40c,40d 등)가 배치될 수 있다. 온도센서 장착부(40a,40b,40c,40d 등)들의 배치 위치는 도 2에 개시된 위치에 한정되는 것이 아니라, 주축의 변위에 영향을 줄 수 있는 부품이나 장비라면 포함될 수 있다. 즉 도 3에서는 온도센서장착부가 4개소가 표시되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 온도센서가 T1~T7까지 7개가 사용된다면, 온도센서장착부는 7개소로 확장될 수 있으며, 실험조건에 따라 다른 개수로 변경될 수 있다.
온도센서 장착부(40a,40b,40c,40d 등)에 장착된 온도센서(예를들어 본 발명에서는 T1 ~ T7 등으로 지정될 수 있음)에서 측정된 온도값은 데이터처리부(90)로 송출되게 된다.
도 3에는 도 2에 개시된 A 부분에 대한 확대도가 나타나 있다.
도 3를 참고하면, 테이블(33)의 상부에 받침판(71)이 고정되고, 받침판(71)의 상부에 지지판(73)이 배치될 수 있다. 지지판(73)에는 다수의 비접촉식 변위센서(72a,72b,72c,72d,72e)들이 장착될 수 있으며, 다수의 변위센서(72a,72b,72c,72d,72e)들은 테스트바(36)의 외측 둘레 및 하단부에 배치되어 테스트바(36)의 변위를 통해 주축의 변위를 간접적으로 측정하게 된다.
본 발명에서는 도 3에서와 같이 일부 변위센서(72c)는 테스트바(36)의 하부 변위를 측정하고 나머지 변위센서(72a,72b,72d,72e)들은 테스트바(36)의 측면 변위를 측정하도록 배치될 수 있다. 변위센서(72a,72b,72d,72e)에서 측정된 주축의 열변위값은 데이터처리부(90)로 송출되게 된다.
다음으로, 도 7에는 본 발명인 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법의 전체 알고리즘이 개시되어 있고, 도 4 내지 도 6에는 분할된 알고리즘에 개시되어 있다.
우선, 제조사마다 주축 열변위 보정방식에 차이가 있지만, 주축에 대한 열변위 보정에 있어 온도 변화가 적은 베드(31)의 온도 값을 기준으로, 공작기계의 각 구조물에 장착된, 예를 들어 본 발명에서는 온도센서 장착부(40a,40b,40c 등)에 장착된 온도센서(T1~T7 등)와의 비교를 통하여 주축 열변위에 대한 보정을 진행할 수 있다. 즉 측정대상 공작기계(30)의 온도센서 장착부(40a,40b,40c 등) 장착된 온도센서(T1~T7 등)에서 측정된 온도와 베드(31)의 온도센서장착부(40d)에 장착된 온도센서(미도시)에서 측정된 온도를 비교할 수 있다.
또는 어떠한 기설정된 기준온도(고정온도) 값을 설정하고 공작기계(30)에 장착된 온도센서와 비교를 통하여 보정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 측정대상인 공작기계(30)의 온도센서(T1~T7 등)에서 측정된 온도와 기설정된 기준온도(상수)를 비교할 수 있다.
실제 보정을 위한 온도센서(T1~T7 등)가 베드(31)에 장착된 온도센서에 의한 보정이 정확한지 아니면, 기설정된 기준온도(상수)로 보정을 하였을 시 정확한지에 대한 판단 및 분석을 해야 한다.
또한 이러한 판단은 테스트할 당시의 주변환경에 따라 달라지며, 어떠한 연관이 있는지 계속하여 판단하고 분석해야 한다.
따라서 본 발명에서는 테스트시 20℃ 항온에서 주축의 열변위 테스트를 수행하고 외부환경온도를 특정한 시설을 통하여 최대 △T : 18℃까지 변화하며 동일한 방식으로 온도변화에 따른 열변위 변화량 데이터 및 온도 데이터를 수집하며, 자동으로 외부 환경변화 조건에 대응하는 보정계수를 자동으로 산출하고 적용하는 주축의 열변위 측정 및 보정방법을 제시한다.
