KR20190116280A

KR20190116280A - 공작 기계, 특히 연삭 기계 및 공작 기계의 실제 상태를 결정하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20190116280A
Application number: KR1020197021998A
Authority: KR
Inventors: 베른하르트 프루티거
Original assignee: 프리츠 스튜더 아게
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-10-14
Also published as: CA3048760A1; US20190308297A1; CN110167713A; JP2020504019A; RU2019119492A; DE102016125803A1; CN110167713B; WO2018122119A1; EP3562619A1

Abstract

본 발명에 의해 공작 기계(10), 특히 연삭 기계가 제공되며, 이는 상기 공작 기계(10)에 배치된 측정 장치(38) - 상기 측정 장치(38)는 적어도 하나의 고체 전파음 센서(36)를 포함함 -, 및 상기 측정 장치(38) 및 공구 유닛(22)에 연결될 수 있는 제어 장치(40)를 포함하고, 상기 제어 장치(40)는 상기 측정 장치(38)에 의해, 상기 공작 기계(10)에 의해 야기된 고체 전파음 신호를 획득하고, 광대역 기준 스펙트럼(50) 및 광대역 실제 스펙트럼(54)으로부터 차분 스펙트럼(56)을 형성함으로써, 상기 공작 기계(10)의 실제 상태를 나타내는 상태 변수(state variable)를 결정하도록 구성된다. 본 발명은 공작 기계(10)의 실제 상태를 결정하기 위한 방법과 더 관련된다.

Description

공작 기계, 특히 연삭 기계 및 공작 기계의 실제 상태를 결정하기 위한 방법

본 발명은 공작 기계(machine tool), 특히 연삭 기계(grinding machine)에 관한 것으로, 공작 기계에 배치된 측정 장치(measuring device) - 상기 측정 장치는 적어도 하나의 고체 전파음 센서(structure-borne sound sensor)를 포함함 -, 및 상기 측정 장치 및 공구 유닛(tool unit)에 연결될 수 있는 제어 장치(control device)를 포함하고, 상기 제어 장치(40)는 상기 적어도 하나의 측정 장치에 의해, 상기 공작 기계(10)에 의해 야기된 고체 전파음 신호(structure-borne sound signals)를 획득하고, 상기 공작 기계의 실제 상태(actual state)를 결정하도록 구성된다.

DE 11 2010 001 558 B4로부터, 기계 가공(machining)이 가공 공구(machining tool)에 의해 가공물(workpiece)에 수행될 때 덜거덕 소리나는 것(rattling)을 피하기 위한 목적을 위해, 공작 기계용 진동 억제를 위한 방법이 공지되었으며, 이는 상기 가공 공구 또는 가공물이 회전하기 시작할 때 발생하는 진동을 획득하는 단계; 상기 회전의 시작 이후에 획득된 상기 진동이 임계 값을 초과했는지 여부를 결정하는 단계; 진동이 임계 값을 초과한 것으로 확인되면 푸리에 급수(Fourier series)에 의한 진동을 분석하는 단계; 상기 가공 공구의 절삭 날(cutting teeth)의 수 및 획득한 진동을 고려하여, 상기 공작 기계의 스핀들 회전 속도(spindle rotational speed)를 조정하는 단계; 상기 스핀들의 아이들링(idling) 동안 발생하는 고유 진동을 임계 값으로서 정의하는 단계; 및 푸리에 급수 확대에 의한 분석을 실제로 덜거덕 소리가 발생하는 하나의 진동 주파수 범위로 제한하는 단계를 포함한다.

따라서, DE 11 2010 001 558 B4의 경우, 공작 기계의 광대역 모니터링(broadband monitoring)은 없다. 주요 초점은 다양한 작동 상태에 관한 결론을 가진 광대역 모니터링이 아니라 덜거덕 소리가 나는 것을 확인하는 데 있다.

