KR102607957B1

KR102607957B1 - 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법

Info

Publication number: KR102607957B1
Application number: KR1020210194124A
Authority: KR
Inventors: 배철기; 고동연; 강동완; 김동현
Original assignee: 주식회사 스맥
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2023-11-30
Also published as: KR20230103319A

Abstract

본 발명은 공작기계의 공구를 측정공구 교환하여 공작물의 중심점 및 높이를 측정하고, 공작기계의 공구를 센터링 공구로 교환하여 공작물의 중심을 정렬할 수 있는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은, 측정공구로 교환하는 측정공구 교환 단계(S10); 공작물의 외경을 측정하는 단계(S20); S20 단계에서 측정된 값에 기초하여, 공작물의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S30); S30 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S40); S40단계에서 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우, 공작물의 높이를 측정하는 단계(S50); S30 단계 및 S50 단계에서 계산된 값에 기초하여, 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S60); 및 센터링 공구로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S70);를 포함하고, S10 내지 S70을 반복하여, S40단계에서 X축 조정량 및 Y축 조정량이 임계값을 이하인 경우, 가공공구로 교환하는 단계(S80)를 더 포함한다.

Description

공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법{Method for controlling machine tool that automatically aligns the center of workpiece}

본 발명은 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공작기계의 공구를 측정공구로 교환하여 공작물의 중심점 및 높이를 측정하고, 공작기계의 공구를 센터링 공구로 교환하여 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 머시닝센터(machining center)는 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계이다.

이러한 머시닝센터는 통상 주축이 수직으로 장착된 수직형 머시닝센터와, 주축이 수평으로 장착된 수평형 머시닝센터로 구분된다.

여기서 상기 수직형 머시닝센터는 크게 베드와, 상기 베드의 상부에 설치되어 공작물이 얹혀지는 테이블과, 상기 베드의 후방에 수직으로 장착된 컬럼과, 이 컬럼에 장착된 스핀들을 포함하여 구성된다.

즉, 상기한 수직형 머시닝센터는 상기 스핀들에 절삭 공구를 설치한 상태에서 수평 방향 및 수직 방향으로 이동되면서 테이블에 얹혀진 공작물을 가공하도록 구성되는 것이다.

이때, 공작물이 얹혀지는 테이블의 중심점과 공작물의 중심점의 오차가 클수록 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등의 가공작업시에 불량이 발생되는 빈도가 증가하는 문제점이 있다.

한편, 공작물을 가공하기 위한 가공공구와, 공작물의 모양에 따라 공작물의 크기를 측정하는 데 최적화된 측정공구와, 공작물을 센터링 하기위한 센터링 공구는 각각의 목적에 따라 서로 다른 형상을 가지므로, 일체화 된 하나의 공구로 형성될 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상기 공구를 작업 공정에 따라 사용자가 하나 하나 교환하는 경우 작업시간이 길어지는 문제가 발생된다.

이를 해결하기 위한 종래 공작기계의 일례로 대한민국 공개특허 10-2020-0034959가 있다. 이를 간략히 살펴보면, 공작기계의 스핀들에 장착된 공구는 목적에 따라 다양한 공구로 교환될 수 있으며, 이러한 공구의 교환은 자동으로 진행될 수 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2020-0034959

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측정공구로 공작물의 외경을 측정하여 공작물의 중심점을 계산하고 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 측정공구로 공작물의 내경을 측정하여 공작물의 중심점을 계산하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 공작물의 중심을 정렬하는 경우 센터링 공구로 무게중심에 힘을 가하여 공작물을 이동시키므로, 적은힘으로 공작물을 이동시킬 수 있으며 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 공작물의 중심점과 테이블의 중심점의 오차가 임계값을 초과하는 경우 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 제공하는데 있다.

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

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은,

베드; 베드의 상측에 배치되고, 베드에 대해 좌우 방향으로 상대이동되는 새들; 새들의 상측에 배치되고, 새들에 대해 전후 방향으로 상대이동되는 컬럼; 컬럼에 설치되고, 컬럼에 대해 상하 방향으로 이동되는 스핀들; 스핀들에 대응하여 컬럼에 설치되고, 복수개의 툴들 중 하나를 스핀들에 제공하는 자동공구교환장치; 및 새들의 전방에 위치되는 테이블부;를 포함하고, 복수개의 툴은 가공공구, 측정공구, 센터링공구를 포함한다.

여기서, 측정공구로 교환하는 측정공구 교환 단계(S10); 공작물의 외경을 측정하는 단계(S20); S20 단계에서 측정된 값에 기초하여, 공작물의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S30); S30 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S40); S40단계에서 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우, 공작물의 높이를 측정하는 단계(S50); S30 단계 및 S50 단계에서 계산된 값에 기초하여, 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S60); 및 센터링 공구로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S70);를 포함하고, S10 내지 S70을 반복하여, S40단계에서 X축 조정량 및 Y축 조정량이 임계값을 이하인 경우, 가공공구로 교환하는 단계(S80)를 더 포함하여 제어한다.

또한, S20 단계는, X축 또는 Y축 중 어느 하나의 축을 선택하여, 테이블의 최외곽에서 테이블의 중심점까지 선택된 축을 따라 스핀들을 이동시키고, 스핀들의 이동간에 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제1좌표로 저장하는 S21단계; 테이블을 120도 회전시킨 후, S21 단계와 동일한 작업을 수행하여 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제2좌표로 저장하는 S22단계; 테이블을 120도 회전시킨 후, S21 단계와 동일한 작업을 수행하여 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제3좌표로 저장하는 S23단계; S21 단계 내지 S23 단계에서 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 반지름을 두배하여 공작물의 외경을 도출하는 S24 단계;를 포함할 수 있다.

