KR20140066863A - 테이블 위치 오차의 보정 장치 및 방법 - Google Patents

테이블 위치 오차의 보정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이져 장비 등 별도의 장비를 사용하지 않고 스핀들헤드에 터치센서와 테이블에 위치검출블록을 부가하여 자체적으로 원시적 또는 후발적으로 발생하는 볼스크류의 피치 에러를 검출 및 보정하는 장치 및 방법을 제공함으로서 가공 신뢰도 향상, 제품 제작 비용 감소, 내구성 증가 등의 효과가 있다.

Description

테이블 위치 오차의 보정 장치 및 방법{APPARATUS FOR CORRECTING TABLE POSITION ERROR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공작기계에 있어서 모재를 이송시키는 테이블 위치 오차의 보정 장치 및 방법에 관한 것이며, 구체적으로 상기 테이블을 이송시키는 볼스크류의 변형에 의해 발생한 테이블 위치 오차의 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.
구체적으로 이러한 공작기계는 모재를 가공하는 방식에 따라, 칩(chip)이 발생하는 방식의 절삭가공과 칩이 발생하지 않는 비절삭 방식의 성형가공으로 대별된다. 따라서, 가공 과정 중 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라 하고, 가공 과정 중 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 성형공작기계라고 한다.
상기 절삭공작기계는 크게 모재가 회전하고 고정된 공구가 이동하여 가공하는 터닝센터(Turning Center)와, 공구가 회전하고 모재가 이동하여 가공하는 머시닝센터(Machining Center)로 구분할 수 있다.
이러한 절삭공작기계는 모재를 고정하고 이동하기 위한 주축대와 모재를 가공하기 위한 공구대를 포함한다.
일반적으로, 상기 주축대는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 구성을 가지고 있다. 도 1은 모재를 가공하기 위한 스핀들헤드(10)와, 모재를 고정하고 이송하기 위한 이송부(20)를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 이송부(20)에서 테이블(25)이 제거된 도면이다.
스핀들헤드(10)는 전방에 모재를 가공하기 위한 각종 공구를 클램핑 또는 언클램핑하며, 모재를 가공하기 위해 선택된 공구가 클램핑된 채 회전하여 모재를 가공한다.
이러한 스핀들헤드(10)는 미도시된 컬럼에 의해 상, 하 방향으로 이동가능하며, 새들에 의해 전, 후 방향으로 이동가능하다.
한편, 이송부(20)의 테이블(25)은 모재를 고정하여 좌, 우 방향으로 이동되기 위해, 외주면에 나사산이 형성된 볼스크류(23)와, 상기 볼스크류(23) 일단에 체결되어 상기 볼스크류(23)를 회전시키는 서보모터(21)와, 상기 볼스크류(23)에 체결되어 상기 볼스크류(23) 회전에 의해 이동되는 너트(24)를 구비하고 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 서보모터(21)의 회전력을 효율적으로 전달 받기 위해, 상기 서보모터(21)와 볼스크류(23)는 커플링(22)으로 연결될 수 있다.
이러한 이송부(20)의 구조에 있어서, 테이블(25)을 이송하기 위한 구체적인 방법은 다음과 같다.
제어부에서 지령된 이송 거리는 펄스(pulse) 형태의 신호로 변환되어 서보모터(21)로 전달되고, 전달된 펄스량만큼 상기 서보모터(21)는 회전하게 되며, 서보모터(21)에 고정된 볼스크류(23)는 모터 회전에 따라 회전하게 되고, 볼스크류(23)에 올려져 있는 너트(24) 및 테이블(25)은 상기 볼스크류(23)가 1 회전할 때마다 1 피치 거리만큼 이동하게 된다.
이 경우, 제어부는 서보모터(21)에 구비된 엔코더(26)로써 기록된 서보모터(21)의 회전량을 수신받아 볼스크류(23) 피치 정보를 상기 테이블(25)의 이송 거리로 변환하여 디스플레이부(미도시)에 표시한다.
요컨대, 디스플레이부에 표시된 좌표는 실제 테이블(25)이 이송된 거리가 아니라, 서보모터(21)의 회전수 또는 볼스크류(23)의 회전수와 피치간격을 고려하여 테이블의 이송 거리로 환산한 값인 것이다.
