KR20210020245A - Rotating axis center adjusting method for machining ceter - Google Patents

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KR20210020245A
KR20210020245A KR1020190099240A KR20190099240A KR20210020245A KR 20210020245 A KR20210020245 A KR 20210020245A KR 1020190099240 A KR1020190099240 A KR 1020190099240A KR 20190099240 A KR20190099240 A KR 20190099240A KR 20210020245 A KR20210020245 A KR 20210020245A
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서상준
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현대위아 주식회사
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Abstract

The present invention comprises the steps of: fixing a predetermined measurement object to a table, rotating the table about a rotational axis to be configured, and measuring and storing the positions of the measurement object; obtaining an equation of a circle by using the stored information on the measured positions of the measurement object; estimating whether the measured positions are deviated from a predetermined allowable limit from a circle defined by the equation of a circle; filtering and removing the maximally deviated measured position among the measured positions deviated from the allowable limit; outputting, by repeatedly performing the above steps from the step of obtaining the equation of a circle by using the remaining measured positions after the filtering, the center of the circle, which is obtained at the time when none of the remaining measured positions deviate from the allowable limit, as the center of the rotational axis to be configured. The present invention can improve the processing accuracy of a processed material.

Description

공작기계의 회전축 중심 설정 방법{ROTATING AXIS CENTER ADJUSTING METHOD FOR MACHINING CETER}How to set the center of rotation axis of machine tool{ROTATING AXIS CENTER ADJUSTING METHOD FOR MACHINING CETER}

본 발명은 머시닝센터(Machining Center) 등과 같은 공작기계의 회전축 중심을 설정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for setting the center of a rotation axis of a machine tool such as a machining center.

공작기계의 회전축 중심은 가공소재가 고정되는 테이블 또는 헤드의 회전축 중심을 말한다.The center of the rotation axis of the machine tool refers to the center of the rotation axis of the table or head on which the workpiece is fixed.

상기 공작기계의 가공소재를 가공하기 위한 공구는 상기 테이블 또는 헤드(이하 "테이블"로 통칭하기로 함)의 회전축 중심에 대한 정보를 기반으로 이송되면서 가공하여 공작물을 완성하게 되므로, 상기 공구를 이송시키는 제어장치에서는 상기 테이블의 회전축 중심에 대한 정확한 정보를 알고 있어야 한다.The tool for processing the machining material of the machine tool is processed while being transferred based on information on the center of the rotation axis of the table or head (hereinafter referred to as "table") to complete the work, so the tool is transferred. In the control device to be used, accurate information on the center of the rotation axis of the table must be known.

그러나, 온도 등과 같은 환경 요인, 마모 등 공작기계 자체의 기계적 요인 등 다양한 원인에 의해, 실제 테이블의 회전축 중심은 미세하게 변화하게 마련이어서, 설사 어느 시점에 상기 제어장치가 실제 테이블의 회전축 중심을 정확히 알고 있었다고 하더라도, 시간이 경과하면, 실제 테이블의 회전축 중심은 상기 제어장치가 알고 있는 회전축 중심과는 달라질 수 있다.However, due to various causes such as environmental factors such as temperature, mechanical factors of the machine tool itself such as wear, etc., the center of the rotation axis of the actual table is slightly changed, so even at some point, the control device accurately sets the center of the rotation axis of the actual table. Even if known, as time elapses, the center of the rotation axis of the actual table may be different from the center of the rotation axis known by the control device.

따라서, 공작기계에서 가공소재를 가공하기 전에는 상기 제어장치가 보유하고 있는 테이블의 회전축 중심에 대한 정보를 현재의 실질적인 테이블 회전축 중심으로 업데이트하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to update the information on the center of the rotation axis of the table held by the control device to the actual center of the rotation axis of the table before processing the workpiece in the machine tool.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the background technology of the present invention are only for enhancing an understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art. Will be

KR 10-2013-0072421 AKR 10-2013-0072421 A

본 발명은 공작기계의 테이블 회전축 중심을 보다 정확하게 측정 및 산출하여, 공작기계에 적용할 수 있도록 함으로써, 가공소재의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 공작기계의 회전축 중심 설정방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to provide a method for setting the center of a rotation axis of a machine tool to improve the processing precision of a workpiece by measuring and calculating the center of the table rotation axis of a machine tool more accurately and applying it to a machine tool. have.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 공작기계의 회전축 중심 설정 방법은,The method for setting the center of the rotation axis of the machine tool of the present invention for achieving the above object,

소정의 측정 대상물을 테이블에 고정시키고, 상기 테이블을 설정 대상 회전축을 중심으로 회전시키면서, 상기 측정 대상물의 위치들을 측정하여 저장하는 단계와;Fixing a predetermined measurement object to a table and rotating the table about a rotation axis to be set, measuring and storing positions of the measurement object;

