KR20110109663A - 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법 - Google Patents

문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법에 관한 것으로, 크로스레일(130)의 특정지점의 처짐을 감지하여, 크로스레일(130)의 처짐량(y)을 출력하는 처짐감지센서(400); 구동장치(220)의 구동축 회전을 감지하여, 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 거리(a)를 출력하는 회전감지센서(500); 이송장치(200)를 작동제어하는 한편, 처짐감지센서(400)로부터의 처짐량(y), 회전감지센서(500)로부터의 거리(a) 및, 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 제2지지대(120)의 안쪽 면까지의 거리(L)를 매개로, 무빙로드(300)가 위치한 지점의 크로스레일처짐량(ymax)을 연산하는 제어유닛(600)을 포함하는 공작기계를 이용하여, 문형방식 공작기계 크로스레일(130)의 처짐량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 제어유닛(700)에서, 처짐감지센서(400)로부터 크로스레일처짐량(y)을 받고, 회전감지센서(500)로부터 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 거리(a)를 입력받으면, 입력된 데이터와 미리 저장된 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 제2지지대(120)의 안쪽 면까지의 거리(L)를
Figure pat00006
식
에 입력하여, 무빙로드(300)가 위치한 지점의 크로스레일처짐량(ymax)을 연산하여, 공작기계의 제작비용이 작게 들고, 공작기계의 관리가 용이하며, 공작기계의 공간활용도가 높아지는 효과가 있다.

