KR20140072401A - 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법 - Google Patents

정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법에 관한 것으로, 공작기계의 구조물 자중에 의한 정척 처짐과 그로 인해 발생되는 공구 길이를 고려한 공작기계 위치 오차를 실시간으로 검출하고 보정하여 공작기계 구조물의 구조적 강성을 보장하여 생산성을 향상시키고, 가공 오차를 감소시킬 수 있는 공작기계의 위치 오차 보정 장치 및 보정방법에 관한 것이다.

Description

정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법{POSITION ERROR CORRECTION DEVICE OF MACHINE TOOL USING STATIC DISPLACEMENT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스트레이트 에지, 센서, 수치제어장치 및 보정유닛을 통해 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리, 센서와 스트레이트 에지까지의 거리, 및 센서 데이터에 의해 실시간으로 X축 방향 위치 보정량을 계산하고 이를 보정할 수 있는 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법에 관한 것이다.
터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
일반적으로 현재 사용되고 있는 공작기계는 강력한 절삭력을 통해 생산성을 향상시키기 위해서 공작기계 자체의 구조적 강성에 초점을 두고 설계가 이루어지고 있다. 이에 따라, 오늘날의 공작기계는 구조적 강성을 확보하기 위해 공작기계를 형성하는 각각의 구조물이 대형화되고 필연적으로 구조물의 무게가 증가되고 있는 실정이다. 도 3에 도시된 것처럼, 이러한 공작기계의 각각의 구조물의 무게가 증가 됨에 따라, 공작기계를 형성하는 각각의 구조물의 자중 증가에 의해 정적 처짐에 의한 정적 변형을 증가시키는 문제점이 있다. 이러한 정적 처짐에 의한 정적 변형이 증가되는 경우 공작기계의 진직도 및 직각도와 같은 정적 밀도가 감소되고, 이에 따라 공작물의 가공 오차가 증가되어 가공품의 생산성 및 작업능률을 감소시키는 문제점이 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 종래 공작기계 구조물의 자중에 의한 정적 처짐에 의한 위치 오차를 보정하기 위해 공작기계의 구조물에 대한 유한요소해석(finite element analysis, FEA)을 통해 정적 처짐량을 예측하고, 예측된 정적 처짐량을 고려하여 공작기계의 구조물의 안내면 등을 가공 설계하는 방법을 사용하였다. 또한, 수치제어장치의 진직도 및 직각도 등의 기하학적 오차보정 기능을 통하여 정적 처짐 오차량을 보정하는 방법 등이 사용되었다.
그러나, 이러한 종래 정적 처짐 오차량 보정장치 및 보정방법은 공작기계의 각각의 구조물의 측정 위치마다 처짐 오차량이 다를 경우 보정을 할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 정확한 보정을 하기 위해서 공작기계의 각각의 구조물 측정 위치를 이송축의 전 구간에서 측정을 하고, 이를 데이터 베이스(data base)화 해야 함에 따라 많은 시간과 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0060418
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스트레이트 에지, 센서, 수치제어장치 및 보정유닛을 통해 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리, 센서와 스트레이트 에지까지의 거리, 및 센서 데이터에 의해 실시간으로 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차를 보정을 할 수 있는 보정장치 및 보정방법 제공하여, 정적 처짐에 및 절삭력과 같은 외부요소에 의한 구조물 변형 등에 의한 공작기계의 위치 오차 보정 시간 및 비용을 절감하고, 가공물의 생산성을 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 위치 오차 보정장치를 포함하는 공작기계에 있어서, 컬럼; 상기 컬럼의 상부에 설치되는 크로스 레일; 상기 크로스 레일의 가이드 상에서 이동가능하도록 설치되는 새들; 상기 새들의 일측에 설치되고 하단에 공구를 장착하는 주축; 상기 크로스 레일의 상단면에 길이방향으로 설치되는 스트레이트 에지; 상기 스트레이트 에지까지의 