KR101503178B1 - 공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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박성욱
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현대위아 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 주축 열변위의 보정 정밀도를 향상시킬 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 공작기계의 공구를 회전시키는 주축부; 상기 주축부에 장착되고, 상기 주축부를 수직 방향으로 이동시키는 이송부; 상기 주축부 내부에 장착되어, 상기 주축부의 온도 변화를 감지하는 제1 온도 센서부; 상기 주축부 내부에 상기 제1 온도 센서부와 이격되는 위치에 장착되어, 상기 주축부의 단부에 에어를 공급하는 에어 커튼부; 및 상기 제1 온도 센서부와 에어 커튼부에 전기적으로 연결되어, 상기 에어 커튼부의 동작 상태에 기초하여 상기 제1 온도 센서부에 의하여 감지되는 주축부 온도에 따라 상기 주축부의 위치를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치를 개시한다.

Description

공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법{APPARATUS FOR COMPENSATING THERMAL DEFORMATION IN MACHINE TOOL AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명의 일 실시예는 공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
공작 기계는 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 베드부 등과의 사이에서 열변위 편차가 발생하게 되어, 이를 보정하는 것이 공작기계의 가공 정밀성을 위해 해결해야 할 주요한 문제로 대두되고 있다.
또한, 최근에는 고속 주축에, 베어링 볼에 분사되도록 설계된 주축 내부의 공기 관로에 오일을 혼합하여 분사하는, Oil-Air 방식의 베어링 윤활을 사용하고 있다. 또한, 주축 선단부에서 작업 대상을 가공 중에 침과 같은 외부 이물질이 주축 내부로 들어오지 못하도록 에어 커튼(Air-Curtain)을 설치하여 사용하고 있다.
이러한 에어 커튼은 주축이 회전을 시작하면 온 상태가 되어 작동하고, 주축 정지후 약 10분 후에 오프 상태로 되어 에어 공급이 중단됨과 동시에 Oil-Air도 정지된다. 이와 같이, 에어 커튼은 주축 운전 상태에 따라 온오프되고, 이때의 에어는 주축 회전체의 열변형에 영향을 주게 된다. 따라서, 종래 장치에서는 주축의 가감속, 정지 조건에 따라서만 열변위 예측식을 정의하고 보정하기 때문에, 보다 정밀한 제어를 위해서는 에어의 공급 및 중단에 따른 보정식의 변화가 필요하다.
등록특허공보 제10-0427326호 '공작기계 주축계의 열변위 보정방법' 공개특허공보 제10-2012-0004063호 '공작 기계의 공구대 위치 보정 장치 및 그 방법'
본 발명의 일 실시예는 주축 열변위의 보정 정밀도를 향상시킬 수 있는 공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공작 기계의 열 변위 보정 장치는 공작기계의 공구를 회전시키는 주축부; 상기 주축부에 장착되고, 상기 주축부를 수직 방향으로 이동시키는 이송부; 상기 주축부 내부에 장착되어, 상기 주축부의 온도 변화를 감지하는 제1 온도 센서부; 상기 주축부 내부에 상기 제1 온도 센서부와 이격되는 위치에 장착되어, 상기 주축부의 단부에 에어를 공급하는 에어 커튼부; 및 상기 제1 온도 센서부와 에어 커튼부에 전기적으로 연결되어, 상기 에어 커튼부의 동작 상태에 기초하여 상기 제1 온도 센서부에 의하여 감지되는 주축부 온도에 따라 상기 주축부의 위치를 제어하는 메인 제어부를 포함할 수 있다.
본 공작 기계의 열 변위 보정 장치는 상기 공구의 회전에 의하여 가공되는 작업 대상물이 고정되는 베드부; 및 상기 베드부의 일측에 고정되어 상기 주축부와 상기 이송부를 지지하는 컬럼부를 더 포함할 수 있다.
상기 공구는 상기 주축부의 단부의 중앙영역에 장착될 수 있다.
상기 제1 온도 센서부는 상기 주축부의 내부이고, 테두리 영역에 구비된 스테이터에 장착될 수 있다.
상기 에어 커튼부는 상기 주축부의 내부이고, 상기 제1 온도 센서부에 이격되는 테두리 영역에 구비된 에어 퍼지에 장착될 수 있다.