또한, S30 단계는, S20 단계에서 측정된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외심의 좌표를 계산하여 공작물의 중심점을 도출하는 S31 단계; 공작물의 중심점의 X, Y좌표값와 테이블의 중심점의 X, Y좌표값의 차이를 계산하여 X축 조정량과 Y축 조정량을 계산하는 S32 단계;를 포함할 수 있다.

또한, S50 단계는 S30 단계에서 계산된 공작물의 중심점을 기준하여, 공작물의 외경 안쪽 임의의 위치에 대하여, 측정공구가 장착된 스핀들을 가장 높은 위치에서 아래로 이동시키며, 스핀들의 이동간에 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 Z좌표값에서 공작물 클램프의 상면의 Z좌표값을 뺀 길이값을 제1높이로 저장하고, S50단계를 N회차 반복수행하여, S50 단계의 N회차 수행시 저장되는 길이값을 제N높이로 저장할 수 있다.

또한, S60 단계는 공작물을 X축 조정량만큼 이동시키기 위한 X축 조정점의 Y, Z좌표와, 공작물을 Y축 조정량만큼 이동시키기 위한 Y축 조정점의 X, Z좌표를 계산할 수 있다.

또한, S60 단계에서 X축 조정점의 Y좌표는 S30 단계에서 계산된 공작물의 중심점의 Y좌표이고, Y축 조정점의 X좌표는 S30 단계에서 계산된 공작물의 중심점의 X좌표이며, X축 조정점과 Y축 조정점의 Z좌표는 S50 단계에서 측정된 제1 내지 제N높이의 평균높이를 계산하여 평균높이의 절반되는 지점의 Z좌표값을 갖을 수 있다.

또한, S70 단계는, 스핀들에 결합된 공구를 센터링 공구로 교환하는 S71 단계; 센터링 공구의 푸쉬부의 끝단과 X축 조정점을 접촉하여 X축 조정량 만큼 공작물을 이동시키고, 센터링 공구의 푸쉬부의 끝단과 Y축 조정점을 접촉하여 Y축 조정량 만큼 공작물을 이동시키는 S72 단계;를 포함할 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은, 베드; 베드의 상측에 배치되고, 베드에 대해 좌우 방향으로 상대이동되는 새들; 새들의 상측에 배치되고, 새들에 대해 전후 방향으로 상대이동되는 컬럼; 컬럼에 설치되고, 컬럼에 대해 상하 방향으로 이동되는 스핀들; 스핀들에 대응하여 컬럼에 설치되고, 복수개의 툴들 중 하나를 스핀들에 제공하는 자동공구교환장치; 및 새들의 전방에 위치되는 테이블부;를 포함하고, 복수개의 툴은 가공공구, 측정공구, 센터링공구를 포함한다.

여기서, 측정공구로 교환하는 측정공구 교환 단계(S110); 공작물의 내경을 측정하는 단계(S120); S120 단계에서 측정된 값에 기초하여, 공작물의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S130); S130 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S140); S140단계에서 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우, S130 단계에서 계산된 값에 기초하여, 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S150); 및 센터링 공구로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S160);를 포함하고, S110 내지 S160을 반복하여 S140 단계에서 X축 조정량 및 Y축 조정량이 임계값을 이하인 경우, 가공공구로 교환하는 단계(S170)를 더 포함하여 제어한다.

또한, S120 단계는, X축 또는 Y축 중 어느 하나의 축을 선택하여, 테이블의 중심점에서 테이블의 최외곽까지 선택된 축을 따라 스핀들을 이동시키고, 스핀들의 이동간에 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제1좌표로 저장하는 S121단계; 테이블을 120도 회전시킨 후, S121 단계와 동일한 작업을 수행하여 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제2좌표로 저장하는 S122단계; 테이블을 120도 회전시킨 후, S121 단계와 동일한 작업을 수행하여 측정공구와 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제3좌표로 저장하는 S123단계; S121 단계 내지 S123 단계에서 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 반지름을 두배하여 공작물의 내경을 도출하는 S124 단계;를 포함할 수 있다.

또한, S130 단계는, S120 단계에서 측정된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외심의 좌표를 계산하여 공작물의 중심점을 도출하는 S131 단계; 공작물의 중심점의 X, Y좌표값와 테이블의 중심점의 X, Y좌표값의 차이를 계산하여 X축 조정량과 Y축 조정량을 계산하는 S132 단계;를 포함할 수 있다.

또한, S150 단계는 공작물을 X축 조정량만큼 이동시키기 위한 X축 조정점의 Y좌표와, 공작물을 Y축 조정량만큼 이동시키기 위한 Y축 조정점의 X좌표를 계산할 수 있다.

또한, S150 단계에서 X축 조정점의 Y좌표는 S130 단계에서 계산된 공작물의 중심점의 Y좌표이고, Y축 조정점의 X좌표는 S130 단계에서 계산된 공작물의 중심점의 X좌표일 수 있다.

또한, S160 단계는, 스핀들에 결합된 공구를 센터링 공구로 교환하는 S161 단계; 센터링 공구의 지지부의 측면과 X축 조정점을 접촉하여 X축 조정량 만큼 공작물을 이동시키고, 센터링 공구의 지지부의 측면과 Y축 조정점을 접촉하여 Y축 조정량 만큼 공작물을 이동시키는 S162 단계;를 포함할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은 다음과 같은 효과를 적어도 하나 이상 발휘할 수 있다.

첫째, 측정공구로 공작물의 외경을 측정하여 공작물의 중심점을 계산하는 효과가 있다.

둘째, 측정공구로 공작물의 내경을 측정하여 공작물의 중심점을 계산하는 효과가 있다.