상기 저장된 측정 대상물의 측정 위치들에 대한 정보를 이용하여 원의 방정식을 구하는 단계와;Obtaining an equation of a circle by using the stored information on the measurement positions of the measurement object;

상기 원의 방정식에 의한 원으로부터 상기 측정 위치들이 소정의 허용한계를 벗어나는지 평가하는 단계와;Evaluating whether the measurement positions deviate from a predetermined allowable limit from the circle according to the circle equation;

상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치들 중 최대로 벗어나는 측정 위치를 필터링하여 제거하는 단계와;Filtering and removing a measurement location that exceeds the maximum among measurement locations that are outside the allowable limit;

상기 필터링 후 남은 측정 위치들을 이용하여 상기 원의 방정식을 구하는 단계부터 반복적으로 수행하여, 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 출력하는 단계;Iteratively performs from the step of obtaining the equation of the circle using the remaining measurement positions after the filtering, and outputs the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit as the center of the rotation axis to be set. step;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It characterized in that it is configured to include.

상기 측정 대상물은 데이텀볼이며, 상기 테이블의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 데이텀볼을 위치시키고, 상기 테이블을 회전시키면서 프로브로 상기 데이텀볼의 위치를 측정할 수 있다.The measurement object is a datum ball, and the datum ball may be positioned at a position spaced apart from the center of the table, and the position of the datum ball may be measured with a probe while rotating the table.

상기 원의 방정식을 구하는 단계에서는, 선형대수법을 이용한 선형 최소자승법을 사용하여 원의 방정식을 구할 수 있다.In the step of obtaining the equation of the circle, the equation of the circle may be obtained using a linear least squares method using a linear algebra method.

상기 최소자승법에 의하여 원의 방정식을 구하는 방법은,The method of obtaining the equation of a circle by the least squares method,

구하고자 하는 원의 중심 좌표를 (a, b)라고 하고, 상기 원의 반경을 r이라고 할 때,When the center coordinates of the circle to be obtained are (a, b) and the radius of the circle is r,

X = pinv(A)·B = (AT·A)-1·AT·B의 수식에 의해 구하며,X = pinv(A) · B = (A T · A) -1 · A T · B.

여기서, here,

Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
이고,
Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
ego,

c= a2 + b2 - r2이며,c= a 2 + b 2 -r 2 ,

(xn, yn)은 상기 측정된 대상물의 위치 좌표일 수 있다.(x n , y n ) may be the position coordinates of the measured object.

상기 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나는지 평가하는 단계에서는,In the step of evaluating whether the measurement positions are outside the tolerance limit,

다음 수식을 만족하면, 허용한계를 벗어나는 것으로 판단하며;If the following equation is satisfied, it is determined that it is out of the allowable limit;

(x-a)2+(y-b)2 > (r-k)2 (xa) 2 +(yb) 2 > (rk) 2

여기서, (a, b)는 상기 원의 방정식에 의한 원의 중심 좌표, r은 상기 원의 반경이며,Here, (a, b) is the center coordinate of the circle according to the equation of the circle, r is the radius of the circle,

(x, y)는 상기 측정 위치 좌표이고;(x, y) is the measurement position coordinate;

k는 상기 허용한계일 수 있다.k may be the allowable limit.

상기 필터링하는 단계에서는 (x-a)2+(y-b)2의 값이 가장 큰 측정 위치를 상기 허용한계를 최대로 벗어나는 측정 위치로 판단하여 제거할 수 있다.In the filtering step, a measurement location having the largest value of (xa) 2 + (yb) 2 may be determined as a measurement location exceeding the allowable limit and removed.

상기 출력하는 단계에서는 상기 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 공작기계의 인터페이스 장치를 통해 디스플레이할 수 있다.In the outputting step, the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit may be displayed through an interface device of the machine tool.

상기 출력하는 단계에서는 상기 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 공작기계의 제어장치에 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 설정할 수 있다.In the outputting step, the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit may be set as the center of the rotation axis to be set in the control device of the machine tool.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계의 회전축 중심 설정 장치는,In addition, the apparatus for setting the center of the rotation axis of the machine tool according to the present invention for achieving the above object,

테이블에 고정된 데이텀볼을 설정 대상 회전축을 중심으로 회전시키면서, 상기 데이텀볼의 위치들을 측정하여 저장하는 측정입력부와;A measurement input unit for measuring and storing positions of the datum ball while rotating the datum ball fixed to the table around a rotation axis to be set;