상기 베드부는 그 내부에 장착되어 상기 베드부의 온도를 감지하는 제2 온도센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 제어부는 상기 제1 온도 센서부 및 제2 온도 센서부에 의하여 감지된 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터부; 상기 변환된 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호와 상기 에어 커튼부의 동작 상태 정보를 기초하여 주축부의 위치 보정량을 산출하는 연산부; 및 각 구성요소의 동작을 제어하되, 상기 산출된 주축부의 위치 보정량에 따라 상기 주축부를 이동시키는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 연산부는 상기 에어 커튼부가 온 상태일 때, 상기 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호에 포함된 각각의 온도값을 아래 수학식 1에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013109726799-pat00001
여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수임.
상기 연산부는 상기 에어 커튼부가 오프 상태일 때, 상기 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호에 포함된 각각의 온도값을 아래 수학식 2에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013109726799-pat00002
여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수이며, A는 에어 커튼부의 온오프시 적용되는 영향계수임.
상기 영향계수는 상기 주축 온도계수의 수정을 위한 값일 수 있다.
상기 제어부는 상기 연산부에 의하여 연산된 주축부의 위치 보정량만큼 상기 주축부의 위치를 Z축으로 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법은, 공구 회전을 위한 주축부와, 상기 주축부를 수직 방향으로 이동시키는 이송부와, 상기 주축부 내부에 장착된 제1 온도 센서부 및 에어 커튼부와, 상기 공구의 회전에 의하여 가공되는 작업 대상물이 고정되는 베드부와, 상기 베드부 내부에 장착되는 제2 온도센서부와, 작업 대상물 고정을 위한 베드부 및 상기 주축의 위치 보정을 위한 제어부를 포함하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 온도 센서부 및 제2 온도 센서부의 온도계수를 초기화하는 제1 단계; 상기 에어 커튼부의 동작 상태를 감지하는 제2 단계; 상기 에어 커튼부가 동작 중인 경우, 상기 제1 온도 센서부 및 제2 온도 센서부를 통하여 주축부 및 베드부의 온도값을 감지하는 제3 단계; 상기 주축부 및 베드부의 온도값을 디지털 신호로 변환하는 제4 단계; 상기 변환된 주축부 및 베드부의 온도값을 이용하여 상기 주축부의 위치 보정량을 산출하는 제5 단계; 및 상기 산출된 주축부의 위치 보정량만큼 상기 주축부의 위치를 이동시키는 제6 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 단계는 상기 에어 커튼부가 정지 중인 경우, 상기 제1 온도 센서부에 해당되는 주축부의 온도 계수를 미리 설정된 영향 계수를 이용하여 수정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제5 단계는 상기 주축부 및 베드부의 온도값을 아래 수학식 1에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013109726799-pat00003
여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수임.
상기 제5 단계는 상기 주축부 및 베드부의 온도값을 아래 수학식 2에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013109726799-pat00004
여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수이며, A는 에어 커튼부의 온오프시 적용되는 영향계수임.
상기 영향계수는 상기 주축 온도계수의 수정을 위한 값일 수 있다.
공작 기계의 주축 열변위를 보정할 경우, 주축 운전 조건에 따라 에어 커튼이 온오프되며, 이때 추축 회전체 선단부 표면에 분사되는 에어는 냉각효과를 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법은 에어 커튼의 온오프 상태에 따라 주축 열변위를 예측하는 보정식에 변화를 주어 보정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 공작 기계의 열 변위 보정 장치에서 에어 커튼의 온오프 동작에 따른 주축 온도계수의 기울기를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 공작 기계의 열 변위 보정 장치에서 에어 커튼의 온오프 동작에 따른 주축 온도계수의 기울기를 나타내는 그래프이다.
한편, 본 발명에서의 공작 기계는 수직형 머시닝센터일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치(100)는 주축부(130), 이송부(125), 베드부(110), 컬럼부(120) 및 메인 제어부(140)를 포함한다.