셋째, 공작물의 중심을 정렬하는 경우, 센터링 공구로 무게중심에 힘을 가하여 공작물을 이동시키므로, 적은힘으로 공작물을 이동시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 공작물의 중심점과 테이블의 중심점의 오차가 임계값을 초과하는 경우 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않ㅇ으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계를 우측에서 바라본 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정공구를 나타낸 일측면도이다.
도 4a는 공작물의 외경을 측정하는 모습을 나타낸 측면도이다.
도 4b는 공작물의 높이를 측정하는 모습을 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센터링 공구를 나타낸 일측면도이다.
도 6a는 공작물을 외측에서 센터링하는 모습을 나타낸 일측면도이다.
도 6b는 공작물을 외측에서 센터링하는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 7은 공작물을 내측에서 센터링하는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하의 도면에서 여러 부위 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역을 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다. 부위, 영역 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상면에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하여 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계를 우측에서 바라본 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정공구를 나타낸 일측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센터링 공구를 나타낸 일측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계는, 공작기계를 제어하는 제어부, 공작물(W)을 측정, 정렬, 가공하는 가공장치부(100), 공작물(W)의 작업간에 공작물(W)을 고정하거나 위치를 변경시키는 테이블부(200)를 포함한다.

제어부는 가공장치부(100) 및 테이블부(200)와 전기적으로 연결되고, 가공장치부(100) 및 테이블부(200)에서 생성되는 측정신호를 전달받아 제어신호를 생성한다. 제어부에서 생성된 제어신호는 가공장치부(100) 및 테이블부(200)에 전달되어 가공장치부(100) 및 테이블부(200)의 작동을 제어한다.

가공장치부(100)는 베드(10), 새들(20), 컬럼(30), 스핀들(40), 자동공구교환장치(50)를 포함한다.

베드(10)는 가공장치부(100)를 지지하는 지지대의 기능을 수행하며, 지면 측에 대하여 위치가 고정된다.

새들(20)은 베드(10)의 상측에 배치된다.

새들(20)은 베드(10)에 대해 좌우 방향으로 상대이동될 수 있다.

새들(20)과 베드(10)의 사이에는 새들(20)의 이동방향을 안내하는 새들가이드(25)가 설치된다. 새들가이드(25)는 엘엠가이드(LM guide)일 수 있다.

새들(20)은 새들가이드(25) 위에 안착되어 좌우 방향으로 이동될 수 있다.

새들(20)은 좌우 방향으로 이동시키는 동력을 제공하는 새들구동부(미도시)를 포함한다.

컬럼(30)은 새들(20)의 상측에 배치된다.

컬럼(30)은 새들(20)에 대해 전후 방향으로 상대이동될 수 있다.

컬럼(30)은 새들(20)에 장착된 상태에서 전후방향으로 상대이동될 수 있다.

컬럼(30)과 새들(20)의 사이에는 컬럼(30)의 이동방향을 안내하는 컬럼가이드(35)가 배치된다. 컬럼가이드(35)는 엘엠가이드(LM guide)일 수 있다.

컬럼(30)은 전후 방향으로 이동시키는 컬럼구동부(미도시)를 포함한다.

스핀들(40)은 컬럼(30)에 설치된다.

스핀들(40)은 컬럼(30)에 대해 상하 방향으로 상대이동된다.

스핀들(40)은 컬럼(30)에 설치되어 상하 방향으로 이동될 수 있다.

스핀들(40) 및 컬럼(30) 사이에는 스핀들(40)의 이동방향을 안내하는 스핀들가이드(45)가 설치된다. 스핀들가이드(45)는 엘엠가이드(LM guide)일 수 있다.

스핀들(40)은 공구에 회전력을 제공하는 스핀들축과, 스핀들축에 회전력을 제공하는 축 구동부와, 상기 스핀들가이드를 따라 스핀들(40)을 상하 방향으로 이동시키는 위치구동부(미도시)를 포함한다.

스핀들(40)은 스핀들축에 공구가 결합되어 가공, 측정, 정렬작업을 수행한다.

스핀들(40)은 후술하는 자동공구교환장치(50)를 통하여 공구를 교체한다.

스핀들축에는 동력을 공구에 전달하기 위한 동력전달부품들이 설치될 수 있고, 이는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

자동공구교환장치(50)는 컬럼(30)에 설치된다.

자동공구교환장치(50)는 스핀들(40)의 측면부에 배치된다.

자동공구교환장치(50)는 복수개의 공구가 설치된다.

예를 들면, 공작물(W)이 적재되는 턴테이블(210)과의 높낮이를 감지할 수 있는 거리감지툴(미도시)이 설치된다.

예를 들면, 공작물(W)을 가공하는 가공공구(미도시)가 설치된다.

예를 들면, 공작물(W)의 외경 또는 내경 또는 높이를 측정하는 측정공구(51)가 설치된다. 측정공구(51)는 스핀들(40)에 결합되는 지지부(51a)와, 공작물(W)과 접촉되어 공작물(W)의 크기를 측정할 수 있는 측정부(51b)를 포함한다.

예를 들면, 공작물(W)의 중심점을 정렬하는 센터링 공구(52)가 설치된다. 센터링 공구(52)는 스핀들(40)에 결합되는 지지부(52a)와, 공작물(W)과 접촉되어 공작물(W)을 이동시킬 수 있는 푸쉬부(52b)를 포함한다.

복수개의 공구는 상술한 예시에 한정되지 아니하고, 기타 공지된 다양한 공구가 설치될 수 있다.

자동공구교환장치(50)는 설치된 공구들 중 어느 하나를 스핀들(40)에 제공하여 연속적으로 측정, 정렬, 가공을 실시할 수 있다.

본 실시예에서 자동공구교환장치(50)는 로터리 형태이고, 설치된 복수개의 공구를 회전시켜 그 중 하나를 스핀들(40)에 제공하여 결합시킬 수 있다.

자동공구교환장치(50)에 공구를 결합하는 과정 및 구조는 당업자에게 일반적인 기술이므로, 상세한 설명을 생략한다.

