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KR102577351B1 - 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법 - Google Patents

5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법 Download PDF

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KR102577351B1
KR102577351B1 KR1020210040850A KR20210040850A KR102577351B1 KR 102577351 B1 KR102577351 B1 KR 102577351B1 KR 1020210040850 A KR1020210040850 A KR 1020210040850A KR 20210040850 A KR20210040850 A KR 20210040850A KR 102577351 B1 KR102577351 B1 KR 102577351B1
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geometric error
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이광일
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경일대학교산학협력단
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Abstract

5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법이 개시된다. 개시된 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법은 테이블(10) 상부에 테이블(10)의 중심으로부터 소정 거리 이격되도록 정밀구(16)를 고정하고, 공작기계의 스핀들(12)에는 터치프로브(14)를 장착하는 측정준비단계(S10);
상기 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브(14)가 상기 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블(10)을 Z축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제1 평면 측정단계(S20);
상기 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 제1 옵셋회전각도(P)로 회전시킨 후, 상기 테이블(10)을 회전이송축 중 어느 하나인 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브(14)가 상기 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블(10)을 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제2 평면 측정단계(S30);
상기 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 제2 옵셋회전각도(Q)로 회전시킨 후, 상기 테이블(10)을 상기 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브(14)가 상기 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블(10)을 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제3 평면 측정단계(S40) 및
상기 제1 평면 측정단계(S20), 제2 평면 측정단계(S30), 제3 평면 측정단계(S40)에서 측정된 정밀구(16)의 위치를 기반으로 5차원 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 기하학적 오차 산출단계(S50);를 포함하며,
상기 기하학적 오차 산출단계(S50)는 옵셋되지 않은 제1 평면과, 옵셋된 제2 평면과 제3 평면 사이의 기하학적 관계로부터 기하학적 오차가 산출되는 것을 특징으로 한다.

Description

5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법{Geometric error measuring method of five axis machine tool}
본 발명은 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피가공물이 안착되는 테이블을 옵셋회전각도로 회전시킨 후 기설정된 평면회전각도로 반복적으로 회전시키면서 테이블 상부에 설치된 정밀구의 위치를 터치프로브로 측정함으로써 회전축으로부터 정밀구의 설치반경을 증가시켜 기하학적 오차에 대한 정확도를 높일 수 있음과 아울러, 옵셋된 두 회전평면 사이의 거리와 정밀구의 위치로부터 기하학적 오차를 3차원적으로 산출함으로써 정확도를 배가시킬 수 있는 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 정밀 이송계는 2개 이상의 이송축을 포함하는 기계 장치를 의미하는 것으로, 다축 공작기계, 다축 관절 로봇, CMM 등을 예로 들 수 있다.
이러한 이송계는 일반적으로 하나 이상의 직선축과 하나 이상의 회전축을 포함한다. 대표적인 예로써, 5축 공작 기계를 들 수 있는데, 보통 5축 공작 기계는 3개의 직선축과 2개의 회전축으로 구성되어 복잡한 곡면이나 형상의 가공을 수행한다.
그러나 이러한 정밀 이송계는 부품의 가공오차와 조립 오차 등에 의해 이송축에 필연적으로 기하학적 오차가 동반되게 된다. 따라서, 현장에서는 이송축의 기하학적 오차를 주기적으로 측정하여 보정함으로써(calibration) 생산제품의 정밀도를 확보하고 있다.
도 1은 전형적인 5축 공작기계의 사시도이다. 5축 공작기계에는 세 개의 직선축(X, Y, Z)과 두 개의 회전축(A, C)이 존재한다.
도 1에 도시된 회전축 A는 X축 방향의 회전축을 나타내며, C는 Z축 방향의 회전축을 나타낸다. 즉, 공작기계에서 회전축을 나타내는 A, B, C는 각각 X축, Y축, Z축 방향의 회전축을 의미한다.
기하학적 오차 산출방법은 공작기계의 구조에 영향을 받게 되는데, 본 발명에 따른 기하학적 오차 산출방법은 피가공물이 안착되는 테이블의 하부에 두 개의 회전축이 구비된 5축 공작기계에 관한 것이다.
