KR101355232B1 - Compensating apparatus for thermal deformation in machine tool and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 주축의 회전체인 로터가 회전할 때 발생되는 열을 전달받는 스테이터에 주축 온도 센서를 장착하여 주축의 내부에서 회전에 의한 열 변화를 실시간으로 명확히 측정하고, 이를 통해 주축의 열변위에 대해 주축의 위치를 보상함으로써, 공작 기계의 생산성 및 신뢰성을 향상시키는데 있다. The present invention relates to a thermal displacement compensation device of a machine tool and a driving method thereof, and a technical problem to be solved is to install a spindle temperature sensor on a stator receiving heat generated when a rotor, which is a rotor of a spindle, rotates. It is to improve the productivity and reliability of the machine tool by clearly measuring the change in the heat caused by rotation in real time and thereby compensating the position of the spindle with respect to the thermal displacement of the spindle.

Description

공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법{Compensating apparatus for thermal deformation in machine tool and driving method thereof}Compensating apparatus for thermal deformation in machine tool and driving method

본 발명은 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal displacement compensation device of a machine tool and a driving method thereof.

공작기계는 주축에 의해 공구를 회전시킴으로써, 베드부에 고정된 작업 대상을 가공하는데, 이때 주축의 고속 회전에 의해 발생된 열에 의해, 열변위(Termal Deformation)도 발생하게 된다. 이와 같이 고속 회전을 하는 주축의 과열로 인해, 주축의 열변위와, 주축 이외의 다른 부분인 주축을 지지하는 칼럼 및 베드부등과의 사이에서 열변위 편차가 발생하게 되어, 이를 보정하는 것이 공작기계의 가공 정밀성을 위해 해결해야 할 주요한 문제로 대두되고 있다.The machine tool rotates the tool by the main shaft, thereby processing the work object fixed to the bed portion, where thermal deformation is also generated by the heat generated by the high speed rotation of the main shaft. As a result of the overheating of the main shaft which rotates at high speed, a thermal displacement deviation occurs between the thermal displacement of the main shaft and the column and the bed supporting the main shaft other than the main shaft. It is a major problem to be solved for machining precision.

이러한 문제의 해결을 위해, 종래에는 발열이 많이 발생하는 주축의 헤드 외부와, 열이 상대적으로 덜 발생하는 베드부에 각각 온도 센서를 설치한 다음, 각 온도 센서의 온도에 차이가 발생하는 경우 열변위 편차를 물리적으로 위치 보상하는 방법을 사용하고 있다. 즉, 주축 헤드 외부의 온도와 베드부의 온도 사이의 차이에 대응하는 열변위 보상값을 산출하고, 이를 통해 주축의 특정축(예: Z축) 방향 위치 보상을 하였다. In order to solve this problem, conventionally, the temperature sensor is installed on the outside of the head of the main shaft that generates a lot of heat and on the bed of which the heat is generated relatively less, and then, when a difference occurs in the temperature of each temperature sensor, A physical position compensation method is used. That is, the thermal displacement compensation value corresponding to the difference between the temperature outside the head of the main shaft and the temperature of the bed is calculated, and through this, position compensation of the main axis in the specific axis (eg, Z-axis) is performed.

그러나 주축 외부에 장착된 온도 센서는, 주축의 회전에 의해 발생된 온도를 직접적으로 측정할 수 없으며 외부 기구와의 열전도 등에 의한 온도 상쇄로, 실제 주축 회전에 의해 발생된 온도를 민감하게 측정할 수 없다. 그러므로 열변위 보상값의 정확도가 감소하게 되어, 이로 인해 작업 대상 가공시 가공 불량이 발생될 수 있으며, 생산성 및 신뢰성을 저하시킬 수 있다. However, the temperature sensor mounted on the outside of the main shaft cannot directly measure the temperature generated by the rotation of the main shaft, but can sensitively measure the temperature generated by the actual spindle rotation due to the offset of temperature due to thermal conductivity with an external device. none. Therefore, the accuracy of the thermal displacement compensation value is reduced, which may cause machining defects in the processing of the workpiece, and may reduce productivity and reliability.

