KR19990015484A - Motion measuring device of ultra precision processing machine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초정밀가공기의 주축의 운동을 측정하는 초정밀가공기의 운동측정장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치에 의하면 주축의 운동을 측정하기위한 센서부가 회전판을 마주보는 주축부의 외관전면부 및 회전판으로부터 X/Y축방향으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 설치됨으로써 즉 초정밀가공기의 작업에 영향을 주지 않는 위치에 설치됨으로써 실제 부하가 걸린상태에서 실시간으로(온라인 상태로) 주축의 운동(5자유도운동 또는 3자유도운동)을 측정할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.The present invention relates to a motion measuring device of an ultra-precision processing machine for measuring the motion of the main shaft of the ultra-precision processing machine. According to the motion measuring device of the ultra-precision processing machine according to the present invention, the sensor unit for measuring the motion of the main shaft is the appearance of the main shaft portion facing the rotating plate It is installed at a certain distance away from the front part and the rotating plate in the X / Y axis direction, that is, at a position that does not affect the work of the ultra-precision machine, so that the movement of the main shaft in real time (with online) There is an excellent effect that you can measure 5 degrees of freedom or 3 degrees of freedom.
Description
본 발명은 초정밀가공기의 주축의 운동을 측정하는 초정밀가공기의 운동측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motion measuring device of an ultra-precision machine for measuring the motion of the main shaft of the ultra-precision machine.
일반적으로 초정밀가공기는 도 1에 도시한 바와같이 내부에 주축(17)이 삽입되는 주축부(10)와, 상기 주축(17)의 회전력을 공구(도시안됨)또는 공작물(도시안됨)에 전달하도록 주축(17)과 연결되는 회전판(22)과 상기 공구 또는 공작물을 삽입할 수 있는 홈이 형성된 고정부(20)를 구비하고 있다.In general, the ultra-precision machine has a main shaft portion 10 into which the main shaft 17 is inserted as shown in FIG. 1, and transmits the rotational force of the main shaft 17 to a tool (not shown) or a workpiece (not shown). A rotating plate 22 connected to the main shaft 17 and a fixing portion 20 having a groove into which the tool or the workpiece can be inserted are provided.
한편, 상기 주축(17)의 운동을 측정하기 위한 종래기술에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치는 도 1 및 도 2에 도시한 바와같이 공구 또는 공작물이 삽입되는 홈에 구모양의 진구(31)가 형성된 실린더(30)를 삽입하고, 상기 진구(31)로부터 X축,Y축,Z축방향으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 센서부(100; Sx,Sy,Sz)가 설치되어 상기 진구(31)가 X축,Y축,Z축 방향으로 움직이는 변위를 감지하고, 상기 센서부(100; Sx,Sy,Sz)로부터 출력되는 감지신호를 레벨증폭기(200)에서 인가받아 일정레벨로 증폭시키고, A/D변환기(300)에서 상기 감지신호를 디지털신호로 변환하고, 컴퓨터(400)에서 상기 디지털신호를 인가받아 정해진 알고리즘에 의해 3자유도운동을 측정한다.On the other hand, the motion measuring device of the ultra-precision machine according to the prior art for measuring the motion of the main shaft 17, as shown in Figs. 1 and 2 is a spherical shaped sphere 31 in the groove into which the tool or the workpiece is inserted The formed cylinder 30 is inserted, and the sensor unit 100 (Sx, Sy, Sz) is installed at a position separated by a predetermined distance in the X-, Y-, and Z-axis directions from the pendulum 31 so that the pendulum 31 is formed. Detects displacements moving in the X, Y, and Z axes, amplifies the sensing signal output from the sensor unit 100 (Sx, Sy, Sz) from the level amplifier 200 to a predetermined level, and A The / D converter 300 converts the detected signal into a digital signal, and receives the digital signal from the computer 400 to measure the three degrees of freedom motion by a predetermined algorithm.
상기 3자유도운동은 주축이 X,Y,Z축방향으로 평행이동하는 운동을 말한다.The three degrees of freedom motion refers to a motion in which the main axis moves in parallel in the X, Y, and Z axis directions.
그런데, 상기 종래의 초정밀가공기의 운동측정장치는 고정부(20)의 홈으로부터 공구 또는 공작물을 분리시킨후 상기 홈에 진구(31)가 형성된 실린더(30)를 삽입하여 측정하기 때문에 실제의 부하상태에서 주축(17)의 운동을 측정할 수 없다는 문제점이 있었다.By the way, the conventional motion measuring apparatus of the ultra-precision machine is separated from the tool or the workpiece from the groove of the fixed portion 20, and then inserted into the cylinder 30 formed with the mouth hole 31 in the groove to measure the actual load state There was a problem that can not measure the motion of the main shaft (17).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 실제의 부하상태인 온라인상태에서 주축의 운동을 측정할 수 있는 초정밀가공기의 운동측정장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motion measuring device of a super precision processing machine that can measure the motion of the spindle in the online state of the actual load.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치는 고정부의 회전판의 운동을 감지하는 센서부와, 상기 센서부로부터 출력되는 감지신호를 인가받아 일정레벨로 증폭시키는 레벨증폭기와, 상기 레벨증폭기로부터 출력되는 일정레벨의 감지신호를 인가받아 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기로부터 출력되는 디지털신호를 인가받아 정해진 알고리즘에 의해 주축의 5자유도운동을 계산하는 컴퓨터로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the motion measuring apparatus of the ultra-precision machining apparatus according to an embodiment of the present invention is amplified to a predetermined level by receiving a sensor signal for detecting the motion of the rotating plate of the fixed part and a detection signal output from the sensor part. A level amplifier configured to receive a predetermined level sensed signal output from the level amplifier, convert an A / D converter into a digital signal, and apply a digital signal outputted from the A / D converter, It is characterized by consisting of a computer for calculating the degree of freedom motion.