도 4 내지 도 7를 참고하면, 본 발명인 주축의 열변위 측정 및 보정방법에서 제안하는 알고리즘의 개요는 다음과 같다.
우선, 주축 열변위 측정 및 보정시스템에서 온도조절부(80)에 외부 환경조건을 설정 온도인 20℃ 항온상태로 유지하도록 명령을 전송하여, 사용자 설정시간 동안 항온상태를 유지하게 한다.
즉 차후 온도변화구간 △T 와의 비교를 위해, 초기 설정 시간동안 초기 설정 온도로 항온을 유지하는 단계(S101)를 수행한다. 여기서 본 발명에서는 초기 설정 시간은 12시간 이상일 수 있으며, 초기 설정온도는 20℃로 설정될 수 있다. 다만 다른 설정값도 실험환경에 따라 적용될 수 있다.
다음, 사용자 설정시간 동안 항온상태가 유지되어진 후에, 주축 열변위 측정 및 보정시스템에서는 공작기계의 수치제어부(NC;20)로 주축의 변위를 측정하는 테스트 시작 신호를 전송하고(S102), 공작기계(30)의 각 지점의 온도센서(T1~T7 등)에서 항온상태의 측정된 온도데이터와 주축의 변위 데이터를 수집한다(S103).
이때 주축 열변위 측정 및 보정시스템에서는 수치제어부(20)로부터 테스트 완료 신호가 수신될 때까지 계속하여 변위데이터와 온도데이터를 수집한다.
다음, 수치제어부(20)로부터 테스트 완료 신호가 수신되면(S104), 주축의 X/Y/Z 축에 대한 변위 데이터값이 공작기계의 각 지점에서 측정된 온도데이터값과의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하게 된다(S105).
만약 주축의 X/Y/Z 축에 대한 변위 데이터값이 공작기계의 각 지점에서 측정된 온도데이터값과의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하지 않는 경우에는, 측정된 X,Y,Z축의 변위 데이터값과 공작기계의 각 지점에서의 온도센서(T1~T7 등)에서 측정된 온도데이터와의 상관관계를 분석하는 단계(S201)를 수행한다.
상관관계 분석에서는 보정하려는 대상에 장착된의 온도센서(T1~ T7 등)가 베드(31)의 온도센서(미도시)와의 연산시 상관관계가 높은지, 아니면 기설정된 기준 고정온도(상수)와 연산시 상관관계가 높은지에 대한 분석을 실시하게 된다(S202).
아래의 [표 1]은 실제 테스트 시 취득한 변위 데이터에 대한 각 온도센서에서 측정된 온도데이터간의 상관관계 분석을 보여준다.
본 발명의 테스트에서는 온도센서가 T1~T7으로 7개가 사용되었다. 다만 이는 예시에 불과하며, 실험조건에 따라 더 많은 혹은 더 적은 온도센서가 사용될 수 있다.
아래의 [표 1]에서는 기 설정된 기준 고정온도 또는 베드온도의 변화가 주축의 열변위에 미치는 정도 '1' 로 설정할 경우, 각 온도센서(T1~T7)에서 측정된 온도데이터값이 주축의 열변위에 미치는 정도를 상대적인 수치값으로 나타낸 것이다.
온도센서 기설정된 기준온도와 연산시
상관관계		 베드 온도센서와 연산시 상관관계
T1 0.75 0.78
T2 0.84 0.96
T3 0.62 0.87
T4 0.79 0.86
T5 0.04 0.04
T6 0.11 0.16
T7 0.04 0.18
다음, 상기의 [표 1]에 표시된 데이터값을 기준으로 하여 베드온도와 연산시 상관관계가 높은지, 기설정된 기준 고정온도(상수)와 연산시 상관관계가 높은지 비교판단 한다. 이러한 비교 판단은 아래의 [표 2]에 도시되어 있다.
그리고 온도센서 T1~T7 중 베드온도 또는 기 설정된 기준 고정온도에 대해 상관관계도가 높은 조합 순으로 분류한다(S202).
