KR20140012963A - 머신 툴용 제어 디바이스 및 머신 툴을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서 모듈(4), 평가 모듈(9) 및 제어 모듈(5)를 포함하는 머신 제어기에 관한 것이고, 상기 센서 모듈(4)은 상기 센서 모듈(4)에 작용하는 기계적 변수를 비례하는 전기적 특성 변수로 변환하는 컨버터를 구비하고, 상기 평가 모듈(9)은 제1 신호 연결(8)을 통해 상기 센서 모듈(4)에, 그리고 제2 신호 연결(11)을 통해 상기 제어 모듈(5)에 연결된다. 상기 평가 모듈(9)은 포텐셜 및/또는 변화의 분석을 통해 검출된 전기적 신호로부터 신호 프로파일을 생성하고, 이 프로파일은 상기 평가 모듈(9)의 비교 모듈에 의해, 상기 평가 모듈(9)의 메모리 수단에 저장된 적어도 하나의 기준 신호 프로파일과 비교되며, 이로부터 제어 신호가 생성된다. 또한, 두 개의 신호 연결들(8, 11) 중 적어도 하나는 무선 설계에 기반한다.

Description

머신 툴용 제어 디바이스 및 머신 툴을 제어하기 위한 방법{CONTROL DEVICE FOR A MACHINE TOOL AND METHOD FOR CONTROLLING THE MACHINE TOOL}

본 발명은 센서 모듈, 평가모듈 및 제어 모듈을 포함하는 머신 제어기에 관한 것이다.

머신 제어기, 특히 벤딩 프레스 또는 프레스 브레이크를 위한 머신 제어기에 부과되는 한 가지 요건은, 특히 조작자(operator)가 조종 작업(manipulating task)을 수행하기 위해 필요한 경우에, 벤딩 또는 프레싱 기능의 제어를 보장하는 것이다. 정확히는 작은 부분들 또는 복잡한 벤딩 라인들을 갖는 부분들을 생산할 때, 일반적으로, 조작자가 벤딩 동작(bending operation)의 시작시까지 워크피스를 벤딩 다이에 대하여 정확하게 배향(orient)하고 그리고 트리거 요소를 동작시킴으로써 벤딩 동작을 개시하는 것이 필요하다. 종래 기술에서, 벤딩 동작 동안에 프레스 빔과 벤딩 다이의 정지 빔 사이에 어떠한 신체 부위도 배치되지 않게 함으로써 조작자의 임의의 부상 위험을 방지하는 수단으로서의 디바이스들이 알려져 있다. 벤딩 동작을 트리거하기 위하여, 알려져 있는 머신 제어기들은 풋 페달 형태의 제어 요소를 가지며, 풋 페달의 풋 스위치가 머신 제어기의 제어 모듈에 의해 평가(evaluation)되고, 그 후 머신 툴의 구동 수단이, 벤딩 동작을 실행하기 위하여 작동(activated)되거나, 또는 벤딩 동작을 종료하고 벤딩 다이를 정지시키거나 벤딩 다이를 초기 위치로 다시 이동시키기 위하여 작동해제(deactivated)된다.

일본 특허 출원 JP 2007-069261A호는 오퍼레이팅 요소를 개시하는바, 상기 오퍼레이팅 요소에서는 스위치 요소가 신발 속에 배치됨으로써, 조작자를 머신 툴의 영역에서 본질적으로 자유롭게 움직일 수 있게 하고 현재까지 알려져 있는 타입의 오퍼레이팅 스위치를 요구되는 배치 위치에서 이동시킴이 없이 언제든지 벤딩 동작을 개시할 수 있게 하고, 오퍼레이팅 요소의 스위치 상태가 또한 신발로부터 제어 모듈로 무선으로 전송된다. 프레스 빔의 움직임은 조작자의 신발 속의 센서의 스위치 상태에 근거하여 제어된다.

그러나, 머신을 동작시킬 때, 순수한 온-오프 동작 또는 프레스 빔의 벤딩 및 리턴 움직임에 부가하여, 조작자가 작업 영역으로부터 그의 주의를 돌려야 할 필요 없이(이는 부정확한 동작 또는 부상의 위험을 증가시킬 것임), 다른 제어 명령들을 제어 모듈로 전송하는 것이 필요할 수 있다. 특히 머신을 이용하여 작업을 할 때, 비상 상황이 발생하여 프레스 빔의 움직임을 즉시 정지시키거나 즉각적인 역행(reversing movement)을 실시할 필요가 있을 수 있다. 이를 위하여, 알려져 있는 머신 툴들은 대개 상기 머신 툴의 영역 내에 배치된 하나 이상의 비상 상황용 오퍼레이팅 요소를 갖는다. 그러나, 이러한 설계는 단점이 있는바, 그 이유는 이러한 타입의 안전 스위치 요소가 부가적인 회로 및 장비를 요구하고 이러한 설계에 필요한 회로 구성요소들이 머신 제어기의 융통성있는 배치를 제한하기 때문이다.

종래 기술에서는, 순수한 시작-정지 메시지에 부가하여, 조작자에 의해 머신 제어기에 부가의 가변적 제어 데이터(variable control data)가 전송될 수 있게 하는 것이 전혀 개시되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 머신 툴의 부근에서 조작자의 움직임의 자유가 제한됨이 없이 조작자로 하여금 제어 기능을 개시할 수 있게 하는 머신 제어기를 제안하는 것이다.

이러한 목적은 평가 모듈이 임계 값 표시기를 가지고, 평가 모듈이 포텐셜 및/또는 변화 분석을 실행함으로써 검출된 전기적 신호로부터 신호 프로파일을 생성하고, 그리고 평가 모듈이 또한 기준 신호 프로파일이 저장되는 메모리 수단을 갖는다는 사실로 인하여 본 발명에 의해 달성된다. 평가 모듈은 또한 비교 모듈을 가지고, 상기 비교 모듈은 검출된 신호 프로파일을 저장된 신호 프로파일과 비교하여 제어 신호를 생성한다. 적어도 하나의 신호 연결이 제어 모듈과 평가 모듈 사이에 그리고 평가 모듈과 센서 모듈 사이에 각각 무선으로 확립된다. 본 발명에 의해 제안된 설계의 구체적인 이점은, 평가 모듈의 임계 값 표시기로 인하여, 두 개의 제어 상태를 갖는 알려져 있는 타입의 상태 제어 시스템에 부가하여, 복수의 다른 제어 옵션들이 이용가능하다는 사실에 있다. 센서 모듈의 컨버터는 센서에 작용하는 물리적 변수에 비례하는 전기적 특성 변수를 생성하고, 그 결과 능동 변수(active variable)의 강도(intensity)에 의존하는 복수의 임계 값들이 유도될 수 있다. 검출된 전기적 특성 변수의 포텐셜 분석이 임계 값 표시기에 의해 실행될 때, 센서 모듈에 작용하는 복수의 서로 다른 강도 스테이지들이 평가될 수 있다. 변화 분석이 임계 값 표시기에 의해 실행될 때, 작용하는 물리적 변수의 검출된 절대 값에 부가하여 또는 그 대안으로서, 액션의 상승(rise) 또는 하강(fall)의 속도가 또한 결정되고, 그럼으로써 이로부터 프레스 빔의 이동 속도(travel speed)에 대한 제어 신호가 유도될 수 있게 된다. 다른 가능한 실시예에서, 수 개의 제어 신호들이 생성될 수 있도록, 수 개의 신호 프로파일들이 메모리 수단에 저장될 수 있다.