공개특허공보 제10-1996-0000412호(1996.01.25)Publication No. 10-1996-0000412 (January 25, 1996)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주축 내부에 장착된 주축 온도 센서에서 온도를 측정함으로써 주축의 회전에 의한 온도 변화를 명확히 측정하고 이를 통해 주축의 위치를 보상함으로써 작업 대상의 안정적인 가공 및 생산성을 향상시킬 수 있는 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned problems, an object of the present invention by measuring the temperature in the spindle temperature sensor mounted inside the main shaft to clearly measure the temperature change by the rotation of the main shaft and thereby compensate the position of the main shaft The present invention provides a thermal displacement compensation device for a machine tool and a driving method thereof, which can improve stable processing and productivity of a work object.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법은 공작 기계의 공구를 회전시키는 주축과, 상기 주축이 장착되며, 상기 주축의 수직 방향 위치를 제어하는 이송계와, 상기 주축의 내부에 장착되어, 상기 주축의 모터 온도를 측정하는 주축 온도센서와, 상기 공구의 회전에 의해 가공되는 작업 대상이 고정되기 위한 베드부에 장착된 베드부 온도센서 및, 상기 주축 온도센서와 상기 베드부 온도센서와 전기적으로 연결되어, 상기 주축 온도센서와 상기 베드부 온도센서에서 각각 전송되는 주축 온도와 베드부 온도에 따라 상기 주축의 위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a thermal displacement compensation apparatus for a machine tool and a driving method thereof according to the present invention include a main shaft for rotating a tool of a machine tool, and a main shaft mounted thereon, and a feed system for controlling the vertical position of the main shaft. And a main shaft temperature sensor mounted inside the main shaft to measure a motor temperature of the main shaft, a bed unit temperature sensor mounted to a bed for fixing a work object processed by the rotation of the tool, and the main shaft. And a controller electrically connected to a temperature sensor and the bed part temperature sensor to control the position of the spindle according to the spindle temperature and the bed part temperature transmitted from the spindle temperature sensor and the bed part temperature sensor, respectively.

상기 제어부는 상기 주축 온도와 상기 베드부 온도를 수신하는 입력부와, 상기 주축 온도에서 상기 베드부 온도를 뺀 값에 열변위 보상 인수를 곱해서 주축 변위 보상값을 산출하는 처리부 및, 상기 처리부에서 전송된 상기 주축 변위 보상값이 설정된 한계값과 비교하는 비교부를 포함할 수 있다.The controller may include an input unit configured to receive the spindle temperature and the bed unit temperature, a processor configured to calculate a spindle displacement compensation value by multiplying a thermal displacement compensation factor by a value obtained by subtracting the bed unit temperature from the spindle temperature, and transmitted from the processor. It may include a comparison unit for comparing the spindle displacement compensation value with a set threshold value.

상기 이송계는 상기 이송계에 장착된 상기 주축의 수직방향 위치를 변환하는 서보모터를 더 포함하며, 상기 서보모터의 회전 운동을 수직방향의 직선운동으로 변환시킬 수 있다. The transfer system further includes a servo motor for converting a vertical position of the main shaft mounted on the transfer system, and may convert the rotational motion of the servo motor into a linear linear motion.

상기 제어부는 상기 주축 변위 보상값이 상기 설정된 한계값 보다 작을 경우, 상기 서보모터로 상기 주축 변위 보상값을 전송하고, 상기 서보모터의 구동을 통해 상기 주축의 수직 방향 위치를 변환할 수 있다. The controller may transmit the spindle displacement compensation value to the servomotor when the spindle displacement compensation value is smaller than the set threshold value, and convert the vertical position of the spindle through the driving of the servomotor.

상기 제어부와 전기적으로 연결된 표시부를 더 포함하며, 상기 표시부는 상기 제어부에서 상기 주축 변위 보상값이 상기 설정된 한계값 이상으로 판단된 경우, 주축 이상 신호를 수신 후 알림을 표시할 수 있다. The display unit may further include a display unit electrically connected to the control unit. When the control unit determines that the spindle displacement compensation value is greater than or equal to the set threshold value, the display unit may display a notification after receiving a spindle abnormal signal.

