WO2024162503A1 - 공작기계 주축의 동심도 보정 장치 및 보정 방법 - Google Patents

Abstract

기준공구 길이와 평행도 오차 량을 기록하고, 평행도 오차 량의 절반응 기준공구의 동심도 보정상수로 정하고, 홀 가공을 위해 사용할 사용공구 길이를 입력하여, 상기 기준공구 길이와 사용공구 길이를 비교하고, 기준공구와 사용공구 길이 차이에 비례하여 기준공구의 평행도 오차를 가감하여 상기 사용공구에 대한 주축의 X축 방향 동심도 추가 보정량을 산출하고, 여기에 상기 기준공구의 동심도 보정상수를 더하여 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 산출하고, 주축을 X축 방향으로 상기 동심도 보정량만큼 이동하도록 지령하여 주축 평행도를 보정함으로써, 테이블을 180도 회전시켜 공작물의 양 측면에 홀을 가공할 때, 주축에 장착되는 공구의 길이의 변화와 주축의 Z축 평행도 오차에도 불구하고 공작물의 양 측면에서 가공하는 홀의 동심도가 일치하는 홀을 가공할 수 있다.

Description

공작기계 주축의 동심도 보정 장치 및 보정 방법

본 발명은 공작기계의 홀(hole) 가공에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작물을 180도 회전시켜 서로 마주보는 방향으로 홀을 가공할 때 양 방향에서 가공되는 홀의 동심도(concentricity)를 맞추는 동심도 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수평형 머신닝센터와 같은 복합공작기계는 길이 방향(Z축)과 길이 방향에 직교하는 방향(X축)으로 이동 가능하며 선단에는 회전 공구를 장착한 주축과, 상부에 공작물을 거치하고 적어도 180도 회전 가능한 테이블을 구비한다. 이러한 공작기계에서 테이블 상에 거치된 공작물에 양방향으로 동심도를 가지는 홀을 가공하는 경우가 있다.

이 때 회전공구를 장착한 주축은 Z축 방향으로 이동하며 테이블에 거치된 공작물에 Z축 방향으로 홀 가공을 수행한다. 공작기계는 공작물의 일측에 홀 가공이 완료되면 공작물을 거치한 테이블을 180도 회전시켜 공작물의 반대편이 주축 회전 공구의 가공 방향이 되도록 하고, 주축을 Z축 방향으로 이동시켜 공작물에 홀 가공을 수행한다. 공작물을 180도 회전시켜 공작물의 양 측면에서 가공한 홀은 중심선이 일치하는 동심도를 가져야 할 필요가 있다.

그러나 도 1에 개시한 바와 같이, 주축(10)은 공작기계의 제조 과정에 부득이하게 주축(10)의 길이 방향인 Z축 방향으로 미세하게 기울어진 상태로 제조될 수 있다. 이로 인해 주축(10)에 홀(41) 가공용 회전 공구(11)를 Z축 방향으로 장착하였을 때, 공구(11)의 길이 방향(Z축)으로 공구(11)의 시작 지점과 끝 지점의 X축 상의 위치가 이격된 평행도 오차(△Xo)가 발생한다. 즉, 공구(11)의 평행도 오차(△Xo)는 주축(10)에 공구(11)를 장착한 상태에서 공구(11)의 Z축 방향 끝 지점의 중심을 공작기계 테이블(30)의 X축 중앙(X축 값이 0이 되는 지점)에 일치 시켰을 때 공구 길이 시작 지점과 끝 지점이 X축 방향으로 이격된 거리로, 별도의 실측 수단을 통해 측정할 수 있다.

이러한 Z축 방향에 대한 공구(11)의 평행도 오차(△Xo)는, 도 2에 개시한 바와 같이, 회전 공구(11)를 장착한 주축(10)을 Z축 방향으로 이동시켜 테이블(30)에 거치된 공작물(40)의 일측에 홀(41)을 가공한 후에 테이블(30)을 180도 회전시켜 공작물(40)의 반대편에 재차 홀(41)을 가공하게 되면, 공작물(40)의 양 방향에서 가공된 홀(41)은 공구(11)의 평행도 오차(△Xo)만큼 홀(41)의 중심선이 이격된 동심도 오차가 발생한다.