도 1은 초정밀가공기에 종래기술에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치의 센서부가 장착된 것을 도시한 도면,1 is a view showing that the sensor unit of the motion measuring device of the ultra-precision machine according to the prior art is mounted on the ultra-precision machine,
도 2는 종래의 기술에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치에 대한 제어블록도,Figure 2 is a control block diagram of a motion measuring device of a super precision processing machine according to the prior art,
도 3a는 초정밀가공기에 본 발명의 일실시예에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치의 센서부가 장착된 것을 도시한 종단면도,Figure 3a is a longitudinal cross-sectional view showing that the sensor unit of the motion measuring device of the ultra-precision machine according to an embodiment of the present invention in the ultra-precision machine,
도 3b는 도 3a의 A-A'선에 따른 도면,3B is a view along the line AA ′ of FIG. 3A;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치에 대한 제어블록도.Figure 4 is a control block diagram of the motion measuring apparatus of the ultra-precision machine according to an embodiment of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 주축부 15 : 주축부의 외관10: main shaft portion 15: the appearance of the main shaft portion
15a : 외관의 전면부 17 : 주축15a: front part of the exterior 17: main shaft
20 : 고정부 22 : 고정부의 회전판20: fixing part 22: rotating plate of the fixing part
100' : 센서부 200 : 레벨증폭기100 ': sensor unit 200: level amplifier
300 : A/D변환기 400 : 컴퓨터300: A / D converter 400: computer
이하, 본 발명의 일실시예에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the motion measuring apparatus of the ultra-precision machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 3a는 초정밀가공기에 본 발명의 일실시예에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치의 센서부가 장착된 것을 도시한 종단면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'선에 따른 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치에 대한 제어블록도로서, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 붙인다.Figure 3a is a longitudinal cross-sectional view showing that the sensor unit of the motion measuring device of the ultra-precision machine according to an embodiment of the present invention, Figure 3b is a view along the line AA 'of Figure 3a, Figure 4 Is a control block diagram of a motion measuring apparatus for an ultra-precision processing machine according to an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are assigned to the same parts as in the prior art.
본 발명에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치는 도 3 및 도 4에 도시한 바와같이 고정부(20)의 회전판(22)의 운동을 감지하는 센서부(100')와, 상기 센서부(100')로부터 출력되는 감지신호를 인가받아 일정레벨로 증폭시키는 레벨증폭기(200)와, 상기 레벨증폭기(200)로부터 출력되는 일정레벨의 감지신호를 인가받아 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(300)와, 상기 A/D변환기(300)로부터 출력되는 디지털신호를 인가받아 정해진 알고리즘에 의해 주축(17)의 5자유도운동을 계산하는 컴퓨터(400)로 이루어져 있다.The motion measuring apparatus of the ultra-precision machine according to the present invention includes a sensor unit 100 'for detecting the movement of the rotating plate 22 of the fixed unit 20, as shown in FIGS. 3 and 4, and the sensor unit 100'. A level amplifier 200 for receiving a sensed signal output from the amplification to a predetermined level and the A / D converter 300 for receiving a sensed signal of a predetermined level output from the level amplifier 200 converted to a digital signal And a computer 400 that receives the digital signal output from the A / D converter 300 and calculates the five degrees of freedom motion of the main shaft 17 by a predetermined algorithm.
상기 센서부(100')는 상기 주축(17)과 연동회전하는 고정부(20)의 회전판(22)의 원호측면을 마주보는 외관(15)의 전면부(15a)에 일정간격을 두고 설치되는 센서(S1,S2,S3)와, 상기 회전판(22)으로부터 X축 및 Y축방향으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 설치되는 센서(Sx,Sy)로 이루어져 있다.The sensor unit 100 ′ is installed at a predetermined interval on the front portion 15a of the exterior 15 facing the arc side surface of the rotating plate 22 of the fixing unit 20 interlocking with the main shaft 17. The sensor S1, S2, S3 and the sensor Sx, Sy are provided at a position separated by a predetermined distance from the rotating plate 22 in the X-axis and Y-axis directions.