상기 측정입력부에 저장된 상기 측정 위치 정보들을 이용하여 원의 방정식을 구하는 원계산부와;A circle calculator that calculates an equation of a circle using the measurement position information stored in the measurement input unit;

상기 구해진 원의 방정식에 따른 원으로부터 상기 측정 위치들이 소정의 허용한계를 벗어나는지 판단하고, 최대로 벗어나는 측정 위치를 제거하는 오차계산부와;An error calculation unit that determines whether the measurement positions deviate from a predetermined allowable limit from a circle according to the obtained circle equation, and removes a measurement position deviating to the maximum;

상기 오차계산부에서 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 출력하는 출력부;An output unit for outputting a center of a circle according to an equation of a circle when it is determined by the error calculation unit that there is no more measurement position outside the allowable limit;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It characterized in that it is configured to include.

상기 원계산부는 상기 오차계산부에서 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 더 이상 존재하지 않는다고 판단될 때까지, 상기 오차계산부에서 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치를 제외하고 남은 측정 위치들로 반복적으로 원의 방정식을 구하도록 구성될 수 있다.Until the error calculation unit determines that there is no longer a measurement position that is outside the allowable limit, the original calculation unit repeatedly circles the remaining measurement positions excluding a measurement position that is outside the allowable limit by the error calculation unit. Can be constructed to find the equation of

상기 출력부는 상기 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 공작기계의 제어장치에 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 업데이트하도록 구성될 수 있다.The output unit may be configured to update the center of the circle according to the equation of the circle when it is determined that there is no longer a measurement position outside the allowable limit to the center of the rotation axis to be set in the control device of the machine tool.

상기 출력부는 상기 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 디스플레이하는 공작기계의 인터페이스장치로 구성될 수 있다.The output unit may be configured as an interface device of a machine tool that displays the center of a circle according to an equation of a circle when it is determined that there is no longer a measurement position outside the allowable limit.

본 발명은 공작기계의 테이블 회전축 중심을 보다 정확하게 측정 및 산출하여, 공작기계에 적용할 수 있도록 함으로써, 가공소재의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한다.The present invention makes it possible to more accurately measure and calculate the center of a table rotation axis of a machine tool and apply it to a machine tool, thereby improving the processing precision of a processed material.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계의 회전축 중심 설정 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 2는 본 발명을 적용할 수 있는 공작기계에서, 측정 대상물인 데이텀볼을 테이블에 고정시킨 상태에서, 테이블을 회전시키면서 프로브로 데이텀볼의 궤적 좌표를 측정하는 것을 설명한 도면,
도 3은 도 2와 같은 방법으로 측정된 데이텀볼의 궤적에 따른 측정 위치들을 부드러운 선으로 연결한 폐곡선을 도시한 도면,
도 4는 도 3에 상기 측정 위치들에 대한 정보를 이용하여 구한 원의 방정식에 따른 원을 함께 표시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 공작기계의 회전축 중심 설정 장치의 실시예를 설명한 도면이다.1 is a flow chart showing an embodiment of a method for setting a center of a rotation axis of a machine tool according to the present invention,
FIG. 2 is a view explaining measuring the trajectory coordinates of a datum ball with a probe while rotating the table in a machine tool to which the present invention can be applied, while a datum ball as a measurement object is fixed to the table;
FIG. 3 is a view showing a closed curve in which measurement positions according to the trajectory of a datum ball measured in the same manner as in FIG. 2 are connected with a smooth line;
FIG. 4 is a diagram showing a circle according to an equation of a circle obtained using information on the measurement positions in FIG. 3;
5 is a view illustrating an embodiment of an apparatus for setting a center of a rotation axis of a machine tool according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명 공작기계의 회전축 중심 설정 방법의 실시예는, 소정의 측정 대상물(3)을 테이블(1)에 고정시키고, 상기 테이블(1)을 설정 대상 회전축(7)을 중심으로 회전시키면서, 상기 측정 대상물(3)의 위치들을 측정하여 저장하는 단계(S10)와; 상기 저장된 측정 대상물(3)의 측정 위치들에 대한 정보를 이용하여 원의 방정식을 구하는 단계(S20)와; 상기 원의 방정식에 의한 원으로부터 상기 측정 위치들이 소정의 허용한계를 벗어나는지 평가하는 단계(S30)와; 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치들 중 최대로 벗어나는 측정 위치를 필터링하여 제거하는 단계(S40)와; 상기 필터링 후 남은 측정 위치들을 이용하여 상기 원의 방정식을 구하는 단계부터 반복적으로 수행하여, 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 상기 설정 대상 회전축(7)의 중심으로 출력하는 단계(S50)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, in an embodiment of the method for setting the center of the rotation axis of the machine tool according to the present invention, a predetermined measurement object 3 is fixed to a table 1, and the table 1 is set around the rotation axis 7 to be set. While rotating to, measuring and storing the positions of the measurement object (3) (S10); Obtaining (S20) an equation of a circle using the stored information on the measurement positions of the measurement object (3); Evaluating whether the measurement positions deviate from a predetermined allowable limit from the circle according to the circle equation (S30); Filtering and removing a measurement location that deviates to the maximum among measurement locations outside the allowable limit (S40); From the step of obtaining the equation of the circle by using the remaining measurement positions after the filtering, the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit is the center of the rotation axis 7 to be set. It is configured to include a step (S50) of outputting.

즉, 본 발명은 테이블(1)에 측정 대상물(3)을 고정하여 회전시키면서, 그 대상물(3)이 그리는 궤적 상의 좌표들을 획득한 후, 이들 좌표들을 기반으로 원의 방정식을 구하고, 그 구해진 원의 방정식에 의해 생성된 원으로부터 가장 많이 벗어난 측정 위치에 대한 정보를 차례로 제외시키면서, 남아있는 측정 위치 데이터들로 반복적으로 원의 방정식을 구하여, 최종적으로 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 될 때의 원의 중심을 상기 설정 대상 회전축(7)의 중심으로 출력하도록 하는 것이다.That is, in the present invention, while fixing and rotating the measurement object 3 on the table 1, after obtaining the coordinates on the trajectory drawn by the object 3, an equation of a circle is obtained based on these coordinates, and the obtained circle The equation of the circle is repeatedly obtained from the remaining measurement position data while excluding information on the measurement position that deviates the most from the circle generated by the equation of, so that all remaining measurement positions do not exceed the tolerance limit. The center of the circle is output to the center of the rotation axis 7 to be set.

여기서, 상기 측정 대상물(3)은 도 2에 예시된 바와 같은 데이텀볼(datum ball)을 사용할 수 있으며, 이외에도 테이블(1)의 회전 시 상기 테이블(1) 상의 특정 위치가 그리는 원의 궤적을 프로브(5)로 효과적으로 측정할 수 있으면 어떤 형상의 대상물(3)도 가능할 것이다. 또한, 상기 설정 대상 회전축(7)은 공작기계의 C축이 될 수 있으며, A축도 가능할 것이다.Here, the measurement object 3 may use a datum ball as illustrated in FIG. 2, and in addition, when the table 1 is rotated, the trajectory of a circle drawn by a specific position on the table 1 is probed. If it can be measured effectively with (5), an object (3) of any shape would be possible. In addition, the setting target rotation shaft 7 may be the C axis of the machine tool, and the A axis may also be possible.

도 2를 참조하면 본 실시예에서는, 상기 테이블(1)의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 데이텀볼을 위치시키고, 상기 테이블(1)을 회전시키면서 공작기계의 프로브(5)로 상기 데이텀볼의 위치를 측정하고 이렇게 측정된 좌표들을 저장하도록 한다.Referring to FIG. 2, in the present embodiment, the datum ball is positioned at a position spaced apart from the center of the table 1, and the position of the datum ball with the probe 5 of the machine tool while rotating the table 1 Measure and store the measured coordinates.

도 3은 상기와 같은 방법으로 측정된 데이텀볼의 궤적에 따른 측정 위치들을 부드러운 선으로 연결한 폐곡선(9)으로서, 우하측이 돌출된 개략적인 원의 형태를 보이고 있다.3 is a closed curve 9 in which measurement positions according to the trajectory of a datum ball measured by the above method are connected with a smooth line, showing a schematic circle shape with a protruding lower right side.

본 실시예에서, 상기 원의 방정식을 구하는 단계에서는, 선형대수법을 이용한 선형 최소자승법을 사용하여 원의 방정식을 구하는데, 물론 이외에 가우스-뉴턴 방법을 이용한 비선형 최소자승법, Levenberg-Marquardt 방법을 이용한 비선형 최소자승법 둥을 사용할 수도 있을 것이다.In this embodiment, in the step of obtaining the equation of the circle, the equation of the circle is obtained using a linear least-squares method using a linear algebra method, and of course, a nonlinear least-squares method using a Gauss-Newton method and a Levenberg-Marquardt method are used. You could also use nonlinear least squares.

상기 본 실시예에 따라 상기 선형대수법을 이용한 최소자승법에 의하여 원의 방정식을 구하는 방법은,The method of obtaining the equation of a circle by the least squares method using the linear algebra method according to the present embodiment,

구하고자 하는 원의 중심 좌표를 (a, b)라고 하고, 상기 원의 반경을 r이라고 할 때,When the center coordinates of the circle to be obtained are (a, b) and the radius of the circle is r,

X = pinv(A)·B = (AT·A)-1·AT·B의 수식에 의해 구하며,X = pinv(A) · B = (A T · A) -1 · A T · B.

