DE10047218A1 - Signalverarbeitungssystem und Signalverarbeitungsverfahren für ein Schneidwerkzeug mit einem Abriebsensor - Google Patents
Signalverarbeitungssystem und Signalverarbeitungsverfahren für ein Schneidwerkzeug mit einem AbriebsensorInfo
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Abstract
Zum Bestimmen des Ablaufs der Lebensdauer eines Schneidwerkzeuges (1, 13) auf der Grundlage eines Widerstandssignals (d(t)) von Sensorleitungen (10; 101-103) soll eine wahre Signalkomponente aus dem Widerstandssignal extrahiert werden, die den Abrieb der Sensorleitungen (10; 101-103) anzeigt. In einem Signalverarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgang eines Abriebsensors (10) mit einer vorbestimmten Abtastperiode abgetastet (Schritt S1). Dann werden die abgetasteten Daten (d(t)) durch ein Medianfilter geleitet, um Rauschen aus den abgetasteten Daten zu eliminieren (Schritt S2). Ferner werden die rauschfreien Daten (fd(t)) durch ein Abtrennfilter geführt (Schritt S3). Mittels des Abtrennfilters werden Abfalldaten, die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, abgetrennt und aus den rauschfreien Daten eliminiert. Im Ergebnis werden wahre Daten (tdd(t)) erhalten, die eine Veränderung des Widerstandes des Sensors (10) anzeigen. Die wahren Daten (tdd(t)) werden einem Zählfunktionsprozeß ausgesetzt (Schritt S4), um hierdurch zu bestimmen, wie viele Sensorleitungen (101-103) bereits durch den Abrieb durchgeschnitten worden sind. Der Ablauf der Lebensdauer des Schneidwerkzeuges (1, 13) wird erfaßt, wenn die Anzahl der durchgeschnittenen Sensorleitungen eine vorbestimmte Anzahl erreicht (Schritt S5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signalver
arbeitungssystem und ein Signalverarbeitungsverfahren zum Be
stimmen des Ablaufs der Lebenszeit eines zum Schneiden zu ver
wendenden Schneidwerkzeuges. Insbesondere betrifft die Er
findung ein System und ein Verfahren zum Verarbeiten eine Si
gnals, das von einem Abriebsensor erhalten wird, der an einer
Schneidkante des Schneidwerkzeuges vorgesehen ist.
Gewöhnlich basiert die Abriebdiagnose eines Werkzeuges
während der Bearbeitung zum Erfassen des Abriebs und/oder eines
Bruchs eines Schneidwerkzeuges auf indirekten Überwachungs
verfahren, wie sie nachstehend beschrieben werden:
- 1. Der Abrieb wird auf der Grundlage einer Veränderung der Leistung oder des Schneidgeräusches abgeschätzt, das wäh rend eines Schneidvorganges beobachtet wird, der mit einer mit dem Schneidwerkzeug ausgestatteten Werkzeugmaschine durch geführt wird.
- 2. Ein Sensor zum Erfassen einer akustischen Emission (AE) ist benachbart zu einer Schneidkante des Schneidwerkzeuges oder an einem Werkzeughalter vorgesehen und das Auftreten eines Bruchs und/oder einer Zerspanung ("chipping") wird erfaßt auf der Grundlage eines abnormen Signals, das von dem AE-Sensor er faßt wird.
Bei diesen indirekten Überwachungsverfahren basiert die
Abschätzung des Abriebs auf nebensächlichen physikalischen Phä
nomenen wie Veränderungen der Schneidkraft und des Schneid
geräusches und Vibrationen, die sich als Nebenwirkung bei dem
Abrieb und einem Bruch des Schneidwerkzeuges ergehen.
Daher sind die indirekten Überwachungsverfahren weniger
verläßlich und haben eine geringe Meßempfindlichkeit. Ferner
wird der Ablauf der Lebensdauer des Schneidwerkzeuges mit einem
geringeren Genauigkeitsgrad abgeschätzt, da die Meßergebnisse
tendenziell Rauschen aufgrund von Interferenzen oder der
gleichen enthalten.
Ein Lösungsansatz für diese Probleme ist beschrieben in
der japanischen nicht-geprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 3-120323 (1991). Diese Veröffentlichung offenbart eine Ein
wegplatte bzw. Wegwerfplatte mit einer Sensorleitung aus einem
leitenden Film, der entlang einer Schneidkante an einer Flanke
der Einwegplatte vorgesehen ist. Es ist ferner offenbart, daß
die Sensorleitung eine Breite hat, die mit einer zulässigen Ab
riebbreite übereinstimmt. Bei der in dieser Veröffentlichung
offenbarten Einwegplatte wird die Sensorleitung gemeinsam mit
einer Abnutzung der Schneidkante ebenfalls abgenutzt, so daß
der Ablauf der Lebensdauer der Schneidkante erfaßt werden kann,
wenn die Sensorleitung durchgeschnitten wird.
Ferner offenbart die japanische nicht-geprüfte Patent
veröffentlichung Nr. 9-38846 (1997) ein gewöhnliches Schneid
werkzeug (keine Einwegplatte), an dessen Flanke eine Dünnfilm
schaltung vorgesehen ist, wobei der Ablauf der Lebensdauer des
Schneidwerkzeuges automatisch erfaßt wird durch ein Erfassen
einer Veränderung des elektrischen Widerstandes, die sich ein
hergehend mit einer Abnutzung der Flanke aufgrund des Abriebs
der Dünnfilmschaltung ergibt.
Bei der Werkzeugdiagnose bei laufender Bearbeitung ist das
zuvor genannte Verfahren bevorzugt, bei dem die Sensorleitung
entlang der Schneidkante des Schneidwerkzeuges vorgesehen ist,
um die Veränderung des elektrischen Widerstandes der Sensor
leitung zur Erfassung des Abriebs der Schneidkante zu erfassen.
Ein von der Sensorleitung während des Schneidvorganges er
haltenes Widerstandssignal ist jedoch ein ziemlich instabiles
Signal, das Rauschen und Fehldaten enthält.
Es ist daher wichtig, eine wahre Signalkomponente, die den
Abrieb der Sensorleitung anzeigt, aus dem Widerstandssignal zu
extrahieren, um den Abriebgrad und/oder eine Zerstörung wie das
Zerspanen des Schneidwerkzeuges auf der Grundlage des Wider
standssignals von der Sensorleitung zu bestimmen.
Um die genannten Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Signalverarbeitungssystem und
ein Signalverarbeitungsverfahren anzugeben, die dazu ausgelegt
sind, eine Signalverarbeitungsoperation an Meßdaten
(Sensordaten) durchzuführen, die von einem Schneidwerkzeug mit
einem Abriebsensor erhalten werden, um hochverläßliche Prozeß
daten bereitzustellen.
Erfindungsgemäß weist ein Schneidwerkzeug einen Abrieb
sensor auf, der an einer Schneidkante des Werkzeugs vorgesehen
ist, um dessen Abrieb und/oder Zerstörung bzw. Bruch zu erfas
sen, wie sie während eines Schneidvorganges auftreten. Ein Wi
derstandssignal von dem Sensor, das in Abhängigkeit von dem Ab
riebgrad des Schneidwerkzeuges variiert, wird als ein relativ
grobes und sich diskontinuierlich veränderndes Signal eingefan
gen, und dient dazu, den Abriebgrad des Schneidwerkzeuges zu
einem Zeitpunkt einer diskontinuierlichen Veränderung zu be
stimmen.