이러한 동심도 오차는 양 쪽 홀(41)에 정밀한 부재를 관통 삽입하거나, 양 쪽 홀(41)에 삽입된 부재를 회전시킬 때, 부재의 삽입이 곤란해 지거나 삽입된 부재의 조립상태가 부정확 해지거나, 회전 시 소음 진동 및 편마모 발생 등의 다양한 문제가 발생할 수 있다. 이러한 동심도 오차는 주축(10)에 장착되는 회전 공구(11)의 길이와 가공하는 홀(41)의 깊이에 따라 차이는 더 크게 발생한다.

한편, 특허문헌 1에서는 서로 마주보는 두 개의 주축을 가지는 공작기계에서 마주보는 두 주축의 동심도를 보정하는 방법에 대해 소개하고 있다. 그러나 이러한 방법은 축 중심 위치를 검출하여 한쪽 주축 중심에 다른 쪽 주축 중심 위치를 일치시키는 방법으로, 어디까지나 서로 마주보는 두 주축을 가진 공작기계에서 단순히 마주보는 두 주축의 중심 위치를 정렬하는 것에 불과하다. 따라서 두 주축의 중심 위치를 정렬하여 동심도를 맞추는 것과, 하나의 주축을 가지며 주축 자체가 축 방향으로 기울어져 조립되어 공작물을 테이블 상에서 180도 회전시켜 양 방향에서 홀을 가공 할 때 양 방향에서 가공된 홀의 동심도가 일치하지 않는 문제와는 다른 것이다.

(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 H03-161246호

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 길이 방향(Z축)과 길이 방향에 직교하는 방향(X축)으로 이동 가능하며, 적어도 180도 회전 가능한 테이블을 구비한 공작기계에서, 테이블을 180도 회전시켜 테이블에 거치된 공작물의 양 측면에서 동심도를 요하는 홀을 가공할 때, 주축에 장착되는 공구의 Z축 평행도 오차에도 불구하고 공작물의 양 측면에서 가공하는 홀의 동심도를 일치시키는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 주축에 장착되는 공구의 길이의 변화에도 불구하고 공작물의 양 측면에서 가공하는 홀의 동심도를 일치시키는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공작기계 주축의 동심도 보정 장치는, 기준공구 길이와 상기 기준공구를 주축에 장착했을 때 기준공구 길이 방향(Z축)으로 기울어진 정도를 나타내는 기준공구 평행도 오차를 포함하는 기준공구 정보를 입력하는 기준공구 정보 입력부와,

상기 기준공구 입력부에서 입력한 기준공구 정보와, 상기 기준공구의 평행도 오차의 2분의 1을 상기 기준공구의 동심도 보정상수로 저장하는 기준공구 정보 저장부와,

사용하고자 하는 사용공구 길이 정보를 저장하는 사용공구 정보 저장부와,

상기 기준공구 정보 저장부로부터는 기준공구 길이와 동심도 보정상수와 기준공구 평행도 오차 정보를 제공받고 상기 사용공구 정보 저장부로부터는 사용공구 길이 정보를 제공 받아 상기 기준공구 길이에 대한 기준공구 길이와 사용공구 길이 차이의 비율을 산출하고, 상기 산출한 비율에 상기 기준공구의 평행도 오차를 적용하고, 여기에 상기 기준공구의 동심도 보정상수를 더하여 상기 사용공구에 대한 주축의 X축 방향 동심도 보정량을 산출하는 실시간 보정량 계산부와,

상기 실시간 보정량 계산부에서 계산된 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 제공 받아 공작물의 양 측에서 가공되는 홀의 동심도 오차를 보정하기 위해 주축의 동심도 보정을 지령하는 보정 실행부를 포함한다.

바람직한 실시예로, 상기 실시간 보정량 계산부에서 계산된 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 저장하는 보정량 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공작기계 주축의 동심도 보정 방법은, 기준공구에 대한 주축의 중심선 평행도 오차 량을 측정하고, 상기 기준공구의 평행도 오차량과 상기 평행도 오차량의 2분의 1을 기준공구 동심도 보정상수로 기준공구 정보 저장부에 기록하는 기준공구 평행도 오차 측정단계(60);

사용공구 정보 저장부에 홀 가공을 위해 사용할 공구의 길이를 입력하는 사용공구 정보 입력단계(70);

