KR20120121060A - 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치에 있어서, 상기 공작기계의 테이블이 수용되도록 터널의 형식으로 형성되며, 테이블의 회전을 지지하고 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정수단이 구비되는 지그 본체; 상기 지그 본체에 고정 결합되어 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 측정하여 측정서버로 제공하는 측정수단; 및 상기 측정수단에 의해 측정된 전기적 신호를 수집하여 데이터로 변환하여 이를 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.

Description

공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치{Rotation Precision of Table for machine tool measurement device}
본 발명은 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 정전 용량형 센서를 이용하여 공작기계의 테이블 회전 정밀도를 측정함으로써, 마스터 볼의 위치가 정중앙이 아니더라도 정전 용량형 센서를 통해 정확하게 자동으로 측정함으로써, 신뢰성 있는 데이터를 제공하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치에 관한 것이다.
우리의 주위에 있는 여러 가지 기계의 성능이나 품질은 현저하게 향상해 오고 있다. 그것과 함께 기계를 구성하는 단품의 부품이나 부분적으로 조립된 부품의 정밀도도 향상하고 있다. 예를 들면, 공작기계의 회전축, 회전 테이블 등도 부품의 기하학적인 형상에 따라서는 마모하기 쉽기 때문에 회전 정밀도 다시말해, 진원도가 저하되면서 편심, 또는 가공시 반동이 생겨 가공 정밀도가 나빠지는 것이다.
이에 따라 조립부품의 고정밀화, 일반 조립 부품 등이 5㎛이하 또는 3㎛이하 등의 엄격한 치수 정밀 부품의 경우, 단순한 치수 관리뿐만이 아니라, 회전 정밀도 즉, 진원도의 관리가 필요하며, 진원도의 관리가 이루어지지 않으면, 선반, 연삭반 등의 회전 주축과 베어링에서는 회전 편차에 의한 고속 회전시 에너지의 손실이나, 부품 정밀도 불량, 진동이나 소음의 원인이 된다.
이러한 회전 정밀도는 공작기계의 진동, 공작기계의 회전부의 열화, 센터 홀의 형상 불량, 부품의 가공시 발생하거나 제조지 발생되는 변형 등에 의해 발생하기 때문에 통상적으로 공작기계의 테이블은 회전축의 움직임을 정밀하게 측정하기 위해 측정용 변위 센서의 정밀도와 이의 측정대상이 되는 물체의 형상 정밀도가 예상되는 회전 정밀도보다 높을 필요가 있다.
한편, 항공기, 대형 선박 등에 구성되는 대형 가공물의 경우, 이를 가공하는 공작기계 또한 대형화로 제작될 수밖에 없기 때문에, 가공물이 가공되도록 안치되는 회전 테이블 역시 대형 제작될 수밖에 없다.