Genauer gesagt, umfaßt die vorliegende Erfindung die fol
genden erfinderischen Aspekte 1 bis 7.
Gemäß einem ersten erfinderischen Aspekt wird ein Signal
verarbeitungssystem für ein Schneidwerkzeug mit einem Abrieb
sensor bereitgestellt, der an einer Schneidkante des Schneid
werkzeuges vorgesehen ist, um dessen Abrieb bzw. dessen Bruch
zu detektieren, die während eines Schneidvorganges auftreten,
wobei das Signalverarbeitungssystem aufweist: Mittel zum Ab
tasten eines Ausgangs des Abriebsensors mit einer vorbestimmten
Abtastperiode, um Meßdaten zu erhalten; Rauscheliminierungs
mittel zum Eliminieren eines Rauschens von den erhaltenen Meß
daten; Abfalldaten-Abtrennmittel zum Abtrennen von Abfalldaten,
die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, von den
rauschfreien Daten; Lebensdauerablauf-Bestimmungsmitteln zum
Bestimmen eines Abnutzungsgrades und eines Bruchs des Schneid
werkzeuges auf der Grundlage von Prozeßdaten, die durch die Ab
trennung der Abfalldaten erhalten werden.
Gemäß einem zweiten erfinderischen Aspekt ist das Signal
verarbeitungssystem gemäß dem ersten Aspekt dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rauscheleminierungsmittel Medianprozeßmittel
aufweisen, um einen Median einer vorbestimmten Anzahl von abge
tasteten Daten auszugeben.
Gemäß einem dritten erfinderischen Aspekt ist das Signal
verarbeitungssystem gemäß dem ersten oder dem zweiten erfinde
rischen Aspekt dadurch gekennzeichnet, daß der Abriebsensor ei
ne Vielzahl von Sensorleitungen aufweist, die sich parallel zu
einander entlang einer Schneidkante des Schneidwerkzeuges er
strecken, und daß die Lebensdauerablauf-Bestimmungsmittel den
Abriebgrad und einen Bruch des Schneidwerkzeuges bestimmen, in
dem sie die Prozeßdaten zu der Anzahl der Sensorleitungen in
Beziehung setzen.
Gemäß einem vierten erfinderischen Aspekt ist das Signal
verarbeitungssystem gemäß dem dritten erfinderischen Aspekt da
durch gekennzeichnet, daß die Lebensdauerablauf-Bestimmungs
mittel einen anfänglichen Widerstandswert der Vielzahl von Sen
sorleitungen auf der Grundlage eines anfänglichen Wertes der
Prozeßdaten bestimmen, dann einen Widerstandsschwellenwert be
stimmen, der jedesmal ansteigt, wenn eine der Sensorleitungen
durchgeschnitten wird, und die einen Ausgang bereitstellen im
mer dann, wenn ein Wert der Prozeßdaten den Widerstands
schwellenwert überschreitet, um anzuzeigen, daß die Anzahl der
durchgeschnittenen Sensorleitungen sich erhöht hat.
Gemäß einem fünften erfinderischen Aspekt ist das Signal
verarbeitungssystem gemäß einem der erfinderischen Aspekte eins
bis vier dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug eine
Einwegplatte, die mit dem Abriebsensor versehen ist, und einen
Halter zum Halten der Einwegplatte aufweist und daß der Abrieb
sensor den Abriebgrad und einen Bruch der Einwegplatte erfassen
kann.
Gemäß einem sechsten erfinderischen Aspekt wird ein Si
gnalverarbeitungsverfahren für ein Schneidwerkzeug mit einem
Abriebsensor bereitgestellt, der an einer Schneidkante des
Schneidwerkzeuges vorgesehen ist, um dessen Abrieb und Bruch zu
detektieren, die während eines Schneidvorganges auftreten, wo
bei das Signalverarbeitungssystem die folgenden Schritte auf
weist: Abtasten von Ausgangsdaten des Abriebsensors mit einer
vorbestimmten Abtastperiode; Eliminieren eines Rauschens von
den abgetasteten Daten; Abtrennen von Abfalldaten, die in der
zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, von den rauschfreien
Daten; und Bestimmen eines Abriebgrades und eines Bruchs des
Schneidwerkzeuges auf der Grundlage von Prozeßdaten, die erhal
ten werden durch die Abtrennung der Abfalldaten und die in der
zeitlichen Abfolge keine abfallenden Werte aufweisen.
Gemäß einem siebten erfinderischen Aspekt ist das Ver
fahren gemäß dem sechsten erfinderischen Aspekt dadurch gekenn
zeichnet, daß der Abriebsensor eine Vielzahl von Sensor
leitungen aufweist, die sich parallel zueinander entlang einer
Schneidkante des Schneidwerkzeuges erstrecken, und daß die Pro
zeßdaten einen Wert aufweisen, der in der zeitlichen Abfolge
schrittweise um Inkremente ansteigt, und zwar in Zuordnung zu
der Anzahl der Sensorleitungen.
Bei den Anordnungen gemäß den erfinderischen Aspekten eins
bis sieben wird das Rauschen von den abgetasteten Meßdaten eli
miniert. Das Eliminieren des Rauschens kann leicht erzielt wer
den, indem der Medianprozeß unter Verwendung eines Median
filters oder dergleichen wie bei dem zweiten erfinderischen
Aspekt durchgeführt wird.
Die rauschfreien Daten werden dem Daten-Abtrennprozeß aus
gesetzt, unter Verwendung eines Abtrennfilters oder der
gleichen. Bei dem Daten-Abtrennprozeß werden die Abfalldaten,
die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, abgetrennt
und von den rauschfreien Daten eliminiert.
Im allgemeinen nutzt sich die Schneidkante des Schneid
werkzeuges mit zunehmender Bearbeitungszeit ab bzw. wird abge
rieben. Da auch der Sensor folglich abgerieben bzw. abgenutzt
wird, steigt dessen Widerstand an. In den Meßdaten sind jedoch
auch die Abfalldaten enthalten, die in der zeitlichen Abfolge
vom Wert her abfallen. Dies liegt vermutlich an Fehldaten auf
grund der Wirkung von Spänen und dergleichen. Denn die Schneid
kante des Schneidwerkzeuges wird in Kontakt gebracht mit einem
zu schneidenden Werkstück und wird daher während des
Schneidvorganges Spänen ausgesetzt. Die Späne des Werkstückes
treffen gelegentlich auf die Schneidkante des Schneidwerkzeuges
oder schmelzen an der Schneidkante, wodurch sie die Wirkung ha
ben, den Widerstand des Sensors zu reduzieren. Bei der vor
liegenden Erfindung wird der Daten-Abtrennprozeß durchgeführt,
um die Abfalldaten zu eliminieren, die in der zeitlichen Ab
folge vom Wert her abfallen, so daß nur die Daten mit einem in
der zeitlichen Abfolge ansteigenden Wert als die Prozeßdaten
extrahiert werden.
Der Abriebgrad und ein Bruch des Schneidwerkzeuges werden
bestimmt auf der Basis der so extrahierten Prozeßdaten.