온도센서 기설정된 기준 고정온도와
연산시 상관관계		 관계크기 비교 베드 온도센서와
연산시 상관관계
T1 0.75 ≤ 0.78
T2 0.84 < 0.96
T3 0.62 < 0.87
T4 0.79 < 0.86
T5 0.04 = 0.04
T6 0.11 ≤ 0.16
T7 0.04 < 0.18
비교 후 가장 상관관계가 높은 온도센서 1개를 적용하여 회귀분석을 수행한다. 이 때 회귀분석 시 회귀분석 오차, 예상되는 결과 값, 회귀분석 피팅값과 주축의 X/Y/Z의 변위량과의 상관관계 및 적합도 R2 을 저장한다.
그 다음 상관관계가 높은 온도센서 1개씩을 분석에 추가로 적용하여 회귀분석을 실시한다(S203). 이 때 역시 회귀분석 시 회귀분석 오차, 예상되는 결과 값, 회귀분석 피팅값과 주축의 X/Y/Z의 변위량과의 상관관계 및 적합도 R2 을 저장한다.
계속하여 상관관계가 높은 센서를 추가하여 분석을 실시한다.
다음, 회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단한다(S204).
만약 목표치를 도달하지 못한 경우에는 조합을 버리는 단계(S210)를 수행한다.
그리고 목표치를 도달한 경우에는 회귀분석 결과데이터를 저장한다(S205).
다음 모든 온도센서(T1~T7)를 조합하여 주첵의 변위 데이터값과 공작기계의 각 지점 온도데이터간의 상관관계 분석이 완료되었는지를 판단한다(S206).
분석이 완료되지 않았다면, 회귀분석을 재차 실시한다.
그리고 분석이 완료되었다면, 가중치로 전체 점수를 환산한다(S207).
그리고 분석되어진 데이터의 가중치에 따라 분석결과를 판단한다. 분석에는 상술한 회귀분석 오차, 예상되는 결과 값, 회귀분석 피팅값과 주축의 X/Y/Z의 변위량과의 상관관계, 회귀분석 후 보정기울기 상한 값 등에 대해 가중치를 적용하여 아래의 [표 3]과 같이 최고 높은 우선순위를 선정한다.
[표 3]에 기재된 수치는 본 발명의 측정 및 보정 방법을 시험 경과 중에 나타내는 실험데이터의 한 예를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 측정 및 보정 방법의 기술적 흐름이 반영되는 다른 실험데이터, 수치값, 파라미터 등에도 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
아래의 [표 3]에 기재된 보정 기울기 - 값은 X/Y/Z 축 상의 -X/-Y/-Z 영역을 나타내는 값일 수 있으며, 이는 -X/-Y/-Z 영역의 어느 한 축 또는 다수의 축상에서 나타내는 지점값을 의미할 수 있다.
분석
순서		 대상
온도		 기준운도 피팅&무보정
상관관계 R^2		 회귀분석오차
 예상결과
 보정기울기
 전체 점수
1 T3 T1 0.96 3.0 11.0 7.97 85.21
2 T3 T1 0.97 2.7 10.8 6.71 85.9
T4 T1 3.07
3 T3 T1 0.97 2.7 10.8 6.86 85.851
T5 T1 2.99
T6 T1 -0.06
4 T2 T1 0.97 2.7 11.1 0.84 85.6259
T3 T1 6.65
T4 T1 1.99
T5 T1 0.03
5 T2 T1 0.97 2.6 10.6 0.85 86.2528
T3 T1 6.97
T4 T1 1.4
T5 T1 -0.06
T8 T1 -2.06
6 T2 T1 0.97 2.5 10.6 0.55 86.3369
T3 T1 6.76
T4 T1 1.58
T5 T1 0.11
T8 T1 -3.47
T7 T1 1.96
7 T2 T1 0.98 1.8 11.7 -1.67 86.1
T3 T1 7.61
T4 T1 1.16
T5 T1 0.13
T8 T1 -2.92
T7 고정 -5.3
8 T2 T1 0.98 1.8 11.0 -2.21 86.784
T3 T1 7.54
T4 T1 1.02
T5 T1 0.39
T8 T1 -1.71
T7 T1 -0.83
T6 고정 -7.59
가중치 적용 후 점수가 가장 높은 온도센서들의 조합과 각 온도센서(T1~T7)를 통해 분석된 주축 변위에 대한 보정 기울기값을 수치제어부(20)로 전송한다(S208).