하지만, 회전 테이블의 회전 정밀도를 측정하기 위해서는 공작기계의 테이블 측면에 인디게이터를 설치하여 회전 정밀도를 측정하되, 작업자가 육안으로 직접 측정함에 따라 인디게이터를 설치할 수 있는 숙련된 작업자가 요구되고, 또한 육안으로 직접 측정이 이루어지기 때문에 측정 방향에 따라 차이가 발생할 수밖에 없고, 특히 수기로 기록이 이루어지므로 데이터의 분석결과 및 신뢰성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 정전 용량형 센서를 이용하여 공작기계의 테이블 회전 정밀도를 측정함으로써, 마스터 볼의 위치가 정중앙이 아니더라도 정전 용량형 센서를 통해 정확하게 자동으로 측정함으로써, 신뢰성 있는 데이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치에 있어서, 상기 공작기계의 테이블이 수용되도록 터널의 형식으로 형성되며, 테이블의 회전을 지지하고, 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정수단이 구비되는 지그 본체; 상기 지그 본체에 고정 결합되어 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 측정하여 측정서버로 제공하는 측정수단; 및 상기 측정수단에 의해 측정된 전기적 신호를 수집하여 이를 데이터로 변환하여 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 지그 본체는 지면으로부터 수직하게 구성되고, 지그 본체를 지지하여 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 더욱 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있도록 구성된 지지 프레임; 상기 지지 프레임과 테이블 사이에 구성되어 회전하는 테이블의 진동을 흡수하는 진동 흡수부재; 상기 측정수단이 설치되는 설치부가 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 다수 구비된 고정 프레임; 및 상기 지그 본체의 하중을 분산시키고, 이 지그 본체의 강성을 보강하는 보조 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 측정수단은 테이블의 상단에 설치되어 마스터 볼을 테이블에 고정시키는 고정 지그; 상기 고정 지그에 설치되며, 테이블의 회전에 따라 함께 회전하면서 센서의 전기적 신호를 가변시키는 측정 매체인 마스터 볼; 상기 마스터 볼의 수직축 방향 및 수평축 방향과 동축선상에 위치하며, 일정 간격 이격되게 각각 설치되어 마스터 볼의 회전에 따라 가변되는 전기적 신호를 감지하여 측정서버로 감지된 신호를 제공하는 센서; 및 상기 센서와 연결되어 마스터 볼측으로 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 전자석이 구성된 마그넷트 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 센서는 마스터 볼의 수직축 방향과 동축선상에 위치하여 이 마스터 볼의 축방향으로 작용하는 변화량을 측정하는 제1센서와, 상기 마스터 볼의 수평축 방향과 동축선상에 위치하여 이에 대한 변화량을 측정하는 제2센서로 이루어지며, 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 정전 용량형 센서인 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 센서와 마그넷트 홀더는 전자석과 센서가 전기적 연결이 이루어지도록 연결편에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 측정수단은 센서의 면과 마스터 볼의 측정면 또는 측정점 사이의 간극, 이 두 면 사이의 유효 면적, 이 간극 사이에 매개 물질의 유전율, 회전하는 마스터 볼의 회전량, 회전속도에 의해 발생되는 변화량을 측정하여 측정서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 정전 용량형 센서를 이용하여 공작기계의 테이블 회전 정밀도를 측정함으로써, 마스터 볼의 위치가 정중앙이 아니더라도 정전 용량형 센서를 통해 정확하게 자동으로 측정함으로써, 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 나타낸 요부 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 나타낸 정면도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치를 나타낸 요부 확대도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치는 테이블이 수용되도록 터널의 형식으로 형성되며, 테이블의 회전을 지지하고 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정수단(200)이 구비되는 지그 본체(100), 지그 본체(100)에 고정 결합되어 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정수단(200) 및 측정수단(200)에 의해 측정된 데이터를 수집하여 비교 분석하는 측정서버(300)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 측정장치는 공작기계의 테이블이 회전하는 회전 정밀도를 측정하는 것으로서, 특히 항공기, 대형 선박 등에 구성되는 대형 가공물을 대상으로 가공하는 공작기계에 설치되는 테이블의 회전 정밀도 다시말해, 진원도를 주로 측정하는 장치이다.
지그 본체(100)는 공작기계의 테이블을 수용하되, 이 테이블이 가장 안정적으로 회전하여 회전시 발생하는 진동을 최소화할 수 있도록 구성되며, 그 중앙으로 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 측정하기 위한 측정수단(200)이 구성된다.
이러한 지그 본체(100)는 지면으로부터 수직하게 구성되어 지그 본체(100)를 지지하는 지지 프레임(110)과, 이 지지 프레임(110)의 내측에 구성되어 회전하는 테이블의 진동을 흡수하는 진동 흡수부재(120)와, 측정수단(200)이 설치되는 고정 프레임(130) 및 지그 본체(100)의 하중을 분산시키고, 강성을 보강하는 보조 프레임(150)을 포함하여 구성된다.
지지 프레임(110)은 지그 본체(100)를 지면으로부터 지지하여 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 더욱 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있도록 구성된다.