상기 주축온도센서는 상기 주축의 내부 스테이터에 장착될 수 있다.The spindle temperature sensor may be mounted on an inner stator of the spindle.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법은 공구 회전을 위한 주축, 작업 대상 고정을 위한 베드부 및 상기 주축의 위치 보상을 위한 제어부를 포함하며, 상기 주축의 위치 보상 여부를 판단하기 위한 한계값을 설정하는 한계값 설정 단계와, 상기 주축이 회전 상태라면, 각각의 온도 센서를 통해 상기 주축의 온도와 베드의 온도를 측정하는 온도 측정 단계와, 상기 제어부에서 상기 주축 온도와 상기 베드 온도의 차를 통해, 주축 변위 보상값을 산출하는 주축 변위 보상값 산출 단계와, 상기 제어부에서 상기 주축 변위 보상값과 상기 한계값을 비교하는 비교 단계 및, 상기 제어부에서 상기 주축 변위 보상값이 상기 한계값보다 더 작을 경우에는 상기 주축 변위 보상값에 따라 상기 주축의 위치를 보상하는 위치 보상 단계를 포함할 수 있다. In addition, to achieve the above object, a thermal displacement compensation apparatus and a driving method thereof of a machine tool according to the present invention includes a spindle for tool rotation, a bed part for fixing a work target, and a controller for position compensation of the spindle, A threshold value setting step of setting a threshold value for determining whether the main shaft is compensated for position; a temperature measuring step of measuring the temperature of the main shaft and the temperature of the bed through the respective temperature sensors if the main shaft is rotated; A main shaft displacement compensation value calculating step of calculating a main shaft displacement compensation value through a difference between the main shaft temperature and the bed temperature in the control unit; a comparing step of comparing the main shaft displacement compensation value with the limit value at the control unit; If the main shaft displacement compensation value is smaller than the threshold value in the control unit, the position of the main shaft according to the main shaft displacement compensation value It may include a position compensation step to compensate for.

상기 보상값 산출 단계에서는 상기 주축 온도와 상기 베드 온도 차에, 열변위 보상 인수를 곱해서 상기 주축 변위 보상값을 산출할 수 있다. In the calculating of the compensation value, the main shaft displacement compensation value may be calculated by multiplying the main shaft temperature and the bed temperature difference by a thermal displacement compensation factor.

상기 비교 단계에서 상기 주축 변위 보상값이 상기 한계값보다 크거나 같을 경우에는 상기 제어부와 전기적으로 연결된 표시부를 통해 이상 여부를 알리는 알림 단계를 더 포함할 수 있다. In the comparing step, when the main axis displacement compensation value is greater than or equal to the threshold value may further include a notification step of notifying whether or not through the display unit electrically connected to the control unit.

본 발명에 의한 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법은 주축 내부에 장착된 주축 온도 센서에서 온도를 측정함으로써 주축의 회전에 의한 온도 변화를 명확히 측정하고 이를 통해 주축의 위치를 보상함으로써 작업 대상의 안정적인 가공 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.The thermal displacement compensation device of the machine tool and the driving method thereof according to the present invention clearly measure the temperature change caused by the rotation of the main shaft by measuring the temperature at the main spindle temperature sensor mounted inside the main shaft and thereby compensate the position of the main shaft. It will be possible to improve the stable machining and productivity.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보상 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 공작 기계의 열 변위 보상 장치에서 주축의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1의 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram illustrating a thermal displacement compensation apparatus of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram showing the configuration of the main shaft in the thermal displacement compensation device of the machine tool of FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of driving a thermal displacement compensation apparatus of the machine tool of FIG. 1.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. Here, parts having similar configurations and operations throughout the specification are denoted by the same reference numerals.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보상 장치를 도시한 블록도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면, 도 1의 공작 기계의 열 변위 보상 장치에서 주축의 구성을 도시한 구성도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1의 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구성을 도 2의 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 주축 구성을 참조하여 설명하고자 한다. 1, there is shown a block diagram illustrating a device for compensating thermal displacement of a machine tool according to an embodiment of the present invention. 2, there is shown a block diagram showing the configuration of the main shaft in the thermal displacement compensation device of the machine tool of FIG. Hereinafter, the configuration of the thermal displacement compensation device of the machine tool of FIG. 1 will be described with reference to the main shaft configuration of the thermal displacement compensation device of the machine tool of FIG. 2.

도 1에서 도시된 바와 같이 공작 기계의 열 변위 보상 장치는 컬럼(110), 주축(120), 베드부(130), 제어부(140), 이송계(150) 및 표시부(160)를 포함한다. 상기 공작 기계의 열 변위 보상 장치(100)의 공작 기계는 수직형 머시닝센터일 수 있다. As shown in FIG. 1, the apparatus for compensating thermal displacement of a machine tool includes a column 110, a main shaft 120, a bed 130, a controller 140, a feed meter 150, and a display 160. The machine tool of the thermal displacement compensation apparatus 100 of the machine tool may be a vertical machining center.

상기 컬럼(110)은 주축(120)과 이송계(150)를 지지하기 위한 구성이다. 즉, 상기 주축(120)과 상기 이송계(150)는 상기 컬럼(110)에 장착되어 고정된다. The column 110 is configured to support the main shaft 120 and the feed system 150. That is, the main shaft 120 and the transfer system 150 is mounted and fixed to the column 110.