Bei dem dritten, dem vierten und dem siebten erfinderi
schen Aspekt kann die Bestimmung des Abriebgrades und ein Bruch
des Schneidwerkzeuges vorteilhaft erfolgen, indem man die Pro
zeßdaten zu der Anzahl der Sensorleitungen in Beziehung setzt.
Wenn der Sensor eine Vielzahl von Sensorleitungen aufweist,
nimmt der Widerstand der Sensorleitungen insgesamt schrittweise
zu, wenn die Sensorleitungen eine nach der anderen durchge
schnitten werden. Im Verlauf des schrittweisen Anstiegs des
Wertes der Prozeßdaten wird jedesmal dann, wenn ein Anstieg
auftritt, das Durchschneiden von einer der Sensor leitungen er
faßt. Folglich kann die Anzahl der zu einem gewissen Zeitpunkt
der Messung durchgeschnittenen Sensorleitungen bestimmt werden
auf der Grundlage der schrittweisen Veränderung des Wider
standes, wodurch der Abriebgrad des Schneidwerkzeuges bestimmt
werden kann. Der Ablauf der Lebensdauer des Schneidwerkzeuges
kann erfaßt werden, wenn die vorbestimmte Anzahl von Sensor
leitungen sämtlich durchgeschnitten sind.
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise auf die Ein
wegplatte gemäß dem fünften erfinderischen Aspekt angewendet.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf eine Einwegplatte, son
dern auch auf ein Schneidwerkzeug ohne austauschbare Schneid
kante anwendbar.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je
weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einwegplatte als
Beispiel eines Schneidwerkzeuges mit einem Abrieb
sensor;
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Signal
verarbeitungssystems für die Einwegplatte mit dem
Abriebsensor gemäß einer Ausführungsform der Erfin
dung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines von einem Computer durchzu
führenden Steuerprozesses;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels von
abgetasteten Meßdaten;
Fig. 5A und 5B
schematische Diagramme zum Erläutern eines Median
filterprozesses;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines wei
teren Beispiels des Medianfilterprozesses;
Fig. 7 eine Darstellung zum Erläutern des Versatzes einer
Datengruppe, die von einem Medianfilter zu verarbei
ten ist;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Beispiels von
zwei Speichern, die das Medianfilter bilden;
Fig. 9 ein Flußdiagramm des Medianprozesses, der die in
Fig. 8 gezeigten Speicher verwendet;
Fig. 10 ein Diagramm eines Beispiels von Daten, die von dem
Medianfilter gefiltert sind;
Fig. 11 ein Flußdiagramm von speziellen Operationen eines
Abtrennprozesses;
Fig. 12 ein Diagramm eines Beispiels von Daten, die mittels
des Abtrennprozesses erhalten worden sind;
Fig. 13 eine schematische Darstellung zum Erläutern einer
Veränderung des Widerstandes, wie er beim Durch
schneiden von jeweiligen Sensorleitungen beobachtet
werden kann;
Fig. 14 ein Flußdiagramm von speziellen Operationen eines
Zählfunktionsprozesses; und
Fig. 15 ein Diagramm einer Zählfunktion in Verbindung mit
abgetasteten Daten.
Bei der nachstehend erläuterten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung wird eine noch zu beschreibende Einweg
platte bzw. Wegwerfplatte verwendet, die an einem Halter oder
dergleichen anzubringen ist und eine Schneidkante aufweist bzw.
als solche funktioniert. Es versteht sich jedoch, daß die vor
liegende Erfindung gleichermaßen auf gewöhnliche Schneidwerk
zeuge angewendet werden kann, die nicht als Einwegplatte ausge
bildet sind.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Einweg
platte 1, die mit einem Abriebsensor versehen ist und ein Bei
spiel eines Schneidwerkzeuges mit einem Abriebsensor bildet.
Die Einwegplatte 1 weist eine Basis mit einer generell
rechteckförmigen Säulenform bzw. generell mit Quaderform auf.
Eine obere Fläche der Basis 2 definiert eine Spanfläche 3
("rake face"). Eine untere Fläche der Basis 2 definiert eine
Sitzfläche 4. Seitenflächen der Basis 2 definieren Flanken 5,
und Schnittlinien zwischen der Spanfläche 3 und den Flanken 5
definieren Schneidkanten 6. Ferner definieren die Spanfläche 3
und jeweils zwei benachbarte Flanken 5 einen Eckabschnitt 7,
der zum Schneiden zu verwenden ist.
An dem Eckabschnitt 7 ist eine Sensorleitung 10 aus einem
leitenden Film vorgesehen, die sich entlang der Schneidkanten 6
erstreckt. Wie es in den teilweise vergrößerten Darstellungen A
und B gezeigt ist, erstreckt sich die Sensorleitung 10 parallel
entlang der Schneidkanten 6 und umrandet hierbei den Eckab
schnitt 7 an den zwei benachbarten Flanken 5, die den Eck
abschnitt 7 definieren. Die Sensorleitung 10 kann eine ein
streifenförmige Sensorleitung sein, wie es in der teilweise
vergrößerten Ansicht A gezeigt ist, oder kann beispielsweise
drei feine Leitungen 101, 102, 103 aufweisen, die sich parallel
zueinander erstrecken und miteinander parallel an ihren ent
gegengesetzten Enden jeweils verbunden sind, wie es in der
teilweise vergrößerten Darstellung B gezeigt ist.
Während des Überwachens des Schneidvorganges wird die Sen
sorleitung 10 nach und nach abgerieben bzw. abgenutzt, und zwar
ausgehend von einem Abschnitt der Sensorleitung 10 benachbart
zu den Schneidkanten 6 und hierdurch wird die Sensorleitung 10
mit fortschreitendem Abrieb der Flanken 5 dünner. Wenn die Sen
sorleitung 10 durch die drei feinen Leitungen gebildet ist,
wird zunächst die feine Leitung 101 durchgeschnitten, die den
Schneidkanten 6 am nächsten liegt, und dann werden aufeinander
folgend die feinen Leitungen 102, 103 in dieser Reihenfolge
durchgeschnitten. Folglich steigt der elektrische Widerstand
der Sensorleitung, wie er an deren gegenüberliegenden Enden
meßbar ist, entsprechend auf diskontinuierliche Art und Weise
an. Die Anzahl der diskontinuierlichen Anstiege des elektri
schen Widerstandes, die durch Signalverarbeitung bestimmt wer
den können, entspricht der Anzahl der durchgeschnittenen feinen
Leitungen, so daß die Abriebbreite der Flanken 5 in dem Prozeß
bestimmt werden kann. Wenn die Sensorleitung 10 vom Ein
streifentyp ist, läßt sich der Ablauf der Lebensdauer der
Schneidkanten erfassen, wenn der Widerstand unendlich wird.
Die direkte Erfassung des Abriebgrades auf der Grundlage
der Veränderung des elektrischen Widerstandes von leitendem Ma
terial, das an dem Werkzeug vorgesehen ist, ist im Stand der
Technik bereits vorgeschlagen worden. Die herkömmlichen Ver
fahren sind jedoch dazu ausgelegt, den Abriebgrad direkt auf
der Grundlage des Widerstandes des Systems einschließlich des
Werkstückes zu bestimmen. Es ist daher schwierig, den Abrieb
grad mit einem hohen Maß an Genauigkeit auf der Grundlage eines
Widerstandssignals zu bestimmen, der aufgrund von zwischenzeit
lichen Kurzschlüssen und dem Kontaktwiderstand zwischen dem
Werkstück und dem Sensor einen instabilen Faktor beinhaltet.