Description

문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법{Deflection Quantity Measurement Method}
본 발명은 크로스레일의 처짐량을 측정하는 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 문형방식의 대형 공작기계는 공구대의 수평 이송시, 크로스레일(Cross Rail)에 처짐이 심하게 발생하고, 이로 인해 크로스레일의 진직도가 변화되어, 절삭공구가 피가공물을 가공시 평면 가공오차가 크게 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 공작기계는 진직도자(Straightness Edge)를 이용하여 상기 크로스레일의 진직도를 측정하고, 측정값을 매개로 공작기계의 평면 가공오차를 보정하였다.
하지만 종래의 공작기계는 평면 가공오차를 측정하기 위해 고가인 진직도자를 이용하기 때문에 제작비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 진직도의 관리가 어려웠으며, 공작기계에 진직도자의 별도 설치위치를 마련해야 하므로, 공작기계에의 부피가 불필요하게 커지는 문제점이 발생하였다.
따라서, 상기 공작기계의 제작비용을 줄이고, 공작기계의 관리가 용이하며, 공작기계의 공간활용을 높이면서, 크로스레일의 처짐량을 측정할 수 있는 방법이 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 발명된 것으로, 작은 제작비용, 용이한 관리, 향상된 공간활용도를 갖는 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 크로스레일의 특정지점의 처짐을 감지하여, 크로스레일의 처짐량을 출력하는 처짐감지센서; 구동장치의 구동축 회전을 감지하여, 제1지지대의 안쪽 면으로부터 무빙로드의 위치지점까지의 거리를 출력하는 회전감지센서; 이송장치를 작동제어하는 한편, 처짐감지센서로부터의 처짐량, 회전감지센서로부터의 거리 및, 제1지지대의 안쪽 면으로부터 제2지지대의 안쪽 면까지의 거리를 매개로, 무빙로드가 위치한 지점의 크로스레일처짐량을 연산하는 제어유닛을 포함하는 공작기계를 이용하여, 문형방식 공작기계 크로스레일의 처짐량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 제어유닛에서, 처짐감지센서로부터 크로스레일처짐량을 받고, 회전감지센서로부터 제1지지대의 안쪽 면으로부터 무빙로드의 위치지점까지의 거리를 입력받으면, 입력된 데이터와 미리 저장된 제1지지대의 안쪽 면으로부터 제2지지대의 안쪽 면까지의 거리를
Figure pat00001
식
에 입력하여, 무빙로드가 위치한 지점의 크로스레일처짐량을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 무빙로드가 위치한 지점의 크로스레일 처짐량을 측정하고, 이를 매개로 절삭공구의 작업위치를 조정함으로써, 공작기계의 제작비용이 작게 들고, 공작기계의 관리가 용이하며, 공작기계의 공간활용도가 높아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 구성요소간의 연결관계를 나타낸 구성도이고,
도 3은 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법의 크로스레일 처짐량을 구하기 위한 해석도이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 처짐량 측정장치를 갖춘 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법를 자세히 설명한다.
우선 본 발명의 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법에 사용되는 공작기계를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 구성요소간의 연결관계를 나타낸 구성도로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법을 설명한다.
상기 문형방식 공작기계는 밀링, 선반, 연삭기, 연마기와 같은 통상의 공작기계로서, 문형본체(100)와, 문형본체(100)에 설치되는 이송장치(200)와, 이송장치(200)에 설치되는 무빙로드(300)와, 문형본체(100)에 설치되는 처짐감지센서(400)와, 이송장치(200)에 설치되는 회전감지센서(500)와, 이송장치(200)를 작동제어하는 제어유닛(600)과, 제어유닛(600)을 작동제어하는 입력유닛(700)을 포함한다.
상기 문형본체(100)는 상호 일정간격 이격되어 수직으로 입설되는 제1,2지지대(110,120)와, 양단이 제1,2지지대(110,120)에 각각 설치되는 크로스레일(130)을 갖춘다.
한편 본 실시예에서는 상기 문형본체(100)의 양측에 제1,2설치대(140,150)가 입설된다.
상기 이송장치(200)는 문형본체(100)에 회전가능하게 설치되는 스크류(210)와, 문형본체(100)에 설치되어 스크류(210)를 회전하는 구동장치(220)를 갖춘다.
상기 스크류(210)는, 일단이 제1설치대(140)에 회전가능하게 설치되고, 타단이 제2설치대(150)에 회전가능하게 설치되며, 크로스레일(130)의 상부에 위치하여 크로스레일(130)과 수평을 이룬다.
상기 구동장치(220)는 제1거치대(140)에 설치되어, 스크류(210)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킨다. 본 실시예에서는 구동장치(220)로 모터를 적용하기로 한다.
상기 무빙로드(300)는, 상단이 스크류(210)에 나사산결합되고, 하단이 크로스레일(130)에 이동가능하게 삽입된다. 본 실시예에서는 크로스레일(130)의 상부에 LM가이드(131)가 구비되어, 무빙로드(300)의 하단이 LM가이드(131)에 삽입된다. 따라서, 무빙로드(300)는, 스크류(210)가 회전하면 스크류(210)의 길이방향을 따라 직선왕복이동한다. 한편 본 실시예에서는 무빙로드(300)와 크로스레일(130)의 연결을 LM가이드(131)를 적용하였지만, 무빙로드(300)의 이동을 용이하게 하기 위한 것이면 어떤 것이든 무방하다.
상기 처짐감지센서(400)는 크로스레일(130)의 처짐량을 측정할 수 있는 통상의 거리측정센서로서, 별도의 바를 매개로 본체(100)의 제1지지대(110)에 설치되어 제1지지대(110)로부터 일정간격 이격되며, 제어유닛(600)으로 설치 지점에서의 크로스레일처짐량을 출력한다. 본 실시예에서는 처짐감지센서(400)로 접촉 또는 비접촉 거리측정센서가 적용된다.
상기 회전감지센서(500)는 구동장치(220)의 구동축 회전을 감지하여 무빙로드(300)의 이동거리를 측정하는 통상의 것으로, 구동장치(220)에 설치되어, 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치점까지의 거리를 제어유닛(600)으로 출력한다. 본 실시예에서는 회전감지센서(500)로 엔코더(Encoder)가 적용된다. 또한 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치점까지의 거리(a)는 이하 무빙로드거리라 칭한다.
상기 제어유닛(600)은 공작기계에 설치되어 입력유닛(700)의 입력신호에 따라 구동장치(220)을 작동제어한다.
또한 제어유닛(600)은 처짐감지센서(400)로부터 입력된 크로스레일처짐량, 회전감지센서(500)로부터 입력된 무빙로드거리, 미리 저장된 제1,2지지대(110,120)의 안쪽 면 사이의 이격거리, 및 입력유닛(700)으로부터 입력된 제1지지대(110) 안쪽 면으로부터 처짐감지센서(400)까지의 이격거리를 매개로, 무빙로드(300)가 현재 위치한 지점에서의 크로스레일처짐량을 연산하여, 이에 따른 절삭공구(미도시)의 작업위치를 조정한다. 여기서 제1,2지지대(110,120)의 안쪽 면 사이의 이격거리는 이하 지지대이격거리라 칭하고, 제1지지대(110) 안쪽 면으로부터 처짐감지센서(400)까지의 이격거리는 이하 처짐감지센서이격거리라 칭한다.
이때 상기 제어유닛(600)은 상기와 같은 데이터를 수학식 (1)에 입력하여, 무빙로드(300)가 현재 위치한 지점에서의 크로스레일처짐량을 연산한다.
Figure pat00002
a; 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 무빙로드거리
b; 제2지지대(120)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 거리
한편, 본 실시예에서는 처짐감지센서(400)를 매개로 처짐감지센서(400)의 설치지점에서의 크로스레일처짐량을 측정하였지만, 제어유닛(600)이 상기와 같은 데이터를 수학식 (2)에 입력하여, 구할 수도 있다.
Figure pat00003
L; 제1지지대(110)의 안쪽 면과 제2지지대(120)의 안쪽 면 사이의 이격거리
또한, 본 실시예의 제어유닛(600)은 상기와 같은 데이터를 수학식 (3)에 입력하여, 제1지지대(110) 안쪽 면으로부터 처짐감지센서(400)까지의 거리를 구할 수도 있다.
Figure pat00004
x; 제1지지대(110) 안쪽 면으로부터 처짐감지센서(400)까지의 이격거리
상기 입력유닛(700)은 공작기계(700)에 설치되어, 제어유닛(600)을 작동제어한다.
또한 본 실시예에서는 상기 입력유닛(700)을 매개로 구동장치 구동신호, 지지대이격거리, 처짐감지센서이격거리, 및 무빙로드(300)의 하중을 제어유닛(430)에 입력할 수 있다. 따라서 제어유닛(600)에 지지대이격거리가 저장되어 있지 않을 시, 입력유닛(700)을 매개로 지지대 이격거리를 제어유닛(600)에 입력할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제어유닛(600) 또는 입력유닛(700)의 작동상태를 나타내는 출력유닛(800)이 보강구비될 수 있으며, 출력유닛(800)으로는 디스플레이장치가 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법의 크로스레일 처짐량을 구하기 위한 해석도로서, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 입력유닛(700)에 구동장치 구동신호가 입력되면, 제어유닛(600)은 구동장치(220)을 구동시키고, 이에 따라 무빙로드(300)에 직선왕복운동하면서, 무빙로드(300)에 설치된 절삭공구가 공작기계에 배치된 피가공물을 가공한다.
한편, 상기와 같은 작업이 장기간 이루어지다 보면, 무빙로드(300)의 하중 및 절삭공구의 하중에 의해 크로스레일(130) 및 스크류(210)에 처짐 현상이 발생한다.
이때 상기 처짐감지센서(400)는 설치지점에서의 크로스레일 처짐량(y)를 측정하여 제어유닛(600)으로 출력하고, 회전감지센서(500)는 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 무빙로드거리(a)를 제어유닛(600)으로 출력한다.
이후 상기 제어유닛(600)은 처짐감지센서(400)로부터의 크로스레일처짐량(y) 및 회전감지센서(500)로부터의 무빙로드거리(a)를 수신하여, 수학식 1에 미리 저장된 지지대이격거리(L)와 각각의 데이터 값을 입력하여, 무빙로드(300) 위치지점에서의 크로스레일처짐량(ymax)을 연산한다. 이때 제어유닛(600)은 입력유닛(700)으로부터 입력된 지지대이격거리(L)에서 무빙로드거리(a)을 마이너스 하여 수학식 1에 따른 b의 값을 구하고, 이를 수학식 1에 입력하여 무빙로드(300) 위치지점에서의 크로스레일처짐량(ymax)를 연산한다.
계속해서, 상기 제어유닛(600)은 무빙로드(300)의 위치지점에 따른 크로스레일처짐량(ymax)을 매개로 절삭공구의 작업높이를 조절하면서, 피가공물을 가공한다. 따라서 절삭공구가 피가공물을 가공하는데 있어서 오차 없이 평면가공을 할 수 있다.
한편, 상기 절삭공구의 작업높이가 조절되는 기술은 이미 널리 공지된 기술로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법는 무빙로드(300)가 위치한 지점에서의 크로스레일처짐량(ymax)을 측정하여, 이에 따라 절삭공구의 수직위치를 보정해 줌으로써, 피가공물의 평면가공을 정밀하게 할 수 있다.
또한, 상기 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법는 처짐감지센서(400)을 문형본체(100)에 설치하는 데 있어, 많은 공간이 필요하지 않아, 공작기계의 공간활용도가 뛰어나다.
100; 문형본체 110; 제1지지대
120; 제2지지대 130; 크로스레일
200; 이송장치 210; 스크류
220; 구동장치 300; 무빙로드
400; 처짐감지센서 500; 회전감지센서
600; 제어유닛 700; 입력유닛