여기서, here,

Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
이고,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
ego,

c= a2 + b2 - r2이며,c= a 2 + b 2 -r 2 ,

(xn, yn)은 상기 측정된 대상물(3)의 위치 좌표이다.(x n , y n ) is the position coordinate of the measured object 3.

참고로, 상기와 같은 수식은 다음과 같은 과정에 의해 유도된 것이다.For reference, the above equation is derived by the following process.

원의 중심좌표가 (a, b)인 원의 방정식을 (x - a)2 + (y - b) 2 = r2 라고 하면, 이 식은 If the equation for a circle whose center coordinates are (a, b) is (x-a) 2 + (y-b) 2 = r 2 , then this equation is

x2 + y2 - 2ax - 2by + a2 + b2 - r2 = 0 와 같이 정리되고, x 2 + y 2 - 2ax - 2by + a 2 + b 2 - r 2 = 0 and organized, such as,

여기서 c = a2 + b2 - r2로 설정하면, 위 식은Here, if c = a 2 + b 2 -r 2 is set, the above equation is

-2xa - 2yb + c = -x2 - y2와 같이 정리되며, 이 식을 행렬식으로 표현하면, It is summarized as -2xa-2yb + c = -x 2 -y 2, and if this expression is expressed as a determinant,

Figure pat00007
이 되고, 이를 간략히 표현하면,
Figure pat00007
Becomes, and to put it briefly,

AX = B 가 되며, 이로부터AX = B, from which

X = pinv(A) ·B = (AT · A)-1 · AT · B의 수식을 얻게 되는 것이다.X = pinv(A) ·B = (A T · A) -1 · A T · B.

도 3에 표시된 측정 위치들을 사용하여, 상기한 바와 같은 방법에 의해 원의 방정식을 구하여, 이 원의 방정식에 따른 원(11)을 도 4와 같이 함께 도시하면, 상기 원의 방정식에 의해 그려진 원과 상기 데이텀볼의 궤적을 연결한 폐곡선(9) 사이에 우하측과 같이 가장 크게 벗어난 지점(A)이 확인될 수 있다.Using the measurement positions shown in Fig. 3, the equation of a circle is obtained by the method as described above, and a circle 11 according to the equation of the circle is shown together as shown in Fig. 4, the circle drawn by the equation of the circle A point (A) that deviates the most as shown in the lower right may be identified between the closed curve 9 connecting the trajectory of the datum ball and the datum ball.

이와 같이 다른 측정 위치들과 달리, 원의 방정식에 의한 원(11)으로부터 크게 벗어난 측정 위치는, 상기 원의 방정식을 계산할 때, 원의 중심을 전체적으로 이동시켜서, 실질적인 원의 중심을 크게 왜곡시키는 역할을 하며, 결과적으로 공작기계의 회전축 중심의 정확도를 떨어뜨려서 가공물의 정확도를 저하시키게 된다.Unlike other measuring positions as described above, the measuring position largely deviated from the circle 11 by the circle's equation serves to largely distort the actual center of the circle by moving the center of the circle as a whole when calculating the circle's equation. As a result, the accuracy of the center of the rotation axis of the machine tool is degraded, thereby reducing the accuracy of the workpiece.

따라서, 본 발명에서는 이와 같이 일련의 측정 데이터들로부터 결정되는 원의 방정식에 의한 원(11)으로부터 크게 벗어나는 측정 위치들을 차례로 제거하여 그 영향력을 배제하도록 함으로써, 보다 정확한 회전축 중심을 계산할 수 있도록 하는 것이다.Accordingly, in the present invention, measurement positions that deviate greatly from the circle 11 by the equation of the circle determined from the series of measurement data are sequentially removed and their influence is eliminated, so that a more accurate rotation axis center can be calculated. .

즉, 상기 측정 위치들이 상기와 같이 소정의 허용한계를 벗어나는지를 평가하여, 그 결과에 따라 해당 측정 위치를 제거할지 여부를 결정하는 것으로서, 본 실시예에서 상기 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나는지 평가하는 단계에서는,That is, it is to evaluate whether the measurement locations are out of the predetermined allowable limit as described above, and determine whether to remove the measurement location according to the result, and evaluate whether the measurement locations are outside the allowable limit in this embodiment. At the stage of doing,

다음 수식을 만족하면, 허용한계를 벗어나는 것으로 판단하며;If the following equation is satisfied, it is determined that it is out of the allowable limit;

(x-a)2+(y-b)2 > (r-k)2 (xa) 2 +(yb) 2 > (rk) 2

여기서, (a, b)는 상기 원의 방정식에 의한 원의 중심 좌표, r은 상기 원의 반경이며,Here, (a, b) is the center coordinate of the circle according to the equation of the circle, r is the radius of the circle,

(x, y)는 상기 측정 위치 좌표이고;(x, y) is the measurement position coordinate;

k는 상기 허용한계이다.k is the allowable limit.