또한, 새들구동부, 컬럼구동부 및 스핀들구동부의 작동구조는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

테이블부(200)는 테이블(210), 공작물 클램프(215), 회전부(220)를 포함한다.

테이블(210)은 상측에서 공작물(W)의 가공, 측정, 정렬이 이루어진다.

테이블(210)은 새들(20) 높이에 위치되는 것이 바람직하다.

테이블(210)은 새들(20)의 전방에 위치된다.

공작물 클램프(215)는 테이블(210)의 상측에 설치되고, 공작물(W)을 고정 또는 고정해제한다.

공작물 클램프(215)는 공작물(W)의 가공 시 공작물(W)의 이동을 억제하기 위해, 테이블(210)에 고정하는 것이 바람직하다.

공작물 클램프(215)는 볼트 또는 클램프 등의 체결수단을 통해 테이블(210)에 고정될 수 있다.

회전부(220)는 지면측에 회전가능토록 고정되고, 테이블(210)에 연결되어, 테이블(210)을 회전시킬 수 있다.

회전부(220)는 동력을 제공하여 테이블(210)를 회전시키는 장치이다.

회전부(220)의 회전력은 테이블(210), 공작물 클램프(215)를 통하여 공작물(W)에 전달된다.

회전부(220)는 본 실시예에서 모터가 사용된다.

회전부(220)의 회전으로 인하여 공작물(W)의 측정작업 및 정렬작업시에 작업축의 변경을 대신하여 테이블(210)이 90도 회전하여 가공장치부(100)의 이동을 저감할 수 있다.

테이블(210)과 회전부(220)의 모터 사이에는 모터의 회전력을 이용해 상기 테이블(210)을 회전시키는 동력전달부재들(미도시)이 배치될 수 있다.

동력전달부재들은 벨트-풀리구조, 기어구조, 체인구조 등 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 모터를 테이블(210)에 직접 연결시켜 모터의 회전력으로 테이블(210)을 회전시켜도 무방하다.

도 4 및 도 6 내지 도 9를 참조하여 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법에 대해 설명한다.

또한, 스핀들(40)은 컬럼(30)에 대하여 상하이동 가능하고, 컬럼(30)은 새들(20)에 대하여 전후이동 가능하고, 새들(20)은 베드(10)에 대하여 좌우이동 가능하나, 이하에서는 설명의 편의성을 위해 이를 생략하고 스핀들(40)의 전후이동, 좌우이동, 상하이동으로 설명한다.

도 4a는 공작물의 외경을 측정하는 모습을 나타낸 측면도이고, 도 4b는 공작물의 높이를 측정하는 모습을 나타낸 측면도이고, 도 6a는 공작물을 외측에서 센터링하는 모습을 나타낸 일측면도이고, 도 6b는 공작물을 외측에서 센터링하는 모습을 나타낸 평면도이고, 도 7은 공작물을 내측에서 센터링하는 모습을 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은 측정공구(51)로 교환하는 단계(S10)와, 공작물(W)의 외경을 측정하는 단계(S20)와, 공작물(W)의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S30)와, X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S40)와, S40단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우 공작물의 높이를 측정하는 단계(S50)와, 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S60)와, 센터링 공구(52)로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S70)를 포함하고, S10 내지 S70을 반복하여 S40단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하지 않는 경우 가공공구로 교환하는 단계(S80)를 더 포함한다.

S10 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 측정공구(51)로 교환한다.

S10 단계는 수작업으로 이루어질 수도 있으나, 자동공구교환장치(50)를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

S20 단계에서는 공작물(W)의 외경을 측정한다.

S20 단계는 S21 단계, S22 단계, S23 단계, S24 단계를 포함한다.

S20 단계에서의 공작물(W)의 외경을 측정하는 방법은 다음과 같다.

첫번째로 S21 단계에서는 X축 또는 Y축 중 어느 하나의 축을 선택하여, 테이블(210)의 최외곽에서 테이블(210)의 중심점(O)까지 상기 선택된 축을 따라 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제1좌표로 저장한다.

두번째로 S22 단계에서는 테이블부(200)를 120도 회전시킨 후, 상기 S21 단계에서 선택된 축을 따라 테이블(210)의 최외곽에서 테이블(210)의 중심점(O)까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제2좌표로 저장한다.

세번째로 S23 단계에서는 테이블부(200)를 120도 회전시킨 후, 상기 S21 단계 및 S22 단계에서 선택된 축을 따라 테이블(210)의 최외곽에서 테이블(210)의 중심점(O)까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제3좌표로 저장한다.

네번째로 S24 단계에서는 제어부에 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 상기 반지름을 두배로 하여 공작물(W)의 외경을 도출한다.

S30 단계에서는 공작물(W)의 중심점(O') 및 X축, Y축 조정량을 계산한다.

S30 단계는 S31 단계, S32 단계를 포함한다.

S31 단계에서는 제어부에 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외심의 좌표를 계산하여, 공작물(W)의 중심점(O')을 도출할 수 있다.

S32 단계에서는 상기 S31 단계에서 계산된 공작물(W)의 중심점(O')과 테이블(210)의 중심점(O)의 X좌표값의 차이를 X축 조정량으로 계산하고, 상기 S31 단계에서 계산된 공작물(W)의 중심점(O')과 테이블(210)의 중심점(O)의 Y좌표값의 차이를 Y축 조정량으로 계산한다.

S40 단계에서는 S30 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지를 판단하여 상기 X축, Y축 조정량 중 어느 하나라도 임계값을 초과하는 경우 S50 단계를 실행하고, 상기 X축, Y축 조정량 모두 임계값 이하인 경우 S80 단계를 실행한다.

임계값은 테이블부(200)가 회전하며 공작물을 가공할 때, 공작물(W)의 편심이 상기 작업에 영향을 미치지 않는 범위의 크기 중 임의의 값이다.