Bei der vorliegenden Erfindung wird versucht, genauere In
formation zu erhalten, selbst aus einem Signal mit einem nied
rigen Verhältnis von Signal zu Rauschen (S/N-Verhältnis), indem
man veranlaßt, daß das Widerstandssignal in Übereinstimmung mit
dem Abriebgrad relativ grobe und diskontinuierliche Veränderun
gen erfährt, wie es nachstehend im Detail anhand der folgenden
Ausführungsform beschrieben ist. Das heißt, die Erfassung des
Abriebs basiert auf der Erfassung einer Veränderung im Signal
muster, ohne den Widerstand selbst zu verwenden. Folglich kann
aus dem instabilen Signal verläßliche Information gewonnen wer
den, obgleich dies bis zu einem gewissen Maß zu Lasten der Meß
auflösung geht.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Einwegplatte 1 ist die Sensor
leitung 10 mit Kontaktbereichen 11, 12 verbunden, die an der
Sitzfläche 4 vorgesehen sind. Die Kontaktbereiche 11, 12 werden
in Kontakt gebracht mit Fühlern einer Erfassungsschaltung zum
Erfassen des Widerstandes der Sensorleitung 10.
Nachstehend wird der Aufbau der Sensorleitung 10 mit den
drei feinen Leitungen 101, 102, 103 erläutert, die in der teil
weise vergrößerten Darstellung B gezeigt ist.
Wenn die Sensorleitung 10 durch die einstreifenförmige
Leitung gebildet ist, wie sie in der teilweise vergrößerten An
sicht A gezeigt ist, besitzt die streifenförmige Leitung 10
vorzugsweise eine Breite, die einer Referenzlebensdauer des
Eckabschnittes 7 entspricht (einer zulässigen Abriebgrenze der
Flanken 5). Wenn man annimmt, daß die Lebensdauer abläuft, wenn
die Flanken 5 der Einwegplatte 1 um eine Breite von 0,2 mm ab
genutzt sind, bildet man die Sensorleitung 10 so aus, daß sie
eine Breite von 0,2 mm besitzt. Wenn der Schneidvorgang unter
Verwendung des Eckabschnittes 7 im Gange ist, werden die
Schneidkanten 6 und die Flanken 5 mit zunehmender Bearbeitungs
zeit abgerieben bzw. abgenutzt. Wenn die Abriebbreite der Flan
ken 5 die zulässige Abriebbreite der Referenzlebensdauer über
schreitet, wird die Sensorleitung 10, die eine der Referenzle
bensdauer entsprechende Breite besitzt, durch den Abrieb durch
geschnitten. Da der Widerstand der Sensorleitung 10, der an ih
ren entgegengesetzten Enden gemessen wird, ausgehend von einem
endlichen Wert unendlich wird, läßt sich der Ablauf der Lebens
dauer des Eckabschnittes 7 auf der Grundlage dieser sogenannten
binären Information erfassen.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Signal
verarbeitungssystems für die Einwegplatte 1 mit dem Abrieb
sensor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Ein
Sensorsignal (Widerstand) der Einwegplatte 1, die an einer NC-
Drehbank montiert ist, wird an ein digitales Multimeter 20 an
gelegt, und zwar über Signalleitungen und dergleichen in einem
Halter 13. In dem digitalen Mulitmeter 20 wird der Widerstand
umgewandelt in ein digitales Signal, das an einen Computer 21
ausgegeben wird. Der Computer 21 bildet den Kern des Signalver
arbeitungssystems und führt vorbestimmte Signalverarbeitungsoperationen
durch, die nachstehend beschrieben werden. Ein Aus
gang des Computers 21 wird an ein Bearbeitungssteuersystem 22
der NC-Drehbank angelegt. Im Ergebnis werden ein Motor 23 zum
Drehen eines Werkstückes 15 und ein Drehbankknopf ("turret") 24
zum Steuern der Schnittiefe und -länge des Werkstückes 15 ge
steuert, so daß sie nach Anforderung von dem Bearbeitungs
steuersystem 22 angehalten werden können.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das einen von dem Computer 21
in Fig. 2 durchzuführenden Steuerprozeß darstellt. Bei dem
Steuerprozeß werden Widerstandsmeßdaten, die von dem digitalen
Multimeter 20 in der Form eines digitalen Signals angelegt wer
den, mit einer vorbestimmten Abtastperiode abgetastet (Schritt
S1). Bei dieser Ausführungsform beträgt die eingestellte Ab
tastperiode eine Sekunde, und zwar unter Berücksichtigung der
Tatsache, daß der Eckabschnitt 7 der Einwegplatte 1 eine Le
bensdauer von etwa 3000 Sekunden besitzt. Die Abtastperiode
kann in Übereinstimmung mit den Arten von zu verwendendem
Schneidwerkzeug und Werkstück geeignet eingestellt werden. Wenn
die Abtastperiode auf einen Wert von einer Sekunde wie bei die
ser Ausführungsform eingestellt wird, ist die Anzahl der Pro
zeßdaten verringert, so daß die Signalverarbeitungsoperationen
unter Verwendung eines Speichers relativ kleiner Kapazität mit
einer relativ hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden können.
Das heißt, das Signalverarbeitungssystem läßt sich unter Ver
wendung eines Computers 21 (Mikroprozessor) konstruieren, der
kostengünstiger ist.
Ein Beispiel der im Schritt S1 abgetasteten Meßdaten ist
in Fig. 4 gezeigt. Die abgetasteten Daten sind ein Signal, das
den Widerstand angibt und das einen gezackt schwankenden Ver
lauf besitzt und eine Rauschkomponente enthält.
Im Schritt S2 werden die abgetasteten Daten durch ein Me
dianfilter geleitet, um das Rauschen aus den Daten zu elimi
nieren.
Im Schritt S3 werden die rauschfreien Daten durch ein Ab
trennfilter geleitet, um Abfalldaten aus den rauschfreien Daten
zu eliminieren, wobei die Abfalldaten definiert sind als Daten
werte, die in der zeitlichen Abfolge abfallen.
Im Schritt S4 werden Prozeßdaten - ohne die Abfalldaten -
an eine vorbestimmte Zählfunktion angelegt, um zu bestimmen,
wie viele feine Leitungen der drei feinen Leitungen 101, 102,
103 der Sensorleitung 10 bereits durchgeschnitten worden sind.
Im Ergebnis läßt sich der Abriebgrad der Einwegplatte zu
jedem Meßzeitpunkt auf der Grundlage der Anzahl der durchge
schnittenen feinen Linien bestimmen. Wenn alle drei feinen Lei
tungen 101, 102, 103 durchgeschnitten sind, ist die Sensor
leitung 10 vollständig durchgeschnitten, was den Ablauf der Le
bensdauer anzeigt (JA im Schritt S5). Ein Signal, das den Ab
lauf der Lebensdauer anzeigt, wird an das Bearbeitungssteuer
system 22 der NC-Drehbank angelegt.