또한, 센서 모듈이 복장물(item of clothing), 특히 신발 내에 배치되는 다른 실시가 유리하다. 머신 툴의 영역 내에서 작업하는 조작자들이 부상의 위험을 줄이기 위하여 적합한 풋웨어(footwear)를 갖추는 것이 보통 안전성 요건(safety requirement)이다. 그러한 풋웨어는 보통 본 발명에 의해 제안되는 머신 제어기의 구성요소들을 수용하기에 충분한 공간을 가지고, 그리고 특히 센서 모듈 또는 센서 모듈 및 평가 모듈이 복장물 내에 배치될 수 있다. 위험 상황에서 그리고 또한 비상 상황에서를 포함하여, 조작자가 보통 신발을 통해 접지에 접촉하는 것이 보장된다는 것을 고려하면, 제어 신호가 평가 모듈에 의해 실행되는 신호 분석으로부터 분명하게 유도될 수 있도록 신뢰가능한 움직임이 항상 가능하다. 본 발명에 의해 제안된 설계로 인하여, 특히 조작자가 처리될 워크피스 및 머신 툴로부터 그의 주의를 돌릴 필요 없이 제어 액션에 착수하는 것이 항상 가능하다. 본 발명에 의해 제안된 실시예에 근거하여, 조작자의 완전한 주의가 항상 워크피스에 그리고 머신 툴에 집중된 상태로 유지된다. 신발 내에 통합된 구성(integrated arrangement)을 선택하는 것이 또한 가능하며, 이 경우에, 예를 들어, 센서 모듈이 밑창 재료(sole material) 내에 임베딩되고, 그리고 따라서 이 재료에 의해 과도한 기계적 스트레스로부터 보호된다. 그러나, 센서 모듈이 밑창 삽입부(sole insert)로서 설계되는 것이 또한 가능할 것이며, 이 경우에 상기 밑창 삽입부는 특별한 신발 구조에 대한 필요없이 어떠한 신발에도 삽입될 수 있다. 어떠한 경우에도, 설계는 조작자의 움직임이 제한되지 않게끔 하는 것이다.

응용 옵션들을 확장하기 위한 또 다른 실시예가 유익하며, 이에 의해 센서 모듈은 겉복장물(item of outer clothing)로서 설계되고 복장물 위에 배치된다. 예를 들어, 센서 모듈은 풀 오버(pull-over) 신발 또는 대안적으로 장갑으로서 설계될 수 있고 따라서 언제든지 기존의 작업복에 부가하여 착용될 수 있다. 풀 오버 신발은 또한 길이 조정가능한 클램핑 디바이스에 의해 조작자의 외측 신발(outer shoe) 위에 배치되는 오퍼레이팅 부분을 가질 수 있다.

또 다른 실시예에 근거하면, 센서 모듈과 평가 모듈이 통합되고, 상기 통합된 모듈들과 제어 모듈 사이의 신호 연결이 무선 설계된다. 이 설계의 이점은 제어 모듈에서 이미 발생된 제어 신호가 무선으로 전송될 수 있기 때문에 복수의 머신 툴들이 이것으로 제어될 수 있다는 것이다. 일반적으로 설계된 센서 및 평가 모듈의 구성을 갖는 조작자는 따라서, 각각의 경우에 이러한 목적으로 개별적으로 구성된 머신 제어기를 제공해야 할 필요 없이 수 개의 머신 툴들을 제어할 수 있다.

또 다른 실시예의 경우에, 센서 모듈과 평가 모듈이 푸시-인 모듈 내에 배치되는 바, 그 이점은 상기 푸시-인 모듈이 특별히 제공된 리세스, 예를 들의 신발의 리세스 내에 배치될 수 있다는 것이다. 신발의 제조 동안 마개 부분(closure part)에 의해 폐쇄(close off)되는 일반적인 리세스(universal recess)가 신발에 제공된다면 특히 유익한바, 이 경우 신발은 완전하게 기능하며, 필요에 따라 상기 마개 부분이 모듈 장치에 의해 대체될 수 있다.

머신 툴 주위 영역에는 보통 상당히 높은 노이즈 레벨이 만연해 있다는 사실로 보아, 액츄에이터가 평가 모듈에 연결된다면 유익하다. 따라서, 평가 모듈이 유효 신호 프로파일을 검출하거나 제어 모듈이 유효 제어 커맨드를 수신했을 때, 조작자에게 촉각적 표시(tactile indication), 특히 기계적-촉각(mechanical-tactile) 표시가 제공될 수 있다. 액츄에이터는 예를 들어, 복장물 내에 배치된 진동 모터의 형태로 제공될 수 있고, 조작자가 워크피스로부터 그의 집중을 분산시키지 않아도 여전히 제어 커맨드 또는 신호 프로파일이 포지티브하게(positively) 식별되었다는 피드백을 수신하도록, 액츄에이터의 진동을 신체 부분으로 전달한다.

또한, 평가 모듈과 제어 모듈이 통합되고 센서 모듈과 상기 통합된 모듈들 사이의 신호 연결이 무선 설계를 기반으로 하는 다른 실시예가 유리하다. 따라서, 센서 모듈이 가능한한 간단하고, 콤팩트하고, 그리고 저렴한, 머신 제어기가 얻어질 수 있고, 신호 프로파일들의 복잡한 생성 및 실행되어야 하는 비교가, 더 많은 프로세싱 자원들 상에서 상기 평가 모듈과 제어 모듈의 통합된 구성을 통해 액세스될 수 있고, 그럼으로써 더욱 복합적인 분석이 실행될 수 있다.

또 다른 실시예에 근거하여, 적어도 하나의 일련의 시간-이산 신호 값들(time-discrete signal values)-변화 값들(chage values)이 신호 프로파일에 저장되는바, 그 이점은 스위치 스테이지들이 생성되고 그리고 따라서, 종래 기술로부터 알려져 있는 시스템과는 대조적으로, 두 개보다 많은 제어 상태들이 생성될 수 있다는 것이다. 비례하는 전기 특성 값이 센서 모듈에 작용하는 물리적 변수로부터 생성된다는 것을 고려하면, 일련의 액션들이 따라서 검출되어 제어 신호들로서 평가될 수 있으며, 이 일련의 액션들은 특정한 시간 기반의 연속적인 액션들의 시퀀스를 포함하여야 한다. 결과적으로, 검출된 신호 프로파일이 저장된 기준 신호 프로파일들과 비교되므로, 조작자가 수 회 센서 모듈에 작용함으로써 제어 신호를 생성할 수 있다. 그러나, 특히, 이는 또한, 조작자의 움직임에 의해 야기되는 랜덤한 접촉이 제어 신호의 잘못된 트리거링을 야기할 수 없기 때문에, 부정확한 오퍼레이션을 방지한다.

유사한 접근방법을 취하는 것은 상승 또는 임계 값 미만으로의 하강이 존재하는 동안의 시간이 신호 프로파일에 저장되는 또 다른 실시예이다. 예를 들어, 특정 시간 기간 동안 물리적 변수가 센서 모듈에 작용할 수 있게 함으로써 조작자에 의해 커맨드 시퀀스가 개시될 수 있고, 그 후 평가 모듈이 신호 프로파일의 시작을 검출하고 그리고 후속적인 검출 신호들을 기준 프로파일에 저장된 신호 패턴과 비교한다. 그러나, 이 실시예의 특정한 이점은, 신호 프로파일이 의도적이고 따라서 보통 더 긴 액션에 의해 생성될 수 있기 때문에 잘못된 제어 신호(faulty control signal)가 생성되는 것이 불가능하다는 것이다. 조작자의 움직임에 의해 야기되는 임의의 랜덤한 액션은 따라서 무관한 것으로서 무시될 것이다. 같은 방식으로, 일시정지(pause)가 또한 평가될 수 있다는 것이 주목되어야 하는바, 달리 말하면 조작자 측에 액션이 없는 특정한 시간 기간이 있을 수 있다.

또 다른 실시예에 근거하여, 컨버터가 압력 센서, 예를 들어, 압력-감응 저항 또는 압력 의존 커패시턴스의 형태로 제공되며, 이의 이점은, 예를 들어, 이러한 타입의 센서가 전기 발진 회로(electric oscillating circuit) 내의 주파수-결정 요소로서 기능할 수 있고, 이 경우 센서 모듈에 작용하는 힘이 상기 발진 회로의 공진 주파수에 직접적인 영향을 주고, 이는 또한 무선 신호 연결의 전송 파라미터들을 변경할 것이고, 이것이 원격 스테이션에 의해 평가되고 제어 신호로서 해석될 수 있다는 것이다.