임계값이 너무 크게 설정되는 경우, 센터링 작업이 종료되더라도 공작물(W)이 편심되게 되고, 임계값이 너무 작게 설정되는 경우, 센터링 작업이 더 많은 횟수로 진행되는 문제가 발생된다.

S50 단계에서는 공작물(W)의 높이를 반복 측정한다.

S50 단계에서는 상기 S30 단계에서 계산된 공작물(W)의 중심점(O')을 기준하여 공작물(W)의 외경 안쪽 임의의 위치에 대하여, 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 가장 높은 위치에서 아래로 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 Z좌표값에서 공작물 클램프(215)의 상면의 Z좌표값을 뺀 길이값를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 길이값을 제1높이로 저장한다. 즉, 공작물과 접촉되는 높이에서 공작물 클램프(215)의 높이를 제외하여 공작물(W)만의 높이값을 저장한다.

S50 단계는 본 단계를 N회차 반복수행하고, 제어부는 본 단계의 N회차 수행시 전달된 길이값을 제N높이로 저장한다.

S60 단계에서는 공작물(W)의 센터링 조정점을 계산한다.

센터링 조정점은 공작물(W)의 무게중심으로 후술하는 공작물(W)의 센터링시 공작물(W)의 무게중심에 힘을 가하여 편심됨이 없이 적은 힘으로 공작물(W)을 이동시킬 수 있는 효과가 있다.

센터링 조정점은 공작물(W)을 X축 방향으로 X축 조정량만큼 이동시키기 위한 X축 조정점과, 공작물(W)을 Y축 방향으로 Y축 조정량만큼 이동시키기 위한 Y축 조정점을 포함한다.

공작물(W)의 밀도가 일정한 경우, 공작물(W)의 무게중심의 좌표값 중 X, Y좌표값은 상기 S30 단계에서 계산된 공작물(W)의 중심점(O')의 X, Y좌표값과 동일 또는 유사하고, 공작물(W)의 무게중심의 좌표값 중 Z좌표값은 공작물(W)의 평균높이의 절반과 동일 또는 유사하므로, 상기 X축 및 Y축 조정점의 Z값은 상기 S50 단계에서 저장된 제1 내지 제N높이의 평균값을 계산하여 도출할 수 있다. 또한, 상기 X축 조정점의 Y좌표값은 공작물(W)의 중심점(O')의 Y좌표값과 동일하고, 상기 Y축 조정점의 X좌표값은 공작물(W)의 중심점(O')의 X좌표값과 동일하다.

S70 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 센터링 공구(52)로 교환하여 공작물(W)을 센터링한다.

S70 단계는 S71 단계, S72 단계를 포함한다.

S71 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 센터링 공구(52)로 교환한다. S71 단계는 수작업으로 이루어질 수도 있으나, 자동공구교환장치(50)를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

S72 단계는 센터링 공구(52)의 푸쉬부(52b)의 끝단과 상기 S60 단계에서 계산된 X축 조정점을 접촉하여 X축 조정량만큼 공작물(W)을 가압하여 이동시키고, 센터링 공구(52)의 푸쉬부(52b)의 끝단과 상기 S60 단계에서 계산된 Y축 조정점을 접촉하여 Y축 조정량만큼 공작물(W)을 가압하여 이동시킨다.

S70 단계는 공작물(W)의 이동이 완료되면 S10 단계를 다시 시작한다.

S80 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 가공공구로 교환하고 공작물 자동 센터링 프로세스를 종료한다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 설명한다. 설명되지 않은 구성 중 발명을 구성하기 위한 필수적인 구성은 상술한 본 발명의 실시예와 동일하므로 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은 측정공구(51)로 교환하는 단계(S110)와, 공작물(W)의 내경을 측정하는 단계(S120)와, 공작물(W)의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S130)와, X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S140)와, S140단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우 공작물의 높이를 측정하는 단계(S150)와, 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S160)와, 센터링 공구(52)로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S170)를 포함하고, S110 내지 S170을 반복하여 S140단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하지 않는 경우 가공공구로 교환하는 단계(S180)를 더 포함한다.

S110 단계는 상술한 S10단계와 동일하다.

S120 단계에서는 공작물(W)의 내경을 측정한다.

S120 단계는 S121 단계, S122 단계, S123 단계, S124 단계를 포함한다.

S120 단계에서의 공작물(W)의 내경을 측정하는 방법은 다음과 같다.

첫번째로 S121 단계에서는 X축 또는 Y축 중 어느 하나의 축을 선택하여, 테이블(210)의 중심점(O')에서 테이블(210)의 최외곽까지 상기 선택된 축을 따라 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제1좌표로 저장한다.

두번째로 S122 단계에서는 테이블부(200)를 120도 회전시킨 후, 상기 S121 단계에서 선택된 축을 따라 테이블(210)의 중심점(O)에서 테이블(210)의 최외곽까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제2좌표로 저장한다.

세번째로 S123 단계에서는 테이블부(200)를 120도 회전시킨 후, 상기 S121 단계 및 S122 단계에서 선택된 축을 따라 테이블(210)의 중심점(O)에서 테이블(210)의 최외곽까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제3좌표로 저장한다.

네번째로 S124 단계에서는 제어부에 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 상기 반지름을 두배로 하여 공작물(W)의 내경을 도출한다.

S130 단계는 상술한 S30단계와 동일하다.

S140 단계에서는 S130 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지를 판단하여 상기 X축, Y축 조정량 중 어느 하나라도 임계값을 초과하는 경우 S150 단계를 실행하고, 상기 X축, Y축 조정량 모두 임계값 이하인 경우 S180 단계를 실행한다.

S150 단계에서는 공작물(W)의 센터링 조정점을 계산한다.