Auf der Grundlage des angelegten Signals führt das Bear
beitungssteuersystem 22 notwendige Operationen durch, d. h.
stoppt den Motor 23, um das Drehen des Werkstückes 5 zu been
den, und bewegt den Drehbankknopf 24, um die Einwegplatte 1 von
dem Werkstück 15 weg zu versetzen.
Ferner wird der Ablauf der Lebensdauer der Schneidkanten
der Einwegplatte 1 einer Bedienperson der NC-Drehbank mitge
teilt.
Die in Fig. 3 gezeigten Schritte S2, S3 und S4 werden
nachstehend nacheinander im Detail beschrieben.
In einem Medianprozeß wird ein Medianwert einer jeden
Gruppe aus einer vorbestimmten Anzahl von abgetasteten Daten
ausgegeben. Dieser Prozeß wird erreicht unter Verwendung eines
bekannten Filters, das "Medianfilter" genannt wird.
Die Anzahl m von Daten, die von dem Medianfilter jeweils
zur Zeit in einer Gruppe zu verarbeiten sind, wird vorliegend
zu m = 5 angenommen. Wenn die abgetasteten Daten Nr. 1 bis Nr.
5, wie sie in Fig. 5A gezeigt sind, an das Medianfilter ange
legt werden, ordnet das Medianfilter die fünf Daten in auf
steigender Reihenfolge des Datenwertes um, wie es in Fig. 5B
gezeigt ist. Dann wird das Datum Nr. 4 als der Medianwert der
fünf Daten, die in der aufsteigenden Reihenfolge angeordnet
sind, als ein repräsentativer Wert der Datengruppe ausgegeben.
In einem anderen Fall, bei dem eine Gruppe von Daten Nr. 1
bis Nr. 5 angelegt wird, wie sie in Fig. 6A gezeigt sind, wer
den die fünf Daten ebenfalls in aufsteigender Reihenfolge ihres
Datenwertes umgeordnet, wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Bei die
sem Beispiel wird das Datum Nr. 3 als der Medianwert ausgege
ben, der einen repräsentativen Wert der Datengruppe darstellt.
Bei dem Medianfilterprozeß wird der Medianwert von jeder
abgetasteten Datengruppe ausgegeben, wodurch abnorme Datenwerte
wie außerordentlich große oder kleine Datenwerte eliminiert
werden können.
Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, werden die abgetasteten di
gitalen Daten der Nummern 1, 2, 3, 4 . . . . N sequentiell an das
Medianfilter angelegt. Wenn das Medianfilter dazu ausgelegt
ist, den Medianwert von jeweils fünf Daten auszugeben (m = 5),
gibt das Medianfilter zuerst den Median einer Gruppe der Daten
Nr. 1 bis Nr. 5 aus, als zweites den Medianwert einer Gruppe
von Daten Nr. 2 bis Nr. 6, als drittes den Medianwert einer
Gruppe von Daten Nr. 3 bis Nr. 7, u. s. w. Das heißt, die zur
Bereitstellung des Medianwertes zu verwendenden Daten werden
jeweils um 1 versetzt und die so bereitgestellten Medianwerte
werden aufeinander folgend ausgegeben.
Ein Medianfilter, das auf diese Weise arbeitet, kann
leicht hergestellt werden durch Verwendung von zwei Speichern
M1, M2, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind. In Fig. 8 ist der Spei
cher M1 dazu ausgelegt, fünf abgetastete Daten in chronolo
gischer Reihenfolge zu speichern, und weist fünf Speicher
bereiche E1 bis E5 auf. Das zuletzt abgetastete Datum d(ti),
das als vorletztes abgetastete Datum d(ti-1), das als dritt
letztes abgetastete Datum d(ti-2), das als viertletztes abge
tastete Datum d(ti-3) und das als fünftletztes abgetastete Datum
d(ti-4) werden in den Speicherbereichen E1, E2, E3, E4 bzw. E5
abgespeichert (wobei i eine natürliche Zahl ist, i = 1, 2, 3,
. . ., N). Sobald dieser Prozeß abgeschlossen ist, werden die Da
ten in den Speicherbereichen E1 bis E5 um eins nach rechts ver
setzt, so daß das zuletzt abgetastete Datum in dem Speicherbereich
E1 abgespeichert wird. Der Speicher M1 besteht bei
spielsweise aus einem FIFO-Speicher.
Der Speicher M2 wird dazu verwendet, um die fünf abge
tasteten Daten d(ti) bis d(ti-4), die in dem Speicher M1 ge
speichert sind, in aufsteigender Reihenfolge ihres Datenwertes
zu sortieren, so daß die Daten umgeordnet werden. Der Speicher
M2 weist Speicherbereiche E11 bis E15 zum Speichern der sor
tierten Daten auf. Die abgetasteten Daten, die in aufsteigender
Reihenfolge sortiert sind, sind in den Speicherbereichen E11
bis E15 aufeinanderfolgend abgespeichert, so daß der Medianwert
der fünf abgetasteten Daten in dem Speicherbereich E13 ge
speichert ist. Folglich wird das in dem Speicherbereich E13 ge
speicherte Datum als repräsentativer Wert ausgegeben.
Dieser Prozeß ist in Fig. 9 in Form eines Flußdiagramms
erläutert. Die Operationen, die von dem Medianfilter durchzu
führen sind, werden nachstehend in Verbindung mit den folgenden
mathematischen Ausdrücken beschrieben.
Nimmt man an, daß die abgetasteten Widerstandsmessungen
dargestellt werden durch d(t), lassen sich die durch den Fil
terprozeß mittels des Medianfilters erhaltenen Daten fd aus
drücken wie folgt:
wobei ti ein i-ter Filterzeitrahmen ist, N die Gesamtanzahl Da
ten d(t) ist und wobei Φm eine Medianfilterfunktion für eine
eine Größe m (m = 5 bei dieser Ausführungsform) ist, wobei sich
die Medianfilterfunktion wie folgt ausdrücken läßt:
Ein Beispiel der durch den Filterprozeß mittels des Me
dianfilters erhaltenen Daten ist in Fig. 10 gezeigt, die eine
vergrößerte Darstellung eines Abschnittes A aus Fig. 4 zeigt.
In Fig. 10 sind die abgetasteten Quelldaten d(t) durch eine ge
strichelte Linie gezeigt und die rauschfreien Daten fd, die
durch das Filter mittels des Medienfilters erhalten werden,
sind durch eine durchgehende Linie gezeigt. Wie es in Fig. 10
zu sehen ist, liefert der Medianprozeß ein glattes Datenprofil,
das frei von Zufallsrauschen ist.
Der von dem Abtrennfilter durchzuführende Abtrennprozeß
ist wichtig, um aus den mittels des Medianfilterprozesses er
haltenen Daten einen wahren Widerstandswert zu extrahieren. Der
kritischste Faktor, der die Schwankungen des Widerstandes der
Sensorleitung 10 hervorruft, sind Kurzschlüsse, die zwischen
zeitlich auftreten aufgrund des Schneidvorganges an dem Werk
stück, d. h. der Eckabschnitt 7 der Einwegplatte 1 steht ständig
in Kontakt mit dem Werkstück und ist Spänen ausgesetzt, die
beim Schneiden erzeugt werden. Die Späne können gegen den Eck
abschnitt um die Sensorleitung 10 herum auftreffen oder daran
schmelzen, so daß der Widerstand schwankt. Da das Werkstück typischerweise
aus einem leitenden Metall besteht, reduzieren
Späne aus dem leitenden Metall, die auf den Eckabschnitt 7
treffen oder daran anhaften, den Widerstand der Sensorleitung
10.