또 다른 실시예에 근거하여, 컨버터가 가속 센서의 형태로 제공되며, 이의 이점은 물리적 특성 변수들을 검출하는 것과 관련하여 더 큰 자유도가 가능하다는 것이다. 힘의 경우, 검출이 본질적으로 한 방향으로만 가능하고, 힘에 있어서의 강도 및/또는 증가 또는 감소만이 검출될 수 있다. 가속 센서의 경우, 가속 센서의 설계에 따라, 전진-역행 움직임 및/또는 위-아래 움직임이 검출된다. 3 개의 축을 갖는 센서에 근거한 실시예에서, 움직임은 전체 3 개의 공간 방향에서 검출되며, 이로부터 대응하여 정밀한 스테이지 신호 프로파일이 생성될 수 있고 이로부터 대응하여 다양한 제어 신호들이 생성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 회전(rotary) 및 병진(translatory) 가속이 검출될 수 있게 하기 위하여 관성 센서(inertial sensor)를 제공하는 것이 또한 가능하다.

임계 센서의 형태로 컨버터를 제공하는 것은, 예를 들어, 스프링-바이어스된 로커(spring-biased rocker)를 갖는 다점 스위치가 수 개의 명백한 스위치 스테이지들을 갖고 조작자가 따라서 접촉의 정확성에 주의를 덜 기울여도 된다는 이점을 갖는다. 조작자가 각각의 임계 스위칭 스테이지들이 도달되었음을 분명하게 알 수 있도록 그러한 임계 센서가 조작자에게 센서 피드백을 전송하는 다른 실시예가 또한 유리하다.

센서 모듈 및 선택적으로 평가 모듈은 분석을 실행하거나 무선 전송을 확립하기 위하여 더 적은 양의 전기 에너지를 필요로 하므로, 전기 전압이 또한 능동적인 힘(active force) 또는 가속에 의해 생성되도록, 컨버터가 능동 컴포넌트(active component)로서 제공된다면 유리하다. 컨버터는 예를 들어, 피에조전기 요소, 또는 전자기 컨버터일 수 있으며, 이 경우에 전압 또는 출력 전압에서의 상승이 능동적인 힘 또는 가속의 측정치(measure)로서 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에 근거하여, 무선 신호 연결이 로컬 영역 데이터 링크, 특히 고 주파 데이터 링크의 형태로 제공된다. 이것의 예는 블루투스 또는 지그비(ZIGBEE)와 같은 로컬 영역 데이터 링크이다. 그러나, 원격 스테이션에 의해 픽업되고 따라서 제어 커맨드로 변환되는, 검출된 신호 프로파일에 대응하는 주파수가 나오게 하는 것이 또한 가능할 것이다. 또 다른 실시예에서, 제어 모듈이 머신 툴의 바로 근처에서 센서 모듈의 존재를 명백하게 검출할 수 있도록 양방향 연결이 제공된다.

다른 실시예에서, 제어 모듈은 협력(co-operating) 수신기 스테이션을 갖는 위치-찾기(position-locating) 또는 위치 식별 모듈을 가지며 무선의 제3 신호 연결이 평가 모듈과 제어 모듈 사이에 확립되고, 이 제3 신호 연결은 바람직하게는 초음파를 기반으로 한다. 위치-찾기 또는 위치-식별 모듈은 이 제3 신호 연결을 거쳐 방출되는 초음파 신호와 동시에 제2 신호 연결을 거쳐 방출되는 HF-신호와의 이동 시간 차를, 협력 수신기 스테이션에 의해 결정하는바, 상기 협력 수신기 스테이션으로부터 위치에 관한 정보가 결정된다.

협력 수신기 스테이션을 갖는 실시예에 근거하여, 시간 차를 평가함으로써, 조작자가 협력 수신기 스테이션 둘레의 영역 내에 위치되어 있는 반경(radius)이 결정될 수 있다. 또 다른 실시예에 근거하여, 적어도 두 개의 협력 수신기 스테이션들이 제공되면, 반경이 또한 각각의 협력 수신기 스테이션에 대해 결정될 수 있고 두 반경들이 교차되는 것에 의해 조작자의 위치가 결정될 수 있다. 더 많은 협력 수신기 스테이션들이 제공될수록, 이 교차점 및 조작자의 위치가 더 정확해지고, 위치 찾기 또는 위치의 식별이 간섭(interference)없이 실행될 수 있다. 머신 툴들은 보통 안정성의 이유로 매우 견고한 설계로 되어 있는바, 바람직하게는 금속으로 이루어져 있고, 제2 및 제3 신호 연결의 경우에 머신 툴의 설계 양상들로 인해 또는 조작자 자신에 의해 신호 연결이 불리하게 영향받을 것을 위험이 존재한다. 그러나, 수 개의 협력 수신기 스테이션들이 제공되면, 이는 수신 신뢰도(reception reliability)를 증가시킬 것이고 따라서 위치 찾기 또는 위치 결정의 프로세스의 신뢰도를 증가시킬 것이다.

또 다른 옵션은 신호들이 제2 및 제3 신호 연결을 통해 비동기적으로 또는 시간 오프셋으로(offset in time) 전송되는 것이다. 제어 커맨드들이 제2 신호 연결을 거쳐 전송되는 것을 고려하면, 머신 툴의 제어가 조작자에의해 개시될 때는 언제든지 후자가 바람직하게 유효(active)하다. 이 경우에 제3 신호 연결은 평가 모듈에 의해 작동될 수 있고, 상기 평가 모듈이 이후, 예를 들어, 주기적으로 신호를 전송한다. 이 예에서 이동 시간 차를 결정하기 위하여, 전송기 또는 수신기가 동기화되어야 하는바, 달리 말하면 위치 찾기 또는 위치 식별 모듈이 전송의 순간(instant of transmission)을 알아야 하며, 이는 예를 들어, 제2 및 제3 신호 연결을 거쳐 전송의 시간 스탬프를 전송함으로써 달성될 수 있다.

다른 가능한 실시예는 위치 찾기 또는 위치 식별 모듈이 수 개의 협력 수신기 스테이션에 대해 제2 신호 연결의 이동 시간 차만을 평가하는 것이며, 이는 라디오-기반 위치찾기(radio-based location)에 대응하고, 또는 제3 신호 연결만이 평가되는 경우에는 순수한 초음파 기반 위치 찾기 또는 위치 식별 시스템이 가능하다.

본 발명은 또한 본 발명에 의해 제안된 것과 같은 머신 제어기를 포함하는 머신 툴을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 물리적 변수의 영향이 센서 모듈의 컨버터에 의해 검출되고 평가 모듈에 전기적 특성 변수로서 전송되며, 상기 평가 모듈이 그로부터 신호 프로파일을 생성하고, 그 신호 프로파일에 시간 기간 대 신호 값의 상관(correlation) 또는 신호 값에서의 변화가 저장되고, 평가 모듈이 또한 생성된 신호 프로파일을 적어도 하나의 저장된 신호 프로파일과 비교하고 이에 근거하여 제어 신호를 생성한다. 물리적 변수는 예를 들어, 힘 및/또는 가속의 영향을 의미하는 것으로서 이해되어야 한다. 본 발명에서 제안된 방법의 특정한 이점은 컨버터에 의해 나오는 전기적 특성 변수의 시간 분석을 실행함으로써, 신호 프로파일이 생성되고, 이 신호 프로파일에, 신호 값에서의 변화의 시간 시퀀스 또는 신호 값 임계치의 시간 정합도(time conformity)가 저장된다는 사실에 있다. 검출된 기준 신호 프로파일을 저장된 것과 비교하는 것은 머신 제어기의 조작자로 하여금 처리될 머신 툴 또는 워크피스로부터 그의 주의를 돌려야할 필요 없이 복수의 서로 다른 제어 커맨드들을 출력할 수 있게 한다. 특히, 수 개의 신호 프로파일들을 저장함으로써, 유익하게도, 복수의 제어 신호들을 제어 모듈에 전송하는 것이 가능하고 그리고 따라서 복수의 서로 다른 조작 액션들이 가능해진다.