따라서, 상기 허용한계 k는 해당 공작기계의 정밀도를 고려하여 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정되는 것이 바람직할 것이다.Therefore, it is preferable that the allowable limit k is determined by design by a number of experiments and analysis in consideration of the precision of the machine tool.

상기 필터링하는 단계에서는 각 측정 위치에 대하여 (x-a)2+(y-b)2의 값을 계산하여, 이 값이 가장 큰 측정 위치를 상기 허용한계를 최대로 벗어나는 측정 위치로 판단하여 제거하도록 한다. In the filtering step, a value of (xa) 2 +(yb) 2 is calculated for each measurement location, and the measurement location having the largest value is determined as a measurement location that exceeds the allowable limit and is removed.

상기와 같이 허용한계를 최대로 벗어나는 측정 위치를 제거한 후에는 다시 남아 있는 측정 위치들만을 가지고 상기 원의 방정식을 구하는 단계부터 반복적으로 상기 일련의 단계들을 수행한다.As described above, after removing the measurement position that exceeds the maximum allowable limit, the series of steps are repeatedly performed from the step of obtaining the equation of the circle with only the remaining measurement positions.

이후, 상기 출력하는 단계에서는 상기 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 상기 원의 방정식에 의한 원의 중심을 공작기계의 인터페이스 장치를 통해 디스플레이 하도록 할 수 있으며, 아울러 상기 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 상기 원의 방정식에 의한 원의 중심을 당해 공작기계의 제어장치에 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 설정하도록 할 수 있다.Thereafter, in the outputting step, the center of the circle by the equation of the circle when all the remaining measurement positions do not exceed the allowable limit may be displayed through an interface device of the machine tool. When all measurement positions do not exceed the allowable limit, the center of the circle according to the circle equation may be set as the center of the rotation axis to be set in the control device of the machine tool.

상기한 바와 같은 본 발명의 공작기계의 회전축 중심 설정 방법을 구현하는 장치는, 도 5에 예시된 바와 같이, 테이블(1)에 고정된 데이텀볼을 설정 대상 회전축을 중심으로 회전시키면서, 상기 데이텀볼의 위치들을 측정하여 저장하는 측정입력부(20)와; 상기 측정입력부(20)에 저장된 상기 측정 위치 정보들을 이용하여 원의 방정식을 구하는 원계산부(22)와; 상기 구해진 원의 방정식에 따른 원으로부터 상기 측정 위치들이 소정의 허용한계를 벗어나는지 판단하고, 최대로 벗어나는 측정 위치를 제거하는 오차계산부(24)와; 상기 오차계산부(24)에서 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 출력하는 출력부(26)를 포함하여 구성된다.The apparatus for implementing the method for setting the center of the rotation axis of the machine tool of the present invention as described above, as illustrated in FIG. 5, rotates the datum ball fixed to the table 1 around the rotation axis to be set, and the datum ball A measurement input unit 20 for measuring and storing the positions of; A circle calculation unit 22 for obtaining an equation of a circle using the measurement position information stored in the measurement input unit 20; An error calculation unit (24) for determining whether the measurement positions deviate from a predetermined allowable limit from a circle according to the obtained circle equation, and removing a measurement position deviating to the maximum; And an output unit 26 for outputting the center of the circle according to the equation of the circle when the error calculation unit 24 determines that there is no more measurement position outside the allowable limit.

상기 원계산부(22)는 상기 오차계산부(24)에서 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 더 이상 존재하지 않는다고 판단될 때까지, 상기 오차계산부(24)에서 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치를 제외하고 남은 측정 위치들로 반복적으로 원의 방정식을 구하도록 구성된다.The original calculation unit 22 determines the measurement position outside the allowable limit by the error calculation unit 24 until it is determined that the error calculation unit 24 determines that there is no longer a measurement position outside the allowable limit. Except for the remaining measurement positions, it is configured to repeatedly obtain the equation of the circle.

상기 출력부(26)는 상기 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 공작기계의 제어장치에 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 업데이트하도록 구성될 수 있다.The output unit 26 may be configured to update the center of the circle according to the equation of the circle when it is determined that there is no longer a measurement position outside the allowable limit to the center of the set target rotation axis in the control device of the machine tool. have.