상기 주축부(130)는 공작 기계의 공구를 회전시켜 베드부(110)에 고정된 작업 대상물을 가공한다. 상기 주축부(130)는 내부에 장착되어 주축부(130)의 온도 변화를 감지하는 제1 온도 센서부(131)와, 주축부(130) 내부에 제1 온도 센서부(131)와 이격되는 위치에 장착되어 주축부(130)의 단부에 에어를 공급하는 에어 커튼부(132)를 포함한다. 상기 제1 온도 센서부(131)와 에어 커튼부(132)는 메인 제어부(140)와 케이블(미도시)을 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 주축부(130)는 내외측 회전체(스테이터 및 모터)에서 발생되는 마찰을 감소시키기 위하여 개재된 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 주축부(130)는 회전을 위해 회전체인 로터(모터)가 회전할 경우, 발생되는 열이 가장 근거리에 인접한 스테이터(131a)로 전달된다. 따라서, 상기 스테이터(131a)의 온도는 주축부(130)의 회전에 비례하여 상승하게 되며, 스테이터(131a)에 장착된 제1 온도 센서부(131)는 주축부(130)의 회전에 의한 온도 변화를 측정할 수 있다.
또한, 상기 주축부(130)는 선단부(133)에 가공 중 절삭유나 칩과 같은 외부 이물질이 주축부(130) 내부로 들어오지 못하도록 하는 에어 커튼부(132)를 더 구비한다. 상기 에어 커튼부(132)는 제1 온도 센서부(131)와 이격되도록 설치되어 주축부(130)의 회전시 온되고, 주축 정지후 소정 시간(예를 들면, 약 10분) 후에 오프되어 에어 퍼지(132a)를 통한 에어 공급을 중단한다. 이러한 에어 커튼부(132)의 동작은 주축부(130)의 회전 동작 또는 정지 동작에 따라 온오프되기 때문에, 주축부(130)의 온도 변화 또는 이로 인한 열변형에 영향을 주게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 주축부(130)의 회전 구동 또는 정지 동작되는 경우에 주축부(130)의 열변위의 기울기가 변화하게 된다. 이에 따라, 본 발명에서는 주축부(130)의 온도 변화와 에어 커튼부(132)의 동작 관련 데이터를 기초로 메인 제어부(140)를 통하여 공작 기계의 열변위 보정을 수행할 수 있다.
상기 공구는 주축부(130)의 단부의 중앙영역에 장착될 수 있다.
상기 이송부(125)는 주축부(130)에 장착되어 주축부(130)를 수직 방향으로 이동시키는 구성이다.
상기 컬럼부(120)는 주축부(130)와 이송부(125)를 지지하기 위한 구성이다. 즉, 상기 주축부(130)와 이송부(125)는 컬럼부(120)에 장착되어 고정된다.
상기 베드부(110)는 공구의 회전에 의하여 가공되는 작업 대상물이 고정되는 구성으로서, 그 일측에 컬럼부(120)의 일단이 고정된다. 여기서, 상기 베드부(110)는 그 내부에 장착되어 베드부(110)의 온도를 감지하는 제2 온도센서부(111)를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 제어부(140)는 제1 온도 센서부(131)와 에어 커튼부(132)에 전기적으로 연결되어 에어 커튼부(132)의 동작 상태에 기초하여 제1 온도 센서부(131)에 의하여 감지되는 주축부(130) 온도에 따라 주축부(130)의 위치를 제어한다.
이러한 동작을 구현하기 위하여, 상기 메인 제어부(140)는 제1 온도 센서부(131) 및 제2 온도 센서부(111)에 의하여 감지된 주축부(130) 온도 신호 및 베드부(110) 온도 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터부(141)와, 컨버터부(141)에서 변환된 주축부(130) 온도 신호 및 베드부(110) 온도 신호와 에어 커튼부(132)의 동작 상태 정보를 기초하여 주축부(130)의 위치 보정량을 산출하는 연산부(142)와, 각 구성요소의 동작을 제어하되, 연산부(142)에서 산출된 주축부(130)의 위치 보정량에 따라 주축부(130)를 이동시키는 제어부(143)를 포함한다.
이하에서는 상기 연산부(142)의 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 연산부(142)는 에어 커튼부(132)가 온 상태일 때, 주축부(130) 온도 신호 및 베드부(110) 온도 신호에 포함된 각각의 온도값을 아래 수학식 1에 대입하여 주축부(130)의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013109726799-pat00005
상기 수학식 1은 아래와 같은 수학식 3으로 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112013109726799-pat00006
여기서, TS0는 주축부(130) 내부에 장착된 제1 온도 센서부(131)의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 베드부(110) 내부에 장착된 제2 온도 센서부(111)의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부(131)의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부(111)의 온도 계수이다.
