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나노급 고정밀도 가공의 공구위치결정 기술

전문가 제언: ○ 최근의 머시닝센터를 비롯한 고정밀도의 공작기계들은 기계 자체 내에서 공구 등의 위치를 검출할 수 있는 계측장비를 갖추고 있는 경우가 대부분이다. 일반적인 공구위치 검출의 정밀도는 1㎛ 정도이지만, 이번에 개발한 방법에 의하면 20nm의 반복 위치 결정 정밀도를 얻을 수 있었다.

？ 원리적으로는 비접촉 검출 방식이지만, 공구와 공작물의 접촉 유무에 대해서는 확실하게 확인된 바가 없었다. 본 보고서에서는 미확인된 사항을 확인하기 위하여 계측 조건을 검토하였고 그 결과를 해석 및 분석하여 검출회로를 개량하여 만든 결과, 반복 위치 결정 정밀도를 5nm까지 가능하게 하였으며, 위치 결정을 위한 감지 방식이 실제로 비접촉이라는 것도 확인하였다.

○ 공작물과 공구의 상대위치 결정에서 인가전압 0.1V 이상에서 5nm의 반복 위치 결정 정밀도를 얻었다. 접촉자의 표면 부착물을 제거하기 위해 단시간 연마를 해서 위치 결정의 반복 정밀도를 향상시켰다. 또한 표면 거칠기의 변화는 위치 결정 정밀도에 영향을 주지는 않았다. 본 방식은 본질적으로 비접촉 위치 결정인 것이다. 인가전압이 낮고, 판정 수준이 높을 경우에는 접촉, 파먹어 들어감 등이 발생하는 문제점이 있다.

○ 세계 4대 공작기계전시회 중의 하나인 SIMTOS 2016이 2016년 4월 13일에서 17일까지 5일간 KINTEX에서 개최되었다. 35개국에서 1,125개사가 참가한 이번 전시회는 사상 최대 규모였다고 한다. 이번 전시회에서는 공작기계를 비롯해 부품 소재, 공구, 자동화, 소프트웨어 및 자동계측에 관한 품목들이 전시되어 관련 종사자들의 관심을 끌었다. 특히 고정밀도 공구 위치 검출기술에 관해서는 선진 기술 및 융복합 제품, 스마트팩토리 솔루션 등과 더불어 많은 사람들의 이목을 집중시켰다.

○ 공작기계의 자동화는 공구 위치 검출의 정확도, 가공물의 정밀 자동 측정기술들과 더불어 스마트팩토리로 가는 필수 과정이다. 이러한 기초 기술들을 굳건히 하여 공작기계와 계측기술의 융복합화 된 공작기계를 개발하여 공작기계 수출의 선두주자가 되기를 기대하는 바이다.

저자: Kazuya Takeuchi, Tomohiro Osuga, Haruki Obara, Tohru Sasaki, Yusuke Ikemoto, Mitsuru Jindai
자료유형: 니즈학술정보