Claims (1)

  1. 크로스레일(130)의 특정지점의 처짐을 감지하여, 크로스레일(130)의 처짐량(y)을 출력하는 처짐감지센서(400); 구동장치(220)의 구동축 회전을 감지하여, 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 거리(a)를 출력하는 회전감지센서(500); 이송장치(200)를 작동제어하는 한편, 처짐감지센서(400)로부터의 처짐량(y), 회전감지센서(500)로부터의 거리(a) 및, 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 제2지지대(120)의 안쪽 면까지의 거리(L)를 매개로, 무빙로드(300)가 위치한 지점의 크로스레일처짐량(ymax)을 연산하는 제어유닛(600)을 포함하는 공작기계를 이용하여, 문형방식 공작기계 크로스레일(130)의 처짐량을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 제어유닛(700)에서, 처짐감지센서(400)로부터 크로스레일처짐량(y)을 받고, 회전감지센서(500)로부터 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 무빙로드(300)의 위치지점까지의 거리(a)를 입력받으면, 입력된 데이터와 미리 저장된 제1지지대(110)의 안쪽 면으로부터 제2지지대(120)의 안쪽 면까지의 거리(L)를
    Figure pat00005
    식
    에 입력하여, 무빙로드(300)가 위치한 지점의 크로스레일처짐량(ymax)을 연산하는 것을 특징으로 하는 문형방식 공작기계의 처짐량 측정방법.
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