여기서 단순히 전송만 하는 것이 아니라 수치제어부(20)로 전송된 보정 기울기 데이터값이 일치되는지 여부를 판단한다. 즉 수치제어부(20)로부터 다시 전달받아 정확한 보정 기울기 값이 전송이 되었는지를 재확인한다(S209).
다음 수치제어부(20)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S209)에서 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인 경우에는, 온도조절부(80)에 외부환경온도가 △T 변화값으로 변경되는 지령을 송출하는 단계(S106)를 수행한다.
다음 주축 열변위 측정 및 보정시스템에서 온도조절부(80)의 온도 컨트롤러로 테스트 시간동안 △T : 18℃까지 변화하도록 운전 설정 시퀀스를 전송함과 동시에 수치제어부(20)로 주축 변위를 측정하는 테스트 운전 시작 신호를 전송한다(S107).
주축 열변위 측정 및 보정시스템에서는 테스트 운전이 끝날 때 까지 주축의 X/Y/Z축 변위데이터와 온도데이터를 수치제어부(20)로부터 테스트 종료 신호를 받을 때까지 수집한다(S108). 이는 공작기계(30)의 각 지점의 온도센서(T1~T7 등)에서 △T : 18℃ 상태의 측정된 온도데이터와 주축의 변위 데이터를 수집한다.
수치제어부(20)로부터 테스트 종료 신호를 받으면 데이터 분석을 재시작한다. 이는 수치제어부(20)로부터 테스트 완료 신호가 수신되면(S109), 주축의 X/Y/Z 축에 대한 변위 데이터값이 공작기계의 각 지점에서 측정된 온도데이터값과의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하게 된다(S110).
외부환경 온도조건을 △T : 18℃까지 변화를 주었기 때문에 20℃ 항온에서 분석한 데이터로는 보정오차가 발생할 수 있다. [표 4]는 실제 항온상태에서의 각 채널별 온도센서와 △T : 18℃ 차이에서 발생한 각 채널별 온도센서와의 상관관계를 비교한 실험데이터이다.
아래 [표 4]에서 -값은 특정 지점에 설치된 온도센서 T1 내지 T7 에서 측정된 온도값이 주축의 스핀들 열변위에 영향을 주지 않음을 의미할 수 있다. 즉 20도 항온과 △T : 18℃ 에서 특정 지점의 온도변화값은 주축의 열변위에 영향을 주지 않을 수 있다는 실험데이터값을 나타낸 것이다. 다만 이는 본 발명의 측정 및 보정 방법의 기술적 흐름을 설명하기 위한 한 예로 나타낸 데이터값이 불과하다.
온도센서 20도 항온 △T : 18℃
설정된 기준온도와 연산시
상관관계
 베드온도센서와 연산시
상관관계
 설정된 기준온도와 연산시
상관관계
 베드온도센서와 연산시
상관관계
T1 -0.03 -0.03 -0.33 0.5
T2 0.06 0.06 -0.44 0.51
T3 -0.02 -0.02 -0.17 0.75
T4 0.1 0.1 -0.28 0.81
T5 0.89 0.89 -0.19 0.94
T6 0.88 0.88 -0.34 0.92
T7 0.77 0.77 -0.44 0.89
20℃ 항온상태에서의 상관관계와 △T : 18℃에서의 상관관계는 큰 차이를 보인다. 항온상태에서 설정된 기준온도(고정온도) 또는 베드온도와의 연산시 상관관계가 낮은 부분이 온도가 변화하는 조건에서는 변위데이터와의 상관관계도가 달리 보이는 것을 알 수 있다.
즉 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110)에서 목표치를 만족하지 않는 경우에는, 항온 상태에서 각 온도센서들의 상관관계와 온도변화구간 △T 조건에서 각 온도센서들의 상관관계를 분석하는 단계(S301)를 수행하게 된다.