기준공구 길이와 상기 기준공구 평행도 오차 측정단계(60)에서 저장한 상기 기준공구의 평행도 오차와, 상기 기준공구 동심도 보정상수와, 상기 사용공구 정보 입력단계(70)에서 입력한 상기 사용공구 길이 정보를 제공 받아, 상기 기준공구 길이에 대한 상기 사용공구 길이 비율을 산출하고, 상기 산출한 비율에 상기 기준공구의 평행도 오차를 적용하고, 여기에 상기 기준공구 동심도 보정상수를 더하여 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 산출하는 동심도 오차 보정량 계산단계(80);

상기 동심도 오차 보정량 계산단계(80)에서 산출한 주축의 동심도 보정량만큼 주축을 이동 지령하는 주축 평행도 보정단계(90)를 포함 한다.

바람직한 실시예로, 상기 기준공구 평행도 오차 측정단계(60)에서 상기 기준공구에 대한 주축의 중심선 평행도 오차량은 주축에 기준공구를 장착한 상태에서 상기 기준공구의 Z축 방향 끝 지점의 중심을 공작기계 테이블의 X축 중앙(X축 값이 0이 되는 지점)에 일치 시켰을 때 기준공구의 Z축 방향 끝 지점의 중심과 시작 지점의 단면 중심부가 X축 방향으로 이격된 거리인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 사용공구 정보 입력단계(70)에서 상기 사용공구 길이는 미리 정의된 공구 정보를 불러오는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 동심도 오차 보정량 계산단계(80)에서 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량은 다음 수식 1과 같이 계산하는 것을 특징으로 한다.

<수식 1>

여기서 △Xt는 사용공구에 대한 주축의 동심도 추가 보정량, △Zo는 기준공구의 길이, △Zt는 사용공구의 길이, △Xo는 기준공구의 평행도 오차, △Xto는 기준공구(20)의 동심도 보정상수 이다.

바람직한 실시예로, 주축의 동심도 보정을 필요로 하지 않는 일반 가공을 할 때에는 상기 주축 평행도 보정단계(90)를 실행하지 않고 최초 상태로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 동심도 보정 방법.

본 발명은 길이 방향(Z축)과 길이 방향에 직교하는 방향(X축)으로 이동 가능하되 Z축 평행도 오차를 가지는 주축과, 상부에 공작물을 거치하고 적어도 180도 회전 가능한 테이블을 구비한 공작기계에서, 테이블을 180도 회전시켜 공작물의 양 측면에서 홀을 가공할 때, 주축의 Z축 평행도 오차에도 불구하고 양 측면에서 가공하는 홀의 동심도를 일치시키는 정밀한 가공을 할 수 있다.

또한, 본 발명은 주축에 장착되는 공구의 길이의 변화에도 불구하고 공작물의 양 측면에서 가공하는 홀의 동심도를 일치시키는 정밀한 가공을 할 수 있다.

도 1은 종래 기술로서, 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 개념도이다.

도 2는 종래 기술로서, 공작물 관통홀 가공 시 주축의 Z축 중심선 동심도 오차에 따른 가공 상태 개념도이다.

도 3은 본 발명의 실시예로서, 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 보정장치 제어부 구성도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 기준공구를 장착한 상태에서 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정하는 개념도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 기준공구를 장착한 상태에서 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정한 후 가공 상태 개념도이다.

도 6은 본 발명의 실시예로서, 주축의 Z축 중심선 평행도 오차 보정 플로우챠트이다.

도 7은 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 짧은 공구를 사용하는 경우 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 보정 개념도이다.

도 8은 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 짧은 공구를 사용하여 공작물 관통 홀 가공 시 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정한 후 가공 상태 개념도이다.

도 9는 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 긴 공구를 사용하는 경우 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 보정 개념도이다.

도 10은 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 긴 공구를 사용하여 공작물 관통 홀 가공 시 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정한 후 가공 상태 개념도이다.

이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예로서, 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 보정장치 제어부 구성도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 기준공구를 장착한 상태에서 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정하는 개념도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 기준공구를 장착한 상태에서 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정한 후 가공 상태 개념도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 동심도 오차 보정장치 제어부(50)는 공작기계의 HMI(Human Machine Interface)에 기준공구(20) 정보를 입력하는 기준공구 정보 입력부(51)와 상기 기준공구 정보 입력부(51)에서 입력한 기준공구(20)의 정보를 저장하는 기준공구 정보 저장부(52)를 구비한다.

