KR20220103244A - 삼중편심 공작물의 측정방법 - Google Patents

삼중편심 공작물의 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 삼중편심 공작물을 가공 완료한 후 탈거하지 않은 상태에서 높이차 측정 터치프로브의 눌림량을 측정하여 공작물을 측정하는 방법으로, 공작물에 대해 Z축과 C축 방향으로 복수의 샘플좌표를 설정하고, 상기 샘플좌표에 대응하여 공작물의 가공 형상정보를 기준으로 표준좌표와 경사면의 표준 기울기를 산출하고, 높이차 측정 터치프로브를 상기 표준좌표 위치로 이동시켜 공작물의 각 축의 측정좌표를 측정하며, C축 샘플좌표별로 경사면의 측정좌표 기울기를 산출하고, 상기 측정좌표에 측정좌표 경사면 기울기를 반영하여 보정된 측정좌표를 산출하며, 상기 표준좌표에 보정된 측정좌표와 측정좌표 기울기를 반영하여 각 축별 오차를 산출하고, 상기 오차를 미리 설정된 허용공차와 각각 비교하여 정상여부를 판단한다. 떠라서 본 발명은 공작물을 가공을 완료한 공작계에서 탈거하지 않고 가공정보를 이용하여 측정함으로 측정 시간을 줄이고, 정확한 측정을 할 수 있으며, 측정 결과를 반영하여 공작물의 가공 오류를 수정하는 재가공이 용이하다.

Description

삼중편심 공작물의 측정방법{Measuring method of triple offset workpiece}
본 발명은 삼중편심 공작물을 측정하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 이송축과 회동축을 가지는 공작기계에서 삼중편심 공작물을 가공 후 높이차 측정 프로브를 이용하여 공작물의 외형을 측정하는 방법에 관한 것이다.
삼중편심 공작물은 편심된 타원뿔 형상의 공작물로서, 도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼 소재를 기울어진 원뿔 형상으로 바닥면을 기준으로 수평방향으로 자른 형상의 공작물(11)을 말한다. 또한 삼중편심 공작물(11)은 도 2와 도 3에 개시한 것처럼 공작기계의 테이블(20)에 장착된 소재(11)를 수직방향의 회전축(Z)에 대해 편심된 원뿔 형상의 공작물(11)을 수직 및 수평방형으로 가공하여 X축 방향의 단면이 타원형이 되고, 외주면은 위상각도별로 서로 다른 각도의 경사면(12)을 형성하는 구조이다.
삼중편심 공작물(11)은 대표적인 예로 도 1과 같이, 삼중편심밸브(triple offset butterfly valve)(10)의 디스크로 사용된다. 이와 같은 삼중편심 공작물(11)이 적용되는 삼중편심밸브(10)에 관한 선행기술로는 특허문헌 1 내지 6(대한민국 등록특허 제10-0752276호, 대한민국 등록특허 제10-1167271호, 대한민국 특허공개공보 제10-2012-0039128호, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0114191호, 대한민국 특허공개공보 제10-2017-0108284호, 대한민국 특허공개공보 제10-2017-0037432호)이 있다.
또한, 이와 같은 삼중편심 공작물(11)의 가공 방법에 대한 선행기술로는 특허문헌 7(대한민국 등록특허 제10-1675568호)에 소개된 바 있다.
그러나 이와 같은 삼중편심 공작물(11)은 수직축 방향의 중심선이 회전 중심으로부터 편향되어 있고, 그 단면은 타원 형상을 가지며, 경사면(12)의 기울기는 공작물(11)의 회전에 따라 연속적으로 변화하는 형상으로 인해 가공 완료 후에 가공 정밀도를 측정하는 것은 매우 어렵다.
특히 삼중편심 공작물(11)은 위상각도에 따라 경사면(12)의 기울기가 변하기 때문에 터치프로브(touch probe)로 측정할 경우 터치볼(touch ball)이 접촉하는 위치가 달라져 측정의 정확도가 매우 낮아지는 문제점이 있었다.
지금까지 알려진 삼중편심 공작물(11)의 측정 방법으로는, 가공 완료된 삼중편심 공작물(11)을 삼중편심밸브(10)에 장착하여 고압 유체를 공급하여 누설 정도를 시험해 보는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 가압 누설시험 시 제품 형상 오차의 정도나 오차가 발생한 위치를 특정하기가 어려운 문제점이 있다.
다른 방법으로는 3차원 측정 장치를 이용하여 공작물(11)을 측정하는 방법이 있다. 그러나 이 방법도 가공된 삼중편심 공작물(11)에 측정 기준 위상각도를 표시하는 별개의 가공 작업이 추가 되어야 하고, 또한 측정 값과 비교하기 위한 모델링 데이터가 요구됨으로 인해 측정 과정과 측정 값의 비교에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 삼중편심 공작물(11)이 대형인 경우 3차원 측정 장치로 측정하는 것 자체가 불가능할 수 있고, 또한 공작물(11)의 위상각도에 따라 그 형상이 연속적으로 변하기 때문에, 한 번 탈거하면 동일한 위상각도로 공작기계에 재장착하는 것이 매우 어려워 재가공이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 삼중편심 공작물(11)을 가공한 후에 공작기계의 테이블(20)로부터 공작물(11)을 탈거하지 않고, 위상각도의 변화 없이 가공 시에 장착된 테이블(20) 위치에서 공작물(11)을 측정하는 것이 매우 필요한 실정이다.
KR 제10-0752276호 B KR 제10-1167271호 B KR 제10-2012-0039128호 A KR 제10-2005-0114191호 A KR 제10-2017-0108284호 A KR 제10-2017-0037432호 A KR 제10-1675568호 B
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 삼중편심 공작물을 가공한 후에 공작기계의 테이블로부터 공작물을 탈거하지 않고 제자리에서 가공된 공작물의 가공 정밀도를 정확하고 신속하게 측정하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 변화하는 기울기를 가지는 삼중편심 공작물의 경사면과 높이차 측청 프로브와의 형상 오차를 반영하여 보다 정확한 측정결과를 도출하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 삼중편심 공작물의 측정방법은,
공작기계에 거치된 삼중편심 공작물에 구면으로 된 터치볼이 접촉할 때 스프링에 의해 압축되는 거리를 좌표로 인식하는 높이차 측정 터치프로브를 공구홀더에 장착하고 적어도 두 개의 이송축과 적어도 한 개의 회전축을 선택적으로 이동 또는 회전시켜 상기 공작물을 측정하는 방법에 있어서
상기 공작물에 대해 Z축 방향으로 적어도 두 개 이상의 Z축 샘플좌표수량(N)을 입력하여, 상기 Z축 샘플좌표수량(N)에 따른 복수의 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)를 설정하는 Z축 샘플좌표 설정단계(110);
상기 공작물에 대해 회전축인 C축 방향으로 적어도 두 개 이상의 위상 분할각도개수(M)로 위상 분할각도(Φ_s)를 분할하여 복수의 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)를 설정하는 C축 샘플좌표 설정단계(120);
상기 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대응하여 가공작업이 완료된 상기 공작물의 가공 형상정보를 기준으로 표준좌표(X_norm, Z_norm)를 산출하는 표준좌표 산출단계(200);
상기 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)별로 상기 산출된 X축과 Z축의 표준좌표(X_norm, Z_norm)에 대해 경사면의 표준 기울기(Φ_norm_1~M)를 산출하는 표준좌표 기울기 산출단계(210);
상기 Z축 샘플좌표(Z_sN)별로 상기 공작물을 C축 방향으로 1회전시켰을 때, X축 표준좌표(X_norm)를 기준으로 X축 최대 표준좌표(X_norm_max)와 X축 최소 표준좌표(X_norm_min)를 구하고, 여기에 X축 최소 눌림량 마진(X_mar)을 반영하여 X축 측정좌표(X_mea_n)를 산출하는 측정좌표 산출단계를(300);
상기 이송축과 회전축을 상기 각 축의 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea) 위치로 이동 또는 회전시켜 공구홀더에 장착된 높이차 측정 프로브로 공작물을 측정하는 측정좌표 측정단계(310);
상기 C축 위상분할각도(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)별로 X축과 Z축의 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 대한 경사면의 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 산출하는 측정좌표 기울기 산출단계(320);
상기 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 상기 측정좌표 경사면 기울기(Φ_r_n_M)를 반영하여 상기 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)의 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 산출하는 측정좌표 보정량 산출단계(400);
상기 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n)에 높이차 측정 프로브의 스프링 눌림량(X_dis_n_m)과 상기 측정좌표 보정량 산출단계(400)에서 산출한 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 반영하여 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)를 산출하는 측정좌표 보정단계(500);
상기 표준좌표(X_norm, Z_norm, Φ_norm_m)에 상기 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)와 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 반영하여 각 축별 오차(X_diff_n_m, Z_diff_n_m, Φ_diff_m)를 산출하는 가공오차 산출단계(600);
상기 X축 방향 오차(X_diff_n_m) 및 기울기 오차(Φ_diff_m)를 미리 설정된 X축 방향 허용공차(X_tol) 및 기울기 허용공차(Φ_tol)와 각각 비교하여 X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)가 각각 X축 허용공차(X_tol)와 기울기 공차(Φ_tol) 범위 이내인 경우는 정상으로 판단하고, X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)가 각각 X축 허용공차(X_tol)와 기울기 공차(Φ_tol) 범위에 미달하거나 초과하는 경우는 불량으로 판단하는 가공오차 판단단계(700)를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 C축 샘플좌표 설정단계(120)에서 상기 위상 분할각도개수(M)는 360도를 분할된 위상 분할각도(Φ_s)로 나누었을 때 정수가 되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 표준좌표 산출단계(200)에서 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 분할각도(Φ_s)에 따른 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대해 각각 X축과 Z축에 대해 아래 수식 1에 의거하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
<수식 1>
X_norm_n_m = r(wt, Zn) = r(Φ_sm ,Z_sn)
Z_norm_n = Zn = Z_sn
Figure pat00001
여기서 r은 공작물(11)의 회전축인 C축 중심에서 X축 방향으로 공작물(11)의 경사면(12)까지의 거리이며, 길이 A는 하기 수식 2에 의해 산출되고, 길이 B는 하기 수식 3에 의해 산출되고, 길이 C는 하기 수식 4에 의해 산출되고, 길이 δa는 하기 수식 5에 의해 산출되고, 길이 δb는 하기 수식 6에 의해 산출되고, 길이 δc는 하기 수식 7에 의해 산출되고, 각도 Øc는 타원의 중심선(A)을 이은 직선과 공작물 회전축(C) 사이의 각도로 Øb에 관한 하기 수식 8에 의해 산출된다.