예를 들어, 연삭 기계, 특히 원통 연삭 기계(cylindrical grinding machines)와 같은 공작 기계가 종래 기술에 공지되어 있다. 따라서, 예를 들어, 원통 연삭 기계는 회전 대칭 공구(rotationally symmetrical tools), 예를 들어 연삭 디스크(grinding disks)를 포함할 수 있다. 후자는 재료를 제거하기 위한 목적으로 적합한 방식으로 가공물과 함께 작용할 수 있다. 원통 연삭 기계는 예를 들어 외부 원통 연삭, 내부 원통 연삭 및 또한 플런지 연삭(plunge-grinding) 또는 각-인피드 연삭(angular-infeed grinding)을 위해 설계될 수 있다. 원칙적으로, 연삭 디스크 외에, 연마 밴드(abrasive bands)는 원통 연삭에 또한 사용될 수 있다. 예를 들어 스핀들 헤드(spindle head)와 같은 가공물 마운트(workpiece mount) 및 공구 유닛이 적절한 방식으로 구동되고 서로에 대해 움직일 수 있는 경우, 회전 대칭인 가공물 표면 외에도, 예를 들어 편심 가공된 가공물 표면(eccentrically realized workpiece surfaces)이 또한 기계 가공(machined)될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 편심 기하학(eccentric geometries)을 갖는 캠샤프트(camshafts), 크랭크샤프트(crankshafts) 또는 유사한 가공물(similar workpieces)이 기계 가공되거나 연삭될 수 있다. 또한, 예를 들어 결합된 연삭 및 선반 기계(combined grinding and lathe machines)와 같은, 가공물의 결합된 기계 가공을 허용하는 공작 기계이다.

기계 가공될 가공물은 예를 들어 가공물 마운트(workpiece mount)의 2개의 중심들(centers) 사이에 장착되거나, 또는 대안적으로 가공물 마운트의 한 측(side)에 장착될 수 있다. 추가로 공지된 것은, 가공물이 연삭 기계의 중심들 사이에 (축 방향으로) 장착되지 않는 소위 무심 연삭(centerless grinding)이다. 대신에, 가공물은 예를 들어 지지 레일(support rails), 조절 휠(regulating wheels), 가이드 롤러(guide rollers), 받침대(rests) 등에 의해 장착되고 가이드(guided)될 수 있다.

공작 기계, 특히 연삭 기계는 다양한 정도의 자동화(automation)를 가질 수 있다. 예를 들어, 공구 변경, 가공물 변경 및 기계 가공 작동(machining operation)의 제어가 조작자(operator)/작업자(worker)에 의해 실질적으로 수동으로 수행되는 종래의 연삭 기계가 공지되어 있다. 또한, 자동화된 방식으로 가공물로 로드(loaded)될 수 있는 연삭 기계가 일반적으로 공지되어 있다. 기계 가공된(예를 들어, 연삭된) 가공물은 동일한 방식으로 언로드(unloaded)될 수 있다. 따라서, 적절한 핸들링 장치(handling devices)를 사용하면, 수동 조작자 개입 없이도 실질적으로 자율적인 작동이 달성될 수 있다. 이러한 공작 기계 또는 생산 시스템은 특히 대규모 생산에 적합하다. 공작 기계는 일반적으로 단일 목적 기계로 구성되며, 특히 기계 가공 시간(실제 기계 가공의 기간)과 비-기계 가공 시간(non-machining times)(예를 들어, 가공물을 변경하기 위한 기간)의 비율을 최대화하도록 최적화된다.

공작 기계, 특히 연삭 기계는 다양한 작동 모드를 가질 수 있다. 예를 들어, 자동화된(생산적인) 작동 모드에서, 이전에 프로그래밍된 기계 가공 태스크(programmed machining task)는 실질적으로 완전히 자동으로 프로세싱 될 수 있다. 통상적으로, 이러한 작동 모드의 경우, 조작자에 의한 어떠한 수동 개입도 필요 없다. 이전에 저장된 기계 가공 경로(stored machining paths)는 인피드 모션(infeed motions), 사전 모션(advance motions) 및 공작 기계에 의해 자율적으로(autonomously) 수행될 공구를 위치시키는 추가 필요한 작동을 할 수 있다.

그러나, 공작 기계의 구성 요소, 특히 장착된 공구가 있는 스핀들 헤드의 구성 요소를 적어도 부분적으로 수동 제어 할 필요가 있는 작동 모드도 공지되어 있다. 이는 특히 마운팅 작동(mounting operations)과 설정 작동(set-up operations)을 포함한다. 수동 측정 작동이 수행될 때 공작 기계의 스핀들 헤드를 조작자(또는 설정 작동자(set-up operative))에 의해 제어되도록 하는 것도 생각할 수 있다. 예를 들어, 공구(예를 들어, 연삭 디스크)가 변경되거나 적어도 드레스(dressed)될 때, 설정이 필요할 수 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어, 기계 테이블(machine table) 또는 기계 베드(machine bed)에 미리 설정된 공작 기계의 정의된 기준점(reference points)로의 전송이 필요할 수 있다. 이를 위해, 먼저 스핀들 헤드를 거친 모션(coarse motion)(빠른 이송(rapid traverse))에 의해 기준점에 근접시킨 다음, 미세 모션(fine motion)(서행 이송(creep traverse))에 의해 기준점에 접촉시키는 것이 종종 가능하다.

