KR20000047076A - 공작기계의 열변위 보정장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계의 스핀들 베어링, 절삭유, 스핀들모터, 주축이송용 볼스크류 등의 열변위를 실시간으로 측정하면서 주축이송용 볼스크류의 리드를 보정할 수 있도록 한 공작기계의 열변위 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 공작기계의 스핀들 베어링(51)으로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들 베어링 온도검출센서(T1)와, 절삭유(52)로부터 발생되는 온도를 검출하는 절삭유 온도검출센서(T2)와, 스핀들모터(53)로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들모터 온도검출센서(T3)와, 주축이송용 볼스크류(54)로부터 발생되는 온도를 검출하는 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)와, 상기 스핀들 베어링 온도검출센서(T1), 절삭유 온도검출센서(T2), 스핀들모터 온도검출센서(T3), 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)로부터 입력되는 각부의 온도데이터를 기초로 하여 각부의 열팽창계수에 대한 팽창거리를 연산하여 주축이송용 볼스크류(54)의 리드에 팽창거리를 감산하여 보정치를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러(10)와, 상기 프로그래머블 콘크롤러(10)에 의해 출력되는 보정치에 따라 주축이송용 서보모터(SM)를 제어하는 수치제어부(30)로 구성된 것이다.

Description

공작기계의 열변위 보정장치 및 그 제어방법
본 발명은 공작기계의 열변위 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계의 스핀들 베어링, 절삭유, 스핀들모터, 주축이송용 볼스크류 등의 열변위를 실시간으로 측정하면서 주축이송용 볼스크류의 리드를 보정할 수 있도록 한 공작기계의 열변위 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계는 가공중에 안내면, 구동계, 공작물과의 접촉부위등에서 열이 발생하게 된다.
또한, 가공칩과 절삭유 등도 상당한 열을 가지면서 순환하여 공작기계 각부의 온도를 상승시키게 된다.
즉, 스핀들모터는 전기, 자기적인 영향에 의해 열이 발생되며, 스핀들 베어링은 접촉저항에 의해 열이 발생되고, 주축이송용 볼스크류는 부하저항에 의해 열이 발생하게 되고, 절삭유는 가공물과 공구에 의해 열을 가지면서 순환하게 되어 공구 및 공작물의 온도를 상승시키게 된다.
위와 같이 종래의 공작기계에서 필연적으로 발생되는 열은 각부의 안내면에 열팽창을 가져오게 되어 치수변화를 가져오게 되며, 특히 볼스크류의 열변위는 회전달 진행하는 이송거리인 리드에 변화를 가져오게 되어 가공정밀도를 저하시키게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 공작기계에서 발생되는 열변위를 실시간으로 보정할 수 있는 공작기계의 열변위 보정장치 및 그 제어방법를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 공작기계의 스핀들 베어링으로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들 베어링 온도검출센서와, 절삭유로부터 발생되는 온도를 검출하는 절삭유 온도검출센서와, 스핀들모터로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들모터 온도검출센서와, 주축이송용 볼스크류로부터 발생되는 온도를 검출하는 주축이송용 볼스크류 온도검출센서와, 상기 스핀들 베어링 온도검출센서, 절삭유 온도검출센서, 스핀들모터 온도검출센서, 주축이송용 볼스크류 온도검출센서로부터 입력되는 각부의 온도데이터를 기초로 하여 각부의 열팽창계수에 대한 팽창거리를 연산하여 주축이송용 볼스크류의 리드에 팽창거리를 감산하여 보정치를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러와, 상기 프로그래머블 콘크롤러에 의해 출력되는 보정치에 따라 주축이송용 서보모터를 제어하는 수치제어부로 구성하여 공작기계의 열변위 보정장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 공작기계 주축의 각부 온도를 측정하는 단계와, 주축의 열팽창거리 산출하는 단계와, 주축이송용 볼스크류의 리드에 열팽창거리를 감산하는 단계와, 주축이송용 서보모터를 구동하는 단계로 구성하여 공작기계의 열변위 보정제어방법이 제공된다.
도 1 은 본 발명에 따른 공작기계의 열변위 보정장치를 보이는 블록구성도
도 2 는 본 발명에 따른 공작기계의 열변위 보정장치의 동작을 보이는 플로우차트
도 3 은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들헤드부에 설치되는 온도센서의 설치부위를 개략적으로 보이는 사시도
도 4 는 본 발명에 따른 온도센서의 구조를 보이는 정면도
도 5 는 본 발명에 따른 또 다른 온도센서의 구조를 정면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
51 : 스핀들 베어링 T1 : 스핀들 베어링 온도검출센서
52 : 절삭유 T2 : 절삭유 온도검출센서
53 : 스핀들모터 T3 : 스핀들모터 온도검출센서
54 : 주축이송용 볼스크류 T4 : 주축이송용 볼스크류 온도검출센서
10 : 프로그래머블 로직 콘트롤러 SM : 주축이송용 서보모터
30 : 수치제어부
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부도면 도1은 본 발명에 따른 공작기계의 열변위 보정장치를 보이는 블록구성도이고, 도3은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들헤드부에 설치되는 온도센서의 설치부위를 개략적으로 보이는 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 공작기계의 스핀들 베어링(51)으로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들 베어링 온도검출센서(T1)와, 절삭유(52)로부터 발생되는 온도를 검출하는 절삭유 온도검출센서(T2)와, 스핀들모터(53)로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들모터 온도검출센서(T3)와, 주축이송용 볼스크류(54)로부터 발생되는 온도를 검출하는 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)와, 상기 스핀들 베어링 온도검출센서(T1), 절삭유 온도검출센서(T2), 스핀들모터 온도검출센서(T3), 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)로부터 입력되는 각부의 온도데이터를 기초로 하여 각부의 열팽창계수에 대한 팽창거리를 연산하여 주축이송용 볼스크류(54)의 리드에 팽창거리를 감산하여 보정치를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러(10)와, 상기 프로그래머블 콘크롤러(10)에 의해 출력되는 보정치에 따라 주축이송용 서보모터(SM)를 제어하는 수치제어부(30)로 구성하였다.
도4는 본 발명에 따른 온도센서의 구조를 보이는 정면도이고, 도5는 본 발명에 따른 또 다른 온도센서의 구조를 정면도로서, 이에 도시된 바와 같이 시드형 온도센서를 사용하여 구성하였으며, 스핀들 베어링(51)측에는 도4에 도시된 바와 같이 끝이 직각으로 굽은 온도센서를 사용하여 구성하였으며, 절삭유(52), 스핀들모터(53), 주축이송용 볼스크류(54)에 적용되는 온도센서는 일직선형태로 된 온도센서를 적용하였다.
이하 본 발명에 따른 작용을 첨부된 도2의 플로우 차트를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2의 단계 S1에서 스핀들 베어링 온도검출센서(T1)로부터는 공작기계의 스핀들 베어링(51)으로부터 발생되는 온도가 검출되며, 절삭유 온도검출센서(T2)로부터는 절삭유(52)로부터 발생되는 온도가 검출되고, 스핀들모터 온도검출센서(T3)로부터는 스핀들모터(53)로부터 발생되는 온도가 검출되며, 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)로부터는 주축이송용 볼스크류(54)로부터 발생되는 온도가 검출되면서 모두 프로그래머블 로직 콘트롤러(10)에 내장된 레지스터에 저장된다.
이후 단계 S2 및 단계 S3에서 프로그래머블 로직 콘트롤러(10)는 상기 스핀들 베어링 온도검출센서(T1), 절삭유 온도검출센서(T2), 스핀들모터 온도검출센서(T3), 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)로부터 입력되는 각부의 온도데이터를 기초로 하여 각부의 열팽창계수에 대한 팽창거리를 연산하여 주축이송용 볼스크류(54)의 리드에 팽창거리를 감산하여 보정치를 출력하게 된다.
그 다음 수치제어부(30)는 상기 프로그래머블 로직 콘트롤러(10)로부터 출력되는 보정치에 따라 주축이송용 서보모터(SM)를 제어하여 주축이송용 볼스크류(54)의 리드가 이 수치제어부(30)에 입력된 데이터가 되도록 감산처리하여 제어하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 공작기계의 주축에서 발생되는 열에 의해 팽창되는 각부의 열팽창에 따라 실시간으로 주축이송용 볼스크류의 리드를 보정제어하도록 구성되어 있으므로, 이러한 공작기계에 의해 가공되는 가공물의 가공정밀도를 보다 향상시키게 된다.