<수식 2>
A = (a-δa)2
<수식 3>
B = (b-δb)2
<수식 4>
C = δc+ r0
<수식 5>
Figure pat00002
<수식 6>
Figure pat00003
<수식 7>
Figure pat00004
<수식 8>
Figure pat00005
상기 수식 1 내지 8에서
a : 기준 타원 장축의 길이(mm),
b : 기준 타원 단축의 길이(mm)
r0 : 회전축(C)으로부터 기준 타원의 중심선(A)의 X축 방향 편이량(mm)
Øa: 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서의 두 직선이 이루는 각도
Øb : 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기)
Øc : 타원의 중심선(A)을 이은 직선과 회전축(C) 사이의 각도
δa : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치 변화에 따른 장축의 길이 변화량(mm), 부호는 원뿔의 형상과 가공방향으로 도출함
δb : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치 변화에 따른 단축의 길이 변화량 (mm)
δc : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치에 따른 타원 중심점의 변화량 (mm)
Zn : 기준 타원(Z=Z0)으로부터 Z축 상대거리(mm)
wt : 회전축(C축) 위상각도
바람직한 실시예에서, 상기 표준좌표 산출단계(200)에서 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 공작물 가공 시에 공작기계의 수치제어장치에 기록된 가공정보 중에서 상기 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)의 위치에 대응하는 X축, Z축 좌표 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 표준좌표 기울기 산출단계(210)에서 상기 경사면의 표준 기울기(Φ_norm_1~M)는 다음 수식 9를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
<수식 9>
Φ_norm_1 = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_1 - X_norm_1_1) ]
Φ_norm_2 = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_2 - X_norm_1_2) ]
여기서 M은 C축 위상 분할각도개수로서, 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나눈 정수 값이다.
바람직한 실시예에서, 상기 측정좌표 산출단계(300)에서 상기 측정좌표(X_mea, Z_mea, C_mea)는 다음 수식 10a에 의해 산출하는 것을 특징으로 한다.
<수식 10a>
X_mea_n = X_norm_n_min - X_mar
Z_mea_n = Z_norm_n_0
C_mea = Φ_s0
여기서 X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, C_mea는 C축측정좌표, X_norm_n_min은 X축 최소 표준좌표, X_mar은 최소 눌림량 마진, Z_norm_n_0는 Z축 표준좌표, Φ_s0는 C축의 샘플좌표이다.
바람직한 실시예에서, 상기 측정좌표 산출단계(300)에서 상기 측정좌표(X_mea, Z_mea, C_mea)는 다음 수식 10b에 의해 산출하는 것을 특징으로 한다.
<수식 10b>
X_mea_n = X_norm_n_max + X_mar
Z_mea_n = Z_norm_n_0
C_mea = Φ_s0
여기서 X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, C_mea는 C축측정좌표, X_norm_n_max은 X축 최대 표준좌표, X_mar은 최소 눌림량 마진, Z_norm_n_0는 Z축 표준좌표, Φ_s0는 C축의 샘플좌표이다
바람직한 실시예에서, 상기 측정좌표 측정단계(310)는 상기 높이차 측정 프로브의 터치볼이 공작물의 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea)에 접촉하는 순간 높이차 측정 프로브의 좌표값을 입력장치(53)를 통해 저장장치에 기록하고, Z축 샘플좌표수량(N)과 C축 위상 분할각도(Φ_sm)별로 상기 높이차 측정 프로브의 스프링 눌림량(X_dis_n_m)을 읽어들여 입력장치를 통해 저장장치에 기록하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 측정좌표 기울기 산출단계(320)는 상기 산출된 X축과 Z축의 측정좌표 값들(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 대해 아래 수식 11과 같이 각각 측정좌표 기울기(Φ_r_n_M)를 연산하는 것을 특징으로 한다.
<수식 11>
Φ_r_1_1 = atan [ (Z_r_2_1 - Z_r_1_1) / (X_r_2_1 - X_r_1_1) ]
Φ_r_1_2 = atan [ (Z_r_2_2 - Z_r_1_2) / (X_r_2_2 - X_r_1_2) ]
Φ_r_n_M = atan [ (Z_r_n_M - Z_s_n-1_M) / (X_r_n_M - X_r_n-1_M) ]
여기서 M은 C축 위상 분할각도개수로서, 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나눈 정수 값이다.
바람직한 실시예에서, 상기 측정좌표 보정량 산출단계(400)에서 상기 X축 보정량(X_Rb)과 Z축 보정량(Z_Rb)은 다음 수식 12에 의해 산출하는 것을 특징으로 한다.
<수식 12>
X_Rb = R_b × Sin(Φ_am) × Tan(Φ_r_p)
Z_Rb = R_b × Sin(Φ_am)
여기서 R_b는 터치볼 반경이고, Φ_am은 공작물 경사면과 접하는 터치볼 법선의 수직선에 대한 각도이고, Φ_r_p는 공작물의 경사면 각도이다.
바람직한 실시예에서, 상기 측정좌표 보정단계(500)에서 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)는 다음 수식 13을 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.
<수식 13>
X_p_n_m = X_mea_n + X_dis_n_m + X_mar + X_Rb
Z_p_n_m = Z_mea_n + Z_Rb
여기서 X_p_n_m는 보정된 X축 측정좌표, Z_p_n_m는 보정된 Z축 측정좌표, X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, X_dis_n_m은 높이차 측정 터치프로브의 스프링 눌림량, X_mar는 최소 눌림량 마진, X_Rb는 X축 보정량, Z_Rb는 Z축 보정량이다.
바람직한 실시예에서, 상기 가공오차 산출단계(600)에서 상기 각 축별 오차(X_diff_n_m, Z_diff_n_m, Φ_diff_m)는 다음 수식 14와 같이 연산하는 것을 특징으로 한다.
<수식 14>
X_diff_n_m = X_norm_n_m - X_p_n_m
Z_diff_n_m = Z_norm_n - Z_p_n_m
Φ_diff_m = Φ_norm_m - Φ_r_n_m
여기서, X_diff_n_m은 X축 방향 표준좌표(X_norm)와 측정좌표(X_p_n_m)의 오차이고, Z_diff_n_m은 Z축 방향 표준좌표(Z_norm)와 측정좌표(Z_p_n_m)의 오차이며, Φ_diff_m은 표준좌표 기울기(Φ_norm_m)와 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)의 오차이다.
바람직한 실시예에서, 상기 가공오차 판단단계(700)에서 상기 X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)는 다음 수식 15의 조건으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
<수식 15>
-X_tol < X_diff_n_m < X_tol 이고, -Φ_tol < Φ_diff_m < Φ_tol
여기서 X_tol은 X 방향 허용 공차이고, Φ_tol는 기울기 허용 공차이다.
바람직한 실시예에서, 상기 가공오차 판단단계(700)는 X축 방향 오차(X_diff)가 미리 설정된 X축 방향 허용공차(X_tol) 범위 이내인지 판단하는 X축 허용공차 판단단계(710)와,
상기 X축 허용공차 판단단계(710)에서 X축 방향 오차(X_diff)가 비정상 범위로 판단된 경우, 기울기 오차(Φ_diff)가 미리 설정된 기울기 허용공차(Φ_tol) 범위 이내인지 판단하는 기울기 허용공차 판단단계(720)와,
상기 기울기 허용공차 판단단계(720)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 비정상 범위로 판단된 경우, 0도 위상과 180도 위상에서의 기울기 오차(Φ_diff)를 근거로 다음 수식 16와 같이 삼중편심 공작물의 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서 두 직선이 이루는 각도 (Φ_a)와 삼중편심 공작물의 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기)를 보정하는 다축 보정단계(730)와,
<수식 16>
Φ_a=Φ_a+(Φ_diff_0+Φ_diff_180)/2
Φ_b=Φ_b+(Φ_diff_0-Φ_diff_180)/2
여기서 Φ_a는 삼중편심 공작물의 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서 두 직선이 이루는 각도이고, Φ_b는 삼중편심 공작물의 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기) 이다.
상기 기울기 허용공차 판단단계(720)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 정상 범위로 판단된 경우, 공작기계 주축의 회전각도?(wt?)별로 오차가 존재하는지를 판단하는 회전각도별 오차판단단계(721)와,
상기 회전각도별 오차판단단계(721)에서 회전각도별로 오차가 존재하는 경우에는 공작물의 X축 방향에 대해 오차(X_diff) 만큼 옵셋 보정을 수행하고, 동시에 공작기계 주축의 회전각도?(wt?)별로 X축 방향 오차(X_diff) 보정을 실행하며, 상기 회전각도별 오차판단단계(721)에서 회전각도별로 오차가 존재하지 않는 경우에는 공작물의 X축 방향에 대해 오차(X_diff) 만큼 옵셋 보정을 수행하는 X축 옵셋보정단계(722)와,
상기 X축 허용공차 판단단계(710)에서 X축 방향 오차(X_diff)가 정상 범위로 판단된 경우, 기울기 오차(Φ_diff)가 미리 설정된 기울기 허용공차(Φ_tol) 범위 이내인지 판단하고, 판단결과 기울기 오차(Φ_diff)가 비정상 범위인 경우 측정오류로 처리하는 기울기 허용공차 판단단계(740)와,
상기 기울기 허용공차 판단단계(740)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 정상 범위인 경우에는 Z축 방향 오차(Z_diff)가 미리 설정된 Z축 방향 허용공차(Z_tol) 범위 이내인지 판단하는 Z축 허용공차 판단단계(741)와,
상기 Z축 허용공차 판단단계(741) 실행결과 Z축 방향 오차(Z_diff)가 비정상 범위인 경우 Z축 방향으로 Z축 방향 오차(Z_diff)를 보정하고, Z축 방향 오차(Z_diff)가 정상 범위인 경우에는 공작물의 측정결과가 양호한 것으로 판정하는 Z축 옵셋보정단계(742)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 가공오차 판단단계(700)의 판단결과를 출력장치를 통해 출력하는 출력단계(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 삼중편심 공작물을 가공 완료한 후에 공작기계의 테이블로부터 공작물을 탈거하지 않고 제자리에서 공작물을 측정함으로써 정확하고 신속하게 공작물을 측정할 수 있고, 또한 측정결과를 보정하기 위한 재가공이 용이하다.
또한, 본 발명은 측정 대상물인 삼중편심 공작물의 경사면 기울기 변화에 따른 높이차 측정 터치프로브의 형상 오차를 반영하여 측정함으로써 보다 정확한 측정결과를 도출할 수 있다.
도 1은 종래기술로서, 삼중편심 공작물의 일 예로서 삼중편심밸브의 단면도이다.
도 2는 종래 기술로서, 삼중편심 공작물이 공작기계의 클램핑부에 파지된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 3은 종래기술로서, 삼중편심 공작물의 형상을 나타내기 위한 정면도 및 평면도이다.
도 4는 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물 측정장치를 구성하는 블록다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물을 측정하는 높이차 측정 터치프로브의 동작 및 샘플좌표 설정 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 높이차 측정 프로브의 측정기준좌표 산출 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물의 경사면에 대해 Z축 방향으로 복수의 위치에 대해 표준좌표를 설정하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물의 C축 위상각도 분할 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물의 가공 형상 에 따른 표준좌표를 연산하는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물의 가공 형상 에 따른 표준좌표를 연산하는 개념도이다.
도 11은 도 5의 D부분의 확대 상세도로 삼중편심 공작물의 경사면 측정좌표를 보정하는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물 측정순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물 측정결과를 판단하는 순서도이다.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서 본 실시예들에서 공통적으로 적용되는 용어들에 대해 설명한다.
본 실시예에서 “공작물”이라 함은 삼중편심 공작물(11)로서 가공하기 전 소재 상태 또는 가공 후 삼중편심 구조를 가지는 공작물(11)을 말한다.
또한, 본 실시예에서 “삼중편심 공작물”이라 하면 중심축이 편심된 원뿔 형상을 바닥면에 평행하게 디스크 형상으로 자른 구조로, 단면은 타원형을 이루며 외주면은 원뿔의 경사면(12)으로 형성되고, 경사면(12)은 위상각도에 따라 서로 다른 기울기를 가지는 공작물(11)이다.
또한, 본 실시예에서 X축은 공작물(11)의 반경 방향으로 도면 상 수직 방향을 의미하고, Z축은 공작물(11)의 높이 방향으로 X축에 직교하는 방향이며 도면상 수평 방향을 의미하며, C축은 Z축을 중심으로 공작물(11)이 회전하는 방향을 의미한다. 그러나 X축과 Z축의 수직,수평 방향은 설명의 편의를 위해 예시적으로 표현한 것이며 공작기계의 유형에 따라 서로 바뀔 수 있다.
또한, 본 실시예에서 "이송축"이라 하면 높이차 측정 터치프로브(40)를 장착한 공구홀더(30) 또는 공작물(11)을 거치한 테이블(20)이 X축 또는 Z축 방향으로 이동하는 개념을 의미하고, “회전축”이라 하면 Z축을 기준으로 공작물(11)이 회전 또는 각도분할하는 개념으로 C축을 의미한다.
또한, 본 실시예는 C축 방향으로 회전 및 각도 분할이 가능한 공작물 회전축과, 상기 공작물 회전축에 평행하거나 직교하는 방향으로 공구홀더(30) 또는 공구를 파지하는 기구를 이송하는 이송축(Z축, X축)을 가지는 공작기계에 적용된다.
또한, 본 실시예에 적용되는 높이차 측정 터치프로브(40)는 선단에는 측정 대상 공작물(11)의 표면과 접촉할 때 X축과 Z축의 끝 지점의 좌표(X_pt, Z_pt)를 인식하는 구면 형상의 터치볼(41)을 설치하고, 터치볼(41)의 후단에는 터치볼(41)이 측정 대상 공작물(11)의 표면과 접촉 후 눌림이 발생할 때 터치볼(41)의 눌림량(X_dis_n_m)을 측정하는 스프링(42)을 구비한 측정장치이다. 상기 터치볼(41)이 인식한 좌표와 스프링(42)의 눌림량(X_dis_n_m)은 공작기계의 제어장치(51)와 저장장치(55)에 제공된다.