공작물(W)의 밀도가 일정한 경우, 공작물(W)의 무게중심의 좌표값 중 X, Y좌표값은 상기 S130 단계에서 계산된 공작물(W)의 중심점(O')의 X, Y좌표값과 동일 또는 유사하다. 따라서, 상기 X축 조정점의 Y좌표값은 공작물(W)의 중심점(O')의 Y좌표값과 동일하고, 상기 Y축 조정점의 X좌표값은 공작물(W)의 중심점(O')의 X좌표값과 동일하다.

S160 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 센터링 공구(52)로 교환하여 공작물(W)을 센터링한다.

S160 단계는 S161 단계, S162 단계를 포함한다.

S161 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 센터링 공구(52)로 교환한다. S171 단계는 수작업으로 이루어질 수도 있으나, 자동공구교환장치(50)를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

S162 단계는 센터링 공구(52)의 지지부(52a)의 측면과 상기 S160 단계에서 계산된 X축 조정점을 접촉하여 X축 조정량만큼 공작물(W)을 가압하여 이동시키고, 센터링 공구(52)의 지지부(52a)의 측면과 상기 S160 단계에서 계산된 Y축 조정점을 접촉하여 Y축 조정량만큼 공작물(W)을 가압하여 이동시킨다.

S160 단계는 공작물(W)의 이동이 완료되면 S110 단계를 다시 시작한다.

S170 단계에서는 스핀들(40)에 결합된 공구를 가공공구로 교환하고 공작물 자동 센터링 프로세스를 종료한다.

이하에서 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법을 설명한다. 설명되지 않은 구성 중 발명을 구성하기 위한 필수적인 구성은 상술한 본 발명의 실시예와 동일하므로 생략한다.

S20 단계 및 S120 단계에서 본 발명의 상술한 실시예들은 공작기계의 테이블부(200)가 회전가능하므로, 스핀들(40)은 X축 또는 Y축 한축으로만 이동하여 외경을 측정하고, 제1 내지 제3좌표를 각각 측정할 때마다 테이블부(200)를 120도 회전하나, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 공작기계의 테이블부(200)가 회전불가능하는 실시예를 설명한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은 측정공구(51)로 교환하는 단계(S210)와, 공작물(W)의 외경을 측정하는 단계(S220)와, 공작물(W)의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S230)와, X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S240)와, S240단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우 공작물의 높이를 측정하는 단계(S250)와, 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S260)와, 센터링 공구(52)로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S270)를 포함하고, S210 내지 S720을 반복하여 S240단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하지 않는 경우 가공공구로 교환하는 단계(S280)를 더 포함한다.

S210 단계는 상술한 S10 단계와 동일하다.

S220 단계에서는 공작물(W)의 외경을 측정한다.

S220 단계는 S221 단계, S222 단계, S223 단계, S224 단계를 포함한다.

S220 단계에서의 공작물(W)의 외경을 측정하는 방법은 다음과 같다.

첫번째로 S221 단계에서는 테이블(210)의 좌표평면상에 X축 좌측방향(음의 방향) 최외곽, X축 우측방향(양의 방향) 최외곽, Y축 상측방향(양의 방향)최외곽, Y축 하측방향(음의방향) 최외곽 중 어느 하나의 위치를 선택하여, 테이블(210)의 최외곽에서 테이블(210)의 중심점(O)까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제1좌표로 저장한다.

두번째로 S222 단계에서는 테이블(210)의 좌표평면상에 X축 좌측방향(음의 방향) 최외곽, X축 우측방향(양의 방향) 최외곽, Y축 상측방향(양의 방향)최외곽, Y축 하측방향(음의방향) 최외곽 중 상기 S221 단계에서 선택된 위치를 제외하고 어느 하나의 위치를 선택하여, 테이블(210)의 최외곽에서 테이블(210)의 중심점(O)까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제2좌표로 저장한다.

세번째로 S223 단계에서는 테이블(210)의 좌표평면상에 X축 좌측방향(음의 방향) 최외곽, X축 우측방향(양의 방향) 최외곽, Y축 상측방향(양의 방향)최외곽, Y축 하측방향(음의방향) 최외곽 중 상기 S221 단계 및 상기 S222 단계에서 선택된 위치를 제외하고 어느 하나의 위치를 선택하여, 테이블(210)의 최외곽에서 테이블(210)의 중심점(O)까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제3좌표로 저장한다.

네번째로 S224 단계에서는 제어부에 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 상기 반지름을 두배로 하여 공작물(W)의 외경을 도출한다.

S230 단계는 상술한 S30단계와 동일하다.

S240 단계에서는 S230 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지를 판단하여 상기 X축, Y축 조정량 중 어느 하나라도 임계값을 초과하는 경우 S250 단계를 실행하고, 상기 X축, Y축 조정량 모두 임계값 이하인 경우 S280 단계를 실행한다.

S250 단계는 상술한 S50 단계와 동일하다.

S260 단계는 상술한 S60 단계와 동일하다.

S270 단계는 공작물(W)의 이동이 완료되면 S10 단계가 아닌 S210 단계를 다시 시작한다. 이외의 구성은 상술한 S70 단계와 동일하다.

S280 단계는 상술한 S80 단계와 동일하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법은 측정공구(51)로 교환하는 단계(S310)와, 공작물(W)의 내경을 측정하는 단계(S320)와, 공작물(W)의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S330)와, X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S340)와, S340단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하는 경우 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S350)와, 센터링 공구(52)로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S360)를 포함하고, S310 내지 S360을 반복하여 S340단계에서 X축 또는 Y축 조정량이 임계값을 초과하지 않는 경우 가공공구로 교환하는 단계(S370)를 더 포함한다.

S310 단계는 상술한 S110단계와 동일하다.

S320 단계에서는 공작물(W)의 내경을 측정한다.