Tatsächlich ist es aber so, daß der Widerstand der Sensor
leitung 10 aufgrund des Abriebs des Eckabschnittes 7 mit an
steigender Bearbeitungszeit ansteigt. Dies bedeutet, daß Daten
mit einem reduzierten bzw. abfallenden Wert Fehldaten sind und
Daten mit einem ansteigenden Wert wahre Daten aus den in zeit
lich serieller Folge bereitgestellten Daten sind. Folglich wer
den die vorliegend Abfalldaten genannten Daten, die in der
zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, abgetrennt und aus
den Daten eliminiert, die mittels des Medianprozesses erhalten
worden sind. Nur Widerstandsdaten, die in der zeitlichen Ab
folge vom Wert her ansteigen, werden in dem Abtrennfilterprozeß
extrahiert. Das heißt, ein wahrer Wert tdd des Widerstandes,
der mit dem Abrieb der Einwegplatte 1 variiert, läßt sich wie
folgt ausdrücken:
wobei Π ein Abtrennoperator ist.
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das den Abtrennprozeß dar
stellt, der von dem Abtrennfilter durchzuführen ist. Die durch
den Filterprozeß mittels des Medianfilters erhaltenen Daten
werden sequentiell an das Abtrennfilter angelegt. Wenn Daten
fd(ti) aus dem Medianfilter an das Abtrennfilter angelegt wer
den (Schritt S31), wird der Wert eines eingegebenen Datums
fd(ti) verglichen mit dem Wert des direkt vor dem eingegebenen
Datum angenommenen (i - 1)-ten Datums fd(ti-1) (Schritt S32).
Wenn das Vergleichsergebnis ergibt, daß fd(ti) ≧ fd(ti-1) (JA
in Schritt S33), wird das eingegebene Datum fd(ti) als das i-te
Datum angenommen (Schritt S34)
Wenn der Vergleich im Schritt S33 ein NEIN ergibt, wird
das mit dem eingegebenen Datum verglichene vorherige Datum
fd(ti-1) als das i-te Datum angenommen (Schritt S35).
Dieser Prozeß wird wiederholt, wodurch die Daten Nr. 1 bis
Nr. N in zeitlicher Folge angenommen werden.
Durch diesen Prozeß werden die Daten tdd erhalten, die in
Fig. 12 durch eine durchgezogene Linie gezeigt sind. In Fig. 12
sind die Daten fd, die durch den Medianfilterprozeß erhalten
werden, und die in Fig. 10 gezeigt sind, durch eine ge
strichelte Linie gezeigt. Indem man die Daten fd durch das Ab
trennfilter schickt, werden die Daten tdd bereitgestellt, die
durch die durchgezogene Linie gezeigt sind.
Wenn die Sensorleitung 10 der Einwegplatte 1 durch die
drei feinen Leitungen 101, 102, 103 gebildet ist, wie es in
Fig. 1 gezeigt ist, läßt sich der Abriebgrad zu einem bestimm
ten Zeitpunkt der Messung abschätzen aus der vorbestimmten Zahl
und Konfiguration der feinen Leitungen, indem man die Anzahl
der durchgeschnittenen feinen Leitungen zählt. Das heißt, es
ist lediglich notwendig zu zählen, wie oft der Widerstand
schrittweise ansteigt, was aufgrund eines Durchschneidens von
feinen Leitungen auftritt.
Bei dieser Ausführungsform, bei der die Anzahl der feinen
Leitungen drei beträgt, verändert sich der Widerstand der Sen
sorleitung 10 mit dem Durchschneiden von jeder der feinen Lei
tungen. Ein anfänglicher Widerstand R, der bei einem An
fangsstadium beobachtet wird, bei der die drei feinen Leitungen
sämtlich leiten und noch abzunutzen sind, läßt sich aus der zu
vor genannten Gleichung (3) berechnen. Wenn man annimmt, daß
die feinen Leitungen 101, 102, 103 jeweils den gleichen Wider
stand besitzen, verändert sich der Widerstand der Sensorleitung
10 insgesamt zu den Zeitpunkten des Durchschneidens der je
weiligen feinen Leitungen in dieser Reihenfolge auf 3R/2, 3R
und schließlich ∞, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Daher werden
diese Widerstandswerte als Schwellenwerte verwendet.
Wenn der Wert der Ausgangsdaten des Abtrennfilters, wie er
durch den zuvor erwähnten Ausdruck (3) berechnet wird, einen
der Schwellenwerte überschreitet, wird der Zähler um eins in
krementiert. Folglich läßt sich die Zahl der durchgeschnittenen
feinen Leitungen der Sensorleitung 10 auf der Grundlage des
Zählwertes bestimmen.
Dieser Prozeß wird unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm
in Fig. 14 beschrieben. In Fig. 14 werden die wahren Wider
standswerte tdd(ti) der Einwegplatte 1, die mittels des Ab
trennfilterprozesses erhalten werden, zeitlich seriell im
Schritt S41 eingegeben. Die eingegebenen Datenwerte werden je
weils mit den drei Schwellenwerten 10R, 3R und 3R/2 verglichen.
Der Vergleich wird in absteigender Reihenfolge des Schwellen
wertes durchgeführt (Schritte S42, S44, S46).
Mit fortschreitender Bearbeitung wird die Sensorleitung 10
allmählich abgenutzt und der Widerstand der Sensor leitung nimmt
entsprechend zu. In dem in Fig. 14 gezeigten Prozeß wird eine
Folge der Schritte S41→S42→S44→S46→Return ständig wiederholt
und zu einem gewissen Zeitpunkt ist die Bedingung im Schritt
S46 erfüllt (JA). Im Ergebnis wird der Zähler um 1 inkremen
tiert (Schritt S47) und der Prozeß fährt fort.
Die Bearbeitung schreitet weiter fort und es wird zu einem
gewissen Zeitpunkt im Schritt S44 festgestellt, daß der Wider
standswert tdd(ti) den Schwellenwert 3R überschreitet. An
schließend wird der Zähler nochmals um 1 inkrementiert (Schritt
S45), so daß der Zählwert 2 wird.
Bei fortschreitender Bearbeitung ist zu einem gewissen
Zeitpunkt eine Bedingung im Schritt S42 erfüllt (JA). Dann wird
der Zähler um 1 inkrementiert (Schritt S43), so daß der Zähl
wert 3 wird.
Der zuvor genannte Prozeß läßt sich ausdrücken durch fol
gende mathematische Gleichung, wobei die Schwelle dargestellt
ist durch Shi.