거리를 측정하기 위해, 상기 크로스 레일과 인접한 상기 새들의 상단 일측면에 설치되는 센서; 공작기계의 위치 오차 보정량을 실시간으로 계산할 수 있는 수치제어장치; 및 상기 수치제어장치로부터 전달된 위치 오차 보정량에 의해 정적 처짐에 의한 공작기계의 X축 위치 오차를 보정하는 보정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 수치제어장치는 Z축 서보 제어기와 공구길이 오프셋 메모리부를 통해 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리를 계산할 수 있는 공구 선단 위치 계산부; 상기 센서로부터 측정된 거리 값이 입력되는 센서 입력부; 상기 회전 중심으로부터 상기 스트레이트 에지까지의 거리를 측정하고, 측정된 값이 저장되는 메모리부; 상기 공구 선단 위치 계산부, 센서 입력부, 메모리부의 값들에 의해 X축 방향 위치 오차 보정량을 계산하는 X축 방향 위치 오차 보정량 계산부; 및 상기 X축 방향 위치 오차 보정량 계산부에 의해 계산된 값을 상기 보정유닛으로 전달하는 X축 서보 제어기;를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, 수치제어장치는 보정 기능 선택부 및 상기 센서 입력부를 통해 전달된 데이터를 필터링 하는 필터링부를 추가로 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치의 바람직한 다른 실시예에서, X축 방향 위치 오차 보정량 계산부는 X축 방향 위치 오차 보정량(m)= n*a/b의 식(1)로 계산되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법은 수치제어장치의 보정기능 선택부에 의해 보정 기능을 선택하는 단계; 센서로부터 측정된 거리 데이터를 센서 입력부에 입력하는 단계; 상기 센서 입력부에 입력된 데이터에 의해 센서와 스트레이트 에지 간의 거리를 계산하는 단계; Z축 서보 제어기를 통해 Z축 절대위치를 산출하는 단계; 공구길이 오프셋 메모리부를 통해 공구의 절대길이를 산출하는 단계; 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리를 계산하는 단계; 회전 중심으로부터 상기 스트레이트 에지까지의 거리를 측정하는 단계; X축 방향 위치 오차 보정량을 계산하는 단계; 상기 계산된 X축 방향 위치 오차 보정량을 보정 유닛으로 전송하는 단계; 및 상기 전송된 보정량에 의해 정적 처짐에 의한 X축 방향 위치 오차를 보정하는 단계;로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 센서로부터 측정된 거리 데이터를 센서 입력부에 입력하는 단계 이후에 상기 센서 데이터를 필터링 하는 단계;를 추가로 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 바람직한 다른 실시예에서, X방향 위치 오차와 보정량을 계산하는 단계는 X축 방향 위치 오차 보정량(m)= n*a/b를 갖는 식(2)로 계산될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 바람직한 다른 실시예에서, 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리를 계산하는 단계는 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리(a)= Z축 절대위치 + 공구의 절대길이의 식(3)으로 계산될 수 있다.
본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 보정장치 및 보정방법은 실시간으로 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차를 보정하여 가공물의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 보정장치 및 보정방법은 공작기계의 각각의 구조물의 측정 위치마다 처짐 오차량을 예측하고 그것에 따라 보정량을 결정하는 것이 아니라 실제 정적 처짐에 따른 보정량을 계산하여 보정을 함으로써 정확한 오차 보정을 통해 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 보정장치 및 보정방법은 공작기계의 모든 이송구간에 따라 예상 오차량을 산출할 필요가 없어 정적 처짐에 의한 위치 보정을 위한 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 유한요소해석을 통해 예측된 공작기계 구조물의 정적 처짐량을 나타낸다.
도 2는 종래 Z축을 가장 아래로 내렸을 경우에 유한요소해석을 통해 예측된 공작기계 구조물의 정적 처짐량을 나타낸다.