상기 주축(120)은 공작기계의 공구를 회전시킴으로써, 베드부(130)에 고정된 작업 대상을 가공한다. 상기 주축(120)은 모터의 고정자인 스테이터(121)와, 회전체인 로터(122) 및 상기 스테이터(121)에 장착된 주축 온도 센서(123)를 포함한다. 상기 주축 온도 센서(123)는 온도 센서 케이블(123a)을 통해 제어부(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 주축(120)의 내 외측 회전체(스테이터 및 모터)에서 발생되는 마찰을 감소시키기 위해 개재된 베어링(124)을 더 구비할 수 있다. The main shaft 120 rotates the tool of the machine tool, thereby processing the work target fixed to the bed 130. The spindle 120 includes a stator 121 that is a stator of the motor, a rotor 122 that is a rotating body, and a spindle temperature sensor 123 mounted to the stator 121. The spindle temperature sensor 123 may be electrically connected to the controller 140 through a temperature sensor cable 123a. In addition, the bearing 124 may be further provided to reduce the friction generated in the inner and outer rotors (stator and motor) of the main shaft (120).

상기 주축(120)은 회전을 위해 회전체인 로터(122)가 회전할 경우, 발생되는 열이 가장 근거리에 인접한 스테이터(121)로 전달된다. 그러므로 스테이터(121)의 온도는 주축(120)의 회전에 비례하여 상승하게 되며, 스테이터(121)에 장착된 주축 온도 센서(123)는 주축(120)의 회전에 의한 온도 변화를 측정할 수 있다. 즉, 주축 온도 센서(123)가 상기 스테이터(121)에 장착됨으로써, 주축(120)의 외장재에 장착될 경우 금속 외장재에 의한 열 손실을 방지할 수 있으므로, 주축(120)의 회전에 의해 발생된 온도 변화를 보다 명확히 측정할 수 있다. When the rotor 122 is rotated for the rotation of the main shaft 120, the heat generated is transmitted to the stator 121 closest to the nearest. Therefore, the temperature of the stator 121 is increased in proportion to the rotation of the main shaft 120, the main spindle temperature sensor 123 mounted on the stator 121 can measure the temperature change by the rotation of the main shaft 120. . That is, since the main shaft temperature sensor 123 is mounted on the stator 121, when the main shaft temperature sensor 123 is mounted on the external member of the main shaft 120, heat loss caused by the metal external member may be prevented. The change in temperature can be measured more clearly.

상기 베드부(130)는 주축(120)에 장착된 공구의 회전에 의해 가공되는 작업 대상을 고정한다. 상기 베드부(130)에는 상기 베드부(130)의 온도를 측정하기 위한 베드부 온도 센서(131)가 장착된다. 상기 베드부(130)는 임의로 블록 처리 하였으나, 주축과 수직 방향으로 교차하도록 배치될 수 있다. The bed 130 is fixed to the object to be processed by the rotation of the tool mounted on the main shaft (120). Bed portion temperature sensor 131 for measuring the temperature of the bed 130 is mounted on the bed 130. The bed 130 is optionally block-processed, but may be disposed to intersect the main axis in a vertical direction.

상기 제어부(140)는 상기 주축(120)의 주축 온도 센서(123)와 상기 베드부(130)의 베드부 온도 센서(131)와 전기적으로 연결된다. 상기 제어부(140)는 입력부(141), 처리부(142) 및 비교부(143)를 포함한다. The controller 140 is electrically connected to the main shaft temperature sensor 123 of the main shaft 120 and the bed unit temperature sensor 131 of the bed 130. The controller 140 includes an input unit 141, a processor 142, and a comparator 143.

상기 입력부(141)는 주축 온도 센서(123), 상기 베드부 온도 센서(131) 및 처리부(142)와 전기적으로 연결된다. 상기 입력부(141)는 주축 온도 센서(123)에서 전송되는 주축 온도와, 상기 베드부 온도 센서(131)에서 전송되는 베드부 온도를 수신한다. The input unit 141 is electrically connected to the spindle temperature sensor 123, the bed unit temperature sensor 131, and the processing unit 142. The input unit 141 receives the spindle temperature transmitted from the spindle temperature sensor 123 and the bed temperature transmitted from the bed temperature sensor 131.