일 실시예에 근거하여, 평가 모듈은 전기적 신호에서의 변화율을 결정하고, 그 결과로서, 센서 모듈의 동작 속도가 신호 프로파일 및 이에 따른 제어 신호를 생성하기 위한 기준으로서 사용될 수 있다.

평가 모듈이 임계 값 초과의 상승 또는 임계 값 미만의 하락이 있는 동안의 기간을 결정하는 다른 실시예가 또한 유익한바, 그 이유는 이러한 방법은 부정확한 동작의 위험을 방지해주고, 특히, 서로 다른 제어 신호들을 결정함으로써 복수의 제어 커맨드들이 발생되게 한다. 예를 들어, 신호 프로파일은 특정 강도를 갖는 물리적 변수가 특정한 시퀀스로 그리고 특정한 시간에 따라 센서 모듈에 작용해야만 한다는 사실로 특징지어질 수 있다. 신호 프로파일은 또한, 유효 신호 프로파일을 검출하기 위하여, 센서 모듈 상의 미리정의된 움직임에 근거하여, 힘 또는 가속이 시작시 특정 시간 기간 동안 항상 유효해야만 한다는 사실로 특징지어질 수 있다.

평가 및 제어 모듈에 대한 센서 모듈의 할당(assignment)을 보장하기 위하여, 일 실시예의 센서 모듈은 평가 모듈 및 제어 모듈로 전송되는 식별 코드를 가진다. 이는 궁극적으로, 정확한 또는 할당된 식별 코드를 갖는 센서 모듈만이 제어 모듈과 통신 또는 상호작용할 수 있다는 것을 보장한다. 이는 무선으로 확립된 통신 경로로 인한 부정확한 할당 및 그에 따른 부정확한 동작의 위험을 초래함이 없이 수 개의 머신 제어기들이 서로 인접하여 동작될 수 있게 한다. 그러나, 예를 들어, RFID 피쳐를 선택함으로써, 식별 피쳐들이 신호 전송과 무관하게 판독될 수 있게하는 방식으로 식별 피쳐가 설정될 수 있다.

또 다른 실시예에 근거하여, 신호 값에서의 변화에 대한 임계 값이 초과될 때, 알람 신호가 제어 신호로서 출력된다. 비상 신호들을 결정하는 것과 관련하여 이것의 구체적인 이점은, 비상 신호들이 보통 매우 빠른 또는 갑작스러운 액션에 의해 특징지어진다는 것이다. 현재까지 알려져 있는 타입의 풋 스위치의 경우에, 스위치 로커(switch rocker)를 푸시 다운한 후, 특히, 350 N의 고정된 표준 값(fixed standard value)을 극복한 후, 프레스 빔의 이동 움직임(travelling movement)이 즉시 중단된다. 청구되는 방법의 경우, 센서 모듈의 조작력(operating force) 또는 동작 속도가 제어 커맨드의 긴급성(urgency)의 척도로서 적용될 수 있다. 그 결과, 프레스 빔의 가변적인 이동 속도(variable travel speed)가 유도될 수 있으며, 이는 워크피스의 정확한 정렬을 가능하게 하기 위하여 프레스 빔이 워크피스로 느리게 움직여야 하는 경우에 특히 유익하다.

더 명확한 이해를 제공하기 위하여, 본 발명이 첨부된 도면들을 참조로 하기에서 더 자세히 설명될 것이다.
이 도면들은 다음을 도시하는 매우 개략적이고 단순화된 다이어그램이다.
도 1은 본 발명에 의해 제안된 머신 툴에서의 머신 제어기를 도시한다.
도 2는 본 발명에서 제안된 머신 제어기의 한가지 가능한 실시예를 도시하며, 여기서 센서 모듈 및 평가 모듈이 복장물 내에 통합된 구성으로 배치된다.
도 3은 본 발명에서 제안된 머신 제어기의 다른 가능한 실시예를 도시하며, 여기서 단지 센서 모듈이 복장물 내에 배치된다.
도 4는 신호 프로파일의 예인 a) 및 b)를 도시한다.
도 5는 본 발명에서 제안된 머신 제어기의 다른 가능한 실시예를 도시하며, 여기서 센서 모듈 및 평가 모듈이 겉복장물로서 설계된다.
도 6은 위치 찾기 또는 위치 결정 시스템의 동작 다이어그램을 도시한다.

먼저, 서로 다른 실시예들에서 기술된 동일한 부분들은 동일한 참조 번호 및 동일한 구성요소 명칭으로 표시되고, 상세한 설명 전체에 걸쳐 이루어진 개시 내용이 의미에 있어서 동일한 참조번호 또는 동일한 구성요소 명칭을 갖는 동일한 부분으로 바뀔 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 설명의 목적으로 선택된 위치들(예컨대, 상부, 하부, 측면, 등)은 구체적으로 기술되고 있는 도면에 관련되고, 또 다른 위치가 기술되고 있을 때 의미에 있어서 새 위치로 바뀔 수 있다. 도시된 상이한 실시예들에서의 개별 특징부들 또는 조합들은 그 자체로 본 발명에 의해 제안되는 독립적인 발명적 해법 또는 해법들로서 이해될 수 있다.

상세한 설명에서 값들의 범위에 관한 모든 수치들은 이들이 임의의 그리고 모든 부분 범위를 포함한다는 의미로서 이해되어야 하며, 이 경우, 예를 들어, 1 내지 10의 범위는 하한값 1부터 시작하여 상한값 10까지의 모든 부분 범위들, 즉, 1 이상의 하한값으로 시작하여 10 이하의 상한값으로 끝나는 모든 부분 범위들(예컨대, 1 내지 1.7, 또는 3.2 내지 8.1, 또는 5.5 내지 10)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에서 제안되는 것과 같은 머신 제어기를 갖는 머신 툴(1), 구체적으로 프레스 브레이크를 도시한다. 미리정의된 조정 작업의 작업 단계들 및 제어 액션들을 실행하기 위하여, 조작자(2)는, 작업 동작(벤딩 프레스의 경우, 상기 작업 동작은 프레스 빔(3)의 움직임을 트리거링하는 것을 수반함)을 개시하기 전에, 특히, 처리될 워크피스(20)를 머신 내에 배치하고 그리고 이에 따라 워크피스(20)를 배향시켜야만 한다. 알려져 있는 머신 제어기의 경우에, 이는 보통 발로 동작되는 스위치(foot-operated switch)를 사용하여 행해지는바, 상기 스위치는 조작자의 작업 영역 내에 배향 및 위치되고, 이동 움직임(travelling movement)을 개시하기 위하여 동작되고, 그리고 프레스 빔의 리턴 움직임을 작동시키기 위하여 릴리즈되어야 한다. 그러나, 알려져 있는 발로 동작되는 스위치는 단지 두 개의 스위칭 상태들만을 허용하였는바, 이는 오퍼레이팅 시스템의 유연성을 심각하게 제한하였다.

작업 단계들을 실행함에 있어서, 예를 들어, 프레스 빔(3)이 느린 이동 움직임(travelling movement)으로 또는 조작력에 비례한 속도로 워크피스(20)를 향해 움직이고 그 위치에 유지되어 이후 추가의 이동 움직임에 의해 벤딩 동작을 수행하게 된다면 유리하다. 그러나, 알려져 있는 풋 스위치로는 그러한 복잡한 커맨드를 내보내는 것이 불가능하다. 추가로, 알려져 있는 풋 스위치는, 실시될 작업 단계들에 상관 없이, 조작을 가능하게 하는 작업 범위 내에 항상 배치되도록 끊임없이 재배치(re-position)되어야 한다.

반면에, 본 발명에서 제안된 머신 제어기의 이점은, 센서 모듈(4) 및 바람직하게는 평가 모듈(9)이 조작자(2)의 복장물(7) 내에 또는 위에, 예를 들어 신발 내에 배치되고, 프로세싱 단계를 개시하기 위하여 적어도 하나의 구동 수단(6)을 작동 및 작동해제시키기 위한 수단을 포함하는 제어 모듈(5)이 머신 툴(1) 내에 또는 위에 배치된다는 것이다. 그러한 수단은 속도 제어기, 구동 모터를 위한 전기기계 또는 전자 스위치, 유압 제어(hydraulic control) 그룹, 밸브(valve) 그룹의 형태로 제공될 수 있다.