도 1에서는 회전축으로 A, C가 채택되어 있으나, 회전축으로 B, C가 채택된 공작기계에 대해서도 본 발명에 따른 기하학적 오차 산출방법이 적용 가능하다.
이송축에 대한 기하학적 오차는 이송축 오차와 이송축 사이의 오차(squareness error)로 구분된다.
이송축 오차는 해당 이송축의 설계상 위치와 실제위치 사이의 오차를 의미하는 것이고, 이송축 사이의 오차는 이송축 사이의 각도에 있어서의 오차를 의미한다.
통상적으로 이송축 사이의 오차가 이송축 오차에 비해 가공 정확도에 보다 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
본 발명에서는 이송축 사이의 오차를 산출하는 방법을 제시하고자 한다.
도 2는 5축 공작기계의 이송축 사이 오차를 설명하는 도면으로서, 도 2(a)는 직선축에 대한 이송축 사이 오차를 설명하는 도면이고, 도 2(b)는 회전축에 대한 이송축 사이 오차를 설명하는 도면이다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이 SXZ, SYZ, SZX는 직선축 XYZ가 정확히 직각을 이루는 직교축에 대해 어느 정도의 각도로 기울어져 있는지를 나타낸다.
그리고 도 2(b)에 도시된 OXC, OYC는 회전축 C가 원점에 대해 옵셋된 값을 나타내며, SXC, SYC는 회전축 C가 각각 X축, Y축에 대해 기울어진 각도를 나타낸다.
즉, 세 개의 직선축(X, Y, Z)과 두 개의 회전축(A, C)이 구비된 5축 공작기계에 있어서, 이송축 사이 오차는 세 개의 직선축에 대한 직각도오차 3개와, 두 개의 회전축에 대한 옵셋오차 4개와 직각도오차 4개인 것을 알 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 통상적으로 공작기계의 기하학적 오차를 산출하기 위해서는 우선 공작물이 안착되는 테이블(10)의 상부에 정밀구(16)를 설치한다.
정밀구(16)는 주로 마그네틱 베이스를 이용하여 테이블(10)에 고정된다.
그리고 스핀들(12)에 터치프로브(Touch probe)를 장착한다.
종래에는 이송축 사이 오차를 산출하기 위해, 도 3과 같이 정밀구(16)와 터치프로브(14)를 설치한 후, 테이블(10)을 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 평면회전각도, 예를 들어 30도 정도 회전시킨다.
터치프로브(14)가 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 테이블(10)을 Z축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복한다.
즉, 평면회전각도인 30도 정도 테이블(10)을 회전시킨 상태에서 정밀구(16)의 위치를 측정한 후, 또다시 30도 정도 테이블(10)을 회전하고 정밀구(16)의 위치를 측정한다.
다음으로는 YZ평면을 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 측정하기 위해, 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 A축을 기준으로 기설정된 평면회전각도로 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 측정한다.
마지막으로 ZX평면을 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 측정하기 위해서는 공작기계에 B축이 있는 경우는 B축을 기준으로 회전하면 되나, 도 1과 같이 B축이 없는 경우에는 테이블(10)을 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 A축을 기준으로 90도 회전시키고, 이어서 C축을 기준으로 테이블(10)을 기설정된 평면회전각도로 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 측정한다.
이와 같이, XY평면, YZ평면, ZX평면을 각각 회전시키면서 측정된 정밀구(16)의 위치로부터 기하학적 오차를 산출한다.
이송축 사이 오차는 회전중심축과 정밀구(16) 사이의 거리, 즉 회전반경(R)이 증가함에 따라 오차가 증폭되어 오차의 정확도가 향상된다는 것이 널리 알려져 있다.
그러나 종래의 방법으로는 테이블(10)이 회전하면서 주축과 간섭을 일으킬 우려가 있어 회전반경(R)을 충분히 증가시킬 수 없었다. 이로 인해 오차의 정확도가 적절히 개선되지 않는 문제가 있었다.
따라서 5축 공작기계의 기하학적 오차의 정확도를 개선할 수 있는 새로운 오차 측정방법이 요청된다.