상기 처리부(142)는 상기 입력부(141)와 전기적으로 연결되어, 상기 입력부(141)에서 전송된 주축 온도와 베드부 온도를 통해 주축 변위 보상값을 산출한다. 상기 처리부(142)는 주축 온도에서 베드부 온도를 뺀 차이값에, 열 변위 보상 인수를 곱해서 주축 변위 보상값을 산출한다. The processor 142 is electrically connected to the input unit 141 to calculate a spindle displacement compensation value through the spindle temperature and the bed temperature transmitted from the input unit 141. The processor 142 calculates the spindle displacement compensation value by multiplying the difference value of the spindle temperature minus the bed temperature by the thermal displacement compensation factor.

상기 비교부(143)는 처리부(142), 이송계(150) 및 표시부(160)와 전기적으로 연결된다. 상기 비교부(143)는 미리 설정되어 있던 한계값과 처리부(142)에서 전송된 주축 변위 보상값을 비교한다. 상기 한계값은 주축(120)의 위치 보상이 가능한 최대 값으로 설정할 수 있다. The comparison unit 143 is electrically connected to the processing unit 142, the transfer system 150, and the display unit 160. The comparison unit 143 compares the preset threshold value and the spindle displacement compensation value transmitted from the processing unit 142. The limit value may be set to a maximum value capable of position compensation of the main shaft 120.

상기 비교부(143)는 주축 변위 보상값이 한계값 보다 더 작을 경우, 상기 주축 변위 보상값을 이송계(150)로 전달하고, 상기 이송계(150)는 상기 주축 변위 보상값에 대응하도록 주축(120)의 수직방향 위치를 보상한다. 즉 비교부(143)는 축 변위 보상값이 한계값 보다 더 작을 경우, 주축(120)의 위치 보상 가능한 범위로 판단하여, 주축 변위 보상값을 이송계(150)로 전달한다. When the main shaft displacement compensation value is smaller than the limit value, the comparing unit 143 transmits the main shaft displacement compensation value to the feed system 150, and the feed system 150 corresponds to the main shaft displacement compensation value. Compensate for the vertical position of 120. That is, when the axial displacement compensation value is smaller than the threshold value, the comparison unit 143 determines that the position compensation of the main shaft 120 is possible, and transmits the main shaft displacement compensation value to the feed system 150.

상기 비교부(143)는 주축 변위 보상값이 한계값 보다 크거나 같을 경우, 상기 표시부(160)로 주축 이상 신호를 송신한다. The comparison unit 143 transmits a main axis abnormal signal to the display unit 160 when the main axis displacement compensation value is greater than or equal to the threshold value.

상기 이송계(150)는 상기 주축(120)에 장착되어, 상기 주축(120)을 수직 방향으로 위치 제어한다. 이러한 이송계(150)는 서보모터(151)를 더 포함하며, 상기 서보모터(151)는 상기 주축 변위 보상값에 대응하도록 회전한다. 이때 상기 이송계(150)는 서보모터(151)의 회전 운동을 수직 방향의 직선운동으로 변환하여 상기 주축 변위 보상값에 대응하도록 주축(120)의 수직 변위를 제어한다. The transfer system 150 is mounted on the main shaft 120 to position control the main shaft 120 in the vertical direction. The transfer system 150 further includes a servo motor 151, and the servo motor 151 rotates to correspond to the spindle displacement compensation value. In this case, the feed system 150 controls the vertical displacement of the main shaft 120 to correspond to the main shaft displacement compensation value by converting the rotational motion of the servo motor 151 into a linear movement in the vertical direction.

상기 표시부(160)는 상기 비교부(143)와 전기적으로 연결되어, 상기 비교부(143)에서 주축 이상 신호를 수신하면, 주축의 온도가 한계값 이상임을 알리는 알람을 표시한다. The display unit 160 is electrically connected to the comparator 143, and when the comparator 143 receives the main axis abnormal signal, the display unit 160 displays an alarm indicating that the temperature of the main axis is greater than or equal to the threshold value.

이와 같은 공작 기계의 열 변위 보상 장치(100)은 주축의 내부 스테이터에 장착된 주축 온도 센서(123)에서 온도를 측정함으로써, 주축의 회전에 의한 온도 변화를 명확히 측정하고, 주축과 베드간의 온도차에 따라 주축의 위치를 보상함으로써 작업 대상의 안정적인 가공으로 생산성을 향상시킬 수 있다. The thermal displacement compensator 100 of the machine tool measures the temperature by the spindle temperature sensor 123 mounted on the inner stator of the spindle, thereby clearly measuring the temperature change caused by the rotation of the spindle, and the temperature difference between the spindle and the bed. Therefore, by compensating the position of the spindle, the productivity can be improved by the stable machining of the workpiece.

