KR20120130531A - 공작기계의 테이블 강성 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 테이블 강성 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 공작기계의 베드에 테이블과 일정 간격 이격되게 다수의 측정수단이 설치될 수 있도록 지지하는 지그부; 상기 지그부에 결합되며, 오일의 공급량에 따라 부상하는 테이블의 높이차에 대한 변화량을 통해 이 테이블의 강성을 측정하는 측정수단; 상기 측정수단에 의해 측정된 전기적 신호를 수집하여 이를 데이터로 변환하여 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 강성을 측정하는 측정서버; 및 상기 테이블의 강성을 측정하기 위해 구비되는 강성 측정용 질량체의 하중에 따라 테이블측으로 오일을 공급하는 오일 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공한다.

Description

공작기계의 테이블 강성 측정장치{Stiffness measurement apparatus of table for machine tool}

본 발명은 공작기계의 테이블 강성 측정장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 정전 용량형 센서를 이용하여 공작기계의 회전 테이블의 강성을 측정함으로써, 회전 테이블의 강성에 대한 신뢰성 있는 데이터를 제공하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 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 회전 테이블 등도 부품의 기하학적인 형상이나, 중량에 따라서는 마모나 파손이 발생하게 되어 회전 테이블의 강성이 충분하게 확보가 되어야만 한다.

특히, 공작기계의 회전 테이블의 강성이 취약하면 가공 대상물의 중량을 감당하지 못해 불량 발생이 직접적인 원인이 되고 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 수 밖에 없고, 이에 따라 회전 테이블의 강성 역시 정밀하게 측정하여 가공 대상물의 중량에 대해 최대 한계치를 견딜 수 있도록 제작되어야 한다.

하지만, 종래의 경우, 회전 테이블의 강성을 측정하기 위해서는 공작기계의 테이블에 인디게이터를 설치하여 강성을 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 회전 테이블의 강성을 측정함으로써, 회전 테이블의 강성에 대한 신뢰성있는 데이터를 제공하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 공작기계의 베드에 테이블과 일정 간격 이격되게 다수의 측정수단이 설치될 수 있도록 지지하는 지그부; 상기 지그부에 결합되며, 오일의 공급량에 따라 부상하는 테이블의 높이차에 대한 변화량을 통해 이 테이블의 강성을 측정하는 측정수단; 상기 측정수단에 의해 측정된 전기적 신호를 수집하여 이를 데이터로 변환하여 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 강성을 측정하는 측정서버; 및 상기 테이블의 강성을 측정하기 위해 구비되는 강성 측정용 질량체의 하중에 따라 테이블측으로 오일을 공급하는 오일 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 지그부는 상기 베드와 체결수단에 의해 체결 고정되어 상기 측정수단을 지지하는 지지패널; 공급되는 오일의 양에 따라 부상하는 테이블의 강성을 측정할 수 있도록 상기 측정수단이 고정 설치되는 고정 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 측정수단은 테이블의 상측으로 120도 간격으로 설치된 정전 용량형 센서의 면과 테이블의 측정면 또는 측정점 사이의 높이차, 이 두 면 사이의 유효 면적, 이 정전 용량형 센서와 테이블 사이의 간극에 매개 물질의 유전율 등에 의해 발생되는 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 측정수단은 공급되는 오일의 양에 따라 부상하는 테이블의 높이차에 의해 가변되는 전기적 신호를 감지하여 이 전기적 신호의 변화량을 측정서버로 제공하는 정전 용량형 센서; 상기 정전 용량형 센서와 연결되어 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 전자석이 구성된 마그넷트 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 오일 공급부는 테이블의 하부에 구성되며, 이 테이블측으로 오일을 공급하는 공급펌프; 상기 공급펌프와 연결되며, 오일을 테이블측으로 공급하여 테이블을 부상시키는 공급라인; 및 상기 공급라인 및 테이블과 연결되어 테이블의 높은 정밀도, 높은 강성을 유지하고 장시간 동안 열에 의한 변위가 작도록 하는 유정압 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 정전 용량형 센서를 이용하여 공작기계의 회전 테이블의 강성을 측정함으로써, 회전 테이블의 강성에 대한 신뢰성있는 데이터를 제공하여 가공 대상물의 정밀한 가공이 가능함은 물론, 회전 테이블의 마모 또는 파손이 이루어지는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치를 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치를 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치를 나타낸 요부 확대도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치의 오일 공급부를 나타낸 도면이다.