이러한 공작 기계에 가속 센서(acceleration sensors) 또는 고체 전파음 센서를 배치하고, 이러한 가속 센서 또는 고체 전파음 센서에 의해 공작 기계의 실제 상태에 관한 추론을 도출하는 것이 더 공지되어 있다. 이 경우에 가능한 실제 상태는: 공구, 특히 연삭 디스크를 구비하여, 가공물의 기계 가공, 특히 연삭 없는 공작 기계의 작동은 이미 회전하고 있지만 재료의 제거가 발생하지 않음; 재료의 제거가 발생하면서, 가공물 상에서 연삭 디스크를 연삭함; 다양한 중간 상태, 즉 실질적으로 재료의 제거 없이 가공물 상에서 연삭 디스크를 연삭하거나, 예를 들어 가공물 상에서 연삭 디스크를 연삭하지 않으면서 윤활제(lubricant) 또는 냉각제(coolant)에 의해 접촉되는 연삭 디스크를 연삭함.

본 명세서에서 고체 전파음은 공작 기계의 작동 중에 생산되는 공작 기계의 진동을 바람직하게는 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이것은 공작 기계의 가속 값(acceleration values)을 포함한다. 원래 감각으로도 소리가 나고, 따라서 대기를 통해 전달되는 진동은 고체 전파음이라는 용어로 다뤄질 수 있다는 점이 이해된다.

미리 정의된 주파수 대역에서 공작 기계의 고체 전파음 신호를 평가(evaluate)하는 것이 공지되어 있다. 이 경우, 공작 기계를 설정하는 동안, 기계 설정 작동자는 2차 잡음을 방해하지 않고, 공작 기계의 특성 작동 주파수를 가진 주파수 대역을 선택하고, 이 대역에서 고체 전파음 신호를 평가한다.

주파수 표현(frequency representation)에서 대응하는 고체 전파음 신호를 평가하는 것이 더 공지되어 있는데, 이 경우 미리 정의된 임계 값을 초과하는 것은 오작동, 예를 들어 과도하게 빠른 인피드 또는 결함이 있거나 잘못된 공구의 사용을 나타낼 수 있다.

주파수 표현은 본 명세서에서 고체 전파음 신호의 파워(power) 및/또는 진폭(amplitude)이 주파수에 따라 결정된다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 공작 기계, 특히 연삭 기계의 이러한 모니터링을 설정하려면 특히 적합한 주파수 대역을 선택하기 위한 숙련되고 경험이 있는 전문 인력이 필요하다.

이러한 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 개선된 공작 기계, 특히 개선된 연삭 기계 및 공작 기계, 특히 연삭 기계의 실제 상태를 결정하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 공작 기계(machine tool), 특히 연삭 기계(grinding machine)에 의해 달성되며, 상기 공작 기계는 상기 공작 기계에 배치된 측정 장치(measuring device) - 상기 측정 장치는 적어도 하나의 고체 전파음 센서(structure-borne sound sensor)를 포함함 -, 및 상기 측정 장치 및 공구 유닛(tool unit)에 연결될 수 있는 제어 장치(control device)를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 적어도 하나의 고체 전파음 측정 장치에 의해, 상기 공작 기계에 의해 야기된 고체 전파음 신호(structure-borne sound signals)를 획득하고, 광대역 기준 스펙트럼(broadband reference spectrum) 및 광대역 실제 스펙트럼(broadband actual spectrum)으로부터 차분 스펙트럼(differential spectrum)을 형성함으로써, 상기 공작 기계의 실제 상태를 결정하도록 구성된다.

또한, 상기 목적은 공작 기계, 특히 연삭 기계의 실제 상태를 결정하기 위한 방법에 의해 달성되며, 상기 방법은 측정 장치를 제공하는 단계 - 상기 측정 장치는 적어도 하나의 고체 전파음 측정 장치, 바람직하게는 압전 사운드 센서(piezoelectric sound sensor)를 포함함 -; 상기 공작 기계의 고체 전파음 신호를 획득하는 단계; 및 상기 고체 전파음 신호에 의해 실제 상태를 결정하는 단계를 포함하고, 차분 스펙트럼은 광대역 기준 스펙트럼 및 광대역 실제 스펙트럼으로부터 형성되고, 상기 공작 기계의 실제 상태는 상기 차분 스펙트럼에 기초하여 결정된다.