또한, 상기 출력부(26)는 상기 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 디스플레이하는 공작기계의 인터페이스장치로 구성될 수 있다.In addition, the output unit 26 may be configured as an interface device of a machine tool that displays the center of a circle according to an equation of a circle when it is determined that there is no longer a measurement position outside the allowable limit.

상기 본 발명에 따른 공작기계의 회전축 중심 설정 장치는 기존의 공작기계 내에 각각의 기능을 구현할 수 있도록 일체화되는 것이 바람직할 것이며, 상술한 본 발명의 공작기계의 회전축 중심 설정 방법을 따라 구동되므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.It is preferable that the apparatus for setting the center of the rotation axis of the machine tool according to the present invention is integrated so that each function can be implemented in the existing machine tool, and is driven according to the method for setting the center of the rotation axis of the machine tool of the present invention. The detailed description above is omitted.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, it is understood in the art that the present invention can be variously improved and changed within the scope of the technical spirit of the present invention provided by the following claims. It will be obvious to a person of ordinary knowledge.

1; 테이블
3; 측정 대상물
5; 프로브
7; 설정 대상 회전축
9; 폐곡선
11; 원의 방정식에 따른 원
20; 측정입력부
22; 원계산부
24; 오차계산부
26; 출력부One; table
3; Object to be measured
5; Probe
7; Setting target rotation axis
9; Closed curve
11; Circle according to the circle equation
20; Measurement input
22; Calculation Department
24; Error calculation section
26; Output

Claims (12)