도 3은 종래 유한요소해석을 통해 에측된 공작기계 구조물의 정적 처짐량에 의한 주축선단에서의 위치 오차량을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정을 위한 개념도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 계산을 위한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 절차도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정을 위한 개념도를 나타내고, 도 5는 도 4에 도시된 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 계산을 위한 개념도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치의 개략도를 나타낸다.
도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치를 설명한다. 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치는 컬럼(20), 크로스 레일(10), 새들(30), 주축(40), 스트레이트 에지(60), 센서(70), 수치제어장치(100), 및 보정유닛(170)으로 이루어진다.
일반적으로, Y축을 따라 이송될 수 있도록 컬럼(20)이 X축을 따라 베드상에 설치된다. 크로스 레일(10)은 컬럼(20)의 상부에 설치된다. 크로스 레일(10)은 새들(30)이 Y축을 따라 이동할 수 있도록 새들(30)을 가이드 하는 2개의 가이드(11, 12)를 구비한다. 이에 따라 새들(30)이 상기 가이드(11, 12)를 따라 Y축 상에서 크로스 레일(10)의 좌우로 이동하면서 공작물을 가공할 수 있다. 주축(40)이 새들의 일측에 설치되고, 공구(50)가 주축의 하단에 장착된다.
본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 일 실시예에 따르면, 진직도가 보장된 스트레이트 에지(60)가 크로스 레일(10)의 상단면에 길이방향으로 설치된다.
센서(70)가 크로스 레일(10)과 인접하도록 새들(30)의 상단 일측면에 설치된다. 이에 따라, 센서(70)는 스트레이트 에지(60)까지의 거리(n)를 실시간으로 측정하고, 측정된 값을 수치제어장치(100)의 알고리즘부(140)를 구성하는 메모리부(143)로 전송하게 된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 센서(70)는 정전 용량형 센서인 것이 바람직하다.
수치제어장치(100)는 공작기계의 위치 오차 보정량을 실시간으로 계산하고 이를 정적 처짐에 의한 X축 위치 오차를 보정하는 보정유닛(170)으로 전송한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 일 실시예에 따르면, 보정유닛(170)은 X축 서보모터로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수치제어장치(100)는, Z축 서보 제어기(110), 공구길이 오프셋 메모리부(120), X축 서보 제어기(130), 공구 선단 위치 계산부(141), 메모리부(143), X축 방향 위치 오차 보정량 계산부(144)로 형성되는 알고리즘부(140), 및 센서 입력부(160)로 이루어진다. 또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 수치제어장치(100)는 보정 기능 선택부(150)를 추가로 구비할 수 있고, 알고리즘부(140)는 필터링부(142)를 추가로 구비할 수 있다.
도 3 내지 5에 도시된 것처럼, 일반적으로 새들(30)과 Z축 슬라이드의 경우 공작기계의 각 구조물의 무게대비 강성이 충분하고, 정적 굽힘 없이 강체와 같이 일차로 움직임에 따라 정적 처짐에 의한 회전 중심(13)과 공구와 주축간의 θ값이 정적 처짐에 의한 회전 중심(13)의 θ값과 동일한 것으로 가정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치는 X축 방향 위치 오차 보정량(m)을 계산하기 위해 θ값의 계산이 요구된다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, θ값은 하기와 같은 식(1)로 구할 수 있다.
tanθ= m/a = n/b ---------- 식(1)
상기 식(1)에서 m은 X 방향 위치 오차 보정량이 되고, 따라서, X방향 위치 오차 보정량(m)은 하기와 같은 식(2)로 구할 수 있다.