한국공개특허공보 10-2019-0135111호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 기하학적 오차를 측정하기 위한 세 개의 회전평면 중 두 개의 회전평면을 옵셋회전각도로 회전시켜 테이블 상부에 설치된 정밀구의 회전반경을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 옵셋된 두 회전평면 사이의 거리와 정밀구의 위치로부터 기하학적 오차를 3차원적으로 산출함으로써 정확도를 배가시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 회전이송축 두 개가 피가공물이 안착되는 테이블의 하부에 구비되며, 직선이송축 X, Y, Z가 상기 테이블의 상부에 구비되는 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 있어서,
상기 테이블 상부에 테이블의 중심으로부터 소정 거리 이격되도록 정밀구를 고정하고, 공작기계의 스핀들에는 터치프로브를 장착하는 측정준비단계;
상기 테이블이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브가 상기 정밀구의 표면을 터치하여 정밀구의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블을 Z축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브가 정밀구의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제1 평면 측정단계;
상기 테이블이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 제1 옵셋회전각도로 회전시킨 후, 상기 테이블을 회전이송축 중 어느 하나인 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브가 상기 정밀구의 표면을 터치하여 정밀구의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블을 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브가 정밀구의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제2 평면 측정단계;
상기 테이블이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 제2 옵셋회전각도로 회전시킨 후, 상기 테이블을 상기 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브가 상기 정밀구의 표면을 터치하여 정밀구의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블을 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브가 정밀구의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제3 평면 측정단계 및
상기 제1 평면 측정단계, 제2 평면 측정단계, 제3 평면 측정단계에서 측정된 정밀구의 위치를 기반으로 5차원 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 기하학적 오차 산출단계;를 포함하며,
상기 기하학적 오차 산출단계는 옵셋되지 않은 제1 평면과, 옵셋된 제2 평면과 제3 평면 사이의 기하학적 관계로부터 기하학적 오차가 산출되는 것을 특징으로 하는, 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 상기 공작기계의 기하학적 오차는 세 개의 직선축에 대한 직각도오차 3개와, 두 개의 회전축에 대한 옵셋오차 4개와 직각도오차 4개인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 제1 옵셋회전각도는 45도이며, 제2 옵셋회전각도는 135도인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기하학적 오차 산출방법은 정밀구의 설치반경을 증가시켜 기하학적 오차에 대한 정확도를 높이는 효과가 있다.
또한 본 발명은 옵셋된 두 회전평면 사이의 거리와 정밀구의 위치로부터 기하학적 오차를 3차원적으로 산출함으로써 정확도를 배가시키는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 전형적인 5축 공작기계의 사시도이다.
도 2는 5축 공작기계의 이송축 사이 오차를 설명하는 도면이다.
도 3은 정밀구와 터치프로브를 사용하여 정밀구의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 직각도 오차가 있는 경우 터치프로브에 의해 측정된 정밀구의 위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기하학적 오차 산출방법을 적용하기 위해 테이블을 회전시키는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 XY평면에서 정밀구의 회전반경을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 4는 직각도 오차가 있는 경우 터치프로브(14)에 의해 측정된 정밀구(16)의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에서 1번 선은 XY축이 정확히 직각을 유지하는 경우, 테이블(10)이 회전할 때 정밀구(16)의 궤적을 도시한 선이다. 즉, 정원이 그려지게 된다.
도 4에서 2번 선은 XY축이 직각을 유지하지 않는 경우, 테이블(10)이 회전할 때 정밀구(16)의 궤적을 도시한 선이다.
2번 선은 타원궤적을 그리게 되며, 타원궤적 상의 정밀구(16)의 측정위치와 XY축의 직각도 오차와의 상관관계를 이용하여 수학적으로 직각도 오차를 산출한다.
종래에서는 공작기계의 기하학적 오차를 산출하기 위해 XY평면, YZ평면, ZX평면을 각각 회전시키면서 테이블(10) 상부에 장착된 정밀구(16)의 위치를 측정하였다.