소정의 측정 대상물을 테이블에 고정시키고, 상기 테이블을 설정 대상 회전축을 중심으로 회전시키면서, 상기 측정 대상물의 위치들을 측정하여 저장하는 단계와;
상기 저장된 측정 대상물의 측정 위치들에 대한 정보를 이용하여 원의 방정식을 구하는 단계와;
상기 원의 방정식에 의한 원으로부터 상기 측정 위치들이 소정의 허용한계를 벗어나는지 평가하는 단계와;
상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치들 중 최대로 벗어나는 측정 위치를 필터링하여 제거하는 단계와;
상기 필터링 후 남은 측정 위치들을 이용하여 상기 원의 방정식을 구하는 단계부터 반복적으로 수행하여, 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 출력하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.Fixing a predetermined measurement object to a table and rotating the table about a rotation axis to be set, measuring and storing positions of the measurement object;
Obtaining an equation of a circle by using the stored information on the measurement positions of the measurement object;
Evaluating whether the measurement positions deviate from a predetermined allowable limit from the circle according to the circle equation;
Filtering and removing a measurement location that exceeds the maximum among measurement locations that are outside the allowable limit;
Iteratively performs from the step of obtaining the equation of the circle using the remaining measurement positions after the filtering, and outputs the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit as the center of the rotation axis to be set. step;
Method for setting the center of the rotation axis of the machine tool, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서,
상기 측정 대상물은 데이텀볼이며, 상기 테이블의 중심으로부터 이격된 위치에 상기 데이텀볼을 위치시키고, 상기 테이블을 회전시키면서 프로브로 상기 데이텀볼의 위치를 측정하는 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method according to claim 1,
The measurement object is a datum ball, positioning the datum ball at a position spaced apart from the center of the table, and measuring the position of the datum ball with a probe while rotating the table
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 원의 방정식을 구하는 단계에서는, 선형대수법을 이용한 선형 최소자승법을 사용하여 원의 방정식을 구하는 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method according to claim 1,
In the step of obtaining the equation of the circle, the equation of the circle is obtained using a linear least squares method using a linear algebra method.
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 3에 있어서,
상기 최소자승법에 의하여 원의 방정식을 구하는 방법은,
구하고자 하는 원의 중심 좌표를 (a, b)라고 하고, 상기 원의 반경을 r이라고 할 때,
X = pinv(A)·B = (AT·A)-1·AT·B의 수식에 의해 구하며,
여기서,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
이고,
c= a2 + b2 - r2이며,
(xn, yn)은 상기 측정된 대상물의 위치 좌표인 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method of claim 3,
The method of obtaining the equation of a circle by the least squares method,
When the center coordinates of the circle to be obtained are (a, b) and the radius of the circle is r,
X = pinv(A) · B = (A T · A) -1 · A T · B.
here,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
ego,
c= a 2 + b 2 -r 2 ,
(x n , y n ) is the position coordinate of the measured object
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나는지 평가하는 단계에서는,
다음 수식을 만족하면, 허용한계를 벗어나는 것으로 판단하며;
(x-a)2+(y-b)2 > (r-k)2
여기서, (a, b)는 상기 원의 방정식에 의한 원의 중심 좌표, r은 상기 원의 반경이며,
(x, y)는 상기 측정 위치 좌표이고;
k는 상기 허용한계인 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method according to claim 1,
In the step of evaluating whether the measurement positions are outside the tolerance limit,
If the following equation is satisfied, it is determined that it is out of the allowable limit;
(xa) 2 +(yb) 2 > (rk) 2
Here, (a, b) is the center coordinate of the circle according to the equation of the circle, r is the radius of the circle,
(x, y) is the measurement position coordinate;
k is the allowable limit
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 5에 있어서,
상기 필터링하는 단계에서는 (x-a)2+(y-b)2의 값이 가장 큰 측정 위치를 상기 허용한계를 최대로 벗어나는 측정 위치로 판단하여 제거하는 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method of claim 5,
In the filtering step, the measurement location with the largest value of (xa) 2 + (yb) 2 is determined as the measurement location that exceeds the allowable limit and is removed.
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 출력하는 단계에서는 상기 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 공작기계의 인터페이스 장치를 통해 디스플레이하는 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method according to claim 1,
In the outputting step, the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit is displayed through an interface device of the machine tool.
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 출력하는 단계에서는 상기 남아있는 모든 측정 위치들이 상기 허용한계를 벗어나지 않게 되었을 때의 원의 중심을 공작기계의 제어장치에 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 설정하는 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 방법.The method according to claim 1,
In the outputting step, the center of the circle when all remaining measurement positions do not exceed the allowable limit is set as the center of the target rotation axis in the control device of the machine tool.
A method of setting the center of the rotation axis of a machine tool, characterized in that. 테이블에 고정된 데이텀볼을 설정 대상 회전축을 중심으로 회전시키면서, 상기 데이텀볼의 위치들을 측정하여 저장하는 측정입력부와;
상기 측정입력부에 저장된 상기 측정 위치 정보들을 이용하여 원의 방정식을 구하는 원계산부와;
상기 구해진 원의 방정식에 따른 원으로부터 상기 측정 위치들이 소정의 허용한계를 벗어나는지 판단하고, 최대로 벗어나는 측정 위치를 제거하는 오차계산부와;
상기 오차계산부에서 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 출력하는 출력부;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 장치. A measurement input unit for measuring and storing positions of the datum ball while rotating the datum ball fixed to the table around a rotation axis to be set;
A circle calculator that calculates an equation of a circle using the measurement position information stored in the measurement input unit;
An error calculation unit that determines whether the measurement positions deviate from a predetermined allowable limit from a circle according to the obtained circle equation, and removes a measurement position deviating to the maximum;
An output unit for outputting a center of a circle according to an equation of a circle when it is determined by the error calculation unit that there is no longer a measurement position outside the allowable limit;
The device for setting the center of the rotation axis of the machine tool, characterized in that configured to include. 청구항 9에 있어서,
상기 원계산부는 상기 오차계산부에서 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 더 이상 존재하지 않는다고 판단될 때까지, 상기 오차계산부에서 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치를 제외하고 남은 측정 위치들로 반복적으로 원의 방정식을 구하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 장치.The method of claim 9,
Until the error calculation unit determines that there is no longer a measurement position that is outside the allowable limit, the original calculation unit repeatedly circles the remaining measurement positions excluding the measurement position that is outside the allowable limit by the error calculation unit. Configured to find the equation of
A device for setting the center of a rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 10에 있어서,
상기 출력부는 상기 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 공작기계의 제어장치에 상기 설정 대상 회전축의 중심으로 업데이트하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 장치.The method of claim 10,
The output unit is configured to update the center of the circle according to the equation of the circle when it is determined that there is no longer a measurement position outside the allowable limit to the center of the set target rotation axis in the control device of the machine tool
A device for setting the center of a rotation axis of a machine tool, characterized in that. 청구항 10에 있어서,
상기 출력부는 상기 더 이상 상기 허용한계를 벗어나는 측정 위치가 없다고 판단되는 때의 원의 방정식에 따른 원의 중심을 디스플레이하는 공작기계의 인터페이스장치로 구성된 것
을 특징으로 하는 공작기계의 회전축 중심 설정 장치.

The method of claim 10,
The output unit is configured as an interface device of a machine tool that displays the center of a circle according to the equation of a circle when it is determined that there is no longer a measurement position outside the allowable limit.
A device for setting the center of a rotation axis of a machine tool, characterized in that.
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KR20230158906A (en) * 2022-05-12 2023-11-21 화천기공 주식회사 Apparatus and method for detecting and adjusting run-out of meterial
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