도 3을 참조하면, 도 1의 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 3, a flowchart illustrating a method of driving a thermal displacement compensator of the machine tool of FIG. 1 is illustrated.

이하에서는 도 3의 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하고자 한다. Hereinafter, a method of driving the thermal displacement compensator of the machine tool of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법은 한계값 설정 단계(S1), 주축 회전 판단 단계(S2), 온도 측정 단계(S3), 보상값 산출단계(S4), 비교 단계(S5), 보상 단계(S6) 및 알림 단계(S7)를 포함한다. The method of driving the thermal displacement compensation device of the machine tool includes a threshold value setting step (S1), a spindle rotation determination step (S2), a temperature measuring step (S3), a compensation value calculating step (S4), a comparison step (S5), and a compensation A step S6 and a notification step S7 are included.

우선 한계값 설정 단계(S1)에서는 주축(120)의 위치 보상이 가능한 최대 값인 한계값(Amax)을 설정한다. 이때 설정된 한계값(Amax)은 상기 제어부(140)에 저장되어 있는 것이 바람직하다. First, in the threshold value setting step S1, the threshold value Amax, which is the maximum value at which position compensation of the main axis 120 is possible, is set. In this case, the set limit value Amax is preferably stored in the controller 140.

상기 주축 회전 판단 단계(S2)에서는 주축(120)이 회전하고 있는지 여부를 제어부(140)에서 확인한다. 상기 제어부(140)는 상기 주축(120)이 회전하지 않는 것으로 판단되면, 주축(120)이 회전 하기 이전까지 상기 주축 회전 판단 단계(S2)를 지속적으로 실행한다.In the main shaft rotation determination step (S2), the controller 140 checks whether the main shaft 120 is rotating. If it is determined that the main shaft 120 does not rotate, the controller 140 continuously executes the main shaft rotation determination step S2 until the main shaft 120 rotates.

상기 주축 회전 판단 단계(S2)에서 상기 제어부(140)는 상기 주축(120)이 회전 하고 있는 것으로 판단되면, 온도 측정 단계(S3)를 실행한다. 상기 온도 측정 단계(S3)에서는 주축 온도 센서(123)와 상기 베드부 온도 센서(131)에서 각각 주축 온도(T1) 및 베드부 온도(T2)를 측정한다. 상기 주축 온도 센서(123)와 상기 베드부 온도 센서(131)에서 각각 측정된 주축 온도(T1)와, 베드부 온도(T2)는 제어부(140)의 입력부(141)를 통해 처리부(142)로 전송된다. In the main shaft rotation determination step (S2), if it is determined that the main shaft 120 is rotating, the control unit 140 executes the temperature measurement step (S3). In the temperature measuring step S3, the spindle temperature T1 and the bed temperature T2 are measured by the spindle temperature sensor 123 and the bed temperature sensor 131, respectively. The spindle temperature T1 and the bed temperature T2 measured by the spindle temperature sensor 123 and the bed temperature sensor 131, respectively, are transferred to the processor 142 through the input unit 141 of the controller 140. Is sent.

상기 보상값 산출단계(S4)에서는 처리부(142)에서 수신된 주축 온도(T1) 및 베드부 온도(T2)의 온도 차를 통해 주축 변위 보상값(A)을 산출한다. 상기 처리부(142)에서 산출된 주축 변위 보상값(A)은 주축 온도(T1)에서 베드부 온도(T2)를 뺀 차에, 열변위 보상 인수(k)를 곱해서 산출한다. In the compensation value calculating step (S4), the spindle displacement compensation value A is calculated based on the temperature difference between the spindle temperature T1 and the bed temperature T2 received by the processor 142. The main shaft displacement compensation value A calculated by the processing unit 142 is calculated by multiplying the difference obtained by subtracting the bed portion temperature T2 from the main shaft temperature T1 by the thermal displacement compensation factor k.

이와 같이 보상값 산출단계(S4)에서 산출된 주축 변위 보상값(A)은 비교부(143)로 전달되며, 비교부(143)는 주축 변위 보상값(A)이 한계값(Amax)보다 큰지 여부를 비교하는 비교 단계(S5)를 실행한다. 즉 비교 단계(S5)에서는 처리부(142)에서 수신된 주축 변위 보상값(A)과, 한계값 설정 단계(S1)에서 설정되었던 한계값(Amax)를 비교한다. As such, the spindle displacement compensation value A calculated in the compensation value calculating step S4 is transferred to the comparator 143, and the comparator 143 determines whether the spindle displacement compensation value A is greater than the threshold value Amax. A comparison step (S5) for comparing whether or not is performed. That is, in the comparison step S5, the spindle displacement compensation value A received by the processing unit 142 is compared with the threshold value Amax set in the threshold value setting step S1.