기하학적 오차의 정확도를 높이기 위해서는 정밀구(16)와 회전중심축 사이의 거리, 즉 회전반경(R)을 증가시켜야 하나, 주축과의 간섭으로 회전반경(R)의 증가에 제한을 받을 수밖에 없었다.
이에, 본 발명에서는 종래와 같이 XY평면, YZ평면, ZX평면을 회전시키는 방법에서 탈피하여, XY평면을 소정의 옵셋각도로 회전시킨 옵셋회전평면을 사용함으로써 회전반경(R)의 증가가 가능하도록 하였다.
도 5는 본 발명에 따른 기하학적 오차 산출방법을 적용하기 위해 테이블(10)을 회전시키는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5(a)는 종래와 같이 테이블(10)을 XY방향으로 배치한 후 Z축을 기준으로 평면회전각도로 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 터치프로브(14)로 측정한다.
도 5(b)는 테이블(10)을 Z축을 기준으로 기설정된 제1 옵셋회전각도(P)로 회전시킨다.
그리고 테이블(10)을 A축을 기준으로 평면회전각도로 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 터치프로브(14)로 측정한다.
도 5(c)는 테이블(10)을 Z축을 기준으로 기설정된 제2 옵셋회전각도(Q)로 회전시킨다.
그리고 테이블(10)을 A축을 기준으로 평면회전각도로 회전시키면서 정밀구(16)의 위치를 터치프로브(14)로 측정한다.
실험결과를 분석하여 제1 옵셋회전각도(P)와 제2 옵셋회전각도(Q)는 각각 45도와 135도로 설정할 때 기하학적 오차의 정확도가 가장 높은 것으로 확인되었다.
종래와 같이 테이블(10)의 가장자리에 정밀구(16)를 장착한 상태에서 A축을 기준으로 회전시키는 경우와 테이블(10)을 제1 옵셋회전각도(P)로 회전시킨 상태에서 정밀구(16)를 도 5(b)와 같이 장착한 경우는 기하학적 오차의 정확도가 거의 유사한 정도로 확인되었다.
그런데, 도 5(b)와 같이 제1 옵셋회전각도(P)로 회전된 상태에서는 테이블(10)의 크기를 크게 하지 않고도, 치구를 사용하여 정밀구(16)를 A축으로부터 보다 멀리 배치시켜 회전반경(R)을 증가시킬 수 있다.
결과적으로 주축과의 간섭을 피하면서도 정밀구(16)의 회전반경(R) 증가로 인해 기하학적 오차의 정확도가 높아지게 되는 것이다.
도 6은 XY평면에서 정밀구(16)의 회전반경(R)을 도시한 도면이다.
도 6에서 ⓐ는 옵셋하지 않은 경우의 회전반경(Ra)을 나타내고, ⓑ는 제1 옵셋회전각도(P)로 회전한 경우에 치구를 사용한 정밀구(16)의 회전반경(Rb)을 나타내고, ⓒ는 제2 옵셋회전각도(Q)로 회전한 경우에 치구를 사용한 정밀구(16)의 회전반경(Rc)을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명에 따른 기하학적 오차 산출방법은 회전평면을 옵셋하여 회전반경(R)을 증가시킴으로써 기하학적 오차의 정확도를 높일 수 있는 것이다.
한편, 도 5와 같이 2개의 옵셋회전평면을 회전시킴으로써 종래와는 다른 정밀구(16)의 궤적을 얻게 되며, 변경된 궤적은 종래와는 기하학적 오차를 산출하는 계산 방법 또한 달라지게 된다.
도 6을 참조하면, 제1 옵셋회전평면과 제2 옵셋회전평면은 그 사이에 옵셋하지 않은 회전평면을 두고 거리 L 만큼 이격되어 있다.
회전축 A에 직각도오차가 존재하는 경우, 제1 옵셋회전평면과 제2 옵셋회전평면 상에서 측정된 정밀구(16)의 위치와 거리 L로부터 회전축 A의 직각도 오차를 산출할 수 있으며, 이는 종래의 기하학적 오차를 산출하는 방법과는 다른 방법이다.
여기서 거리 L은 옵셋회전각도가 45도와 135도인 경우 옵셋하지 않은 경우의 회전반경 R 보다 커서 오차를 증폭시키는 역할을 하게 된다.