따라서, 상기 목적은 완전히 달성된다.

본 발명에 따르면, 광대역 스펙트럼의 사용으로 인해 숙련된 전문 인력에 의한 설정은 회피될 수 있다. 적어도, 설정에 대한 노력은 감소될 수 있다. 다시 말해, 공작 기계, 특히 연삭 기계는 공작 기계가 신뢰할 수 있는 방식으로 자발적으로 실제 상태를 결정할 수 있도록 처음 파워-업(powered-up)/스위치 온(switched on)될 때 이미 설정될 수 있다.

특히, 광대역 스펙트럼의 사용으로 인해, 원하는 신호는 배경 잡음과 관련하여 더 커질 수 있어, 다양한 실제 상태의 보다 정확하고 신속한 검출을 가능하게 한다.

이러한 접근법은 보다 빠르게 신호 처리를 가능하게 하며, 획득될 수 있는 전체 주파수 범위를 평가하는 것이 가능하다.

바람직하게는 이 경우에, 측정 장치는 압전기 가속도 센서(piezoelectric acceleration sensors) 또는 압전 사운드 센서를 포함한다. 다른 적합한 센서 유형이 또한 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 서로 다른 센서 유형이 서로 결합될 수도 있다.

또한, 마이크로폰(microphone)의 형태의 음향 변환기(acoustic transducers)를 사용하는 것도 고려할 수 있다. 이러한 센서는 진동이 발생하는 공작 기계의 부품에 고정 연결을 반드시 필요로 하지는 않는다. 고체 전파음 센서로서 마이크로폰을 사용하면 비용과 기능 측면에서 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 고체 전파음 센서가 즉각적인 기계 가공 영역(immediate machining zone)으로부터 다소 떨어져 배치되는 것이 가능하다. 이로써 고체 전파음 센서의 로드(기계적 로드, 냉각 윤활유로 인한 로드, 온도 변동으로 인한 로드, 칩(chips), 마모 등)가 크게 감소한다.

방향 특성에 의하여, 음원(sound sources) 또는 진동 원(vibration sources)과 관련하여 위치 또는 영역을 결정할 수 있도록, 공작 기계에서 분배된 방식으로 복수의 마이크로폰을 배치하는 것이 고려될 수 있다. 이러한 종류의 것은 단지 하나의 마이크로폰으로 달성될 수 있다.

스펙트럼에 관한 광대역은 본 명세서에서 바람직하게는 감지될 수 있는 전체 주파수 범위가 특히 바람직한 주파수 대역을 제한하지 않고 사용되거나 획득될 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 수동 또는 다른 계산 수단을 통해 미리 선택해야하는 (협 대역(narrow-band)) 주파수 대역 없이 신호 처리 및 평가를 허용한다.

이것은 이론적으로 감지될 수 있는 고체 전파음 센서 또는 고체 전파음 센서들의 주파수 대역의 특정 (광역) 부분이 추가의 신호 처리를 위한, 특히 감지된 신호를 주파수 도메인(frequency domain)으로 변환(transformation)을 위한 기초로서 사용되는 예시적인 실시예를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 센서에 의해 감지될 수 있는 주파수의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%, 더욱 바람직하게는 적어도 90%를 포함하는 광대역이 사용되는 예시적인 실시예를 포함할 수 있다(고체 전파음 센서의 주파수 응답 또는 주파수 대역의 대수 표현(logarithmic representation)의 경우에서 축 범위(axis ranges)와 관련한 백분율 사양 - 절대 또는 상대 길이 단위 -).

예를 들어, 추가 처리가 기초로 하는 광대역은 한 자리 또는 두 자리 Hz(헤르쯔)로부터 두 자리 kHz(킬로 헤르쯔)까지의 범위를 포함할 수 있다. 일반적으로, 초 저주파(infrasonic), 음파(sonic) 및 초음파(ultrasonic)의 범위는 적어도 부분적으로 커버될 수 있다. 그러나, 이는 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.

이상적으로는, 처리되야 할 주파수 대역과 관련하여 사전 예약을 할 필요가 없다. 따라서, 고체 전파음 센서에 의해 감지된 신호는 그 주파수에 상관없이 전체 주파수에서 처리될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 제어 장치는 시간 동작(time behavior)에서, 즉 각각의 실제 스펙트럼에 대한 차분 스펙트럼의 파워를 평가하여 실제 스펙트럼 및 기준 스펙트럼과의 차이를 형성하고, 차분 스펙트럼에 포함되는 파워를 결정하도록 구성되어, 차분 스펙트럼의 파워의, 즉 부가적인 고체 전파음의 시간 동작이 획득되도록 한다.

이 시간 동작은 바람직하게 펄스(pulse)와 동일하며, 진폭은 시간 포인트(time-point)에 할당된다. 펄스 파라미터를 결정하기 위해 공지된 평가 기준 및 방법이 사용될 수 있다. 실제 상태의 평가가 단순화되어, 시간에 따른 진폭 또는 펄스 높이의 평가는 공작 기계의 실제 상태를 안정적으로 결정하기 위해 충분할 수 있다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 제어 장치는 고체 전파음 신호를 주파수 도메인으로 변환함으로써, 바람직하게는 푸리에 변환(Fourier transformation)함으로써, 특히 고속 푸리에 변환(fast Fourier transform)함으로써, 광대역 기준 스펙트럼 및/또는 광대역 실제 스펙트럼을 결정하도록 구성된다.

고체 전파음 신호는 전체 대역폭에서 획득 및 평가될 수 있으며, 특히, 차분 스펙트럼의 합산된 파워의 높은 신호-대-잡음 비가 획득된다.

좁은 주파수 대역만이 아닌 사용 가능한 신호의 전체 대역폭이 평가에 사용될 수 있다. 결과적으로, 원하는 신호는 잡음과 관련하여 상당히 증가될 수 있고, 이에 의해 보다 정확하고 개선된 평가가 달성될 수 있다.

예를 들어, 가보르 변환(Gabor transform), 웨이브렛 변환(wavelet transforms), 가보르-위그너 변환(Gabor-Wigner transform) 또는 라플라스 변환(Laplace transform)과 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 주파수 도메인으로의 다른 공지된 변환이 사용될 수 있다는 것이 이해된다.

고속 푸리에 변환(FFT)은 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform), 즉 이산 값을 갖는 일련의 측정을 효율적으로 계산하기 위한, 그 자체로 공지된 알고리즘이다. 신호를 주파수 구성 요소로 분류하는 데 사용될 수 있다.

FFT는 소위 분할-및-규칙(divide-and-rule) 방법에 속하며, 이전에 계산된 중간 결과가 재사용되고, 이에 따라 산술 계산 연산이 단순화될 수 있다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 제어 장치는 공작 기계가 작동 중이지만, 가공물이 아직 기계 가공되지 않은 상태에서 고체 전파음 신호의 변환(transformation)을 기준 스펙트럼으로서 기록하고, 저장 유닛(storage unit)에 저장하도록 구성된다. 따라서, 차분 스펙트럼은 간단하고 빠른 방식으로 결정될 수 있다. 또한, 공작 기계 자체가 기준 스펙트럼을 정의할 수 있다. 특히, 이것은 공작 기계를 자동화된 방식으로 설정 또는 조정할 수 있게 한다. 따라서, 숙련되고 경험 있는 전문 인력에 의한 조정은 더 이상 필요하지 않다.

또한, 기준 스펙트럼의 갱신된 기록시, 새로운 기준 스펙트럼은 저장 유닛에 저장된 기준 스펙트럼과 비교될 수 있다. 따라서, 마모 또는 베어링 손상(wear or bearing damage)과 같은 공작 기계상의 변화를 발견할 수 있다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 제어 장치는 가공물의 각각의 기계 가공 전에 새로운 기준 스펙트럼을 결정하도록 구성된다. 따라서, 공작 기계는 예를 들어 인접한 기계가 작동됨으로 인해, 증가된 배경 잡음과 같은 단기 변화에 대해 매우 민감한 방식으로 반응(react)할 수 있다. 특히, 공작 기계가 가공물이 변경될 때마다, 또한 각 공구가 변경될 때마다 재조정 할 수 있다. 따라서, 수동 조정이 없으므로 특히 작동 중지 시간(downtimes)은 비교적 짧게 유지될 수 있다. 따라서, 공구 변경의 빈도에 관계없이 비교적 높은 부품 처리량이 획득될 수 있다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 공작 기계는, 예를 들어 모니터 스크린(monitor screen), 상태 표시기(status indicator), 예컨대 한 세트의 신호등(traffic lights)의 방식, 라우드스피커(loudspeaker) 또는 프린터(printer)와 같은, 출력 유닛(output unit)을 포함하며, 이는 제어 장치로부터 수신하고 차분 스펙트럼의 파워의 시간 동작으로부터 도출된 값을 출력하도록 구성된다. 이로써 특히 숙련되지 않은 작업자/조작자에 의한 간단한 프로세스 모니터링이 가능하다. 허용 범위를 벗어난 공작 기계의 작동은 쉽게 식별될 수 있으며, 필요한 경우 기록될 수도 있다.