또한, 상기 연산부(142)는 에어 커튼부(132)가 오프 상태일 때, 주축부(130) 온도 신호 및 베드부(110) 온도 신호에 포함된 각각의 온도값을 아래 수학식 2에 대입하여 주축부(130)의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013109726799-pat00007
상기 수학식 2는 아래와 같은 수학식 4로 표현될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112013109726799-pat00008
여기서, TS0는 제1 온도 센서부(131)의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부(111)의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부(131)의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부(111)의 온도 계수이며, A는 에어 커튼부(132)의 온오프시 적용되는 영향계수이다.
상기 영향계수는 에어 커튼부(132)의 온오프시 주축 온도계수의 수정을 위한 값이다.
따라서, 상기 제어부(143)는 연산부(142)에 의하여 연산된 주축부(130)의 위치 보정량만큼 주축부(130)의 위치를 Z축으로 이동시킬 수 있다.
상기와 같은 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치(100)는 에어 커튼부(132)의 온오프(ON/OFF) 상태에 따라 주축부(130)의 열 변위를 예측하는 보정식에 변화를 주어 보정 정밀도를 향상시킬 수 있고, 특히 주축부(130)의 회전 정지되고 에어 커튼부(132)가 오프되어 회전체가 냉각되는 기울기 변화에 의한 보정 오차를 줄일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치(100)의 구동방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치(100)의 구동방법은, 도 1 내지 도 2에서의 주축부(130), 이송부(125), 제1 온도 센서부(131), 에어 커튼부(132), 베드부(110), 제2 온도 센서부(111) 및 제어부를 포함하는 열 변위 보정 장치(100)를 구동시키는 방법으로서, 제1 온도 센서부(131) 및 제2 온도 센서부(111)의 온도계수를 초기화하는 제1 단계(S10)와, 에어 커튼부(132)의 동작 상태를 감지하는 제2 단계(S11)와, 에어 커튼부(132)가 동작 중인 경우, 제1 온도 센서부(131) 및 제2 온도 센서부(111)를 통하여 주축부(130) 및 베드부(110)의 온도값을 감지하는 제3 단계(S13)와, 주축부(130) 및 베드부(110)의 온도값을 디지털 신호로 변환하는 제4 단계(S14)와, 제4 단계(S14)에서 변환된 주축부(130) 및 베드부(110)의 온도값을 이용하여 주축부(130)의 위치 보정량을 산출하는 제5 단계(S15)와, 제5 단계(S15)에서 산출된 주축부(130)의 위치 보정량만큼 주축부(130)의 위치를 이동시키는 제6 단계(S16)를 포함한다.
상기 제5 단계(S15)는 에어 커튼부(132)가 온 동작시에 주축부(130) 및 베드부(110)의 온도값을 상술한 수학식 1에 대입하여 주축부(130)의 위치 보정량을 연산할 수 있다.
또한, 상기 제5 단계(S15)는 에어 커튼부(132)가 오프 동작시에 주축부(130) 및 베드부(110)의 온도값을 상술한 수학식 2에 대입하여 주축부(130)의 위치 보정량을 연산할 수 있다. 이러한 경우, 제2 단계(S11)와 제3 단계(S13) 사이에는 에어 커튼부(132)가 오프 동작시에 주축부(130)의 온도 계수에 영향 계수를 곱하는 과정(S12)을 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작 기계의 열 변위 보정 장치(100)의 구동방법은 기존의 주축부(130)의 내부 온도 센서를 이용하여 주축부(130)의 열변위를 보정함에 있어서 메인 제어부(140)의 보정 알고리즘 수정만으로 보정 정밀도를 높일 수 있고, 이러한 방법은 실제 공정으로의 적용이 용이하다.
한편, 상술한 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예를 들면, 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 공작 기계의 열 변위 보정 장치 및 그 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 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.