X축 방향 위치 오차 보정량(m)= n*a/b ---------- 식(2)
a : 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리
b : 회전 중심으로부터 스트레이트 에지까지의 거리
n : 센서로부터 측정된 거리 값
Z축 서보 제어기(110)에 의해 주축(40) 선단의 Z축 방향의 현재 위치를 실시간으로 산출할 수 있다. 또한, 공구 길이 오프셋 메모리부(120)에 의해 공구의 절대 길이를 실시간으로 산출할 수 있다. 공구 선단 위치 계산부(141)는 Z축 서보 제어기(110)에 의해 산출된 Z축의 절대위치와 공구 길이 오프셋 메모리부(120)에 의해 산출된 공구의 절대길이에 의해 회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a)를 계산할 수 있게 된다. 즉, 회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a)는 하기와 같은 식(3)으로 구할 수 있다.
회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리(a)= Z축 절대위치 + 공구의 절대길이 ---------- 식(3)
센서(60)로부터 측정된 거리 값(n)은 센서(60)로부터 측정되고, 이 값은 수치제어장치(100)의 센서 입력부(160)에 입력된다.
메모리부(143)는 회전 중심(13)으로부터 상기 스트레이트 에지(60)까지의 거리(b)의 측정된 값이 저장된다.
X축 방향 위치 오차 보정량 계산부(144)는 공구 선단 위치 계산부(141)에서 계산된 회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a), 센서로부터 측정된 거리 값이 저장된 센서 입력부(160), 메모리부(120)의 값(a, n, b)들에 의해 X축 방향 위치 오차 보정량(m)을 계산하게 된다.
X축 서보 제어기(130)는 X축 방향 위치 오차 보정량 계산부(144)에 의해 계산된 값(m)을 보정유닛(170)으로 전달한다. 이에 따라, 실시간으로 X축 방향 위치 오차 보정량이 정확하게 계산되고, 오차 보정을 통해 제품의 가공 오차를 감소시키며, 이러한 오차 보정량을 적은 시간과 비용으로 계산하고 보정할 수 있다.
본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 일 실시예에 따르면 수치제어장치(100)는 이러한 X축 방향 위치 오차 보정을 할 것인지 여부를 선택할 수 있는 보정 기능 선택부(150)를 추가로 구비한다. 또한, 센서 입력부(160)를 통해 입력된 값을 필터링하여 정확한 위치 오차 보정량을 계산하기 위해 수치제어장치(100), 보다 구체적으로 알고리즘부(140)는 필터링부(142)를 추가로 구비할 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 일 실시예에 따르면 필터링은 저역(low-pass) 필터나 이동평균(moving average)등을 통해 구현할 수 있다.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정장치의 바람직한 일 실시예에 따르면 보정유닛(170)은 X축 서보모터로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 절차도를 나타낸다.
도 7을 참고하여 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법을 설명한다. 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 오차 보정방법은 보정기능 선택 단계(S1), 센서 데이터를 센서 입력부에 입력하는 단계(S2), 센서와 스트레이트 에지 간의 거리를 계산하는 단계(S4), Z축 절대위치를 산출하는 단계(S5), 공구의 절대길이를 산출하는 단계(S6), 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리를 계산하는 단계(S7), 회전 중심으로부터 스트레이트 에지까지의 거리를 측정하는 단계(S8), X축 방향 위치 오차 보정량을 계산하는 단계(S9), 보정량을 보정 유닛으로 전송하는 단계(S10), 및 X축 방향 위치 오차를 보정하는 단계(S11)로 이루어진다.
수치제어장치(100)의 보정 기능 선택부(150)에 의해 보정 기능을 선택하게 된다. 만약 보정 기능 선책을 하지 않은 경우에는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정을 하지 않게 된다. 보정 기능 선택부(150)에 의해 보정 기능을 선택하게 되면, 센서(60)로부터 측정된 거리 값(n) 센서 입력부(160)에 입력되게 된다.
본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 센서(60)로부터 측정된 거리 데이터를 센서 입력부(160)에 입력하는 단계(S2) 이후에 센서 데이터를 필터링 하는 단계(S3)를 추가로 수행하게 된다. 이에 따라, 정확한 센서 데이터에 따라 정확한 위치 오차 보정을 할 수 있다.