Nimmt man an, daß die Zählfunktion, die die schrittweise
Änderung anzeigt, dargestellt ist durch so(ti), wird schließ
lich der folgende Ausgang erhalten:
In Fig. 15 ist die Zählfunktion in Verbindung mit den in
Fig. 4 gezeigten abgetasteten Daten gezeigt. Wie sich aus
Fig. 15 ersehen läßt, zählt die Zählfunktion so(ti) die Anzahl
der durchgeschnittenen Leitungen zu Zeitpunkten, bei denen die
jeweiligen feinen Leitungen 101, 102, 103 der Sensorleitung 10
angenommenermaßen durchgeschnitten werden. Somit ist die Effek
tivität des Signalverarbeitungsalgorithmus experimentell bestä
tigt worden.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf
die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern
daß vielmehr innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche de
finierten Schutzbereiches der Erfindung verschiedene Modifi
kationen vorgenommen werden können. Beispielsweise ist die An
zahl der feinen Leitungen der Sensorleitung 10 nicht auf drei
beschränkt, sondern kann einen beliebigen Wert annehmen.
Die Anzahl m der in einer Gruppe durch das Medianfilter zu
verarbeitenden abgetasteten Daten ist nicht auf m = 5 be
schränkt. Obgleich die Datenzahl m vorzugsweise eine ungerade
Zahl nicht kleiner als 3 ist, kann die Datenzahl m auch eine
gerade Zahl sein. Wenn die Datenzahl eine gerade Zahl ist, wer
den zwei Medianwerte extrahiert und es wird der Mittelwert dieser
zwei Werte gebildet. Der Mittelwert wird als der repräsen
tative Wert in dem Prozeß ausgegeben.
Claims (7)
1. Signalverarbeitungssystem für ein Schneidwerkzeug
(1, 13) mit einem Abriebsensor (10), der an einer Schneidkante
(6) des Schneidwerkzeuges (1, 13) vorgesehen ist, um dessen Ab
rieb und/oder Bruch zu erfassen, die aufgrund eines Schneidvor
ganges auftreten, wobei das Signalverarbeitungssystem gekenn
zeichnet ist durch
Mittel (20; S1) zum Abtasten eines Ausgangs des Abrieb sensors (10) mit einer vorbestimmten Abtastperiode, um Meßdaten (d(t)) zu erhalten;
Rauscheliminierungsmittel (21; S2) zum Eliminieren eines Rauschens aus den erhaltenen Meßdaten (d(t));
Abfalldaten-Abtrennmittel (21; S3) zum Abtrennen von Ab falldaten, die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, von den rauschfreien Daten (fd(t)); und
Lebensdauerablauf-Bestimmungsmittel (21; S3, S4) zum Be stimmen eines Abriebgrades und/oder eines Bruches des Schneid werkzeuges (1, 13) auf der Grundlage von Prozeßdaten (tdd(t)), die durch die Abtrennung der Abfalldaten erhalten werden.
Mittel (20; S1) zum Abtasten eines Ausgangs des Abrieb sensors (10) mit einer vorbestimmten Abtastperiode, um Meßdaten (d(t)) zu erhalten;
Rauscheliminierungsmittel (21; S2) zum Eliminieren eines Rauschens aus den erhaltenen Meßdaten (d(t));
Abfalldaten-Abtrennmittel (21; S3) zum Abtrennen von Ab falldaten, die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her abfallen, von den rauschfreien Daten (fd(t)); und
Lebensdauerablauf-Bestimmungsmittel (21; S3, S4) zum Be stimmen eines Abriebgrades und/oder eines Bruches des Schneid werkzeuges (1, 13) auf der Grundlage von Prozeßdaten (tdd(t)), die durch die Abtrennung der Abfalldaten erhalten werden.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rauscheliminierungsmittel (21; S2) Medianprozeßmittel (21;
M1, M2) aufweisen, um einen Median (E13) einer vorbestimmten
Anzahl (m) von abgetasteten Daten einer Gruppe auszugeben.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Abriebsensor (10) eine Vielzahl von Sensor
leitungen (101, 103) aufweist, die sich entlang einer Schneid
kante (6) des Schneidwerkzeuges (1, 13) parallel zueinander er
strecken, und
daß die Lebensdauerablauf-Bestimmungsmittel (21; S3, S4)
den Abriebgrad und/oder einen Bruch des Schneidwerkzeuges (1,
13) bestimmen, indem die Prozeßdaten in Beziehung gesetzt wer
den zu der Anzahl der Sensorleitungen (101-103).
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lebensdauerablauf-Bestimmungsmittel (21; S3, S4) einen an
fänglichen Widerstandswert (R) der Vielzahl von Sensorleitungen
(101-103) auf der Grundlage eines Anfangswertes der Prozeß
daten bestimmen, dann einen Widerstandsschwellenwert (3R/2; 3R;
10R) bestimmen, der jedesmal dann ansteigt, wenn eine der Sen
sorleitungen (101-103) durchgeschnitten wird, und immer dann
einen Ausgang bereitstellen, wenn ein Wert der Prozeßdaten den
Widerstandsschwellenwert (3R/2; 3R; 10R) überschreitet, um an
zuzeigen, daß die Anzahl der durchgeschnittenen Sensorleitungen
(101-103) angestiegen ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (1, 13) eine Einwegplatte
(1), die mit dem Abriebsensor (10) versehen ist, und einen Hal
ter (13) zum Halten der Einwegplatte (1) aufweist und daß der
Abriebsensor (10) in der Lage ist, den Abriebgrad und/oder ei
nen Bruch der Einwegplatte (1) zu erfassen.
6. Signalverarbeitungsverfahren für ein Schneidwerkzeug
(1, 13) mit einem Abriebsensor (10), der an einer Schneidkante
(6) des Schneidwerkzeuges (1, 13) vorgesehen ist, um dessen Ab
rieb und/oder Bruch zu erfassen, die aufgrund eines Schneidvor
ganges auftreten, wobei das Signalverarbeitungsverfahren ge
kennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:
Abtasten (S1) eines Ausgangs des Abriebsensors (10) mit einer vorbestimmten Abtastperiode;
Eliminieren (S2) von Rauschen aus den abgetasteten Daten (d(t));
Abtrennen (S3) von Abfalldaten, die in der zeitlichen Ab folge vom Wert her abfallen, von den rauschfreien Daten (fd(t)); und
Bestimmen (S4, S5) eines Abriebgrades und/oder eines Bruchs des Schneidwerkzeuges (1, 13) auf der Grundlage von Pro zeßdaten (tdd(t)), die erhalten werden durch die Abtrennung der Abfalldaten und die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her nicht abfallen.