즉, 디스플레이부에 표시되는 좌표치는 테이블(25)의 실제 이송 거리를 나타내지 않고 단순히 서보모터(21)의 회전량을 좌표치로 표시하기 때문에, 볼스크류(23) 외주면에 형성된 나사산의 각각의 피치가 완벽하게 균등하지 않거나, 사용에 의한 열변형(늘어나는 경우)이 발생한다면, 지령된 테이블의 이동 거리(좌표치)와 실제 이동 거리가 다르게 된다.
이러한 현상을 피치 에러(pitch error)라고 한다.
이러한 피치 에러는 볼스크류(23)의 나사산 간의 거리, 즉 피치가 원시적으로 불균일하거나, 사용에 의한 변형에 의해 불균일한 경우에는 테이블(25) 이송 거리를 부정확하게 하므로, 모재의 가공정밀도를 저감시키며, 제품의 수명에 영향을 미치게 한다.
이러한 피치 에러를 측정하는 종래의 방법은 다음과 같다.
먼저, 볼스크류(23)의 회전축에서 실제 스트로크(테이블 이송에 사용되는 볼스크류 길이)를 정의하고, 상기 스트로크를 적어도 두 개 이상의 구간으로 구획한다.
이 후, 제어부(미도시)에서 지령한 축 이송 거리(모터 회전수와 볼스크류(23) 피치를 이용해 계산한 거리)와 공작기계와는 별도로 구비된 레이져 장비(미도시)에서 측정된 실제 이송 거리를 검출한다.
이 후, 검출된 거리에서 오차가 발생한 경우, 레이져 장비에서 측정된 실제 이송 거리를 기준으로 실제 이송 거리와의 오차를 산출하여 서보모터(21)의 회전수를 제어할 수 있는 보정값을 메모리에 입력하고 이를 근거로 볼스크류(23)의 회전수(엄밀하게 서보모터(21)의 회전수)에 대한 제어를 수행하는 것이다.
그러나, 종래에는 별도의 레이져 장비를 구비하여 볼스크류(23)의 변형률을 파악해야 하는 문제점이 있으며, 이를 고려한 보정값을 다시 제어부에 입력하여 테이블(25) 이송 거리를 제어해야 하는 불편함이 있다.
또한, 레이져 장비는 고가이며 별도의 구성으로서 공작기계 사용자는 이러한 레이져 장비의 사용법을 별도로 배워야 하는 문제가 있으며, 사용자가 레이져 장비를 구비하고 있지 아니하면, 레이져 장비를 구비한 공작기계 메이커에게 공작기계를 보내고, 볼스크류(23)의 변형율을 반영할 때까지 비교적 긴 시간 공작기계를 사용할 수 없게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 장비를 요하지 않고 공작기계 이송부의 테이블 위치 오차의 보정을 자체적으로 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 외주면에 나사산이 형성된 볼스크류와, 상기 볼스크류 일단에 체결되어 상기 볼스크류를 회전시키는 서보모터와, 상기 볼스크류에 체결되어 상기 볼스크류 회전에 의해 이동되는 너트와, 상기 너트 상측에 고정되어 상기 볼스크류 회전에 의해 이동되며, 모서리 일측에 위치검출블록이 구비된 테이블과, 상기 위치검출블록에 대한 터치센서가 장착된 스핀들헤드와, 상기 서보모터 회전에 따른 테이블 이송거리의 초기값이 저장된 메모리와, 상기 서보모터를 회전시켜 테이블 이송거리를 산출하고 산출된 이송거리와 상기 메모리에 저장된 이송거리 초기값을 비교하여, 산출된 볼스크류의 피치 변형율을 반영한 보정값을 메모리에 저장하고, 상기 저장된 보정값을 반영하여 서보모터의 회전수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블 위치 오차의 보정 장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 보정값은 볼스크류의 기설정된 구간별로 반영되는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명은, 모서리 일측에 위치검출블록이 구비된 테이블을 이송부의 일단에 위치시키고, 터치센서가 장착된 스핀들헤드를 상기 테이블의 타측 모서리에 위치시키는 단계와, 이 후, 상기 터치센서와 위치검출블록이 접촉할 때까지 상기 테이블을 이송하여 테이블 이송거리를 산출하는 단계와, 이 후, 메모리에 저장된 테이블 이송거리의 초기값과 상기 산출된 테이블 이송거리를 서보모터 회전수로 변환하여 상기 볼스크류의 피치 변형율을 산출하는 단계와, 이 후, 산출된 볼스크류의 피치 변형율을 반영한 보정값을 메모리에 저장하고, 보정값을 볼스크류의 기설정된 구간별로 반영하여 서보모터의 회전수를 제어하는 단계를 포함하는 테이블 위치 오차의 보정 방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 피치 변형율을 반영한 보정값은, 상기 볼스크류를 적어도 두 구간 이상 나누고, 상기 서보모터가 장착된 인접 구간에서 먼 구간으로 갈수록 피치 변형율을 크게 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 피치 변형율을 반영한 보정값은, 미리 볼스크류를 열변형시켜 측정된 구간별 피치 변형율을 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 별도의 장비를 필요로 하지 않고 신속하게 테이블 이송거리에 대한 오차를 조정할 수 있으며, 공정시간 단축, 제품 단가 감소의 효과가 있다.