센서 입력부(160)에 입력된 데이터에 의해 센서(70)와 스트레이트 에지(60) 간의 거리(n)를 계산하게 된다. 센서와 스트레이트 에지 간의 거리를 계산한 이후에, Z축 서보 제어기(110)를 통해 Z축 절대위치를 산출하게 된다. Z축 절대위치를 산출한 이후에 공구길이 오프셋 메모리부(120)를 통해 공구의 절대길이를 산출하게 된다. 공구의 절대길이를 산출한 이후에, 회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a)를 계산하게 된다. 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a)는 상기에서 설명된 식(3)에 의해 계산된다.
이후, 회전 중심(13)으로부터 스트레이트 에지(60)까지의 거리(b)를 측정한다. 회전 중심으로부터 스트레이트 에지까지의 거리(b)를 측정한 이후에, X축 방향 위치 오차 보정량을 계산한다. 본 발명에 의한 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, X축 방향 위치 오차 보정량(m)은 상기에서 설명된 식(2)에 의해 계산된다.
X축 방향 위치 오차 보정량(m)의 계산 단계(S9)에서 계산된 X축 방향 위치 오차 보정량을 보정 유닛(170)으로 전송한다. 전송된 보정량에 의해 정적 처짐에 의한 X축 방향 위치 오차를 보정한다.
이에 따라, 수치제어장치(100)에서 실시간으로 X축 방향 위치 오차 보정량을 계산하고 보정유닛에 의해 위치 오차 보정량을 보정함으로써 정확한 위치 오차 보정을 통해 가공 오차를 감소시켜 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서 설명된 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치 및 보정방법은 스트레이트 에지와 센서의 설치 방향을 변경함으로써 Z축 방향의 위치 오차 보정에도 적용 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
10 : 크로스 레일, 11, 12 : 가이드,
13 : 회전 중심, 20 : 컬럼,
30 : 새들, 40 : 주축,
50 : 공구, 60 : 스트레이트 에지,
70 : 센서, 100 : 수치제어장치,
110 : Z축 서보 제어기,
120 : 공구길이 오프셋 메모리부,
130 : X축 서보 제어기, 140 : 알고리즘부,
141 : 공구 선단 위치 계산부, 142 : 필터링부,
143 : 메모리부,
144 : X축 방향 위치 오차 보정량 계산부,
150 : 보정 기능 선택부, 160 : 센서 입력부,
170 : 보정유닛,
S1 : 보정 기능 선택 단계,
S2 : 센서 데이터를 센서 입력부에 입력하는 단계,
S3 : 센서 데이터를 필터링 하는 단계,
S4 : 센서와 스트레이트 에지 간의 거리 계산 단계,
S5 : Z축 절대위치 산출 단계,
S6 : 공구의 절대길이 산출 단계,
S7 : 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리 계산 단계,
S8 : 회전 중심으로부터 스트레이트 에지까지의 거리 측정 단계,
S9 : X축 방향 위치 오차 보정량 계산 단계,
S10 : 보정량을 보정 유닛으로 전송하는 단계,
S11 : X축 방향 위치 오차 보정 단계.