S320 단계는 S321 단계, S322 단계, S323 단계, S324 단계를 포함한다.

S320 단계에서의 공작물(W)의 내경을 측정하는 방법은 다음과 같다.

첫번째로 S321 단계에서는 테이블(210)의 좌표평면상에 X축 좌측방향(음의 방향) 최외곽, X축 우측방향(양의 방향) 최외곽, Y축 상측방향(양의 방향)최외곽, Y축 하측방향(음의방향) 최외곽 중 어느 하나의 위치를 선택하여, 테이블(210)의 중심점(O)에서 테이블(210)의 최외곽까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제1좌표로 저장한다.

두번째로 S322 단계에서는 테이블(210)의 좌표평면상에 X축 좌측방향(음의 방향) 최외곽, X축 우측방향(양의 방향) 최외곽, Y축 상측방향(양의 방향)최외곽, Y축 하측방향(음의방향) 최외곽 중 상기 S321 단계에서 선택된 위치를 제외하고 어느 하나의 위치를 선택하여, 테이블(210)의 중심점(O)에서 테이블(210)의 최외곽까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제2좌표로 저장한다.

세번째로 S323 단계에서는 테이블(210)의 좌표평면상에 X축 좌측방향(음의 방향) 최외곽, X축 우측방향(양의 방향) 최외곽, Y축 상측방향(양의 방향)최외곽, Y축 하측방향(음의방향) 최외곽 중 상기 S321 단계 및 상기 S322 단계에서 선택된 위치를 제외하고 어느 하나의 위치를 선택하여, 테이블(210)의 중심점(O)에서 테이블(210)의 최외곽까지 측정공구(51)가 장착된 스핀들(40)을 이동시킨다. 스핀들(40)의 이동간에 측정공구(51)의 측정부(51b)와 공작물(W)의 접촉이 감지되는 때의 스핀들(40)의 X, Y좌표를 제어부에 전달하고, 제어부는 전달된 좌표를 제3좌표로 저장한다.

네번째로 S324 단계에서는 제어부에 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 상기 반지름을 두배로 하여 공작물(W)의 외경을 도출한다.

S330 단계는 상술한 S130 단계와 동일하다.

S340 단계는 상술한 S140 단계와 동일하다.

S350 단계는 상술한 S150 단계와 동일하다.

S360 단계는 상술한 S160 단계와 동일하다.

S370 단계는 상술한 S170 단계와 동일하다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 베드 20 : 새들
30 : 컬럼 40 : 스핀들
50 : 자동공구교환모듈 51 : 측정공구
52 : 센터링공구 100 : 가공장치부
200 : 테이블부 210 : 테이블
215 : 공작물 클램프 220 : 회전부
W : 공작물