도 1은 모재를 가공하기 위한 스핀들헤드와, 모재를 고정하고 이송하기 위한 이송부를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 이송부에서 테이블이 제거된 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 위치 오차를 보정하기 위한 장치가 장착된 스핀들헤드와 이송부를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이송부를 측면에서 바라본 개략도.
도 5는 볼스크류의 중앙을 원점으로 정의하여 측정된 보정값의 일실시예.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 이송거리 보정 방법을 도시한 플로우 차트.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 종래와 같이 레이져 장비 등 별도의 장비를 구비하지 않고 자체적으로 볼스크류의 원시적인 하자 또는 후발적인 하자를 감지하여 이로 발생하는 테이블 이송거리의 오차를 보정하는 것에 주요한 기술적 특징이 있으며, 이러한 특징을 이하 중점적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 테이블(250) 위치 오차를 보정하기 위한 장치가 장착된 스핀들헤드(100)와 이송부(200)를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이송부(200)를 측면에서 바라본 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명은 볼스크류(230), 서보모터(210), 너트(240), 테이블(250), 스핀들헤드(100)와, 미도시된 메모리 및 제어부를 포함한다.
스핀들헤드(100)는 전방에 모재를 가공하기 위한 각종 공구가 클램핑 또는 언클램핑되며, 모재를 가공하기 위해 선택된 공구가 클램핑된 채 회전하여 모재를 가공한다. 이러한 스핀들헤드(100)는 미도시된 컬럼에 의해 상, 하 방향으로 이동가능하며, 새들에 의해 전, 후 방향으로 이동가능하다.
종래 기술과 달리 상기 스핀들헤드(100)에는 터치센서(110)가 일측에 장착될 수 있으며, 또한 상기 터치센서(110)는 볼스크류(230)의 피치 에러를 측정할 때에만 사용되므로 공구와 같이 스핀들헤드(100)에 클램핑될 수 있게 별도로 구비될 수 있다.
한편, 상기 서보모터(210)는 외주면에 나사산이 형성된 볼스크류(230) 일단에 체결되어 상기 볼스크류(230)를 회전시킨다. 또한, 상기 서보모터(210)의 회전력을 상기 볼스크류(230)에 효율적으로 전달하기 위해, 상기 서보모터(210)와 볼스크류(230)는 커플링(220)으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 서보모터(210)는 제어부(미도시)로부터 받은 이송 지령만큼 회전하여 상기 볼스크류(230)를 회전시키며, 이러한 서보모터(210)의 회전수는 상기 서보모터(210)의 일측에 구비된 엔코더(260)에 의해 측정되어 제어부로 피드백된다.
한편, 상기 너트(240)는 상기 볼스크류(230)에 체결되어 상기 볼스크류(230) 회전에 의해 이동되며, 이러한 너트(240) 상측에 테이블(250)이 고정되어 테이블(250)이 이송될 수 있는 것이다. 상기 테이블(250)의 모서리 일측에는 상부로 돌출된 위치검출블록(255)이 구비된다.
본 발명은 상기 서보모터(210) 회전에 따른 테이블(250) 이송 거리 초기값이 저장된 메모리(미도시)를 포함한다. 이러한 메모리는 공작기계 내부에 구비된다.
메모리에 저장된 테이블(250) 이송 거리의 초기값은 공작기계의 제품 출하 전 레이져 장비 등으로 정밀하게 측정되어 서보모터(210)의 회전수가 실제 이송 거리에 맞게 회전하도록 계산된 값이 될 수 있으며, 이러한 초기값은 상술한 종래기술에서 피치 에러를 산출하는 방법과 같다.
상기 테이블(250) 이송 거리의 초기값의 일실시예는 도 5를 참조하여 설명될 수 있다. 도 5는 볼스크류(230)의 중앙을 원점으로 정의하여 측정된 보정값의 일실시예이다.