우선, 공작기계의 각 지점에 장착된 온도센서들과 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계가 높은 조합을 분류한다(S302).
복수의 각 온도센서(T1~T7 등) 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석을 수행한다(S303).
이후에 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 비교 판단한다(S304). 방향성이 같다는 의미는 서로 다른 온도에서 보정 기울기값이 같은 방향으로 보정되어야 하는지를 의미한다.
만약 보정 기울기의 방향성이 다른 경우에는, 조합 자체에 오류가 있는 것이므로 조합을 버린다(S312). 기본적으로 온도값에 따라 같은 방향으로 열변위의 크기 차이만 있는 것이므로, 보정 기울기값의 방향성은 같아야 한다. 이 경우 회귀분석(S303) 단계를 재차 수행한다.
반대로 보정 기울기의 방향성이 동일한 경우에는, 주축 변위에 대한 보정 기울기에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출한다(S305).
그리고 RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단한다(S306).
만약 RMS값 분석 예상 결과, 목표치를 도달하지 못한 경우에는, 조합을 버린다(S313). 이 경우 회귀분석(S303) 단계를 재차 수행한다.
반대로 RMS값 분석 예상 결과, 목표치를 도달한 경우에는, 분석결과 온도데어티와 변위데이터를 저장한다(S307).
다음 데이터가 저장된 이후에는 모든 온도센서(T1~T7 등)를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되었는지를 판단한다(S308).
만약 분석완료되지 않는 경우에는, 복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S303);를 재차 수행한다..
반대로, 분석완료된 경우에는, 상기한 [표 3]에서와 같이, 보정 기울기값을 도출하기 위해 가중치로 전체 점수를 환산한다(S309).
그리고 분석되어진 데이터의 가중치에 따라 분석결과를 판단한다. 분석에는 상술한 회귀분석 오차, 예상되는 결과 값, 회귀분석 피팅값과 주축의 X/Y/Z의 변위량과의 상관관계, 회귀분석 후 보정기울기 상한 값 등에 대해 가중치를 적용하여 상기의 [표 3]과 같이 최고 높은 우선순위를 선정한다.
가중치 적용 후 점수가 가장 높은 온도센서들의 조합과 각 온도센서(T1~T7)를 통해 분석된 주축 변위에 대한 보정 기울기값을 수치제어부(20)로 전송한다(S310).
여기서 단순히 전송만 하는 것이 아니라 수치제어부(20)로 전송된 보정 기울기 데이터값이 일치되는지 여부를 판단한다. 즉 수치제어부(20)로부터 다시 전달받아 정확한 보정 기울기 값이 전송이 되었는지를 재확인한다(S311).
이후에 도 4에 개시된 상술한 S106 내지 S110 단계를 재차 수행한다.
다음, 상술한 S110 단계에서 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는 경우(S110), 온도조절부로 외부환경온도를 항온으로 변경하는 지령을 송출한다(S111). 이후에 외부환경온도가 항온으로 유지되는지 여부를 판단한다(S112).
다음 수치제어부(NC;20)로 주축의 변위를 측정하는 테스트 시작 신호를 전송하고(S113), 각 지점의 온도센서(T1~T7 등)에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집한다(S114).
그리고 수치제어부(20)로부터 테스트 완료여부를 판단하고(S115), 테스트가 완료되면, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단한다(S116).
최종적으로 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는 경우, 알고리즘을 종료하게 된다.
만약 두 가지 온도구간(항온조건, 임의의 온도 변화 △T 조건)에서의 테스트가 목표치에 도달하였다면 테스트를 종료하고, 만약 목표치에 미치지 못하면 온도조건에서 변화와 상관관계도를 계속 분석하여 모든 온도 변화 조건에서 만족할 수 있는 각 온도센서의 보정치를 계산하여 재분석 후 테스트를 실시한다.