여기서 HMI(Human Machine Interface)는 일반적으로 작업자가 가공 정보나 공구 정보를 입력하고, 공작기계로부터 제공되는 정보를 처리하여 작업자에게 제공하는 작업자와 공작기계 간에 정보를 소통하는 장치이다.

또한, 기준공구 정보 입력부(51)에 입력되는 기준공구(20)는 평행도 오차(△Xo)를 정밀하게 측정하기 위한 공구로, 기준공구(20)를 주축(10)에 장착했을 때 Z축 방향으로 기울어진 정도를 나타내는 평행도 오차(△Xo)를 측정하기 위한 공구이다. 기준공구(20)에 대한 평행도 오차(△Xo)는, 별도의 실측 수단을 통해 측정하는 수치로, 도 4에 개시한 것처럼, 주축(10)에 기준공구(20)를 장착한 상태에서 기준공구(20)의 Z축 방향 끝 지점의 중심을 공작기계 테이블(30)의 X축 중앙(X축 값이 0이 되는 지점)에 일치 시켰을 때 기준공구(20)의 시작 지점의 단면 중심부가 X축 방향으로 이격된 거리이다.

따라서 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)를 2분의 1로 계산한 량만큼 주축(10)을 X축 방향으로 보정하여 공작물(40)을 180도 회전시킨 양 방향에서 홀(41)을 가공하면 홀(41)의 동심도는 도 5에 도시한 것처럼 서로 일치하게 된다. 이와 같이 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)를 2분의 1로 계산한 량이 기준공구(20)의 동심도 보정량이 되고, 이를 상기 기준공구(20)의 동심도 보정상수(△Xto)로 정의한다.

또한, 상기 기준공구 정보 저장부(52)에 저장되는 기준공구(20) 정보는 기준공구 길이(△Zo)와, 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)와, 기준공구(20)의 동심도 보정상수(△Xto)를 구비한다.

또한, 본 발명의 동심도 오차 보정장치 제어부(50)는 사용하고자 하는 사용공구(21)의 사용공구 길이(△Zt) 정보를 저장하는 사용공구 정보 저장부(53)와 공작물(40)의 양 측에서 가공되는 홀(41)의 동심도 오차를 보정하기 위해 주축(10)의 X축 방향 동심도 오차 보정을 지령하는 보정 실행부(54)를 공작기계의 수치제어장치(Numerical Controller)에 구비한다.

또한, 본 발명의 동심도 오차 보정장치 제어부(50)는 상기 기준공구 정보 저장부(52)로부터는 기준공구 길이(△Zo)와 평행도 오차(△Xo)와 동심도 보정상수(△Xto)를 제공받고, 상기 사용공구 정보 저장부(53)로부터는 사용공구 길이(△Zt) 정보를 제공 받아, 사용공구(21)의 동심도 추가 보정량(△Xt)을 계산하고, 여기에 상기 동심도 보정상수(△Xto)를 더하여 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 보정량을 계산하는 실시간 보정량 계산부(55)와, 상기 실시간 보정량 계산부(55)에서 계산된 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 보정량을 저장하는 보정량 저장부(56)를 공작기계의PMC(Programmable Machine Controller)에 구비한다.

보다 구체적으로, 상기 실시간 보정량 계산부(55)는 기준공구 길이(△Zo)에 대한 기준공구 길이(△Zo)와 사용공구 길이(△Zt) 차이의 비율을 산출하고, 산출한 비율에 상기 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)를 적용하여 상기 사용공구(21)에 대한 X축 방향 동심도 추가 보정량(△Xt)을 산출하며, 여기에 상기 기준공구(20)의 동심도 보정상수(△Xto)를 더하여 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 보정량(△Xto+△Xt)을 산출한다.

산출된 주축(10)의 X축 방향 동심도 보정량은 수치제어장치의 보정 실행부(54)에 제공되어 주축(10)을 X축 방향으로 동심도 보정량(△Xto+△Xt) 만큼 보정함으로써 테이블(30)과 함께 공작물(40)을 180도 회전시켜 홀(41)을 가공했을 때, 양 쪽에서 가공된 홀(41)의 동심도는 일치하게 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명 동심도 오차 보정장치의 동심도 오차 보정 방법에 대해 실시예를 통해 설명한다. 먼저 도 6은 본 발명의 실시예로서, 주축의 Z축 중심선 평행도 오차 보정 플로우챠트이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 주축(10)의 Z축 중심선 평행도 오차(△Xo) 보정 방법은 먼저 기준공구 평행도 오차 측정단계(60)를 실행한다.