이하, 첨부한 도 4내지 도 13을 참조하며 본 발명의 실시예에 의한 삼중편심 공작물(11)의 측정 장치 및 측정 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 삼중편심 공작물(11) 측정장치를 구성하는 구성요소를 살펴본다. 도 4는 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물 측정장치를 구성하는 블록다이어그램이다. 도 4에 도시한 것처럼, 본 발명의 삼중편심 공작물(11) 측정 장치는 공작물(11)을 가공하기 위하여 공작물(11) 방향으로 이동하는 공구홀더(30)에 장착된 높이차 측정 터치프로브(40)의 측정 시작과 종료 및 관련 매개변수를 입력하는 조작장치(50)와, 상기 조작장치(50)의 조작에 따라 공작기계의 이송축과 회전축의 동작을 지령하는 제어장치(51)와, 상기 제어장치(51)의 지령에 따라 공작기계의 이송축 및 회전축을 구동하는 구동장치(52)와, 상기 구동장치(52)에 의해 이송축 및 회전축이 구동함에 따라 공작물(11) 또는 공구홀더(30)에 장착된 높이차 측정 터치프로브(40)가 공작물(11)에 접근하여 높이차 측정 터치프로브(40)의 끝점이 공작물(11)에 접촉할 때 접촉지점의 좌표 값을 공작기계에 인식시키는 입력장치(53)와, 상기 입력장치(53)로부터 제공되는 측정좌표 값과 공작물(11)의 가공완료 시점에 취득한 공작물(11)의 좌표 값으로부터 미리 정해진 수식에 의해 연산한 공작물(11)의 표준좌표 값을 비교하여 높이차 측정 터치프로브(40)의 측정오차를 연산하는 연산장치(54)와, 상기 연산장치(54)로부터 제공되는 측정오차 값과 상기 입력장치(53)로부터 제공되는 측정좌표 값을 시각 데이터로 출력하는 출력장치(56)와, 상기 연산장치(54)의 연산결과 데이터와, 공작물(11)의 가공형상 변수 정보와, 공작물(11)의 표준좌표 연산 값과, 측정좌표 값 등을 저장하는 저장장치(55)로 이루어진다.
한편, 상기 입력장치(53)에는 공작물(11)의 표면을 터치하는 것에 의해 해당 지점의 좌표를 측정하는 높이차 측정 터치프로브(40)를 포함한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물을 측정하는 높이차 측정 터치프로브의 동작 및 샘플좌표 설정 개념도이다.
도 5에 개시한 것처럼, 본 싱시예의 삼중편심 공작물(11) 측정장치에 적용되는 높이차 측정 터치프로브(40)는 공작기계 이송축(예를 들어 스핀들)의 공구홀더(30)에 장착되어 이송축의 이동에 따라 공구홀더(30)와 함께 Z축 또는 X축 방향으로 이동한다. 또한, 본 실시예의 공작물(11)은 공작기계의 테이블(20)에 Z축 방향으로 장착되어 이동 및 회전하는 삼중편심 공작물(11)로, 측정 대상 부위는 X축 및 Z축 방향으로 경사면(12)을 이루고 있다.
따라서 높이차 측정 터치프로브(40)의 터치볼(41)로 공작물(11)의 경사면(12)을 측정할 때 터치볼(41)은 X축과 Z축의 끝 지점(X_pt, Z_pt)이 아닌 부분이 공작물(11)의 경사면(12)과 접촉하게 되고, 이 때 터치볼(41)이 인식하는 좌표는 공작물(11)과 터치볼(41)이 실제 접촉한 지점이 아닌 터치볼(41)의 X축과 Z축의 끝 지점의 좌표(X_pt, Z_pt)가 된다.
따라서 측정지점의 좌표를 정확하게 측정하기 위해서는 터치볼(41)의 실제 접촉한 지점의 좌표 값에 대해 측정 지점의 경사면(12) 기울기를 반영하여 보정하여야 한다.
이하 실시예에서는 경사면(12) 기울기를 반영하여 표준좌표(X_norm, Z_norm)를 산출하고, 이 표준좌표(X_norm, Z_norm)로부터 실제 측정한 측정좌표(X_mea, Z_mea)를 보정하고, 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm)와 보정된 측정좌표(X_mea, Z_mea)를 비교하는 것에 의해 삼중편심 공작물(11)의 가공 정확도를 검출하는 방법에 대해 설명한다.
먼저 샘플좌표 설정단계(100)를 실행한다.
본 샘플좌표 설정단계(100)는 Z축 샘플좌표 설정단계(110)와 C축 샘플좌표 설정단계(120)로 이루어진다.
먼저 Z축 샘플좌표 설정단계(110)를 실행한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물(11)의 경사면(12)에 대해 Z축 방향으로 복수의 위치에 대해 샘플좌표를 설정하는 개념도이다. 도 7에 개시한 것처럼, 작업자는 조작장치(50)를 이용하여 Z축 방향으로 적어도 두 개 이상의 Z축 샘플좌표수량(n,N)을 입력하여, Z축 샘플좌표수량(n,N)에 따른 복수의 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)를 설정한다.
다음으로, C축 샘플좌표 설정단계(120)를 실행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물(11)의 C축 위상각도 분할 개념도이다. 도 8에 개시한 바와 같이, 작업자는 조작장치(50)를 이용하여 공작물(11)의 회전축인 C축 방향으로 적어도 두 개 이상의 위상 분할각도개수(m,M)를 설정한다. 연산장치(54)는 설정된 위상 분할각도개수(m,M)에 따라 360도를 위상 분할각도개수(m,M)로 분할하여 위상 분할각도개수(m,M)에 해당하는 복수의 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)을 설정한다. 이 때 작업자는 위상 분할각도(Φ_s)를 직접 입력할 수도 있다. 다만 위상 분할각도(Φ_s)를 직접 입력할 때는 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나누었을 때 위상 분할각도개수(m,M)가 정수가 되도록 설정한다.
다음으로, 공작물(11)의 표준좌표 산출단계(200)를 실행한다.
표준좌표 산출단계(200)는 상기 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대응하는 표준좌표(X_norm, Z_norm)를 산출하는 단계로, 가공작업이 완료된 공작물(11)을 공작기계의 테이블(20)에서 탈거하지 않은 상태에서 가공 형상정보를 기준으로 아래 수식에 따라 산출한다.
도 9과 도 10는 본 발명의 일 실시예로서, 삼중편심 공작물의 가공 형상 에 따른 표준좌표를 연산하는 개념도이다. 도 9과 도 10에 개시한 바와 같이, 연산장치(54)는 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대해 각각 아래 수식 1을 이용하여 공작물(11)의 표준좌표(X_norm, Z_norm)를 산출한다. 이 때 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 분할각도(Φ_s)에 따른 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대해 각각 X축과 Z축에 대한 표준좌표(X_norm, Z_norm)를 산출한다. 또한 하기 수식에 의해 아래 표 1과 같이 산출된 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 저장장치(55)에 기록한다.
<수식 1>
X_norm_n_m = r(wt, Zn) = r(Φ_sm ,Z_sn)
Z_norm_n = Zn = Z_sn
Figure pat00006
여기서 r은 공작물(11)의 회전축인 C축 중심에서 X축 방향으로 공작물(11)의 경사면(12)까지의 거리이며, 길이 A는 하기 수식 2에 의해 산출되고, 길이 B는 하기 수식 3에 의해 산출되고, 길이 C는 하기 수식 4에 의해 산출되고, 길이 δa는 하기 수식 5에 의해 산출되고, 길이 δb는 하기 수식 6에 의해 산출되고, 길이 δc는 하기 수식 7에 의해 산출되고, 각도 Øc는 타원의 중심선(A)을 이은 직선과 공작물 회전축(C) 사이의 각도로 Øb에 관한 하기 수식 8에 의해 산출된다.
<수식 2>
A = (a-δa)2
<수식 3>
B = (b-δb)2
<수식 4>
C = δc+ r0
<수식 5>
Figure pat00007
<수식 6>
Figure pat00008
<수식 7>
Figure pat00009
<수식 8>
Figure pat00010
상기 수식 1 내지 8에서
a : 기준 타원 장축의 길이(mm),
b : 기준 타원 단축의 길이(mm)
r0 : 회전축(C)으로부터 기준 타원의 중심선(A)의 X축 방향 편이량(mm)
Øa: 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서의 두 직선이 이루는 각도
Øb : 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기)
Øc : 타원의 중심선(A)을 이은 직선과 회전축(C) 사이의 각도
δa : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치 변화에 따른 장축의 길이 변화량(mm), 부호는 원뿔의 형상과 가공방향으로 도출함
δb : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치 변화에 따른 단축의 길이 변화량 (mm)
δc : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치에 따른 타원 중심점의 변화량 (mm)
Zn : 기준 타원(Z=Z0)으로부터 Z축 상대거리(mm)
wt : 회전축(C축) 위상각도
좌표 Z_s1 Z_s2 ~ Z_sN
Φ_s1 X_norm_1_1 X_norm_2_1 ~ X_norm_N_1
Φ_s2 X_norm_1_2 X_norm_2_2 ~ X_norm_N_2
Φ_s3 X_norm_1_3 X_norm_2_3 ~ X_norm_N_3
~ ~ ~ ~ ~
Φ_sM X_norm_1_M X_norm_2_M ~ X_norm_N_M
한편, 다른 실시예로서 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 공작물(11) 가공 시에 공작기계의 수치제어장치(51)(NC)에 기록된 가공정보 중에서 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN, Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM) 위치의 X축, Z축 좌표 값을 사용할 수도 있다.