진동 흡수부재(120)는 교체가 가능하도록 지지 프레임(110)에 분리 가능하게 결합되며, 지그 본체(100)와 테이블 사이에 위치하여 테이블의 회전시 발생하는 진동을 흡수함으로써, 측정수단(200)의 센서(230)가 더욱 정확한 측정이 이루어지도록 하는 것이다.
고정 프레임(130)은 지지 프레임(110)의 상단에 수직하게 구비되며, 이 지지 프레임(110)과 일체로 구성되고, 측정수단(200)이 설치되는 설치부(140)가 고정 프레임(130)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 다수 구비된다.
또한, 고정 프레임(130)의 상측 양단에는 지그 본체(100)의 자체 하중과 테이블의 회전시 발생하는 지속적인 진동에 의해 취약해지는 강성을 보강하기 위한 강성 보강용 보조 프레임(150)이 구성된다.
측정수단(200)은 테이블의 상단에 설치되어 마스터 볼(220)을 테이블에 고정시키는 고정 지그(210), 고정 지그(210)에 설치되며, 테이블의 회전에 따라 함께 회전하면서 센서(230)의 전기적 신호를 가변시키는 마스터 볼(220), 회전하는 마스터 볼(220)에 주기적으로 전기적 신호를 발신하되 이 마스터 볼(220)의 수직축 방향과 수평축 방향에 일정 간격 이격되게 각각 설치되어 마스터 볼(220)의 회전에 따라 가변되는 전기적 신호를 감지하여 이 전기적 신호의 변화량을 측정서버(300)로 제공하는 센서(230), 센서(230)와 연결되어 마스터 볼(220)측으로 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 전자석이 구성된 마그넷트 홀더(240)를 포함하여 구성된다.
마스터 볼(220)은 측정 대상면의 형상 정밀도가 높아서 예상되는 운동 오차의 크기보다 매우 적지 않을 경우, 센서(230)가 형상 오차만을 주로 측정할 수밖에 없으므로, 움직임 즉, 테이블의 회전 정밀도를 측정하기 위해서 보다 정밀한 기준을 제공해야 하기 때문에 높은 형상 정밀도로 제작된다.
여기서, 센서(230)는 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 정전 용량형 센서로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 센서(230)와 마스터 볼(220)은 일정 간격 이격되게 설치하되, 이 마스터 볼(220)의 수직축 방향과 동축선상에 위치하여 이 마스터 볼(220)의 축방향으로 작용하는 변화량을 측정하는 제1센서(232)와, 마스터 볼(220)의 수평축 방향과 동축선상에 위치하여 이에 대한 변화량을 측정하는 제2센서(234)를 포함하여 구성된다.
여기서, 제1센서(232) 및 제2센서(234)는 마그넷트 홀더(240)와 전기적 연결이 이루어지고, 측정서버(300)와 연결되어 마스터 볼(220)의 회전 정도에 따른 변화량에 대한 전기적 신호를 전송하도록 한다.
이러한 제1센서(232) 및 제2센서(234)와 마그넷트 홀더(240)는 전자석과 센서(230)가 전기적 연결이 이루어지도록 연결편(242)에 의해 서로 연결된다.
아울러, 센서(230)와 마스터 볼(220) 사이의 간극은 60㎛ ~ 110㎛의 간극을 유지하는 것이 바람직하다.
이러한 정전용량 방식의 센서(230)는 센서(230)의 면과 마스터 볼(220)의 측정면 또는 측정점 사이의 간극, 이 두 면 사이의 유효 면적, 이 간극 사이에 매개 물질의 유전율, 회전하는 마스터 볼(220)의 회전량, 회전속도 등에 의해 발생되는 변화량을 측정하여 측정서버(300)로 전송하도록 한다.