이 단계는 기준공구(20)에 대한 주축(10)의 Z축 중심선 평행도 오차(△Xo) 량을 측정하고, 그 값을 기록하는 단계로, 기준공구 길이(△Zo)와, 주축(10)에 장착된 기준공구(20)를 터치센서와 같은 별도의 계측장비를 사용하여 기준공구(20)의 시작 지점과 끝 지점이 X축 방향으로 이격된 량을 측정하고 그 값을 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo) 정보로 기준공구 정보 입력부(51)를 통해 입력하여 기준공구 정보 저장부(52)에 기록하는 단계이다.

이 때 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)의 2분의 1에 해당하는 값을 기준공구(20)의 동심도 보정상수(△Xto)로 기준공구 정보 저장부(52)에 기록한다. 또한, 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)와 동심도 보정상수(△Xto)는 해당 공작기계에 한번 설정함으로써 재설정하기 전까지는 계속 유지되는 값이다.

다음 단계로, 사용공구 정보 입력단계(70)를 실행한다.

이 단계는 수치제어장치에 구비된 사용공구 정보 저장부(53)에 홀(41) 가공을 위해 사용할 사용공구(21)의 제원을 입력하는 단계로, 사용공구 길이(△Zt)를 입력한다. 통상적으로 미리 정의된 공구 정보를 불러옴으로써 사용공구 길이(△Zt) 정보를 입력할 수 있다.

다음 단계로, 동심도 오차 보정량 계산단계(80)를 실행한다.

이 단계는 PMC에 구비된 실시간 보정량 계산부(55)에서 HMI에 구비된 상기 기준공구 정보 저장부(52)로부터 기준공구(20)의 기준공구 길이(△Zo)와 평행도 오차(△Xo)와 동심도 보정상수(△Xto) 정보를 제공 받고, 수치제어장치에 구비된 상기 사용공구 정보 저장부(53)로부터는 홀(41) 가공에 사용할 사용공구 길이(△Zt) 정보를 제공 받아, 상기 기준공구 길이(△Zo)에 대한 기준공구 길이(△Zo)와 사용공구 길이(△Zt) 차이의 비율을 산출하고, 산출한 비율에 상기 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)를 적용하여 사용공구(21)의 동심도 추가 보정량(△Xt)을 산출하고, 여기에 기준공구(20)의 동심도 보정상수(△Xto)를 더하여 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 X축 방향 동심도 보정량을 산출한다.

즉, 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 보정량은 다음 수식 1과 같이 계산한다.

<수식 1>

여기서△Xt는 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 추가 보정량, △Zo는 기준공구(20)의 길이, △Zt는 사용공구(21)의 길이, △Xo는 기준공구(20)의 평행도 오차, △Xto는 기준공구(20)의 동심도 보정상수 이다.

한편, 동심도 추가 보정량(△Xt)은 상기와 같이 입력된 기준 공기 길이(△Zo), 사용공구 길이(△Zt), 기준공구(20)의 평행도 오차(△Xo)을 사용하여 삼각함수 계산 방법에 의해 계산할 수도 있다.

상기와 같이 산출된 사용공구(21)에 대한 동심도 보정량은 PMC에 구비된 보정량 저장부(56)에 기록한다.

다음 단계로, 주축 평행도 보정단계(90)를 실행한다.

이 단계는 PMC의 보정량 저장부(56)에 저장된 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 X축 방향 동심도 보정량을 수치제어장치에 구비된 보정 실행부(54)에 제공하여 주축(10)을 X축 방향으로 동심도 보정량만큼 이동하도록 지령하는 단계이다.

한편, 상기 사용공구 정보 입력단계(70) 이후의 과정은 새로운 사용공구(21)를 적용할 때 마다 실행하며, 현재 사용하고 있는 공구를 계속하여 사용하여 동심도를 요하는 홀(41) 가공을 계속할 때는 주축(10)에 이미 동심도 보정량이 적용된 만큼, 상기 사용공구 정보 입력단계(70) 이후의 과정을 반복할 필요는 없다. 다만, 공작기계가 동심도 오차 보정을 필요로 하지 않는 일반 가공을 할 때에는 이미 적용된 주축(10)에 대한 동심도 보정량은 다른 가공에 영향을 주지 않도록 최초 상태로 복귀한다.