상기 비교 단계(S5)에서 주축 변위 보상값(A)이 한계값(Amax) 보다 작은 경우에는, 보상 단계(S6)를 실행한다. 상기 보상 단계(S6)에서는 처리부(142)에서 산출된 주축 변위 보상값(A)에 의해 주축(120)의 위치를 보상한다. 이때 주축 변위 보상값(A)은 이송계(150)의 서보모터(151)로 전송되며, 서보모터(151)의 회전에 의해 주축(120)의 수직 방향의 위치를 보상한다.When the main axis displacement compensation value A is smaller than the threshold value Amax in the comparison step S5, the compensation step S6 is executed. In the compensating step S6, the position of the main shaft 120 is compensated by the main axis displacement compensation value A calculated by the processor 142. At this time, the main shaft displacement compensation value (A) is transmitted to the servo motor 151 of the feed system 150, and compensates for the position of the main shaft 120 in the vertical direction by the rotation of the servo motor 151.

또한 상기 비교 단계(S5)에서 주축 변위 보상값(A)이 한계값(Amax) 보다 같거나 클 경우에는, 알림 단계(S7)를 실행한다. 상기 비교 단계(S5)에서 주축 변위 보상값(A)가 주축(120)의 위치를 보상할 수 있는 최대값인 한계값 이상인 것으로 판단되면, 알림 단계(S7)에서는 표시부(160)를 통해, 표시부(160)에 알람을 표시함으로써 가공 불량을 방지할 수 있다. In addition, when the main axis displacement compensation value A is equal to or larger than the threshold value Amax in the comparison step S5, the notification step S7 is executed. If it is determined in the comparison step (S5) that the main axis displacement compensation value (A) is greater than the threshold value that is the maximum value that can compensate for the position of the main shaft 120, in the notification step (S7) through the display unit 160, the display unit By displaying an alarm at 160, processing failure can be prevented.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 공작 기계의 열 변위 보상 장치 및 그의 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out a thermal displacement compensating apparatus for a machine tool and a driving method thereof according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and is claimed in the following claims. As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention will be described to the extent that various modifications can be made.

100; 공작 기계의 열 변위 보상 장치
110; 컬럼 120; 주축
130; 베드부 140; 제어부
150; 이송계 160; 표시부100; Thermal displacement compensation device of machine tool
110; Column 120; principal axis
130; Bed section 140; The control unit
150; Transfer system 160; Display portion

Claims (9)