Abtasten (S1) eines Ausgangs des Abriebsensors (10) mit einer vorbestimmten Abtastperiode;
Eliminieren (S2) von Rauschen aus den abgetasteten Daten (d(t));
Abtrennen (S3) von Abfalldaten, die in der zeitlichen Ab folge vom Wert her abfallen, von den rauschfreien Daten (fd(t)); und
Bestimmen (S4, S5) eines Abriebgrades und/oder eines Bruchs des Schneidwerkzeuges (1, 13) auf der Grundlage von Pro zeßdaten (tdd(t)), die erhalten werden durch die Abtrennung der Abfalldaten und die in der zeitlichen Abfolge vom Wert her nicht abfallen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abriebsensor (10) eine Vielzahl von Sensorleitungen
(101-103) aufweist, die sich parallel zueinander entlang ei
ner Schneidkante (6) des Schneidwerkzeuges (1, 13) erstrecken,
und daß die Prozeßdaten (tdd(t)) vom Wert her in der zeitlichen
Abfolge schrittweise um Inkremente zunehmen, die der Anzahl der
Sensorleitungen (101-103) zugeordnet sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33954999A JP4562051B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 損耗センサ付き切削工具の信号処理装置および信号処理方法 |
JP11-339549 | 1999-11-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10047218A1 true DE10047218A1 (de) | 2001-05-31 |
DE10047218B4 DE10047218B4 (de) | 2009-12-10 |
Family
ID=18328530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10047218A Expired - Fee Related DE10047218B4 (de) | 1999-11-30 | 2000-09-23 | Signalverarbeitungssystem und Signalverarbeitungsverfahren für ein Schneidwerkzeug mit einem Abriebsensor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6556925B1 (de) |
JP (1) | JP4562051B2 (de) |
DE (1) | DE10047218B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103894884A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-02 | 西北工业大学 | 铣刀刀尖频响函数的预测方法 |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4256045B2 (ja) * | 1999-12-03 | 2009-04-22 | 京セラ株式会社 | センサ付きスローアウェイチップ用ホルダ |
DE19952994B4 (de) * | 1999-11-04 | 2006-05-24 | Hell Gravure Systems Gmbh | Verfahren zur Gravur von Druckzylindern |
DE19952995A1 (de) * | 1999-11-04 | 2001-05-10 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren zur Gravur von Druckzylindern |
JP3359894B2 (ja) * | 1999-12-14 | 2002-12-24 | 京セラ株式会社 | 損耗センサ付きスローアウェイチップ |
US7206453B2 (en) * | 2001-05-03 | 2007-04-17 | Microsoft Corporation | Dynamic filtering for lossy compression |
JP4403726B2 (ja) * | 2003-06-09 | 2010-01-27 | セイコーエプソン株式会社 | 画像形成装置およびトナー付着量算出方法 |
DE102004058254B4 (de) * | 2004-12-03 | 2009-11-12 | Red-Ant Measurement Technologies And Services E.K. | Verfahren zur Reduktion von Messdaten |
ES2296444B1 (es) * | 2005-04-26 | 2009-03-16 | Consejo Superior Investig. Cientificas | Metodo de control para maquina con control numerico. |
KR100744713B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2007-08-01 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 측정데이터의 노이즈 제거방법 |
US8711925B2 (en) | 2006-05-05 | 2014-04-29 | Microsoft Corporation | Flexible quantization |
JP2008087093A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 工作機械の異常検出装置 |
US8238424B2 (en) | 2007-02-09 | 2012-08-07 | Microsoft Corporation | Complexity-based adaptive preprocessing for multiple-pass video compression |
KR100823688B1 (ko) | 2007-03-12 | 2008-04-18 | 삼성전기주식회사 | 절단 장치 및 그 제어 방법 |
US8750390B2 (en) * | 2008-01-10 | 2014-06-10 | Microsoft Corporation | Filtering and dithering as pre-processing before encoding |
US8160132B2 (en) | 2008-02-15 | 2012-04-17 | Microsoft Corporation | Reducing key picture popping effects in video |
US8897359B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-11-25 | Microsoft Corporation | Adaptive quantization for enhancement layer video coding |
US9571856B2 (en) | 2008-08-25 | 2017-02-14 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Conversion operations in scalable video encoding and decoding |
US8359178B2 (en) * | 2009-03-04 | 2013-01-22 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for identifying erroneous sensor outputs |
CN104476327B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-02-01 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种基于稳定性分析的立铣刀结构参数优化方法 |
EP3106260B1 (de) * | 2015-06-16 | 2018-11-28 | Sandvik Intellectual Property AB | Schneideinsatz und werkzeug zum schneiden, fräsen oder bohren von metall |
JP6802054B2 (ja) * | 2016-07-04 | 2020-12-16 | Dmg森精機株式会社 | 加工状態表示装置 |
CN106584210B (zh) * | 2017-02-06 | 2018-08-24 | 广东工业大学 | 一种用于精密切削的智能刀具系统 |
WO2019001891A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | Bic Violex S.A. | SYSTEM AND METHOD FOR ELECTRICALLY DETECTING THE WEAR OF A RAZOR BLADE |
JP7256764B2 (ja) * | 2020-02-21 | 2023-04-12 | 株式会社東芝 | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム |
CN113305644A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-27 | 华中科技大学 | 一种基于零件测量数据的刀具状态监测及预警方法和系统 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3908782A (en) * | 1972-07-05 | 1975-09-30 | Lang Davis Ind Inc | Automatic stability control system |
US4351029A (en) * | 1979-12-05 | 1982-09-21 | Westinghouse Electric Corp. | Tool life monitoring and tracking apparatus |
US4499548A (en) * | 1980-07-02 | 1985-02-12 | Hewlett-Packard Company | Data compression apparatus |
JPS61164760A (ja) * | 1985-01-10 | 1986-07-25 | Osaka Kiko Co Ltd | 工具折損の検出方法 |
JPS61187652A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-21 | Omron Tateisi Electronics Co | 工具摩耗検出装置 |
DE3639917A1 (de) * | 1986-11-22 | 1988-06-01 | Krupp Gmbh | Vorrichtung zur frueherkennung von schneidenbruechen und grenzverschleiss von werkzeugen zur spanabhebenden bearbeitung |
JPH01124745A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-17 | Sugai:Kk | 光透過率計 |
JPH03120323A (ja) | 1989-10-02 | 1991-05-22 | Toho Aen Kk | アルカリ電池用低汞化亜鉛合金粒の製造方法 |
JPH03259702A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Komatsu Ltd | カッタビットの摩耗検出装置 |
JPH03120323U (de) * | 1990-03-20 | 1991-12-11 | ||
JPH0571941A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Tsudakoma Corp | レピアバンドの摩耗検知装置 |
JPH0572005A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-23 | Hitachi Ltd | 時系列データの微小変動傾向検出方法及び装置 |
US5825287A (en) * | 1995-02-02 | 1998-10-20 | Indian Head Industries | Vehicle brake monitoring system |
JP2972848B2 (ja) * | 1995-07-28 | 1999-11-08 | 工業技術院長 | 切削工具の摩耗量検出による工具寿命自動検知方法およびその装置 |
EP0809194A3 (de) * | 1996-03-28 | 1998-10-07 | Simmonds Precision Products Inc. | Universeller Schmalbandsignalgestalter |
WO1997040959A1 (fr) * | 1996-04-30 | 1997-11-06 | Komatsu Ltd. | Procede et appareil pour la detection d'un defaut d'outil dans une machine-outil |
JP3120323B2 (ja) | 1996-05-14 | 2000-12-25 | 株式会社クボタ | 防音形エンジン機器 |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP33954999A patent/JP4562051B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-08-29 US US09/650,951 patent/US6556925B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-09-23 DE DE10047218A patent/DE10047218B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103894884A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-02 | 西北工业大学 | 铣刀刀尖频响函数的预测方法 |
CN103894884B (zh) * | 2014-03-21 | 2016-04-27 | 西北工业大学 | 铣刀刀尖频响函数的预测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6556925B1 (en) | 2003-04-29 |
DE10047218B4 (de) | 2009-12-10 |
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