그러나, 본 발명에 의해 제안되는 머신 제어기의 주요 이점은 평가 모듈(9)과 제어 모듈(5) 사이의 제2 신호 연결(11) 및 센서 모듈(4)과 평가 모듈(9) 사이의 제1 신호 연결이 무선 설계를 기반으로 하여 조작자가 그의 움직임의 자유에 있어서 제약받지 않도록 한다는 것이며, 달리 말하면, 머신 툴(1)의 영역 내의 모든 허용된 위치로부터 커맨드들을 발부할 수 있고, 그에 부가하여, 신호 경로 내에 배치된 평가 모듈로 인하여, 시작-정지 기능에 부가하여 다른 제어 커맨드들이 발생될 수 있다.

그러나, 본 발명에 따르면, 예를 들어, 처리될 워크피스가 단일 조작자에게 너무 크면, 둘 이상의 조작자들이 머신 툴에서 동시에 작업할 수 있도록 된다. 개별 조작자들에게는 각각 복장물 내에 또는 위에 배치된 센서 모듈 및 선택적으로 또한 평가 모듈이 제공되며 제어 모듈은 머신에서 작업하도록 배정된 조작자들 모두가 허가 신호(authorization signal)를 발부할 때까지 머신 툴의 작업 움직임을 허용하지 않을 것이다.

또한, 단지 한 명의 배정된 조작자 또는 배정된 조작자 그룹이 본 발명에서 제안된 머신 제어기를 사용하여 머신 툴을 조작할 수도 있다. 따라서, 위치 찾기 또는 위치 결정 시스템이 제공되며, 이에 의해 커맨드를 발부한 이 조작자가 허용된 작업 영역 내에 있는지 확인하기 위하여 적어도 머신 툴의 작업 움직임을 트리거링하기 전에 체크가 실행된다. 알려져 있는 풋 스위치들로는, 조작자가 위험한 곳으로 고려되는 머신 영역 내에 있다하더라도 이동 움직임이 개시되는 것이 가능하였다. 이제, 바람직한 실시예에 기반하여, 무선 제2 신호 연결(11)에 부가하여 평가 모듈(9)과 제어 모듈(5) 사이에 음향의(acoustic) 제3 신호 연결(23)이 존재한다. 제어 모듈(5)의 위치-찾기 또는 위치 식별 모듈(28)이 제2(11) 및 제3(23) 신호 연결에 걸쳐 평가 모듈(9)로부터 동시에 방출된 신호들의 이동 시간 차(travel time difference)를 평가하고, 이로부터, 위치에 관한 정보가 결정된다. 이 양상에 대한 추가의 세부사항들은 하기의 도면의 설명에서 찾아볼 수 있다.

도 2는 센서 모듈(4)이 복장물(7), 특히 신발 내에 배치된 본 발명에서 제안되는 머신 제어기의 한가지 가능한 실시예를 도시한다. 센서 모듈(4)은 제1 신호 연결(8)을 통해 평가 모듈(9)에 연결된다. 이 평가 모듈(9)은, 제2 신호 연결(11)을 통해 (특히, HF-연결을 거쳐) 머신 툴(1)의 제어 모듈(5)의 전송기 및 수신기 모듈(12)로의 연결을 무선으로 확립하는 전송기 및 수신기 모듈(10)(도시되지 않음)을 가진다. 음향 컨버터가 또한 평가 모듈(9)의 전송기 및 수신기 모듈(10) 내에 배치되는바, 상기 음향 컨버터는 특히 초음파 신호를 방출함으로써, 제2 신호 연결(11)을 통해 제어 모듈(5)의 전송기 및 수신기 모듈(12)로의 제3 신호 연결(23)을 동시에 확립한다. 초음파 신호를 수신하기 위하여, 제어 모듈(5)의 전송기 및 수신기 모듈(12)이 음향-전기 컨버터를 구비한다.

평가 모듈(9)이 수동적으로 동작하도록 구성될 수 있고, 이 경우에 평가 모듈(9)은 별도의 전력 공급기(power supply)을 갖지 않으나, 평가 모듈(9), 특히 전송기 및 수신기 모듈(10), 그리고 선택적으로 센서 모듈(4)에 전기 에너지를 공급하는 전기 에너지 저장소(13)가 제공되는 또 다른 실시예도 가능하다. 그러나, 센서 모듈(4)이 능동 구성(active confiuration)을 기반으로 하게 하는 것이 가능하며, 이 경우 센서 모듈 상의 힘이 유발한 효과(force-induced effect) 또는 가속이, 한편으로는 평가 모듈(9)을 동작시키기 위하여 그리고 제2 신호 연결(11)을 확립하는 수단으로서 이용될 수 있는 전기 전압을 발생시킨다. 그러나, 또 다른 실시예에서, 센서 모듈(4)에 의해 발생되는 전압이 전기 에너지 저장소(13)를 충전하기 위하여 추가적으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 신호 프로파일을 생성하기 위하여 변화하는 전기적 특성 변수를 출력하는 것에 부가하여, 머신 툴 앞의 조작자의 움직임이 또한 복장물(7) 내에 배치된 머신 제어기의 구성요소들에 전기적 동작 에너지를 공급하기 위하여 전기 에너지를 계속해서 발생시킨다.

또 다른 실시예에서, 제2 신호 연결(11)이 양 방향 구성에 기반할 수 있으며, 이 경우에 평가 모듈(9) 및 제어 모듈(5) 각각이 전송기 및 수신기 수단을 갖고, 그 결과 제어 모듈(5)에 의해 애크(acknowledgment)가 조작자에게 제공될 수 있다. 이 경우에, 센서 모듈(4)이 또한 액츄에이터로서 기능할 수 있는바, 예를 들어, 센서 모듈(4)이 피에조전기 요소의 형태로 제공되면, 센서 및 엑추에이터 기능 둘 모두가 가능하다. 그러나, 도면에 도시되어 있지는 않으나, 촉각, 구체적으로, 예를 들어, 조작자에게 방출될 기계적 촉각 애크을 가능하게 해주는 추가적인 액츄에이터 모듈이 또한 제공될 수 있다. 이 액츄에이터는 작동될 때 진동을 신체 부분에 전달하는, 예를 들어 진동기의 형태로 제공될 수 있다. 구체적으로, 복수의 머신 툴들을 사용하는 생산 유닛에서, 높은 노이즈 레벨이 보통 만연하여, 인식된 신호 프로파일에 관한 기계적 촉각 애크 신호 및 그로부터 유도된 제어 신호가 이점을 제공하는바, 그 이유는 상기 신호가 일반적으로 오퍼레이팅 메시지들의 앞뒤에서 사라질 수 없기 때문이다.

센서 모듈(4)은 바람직하게는 복장물의 서로 다른 위치들에 배치되는 두 개의 컨버터를 갖는다. 예를 들어, 신발의 경우, 압력 센서(25)가 발의 볼록한 부분의 영역 내에 배치되고 가속 센서(26)가 발의 정면 영역에 제공된다. 그러나, 이 위치들은 검출되는 물리적 변수들에 따라 달라질 수 있다.

설명의 나머지 부분을 간략화하기 위하여, 센서 모듈(4) 및 평가 모듈(9)을 포함하는 복장물(7)이 제어 부분(24)으로서 지칭될 것이다.