종합하자면, 본 발명은 두 가지의 온도조건(항온조건, 임의의 온도 변화 △T 조건)에서 취득한 각 지점별 온도센서(T1~T7 등)와 주축의 열변위간의 상관관계 중 가장 높은 관계도를 가지는 센서를 순차적으로 회귀분석하여 항온조건과 온도 변화조건에서 취득한 데이터에 대입하여 각 지점별 온도와 주축의 열변위간의 상관관계를 정밀하게 분석을 실시하게 된다.
그 결과 작업환경 온도, 작동 중인 공작기계에서 발생되는 온도 중에 주축의 열변위에 영향을 크게 주는 순으로 나열할 수 있으며, 그에 따라 각 지점의 온도를 통해 주축의 보정 기울기값을 예상하고 결과값을 종합적으로 계산할 수 있게 되는 것이다.
이상의 사항은 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법과 시스템의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
20:수치제어부 30:공작기계의 머시닝센터
31:베드 32:수평레일
33:테이블 34:수직레일
35:주축 36:테스트바
37:레일가이드 40a,40b,40c,40d:온도센서장착부
70:변위측정유닛 71:받침판
72a,72b,72c,72d,72e:변위측정센서
73:지지판 80:온도조절부
90:데이터처리부

Claims (32)

  1. 초기 설정 시간동안 초기 설정 온도로 항온을 유지하는 단계(S101);
    수치제어부(NC)로 주축의 변위를 측정하는 테스트 시작 신호를 전송하는 단계(S102);
    공작기계의 각 지점의 온도센서들에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집하는 단계(S103);
    수치제어부(NC)로부터 테스트 완료여부를 판단하는 단계(S104); 및
    주축의 X,Y,Z축에 대한 변위데이터값이 공작기계의 각 지점에서 측정된 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S105);를 포함하고,
    주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S105)에서 목표치를 만족하는 경우에는,
    온도조절부에 외부환경온도가 △T 변화값으로 변경되는 지령을 송출하는 단계(S106);를 수행하는 것을 더 포함하고,
    주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S105)에서 목표치를 만족하지 않는 경우에는,
    측정된 X,Y,Z축의 변위 데이터값과 공작기계의 각 지점의 온도센서에서 측정된 온도데이터와의 상관관계를 분석하는 단계(S201);를 수행하고,
    공작기계의 각 지점에 장착된 온도센서들과 베드온도 또는 기 설정된 기준 고정온도(상수) 중에 상관관계가 높은 조합을 분류하는 단계(S202);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    수치제어부(NC)로 주축의 변위를 측정하는 시작 신호를 전송하는 단계(S107);
    변화된 외부환경온도 △T 조건에서, 각 지점의 온도센서에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집하는 단계(S108);
    수치제어부(NC)로부터 테스트 완료여부를 판단하는 단계(S109); 및
    주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110);
    를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110)에서 목표치를 만족하는 경우에는,
    온도조절부로 외부환경온도를 항온으로 변경하는 지령을 송출하는 단계(S111);를 수행하는 것을 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    외부환경온도가 항온으로 유지되는지 여부를 판단하는 단계(S112);
    수치제어부(NC)로 주축의 변위를 측정하는 테스트 시작 신호를 전송하는 단계(S113);
    각 지점의 온도센서에서 측정된 온도데이터와 주축의 변위데이터를 수집하는 단계(S114);
    수치제어부(NC)로부터 테스트 완료여부를 판단하는 단계(S115); 및
    주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S116);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 순으로 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S203);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단하는 단계(S204);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단하는 단계(S204)에서 목표치를 도달하지 못한 경우에는,
    조합을 버리는 단계(S210);를 수행하는 것을 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  11. 제10항에 있어서,
    회귀분석 예상 결과가 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치에 도달하는지 여부를 판단하는 단계(S204)에서 목표치를 도달한 경우에는,
    회귀분석 결과데이터를 저장하는 단계(S205);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터값과 공작기계의 각 지점 온도데이터간의 상관관계 분석이 완료되었는지를 판단하는 단계(S206);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S206)에서 분석완료되지 않는 경우에는,
    공작기계의 각 지점의 온도센서들 중 베드온도 또는 기 설정된 기준 고정온도 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S203);를 재차 수행하는 것을 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  14. 제13항에 있어서,
    모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S206)에서 분석완료된 경우에는,
    가중치로 전체 점수를 환산하는 단계(S207);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  15. 제14항에 있어서,
    수치제어부(NC)로 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값을 전송하는 단계(S208);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  16. 제15항에 있어서,
    수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S209);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  17. 제16항에 있어서,