다음으로, 표준좌표 기울기 산출단계(210)를 실행한다.
본 표준좌표 기울기 산출단계(210)는 위상 분할각도(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)별 표준좌표(X_norm, Z_norm) 경사면(12)의 표준 기울기(Φ_norm_1~M)를 산출하는 단계로, 상기 산출된 X축과 Z축의 표준좌표(X_norm, Z_norm)에 대해 다음 수식 9를 이용하여 아래 표 2와 같이 연산하고, 그 결과는 저장장치(55)에 기록한다.
<수식 9>
Φ_norm_1 = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_1 - X_norm_1_1) ]
Φ_norm_2 = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_2 - X_norm_1_2) ]
Φ_norm_M = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_M - X_norm_1_M-1) ]
여기서 M은 C축 위상 분할각도개수로서, 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나눈 정수 값이다.
좌표 Z_s1 Z_s2 ~ Z_sN 표준좌표 경사면 기울기
(Φ_norm)
Φ_s1 X_norm_1_1 X_norm_2_1 ~ X_norm_N_1 Φ_norm_1
Φ_s2 X_norm_1_2 X_norm_2_2 ~ X_norm_N_2 Φ_norm_2
Φ_s3 X_norm_1_3 X_norm_2_3 ~ X_norm_N_3 Φ_norm_3
~ ~ ~ ~ ~ ~
Φ_sM X_norm_1_M X_norm_2_M ~ X_norm_N_M Φ_norm_M
다음은 측정좌표 산출단계를(300)를 실행한다.
이 단계는 도 6에 개시한 바와 같이, Z축 좌표(Z_sN)별로 공작물(11)을 C축 방향으로 1회전시켰을 때, X축 표준좌표(X_norm)을 기준으로 X축 최대 표준좌표(X_norm_max)와 X축 최소 표준좌표(X_norm_min)를 구하고, 여기에 X축 최소 눌림량 마진(X_mar)을 반영하여 X축 측정좌표(X_mea_n)를 산출한다.
이 때 최소 눌림량 마진(X_mar)은 높이차 측정 프로브(40)의 터치볼(41)이 공작물(11)에 접촉할 때 스프링(42)에 의해 X축 방향으로 압입되는 되는 량으로 미리 정해진 값이며, 각 축별 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea) 산출은 다음 수식 10과 같이 계산한다.
<수식 10>
X_mea_n = X_norm_n_min - X_mar 또는 X_mea_n = X_norm_n_max + X_mar
Z_mea_n = Z_norm_n_0
C_mea = Φ_s0
여기서 X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, C_mea는 C축측정좌표, X_norm_n_min은 X축 최소 표준좌표, X_norm_n_max은 X축 최대 표준좌표, X_mar은 최소 눌림량 마진, Z_norm_n_0는 Z축 표준좌표, Φ_s0는 C축의 샘플좌표이다.
상기 수식에서 최소 표준좌표(X_norm_min)에서 최소 눌림량 마진(X_mar)을 빼는 것은 높이차 측정 프로브(40)의 스프링(42)이 최대로 팽창된 상태이므로 공작물(11)의 실 측정시 높이차 측정 프로브(40)를 최소 눌림량 마진(X_mar) 만큼 원점으로부터 가까워지는 방향으로 압입량을 보정하여 측정함으로써 측정 오류를 방지하기 위함이고, 최대 표준좌표(X_norm_max)에서 최소 눌림량 마진(X_mar)을 더하는 것은 높이차 측정 프로브(40)의 스프링(42)이 최대로 축소된 상태이므로 공작물(11)의 실 측정시 높이차 측정 프로브(40)를 최소 눌림량 마진(X_mar) 만큼 원점으로부터 멀어지는 반향으로 압입량을 보정하여 측정함으로써 측정 오류를 방지하기 위한 것이다.
한편, 상기 수식에서 Z축 측정좌표(Z_mea_n)와 C축 측정좌표(C_mea)는 각각 Z축과 C축 방향으로는 최소 눌림량 마진(X_mar)이 작용하지 않기 때문에, Z축 측정좌표(Z_mea_n)는 Z축의 표준좌표(Z_norm_n_0)와 동일하게 산출하고, C축 측정좌표(C_mea)는 C축의 샘플좌표(Φ_s0)와 동일하게 산출한다.
한편, 공작물(11)의 외경 측정 시는 최소 표준좌표(X_norm_min) 값을 취하고, 내경 측정 시는 최대 표준좌표(X_norm_max) 값을 취한다.(그 이유에 대해 아래에 추가 설명 부탁합니다)
다음은 측정좌표 측정단계(310)를 실행한다.
이 단계는 구동장치(52)를 작동시켜 이송축을 상기 각 축의 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea) 위치로 이동시켜 높이차 측정 프로브(40)로 공작물(11)을 측정하는 단계이다. 이 때 높이차 측정 프로브(40)의 터치볼(41)이 공작물(11)의 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea)에 접촉하는 순간 높이차 측정 프로브(40)의 좌표값을 입력장치(53)를 통해 저장장치(55)에 기록하고, Z축 샘플좌표수량(N)과 C축 위상 분할각도(Φ_sm)별로 상기 높이차 측정 프로브(40) 스프링(42)의 눌림량(X_dis_n_m)을 읽어들여 입력장치(53)를 통해 저장장치(55)에 기록한다.
즉, 높이차 측정 프로브(40)의 눌림량(X_dis_n_m) 측정은 위상 분할각도개수(M)와 Z축 샘플좌표수량(N)의 곱의 회수만큼 반복하여 측정하며, 아래 표 3과 같이 측정된 결과 값은 저장장치(55)에 저장한다.
좌표 Z_s1 Z_s2 ~ Z_sN
Φ_s1 X_dis_1_1 X_dis_2_1 ~ X_dis_N_1
Φ_s2 X_dis_1_2 X_dis_2_2 ~ X_dis_N_2
Φ_s3 ~ ~ ~ ~
~ X_dis_1_M X_dis_2_M ~ X_dis_N_M
Φ_sM X_dis_1_1 X_dis_2_1 ~ X_dis_N_1
다음은 측정좌표 기울기 산출단계(320)를 실행한다.
이 단계는 위상 분할각도(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)별로 X축과 Z축의 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 대한 경사면(12)의 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 산출하는 단계로, 아래 수식 11과 같이 각각 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 연산하고, 그 결과는 아래 표 4와 같이 저장장치(55)에 기록한다.
<수식 11>
Φ_r_1_1 = atan [ (Z_r_2_1 - Z_r_1_1) / (X_r_2_1 - X_r_1_1) ]
Φ_r_1_2 = atan [ (Z_r_2_2 - Z_r_1_2) / (X_r_2_2 - X_r_1_2) ]
Φ_r_n_M = atan [ (Z_r_n_M - Z_s_n-1_M) / (X_r_n_M - X_r_n-1_M) ]
여기서 M은 C축 위상 분할각도개수로서, 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나눈 정수 값이다.
좌표 Z_s1 Z_s2 ~ Z_sN 측정좌표 기울기
(Φ_r_n_m)
Φ_s1 X_r_1_1Z_r_1_1 X_r_2_1
Z_r_2_1		 ~ X_r_N_1
Z_r_N_1		 Φ_r_1_1
Φ_s2 X_r_1_2Z_r_1_2 X_r_2_2
Z_r_2_2		 ~ X_r_N_2
Z_r_N_2		 Φ_r_1_2
Φ_s3 X_r_1_3Z_r_1_3 X_r_2_3
Z_r_2_3		 ~ X_r_N_3
Z_r_N_3		 Φ_r_1_3
~ ~ ~ ~ ~ ~
Φ_sM X_r_1_MZ_r_1_M X_r_2_M
Z_r_2_M		 ~ X_r_N_M
Z_r_N_M		 Φ_r_1_M
다음 단계로 공작물(11)의 측정좌표 보정량 산출단계(400)를 실행한다.
도 11은 도 5의 D부분의 확대 상세도로 삼중편심 공작물(11)의 경사면(12) 측정좌표를 산출하기 위한 개념도이다. 도 5와 도 6, 도 11에 개시한 바와 같이, 이 단계는 상기 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 상기 측정좌표 경사면(12) 기울기(Φ_r_n_M)를 반영하여 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 산출하는 단계로, 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)를 측정할 때, 높이차 측정 터치프로브(40)의 터치볼(41)의 끝 점이 이상적인 점 형상이 아니고 구면으로 형성되어, 터치볼(41)이 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)로 접근할 때, 공작물(11)에 접촉되는 위치가 공작물(11)의 경사면(12) 각도(Φ_r_p)에 따라 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m) 값이 달라지기 때문에 이를 보정하기 위해 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 산출한다.