제어 부분(24)을 제어모듈(5)에 할당하기 위하여, 제2(11) 및/또는 제3(23) 신호 연결은 코딩된 구성(coded configuration)을 기반으로 한다. 이를 위하여, 머신 툴의 설치 동안에 제어 모듈(5)에 고유한 코드가 할당되며, 상기 코드는 생산 설비 내에 밀집 배열된 머신 툴들이 있다하더라도, 코드들이 서로 상호간에 영향받을 수 없도록 선택되는바, 달리 말하면, 간섭에 대비하여 최고로 가능한 보안이 보장된다. 머신 툴(1)의 제어 모듈(5)에 대한 제어 부분(24)의 초기 할당 동안에, 이 머신 코드 또는 이로부터 유도되는 코드가 제2 신호연결(11)을 거쳐 평가 모듈(9)로 전송된다. 평가 모듈(9)의 전송기 및 수신기 모듈(10)은 이 전송된 코드를, 제2 신호 연결(11) 및 바람직하게는 또한 제3 신호 연결(23)에 걸쳐 신호 전송을 암호화하는 수단으로서 사용한다. 선택적으로, 평가 모듈에 의해 전송되는 코드가 또한 평가 모듈에 특정된 코드에 의해 보충(supplement)될 수 있고, 그럼으로써 적어도, 평가 모듈 및 제어 모듈의 특정 조합에 대해서만 유효한, 제2 신호 연결(11)이 암호화될 수 있게 한다. 이는 할당된 제어 부분만이 제어 모듈과의 통신을 확립할 수 있게 한다.

또 다른 실시예가 이 코딩을 이용하여 가능하며, 이에 의해 수 개의 사용자 프로파일들이 제어 모듈(5)의 메모리 수단에 저장되고, 머신 툴에 로그인하는 모든 조작자가 그의 특정 머신 설정에 액세스할 수 있도록 그리고 특히 머신 툴이 조작자의 특정 요구조건으로 설정될 수 있도록 이 코딩이 제어 부분의 코딩에 링크될 수 있다.

도 3은 본 발명에 의해 제안된 머신 제어기의 또 다른 가능한 특히 간단하고 매우 저렴한 실시예를 도시하는바, 여기서 센서 모듈(4)만이 조작자의 복장물(7) 내에 배치되고 평가 모듈(9)의 수신기 수단(15)으로의 제1 신호 연결(8)이 전송기 수단(14)을 통해 무선으로 확립된다. 평가 모듈(9)은 제2 신호 연결(11)을 통해 제어 모듈(5)에 연결된다. 이 구성에서, 센서 모듈(4)은 바람직하게는 수동 설계(passive design)에 근거하며, 이 경우에 센서 모듈(9)에 대해 작용하는 힘 또는 가속이 전기적 특성 변수를 검출하기 위하여 그리고 또한 검출 목적에 필요한 전기 에너지를 발생시키기 위하여 사용된다. 예를 들어, 이는 피에조전기 요소 또는 전자기 컨버터를 사용하여 달성될 수 있다. 그러나, 또 다른 옵션은, 센서 모듈(4)이 주파수를 결정하기 위하여 사용되는 전기 발진 회로(oscillating circuit)의 구성요소, 예를 들어, 가변 저항기 또는 가변 커패시턴스이고, 평가 모듈(9)의 전송기 및 수신기 모듈(12)이 발진 회로에 에너자이징 전자기 파를 방출하는 전송기 및 수신기 수단의 형태로 제공되고, 그리고 센서 모듈(4)에 대해 작용하는 힘에 근거하여 발진 회로 주파수의 변화(variation)를 평가하고 이에 근거하여 신호 프로파일을 생성한다는 것이다.

이 실시예는, 단지 센서 모듈(4)이 복장물(7) 위에 배치되고, 반면 더 거추장스러운 평가 모듈(9)은 공간 및 자원의 이용가능성이 덜 문제가 되는 머신 툴의 영역 내에 배치된다는 점에 있어서 특히 이점을 갖는다. 복장물(7)이 보통의 사용 중에 마모될 수 있어 교체가 필요해진다는 사실을 고려하면, 결과적으로 센서 모듈만이 사용할 수 없게 되고 평가 모듈 또한 폐기되지 않아도 된다는 것이 이점이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 평가 모듈은 결합될 수 있는 설계에 기반할 수 있으며, 이 경우, 한 복장물에서 다른 복장물로 옮겨질 수 있다. 센서 모듈(4)이 또한 끊임없는 스트레스에 노출되므로, 한편으로 스트레스를 견디기 위하여, 다른 한편으로 스트레스로 인한 잠재적인 손상의 경우에 또는 복장물을 교체할 때, 최소의 비용만을 발생시키기 위하여 가능한한 간단한 설계를 기반으로 하면 유리하다.

도 4a 및 4b는 매우 개략적인 도면으로 두 개의 가능한 신호 프로파일들(22)을 도시한다. 시간 축(16)에 플롯된 것은, 유효 물리적 변수(effective physical variable)의 강도(17)의 측정치(measure)이다. 복장물 내의 조작자의 자연적인 움직임으로 인해 방출되는 검출된 신호를 제외시키기 위하여 평가 모듈로 하여금 신호 프로파일(22)의 시작이 언제 발생하는지를 어떠한 모호함도 없이 확인할 수 있게 하기 위하여, 조작자가 처음에 시작 시퀀스를 개시해야만 한다. 이를 위하여, 조작자는 예를 들어, 섹션 T1 및 T2에 도시된 것과 같이, 증가하는 강도로 연속적인 동작으로 센서에 두 번 힘을 가해야만 한다. 강도의 증가는 적당하게 강한 힘 및 속도에서의 평균 증가(mean increase)를 검출하는 것을 가능하게끔 하는 것이어야 한다. 이 파라미터들은, 자연적인 움직임이 시작 프로파일(22)의 개시를 야기하지 않도록 선택되어야 한다. 자연적인 움직임을 구별하기 위하여, 시작 시퀀스 전에, 센서 모듈이 특정 기간 동안 유휴 모드 내에 유지됨으로써 후속적인 시작 시퀀스가 그와 같이 명확하게 인식되게 할 수 있다. 시작 시퀀스는 또한 급격한 충격(shart impact)에 근거할 수 있는바, 달리 말하자면, 조작자가 짧은 전진 움직임으로 신발을 아래로 강하게 내려놓는다.

이 시작 시퀀스의 경우, 특정한 시간 기간(섹션 T3) 동안 힘이 센서 모듈에 가해질 수 없고, 그 후, 최소 18과 최대 19의 범위 내의 가능한한 일정한 힘이 기간(T4) 동안 가해져야 한다. 이 단계 후, 또 정지(섹션 T5)가 있고, 이 정지 후, 이전에 가해진 힘의 값보다 높은 힘 값으로 가능한한 일정하게 힘이 가해져야 한다(섹션 T6). 이것에 다시 정지(T7)가 후속되고, 정지(T7) 동안 힘이 가해지지 않는다. 신호 프로파일(22)은 힘에 있어서 짧은 증가(brief increase), 그러나, 속도 및 강도에 있어서 감소된 증가에 의해 종료된다(T8).

도면은 센서 모듈에 가해진 힘의 증가 및 가해진 힘의 강도 둘 모두가 어떻게 신호 프로파일에 저장될 수 있는지를 개략적으로 도시한다. 따라서, 이 두 특징들을 결합함으로써, 복수의 서로 다른 신호 프로파일들이 생성되고 특히 머신 툴의 작업 액션들의 매우 미세한 제어가 착수될 수 있다. 예를 들어, 사전에 조작자에 의해 대응하는 액션들이 취해지고 평가 모듈이 신호 프로파일을 분석하고 그리고 대응하는 제어 신호를 생성하면, 센서 모듈에 가해진 힘의 강도로 인하여 프레스 빔의 이동 속도에 영향을 주는 것이 가능하다.

그러나, 특히, 도시된 곡선들이 단지 예로서 이해되어야 한다는 것이 주목되어야 한다. 특히, 시작 및 종료 시퀀스에 대해, 신호 프로파일의 시작을 명확하게 인식하기 위한 많은 옵션들이 고려될 것이다. 더블 클릭 액션을 나타내는 도시된 반복 액션은 단지 하나의 실시예를 나타낸다.