Claims (8)

  1. 위치 오차 보정장치를 포함하는 공작기계에 있어서,
    컬럼(20);
    상기 컬럼(20)의 상부에 설치되는 크로스 레일(10);
    상기 크로스 레일(10)의 가이드(11, 12) 상에서 이동가능하도록 설치되는 새들(30);
    상기 새들(30)의 일측에 설치되고 하단에 공구(50)를 장착하는 주축(40);
    상기 크로스 레일(10)의 상단면에 길이방향으로 설치되는 스트레이트 에지(60);
    상기 스트레이트 에지(60)까지의 거리를 측정하기 위해, 상기 크로스 레일(10)과 인접한 상기 새들(30)의 상단 일측면에 설치되는 센서(70);
    공작기계의 위치 오차 보정량을 실시간으로 계산할 수 있는 수치제어장치(100); 및
    상기 수치제어장치(100)로부터 전달된 위치 오차 보정량에 의해 정적 처짐에 의한 공작기계의 X축 위치 오차를 보정하는 보정유닛(170);을 포함하는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수치제어장치(100)는,
    Z축 서보 제어기(110)와 공구길이 오프셋 메모리부(120)를 통해 회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a)를 계산할 수 있는 공구 선단 위치 계산부(141);
    상기 센서(70)로부터 측정된 거리 값(n)이 입력되는 센서 입력부(160);
    상기 회전 중심(13)으로부터 상기 스트레이트 에지(60)까지의 거리(b)를 측정하고, 측정된 값이 저장되는 메모리부(143);
    상기 공구 선단 위치 계산부(141), 센서 입력부(160), 메모리부(120)의 값(a, n, b)들에 의해 X축 방향 위치 오차 보정량(m)을 계산하는 X축 방향 위치 오차 보정량 계산부(144); 및
    상기 X축 방향 위치 오차 보정량 계산부(144)에 의해 계산된 값(m)을 상기 보정유닛(170)으로 전달하는 X축 서보 제어기(130);를 구비하는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수치제어장치(100)는,
    보정 기능 선택부(150); 및
    상기 센서 입력부(160)를 통해 전달된 데이터를 필터링 하는 필터링부(142);를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 X축 방향 위치 오차 보정량 계산부(144)는
    X축 방향 위치 오차 보정량(m)= n*a/b ---------- 식(2)
    a : 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리
    b : 회전 중심으로부터 스트레이트 에지까지의 거리
    n : 센서로부터 측정된 거리 값
    상기 식(2)로 계산되는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정장치.
  5. 수치제어장치의 보정 기능 선택부(150)에 의해 보정 기능을 선택하는 단계(S1);
    센서(70)로부터 측정된 거리 데이터를 센서 입력부(160)에 입력하는 단계(S2);
    상기 센서 입력부(160)에 입력된 데이터에 의해 상기 센서(70)와 스트레이트 에지 간의 거리(n)를 계산하는 단계(S4);
    Z축 서보 제어기(110)를 통해 Z축 절대위치를 산출하는 단계(S5);
    공구길이 오프셋 메모리부(120)를 통해 공구의 절대길이를 산출하는 단계(S6);
    회전 중심(13)으로부터 공구 선단까지의 거리(a)를 계산하는 단계(S7);
    상기 회전 중심(13)으로부터 상기 스트레이트 에지(60)까지의 거리(b)를 측정하는 단계(S8);
    X축 방향 위치 오차 보정량을 계산하는 단계(S9);
    상기 계산된 X축 방향 위치 오차 보정량을 보정 유닛(170)으로 전송하는 단계(S10); 및
    상기 전송된 보정량에 의해 정적 처짐에 의한 X축 방향 위치 오차를 보정하는 단계(S11);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서(70)로부터 측정된 거리 데이터를 센서 입력부(160)에 입력하는 단계(S2) 이후에,
    상기 센서 데이터를 필터링 하는 단계(S3);를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 X축 방향 위치 오차와 보정량을 계산하는 단계(S9)는,
    X축 방향 위치 오차 보정량(m)= n*a/b ---------- 식(2)
    a : 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리
    b : 회전 중심으로부터 스트레이트 에지까지의 거리
    n : 센서로부터 측정된 거리 값
    상기 식(2)로 계산되는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리를 계산하는 단계(S7)는,
    회전 중심으로부터 공구 선단까지의 거리(a)= Z축 절대위치 + 공구의 절대길이 --------- 식(3)
    상기 식(3)으로 계산되는 것을 특징으로 하는 정적 처짐에 의한 공작기계의 위치 오차 보정방법.
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