먼저, 볼스크류(230)의 회전축에서 실제 스트로크(테이블 이송에 사용되는 볼스크류 길이)를 정의하고, 상기 스트로크를 적어도 두 개 이상의 구간으로 구획한다. 도 5를 참조하면, 볼스크류(230)의 중앙에 테이블(250)이 위치(정확히 말하자면 너트가 위치)할 때를 원점으로 정의하여 각 구간이 넘버링되어 있다.
이 후, 제어부에서 지령한 축 이송 거리(모터 회전수와 볼스크류(230) 피치를 이용해 계산한 거리)와 레이져 장비(미도시)에서 측정된 실제 이송 거리를 검출한다.
이 후, 검출된 거리에서 오차가 발생한 경우, 레이져 장비에서 측정된 실제 이송 거리를 기준으로 실제 이송 거리와의 오차를 산출하여 서보모터(210)의 회전수를 제어할 수 있는 보정값이 마련되어 메모리에 입력될 수 있다.
한편, 제어부는 상기 서보모터(210)를 회전시켜 테이블(250) 이송 거리를 산출하고, 산출된 이송 거리와 상기 메모리에 저장된 이송 거리 초기값을 비교하여 산출된 볼스크류(230)의 피치 변형율을 반영한 보정값을 메모리에 저장하고, 상기 저장된 보정값을 반영하여 서보모터(210)의 회전수를 제어한다. 이에 대하여 구체적으로 설명하자면 다음과 같다.
상기 제어부에서 지령된 이송 거리는 펄스(pulse) 형태의 신호로 변환되어 서보모터(210)로 전달되며, 전달된 펄스량만큼 상기 서보모터(210)는 회전하게 된다.
이 후, 서보모터(210)에 고정된 볼스크류(230)는 모터 회전에 따라 회전하게 되고, 볼스크류(230)에 올려져 있는 너트(240) 및 테이블(250)은 상기 볼스크류(230)가 1 회전할 때마다 1 피치 거리만큼 이동하게 된다.
이 경우, 제어부는 서보모터(210)에 구비된 엔코더(260)로써 기록된 서보모터(210)의 회전량을 수신받아 볼스크류(230) 피치정보를 상기 테이블(250)의 이송 거리로 변환하여 디스플레이부(미도시)에 표시한다.
요컨대, 디스플레이부에 표시된 좌표는 테이블(250)이 실제로 이송된 거리가 아니라, 서보모터(210)의 회전수 또는 볼스크류(230)의 회전수를 볼스크류 피치를 고려하여 환산된 값이다. 따라서, 볼스크류(230)가 제품 출하시의 초기 상태와 달리 변형이 일어난 경우에는 테이블(250) 이송 거리가 실제 이송 거리와 달라질 수 있으므로, 본 발명은 이러한 이송 거리 오차를 보정할 수 있는 구체적인 방법을 이하 제안한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테이블(250) 이송 거리 보정 방법을 도시한 플로우 차트이며, 도 4 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 볼스크류(230) 피치 에러 보정 방법을 설명하자면 다음과 같다.
먼저, 사용자가 테이블(250) 이송 거리 오차를 보정하기 위해 공작기계의 디스플레이부에 구비된 보정 프로그램을 선택하거나, 또는 별도의 버튼을 누름으로써 볼스크류(230) 피치 에러를 보정하기 위한 제어를 실행한다.
이 후, 제어부는 모서리 일측에 위치검출블록(255)이 구비된 테이블(250)을 이송부(200)의 일단에 위치시키고, 터치센서(110)가 장착된 스핀들헤드(100)를 상기 테이블(250)의 타측 모서리에 위치시킨다(S100).
이 후, 제어부는 상기 터치센서(110)와 위치검출블록(255)이 접촉할 때까지 상기 테이블(250)을 이송하여 테이블(250) 이송 거리를 산출한다(S200). 구체적으로, 상기 터치센서(110)와 위치검출블록(255)의 접촉이 일어난 시점에 상기 터치센서(110)는 제어부에 전기 신호를 보내게 되고, 이 신호를 근거로 제어부는 테이블(250)이 얼마나 이송하였는지 기록하게 된다.
이 후, 메모리에 저장된 테이블(250) 이송 거리의 초기값과 상기 산출된 테이블(250) 이송 거리를 비교하고(S300), 상기 비교값을 서보모터(210) 회전수로 변환하여 상기 볼스크류(230)의 피치 변형율을 산출한다(S400).