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 회전 테이블 강성 측정장치를 나타낸 정면도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치를 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치를 나타낸 요부 확대도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 회전 테이블 강성 측정장치의 오일 공급부를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 회전 테이블 강성 측정장치는 공작기계의 테이블의 강성을 측정하는 것으로서, 특히 항공기, 대형 선박 등에 구성되는 대형 가공물을 대상으로 가공하는 공작기계에 설치되는 테이블의 강성을 측정하는 장치이다.

이와 같은 회전 테이블 강성 측정장치는 공작기계 부속품 중의 절삭 작업이 이루어지는 테이블(10)을 제작함에 있어 테이블(10)의 강성에 따라 취급할 수 있는 부속품의 하중이 달라진다. 즉, 테이블(10)의 강성을 초과하는 부속품이 가공되는 경우, 이 부속품의 하중에 의해 정밀가공이 어려울 뿐만 아니라 테이블(10)의 파손이 발생되기 때문에 테이블(10)의 제작시 강성 측정을 필히 수행해야만 하는 것이다.

이에 따라 본원 발명은 테이블(10)이 결합되는 공작기계의 베드(20)에 120도 간격으로 설치되어 측정수단(200)을 지지하는 지그부(100)와, 이 지그부(100)에 고정 결합되어 테이블(10)의 강성을 측정하는 측정수단(200)과, 측정수단(200)에 의해 측정된 데이터를 수집하여 비교 분석하는 측정서버(300) 및 오일을 공급하여 테이블(10)을 부상시켜 이 테이블(10)의 부상하는 정도를 측정수단(200)이 측정하도록 하는 오일 공급부(400)를 포함하여 구성된다.

지그부(100)는 공작기계의 베드(20)에 120도의 등간격으로 설치되어 테이블(10)의 강성을 측정하되, 그 상단이 테이블(10)로부터 일정 간격 이격되게 구성되어 오일의 공급시 부상하는 테이블(10)과 지그부(100)에 설치되는 측정수단(200)의 접촉이 발생하지 않도록 구성된다.

이러한 지그부(100)는 베드(20)와 체결수단에 의해 체결 고정되어 측정수단(200)을 지지하는 지지패널(110)과, 측정수단(200)이 부상하는 테이블(10)의 강성을 효과적으로 측정할 수 있도록 안정적으로 고정 설치되는 고정 프레임(120)을 포함하여 구성된다.

지지패널(110)은 지그부(100)를 지면으로부터 지지하여 회전하는 테이블의 회전 정밀도를 더욱 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있도록 구성된다.

고정 프레임(120)은 지지패널(110)의 상단에 연결 구성되며, 지지패널(110)과 일체로 구성되어 있어서, 측정수단(200)이 테이블(10)로부터 일정 간격 이격되게 설치되도록 구성되는 것이다.

측정수단(200)은 오일의 공급에 의해 부상하는 테이블(10)의 부상하는 정도 즉, 베드(20)와 테이블(10) 사이의 간극을 측정하기 위하여 부상하는 테이블(10)의 높이차에 의해 가변되는 전기적 신호를 감지가 가능하도록 주기적으로 전기적 신호를 발신하며, 이 전기적 신호의 변화량을 측정서버(300)로 제공하는 정전 용량형 센서(210), 정전 용량형 센서(210)와 연결되어 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 전자석이 구성된 마그넷트 홀더(220)를 포함하여 구성된다.

아울러, 정전 용량형 센서(210)와 테이블(10) 사이의 간극은 60㎛ ~ 110㎛의 간극을 유지하는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.

이러한 정전용량 방식의 정전 용량형 센서(210)는 정전 용량형 센서(210)의 면과 테이블(10)의 측정면 또는 측정점 사이의 높이차, 이 두 면 사이의 유효 면적, 이 간극 사이에 매개 물질의 유전율 등에 의해 발생되는 변화량을 측정하여 측정서버(300)로 전송하도록 한다.

즉, 강성 측정용 질량체를 테이블(10)의 상단에 안착시키고, 테이블(10)의 3군데에 각각 120도 간격으로 설치되는 정전 용량형 센서(210)를 통해 이 정전 용량형 센서(210)의 해당 위치에서 정전 용량형 센서(210)의 면과 테이블(10)의 측정면 사이의 높이, 다시말해 공급되는 오일의 양에 따라 부상하는 테이블(10)의 부상하는 정도를 측정하여 이를 측정서버(300)로 전송함으로써, 강성 측정용 질량체의 하중이 테이블(10)로 전해지는 정도에 따라 달라지는 편심량을 측정하고, 이에 따라 테이블(10)이 강성 측정용 질량체의 하중을 견딜 수 있는 강성으로 제작된 것인지를 판단할 수 있게 된다.

