[논문]초정밀 미세형상 가공기의 다축오차 측정 및 보정

황주호; 송영찬; 송창규; 박천홍

초정밀 미세형상 가공기의 다축오차 측정 및 보정
Measurement and Compensation for Multi-axis Errors of a Ultra Precision Machine Tools for Generating Micro Patterns 원문보기

황주호 (한국기계연구원 지능형생산시스템연구본부) , 송영찬 (한국기계연구원 지능형생산시스템연구본부) , 송창규 (한국기계연구원 지능형생산시스템연구본부) , 박천홍 (한국기계연구원 지능형생산시스템연구본부)

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이러한 오차를 검증하는 방법은 원호보간 방법이나 자가보정 방법등이 있으나, 전자는 측정 반복능과 기계의 반복능이 비슷하여 정밀한 측정이 힘들고 후자는측정장치 구현도 복잡한 단점이 있어, ISO230-6 에서는 레이저 간섭계 등을 이용한 대각선 측정방법 (Diagonal measurement method)인 ISO 230-6 규격에 의하여 다축정밀도를 평가한다. 본 연구는 다축오차의 보정방법과 ISO 230-6 규격을 이용한 평가에 대하여 기술하였다.

제안 방법

가공기의 면적은 1,300 × 1,800 mm 이며, X 축 및 Y 축의 유효 stroke 는 각각 550 mm, 베드는 C 축 및 Y 축의 구조의 높이가 높아 주물 구조로 선정하였으며 공기스프링을 이용 하여 4 점지지방식의 방진구조로 설계하였다. X 축상에 설치 되는 Z 축의 무게는 약 70~ 80 kg 정도의 무게가 예상되며 리니어모터의 축방향 추력이 상대적으로 충분히 높지 않으므로 카운터발랜스를 설치하는 구조로 설계하였다. 각 이송축의 분해능은 기본 5 nm 에 1 nm 까지 확장 가능한 레이저스 케일(Sony 사)을 사용하였다.
가공기의 면적은 1,300 × 1,800 mm 이며, X 축 및 Y 축의 유효 stroke 는 각각 550 mm, 베드는 C 축 및 Y 축의 구조의 높이가 높아 주물 구조로 선정하였으며 공기스프링을 이용 하여 4 점지지방식의 방진구조로 설계하였다.
초정밀 미세형상 가공기의 다축오차에 기인하는 2D 오차를 각축의 1D 위치오차, 직각도오차 및 진직도 오차를 보정하여 구현하는 것을 재시하였다. 이의 검증을 대각오차 측정방법을 통하여 검증하였으며 보정하는 방법을 재시 하였으며, 대각오차 17.

대상 데이터

X 축상에 설치 되는 Z 축의 무게는 약 70~ 80 kg 정도의 무게가 예상되며 리니어모터의 축방향 추력이 상대적으로 충분히 높지 않으므로 카운터발랜스를 설치하는 구조로 설계하였다. 각 이송축의 분해능은 기본 5 nm 에 1 nm 까지 확장 가능한 레이저스 케일(Sony 사)을 사용하였다.
본 연구의 대상이 되는 3 개의 직선 축에 의하여 가공 되는 시작품은 Z 축 방향으로 수백 mm 이하의 형상을 갖기 때문에 다축이 이루고 있는 오차는 주로 X 및 Y 의 오차에 의하여 생기게 된다. 이는 두 개의 X 및 Y 축이 움직이면서 발생하는 평면상의 오차가 된다.
실험의 대상이 되는 4 축 초정밀 가공기의 전체 구조를 Fig.1 에 나타내었다. 기본적인 구조는 shaping, turning, milling 이 가능하도록 X, Y, Z, C 축의 4 축 구조를 가지고 있다.

데이터처리

각 축의 1D 위치결정 정밀도는 ISO230-2 규격에 의하여 측정 및 분석이 가능하며 각축의 위치오차의 평균 값을 보정하였으며 수평방향의 진직도는 직교한 축의 진직도오 차에 해당하는 테이블의 변위만큼 움직여 보정을 수행하였 다.

이론/모형

기본적인 구조는 shaping, turning, milling 이 가능하도록 X, Y, Z, C 축의 4 축 구조를 가지고 있다. 가공기의 초정밀화 및 구조의 컴팩트화, 고강성화 등을 고려하여 모든 이송축 및 회전축의 베이링은 유정압 베어 링을 사용하였으며, 직선 이송용 모터로는 coreless linear motor 를 사용하였다.
따라서 각축의 위치결 정정밀도, 수평방향 진직도와 직각도가 주요 오차의 원인이 된다. 이러한 오차를 검증하는 방법은 원호보간 방법이나 자가보정 방법등이 있으나, 전자는 측정 반복능과 기계의 반복능이 비슷하여 정밀한 측정이 힘들고 후자는측정장치 구현도 복잡한 단점이 있어, ISO230-6 에서는 레이저 간섭계 등을 이용한 대각선 측정방법 (Diagonal measurement method)인 ISO 230-6 규격에 의하여 다축정밀도를 평가한다. 본 연구는 다축오차의 보정방법과 ISO 230-6 규격을 이용한 평가에 대하여 기술하였다.

성능/효과

5 에 도시하였다. 예측된 값은 그림에 보이는 바와 같이 1 mm 이하 수준의 오차 결과를 보이지만, 대각선 측정에 의하여 Fig. 6 에 보이는 바와 같이 검증하여보 면 1.44 mm 의 대각오차를 보임을 알 수 있다. 오차의 원인은 Fig.
4 에서와 마찬가지 이유로 예상된다. 이상의 방법을 통하여 대각오차 17.29 mm 의 것을 1.44 mm 수준으로 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다.
초정밀 미세형상 가공기의 다축오차에 기인하는 2D 오차를 각축의 1D 위치오차, 직각도오차 및 진직도 오차를 보정하여 구현하는 것을 재시하였다. 이의 검증을 대각오차 측정방법을 통하여 검증하였으며 보정하는 방법을 재시 하였으며, 대각오차 17.29 mm 의 것을 1.44 mm 수준으로 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.

후속연구

현재 회전축을 측정할 수 있는 방법은 알려져 있지 않으며, 가공후의 평면의 형상을 측정하여 그 값을 구하는 방법등을 사용하고 있다. 향우 이러한 측정방법 및 보정방법에 대하여 연구할 계획이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

초정밀 미세형상 가공기의 다축오차 측정 및 보정
Measurement and Compensation for Multi-axis Errors of a Ultra Precision Machine Tools for Generating Micro Patterns 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

초정밀 미세형상 가공기의 다축오차 측정 및 보정 Measurement and Compensation for Multi-axis Errors of a Ultra Precision Machine Tools for Generating Micro Patterns 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

초정밀 미세형상 가공기의 다축오차 측정 및 보정
Measurement and Compensation for Multi-axis Errors of a Ultra Precision Machine Tools for Generating Micro Patterns 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper