GR1009101B

GR1009101B - Smart tool for percusive carving

Info

Publication number: GR1009101B
Application number: GR20160100144A
Authority: GR
Inventors: Νεκταριος Μενελαου Βιδακης; Αχιλλεας Αλεξανδρου Βαϊρης; Αντωνης Ευγενιου Λοντος; Ιωαννης Στυλιανου Γραμματικακης; Μαρκος Αριστειδη Πετουσης; Αθηνα Ηλια Μανιαδη; Εμμανουηλ Νικολαου Αραπης
Original assignee: Νεκταριος Μενελαου Βιδακης; Αχιλλεας Αλεξανδρου Βαϊρης; Αντωνης Ευγενιου Λοντος; Ιωαννης Στυλιανου Γραμματικακης; Μαρκος Αριστειδη Πετουσης; Εμμανουηλ Νικολαου Αραπης; Αθηνα Ηλια Μανιαδη
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-09-08

Abstract

There is disclosed a smart percussive carving tool able to treat lumpy materials such as marble, either with hands or with an integral percussive hammer (Cuturi hammer) or with a digitally-guided machine; furthermore, said carving tool is destined to measure and register the technological parameters describing and checking the treatment in question via sensors and electronic arrangements incorporated to the tool. The technological parameters registered in real time by the invented smart tool are, indicatively, the following: percussive loads, accelerations, orientation, temperature and other derivative parameters such as mechanical stress, speed, accelerations etc. The invented smart tool provides information on the technological parameters, which information will be treated and analyzed with a suitable algorithm with the aim to produce anticipatory arithmetic models of the percussive carving treatment and the sculpting of lumpy materials. The invented tool is composed of the basic body 33 bearing the electronic arrangement 36 destined for control, registration and transmission purposes, the sensor 35 for the measurement of the parameters and the replaceable changing carving chisels (39,40,41).

Description

ΕΞΥΠΝΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΚΡΟΥΣΤΙΚΗΣ ΛΑΞΕΥΣΗΣ SMART IMPACT CARVING TOOL

Η εφεύρεση αναφέρεται σε εργαλείο κατεργασίας ψαθυρών υλικών με κρουστική λάξευση, το οποίο έχει τη δυνατότητα αφενός στο άκρο του να εναλλάσσει όλους τους τύπους των λαξευτικών σμιλών και αφετέρου να φέρει αισθητήρια μέτρησης όλων των συνθηκών, που αφορούν την κρουστική λάξευση, μαζί με σύστημα καταγραφής, επεξεργασίας, εξαγωγής μετάδοσης και αξιολόγησης δεδομένων μέτρησης. The invention refers to a tool for processing fragile materials with impact carving, which has the ability on the one hand to switch all types of carving chisels and on the other hand to carry sensors for measuring all the conditions related to impact carving, along with a recording system, processing, transmission extraction and measurement data evaluation.

Έως τώρα, η κατεργασία των φαθυρών υλικών (γλυπτική), (όπως ενδεικτικά ο γρανίτης, το μάρμαρο, οι λίθοι, το σκυρόδεμα, το ξύλο, το κρύσταλλο, διάφορα μέταλλα ή κράματα μετάλλων, διάφορα πλαστικά και συνθετικά υλικά, ο πάγος κλπ.), γίνεται (α) είτε με κρουστικά εργαλεία χειρός, (β) είτε με εργαλεία εκχόνδρισης, τα οποία αφαιρώντας υλικό δημιουργούν το γεωμετρικό περίγραμμα του αντικειμένου που θα παραχθεί (γλυπτό ή ανάγλυφο), και του οποίου η αποπεράτωση ή οι λεπτομέρειες εν γένει, θα δημιουργηθούν σε επόμενα στάδια, (γ) είτε με σμιλευτικά εργαλεία χειρός για την λάξευση λεπτομερειών όπως γράμματα, (δ) είτε με περιστροφικά εργαλεία τύπου φρέζας (όπως routers), (ε) είτε με λειαντικά (abrasive) εργαλεία, (στ) είτε με την εστιασμένη εφαρμογή υψηλών θερμοκρασιών που παράγονται από δομημένες πηγές φωτός (laser) ή καύση, (ζ) είτε με διαμαντο-σύρματα για την αφαίρεση μεγάλων τμημάτων των όγκων των ψαθυρών υλικών. Until now, the processing of open materials (sculpture), (such as granite, marble, stones, concrete, wood, crystal, various metals or metal alloys, various plastic and synthetic materials, ice, etc.) , is done (a) either with hand percussion tools, (b) or with roughing tools, which by removing material create the geometric outline of the object to be produced (sculpture or relief), and whose finishing or details in general, will be created in subsequent stages, (c) either with hand sculpting tools for carving details such as letters, (d) either with rotary milling tools (such as routers), (e) or with abrasive tools, (f) or with the focused application of high temperatures produced by structured light sources (laser) or combustion, (g) either with diamond-wires to remove large parts of the volumes of brittle materials.

Τα τελευταία χρόνια έχει εξαπλωθεί η χρήση ηλεκτρικών ή πνευματικών σφυριών χειρός (όπως το Cuturi [Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 1]), τα οποία επιτρέπουν στους τεχνίτες ή στους καλλιτέχνες ή στους γλύπτες να εκχονδρίζουν υλικό χειροκίνητα από μεγάλες επιφάνειες με ταχύτητα και ευκολία. Τα εργαλεία αυτά φέρουν στο άκρο τους σμίλες διαφόρων τύπων (βελόνια, καλέμια, σμίλες κτενοειδούς απόληξης κλπ.) και παράγουν παλινδρομικές κινήσεις, οι οποίες επιφέρουν ομαλά και συνεχή κρουστικά κτυπήματα στο κατεργαζόμενο υλικό, προκαλώντας ταχεία απολέπιση μικρών κομματιών (απόβλητα ή θραύσματα ή σκόνη) από την επιφάνεια του κατεργαζόμενου όγκου. Ο τεχνίτης, όπως και με τα απλά εργαλεία χειρός του (σύστημα σφυριού-σμίλης), τοποθετεί και κινεί με τα χέρια και το σώμα του το κρουστικό εργαλείο χειρός, υπό διάφορες κλίσεις και προσανατολισμούς, ενώ ασκεί την κατ' εκτίμησή του (εμπειρικά) βέλτιστη πίεση επί αυτού, για να απολεπίζει και να εκχονδρίζει το κατεργαζόμενο τεμάχιο σύμφωνα με το σχεδιαστικό ή καλλιτεχνικό του στόχο και ανάλογα με το υλικό του κατεργαζόμενου τεμαχίου. In recent years, the use of electric or pneumatic hand hammers (such as the Cuturi [Patent 1]) has become widespread, allowing craftsmen or artists or sculptors to carve material manually from large surfaces with speed and ease. These tools are tipped with chisels of various types (needles, chisels, clevis end chisels, etc.) and produce reciprocating motions, which deliver smooth and continuous impact blows to the workpiece, causing rapid exfoliation of small pieces (waste or debris or dust). from the surface of the processed volume. The craftsman, just as with his simple hand tools (hammer-chisel system), places and moves with his hands and body the percussion hand tool, under various inclinations and orientations, while exerting what he considers (empirically) optimal pressure on it, to exfoliate and roughen the workpiece according to its design or artistic objective and according to the material of the workpiece.

Το αποτέλεσμα της γλυπτικής μέσω της κρουστικής λάξευσης συναρτάται άμεσα με την δεξιότητα, την τεχνική, την εμπειρία και την ικανότητα ξεχωριστά του κάθε γλύπτη. Η οποιαδήποτε προσπάθεια της αυτοματοποίησης με αριθμητικό έλεγχο της γλυπτικής εξαντλείται στην μέθοδο αφαίρεσης του φαθυρού υλικού μέσω περιστρεφόμενου εργαλείου, το οποίο δεν παράγει ομοειδές καλλιτεχνικό αποτέλεσμα. Στη μέθοδο της κρουστικής λάξευσης δεν υπάρχει αντίστοιχη τεχνογνωσία αφού όλες οι παράμετροι που ορίζουν το αποτέλεσμα της κατεργασίας δεν περιγράφονται επιστημονικά με φυσικά μεγέθη ή τεχνολογικά δεδομένα αλλά ορίζονται, ελέγχονται και ασκούνται από τον κάθε γλύπτη κατά την τεχνοτροπία ή την εμπειρία του. The result of sculpting through impact carving is directly related to the skill, technique, experience and ability of each individual sculptor. Any attempt to automate sculpting with numerical control is exhausted by the method of removing the loose material by means of a rotary tool, which does not produce the same artistic result. In the impact carving method there is no corresponding know-how since all the parameters that define the result of the processing are not described scientifically with physical quantities or technological data but are defined, controlled and exercised by each sculptor according to his technique or experience.

Το Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 2 αναφέρεται σε συσκευή καταγραφής δεδομένων από πνευματικό κρουστικό και κρουστικό- περιστροφικό εργαλείο με σκοπό την μέτρηση παραμέτρων όπως θερμοκρασία, πίεση αέρα, ροή αέρα και ενέργεια κρούσης. Η καταγραφή αυτών των παραμέτρων γίνεται με σκοπό τη βελτιστοποίηση των αντίστοιχων δομικών εργαλείων για διάτρηση και κατεδάφιση. Patent 2 refers to a pneumatic impactor and rotary impactor data logger for measuring parameters such as temperature, air pressure, air flow and impact energy. The recording of these parameters is done in order to optimize the respective structural tools for drilling and demolition.

Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 1 : IT 1182812 Patent 1 : IT 1182812

Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 2 : US 005277055Α Patent 2 : US 005277055A

Τα παραπάνω προέκυφαν με βάση την υπ<'>αριθμό πρωτοκόλλου 1694/31-03-2015 προέρευνα του Οργανισμού Βιομηχανικής Ιδιοκτησίας (ΟΒΙ). The above emerged based on protocol number 1694/31-03-2015 preliminary investigation of the Industrial Property Organization (OBI).

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Η παρούσα εφεύρεση επιδιώκει να παράσχει ένα βελτιωμένο και ενεργειακά αυτόνομο (επαναφορτιζόμενο) και έξυπνο (ευφυές) εργαλείο κρουστικής λάξευσης. The present invention seeks to provide an improved and energy autonomous (rechargeable) and intelligent (intelligent) impact carving tool.

Σύμφωνα με την παρούσα εφεύρεση, το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί χειροκίνητα από τεχνίτη ή καλλιτέχνη γλύπτη με τη βοήθεια σφυριού χειρός ή να προσαρμοστεί σε κρουστικό εργαλείο τύπου Cuturi, ή να τοποθετηθεί και να λειτουργήσει από ψηφιακά καθοδηγούμενη αυτόματη ή ημιαυτόματη μηχανή κρουστικής λάξευσης. Το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης έχει τη δυνατότητα να φέρει στο άκρο του όλους τους τύπους, μεγέθη και γεωμετρίες των λαξευτικών σμιλών που πραγματοποιούν αφαίρεση και μορφοποίηση ψαθυρών υλικών, που συνιστούν την γλυπτική μέσω της κατεργασίας κρουστικής λάξευσης. According to the present invention, the intelligent impact carving tool can be operated manually by a craftsman or artist sculptor with the help of a hand hammer or adapted to a Cuturi type impact tool, or mounted and operated by a digitally controlled automatic or semi-automatic impact carving machine . The smart percussive tool is capable of handling all types, sizes and geometries of carving chisels that remove and shape fragile materials that constitute sculpting through percussive machining.

Ταυτόχρονα το έξυπνο εργαλείο ενσωματώνει αισθητήρια μέτρησης συνθηκών όπως για παράδειγμα ασκούμενα φορτία λάξευσης, μετατοπίσεις και προσανατολισμοί λειτουργίας, θερμοκρασία, συνιστώσες ταχύτητας ή επιτάχυνσης κ.λπ. Οι μετρούμενες τιμές των αισθητήριων οργάνων σε πραγματικό χρόνο είναι δυνατόν να επεξεργασθούν και να καταγραφούν σε κατάλληλο ψηφιακό αποθηκευτικό μέσο ή να μεταδοθούν ενσύρματα και ασύρματα σε κάποιο δέκτη που δεν είναι τμήμα του εργαλείου. Επομένως είναι δυνατή η καταγραφή, επεξεργασία και αποθήκευση όλων των τεχνολογικών στοιχείων εκείνων που περιγράφουν τις κινήσεις και τις συνθήκες, που εφαρμόζει ένας τεχνίτης ή καλλιτέχνης προκειμένου να δώσει το προσδοκώμενο αποτέλεσμα μορφής ή υφής ή και τεχνοτροπίας σε ψαθυρό υλικό. At the same time the smart tool integrates sensors measuring conditions such as for example applied carving loads, operating displacements and orientations, temperature, velocity or acceleration components, etc. The measured values of the sensing instruments in real time can be processed and recorded in a suitable digital storage medium or transmitted wired and wirelessly to a receiver that is not part of the instrument. It is therefore possible to record, process and store all the technological elements of those that describe the movements and conditions applied by a craftsman or artist in order to give the expected result of form or texture or even technique to fragile material.

Τα τεχνολογικά δεδομένα και μεγέθη που μετρώνται από την καταγραφή κατά τη λειτουργία του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης ως χρονοσειρές, επεξεργάζονται και αναλύονται από κατάλληλο λογισμικό, με σκοπό την παραγωγή υπολογιστικών μοντέλων και εξισώσεων πρόβλεψης της εξέλιξης κρίσιμων τεχνολογικών μεγεθών για την κατεργασία της κρουστικής λάξευσης και της γλυπτικής ψαθυρών υλικών προκειμένου να καταστεί δυνατή η βελτιστοποίηση της κατεργασίας. Πρόκειται για εφαρμογή τη μεθοδολογίας πρόβλεψης που έχει εφαρμοστεί για δεκαετίες με επιτυχία στις κλασσικές μηχανουργικές κατεργασίες με αφαίρεση υλικού (για παράδειγμα η τόρνευση, το φραιζάρισμα κ.λπ.), πλην όμως ουδέποτε έχουν εφαρμοστεί στην κρουστική λάξευση και στη γλυπτική. The technological data and quantities measured from the recording during the operation of the smart impact carving tool as time series, are processed and analyzed by appropriate software, with the aim of producing computational models and equations for predicting the evolution of critical technological quantities for the machining of impact carving and sculpting brittle materials in order to optimize processing. This is an application of predictive methodology that has been successfully applied for decades in classical material removal machining (for example turning, milling, etc.), but has never been applied to impact carving and sculpture.

Σε κάθε περίπτωση το έξυπνο εργαλείο αφού καταγράφει τις συνθήκες και τα μεγέθη λάξευσης κάτω από τις οποίες λειτούργησε. Αυτό είναι ένα μοναδικό πλεονέκτημα καθώς για πρώτη φορά καταγράφονται τεχνολογικές παράμετροι κρουστικής λάξευσης για κάθε τύπο λαξευτικής σμίλης και εργαλείου συσχετιζόμενα με κάθε τύπο φαθυρού υλικού ανά τύπο κατεργασίας ή τεχνοτροπία και τεκμηριώνεται ποσοτικά η εν λόγω τέχνη. In any case the smart tool after recording the conditions and sizes of carving under which it worked. This is a unique advantage as for the first time percussion carving technological parameters are recorded for each type of carving chisel and tool associated with each type of material by processing type or technique and the art in question is quantitatively documented.

Οι καταγεγραμμένες χρονοσειρές των πρωτογενών τεχνολογικών παραμέτρων, εισάγονται στο σχετικό λογισμικό του έξυπνου εργαλείου, αναλύονται και επεξεργάζονται με σκοπό τη δημιουργία υπολογιστικών μοντέλων και εξισώσεων για την κατεργασία της κρουστικής λάξευσης και γλυπτικής φαθυρών υλικών. Τα υπολογιστικά μοντέλα και οι αντίστοιχες εξισώσεις θα δώσουν το έναυσμα της τεχνολογικής εξέλιξης της παραγωγής γλυπτών μέσω κρουστικής λάξευσης, καθώς θα είναι εφικτός ο προγραμματισμός ψηφιακά ελεγχόμενων μηχανών. Επίσης η αξιοποίηση των στοιχείων που μπορούν να συλλεχθούν ή να παραχθούν, είναι άμεσα αξιοποιήσιμα για την βελτίωση υφισταμένων ή την παραγωγή νέων λαξευτικών εργαλείων (γεωμετρίες, υλικά κατασκευής τους κ.λπ.). The recorded time series of the primary technological parameters are entered into the relevant software of the intelligent tool, analyzed and processed in order to create computational models and equations for the processing of impact carving and sculpting of window materials. Computer models and the corresponding equations will trigger the technological evolution of the production of sculptures through impact carving, as it will be possible to program digitally controlled machines. Also the utilization of the elements that can be collected or produced, are immediately usable for the improvement of existing or the production of new carving tools (geometries, materials of their construction, etc.).

Το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης περιγράφεται παρακάτω με αναφορά σε διαγράμματα ροής και στα συνημμένα σχέδια. The Smart Impact Carving Tool is described below with reference to flow charts and attached drawings.

Το σχήμα 1 δείχνει το διάγραμμα ροής των κυριότερων σταδίων της διαδικασίας ψηφιακής παρακολούθησης και καταγραφής δεδομένων κατά την κρουστική λάξευση από το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης οι οποίες εκτελούνται κατά τη λειτουργία του. Figure 1 shows the flow diagram of the main stages of the digital impact gouging monitoring and data logging process performed by the smart gouging tool during its operation.

Το σχήμα 2 δείχνει το διάγραμμα ροής των σταδίων της επεξεργασίας και ανάλυσης των μεγεθών και παραμέτρων της κρουστικής λάξευσης που καταγράφει το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης από το σχετικό λογισμικό (επονομαζόμενο ως CAIC). Figure 2 shows the flow diagram of the stages of processing and analysis of the impact carving sizes and parameters recorded by the intelligent impact carving tool from the associated software (referred to as CAIC).

Το σχήμα 3 δείχνει ενδεικτική ισομετρική όψη μιας πιθανής μορφής του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης όταν αυτό συγκροτείται από ανθρώπινο χέρι. Figure 3 shows an illustrative isometric view of a possible form of the smart impact carving tool when assembled by a human hand.

Το σχήμα 4 δείχνει ενδεικτική ισομετρική όψη του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης με ανάλυση στα επιμέρους τμήματα που το αποτελούν. Figure 4 shows an indicative isometric view of the smart percussive tool with a breakdown into the individual parts that make it up.

Το σχήμα 5 δείχνει ενδεικτική ισομετρική όψη του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης με πιθανές μορφές τις λαξευτικής σμίλης και πώς εναλλάσσονται. Figure 5 shows an illustrative isometric view of the smart impact carving tool with possible carving chisel forms and how they alternate.

Το σχήμα 6 δείχνει ενδεικτική ισομετρική όψη του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης καθώς αυτό χρησιμοποιείται με χειροκίνητο τρόπο κατά τη διαδικασία λάξευσης. Figure 6 shows an illustrative isometric view of the smart impact carving tool as it is used manually during the carving process.

Το σχήμα 7 δείχνει ενδεικτική ισομετρική όψη του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης όταν αυτό έχει τοποθετηθεί σε κρουστικό επενεργητή τύπου Cuturi. Figure 7 shows an illustrative isometric view of the Smart Impact Carving Tool when mounted on a Cuturi Impact Actuator.

Το σχήμα 8 δείχνει ενδεικτική ισομετρική όψη του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης καθώς αυτό χρησιμοποιείται με κρουστικό επενεργητή τόπου Cuturi κατά τη διαδικασία της λάξευσης. Figure 8 shows an illustrative isometric view of the Smart Percussion Carving Tool as it is used with a Cuturi impactor during the carving process.

Για το σκοπό της επεξήγησης, η παρούσα εφεύρεση θα περιγράφει με αναφορά τα επεξηγηματικά σχήματα της κατάθεσης. Στη διαδικασία (σχήμα 1) ψηφιακής παρακολούθησης και καταγραφής δεδομένων και παραμέτρων κατά την κρουστική λάξευση (1) αρχικά γίνεται η επιλογή συστήματος κρουστικής λάξευσης (2), δηλαδή η επιλογή του υλικού του κατεργαζόμενου δοκιμίου, του υλικού αλλά και του τύπου της λαξευτικής σμίλης που θα φέρει το έξυπνο εργαλείο. Η επόμενη επιλογή αφορά τις παραμέτρους της κρουστικής λάξευσης, που θα καταγραφούν (3) ανά κύκλο μετρήσεων, όπως για παράδειγμα συχνότητα, ταχύτητα, συνιστώσες φορτίων κ.α. Με βάση τις προηγούμενες επιλογές τοποθετούνται και βαθμονομούνται τα αντίστοιχα αισθητήρια στο βασικό ηλεκτρονικό πίνακα, εντός του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης (4). Στη συνέχεια είναι εφικτή η χρήση του εργαλείου σε βάση κατάλληλη για χειρωνακτική κρουστική λάξευση με κατάλληλη σφύρα (5), ή σε κρουστικό εργαλείο τύπου Cuturi καθοδηγούμενο χειροκίνητα από τεχνίτη (6) ή σε ψηφιακά καθοδηγούμενη ή αυτόματη ή ημιαυτόματη μηχανή κρουστικής λάξευσης (7). Έπειτα θα πρέπει το κατεργαζόμενο δοκίμιο να ασφαλιστεί σε κατάλληλη συσκευή συγκράτησης και να ολοκληρωθούν όλες οι απαραίτητες ρυθμίσεις γεωμετρικές και τεχνολογικές (8). Με το πέρας όλων των ρυθμίσεων και επιλογών γίνεται η έναρξη του κύκλου μετρήσεων με την καταγραφή από το έξυπνο εργαλείο των μετρήσεων που προβλέπει το σενάριο κρουστικής λάξευσης (9). Μετά την ολοκλήρωση του κύκλου μετρήσεων γίνεται η ψηφιακή μεταφορά και αποθήκευση των μετρούμενων μεγεθών και καταγεγραμμένων παραμέτρων του σεναρίου κρουστικής λάξευσης (10). Τα καταγεγραμμένα δεδομένα επεξεργάζονται και αναλύονται από το σχετικό λογισμικό και τεκμηριώνονται τα πρωτογενή τεχνολογικά δεδομένα του σεναρίου που εκτελέστηκε (11). Στη συνέχεια ο αλγόριθμος επεξεργάζεται και αναλύει τα ψηφιακά δεδομένα προκειμένου να τεκμηριώσει τα παράγωγα τεχνολογικά δεδομένα του σεναρίου σμίλευσης που επιλέχθηκε (12). Η ολοκλήρωση της ψηφιακής τεκμηρίωσης πρωτογενών και παράγωγων τεχνολογικών δεδομένων γίνεται με την αποθήκευσή τους στη βάση δεδομένων του λογισμικού που βρίσκεται πάνω στο έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης (13), οπότε και λήγει η διαδικασία ψηφιακής καταγραφής και επεξεργασίας μεγεθών και παραμέτρων της κρουστικής λάξευσης (14). For the purpose of explanation, the present invention will be described with reference to the illustrative embodiments of the deposit. In the process (figure 1) of digital monitoring and recording of data and parameters during impact carving (1), the choice of impact carving system (2) is first made, i.e. the selection of the material of the sample to be processed, the material and also the type of carving chisel that will bring the smart tool. The next option concerns the impact carving parameters, which will be recorded (3) per measurement cycle, such as frequency, speed, load components, etc. Based on the previous selections, the corresponding sensors are placed and calibrated on the main electronic panel, inside the smart impact carving tool (4). Then it is possible to use the tool on a stand suitable for manual impact carving with a suitable hammer (5), or on a Cuturi type impact tool manually guided by a craftsman (6) or on a digitally guided or automatic or semi-automatic impact carving machine (7). Then the treated sample should be secured in a suitable holding device and all the necessary geometric and technological adjustments should be completed (8). After all the settings and options are completed, the measurement cycle is started with the recording by the smart tool of the measurements provided by the impact carving scenario (9). After the measurement cycle is completed, the measured quantities and recorded parameters of the percussive carving scenario are digitally transferred and stored (10). The recorded data are processed and analyzed by the relevant software and the raw technological data of the executed scenario is documented (11). The algorithm then processes and analyzes the digital data in order to document the derived technological data of the chosen sculpting scenario (12). The completion of the digital documentation of primary and derived technological data is done by storing them in the database of the software located on the intelligent impact carving tool (13), at which point the process of digital recording and processing of dimensions and parameters of the impact carving ends (14) .

Η διαδικασία επεξεργασίας και ανάλυσης μεγεθών και παραμέτρων κρουστικής λάξευσης (σχήμα 2) ξεκινά αφού έχει ολοκληρωθεί η μεταφορά και αποθήκευση των χρονοσειρών, που έχουν καταγράφει κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, από το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης στο λογισμικό, για κάθε σενάριο λάξευσης (15), δηλαδή για συγκεκριμένες παραμέτρους λάξευσης (πχ. ταχύτητα κρούσης, φορτίο κλπ) για συγκεκριμένο υλικό και συγκεκριμένη τεχνοτροπία. Οι διαδικασίες επεξεργασίας και ανάλυσης των μεγεθών και παραμέτρων του σεναρίου λάξευσης από τον αλγόριθμο του λογισμικού (16), αρχίζει με το βρόγχο (17), που περιλαμβάνει τη στατιστική επεξεργασία των καταγεγραμμένων χρονοσειρών από τη μέτρηση μεγεθών και παραμέτρων και την οριστικοποίησή τους (18). Η στατιστική επεξεργασία γίνεται ανά σύστημα πειραματικής κρουστικής λάξευσης και ανά τύπο αισθητηρίου, κανονικοποιώντας τα δεδομένα, κωδικοποιώντας και εντάσσοντας τη χρονοσειρά μέτρησης στη βάση δεδομένων (19). Ο επόμενος βρόγχος (20), περιλαμβάνει την ανάλυση και επεξεργασία των χρονοσειρών ανά αισθητήριο μέτρησης και προσδιορίζοντας ψηφιακά τα πρωτογενή μεγέθη και τις τεχνολογικές παραμέτρους λάξευσης (21). Η ανάλυση και επεξεργασία γίνεται ανά σύστημα πειραματικής κρουστικής λάξευσης και ανά τύπο αισθητηρίου, προσδιορίζοντας τα πρωτογενή μεγέθη (χρόνος, συχνότητα, φορτίο κλπ.), τα οποία στη συνέχεια κωδικοποιούνται και αποθηκεύονται (22). Στον επόμενο βρόγχο (23), αναλύονται και επεξεργάζονται οι χρονοσειρές ανά αισθητήριο μέτρησης με σκοπό τον προσδιορισμό παράγωγων μεγεθών και τεχνολογικών παραμέτρων λάξευσης (24) από τα πρωτογενή μεγέθη του προηγούμενου βήματος. Και πάλι η ανάλυση - επεξεργασία γίνεται ανά σύστημα πειραματικής κρουστικής λάξευσης, προσδιορίζοντας τα παράγωγα μεγέθη (ταχύτητα, επιτάχυνση κλπ.), που στη συνέχεια κωδικοποιούνται και αποθηκεύονται. Με βάση τα αποθηκευμένα και κωδικοποιημένα δεδομένα πρωτογενών και παραγώγων μεγεθών ξεκινά ο επόμενος βρόγχος βελτιστοποίησης (26). Σε αυτόν το βρόγχο, τα μεγέθη κανονικοποιούνται (normalization) και συσχετίζονται (correlation) μεταξύ τους καθώς εξάγονται και τεχνολογικές σταθερές, όπως προκύπτουν από την επεξεργασία των πρωτογενών και παράγωγων τεχνολογικών μεγεθών, ενώ παράγονται υπολογιστικά μοντέλα και εξισώσεις πρόβλεψης, της εξέλιξης κρίσιμων τεχνολογικών μεγεθών για την κατεργασία κρουστικής λάξευσης και της γλυπτικής ψαθυρών υλικών (27). Η παραγωγή των μοντέλων πρόβλεψης για τον υπολογιστικό προσδιορισμό αναμενόμενων μεγεθών γίνεται ανά σύστημα κρουστικής λάξευσης (Συνιστώσες φορτίων, αναμενόμενες μηχανικές κρουστικές τάσεις, ταλαντώσεις, θερμικό προφίλ στο εργαλείο, εξέλιξη φθοράς και κόπωσης εργαλείων λάξευσης κλπ.) ως συνάρτηση υπολογιστικών γεωμετρικών μεγεθών και εφαρμοζόμενων συνθηκών (28). Η διαδικασία ολοκληρώνεται στον τελευταίο βρόγχο, με ανακτήσιμα δεδομένα προς έλεγχο και βελτιστοποίηση της κατεργασίας (29). The process of processing and analysis of percussive dimensions and parameters (figure 2) begins after the transfer and storage of the time series, recorded during the measurements, from the smart percussive tool to the software, for each percussive scenario (15) has been completed. , that is, for specific carving parameters (e.g. impact speed, load, etc.) for a specific material and a specific technique. The processing and analysis procedures of the sizes and parameters of the carving scenario by the software algorithm (16), begins with the loop (17), which includes the statistical processing of the recorded time series from the measurement of sizes and parameters and their finalization (18) . The statistical processing is done per experimental impact etching system and per sensor type, normalizing the data, coding and entering the measurement time series into the database (19). The next loop (20), includes the analysis and processing of the time series by measuring sensor and digitally determining the primary quantities and the technological carving parameters (21). The analysis and processing is done per experimental impact carving system and per sensor type, determining the primary quantities (time, frequency, load, etc.), which are then coded and stored (22). In the next loop (23), the time series per measuring sensor are analyzed and processed in order to determine derived quantities and technological carving parameters (24) from the primary quantities of the previous step. Again, the analysis - processing is done per system of experimental impact carving, determining the derived quantities (velocity, acceleration, etc.), which are then coded and stored. Based on the stored and coded data of primary and derived quantities the next optimization loop (26) starts. In this loop, the quantities are normalized (normalization) and correlated (correlation) with each other as technological constants are also extracted, as they result from the processing of the primary and derived technological quantities, while computational models and prediction equations are produced, of the evolution of critical technological quantities for the machining of percussion carving and the sculpting of brittle materials (27). The production of the prediction models for the computational determination of expected quantities is done per impact carving system (Load components, expected mechanical impact stresses, oscillations, thermal profile in the tool, evolution of wear and fatigue of carving tools, etc.) as a function of computational geometric quantities and applied conditions ( 28). The process is completed in the last loop, with retrievable data for review and processing optimization (29).

Τα επόμενα σχήματα που ακολουθούν περιγράφουν ενδεικτικά πιθανές μορφές και χρήσεις του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης. Ειδικότερα το σχήμα 3 παρουσιάζει το έξυπνο εργαλείο (30) σε κατάλληλη μορφή ώστε να είναι δυνατή η συγκράτησή του από ανθρώπινο χέρι (31). The following figures illustrate illustratively possible forms and uses of the smart percussive tool. In particular figure 3 shows the smart tool (30) in a suitable form so that it can be held by a human hand (31).

Το σχήμα 4 παρουσιάζει το έξυπνο εργαλείο (30) αναλυμένο στα βασικά του μέρη. Δηλαδή, το βασικό στέλεχος του εργαλείου (33) επάνω στο οποίο τοποθετείται η αλλασόμενη λαξευτική σμίλη (32). Σε κατάλληλη εσοχή (34), τοποθετείται η ηλεκτρονική πλακέτα (36), επάνω στην οποία ενσωματώνονται τα αισθητήρια όργανα μέτρησης (35). Η ηλεκτρονική διάταξη (36) φέρει κατάλληλες υποδοχές (37) για τοποθέτηση αποθηκευτικών μέσων. Ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός προστατεύεται από κατάλληλο κάλυμμα (38). Figure 4 shows the smart tool (30) broken down into its main parts. That is, the main tool shank (33) on which the replaceable chisel (32) is placed. In a suitable recess (34), the electronic board (36) is placed, on which the measuring sensors (35) are integrated. The electronic device (36) has suitable slots (37) for mounting storage media. The electronic equipment is protected by a suitable cover (38).

Το σχήμα 5 παρουσιάζει το στέλεχος (33) του έξυπνου εργαλείου κρουστικής λάξευσης με πιθανές εναλλακτικές λαξευτικές σμίλες (32,39,40). Οι λαξευτικές σμίλες (32,39,40) είναι δυνατόν να προσαρμοστούν επάνω στο στέλεχος με διάφορους τρόπους όπως για παράδειγμα με κοχλιωτή σύνδεση, οπότε τα συνδεόμενα μέρη θα φέρουν κατάλληλη διαμόρφωση και εν προκειμένω σπείρωμα (41). Για την καλύτερη συγκράτηση του έξυπνου εργαλείου από τον χειριστή, η λαξευτική σμίλη (32,39,40) ή το βασικό στέλεχος (33) ή και τα δυο φέρουν κατάλληλη αντιολισθητική διαμόρφωση (42) ή αντιολισθητικό υλικό, το οποίο μπορεί να είναι επιπλέον τεμάχιο. Figure 5 shows the stem (33) of the smart impact carving tool with possible alternative carving chisels (32,39,40). The carving chisels (32,39,40) can be adapted to the stem in various ways such as for example with a screw connection, in which case the connected parts will have a suitable configuration and in this case a thread (41). To better hold the smart tool by the operator, the chisel (32,39,40) or the base shank (33) or both have a suitable anti-slip pattern (42) or anti-slip material, which can be an additional piece .

Το σχήμα 6 παρουσιάζει το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης (30), κατά τη διαδικασία χειρωνακτικής κρουστικής λάξευσης με χρήση κατάλληλης σφύρας (43). Ο χειριστής λειτουργεί το έξυπνο εργαλείο (30) ως ένα συμβατικό λαξευτικό εργαλείο επιφέροντας κρουστικά κτυπήματα στο κατεργαζόμενο υλικό (44), με αποτέλεσμα την αφαίρεση μικρών κομματιών (απόβλητα ή θραύσματα ή σκόνη) (45). Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αυτής τα αισθητήρια (35) μετρούν τα αντίστοιχα μεγέθη, και οι χρονοσειρές που δημιουργούνται από τις επαναλαμβανόμενες μετρήσεις καταγράφονται στα αποθηκευτικά μέσα που φέρει η ηλεκτρονική διάταξη (36). Figure 6 shows the smart percussive tool (30) during the manual percussive process using a suitable hammer (43). The operator operates the smart tool (30) as a conventional carving tool by impacting the workpiece (44), resulting in the removal of small pieces (waste or debris or dust) (45). During this process the sensors (35) measure the corresponding quantities, and the time series created by the repeated measurements are recorded in the storage media carried by the electronic device (36).

Το σχήμα 7 παρουσιάζει το έξυπνο εργαλείο κρουστικής λάξευσης (30) προσαρμοσμένο σε κρουστική σφύρα (46) τύπου Cuturi. Η συγκεκριμένη διάταξη επιτρέπει στο χειριστή να υλοποιήσει διαφορετικές φάσεις κατεργασίας με ταχύτητα και ευκολία. Ταυτόχρονα δίνεται η δυνατότητα να μετρηθούν μεγέθη, όπως για παράδειγμα η συχνότητα του κρουστικού φορτίου και να συσχετιστούν με το παραγόμενο αποτέλεσμα. Στο σχήμα 8 παρουσιάζεται η αντίστοιχη διαδικασία κρουστικής λάξευσης με το έξυπνο σφύρα τύπου Cuturi (46) και το χειριστή να αφαιρώντας τα αντίστοιχα θραύσματα (45). Figure 7 shows the smart impact carving tool (30) fitted to a Cuturi type impact hammer (46). This specific arrangement allows the operator to implement different machining phases with speed and ease. At the same time it is possible to measure quantities, such as for example the frequency of the impact load and to correlate them with the produced result. Figure 8 shows the corresponding impact carving process with the smart Cuturi hammer (46) and the operator removing the corresponding fragments (45).

εργαλείο (30) προσαρμοσμένο σε κρουστική ενεργεί επί του κατεργαζόμενου υλικού (44), tool (30) adapted to impact the workpiece (44),

Claims

1. An intelligent tool for percussive carving and sculpting (30) of fragile materials, comprising an outer hollow metal housing (32) with a front shank thereof formed into a chisel (32), a hand holding handle (42), and an integrated and self-contained electronic assembly (36) , 37) and sensors (35) integrated in its hollow part, with the characteristic that the metal casing consists of at least two divided parts (32, 33), in order to allow the exchange of carving chisels and to facilitate access to the integrated electronic device, which is powered by battery means containing rechargeable batteries, while it is connected to sensors (35) integrated in the hollow part of the tool for taking measurements of different physical and technological quantities (indicative: forces, deformations, position, orientation, velocities, accelerations, temperatures ) that are developed during each machining of impact carving, and which measurements ty they lose algorithmic processing, digital storage or even transmission by the electronic device during each measurement cycle.

2. A smart percussive and sculpting tool according to claim 1 characterized by the possibility of applying a front shank (32) with various variations of a carving chisel (32, 39, 40) regardless of size or geometry or material, used during percussive carving and sculpture of loose materials (indicative: marble, granite, stones).

3. A smart impact carving and sculpting tool, according to claim 1, characterized in that it contains an integrated and reprogrammable electronic device (36), with a microprocessor, devices for receiving and digitizing time series of the measurement signals from different sensors (35), storing the signals of these to integrated digital storage media and support for algorithmic processing of measurements (9-14 and 16-29), which electronic device may integrate or cooperate with multiple measurement sensors (35).

4. Smart impact carving and sculpting tool according to claim 1 characterized in that it contains electronic and mechanical measuring sensors (35) required to take measurements of different physical and technological quantities (indicative: forces, deformations, position, orientation, velocities , accelerations, temperatures) during impact etching cycles, which can be alternated or combined in twos, threes or even more to obtain the desired measurements.

5. A smart percussive and sculpting tool according to claims 1, 3 and 4 characterized in that the electronic device (36) in addition to storing the data in internal digital storage media, can transmit them wired or wirelessly, via built-in industrial protocols for sending digital data (indicative: USB, Bluetooth, Wifi) to suitable digital receivers located in the environment of the smart impact tool.

6. A smart percussive and sculpting tool according to claims 1, 3, 4 and 5 characterized in that the metal housing (32) contains a suitable recess configuration (34) protected by a special protective cover (38) in order to facilitate the mounting or removal of digital data storage media on the electronic board (36), the wired or wireless transmission or interfacing of the tool with other digital devices, and the charging or recharging of the tool's batteries.

7. A smart percussive and sculpting tool according to claims 1 3 and 4 characterized in that it incorporates the algorithmic functions (11-13 and 16-29) which analyze and post-process the recorded technological data from the impact gouging measurement cycles in order to produce computational models, predictive equations and technological quantities of industrial and technological utility that quantitatively document impact gouging machining

8. A smart percussive and sculpting tool according to claim 1 and 7 characterized by the ability to apply and perform cycles of measurement and quantitative documentation of percussive processes, either as a hand tool (30, 31, 32), or mounted on an impactor cuturi type hand tool (46), either adaptable to any impactor mounted on an impact carving machine tool, which is automatically, semi-automatically or digitally controlled, or any machine tool to which an impactor can be adapted.