본 발명에서 제안되는 머신 제어기의 또 다른 이점이 도 4b에 도시되며, 이에 의해 알람 신호들이 힘 또는 강도에 있어서의 증가에 대한 평가로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 힘에 있어서 매우 짧고 매우 급격한 상승이 발생(섹션 T1)하고, 바로 그후 임의의 기간(섹션 T2) 동안 높은 강도의 힘이 가능한한 일정하게 인가되는 것이 후속되면, 비상 상황이 개시될 수 있다. 짧은 정지(T4) 후 힘의 짧은 상승(T5)에 의해 알람 신호가 확인된다. 조작자 또는 워크피스가 위험한 상태인 경우, 조작자가 그의 위치를 변경할 필요 없이 알람을 트리거할 수 있다면 유리한바, 그 이유는 특정 환경하에서 이것이 가능하지 않거나 또는 어떠한 어려움 없이는 가능하지 않을 수 있기 때문이다.

따라서, 머신 툴들을 동작시키는 현저히 개선된 방법이 달성되며, 그럼으로써 그러한 머신의 조작자는 그의 주의를 작업 영역 또는 워크피스로부터 분산시켜야 할 필요 없이 복수의 가능한 커맨드들을 개시할 자유를 갖는다. 특히 위험한 상황에서, 조작자가 외부 스위치를 동작시킬 것을 강요받지 않되, 그의 위치를 변경할 필요 없이 알람 커맨드를 개시할 수 있고 따라서 임의의 시간에 머신의 툴들의 어떠한 추가의 움직임을 정지시키거나 진행 중인 움직임을 역전시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 의해 제안된 머신 제어기에 대한 응용이 확장될 수 있게 하는 또 다른 가능한 실시예의 예를 도시한다. 이 경우에, 센서 모듈(4)이 외투(외투(外套; outer wear) 부분(21)으로서 설계되고 따라서 조작자가 착용하는 복장물, 도시된 예에서는 신발 위에 착용될 수 있다. 센서 모듈은 따라서, 예컨대 생리학적 환경에 적응될 수 있는 유지 장치(retaining device)에 의해 복장물 위에 배치된다. 보통의 그러한 복장물과 비교하여 이것의 장점은 특정한 복장물 디자인이 불필요하다는 것이다. 예를 들어, 몇 명의 조작자들이 머신 툴에서 작업할 수 있다면, 이 실시예는 그들 각각에 대해 특정한 복장물이 제작될 것을 요구하지 않으며, 이는 주요한 비용 이점을 나타낸다. 문제의 능동 조작자는 그의 복장물 위에 외투 부분을 착용하고 머신 툴을 조작할 수 있다.

도시되지 않았으나, 또 다른 가능한 실시예는 센서 모듈이 신발의 밑창 삽입부로서 설계되는 경우이다. 이 밑창 삽입부는, 슬림한 두께라면, 착용 편이성을 현저히 손상시킴이 없이 어떠한 신발에도 삽입될 수 있다. 따라서 또 다른 보편적인 적용성(universal application)을 제공한다.

또 다른 실시예는 센서 모듈 및 평가 모듈이 통합되고 푸시-인 모듈로서 설계되는 경우일 수 있는바, 상기 푸시-인 모듈은 복장물의 이용가능한 리세스 내에 푸시된다. 신발의 경우에, 센서 모듈의 컨버터가 발의 전면 부분의 영역에 배치되도록 이 모듈이 전면 밑창의 영역 내에 넣어질 수 있으며, 그럼으로써 조작자에 의해 가해지는 힘 및 가속이 검출될 수 있게 한다.

도 6은 본 발명에서 제안되는 위치 찾기 또는 위치 검출 시스템이 어떻게 동작하는지에 대한 간략화된 도면을 제공한다. 주요한 안전 양상은 제어 신호를 트리거하는 조작자가 고정된 작업 범위 내에 위치되지 않는다면 제어 신호가 방출되지 않는다는 사실에 있다. 예를 들어, 알려져 있는 풋 스위치의 경우에, 조작자가 위험 영역 내에 머물거나 머신 툴에 뒤떨어져 있는 것이 가능하여, 머신 툴이 다른 조작자에 의해 작동될 수 있다.

위치 찾기 또는 위치 검출 시스템을 제공함으로써, 이제 신호 프로파일 또는 제어 신호를 트리거링하는 조작자의 위치를 아주 정확히 찾아내어 안전 관련 요구조건들이 항상 준수될 수 있도록 하는 것이 가능하다. 이를 위하여, 적어도 두 개의 협동 수신기 스테이션들(27)이 머신 툴(1)의 전면(29)에 배치되고, HF 및 초음파 신호를 수신하도록 구성된다. HF 신호가 제1 신호 연결(11)을 거쳐 평가 모듈(9)의 전송기 및 수신기 수단(10)으로부터 송신되고, 동시에, 초음파 신호가 제3 신호 연결(23)을 거쳐 사운드 소스를 통해 전송된다. 사운드 신호는 HF 파보다 현저히 낮은 전파 속도를 가지므로, 사운드 신호가 협동 수신기 스테이션들(27)에 나중에 도착하여 시간 차를 생성할 것이다. 각각의 협력 수신기 스테이션(27)에 대해 이 시간 차로부터 원형 범위(30)가 가 결정될 수 있고, 그리고 적어도 두 개의 협력 수신기 스테이션들의 원형 범위(30)를 교차(intersecting)시킴으로써, 신호 송신자의 위치가 결정될 수 있다. 교차 점을 결정하기 위해 사용 할 수 있는 원형 범위들이 더 많을 수록, 더 정확히 위치가 결정될 수 있고 시스템이 간섭에 덜 취약할 수 있다. 결과적으로, 제어 신호를 방출할 수 있기 위하여 조작자가 머물러야만 하는 신뢰가능한 작업 범위(31)가 정해질 수 있다. 5개의 협동 수신기 스테이션들(27)을 갖는 바람직한 실시예에서, 30 cm 내의 정확도로 위치가 결정도리 수 있다.

머신 툴은 보통 매우 견고한 물품이므로, 가능한 한 전면(29)에 협력 수신기 스테이션들(27)을 배치하는 것이, 측면 또는 뒤쪽 방향으로부터의 신호들이 머신에 의해 블록되는 것을 방지해준다.

위에서 기술된 바와 같이, 제어 모듈(5)로부터 평가 모듈(9)로 커맨드들이 전송될 수 있게 하기 위하여, 협력 수신기 스테이션들(27) 중 적어도 하나에 또한 전송기 수단이 제공될 수 있다.

여기에 예시된 예들은 센서 모듈 및 선택적으로 평가 모듈이 그 내부에 배치될 수 있는 복장물로서의 신발에 관련된다. 복장물이 장갑이라면 동일한 이점이 달성될 수 있다. 이는 또한 조작자가 워크피스 또는 작업 영역으로부터 그의 주의를 돌려야할 필요 없이 제어 커맨드들을 발부하기 위한 위치에 있을 것을 보정할 것이다.

평가 모듈의 도면에는, 평가 모듈의 메모리 수단 및 비교 모듈이 도시되지 않는다. 적어도 하나의 기준 신호 프로파일이 메모리 수단에 저장되고, 상기 기준 신호 프로파일은 비교 모듈에 의해 제어 신호를 발생시키기 위하여 검출된 전기적 특성 변수들로부터 발생된 신호 프로파일과 비교되는바, 이는 상기 비교로부터 제어 신호를 발생시키기 위한 것이다. 비교 모듈은 검출된 신호 프로파일이 저장된 기준 프로파일과 매치될 수 있는지 확인하기 위하여 체크를 실행하고, 상기 매치는 바람직하게는 퍼지 기반(fuzzy basis)으로 체크된다. 예를 들어, 체크는 기준 프로파일 에 저장된 타이밍들이 그곳에 있는지 그리고 가해진 힘 또는 개별 섹션들의 상대적 강도 값들에서의 증가가 기준 신호 프로파일과 매치될 수 있는지를 확인하기 위하여 실행된다.