본 발명은 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피가공물이 안착되는 테이블을 옵셋회전각도로 회전시킨 후 기설정된 평면회전각도로 반복적으로 회전시키면서 테이블 상부에 설치된 정밀구의 위치를 터치프로브로 측정함으로써 회전축으로부터 정밀구의 설치반경을 증가시켜 기하학적 오차에 대한 정확도를 높일 수 있음과 아울러, 옵셋된 두 회전평면 사이의 거리와 정밀구의 위치로부터 기하학적 오차를 3차원적으로 산출함으로써 정확도를 배가시킬 수 있는 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 관한 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
P : 제1 옵셋회전각도
Q : 제2 옵셋회전각도
R : 회전반경
Ra : 옵셋하지 않은 경우의 회전반경
Rb : 제1 옵셋회전각도로 회전한 경우에 치구를 사용한 정밀구의 회전반경
Rc : 제2 옵셋회전각도로 회전한 경우에 치구를 사용한 정밀구의 회전반경
1 : XY축이 정확히 직각을 유지하는 경우, 테이블이 회전할 때 정밀구의 궤적을 도시한 선
2 : XY축이 직각을 유지하지 않는 경우, 테이블이 회전할 때 정밀구의 궤적을 도시한 선
10 : 테이블
12 : 스핀들
14 : 터치프로브
16 : 정밀구
S10 : 측정준비단계
S20 : 제1 평면 측정단계
S30 : 제2 평면 측정단계
S40 : 제3 평면 측정단계
S50 : 기하학적 오차 산출단계

Claims (3)

  1. 회전이송축 두 개가 피가공물이 안착되는 테이블(10)의 하부에 구비되며, 직선이송축 X, Y, Z가 상기 테이블(10)의 상부에 구비되는 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법에 있어서,
    상기 테이블(10) 상부에 테이블(10)의 중심으로부터 소정 거리 이격되도록 정밀구(16)를 고정하고, 공작기계의 스핀들(12)에는 터치프로브(14)를 장착하는 측정준비단계(S10);
    상기 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브(14)가 상기 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블(10)을 Z축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제1 평면 측정단계(S20);
    상기 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 제1 옵셋회전각도(P)로 회전시킨 후, 상기 테이블(10)을 회전이송축 중 어느 하나인 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브(14)가 상기 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블(10)을 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제2 평면 측정단계(S30);
    상기 테이블(10)이 XY 평면을 이루도록 배치한 상태에서 Z축을 기준으로 기설정된 제2 옵셋회전각도(Q)로 회전시킨 후, 상기 테이블(10)을 상기 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시킨 후 상기 터치프로브(14)가 상기 정밀구(16)의 표면을 터치하여 정밀구(16)의 위치를 측정하고, 재차 상기 테이블(10)을 제1 회전이송축을 기준으로 상기 평면회전각도로 회전시키면서 터치프로브(14)가 정밀구(16)의 위치를 측정하는 동작을 반복하는 제3 평면 측정단계(S40) 및
    상기 제1 평면 측정단계(S20), 제2 평면 측정단계(S30), 제3 평면 측정단계(S40)에서 측정된 정밀구(16)의 위치를 기반으로 5차원 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 기하학적 오차 산출단계(S50);를 포함하며,
    상기 기하학적 오차 산출단계(S50)는 옵셋되지 않은 제1 평면과, 옵셋된 제2 평면과 제3 평면 사이의 기하학적 관계로부터 기하학적 오차가 산출되며,
    상기 제1 옵셋각도(P)와 제2 옵셋각도(Q)는 90도의 배수가 아닌 각도인 것을 특징으로 하는, 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공작기계의 기하학적 오차는 세 개의 직선축에 대한 직각도오차 3개와, 두 개의 회전축에 대한 옵셋오차 4개와 직각도오차 4개인 것을 특징으로 하는, 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 옵셋회전각도(P)는 45도이며, 제2 옵셋회전각도(Q)는 135도인 것을 특징으로 하는, 5축 공작기계의 기하학적 오차를 산출하는 방법
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