이하에서는 사용공구 길이(△Zt)가 기준공구(20) 보다 짧거나 긴 경우의 실시예에 대해 설명한다. 먼저 사용공구(21)가 기준공구(20) 보다 짧은 경우의 실시예를 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 짧은 공구를 사용하는 경우 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 보정 개념도이다. 도 8은 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 짧은 공구를 사용하여 공작물(40) 관통 홀(41) 가공 시 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정한 후 가공 상태 개념도이다.

도 7과 도 8에 도시한 것처럼, 사용공구 길이(△Zt)가 기준공구 길이(△Zo) 보다 짧을 때는 사용공구(21)에 대한 동심도 보정량은 기준공구(20)의 동심도 보정상수 보정량(△Xto) 보다 커진다. 예를 들어 기준공구 길이(△Zo)가 300mm, 평행도 오차(△Xo) 5μm(동심도 보정상수(△Xto) 2.5μm)이고, 사용공구 길이(△Zt)가 180mm 라고 가정하면, 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 보정량은 상기 수식 1에 따라 다음과 같이 계산된다.

동심도 보정량=(300mm - 180mm)/300mm×5μm+2.5μm = 4.5μm

이와 같이 동심도 보정량 계산 결과에 따라 주축(10)을 X축 방향으로 4.5μm 보정한 후 공작물(40)의 양 측면에 홀(41)을 가공하면, 도 6과 같이 동심도가 일치하는 홀(41)을 가공할 수 있다.

또 다른 실시예로, 사용공구(21)가 기준공구(20) 보다 긴 경우의 실시예를 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 긴 공구를 사용하는 경우 주축의 Z축 중심선 동심도 오차 보정 개념도이다. 도 10은 본 발명의 실시예로서, 기준공구 보다 긴 공구를 사용하여 공작물 관통 홀 가공 시 주축의 Z축 중심선 동심도 오차를 보정한 후 가공 상태 개념도이다.

도 9와 도 10에 도시한 것처럼, 사용공구 길이(△Zt)가 기준공구 길이(△Zo) 보다 길 때는 사용공구(21)에 대한 동심도 보정량은 기준공구(20)에 대한 동심도 보정상수(△Xto)보다 작아진다. 예를 들어 기준공구 길이(△Zo) 300mm, 평행도 오차(△Xo) 5μm(동심도 보정상수(△Xto) 2.5μm)이고, 사용공구 길이(△Zt)가 420mm 라고 가정하면, 사용공구(21)에 대한 주축(10)의 동심도 보정량은 상기 수식 1에 따라 다음과 같이 계산된다.

동심도 보정량=(300mm - 420mm)/300mm×5μm+2.5μm=0.5μm

즉, 주축(10)을 X축 방향으로 0.5μm 보정한 후 공작물(40)의 양 측면에 홀(41)을 가공하면, 도 10과 같이 동심도가 일치하는 홀(41)을 가공할 수 있다.

상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 길이 방향(Z축)으로 평행도 오차(△Xo)를 가지는 주축(10)에서 테이블(30)을 180도 회전시켜 공작물(40)의 양 측면에 홀(41)을 가공할 때, 주축(10)의 Z축 평행도 오차(△Xo)에도 불구하고 양 측면에서 가공하는 홀(41)의 동심도가 일치하는 홀(41)을 가공할 수 있다. 또한, 본 발명은 주축(10)에 장착되는 공구의 길이의 변화에도 불구하고 공작물(40)의 양 측면에서 가공하는 홀(41)의 동심도를 일치시키는 정밀한 가공을 할 수 있다.