예로서 도시된 실시예들은 본 발명에 의해 제안된 머신 제어기의 가능한 변형들을 나타내고, 이 단계에서, 본 발명이 구체적으로 예시된 변형들로 제한되는 것이 아니라, 그 대신에 개별적인 변형들이 서로 다른 조합으로 이용될 수 있고, 이 가능한 변형들은, 개시된 기술적 교지가 주어진다면 본 기술 분야의 당업자가 이용할 수 있는 범위 내에 있다는 것이 주목되어야 한다. 따라서, 기술되고 도시된 변형들의 개별적인 세부사항들을 조합함으로써 달성될 수 있는 모든 고려가능한 변형들이 가능하고 본 발명의 범주 내에 속한다.

양호한 정리를 위하여, 마지막으로, 머신 제어기의 구조에 대한 보다 분명한 이해를 제공하기 위하여 머신 제어기 및 머신 제어기의 구성요소 부분들이 어느 정도 스케일에서 벗어나 그리고/또한 확대된 스케일로 그리고/또는 축소된 스케일로 도시되어 있다는 것이 주목되어야 한다.

개별적인 발명적 해법의 기본적 목적은 상기 상세한 설명에서 찾아볼 수 있다.

무엇보다도, 도면에 도시된 내용의 개별 실시예들은 그 자체로 본 발명에서 제안된 개별적인 해법들을 구성한다. 본 발명에서 제안된 목적 및 관련된 해법들은 이들 도면의 상세한 설명에서 찾아볼 수 있다.

1: 머신 툴
2: 조작자
3: 프레스 빔
4: 센서 모듈
5: 제어 모듈
6: 구동 수단
7: 복장물
8: 제1 신호 연결
9: 평가 모듈
10: 평가 모듈의 전송기 및 수신기 모듈
11: 제2 신호 연결
12: 제어 모듈의 전송기 및 수신기 모듈
13: 전기 에너지 저장소
14: 전송기 수단
15: 수신기 수단
16: 시간 축
17: 측정치
18: 최소
19: 최대
20: 워크피스
21: 외투 부분
22: 신호 프로파일
23: 제3 신호 연결
24: 제어 부분
25: 압력 센서
26: 가속 센서
27: 협력 수신기 스테이션
28: 위치 찾기 또는 위치 식별 모듈
29: 전면
30: 원형 범위
31: 작업 범위

Claims (22)

1. 머신 제어기로서,
   센서 모듈(4), 평가 모듈(9), 및 제어 모듈(5)을 포함하며,
   상기 제어 모듈(5)은 유입되는 제어 신호에 근거하여 머신 툴(1)의 적어도 하나의 구동 수단(6)을 작동(activating) 또는 작동해제(deactivating)시키는 수단을 구비하고,
   상기 센서 모듈(4)은 또한 상기 센서 모듈(4)에 작용하는 물리적 변수를 비례하는 전기적 특성 변수로 변환하는 컨버터를 구비하고,
   상기 평가 모듈(9)은 제1 신호 연결(8)을 통해 상기 센서 모듈(4)에 연결되고 양방향(two-way) 제2 신호 연결(11)을 통해 상기 제어 모듈(5)에 연결되고,
   상기 평가 모듈(9)은 포텐셜 및/또는 변화의 분석을 실행함으로써 상기 검출된 전기적 신호로부터 신호 프로파일을 생성하고,
   상기 평가 모듈(9)은 기준 신호 프로파일이 저장되어 있는 메모리 수단을 구비하고,
   상기 평가 모듈(9)은 또한 상기 검출된 신호 프로파일을 상기 저장된 신호 프로파일과 비교하여 상기 제어 신호를 생성하는 비교 모듈을 구비하며, 그리고
   두 개의 상기 신호 연결(8, 11) 중 적어도 하나는 무선 설계에 기반한 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
2. 제1 항에 있어서, 적어도 상기 센서 모듈(4)이 복장물(item of clothing)(7), 특히 신발 내에 배치된 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
3. 제1 항에 있어서, 적어도 상기 센서 모듈(4)은 외투(外套) 부분의 형태로 제공되고 복장물 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
4. 제1 항 내지 제3 항에 있어서, 상기 센서 모듈(4) 및 상기 평가 모듈(9)은 통합된 구성(integrated arrangement)으로 배치되고 상기 통합된 모듈들(4, 9)과 상기 제어 모듈(5)은 무선 설계에 기반한 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
5. 제4 항에 있어서, 상기 센서 모듈(4) 및 상기 평가 모듈(9)은 푸쉬-인 모듈로서 설계되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서, 액츄에이터가 상기 평가 모듈(9)에 연결되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
7. 제1 항 내지 제3 항 중 한 항에 있어서, 상기 평가 모듈(9) 및 상기 제어 모듈(5)이 통합된 구성으로 배치되고, 그리고 상기 센서 모듈(4) 및 상기 통합된 모듈들(9, 5) 사이의 상기 제1 연결(8)은 무선 설계에 기반한 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 한 항에 있어서, 신호 값에서의 시간 이산 변화(time-discrete change)들 중 적어도 하나의 시퀀스가 상기 신호 프로파일(22)에 저장되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 한 항에 있어서, 임계값 초과로의 상승 또는 임계값 미만으로의 하락이 존재하는 기간이 상기 신호 프로파일(22)에 저장되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
10. 제1 항 내지 제8 항 중 한 항에 있어서, 상기 컨버터가 압력 센서의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
11. 제1 항 내지 제10 항 중 한 항에 있어서, 상기 컨버터가 임계 센서(threshold sensor)의 형태로 제공되고 적어도 하나의 임계값을 갖는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
12. 제1 항 내지 제11 항 중 한 항에 있어서, 상기 컨버터가 가속 센서의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
13. 제1 항 내지 제12 항 중 한 항에 있어서, 상기 컨버터가 능동(active) 컴포넌트의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
14. 제1 항 내지 제13 항 중 한 항에 있어서, 상기 무선 신호 연결이 로컬 영역 데이터 링크, 특히 고 주파 데이터 링크인 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
15. 제1 항 내지 제14 항 중 한 항에 있어서, 상기 제어 모듈(5)이 협력 수신기 스테이션(27)을 구비한 위치 찾기 또는 위치 식별 모듈(28)을 갖는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
16. 제15 항에 있어서, 적어도 두 개의 협력 수신기 스테이션들(27)이 제공되는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
17. 제15 항 또는 제16 항에 있어서, 바람직하게는 초음파에 기반한 무선 제3 신호 연결(3)이 상기 평가 모듈(9)과 상기 제어 모듈(5) 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 머신 제어기.
18. 제1 항 내지 제17 항 중 한 항에 따른 머신 제어기를 포함하는 머신 툴을 동작시키는 방법으로, 물리적 변수의 영향이 상기 센서 모듈의 상기 컨버터에 의해 검출되어 상기 평가 모듈에 전기적 특성 변수로서 전송되며,
    상기 평가 모듈은 시간 분석(time analysis)을 통해 상기 전기적 특성 변수로부터 신호 프로파일을 생성하고, 상기 신호 프로파일에는, 신호 값에 대한 시간 기간의 할당 또는 신호 값에서의 변화가 저장되고,
    상기 평가 모듈은 또한 상기 생성된 신호 프로파일을 상기 저장된 신호 프로파일과 비교하여 이를 근거로 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 머신 툴을 동작시키는 방법.
19. 제18 항에 있어서, 상기 평가 모듈은 상기 전기적 특성 변수의 변화율(rate of change)을 결정하는 것을 특징으로 하는 머신 툴을 동작시키는 방법.
20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서, 상기 평가 모듈은 상기 임계값 초과로의 상승 또는 상기 임계값 미만으로의 하락이 존재하는 동안의 시간 기간을 결정하는 것을 특징으로 하는 머신 툴을 동작시키는 방법.
21. 제18 항 내지 제20 항에 있어서, 상기 센서 모듈은 상기 평가 모듈로 전송되거나 상기 제어 모듈로 전송되는 식별 코드(identification code)를 갖는 것을 특징으로 하는 머신 툴을 동작시키는 방법.
22. 제18 항 내지 제21 항에 있어서, 상기 신호 값에서의 변화의 임계값이 초과될 때, 알람 신호가 제어 신호로서 방출되는 것을 특징으로 하는 머신 툴을 동작시키는 방법.

Images