높이차 측정 터치프로브(40)의 터치볼(41) 반경을 R_b 라고 하면, X축 측정좌표(X_r_n_m)와 Z축 측정좌표(Z_r_n_m)에 대한 X축 보정량(X_Rb)과 Z축 보정량(Z_Rb)은 다음 수식 12에 의해 산출하고, 산출결과 보정량(X_Rb, Z_Rb)은 저장장치(55)에 기록한다.
<수식 12>
X_Rb = R_b × Sin(Φ_am) × Tan(Φ_r_p)
Z_Rb = R_b × Sin(Φ_am)
여기서 Φ_am은 공작물(11) 경사면(12)과 접하는 터치볼(41) 법선의 수직선에 대한 각도이고, Φ_r_p는 공작물(11)의 경사면(12) 각도이다.
다음 단계로 공작물(11)의 측정좌표 보정단계(500)를 실행한다.
이 단계는 도 5와 도 6, 도 11에 개시한 바와 같이, 상기 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n)에 높이차 측정 프로브(40)의 스프링(42) 눌림량(X_dis_n_m)과 상기 측정좌표 보정량 산출단계(400)에서 산출한 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 반영하여 다음 수식 13과 같이 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)를 산출한다. 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)는 표 5와 같이 저장장치(55)에 기록한다.
<수식 13>
X_p_n_m = X_mea_n + X_dis_n_m + X_mar + X_Rb
Z_p_n_m = Z_mea_n + Z_Rb
여기서 X_p_n_m는 보정된 X축 측정좌표이고, Z_p_n_m는 보정된 Z축 측정좌표이다. 다만, Z축은 높이차 측정 터치프로브(40)의 스프링(42) 변위와 무관하므로 터치볼(41)의 접촉 위치에 따른 Z축 보정량(Z_Rb)만 반영한다.
좌표 Z_s1 Z_s2 측정좌표 기울기
(Φ_r_n_m)		 ~ Z_sn 보정된 측정좌표 기울기
Φ_s1 X_p_1_0
Z_p_1_0		 X_p_2_0
Z_p_2_0		 Φ_r_1_0 ~ X_p_n_0
Z_p_n_0		 Φ_r_n-1_0
Φ_s2 X_p_1_1
Z_p_1_1		 X_p_2_1
Z_p_2_1		 Φ_r_1_1 ~ X_p_n_1
Z_p_n_1		 Φ_r_n-1_1
Φ_s3 X_p_1_2
Z_p_1_2		 X_p_2_2
Z_p_2_2		 Φ_r_1_2 ~ X_p_n_2
Z_p_n_2		 Φ_r_n-1_2
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
Φ_sM X_p_1_M
Z_p_1_2		 X_p_2_M
Z_p_2_M		 Φ_r_1_M ~ X_p_n_M
Z_p_n_M		 Φ_r_n-1_M
다음은 공작물(11)의 가공오차 산출단계(600)를 실행한다
이 단계는 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm, Φ_norm_m)에 상기 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)와 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 반영하여 각 축별 오차(X_diff_n_m, Z_diff_n_m, Φ_diff_m)를 산출하는 것으로, 다음 수식 14과 같이 연산하여 그 결과를 저장장치(55)에 저장한다.
<수식 14>
X_diff_n_m = X_norm_n_m - X_p_n_m
Z_diff_n_m = Z_norm_n - Z_p_n_m
Φ_diff_m = Φ_norm_m - Φ_r_n_m
여기서, X_diff_n_m은 X축 방향 표준좌표(X_norm)와 측정좌표(X_p_n_m)의 오차이고, Z_diff_n_m은 Z축 방향 표준좌표(Z_norm)와 측정좌표(Z_p_n_m)의 오차이며, Φ_diff_m은 표준좌표 기울기(Φ_norm_m)와 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)의 오차이다.
다음은 가공오차 판단단계(700)를 실행한다
이 단계는 상기 X축 방향 오차(X_diff_n_m) 및 기울기 오차(Φ_diff_m)를 다음 수식 15와 같은 조건으로 미리 설정된 X축 방향 허용공차(X_tol) 및 기울기 허용공차(Φ_tol)와 각각 비교하여 X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)가 각각 X축 허용공차(X_tol)와 기울기 공차(Φ_tol) 범위 이내인 경우는 정상으로 판단하고, X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)가 각각 X축 허용공차(X_tol)와 기울기 공차(Φ_tol) 범위에 미달하거나 초과하는 경우는 불량으로 판단한다.
<수식 15>
-X_tol < X_diff_n_m < X_tol 이고, -Φ_tol < Φ_diff_m < Φ_tol
여기서 X_tol은 X 방향 허용 공차이고, Φ_tol는 기울기 허용 공차이다.
한편, 상기 가공오차 판단단계(700)는 세부적으로, 도 13에 개시한 바와 같이, 먼저 X축 방향 오차(X_diff)가 미리 설정된 X축 방향 허용공차(X_tol) 범위 이내인지 판단하는 X축 허용공차 판단단계(710)를 실행한다.
상기 X축 허용공차 판단단계(710)에서 X축 방향 오차(X_diff)가 비정상 범위로 판단된 경우, 기울기 오차(Φ_diff)가 미리 설정된 기울기 허용공차(Φ_tol) 범위 이내인지 판단하는 기울기 허용공차 판단단계(720)를 실행한다.
또한, 상기 기울기 허용공차 판단단계(720)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 비정상 범위로 판단된 경우, 0도 위상과 180도 위상에서의 기울기 오차(Φ_diff)를 근거로 다음 수식 16와 같이 삼중편심 공작물의 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서 두 직선이 이루는 각도(Φ_a)와 삼중편심 공작물의 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기)(Φ_b)를 보정하는 다축 보정단계(730)를 실행한다.
<수식 16>
Φ_a=Φ_a+(Φ_diff_0+Φ_diff_180)/2
Φ_b=Φ_b+(Φ_diff_0-Φ_diff_180)/2
여기서 Φ_a는 삼중편심 공작물의 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서 두 직선이 이루는 각도이고, Φ_b는 삼중편심 공작물의 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기) 이다.
한편, 상기 기울기 허용공차 판단단계(720)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 정상 범위로 판단된 경우, 공작기계 주축의 회전각도?(wt?, 혹시 “C축의 위상 분할각도”가 아닌지요?)별로 오차가 존재하는지를 판단하는 회전각도별 오차판단단계(721)를 실행한다.
또한, 상기 회전각도별 오차판단단계(721)에서 회전각도별로 오차가 존재하는 경우에는 공작물(11)의 X축 방향에 대해 오차(X_diff) 만큼 옵셋 보정을 수행하고, 동시에 공작기계 주축의 회전각도?(wt?)별로 X축 방향 오차(X_diff) 보정을 실행하며, 상기 회전각도별 오차판단단계(721)에서 회전각도별로 오차가 존재하지 않는 경우에는 공작물(11)의 X축 방향에 대해 오차(X_diff) 만큼 옵셋 보정을 수행하는 X축 옵셋보정단계(722)을 실행한다.
한편, 상기 X축 허용공차 판단단계(710)에서 X축 방향 오차(X_diff)가 정상 범위로 판단된 경우, 기울기 오차(Φ_diff)가 미리 설정된 기울기 허용공차(Φ_tol) 범위 이내인지 판단하고, 판단결과 기울기 오차(Φ_diff)가 비정상 범위인 경우 측정오류로 처리하는 기울기 허용공차 판단단계(740)를 실행한다.
반면, 상기 기울기 허용공차 판단단계(740)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 정상 범위인 경우에는 Z축 방향 오차(Z_diff)가 미리 설정된 Z축 방향 허용공차(Z_tol) 범위 이내인지 판단하는 Z축 허용공차 판단단계(741)를 실행한다.
상기 Z축 허용공차 판단단계(741) 실행결과 Z축 방향 오차(Z_diff)가 비정상 범위인 경우 Z축 방향으로 Z축 방향 오차(Z_diff)를 보정하고, Z축 방향 오차(Z_diff)가 정상 범위인 경우에는 공작물(11)의 측정결과가 양호한 것으로 판정하는 Z축 옵셋보정단계(742)를 실행한다.