삭제delete 공작 기계의 공구를 회전시키는 주축;
상기 주축이 장착되며, 상기 주축의 수직 방향 위치를 제어하는 이송계;
상기 주축의 내부에 장착되어, 상기 주축의 모터 온도를 측정하는 주축 온도센서;
상기 공구의 회전에 의해 가공되는 작업 대상이 고정되기 위한 베드부에 장착된 베드부 온도센서; 및
상기 주축 온도센서와 상기 베드부 온도센서와 전기적으로 연결되어, 상기 주축 온도센서와 상기 베드부 온도센서에서 각각 전송되는 주축 온도와 베드부 온도에 따라 상기 주축의 위치를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 주축 온도와 상기 베드부 온도를 수신하는 입력부;
상기 주축 온도에서 상기 베드부 온도를 뺀 값에 열변위 보상 인수를 곱해서 주축 변위 보상값을 산출하는 처리부; 및
상기 처리부에서 전송된 상기 주축 변위 보상값이 설정된 한계값과 비교하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치. A spindle for rotating the tool of the machine tool;
A feed system mounted with the main shaft and controlling a vertical position of the main shaft;
A main shaft temperature sensor mounted inside the main shaft to measure a motor temperature of the main shaft;
A bed part temperature sensor mounted to a bed part for fixing a work object processed by the rotation of the tool; And
And a control unit electrically connected to the spindle temperature sensor and the bed unit temperature sensor to control the position of the spindle according to the spindle temperature and the bed unit temperature transmitted from the spindle temperature sensor and the bed unit temperature sensor, respectively.
The control unit includes an input unit for receiving the spindle temperature and the bed temperature;
A processor configured to calculate a spindle displacement compensation value by multiplying the spindle displacement temperature by the temperature obtained by subtracting the bed temperature; And
And a comparing unit comparing the spindle displacement compensation value transmitted from the processing unit with a set threshold value. 청구항 2에 있어서,
상기 이송계는
상기 이송계에 장착된 상기 주축의 수직방향 위치를 변환하는 서보모터를 더 포함하며, 상기 서보모터의 회전 운동을 수직방향의 직선운동으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치. The method according to claim 2,
The transfer system is
And a servo motor for converting a vertical position of the main shaft mounted on the feed system, and converting the rotational motion of the servo motor into a linear linear motion in the vertical direction. 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는
상기 주축 변위 보상값이 상기 설정된 한계값 보다 작을 경우, 상기 서보모터로 상기 주축 변위 보상값을 전송하고, 상기 서보모터의 구동을 통해 상기 주축의 수직 방향 위치를 변환하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치. The method according to claim 3,
The control unit
When the spindle displacement compensation value is smaller than the set threshold value, the spindle displacement compensation value is transmitted to the servomotor, and the vertical position of the spindle is converted through the driving of the servomotor. Thermal displacement compensation device. 청구항 2에 있어서,
상기 제어부와 전기적으로 연결된 표시부를 더 포함하며,
상기 표시부는 상기 제어부에서 상기 주축 변위 보상값이 상기 설정된 한계값 이상으로 판단된 경우, 주축 이상 신호를 수신 후 알림을 표시하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치. The method according to claim 2,
Further comprising a display unit electrically connected to the control unit,
And the display unit displays a notification after receiving a spindle abnormal signal when the controller determines that the spindle displacement compensation value is greater than or equal to the set threshold value. 청구항 2에 있어서,
상기 주축온도센서는 상기 주축의 내부 스테이터에 장착된 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치. The method according to claim 2,
And said main shaft temperature sensor is mounted on an internal stator of said main shaft. 공구 회전을 위한 주축, 작업 대상 고정을 위한 베드부 및 상기 주축의 위치 보상을 위한 제어부를 포함하는 공작기계에서
상기 주축의 위치 보상 여부를 판단하기 위한 한계값을 설정하는 한계값 설정 단계;
상기 주축이 회전 상태라면, 각각의 온도 센서를 통해 상기 주축의 온도와 베드의 온도를 측정하는 온도 측정 단계;
상기 제어부에서 상기 주축 온도와 상기 베드 온도의 차를 통해, 주축 변위 보상값을 산출하는 주축 변위 보상값 산출 단계;
상기 제어부에서 상기 주축 변위 보상값과 상기 한계값을 비교하는 비교 단계; 및
상기 제어부에서 상기 주축 변위 보상값이 상기 한계값보다 더 작을 경우에는 상기 주축 변위 보상값에 따라 상기 주축의 위치를 보상하는 위치 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법. In a machine tool comprising a spindle for rotating the tool, a bed for fixing the work target and a control for position compensation of the spindle
A threshold value setting step of setting a threshold value for determining whether the main axis is compensated for position;
A temperature measuring step of measuring the temperature of the spindle and the temperature of the bed through the respective temperature sensors if the spindle is rotated;
A spindle displacement compensation value calculating step of calculating, by the controller, a spindle displacement compensation value through a difference between the spindle temperature and the bed temperature;
A comparing step of comparing, by the controller, the spindle displacement compensation value with the limit value; And
And a position compensating step of compensating the position of the spindle according to the spindle displacement compensation value when the spindle displacement compensation value is smaller than the threshold value in the control unit. Way. 청구항 7에 있어서,
상기 보상값 산출 단계에서는
상기 주축 온도와 상기 베드 온도 차에, 열변위 보상 인수를 곱해서 상기 주축 변위 보상값을 산출 하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법. The method of claim 7,
In the step of calculating the compensation value
And the main shaft displacement compensation value is calculated by multiplying the main shaft temperature and the bed temperature difference by a thermal displacement compensation factor. 청구항 7에 있어서,
상기 비교 단계에서
상기 주축 변위 보상값이 상기 한계값보다 크거나 같을 경우에는
상기 제어부와 전기적으로 연결된 표시부를 통해 이상 여부를 알리는 알림 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보상 장치의 구동 방법. The method of claim 7,
In the comparison step
If the spindle displacement compensation value is greater than or equal to the threshold value
And a notification step of notifying whether there is an abnormality through a display unit electrically connected to the control unit.
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