여기서 기록한 테이블(250) 이송 거리는 실제 측정한 거리가 아니라 모터의 피드백 엔코더(260)에서 모터가 얼마나 회전하였는지를 볼스크류(230) 피치 간 간격을 이용하여 계산한 거리이므로, 테이블(250) 이송 거리로써 피치 변형율을 산출할 수 있다.
피치 변형율의 산출에 대하여 예를 들자면 다음과 같다.
만약 볼스크류(230)의 피치가 1mm 늘어났다고 가정하고 제어부에 5mm 축 이송을 위해 모터 1 회전이 필요하다는 것이 입력되어 설정된 상태라면, 모터 1 회전시 실제 볼스크류(230)(즉, 볼스크류(230)에 상측에 고정된 테이블(250))는 6mm가 이송하게 되므로, 오차가 발생한다. 이 때, 제어부는 피치 에러가 발생된 볼스크류(230) 구간에서 테이블(250)이 지나갈 때 서보모터(210) 회전을 위해 발생시키는 펄스를 줄여 5/6 바퀴만 모터 회전이 되도록 제어하면 된다.
한편, 산출된 피치 변형율은 볼스크류(230)가 출하 전 상태에서 기계 이송에 의한 열 현상 및 다른 외부 요인으로 인해 변형이 이루어진 값이며, 이 값만큼 볼스크류(230)의 피치 에러 보정을 해 주면 된다.
이 후, 산출된 볼스크류(230)의 피치 변형율을 반영한 보정값을 메모리에 저장하고(S500), 보정값을 볼스크류(230)의 기설정된 구간별로 반영하여 서보모터(210)의 회전수를 제어한다(S600).
상기 보정값의 구간별 반영 방법은 다음과 같이 두 가지 실시예로 설명될 수 있으며, 이와 동일하지 않아도 볼스크류(230) 변형 요인에 의해 적용되는 보정 방법은 본 발명의 기술적 사상에 포함될 것임은 자명하다.
첫째로, 상기 피치 변형율을 반영한 보정값은 상기 볼스크류(230)를 적어도 두 구간 이상 나누고, 상기 서보모터(210)가 장착된 구간에서 먼 구간으로 갈수록 피치 변형율을 크게 적용할 수 있다. 볼스크류(230)의 일단은 서보모터(210), 커플러 및 베어링 등이 위치하고 있기 때문에, 볼스크류(230)가 늘어난다 하더라도 서보모터(210)가 위치한 방향으로는 늘어나기가 어렵다. 이에 반해, 볼스크류(230)의 타단은 볼스크류(230)가 늘어나는 현상을 막는 다른 구성요소가 없기에 자유로이 볼스크류(230)가 늘어날 수 있는 구조로 되어 있다. 그러므로, 볼스크류(230)는 서보모터(210)가 위치하지 않은 방향으로 갈수록 더 쉽게 늘어날 것이라는 사실을 알 수 있다. 요컨대, 기본적으로 볼스크류(230) 전체 변형율은 서보 모터로부터 먼 방향의 구간일수록 더 많은 차이 값을 분배해 넣는 것이 구간별로 일정하게 변형율을 적용하는 것보다 테이블(250) 이송 거리의 오차를 보정하는 것에 유리한 효과가 있다.
둘째로, 상기 피치 변형율을 반영한 보정값은 미리 볼스크류(230)를 열변형시켜 측정된 구간별 피치 변형율을 적용할 수 있다. 구체적으로, 양산 공작기계에 사용되는 특정된 볼스크류(230)를 동일한 환경에서 축 급속 이송 등에 의해 열 변형이 일어나도록 조건을 만든다. 이러한 시험에 의해 열변형으로써 볼스크류(230)가 늘어나게 되면 별도의 정밀한 레이져 측정 장비로 볼스크류(230)의 구간별 피치 간격의 늘어나는 패턴을 분석하여 데이타를 구한다. 즉, 볼스크류(230)의 구간별로 전체 변형량의 몇 %씩 변형 되었는지에 대한 비율을 구한다. 산출된 데이터는 볼스크류(230)의 구간별 늘어나는 비율이므로, 실제 측정된 볼스크류(230) 피치 변형율을 상기 데이터의 비율에 따라 배분하여 피치 에러 보정을 수행할 수 있다.