상기 센서(S2,S3)는 X-Y평면상에서 상기 센서(S1)로부터 각각 α, β각만큼 떨어져 있고, 상기 센서(S1,S2,S3)의 중심은 X-Y평면상에서 원점으로부터 γ길이만큼 떨어져 있으며, 상기 회전판(22)의 좌측면은 Y-Z평면상에서 Y축으로부터 l길이만큼 떨어져 있다.The sensors S2 and S3 are separated by α and β angles from the sensor S1 on the XY plane, respectively, and the centers of the sensors S1, S2 and S3 are separated from the origin by γ length on the XY plane. The left side of the rotating plate 22 is separated by the length of l from the Y axis on the YZ plane.
또한, 상기 5자유도운동은 주축(17)이 X/Y/Z축방향으로 평행이동하는 운동과, 주축(17)이 X/Y축을 회전중심으로 하는 각운동을 말한다.In addition, the five degrees of freedom motion refers to a motion in which the main axis 17 moves in parallel in the X / Y / Z axis direction, and an angular motion in which the main axis 17 uses the X / Y axis as the center of rotation.
상기와 같이 구성된 초정밀가공기의 운동측정장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the motion measuring device of the ultra-precision machine configured as described above are as follows.
먼저, 주축(17)이 회전운동하면, 회전판(22)이 주축(17)과 연동회전하고, 센서부(100')와 회전판(22)사이의 변위에 따라 각각의 센서부(100')의 정전용량이 바뀌게 되어 센서부(100')에는 각각 전류(I1,I2,I3,Ix,Iy)가 흐르게되고, 상기 센서부(100')에서 발생되는 전류는 레벨증폭기(200)에 의해 일정증폭도로 증폭되어, A/D변환기(300)에 의해 디지털신호로 변환되어, 컴퓨터(400)에 입력되어 다음과 같은(수학식 1)내지 (수학식 5)에 의해 연산되어 주축의 5자유도운동 즉 주축(17)이 X/Y/Z축방향으로 평행이동하는 운동성분(δx, δy, δz)과, 주축(17)이 X/Y축을 회전중심으로 하는 각운동성분(εx, εy)이 계산된다.First, when the main shaft 17 is rotated, the rotating plate 22 is interlocked with the main shaft 17, and according to the displacement between the sensor unit 100 'and the rotating plate 22 of each sensor unit 100' The capacitance is changed so that currents I1, I2, I3, Ix, and Iy flow through the sensor unit 100 ', and the current generated by the sensor unit 100' is amplified by the level amplifier 200. Is converted into a digital signal by the A / D converter 300, inputted to the computer 400, and calculated by Equation (1) through (Equation 5) as follows. The motion components (δx, δy, δz) in which the main axis 17 moves in parallel in the X / Y / Z axis direction, and the angular motion components (εx, εy) in which the main axis 17 has the X / Y axis as the rotation center are calculated. do.
한편, 상기의 예에서는 주축(17)의 5자유도운동을 측정하기위해 센서가 외관(15)의 전면부(15a) 및 회전판(22)으로부터 X/Y축방향으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 5개설치하는 것을 예로들었으나 상기 5개의 센서중 3개를 선택하여 설치함으로써 3자유도운동(5자유도운동중 선택적으로 3가지운동)만을 측정할 수 있다.On the other hand, in the above example, in order to measure the five degrees of freedom motion of the main shaft 17, five sensors are positioned at a predetermined distance in the X / Y axis direction from the front portion 15a and the rotating plate 22 of the exterior 15. Although the installation is an example, by selecting and installing three of the five sensors, it is possible to measure only three degrees of freedom (optionally three of the five degrees of freedom).
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 초정밀가공기의 운동측정장치에 의하면 주축의 운동을 측정하기위한 센서부가 회전판을 마주보는 주축부의 외관전면부 및 회전판으로부터 X/Y축방향으로 일정거리만큼 떨어진 위치에 설치됨으로써 즉 초정밀가공기의 작업에 영향을 주지 않는 위치에 설치됨으로써 실제 부하가 걸린상태에서 실시간으로(온라인 상태로) 주축의 운동(5자유도운동 또는 3자유도운동)을 측정할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the motion measuring apparatus of the ultra-precision processing machine according to the present invention, the sensor unit for measuring the motion of the main shaft is installed at a position separated by a predetermined distance in the X / Y axis direction from the outer surface of the main shaft portion facing the rotating plate and the rotating plate. In other words, it is installed in a position that does not affect the work of the ultra-precision machine, so that it is possible to measure the movement of the spindle (5 degrees of freedom or 3 degrees of freedom) in real time (online) under actual load.
Claims (3)
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| KR1019970037610A KR100241858B1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | The motion measuring apparatus of ultra precision machine tools |
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| KR (1) | KR100241858B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190133448A (en) | 2018-05-23 | 2019-12-03 | 주식회사 신화금속 | Constant-pressure regulator of Super Finishing Machine |
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1997
- 1997-08-06 KR KR1019970037610A patent/KR100241858B1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR20190133448A (en) | 2018-05-23 | 2019-12-03 | 주식회사 신화금속 | Constant-pressure regulator of Super Finishing Machine |
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| KR100241858B1 (en) | 2000-03-02 |
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