100: 공작 기계의 열 변위 보정 장치 110: 베드부
111: 제2 온도 센서부 120: 컬럼부
125: 이송부 130: 주축부
131: 제1 온도 센서부 132: 에어 커튼부
140: 메인 제어부

Claims (17)

  1. 공작기계의 공구를 회전시키는 주축부;
    상기 주축부에 장착되고, 상기 주축부를 수직 방향으로 이동시키는 이송부;
    상기 주축부 내부에 장착되어, 상기 주축부의 온도 변화를 감지하는 제1 온도 센서부;
    상기 주축부 내부에 상기 제1 온도 센서부와 이격되는 위치에 장착되어, 상기 주축부의 단부에 에어를 공급하는 에어 커튼부;
    상기 공구의 회전에 의하여 가공되는 작업 대상물이 고정되는 베드부;
    상기 베드부의 온도를 감지하는 제2 온도센서부; 및
    상기 제1 온도 센서부와 에어 커튼부에 전기적으로 연결되어, 상기 에어 커튼부의 동작 상태에 기초하여 상기 제1 온도 센서부에 의하여 감지되는 주축부 온도에 따라 상기 주축부의 위치를 제어하는 메인 제어부를 포함하고,
    상기 메인 제어부는
    상기 제1 온도 센서부 및 제2 온도 센서부에 의하여 감지된 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터부;
    상기 변환된 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호와 상기 에어 커튼부의 동작 상태 정보를 기초하여 주축부의 위치 보정량을 산출하는 연산부; 및
    각 구성요소의 동작을 제어하되, 상기 산출된 주축부의 위치 보정량에 따라 상기 주축부를 이동시키는 제어부를 포함하고,
    상기 연산부는
    상기 에어 커튼부가 온 상태일 때,
    상기 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호에 포함된 각각의 온도값을 아래 수학식 1에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112014127156562-pat00016

    여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수인 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베드부의 일측에 고정되어 상기 주축부와 상기 이송부를 지지하는 컬럼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공구는 상기 주축부의 단부의 중앙영역에 장착되는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서부는 상기 주축부의 내부이고, 테두리 영역에 구비된 스테이터에 장착되는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어 커튼부는 상기 주축부의 내부이고, 상기 제1 온도 센서부에 이격되는 테두리 영역에 구비된 에어 퍼지에 장착되는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 에어 커튼부가 오프 상태일 때,
    상기 주축부 온도 신호 및 베드부 온도 신호에 포함된 각각의 온도값을 아래 수학식 2에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
    [수학식 2]
    Figure 112014127156562-pat00010

    여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수이며, A는 에어 커튼부의 온오프시 적용되는 영향계수임.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 영향계수는 상기 주축 온도계수의 수정을 위한 값인 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  11. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연산부에 의하여 연산된 주축부의 위치 보정량만큼 상기 주축부의 위치를 Z축으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치.
  12. 공구 회전을 위한 주축부와, 상기 주축부를 수직 방향으로 이동시키는 이송부와, 상기 주축부 내부에 장착된 제1 온도 센서부 및 에어 커튼부와, 상기 공구의 회전에 의하여 가공되는 작업 대상물이 고정되는 베드부와, 상기 베드부 내부에 장착되는 제2 온도센서부와, 작업 대상물 고정을 위한 베드부 및 상기 주축의 위치 보정을 위한 메인 제어부를 포함하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 온도 센서부 및 제2 온도 센서부의 온도계수를 초기화하는 제1 단계;
    상기 에어 커튼부의 동작 상태를 감지하는 제2 단계;
    상기 에어 커튼부가 동작 중인 경우, 상기 제1 온도 센서부 및 제2 온도 센서부를 통하여 주축부 및 베드부의 온도값을 감지하는 제3 단계;
    상기 주축부 및 베드부의 온도값을 디지털 신호로 변환하는 제4 단계;
    상기 변환된 주축부 및 베드부의 온도값을 이용하여 상기 주축부의 위치 보정량을 산출하는 제5 단계; 및
    상기 산출된 주축부의 위치 보정량만큼 상기 주축부의 위치를 이동시키는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 단계는 상기 에어 커튼부가 정지 중인 경우, 상기 제1 온도 센서부에 해당되는 주축부의 온도 계수를 미리 설정된 영향 계수를 이용하여 수정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제5 단계는
    상기 주축부 및 베드부의 온도값을 아래 수학식 1에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112013109726799-pat00011

    여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수임.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제5 단계는
    상기 주축부 및 베드부의 온도값을 아래 수학식 2에 대입하여 상기 주축부의 위치 보정량을 연산하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112013109726799-pat00012

    여기서, TS0는 제1 온도 센서부의 실시간 온도값이고, TS1~TSn은 제2 온도 센서부의 실시간 온도값이며, CS0는 제1 온도 센서부의 온도 계수이고, CS1~CSn은 제2 온도 센서부의 온도 계수이며, A는 에어 커튼부의 온오프시 적용되는 영향계수임.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 영향계수는 상기 주축 온도계수의 수정을 위한 값인 것을 특징으로 하는 공작 기계의 열 변위 보정 장치의 구동 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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