상기와 같은 장치 및 방법으로 인해, 본 발명은 별도로 고가의 레이져 장비 등을 구비하지 않고 비교적 간단한 구성을 부가하여 자체적으로 볼스크류(230)의 피치 변형에 따른 테이블(250) 이송 거리 오차를 보정할 수 있는 이점이 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
100: 스핀들헤드 110: 터치센서
200: 이송부 210: 서보모터
220: 커플링 230: 볼스크류
240: 너트 250: 테이블
255: 위치결정돌기 260: 엔트리

Claims (5)

  1. 외주면에 나사산이 형성된 볼스크류;
    상기 볼스크류 일단에 체결되어 상기 볼스크류를 회전시키는 서보모터;
    상기 볼스크류에 체결되어 상기 볼스크류 회전에 의해 이동되는 너트;
    상기 너트 상측에 고정되어 상기 볼스크류 회전에 의해 이동되며, 모서리 일측에 위치검출블록이 구비된 테이블;
    상기 위치검출블록에 대한 터치센서가 장착된 스핀들헤드;
    상기 서보모터 회전에 따른 테이블 이송 거리의 초기값이 저장된 메모리;
    상기 서보모터를 회전시켜 테이블 이송 거리를 산출하고 산출된 이송 거리와 상기 메모리에 저장된 이송 거리 초기값을 비교하여, 산출된 볼스크류의 피치 변형율을 반영한 보정값을 메모리에 저장하고, 상기 저장된 보정값을 반영하여 서보모터의 회전수를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블 위치 오차의 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정값은 볼스크류의 기설정된 구간별로 반영되는 것을 특징으로 하는 테이블 위치 오차의 보정 장치.
  3. 모서리 일측에 위치검출블록이 구비된 테이블을 이송부의 일단에 위치시키고, 터치센서가 장착된 스핀들헤드를 상기 테이블의 타측 모서리에 위치시키는 단계;
    이 후, 상기 터치센서와 위치검출블록이 접촉할 때까지 상기 테이블을 이송하여 테이블 이송 거리를 산출하는 단계;
    이 후, 메모리에 저장된 테이블 이송 거리의 초기값과 상기 산출된 테이블 이송 거리를 서보모터 회전수로 변환하여 상기 볼스크류의 피치 변형율을 산출하는 단계;
    이 후, 산출된 볼스크류의 피치 변형율을 반영한 보정값을 메모리에 저장하고, 보정값을 볼스크류의 기설정된 구간별로 반영하여 서보모터의 회전수를 제어하는 단계;를 포함하는 테이블 위치 오차의 보정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피치 변형율을 반영한 보정값은,
    상기 볼스크류를 적어도 두 구간 이상 나누고, 상기 서보모터가 장착된 인접 구간에서 먼 구간으로 갈수록 피치 변형율을 크게 적용하는 것을 특징으로 하는 테이블 위치 오차의 보정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 피치 변형율을 반영한 보정값은,
    미리 볼스크류를 열변형시켜 측정된 구간별 피치 변형율을 적용하는 것을 특징으로 하는 테이블 위치 오차의 보정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200045232A (ko) 2018-10-22 2020-05-04 현대위아 주식회사 공작기계 피치에러 보정방법
CN112355695A (zh) * 2020-11-06 2021-02-12 扬州力创机床有限公司 一种可同时限定多组工件的双工位机床定位装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001009664A (ja) * 1999-06-28 2001-01-16 Amada Eng Center Co Ltd 送りねじの伸び補正方法およびその装置
JP2001287137A (ja) * 2000-04-10 2001-10-16 Kuraki Co Ltd 送りねじ装置の変位補正方法及び装置
JP2002273642A (ja) * 2001-03-16 2002-09-25 Kitamura Mach Co Ltd ボールネジ送り駆動補正方法及びボールネジ送り駆動装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001009664A (ja) * 1999-06-28 2001-01-16 Amada Eng Center Co Ltd 送りねじの伸び補正方法およびその装置
JP2001287137A (ja) * 2000-04-10 2001-10-16 Kuraki Co Ltd 送りねじ装置の変位補正方法及び装置
JP2002273642A (ja) * 2001-03-16 2002-09-25 Kitamura Mach Co Ltd ボールネジ送り駆動補正方法及びボールネジ送り駆動装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200045232A (ko) 2018-10-22 2020-05-04 현대위아 주식회사 공작기계 피치에러 보정방법
CN112355695A (zh) * 2020-11-06 2021-02-12 扬州力创机床有限公司 一种可同时限定多组工件的双工位机床定位装置

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