다음은 출력단계(800)를 실행한다
본 출력단계(800)는 상기 가공오차 판단단계(700)와 상기 허용공차 판단단계의 판단결과를 출력장치(56)를 통해 출력하여 사용자에게 표시한다.
한편 상기 실시예에서 산출이나 연산, 비교 등은 연산장치(54)을 통해 이루어진다.
상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 삼중편심 공작물(11)을 가공 완료한 후에 공작기계의 테이블(20)로부터 공작물(11)을 탈거하지 않고 제자리에서 공작물(11)을 측정함으로써 정확하고 신속하게 공작물(11)을 측정할 수 있고, 또한 측정결과를 보정하기 위한 재가공이 용이하다.
또한, 본 발명은 측정 대상물인 삼중편심 공작물(11)의 경사면(12) 기울기 변화에 따른 높이차 측정 터치프로브(40)의 형상 오차를 반영하여 측정함으로써 보다 정확한 측정결과를 도출할 수 있다.
10 : 삼중편심밸브
11 : 소재, 공작물
12 : 경사면
20 : 테이블
30 : 공구홀더
40 : 높이차 측정 터치프로브
41 : 터치볼
50 : 조작장치
51 : 제어장치
52 : 구동장치
53 : 입력장치
54 : 연산장치
55 : 저장장치
56 : 출력장치
100 : 샘플좌표 설정단계
110 : Z축 샘플좌표 설정단계
120 : C축 샘플좌표 설정단계
200 : 표준좌표 산출단계
210 : 표준좌표 기울기 산출단계
300 : 측정좌표 산출단계
310 : 측정좌표 측정단계
320 : 측정좌표 기울기 산출단계
400 : 측정좌표 보정량 산출단계
500 : 측정좌표 보정단계
600 : 가공오차 산출단계
700 : 가공오차 판단단계
800 : 출력단계

Claims (15)

  1. 공작기계에 거치된 삼중편심 공작물에 구면으로 된 터치볼이 접촉할 때 스프링에 의해 압축되는 거리를 좌표로 인식하는 높이차 측정 터치프로브를 공구홀더에 장착하고 적어도 두 개의 이송축과 적어도 한 개의 회전축을 선택적으로 이동 또는 회전시켜 상기 공작물을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 공작물에 대해 Z축 방향으로 적어도 두 개 이상의 Z축 샘플좌표수량(N)을 입력하여, 상기 Z축 샘플좌표수량(N)에 따른 복수의 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)를 설정하는 Z축 샘플좌표 설정단계(110);
    상기 공작물에 대해 회전축인 C축 방향으로 적어도 두 개 이상의 위상 분할각도개수(M)로 위상 분할각도(Φ_s)를 분할하여 복수의 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)를 설정하는 C축 샘플좌표 설정단계(120);
    상기 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대응하여 가공작업이 완료된 상기 공작물의 가공 형상정보를 기준으로 표준좌표(X_norm, Z_norm)를 산출하는 표준좌표 산출단계(200);
    상기 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)별로 상기 산출된 X축과 Z축의 표준좌표(X_norm, Z_norm)에 대해 경사면의 표준 기울기(Φ_norm_1~M)를 산출하는 표준좌표 기울기 산출단계(210);
    상기 Z축 샘플좌표(Z_sN)별로 상기 공작물을 C축 방향으로 1회전시켰을 때, X축 표준좌표(X_norm)를 기준으로 X축 최대 표준좌표(X_norm_max)와 X축 최소 표준좌표(X_norm_min)를 구하고, 여기에 X축 최소 눌림량 마진(X_mar)을 반영하여 X축 측정좌표(X_mea_n)를 산출하는 측정좌표 산출단계를(300);
    상기 이송축과 회전축을 상기 각 축의 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea) 위치로 이동 또는 회전시켜 공구홀더에 장착된 높이차 측정 프로브로 공작물을 측정하는 측정좌표 측정단계(310);
    상기 C축 위상분할각도(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)별로 X축과 Z축의 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 대한 경사면의 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 산출하는 측정좌표 기울기 산출단계(320);
    상기 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 상기 측정좌표 경사면 기울기(Φ_r_n_M)를 반영하여 상기 측정좌표(X_r_n_m, Z_r_n_m)의 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 산출하는 측정좌표 보정량 산출단계(400);
    상기 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n)에 높이차 측정 프로브의 스프링 눌림량(X_dis_n_m)과 상기 측정좌표 보정량 산출단계(400)에서 산출한 보정량(X_Rb, Z_Rb)을 반영하여 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)를 산출하는 측정좌표 보정단계(500);
    상기 표준좌표(X_norm, Z_norm, Φ_norm_m)에 상기 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)와 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)를 반영하여 각 축별 오차(X_diff_n_m, Z_diff_n_m, Φ_diff_m)를 산출하는 가공오차 산출단계(600);
    상기 X축 방향 오차(X_diff_n_m) 및 기울기 오차(Φ_diff_m)를 미리 설정된 X축 방향 허용공차(X_tol) 및 기울기 허용공차(Φ_tol)와 각각 비교하여 X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)가 각각 X축 허용공차(X_tol)와 기울기 공차(Φ_tol) 범위 이내인 경우는 정상으로 판단하고, X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)가 각각 X축 허용공차(X_tol)와 기울기 공차(Φ_tol) 범위에 미달하거나 초과하는 경우는 불량으로 판단하는 가공오차 판단단계(700)를 포함하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 C축 샘플좌표 설정단계(120)에서 상기 위상 분할각도개수(M)는 360도를 분할된 위상 분할각도(Φ_s)로 나누었을 때 정수가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 표준좌표 산출단계(200)에서 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 분할각도(Φ_s)에 따른 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)에 대해 각각 X축과 Z축에 대해 아래 수식 1에 의거하여 산출하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 1>
    X_norm_n_m = r(wt, Zn) = r(Φ_sm ,Z_sn)
    Z_norm_n = Zn = Z_sn
    Figure pat00011

    여기서 r은 공작물(11)의 회전축인 C축 중심에서 X축 방향으로 공작물(11)의 경사면(12)까지의 거리이며, 길이 A는 하기 수식 2에 의해 산출되고, 길이 B는 하기 수식 3에 의해 산출되고, 길이 C는 하기 수식 4에 의해 산출되고, 길이 δa는 하기 수식 5에 의해 산출되고, 길이 δb는 하기 수식 6에 의해 산출되고, 길이 δc는 하기 수식 7에 의해 산출되고, 각도 Øc는 타원의 중심선(A)을 이은 직선과 공작물 회전축(C) 사이의 각도로 Øb에 관한 하기 수식 8에 의해 산출된다.