측정서버(300)는 측정수단(200)을 통해 측정된 전기적 신호를 정전 용량형 센서(230)로부터 전송받아 이 전기적 신호를 수치 데이터로 변환하여 이를 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 회전 정밀도를 측정하는 구성요소이다.

오일 공급부(400)는 베드(20)의 일면에 설치되어 테이블(10)로 오일을 공급하여 이 테이블(10)을 부상시켜 측정수단(200)과 테이블(10)과의 높이차를 통해 테이블(10)의 강성을 측정할 수 있도록 구성되는 것이다.

이러한 오일 공급부(400)는 테이블(10)의 하부에 구성되며, 테이블(10)측으로 오일을 공급하는 공급펌프(430)와, 이 공급펌프(430)와 연결되며, 오일을 테이블(10)측으로 공급하여 테이블(10)을 부상시키는 공급라인(410)과, 공급라인(410) 및 테이블(10)과 연결되어 테이블(10)의 높은 정밀도, 높은 강성을 유지하고 장시간 동안 열에 의한 변위가 작도록 하는 유정압 베어링(410)으로 구성된다.

이와 같은 본 발명의 공작기계의 테이블 강성 측정장치는 강성 측정용 질량체가 구비된 테이블(10)측으로 오일 공급부(400)를 통해 오일을 공급하여 테이블(10)을 부상시키면서 이 테이블(10)이 변화되는 변화량, 즉 테이블(10)이 부상하는 정도를 측정수단(200)의 정전 용량형 센서(210)를 통해 측정함으로써, 강성 측정용 질량체의 하중에 대한 테이블(10)의 강성을 측정하여 측정한 데이터를 측정서버(300)를 통해 비교 분석함에 따라 테이블(10)의 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있는 것이다.

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.

10: 테이블 20: 베드
100: 지그부 110: 지지패널
120: 고정패널 200: 측정수단
210: 정전 용량형 센서 220: 마그넷트 홀더
300: 측정서버 400: 오일 공급부
410: 유정압 베어링 420: 공급라인
430: 공급펌프

Claims (5)

1. 공작기계의 베드에 테이블과 일정 간격 이격되게 다수의 측정수단이 설치될 수 있도록 지지하는 지그부;
   상기 지그부에 결합되며, 오일의 공급량에 따라 부상하는 테이블의 높이차에 대한 변화량을 통해 테이블에 구비된 강성 측정용 질량체의 하중에 따라 달라지는 테이블의 강성을 측정하는 측정수단;
   상기 측정수단에 의해 측정된 전기적 신호를 수집하여 이를 데이터로 변환하여 기록 및 저장하고, 이 데이터를 비교 분석하여 테이블의 강성을 측정하는 측정서버; 및
   상기 테이블의 강성을 측정하기 위해 구비되는 강성 측정용 질량체의 하중에 따라 테이블측으로 오일을 공급하는 오일 공급부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지그부는
   상기 베드와 체결수단에 의해 체결 고정되어 상기 측정수단을 지지하는 지지패널;
   공급되는 오일의 양에 따라 부상하는 테이블의 강성을 측정할 수 있도록 상기 측정수단이 고정 설치되는 고정 프레임
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정수단은 테이블의 상측으로 120도 간격으로 설치된 정전 용량형 센서의 면과 테이블의 측정면 또는 측정점 사이의 높이차, 이 두 면 사이의 유효 면적, 이 정전 용량형 센서와 테이블 사이의 간극에 매개 물질의 유전율 등에 의해 발생되는 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정수단은
   공급되는 오일의 양에 따라 부상하는 테이블의 높이차에 의해 가변되는 전기적 신호를 감지하여 이 전기적 신호의 변화량을 측정서버로 제공하는 정전 용량형 센서;
   상기 정전 용량형 센서와 연결되어 전기적 신호를 주기적으로 발신할 수 있도록 전자석이 구성된 마그넷트 홀더
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일 공급부는
   테이블의 하부에 구성되며, 이 테이블측으로 오일을 공급하는 공급펌프;
   상기 공급펌프와 연결되며, 오일을 테이블측으로 공급하여 테이블을 부상시키는 공급라인; 및
   상기 공급라인 및 테이블과 연결되어 테이블의 높은 정밀도, 높은 강성을 유지하고 장시간 동안 열에 의한 변위가 작도록 하는 유정압 베어링
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 테이블 강성 측정장치.
   

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