또한, 센서(230)는 테이블의 축이 이상적으로 아무런 떨림 없이 회전의 중심에서 벗어나지 않고 돌아간다고 해도 마스터 볼(220)의 원주면에 대한 회전 속도에 동기되어 그 중심이 원운동을 하기 때문에 테이블의 축이 아닌 마스터 볼(220)의 회전축 중심을 측정이 이루어지도록 이 마스터 볼(220)의 수직한 축 방향 및 수평한 축 방향과 동축선상에 위치하도록 설치됨이 바람직하다.
측정서버(300)는 측정수단(200)을 통해 측정된 전기적 신호를 센서(230)로부터 전송받아 이 전기적 신호를 수치 데이터로 변환하여 이를 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 구성요소이다.
이와 같은 측정수단(200)은 정전 용량형 센서를 이용하여 공작기계의 테이블 회전 정밀도를 측정함으로써, 마스터 볼의 위치가 정중앙이 아니더라도 정전 용량형 센서를 통해 정확하게 자동으로 측정함으로써, 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있 발명이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 지그 본체 110: 지지 프레임
120: 진동 흡수부재 130: 고정 프레임
140: 설치부 150: 보조 프레임
200: 측정수단 210: 고정 지그
220: 마스터 볼 230: 센서
232: 제1센서 234: 제2센서
240: 마그넷트 홀더 242: 연결편
300: 측정서버

Claims (8)

  1. 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치에 있어서,
    상기 공작기계의 테이블이 수용되도록 터널의 형식으로 형성되며, 테이블의 회전을 지지하고, 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정수단이 구비되는 지그 본체;
    상기 지그 본체에 고정 결합되어 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 측정하여 측정서버로 제공하는 측정수단; 및
    상기 측정수단에 의해 측정된 전기적 신호를 수집하여 이를 데이터로 변환하여 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 측정서버
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그 본체는
    지면으로부터 수직하게 구성되고, 지그 본체를 지지하여 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 더욱 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있도록 구성된 지지 프레임;
    상기 측정수단이 설치되는 설치부가 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 다수 구비된 고정 프레임; 및
    상기 지그 본체의 하중을 분산시키고, 이 지그 본체의 강성을 보강하는 보조 프레임
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그 본체에는 분리 가능하게 결합되며, 지그 본체와 테이블 사이에 구성되어 회전하는 테이블의 진동을 흡수하는 진동 흡수부재가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,

    상기 측정수단은
    테이블의 상단에 설치되어 마스터 볼을 테이블에 고정시키는 고정 지그;
    상기 고정 지그에 설치되며, 테이블의 회전에 따라 함께 회전하면서 센서의 전기적 신호를 가변시키는 측정 매체인 마스터 볼;
    상기 마스터 볼의 수직축 방향 및 수평축 방향과 동축선상에 위치하며, 일정 간격 이격되게 각각 설치되어 마스터 볼의 회전에 따라 가변되는 전기적 신호를 감지하여 측정서버로 감지된 신호를 제공하는 센서; 및
    상기 센서와 연결되어 마스터 볼측으로 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 전자석이 구성된 마그넷트 홀더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서는 마스터 볼의 수직축 방향과 동축선상에 위치하여 이 마스터 볼의 축방향으로 작용하는 변화량을 측정하는 제1센서와, 상기 마스터 볼의 수평축 방향과 동축선상에 위치하여 이에 대한 변화량을 측정하는 제2센서로 이루어지며, 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 정전 용량형 센서인 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서와 마그넷트 홀더는 전자석과 센서가 전기적 연결이 이루어지도록 연결편에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 측정수단은 센서의 면과 마스터 볼의 측정면 또는 측정점 사이의 간극, 이 두 면 사이의 유효 면적, 이 간극 사이에 매개 물질의 유전율, 회전하는 마스터 볼의 회전량, 회전속도에 의해 발생되는 변화량을 측정하여 측정서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서와 마스터 볼 사이의 간극은 60㎛ ~ 110㎛의 간극을 유지하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 회전 정밀도 측정장치.
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