[부호의 설명]

10 주축

11 공구

20 기준공구

21 사용공구

30 테이블

40 공작물

41 홀(hole)

50 제어부

51 기준공구 정보 입력부

52 기준공구 정보 저장부

53 사용공구 정보 저장부

54 보정 실행부

55 실시간 보정량 계산부

56 보정량 저장부

60 기준공구 평행도 오차 측정단계

70 사용공구 정보 입력단계

80 동심도 오차 보정량 계산단계

90 주축 평행도 보정단계

Claims (7)

1. 기준공구 길이와 상기 기준공구를 주축에 장착했을 때 기준공구 길이 방향(Z축)으로 기울어진 정도를 나타내는 기준공구 평행도 오차를 포함하는 기준공구 정보를 입력하는 기준공구 정보 입력부와,

   상기 기준공구 입력부에서 입력한 기준공구 정보와, 상기 기준공구의 평행도 오차의 2분의 1을 상기 기준공구의 동심도 보정상수로 저장하는 기준공구 정보 저장부와,

   사용하고자 하는 사용공구 길이 정보를 저장하는 사용공구 정보 저장부와,

   상기 기준공구 정보 저장부로부터는 기준공구 길이와 동심도 보정상수와 기준공구 평행도 오차 정보를 제공받고 상기 사용공구 정보 저장부로부터는 사용공구 길이 정보를 제공 받아 상기 기준공구 길이에 대한 기준공구 길이와 사용공구 길이 차이의 비율을 산출하고, 상기 산출한 비율에 상기 기준공구의 평행도 오차를 적용하고, 여기에 상기 기준공구의 동심도 보정상수를 더하여 상기 사용공구에 대한 주축의 X축 방향 동심도 보정량을 산출하는 실시간 보정량 계산부와,

   상기 실시간 보정량 계산부에서 계산된 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 제공 받아 공작물의 양 측에서 가공되는 홀의 동심도 오차를 보정하기 위해 주축의 동심도 보정을 지령하는 보정 실행부를 포함하는 공작기계 주축의 동심도 보정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 실시간 보정량 계산부에서 계산된 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 저장하는 보정량 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 동심도 보정 장치.
3. 기준공구에 대한 주축의 중심선 평행도 오차 량을 측정하고, 상기 기준공구의 평행도 오차량과 상기 평행도 오차량의 2분의 1을 기준공구 동심도 보정상수로 기준공구 정보 저장부에 기록하는 기준공구 평행도 오차 측정단계(60);

   사용공구 정보 저장부에 홀 가공을 위해 사용할 공구의 길이를 입력하는 사용공구 정보 입력단계(70);

   기준공구 길이와 상기 기준공구 평행도 오차 측정단계(60)에서 저장한 상기 기준공구의 평행도 오차와, 상기 기준공구 동심도 보정상수와, 상기 사용공구 정보 입력단계(70)에서 입력한 상기 사용공구 길이 정보를 제공 받아, 상기 기준공구 길이에 대한 상기 사용공구 길이 비율을 산출하고, 상기 산출한 비율에 상기 기준공구의 평행도 오차를 적용하고, 여기에 상기 기준공구 동심도 보정상수를 더하여 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량을 산출하는 동심도 오차 보정량 계산단계(80);

   상기 동심도 오차 보정량 계산단계(80)에서 산출한 주축의 동심도 보정량만큼 주축을 이동 지령하는 주축 평행도 보정단계(90)를 포함하는 공작기계 주축의 동심도 보정 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 기준공구 평행도 오차 측정단계(60)에서 상기 기준공구에 대한 주축의 중심선 평행도 오차량은 주축에 기준공구를 장착한 상태에서 상기 기준공구의 Z축 방향 끝 지점의 중심을 공작기계 테이블의 X축 중앙(X축 값이 0이 되는 지점)에 일치 시켰을 때 기준공구의 Z축 방향 끝 지점의 중심과 시작 지점의 단면 중심부가 X축 방향으로 이격된 거리인 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 동심도 보정 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 사용공구 정보 입력단계(70)에서 상기 사용공구 길이는 미리 정의된 공구 정보를 불러오는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 동심도 보정 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 동심도 오차 보정량 계산단계(80)에서 상기 사용공구에 대한 주축의 동심도 보정량은 다음 수식 1과 같이 계산하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 동심도 보정 방법.

   <수식 1>

   

   여기서 △Xt는 사용공구에 대한 주축의 동심도 추가 보정량, △Zo는 기준공구의 길이, △Zt는 사용공구의 길이, △Xo는 기준공구의 평행도 오차, △Xto는 기준공구(20)의 동심도 보정상수 이다.
7. 제 3 항에 있어서, 주축의 동심도 보정을 필요로 하지 않는 일반 가공을 할 때에는 상기 주축 평행도 보정단계(90)를 실행하지 않고 최초 상태로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 동심도 보정 방법.

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