Claims

베드; 상기 베드의 상측에 배치되고, 상기 베드에 대해 좌우 방향으로 상대이동되는 새들; 상기 새들의 상측에 배치되고, 상기 새들에 대해 전후 방향으로 상대이동되는 컬럼; 상기 컬럼에 설치되고, 상기 컬럼에 대해 상하 방향으로 이동되는 스핀들; 상기 스핀들에 대응하여 상기 컬럼에 설치되고, 복수개의 툴들 중 하나를 상기 스핀들에 제공하는 자동공구교환장치; 및 상기 새들의 전방에 위치되는 테이블부;를 포함하고, 상기 복수개의 툴은 가공공구, 측정공구, 센터링공구를 포함하는 공작기계의 제어방법에 있어서,
상기 측정공구로 교환하는 측정공구 교환 단계(S10);
공작물의 외경을 측정하는 단계(S20);
상기 S20 단계에서 측정된 값에 기초하여, 상기 공작물의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S30);
상기 S30 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S40);
상기 S40단계에서 상기 X축 조정량 또는 상기 Y축 조정량이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 공작물의 높이를 측정하는 단계(S50);
상기 S30 단계 및 상기 S50 단계에서 계산된 값에 기초하여, 상기 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S60); 및
상기 센터링 공구로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S70);를 포함하고,
상기 S10 내지 상기 S70을 반복하여, 상기 S40단계에서 X축 조정량 및 Y축 조정량이 임계값을 이하인 경우, 상기 가공공구로 교환하는 단계(S80)를 더 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 S20 단계는,
X축 또는 Y축 중 어느 하나의 축을 선택하여, 상기 테이블의 최외곽에서 상기 테이블의 중심점까지 상기 선택된 축을 따라 상기 스핀들을 이동시키고, 상기 스핀들의 이동간에 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제1좌표로 저장하는 S21단계;
테이블을 120도 회전시킨 후, 상기 S21 단계와 동일한 작업을 수행하여 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제2좌표로 저장하는 S22단계;
테이블을 120도 회전시킨 후, 상기 S21 단계와 동일한 작업을 수행하여 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제3좌표로 저장하는 S23단계;
상기 S21 단계 내지 S23 단계에서 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 상기 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 상기 반지름을 두배하여 상기 공작물의 외경을 도출하는 S24 단계;를 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 2에 있어서,
상기 S30 단계는,
상기 S20 단계에서 측정된 상기 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 상기 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외심의 좌표를 계산하여 상기 공작물의 중심점을 도출하는 S31 단계;
상기 공작물의 중심점의 X, Y좌표값와 상기 테이블의 중심점의 X, Y좌표값의 차이를 계산하여 X축 조정량과 Y축 조정량을 계산하는 S32 단계;를 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 S50 단계는 상기 S30 단계에서 계산된 상기 공작물의 중심점을 기준하여, 공작물의 외경 안쪽 임의의 위치에 대하여, 상기 측정공구가 장착된 상기 스핀들을 가장 높은 위치에서 아래로 이동시키며, 상기 스핀들의 이동간에 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 상기 스핀들의 Z좌표값에서 공작물 클램프의 상면의 Z좌표값을 뺀 길이값을 제1높이로 저장하고,
상기 S50단계를 N회차 반복수행하여, 상기 S50 단계의 N회차 수행시 저장되는 길이값을 제N높이로 저장하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 S60 단계는 상기 공작물을 상기 X축 조정량만큼 이동시키기 위한 X축 조정점의 Y, Z좌표와, 상기 공작물을 상기 Y축 조정량만큼 이동시키기 위한 Y축 조정점의 X, Z좌표를 계산하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 S60 단계에서 상기 X축 조정점의 Y좌표는 상기 S30 단계에서 계산된 상기 공작물의 중심점의 Y좌표이고, 상기 Y축 조정점의 X좌표는 상기 S30 단계에서 계산된 상기 공작물의 중심점의 X좌표이며,
상기 X축 조정점과 상기 Y축 조정점의 Z좌표는 상기 S50 단계에서 측정된 상기 제1 내지 제N높이의 평균높이를 계산하여 평균높이의 절반되는 지점의 Z좌표값을 갖는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 S70 단계는,
상기 스핀들에 결합된 공구를 상기 센터링 공구로 교환하는 S71 단계;
상기 센터링 공구의 푸쉬부의 끝단과 상기 X축 조정점을 접촉하여 상기 X축 조정량 만큼 상기 공작물을 이동시키고, 상기 센터링 공구의 푸쉬부의 끝단과 상기 Y축 조정점을 접촉하여 상기 Y축 조정량 만큼 상기 공작물을 이동시키는 S72 단계;를 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
베드; 상기 베드의 상측에 배치되고, 상기 베드에 대해 좌우 방향으로 상대이동되는 새들; 상기 새들의 상측에 배치되고, 상기 새들에 대해 전후 방향으로 상대이동되는 컬럼; 상기 컬럼에 설치되고, 상기 컬럼에 대해 상하 방향으로 이동되는 스핀들; 상기 스핀들에 대응하여 상기 컬럼에 설치되고, 복수개의 툴들 중 하나를 상기 스핀들에 제공하는 자동공구교환장치; 및 상기 새들의 전방에 위치되는 테이블부;를 포함하고, 상기 복수개의 툴은 가공공구, 측정공구, 센터링공구를 포함하는 공작기계의 제어방법에 있어서,
상기 측정공구로 교환하는 측정공구 교환 단계(S110);
공작물의 내경을 측정하는 단계(S120);
상기 S120 단계에서 측정된 값에 기초하여, 상기 공작물의 중심점 및 X축, Y축 조정량을 계산하는 단계(S130);
상기 S130 단계에서 계산된 X축 조정량 또는 Y축 조정량이 기설정된 임계값을 초과하는지 판별하는 단계(S140);
상기 S140단계에서 상기 X축 조정량 또는 상기 Y축 조정량이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 S130 단계에서 계산된 값에 기초하여, 상기 공작물의 센터링 조정점을 계산하는 단계(S150); 및
상기 센터링 공구로 교환하여 센터링을 진행하는 단계(S160);를 포함하고,
상기 S110 내지 S160을 반복하여 상기 S140 단계에서 X축 조정량 및 Y축 조정량이 임계값을 이하인 경우, 상기 가공공구로 교환하는 단계(S170)를 더 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 S120 단계는,
X축 또는 Y축 중 어느 하나의 축을 선택하여, 상기 테이블의 중심점에서 상기 테이블의 최외곽까지 상기 선택된 축을 따라 상기 스핀들을 이동시키고, 상기 스핀들의 이동간에 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제1좌표로 저장하는 S121단계;
테이블을 120도 회전시킨 후, 상기 S121 단계와 동일한 작업을 수행하여 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제2좌표로 저장하는 S122단계;
테이블을 120도 회전시킨 후, 상기 S121 단계와 동일한 작업을 수행하여 상기 측정공구와 상기 공작물의 접촉이 감지되는 때의 스핀들의 X, Y좌표를 제3좌표로 저장하는 S123단계;
상기 S121 단계 내지 S123 단계에서 저장된 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 상기 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외접원의 반지름을 계산하고, 상기 반지름을 두배하여 상기 공작물의 내경을 도출하는 S124 단계;를 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 S130 단계는,
상기 S120 단계에서 측정된 상기 제1 내지 제3좌표에 기초하여, 상기 3개의 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 외심의 좌표를 계산하여 상기 공작물의 중심점을 도출하는 S131 단계;
상기 공작물의 중심점의 X, Y좌표값와 상기 테이블의 중심점의 X, Y좌표값의 차이를 계산하여 X축 조정량과 Y축 조정량을 계산하는 S132 단계;를 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 S150 단계는 상기 공작물을 상기 X축 조정량만큼 이동시키기 위한 X축 조정점의 Y좌표와, 상기 공작물을 상기 Y축 조정량만큼 이동시키기 위한 Y축 조정점의 X좌표를 계산하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 11에 있어서,
상기 S150 단계에서 상기 X축 조정점의 Y좌표는 상기 S130 단계에서 계산된 상기 공작물의 중심점의 Y좌표이고, 상기 Y축 조정점의 X좌표는 상기 S130 단계에서 계산된 상기 공작물의 중심점의 X좌표인 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.
청구항 12에 있어서,
상기 S160 단계는,
상기 스핀들에 결합된 공구를 상기 센터링 공구로 교환하는 S161 단계;
상기 센터링 공구의 지지부의 측면과 상기 X축 조정점을 접촉하여 상기 X축 조정량 만큼 상기 공작물을 이동시키고, 상기 센터링 공구의 지지부의 측면과 상기 Y축 조정점을 접촉하여 상기 Y축 조정량 만큼 상기 공작물을 이동시키는 S162 단계;를 포함하는 공작물의 중심을 자동으로 정렬하는 공작기계의 제어방법.