    수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S209)에서 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치인 경우에는,
    온도조절부에 외부환경온도가 △T 변화값으로 변경되는 지령을 송출하는 단계(S106);를 수행하는 것을 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  18. 제4항에 있어서,
    주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계(S110)에서 목표치를 만족하지 않는 경우에는,
    항온 상태에서 각 온도센서들의 상관관계와 온도변화구간 △T 조건에서 각 온도센서들의 상관관계를 분석하는 단계(S301);를 수행하는 것을 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  19. 제18항에 있어서,
    공작기계의 각 지점에 장착된 온도센서들과 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계가 높은 조합을 분류하는 단계(S302);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  20. 제19항에 있어서,
    복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S303);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  21. 제20항에 있어서,
    항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 판단하는 단계(S304);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  22. 제21항에 있어서,
    항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 판단하는 단계(S304)에서 보정 기울기의 방향성이 다른 경우에는,
    조합을 버리는 단계(S312);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  23. 제22항에 있어서,
    항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서의 분석결과 주축 변위에 대한 보정 기울기의 방향성이 같은지 여부를 판단하는 단계(S304)에서 보정 기울기의 방향성이 동일한 경우에는,
    주축 변위에 대한 보정 기울기에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하는 단계(S305);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  24. 제23항에 있어서,
    RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S306);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  25. 제24항에 있어서,
    RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S306)에서 목표치를 도달하지 못한 경우에는,
    조합을 버리는 단계(S313);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  26. 제25항에 있어서,
    RMS값 분석 예상 결과, 항온상태와 온도변화구간 △T 조건에서, 주축의 X,Y,Z축 변위데이터가 각 지점의 온도데이터와의 상관관계간에 오차범위내의 목표치를 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S306)에서 목표치를 도달한 경우에는,
    분석결과 데이터를 저장하는 단계(S307);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  27. 제26항에 있어서,
    모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S308);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  28. 제27항에 있어서,
    모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S308)에서 분석완료되지 않는 경우에는,
    복수의 각 온도센서 중 베드온도 또는 고정온도(기 설정된 기준온도) 중에 상관관계도가 높은 온도센서 1개씩을 추가하여 회귀분석하는 단계(S303);를 재차 수행하는 것을 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  29. 제28항에 있어서,
    모든 온도센서를 조합하여 주축의 변위 데이터와 각 지점 온도간의 상관관계 분석이 완료되는지를 판단하는 단계(S308)에서 분석완료된 경우에는,
    가중치로 전체 점수를 환산하는 단계(S309);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  30. 제29항에 있어서,
    수치제어부(NC)로 가중치로 환산된 주축 변위에 관한 보정 기울기값을 전송하는 단계(S310);를 더 포함하는 공작기계의 주축 열변위 측정 및 보정방법.
  31. 제30항에 있어서,
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  32. 제31항에 있어서,
    수치제어부(NC)에 전송한 가중치로 환산된 주축 변위에 관한 보정 기울기값이 정확한 수치인지 여부를 판단하는 단계(S311)에서 주축 변위에 대한 보정 기울기값이 정확한 수치 경우에는,
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004154907A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 Toshiba Mach Co Ltd 多軸工作機械の熱変位補正方法および装置
JP6528913B1 (ja) * 2018-02-26 2019-06-12 三菱電機株式会社 補正関数生成装置、ロボット制御システム及びロボットシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0228913B2 (ja) * 1982-08-09 1990-06-27 Hitachi Ltd Choseimokuhyodenatsusetsuteihoho

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004154907A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 Toshiba Mach Co Ltd 多軸工作機械の熱変位補正方法および装置
JP6528913B1 (ja) * 2018-02-26 2019-06-12 三菱電機株式会社 補正関数生成装置、ロボット制御システム及びロボットシステム

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