Claims (2)

  1. 공작기계의 스핀들 베어링(51)으로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들 베어링 온도검출센서(T1);
    절삭유(52)로부터 발생되는 온도를 검출하는 절삭유 온도검출센서(T2);
    스핀들모터(53)로부터 발생되는 온도를 검출하는 스핀들모터 온도검출센서(T3);
    주축이송용 볼스크류(54)로부터 발생되는 온도를 검출하는 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4);
    상기 스핀들 베어링 온도검출센서(T1), 절삭유 온도검출센서(T2), 스핀들모터 온도검출센서(T3), 주축이송용 볼스크류 온도검출센서(T4)로부터 입력되는 각부의 온도데이터를 기초로 하여 각부의 열팽창계수에 대한 팽창거리를 연산하여 주축이송용 볼스크류(54)의 리드에 팽창거리를 감산하여 보정치를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러(10);
    상기 프로그래머블 콘크롤러(10)에 의해 출력되는 보정치에 따라 주축이송용 서보모터(SM)를 제어하는 수치제어부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 열변위 보정장치.
  2. 공작기계 주축(50)의 각부 온도를 측정하는 단계(S1);
    주축(S1)의 열팽창거리 산출하는 단계(S2);
    주축이송용 볼스크류(54)의 리드에 열팽창거리를 감산하는 단계(S3);
    주축이송용 서보모터(SM)를 구동하는 단계(S4)로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 열변위 보정제어방법.
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KR100458453B1 (ko) * 2002-06-26 2004-11-26 (주)넥스턴 자동 선반의 보정장치 및 보정방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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