    <수식 2>
    A = (a-δa)2
    <수식 3>
    B = (b-δb)2
    <수식 4>
    C = δc+ r0
    <수식 5>
    Figure pat00012

    <수식 6>
    Figure pat00013

    <수식 7>
    Figure pat00014

    <수식 8>
    Figure pat00015

    상기 수식 1 내지 8에서
    a : 기준 타원 장축의 길이(mm),
    b : 기준 타원 단축의 길이(mm)
    r0 : 회전축(C)으로부터 기준 타원의 중심선(A)의 X축 방향 편이량(mm)
    Øa: 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서의 두 직선이 이루는 각도
    Øb : 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기)
    Øc : 타원의 중심선(A)을 이은 직선과 회전축(C) 사이의 각도
    δa : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치 변화에 따른 장축의 길이 변화량(mm), 부호는 원뿔의 형상과 가공방향으로 도출함
    δb : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치 변화에 따른 단축의 길이 변화량 (mm)
    δc : 기준 타원(Z=Z0)으로 부터 Z축 위치에 따른 타원 중심점의 변화량 (mm)
    Zn : 기준 타원(Z=Z0)으로부터 Z축 상대거리(mm)
    wt : 회전축(C축) 위상각도
  4. 제 1항에 있어서, 상기 표준좌표 산출단계(200)에서 상기 표준좌표(X_norm, Z_norm)는 공작물 가공 시에 공작기계의 수치제어장치에 기록된 가공정보 중에서 상기 Z축 샘플좌표(Z_s1, Z_s2, Z_sN)와 C축 샘플좌표(Φ_s1, Φ_s2, Φ_sM)의 위치에 대응하는 X축, Z축 좌표 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 표준좌표 기울기 산출단계(210)에서 상기 경사면의 표준 기울기(Φ_norm_1~M)는 다음 수식 9를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 9>
    Φ_norm_1 = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_1 - X_norm_1_1) ]
    Φ_norm_2 = atan [ (Z_s2 - Z_s1) / (X_norm_2_2 - X_norm_1_2) ]
    여기서 M은 C축 위상 분할각도개수로서, 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나눈 정수 값이다.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 측정좌표 산출단계(300)에서 상기 측정좌표(X_mea, Z_mea, C_mea)는 다음 수식 10a에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 10a>
    X_mea_n = X_norm_n_min - X_mar
    Z_mea_n = Z_norm_n_0
    C_mea = Φ_s0
    여기서 X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, C_mea는 C축측정좌표, X_norm_n_min은 X축 최소 표준좌표, X_mar은 최소 눌림량 마진, Z_norm_n_0는 Z축 표준좌표, Φ_s0는 C축의 샘플좌표이다.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 측정좌표 산출단계(300)에서 상기 측정좌표(X_mea, Z_mea, C_mea)는 다음 수식 10b에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 10b>
    X_mea_n = X_norm_n_max + X_mar
    Z_mea_n = Z_norm_n_0
    C_mea = Φ_s0
    여기서 X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, C_mea는 C축측정좌표, X_norm_n_max은 X축 최대 표준좌표, X_mar은 최소 눌림량 마진, Z_norm_n_0는 Z축 표준좌표, Φ_s0는 C축의 샘플좌표이다
  8. 제 1항에 있어서, 상기 측정좌표 측정단계(310)는 상기 높이차 측정 프로브의 터치볼이 공작물의 측정좌표(X_mea_n, Z_mea_n, C_mea)에 접촉하는 순간 높이차 측정 프로브의 좌표값을 입력장치(53)를 통해 저장장치에 기록하고, Z축 샘플좌표수량(N)과 C축 위상 분할각도(Φ_sm)별로 상기 높이차 측정 프로브의 스프링 눌림량(X_dis_n_m)을 읽어들여 입력장치를 통해 저장장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 측정좌표 기울기 산출단계(320)는 상기 산출된 X축과 Z축의 측정좌표 값들(X_r_n_m, Z_r_n_m)에 대해 아래 수식 11과 같이 각각 측정좌표 기울기(Φ_r_n_M)를 연산하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 11>
    Φ_r_1_1 = atan [ (Z_r_2_1 - Z_r_1_1) / (X_r_2_1 - X_r_1_1) ]
    Φ_r_1_2 = atan [ (Z_r_2_2 - Z_r_1_2) / (X_r_2_2 - X_r_1_2) ]
    Φ_r_n_M = atan [ (Z_r_n_M - Z_s_n-1_M) / (X_r_n_M - X_r_n-1_M) ]
    여기서 M은 C축 위상 분할각도개수로서, 360도를 위상 분할각도(Φ_s)로 나눈 정수 값이다.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 측정좌표 보정량 산출단계(400)에서 상기 X축 보정량(X_Rb)과 Z축 보정량(Z_Rb)은 다음 수식 12에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 12>
    X_Rb = R_b × Sin(Φ_am) × Tan(Φ_r_p)
    Z_Rb = R_b × Sin(Φ_am)
    여기서 R_b는 터치볼 반경이고, Φ_am은 공작물 경사면과 접하는 터치볼 법선의 수직선에 대한 각도이고, Φ_r_p는 공작물의 경사면 각도이다.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 측정좌표 보정단계(500)에서 보정된 측정좌표(X_p_n_m, Z_p_n_m)는 다음 수식 13을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 13>
    X_p_n_m = X_mea_n + X_dis_n_m + X_mar + X_Rb
    Z_p_n_m = Z_mea_n + Z_Rb
    여기서 X_p_n_m는 보정된 X축 측정좌표, Z_p_n_m는 보정된 Z축 측정좌표, X_mea_n는 X축 측정좌표, Z_mea_n는 Z축 측정좌표, X_dis_n_m은 높이차 측정 터치프로브의 스프링 눌림량, X_mar는 최소 눌림량 마진, X_Rb는 X축 보정량, Z_Rb는 Z축 보정량이다.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 가공오차 산출단계(600)에서 상기 각 축별 오차(X_diff_n_m, Z_diff_n_m, Φ_diff_m)는 다음 수식 14와 같이 연산하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 14>
    X_diff_n_m = X_norm_n_m - X_p_n_m
    Z_diff_n_m = Z_norm_n - Z_p_n_m
    Φ_diff_m = Φ_norm_m - Φ_r_n_m
    여기서, X_diff_n_m은 X축 방향 표준좌표(X_norm)와 측정좌표(X_p_n_m)의 오차이고, Z_diff_n_m은 Z축 방향 표준좌표(Z_norm)와 측정좌표(Z_p_n_m)의 오차이며, Φ_diff_m은 표준좌표 기울기(Φ_norm_m)와 측정좌표 기울기(Φ_r_n_m)의 오차이다.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 가공오차 판단단계(700)에서 상기 X축 방향 오차(X_diff_n_m)와 기울기 오차(Φ_diff_m)는 다음 수식 15의 조건으로 판단하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
    <수식 15>
    -X_tol < X_diff_n_m < X_tol 이고, -Φ_tol < Φ_diff_m < Φ_tol
    여기서 X_tol은 X 방향 허용 공차이고, Φ_tol는 기울기 허용 공차이다.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 가공오차 판단단계(700)는 X축 방향 오차(X_diff)가 미리 설정된 X축 방향 허용공차(X_tol) 범위 이내인지 판단하는 X축 허용공차 판단단계(710)와,
    상기 X축 허용공차 판단단계(710)에서 X축 방향 오차(X_diff)가 비정상 범위로 판단된 경우, 기울기 오차(Φ_diff)가 미리 설정된 기울기 허용공차(Φ_tol) 범위 이내인지 판단하는 기울기 허용공차 판단단계(720)와,
    상기 기울기 허용공차 판단단계(720)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 비정상 범위로 판단된 경우, 0도 위상과 180도 위상에서의 기울기 오차(Φ_diff)를 근거로 다음 수식 16와 같이 삼중편심 공작물의 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서 두 직선이 이루는 각도 (Φ_a)와 삼중편심 공작물의 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기)를 보정하는 다축 보정단계(730)와,
    <수식 16>
    Φ_a=Φ_a+(Φ_diff_0+Φ_diff_180)/2
    Φ_b=Φ_b+(Φ_diff_0-Φ_diff_180)/2
    여기서 Φ_a는 삼중편심 공작물의 원뿔의 꼭지점과 밑면을 자른 이등변 삼각형의 꼭지점에서 두 직선이 이루는 각도이고, Φ_b는 삼중편심 공작물의 원뿔의 중심선(B)과 회전축(C) 사이의 각도(원뿔 중심축의 기울기) 이다.
    상기 기울기 허용공차 판단단계(720)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 정상 범위로 판단된 경우, 공작기계 주축의 회전각도?(wt?)별로 오차가 존재하는지를 판단하는 회전각도별 오차판단단계(721)와,
    상기 회전각도별 오차판단단계(721)에서 회전각도별로 오차가 존재하는 경우에는 공작물의 X축 방향에 대해 오차(X_diff) 만큼 옵셋 보정을 수행하고, 동시에 공작기계 주축의 회전각도?(wt?)별로 X축 방향 오차(X_diff) 보정을 실행하며, 상기 회전각도별 오차판단단계(721)에서 회전각도별로 오차가 존재하지 않는 경우에는 공작물의 X축 방향에 대해 오차(X_diff) 만큼 옵셋 보정을 수행하는 X축 옵셋보정단계(722)와,
    상기 X축 허용공차 판단단계(710)에서 X축 방향 오차(X_diff)가 정상 범위로 판단된 경우, 기울기 오차(Φ_diff)가 미리 설정된 기울기 허용공차(Φ_tol) 범위 이내인지 판단하고, 판단결과 기울기 오차(Φ_diff)가 비정상 범위인 경우 측정오류로 처리하는 기울기 허용공차 판단단계(740)와,
    상기 기울기 허용공차 판단단계(740)에서 기울기 오차(Φ_diff)가 정상 범위인 경우에는 Z축 방향 오차(Z_diff)가 미리 설정된 Z축 방향 허용공차(Z_tol) 범위 이내인지 판단하는 Z축 허용공차 판단단계(741)와,
    상기 Z축 허용공차 판단단계(741) 실행결과 Z축 방향 오차(Z_diff)가 비정상 범위인 경우 Z축 방향으로 Z축 방향 오차(Z_diff)를 보정하고, Z축 방향 오차(Z_diff)가 정상 범위인 경우에는 공작물의 측정결과가 양호한 것으로 판정하는 Z축 옵셋보정단계(742)를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 가공오차 판단단계(700)의 판단결과를 출력장치를 통해 출력하는 출력단계(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중편심 공작물의 측정방법.
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