이 경우 한 세트의 신호등의 방식의 상태 표시기는 상이한 색, 예를 들어 적색, 녹색 및 황색의 램프(lamps)를 포함하는 조명 장치인 것이 바람직하다. 공작 기계의 실제 상태는 기준 스펙트럼과 관련하여 실제 스펙트럼의 추가 고체 전파음 신호의 레벨에 따라 램프에 의해 표시될 수 있다. 예를 들어, 임계 값은 차분 스펙트럼의 파워의 시간 동작에 대해, 즉 상술한 펄스의 진폭에 대해 정의될 수 있어서, 제1 임계 값 아래에서는 녹색 광이 조명되고, 제1 및 제2 임계 값 사이에서는 제2 임계 값은 황색 광이 조명되고, 제2 임계 값 이상에서는 적색 광이 조명된다. 적색 광의 조명은 추가 고체 전파음이 제공되는 것보다 큼을 표시할 수 있으며, 이는 공작 기계가 허용 범위를 벗어나 작동된다는 것을 의미할 수 있다.

추가 고체 전파음 신호는 본 명세서에서 차분 스펙트럼에 포함된 초과 파워를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 경우, 예를 들어, 이것은 공작 기계에 의한 기계 가공의 결과로서 생성되는 고체 전파음을 포함한다.

또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 제어 장치는 고체 전파음 신호, 바람직하게는 인피드 속도 및 공구 유닛의 추가 처리 파라미터, 특히 회전 속도에 기초하여 공구 유닛을 제어하도록 구성된다. 이에 따라 공작 기계 및/또는 가공물에 대한 손상 및/또는 조작자/작업자에 대한 잠재적인 위험을 효율적이고 빠른 방식으로 중화(counteract)하기 위해 공작 기계의 자동 스위치 오프(automatic switch-off)를 구현하는 것이 가능하다.

더욱이, 공작 기계의 제어 장치가 고체 전파음 신호에 기초하여 추가 프로세스 파라미터(further process parameters) 및 인피드 속도를 자체적으로 조정하는, 자체 학습 공작 기계(self-learning machine tool)를 실현하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 특히 기계 가공 속도와 관련하여 최적화된 프로세스 시퀀스가 달성될 수 있다.

바람직하게는, 상이한 가공물 품질 및 공구 품질에 대한 반응이 기계 가공 작동 중에 가능하며, 그에 따라 대응하는 공차(tolerances)가 필요한 경우 확대될 수 있다.

본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 특징 및 이하에 설명하는 특징은, 각각 특정 조합일 뿐만 아니라, 다른 조합 또는 단독으로 적용할 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 도면을 참조하여 이하의 설명 및 복수의 예시적인 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면에서,
도 1은 연삭 기계로서 배치되고 엔클로저(enclosure)를 포함하는 공작 기계의 투시도를 도시한다.
도 2a는 공작 기계의 상위 투시도를 도시한다.
도 2b는 측정 장치의 구성 요소의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 3a는 광대역 기준 스펙트럼의 일 예시를 도시한다.
도 3b는 광대역 실제 스펙트럼의 일 예시를 도시한다.
도 3c는 실제 스펙트럼과 기준 스펙트럼의 차이로부터 형성된 광대역 차분 스펙트럼의 일 예시를 도시한다.
도 4는 예를 들어 차분 스펙트럼 또는 기준 스펙트럼에서의 파워 피크의 개략적인 표현을 도시한다.
도 5는 차분 스펙트럼의 파워 값의 시간 동작을 개략적으로 및 예시적으로 도시한다.
도 6은 공작 기계의 실제 상태를 결정하기 위한 일 예시적인 방법의 개략적인 단순화된 흐름도를 도시한다.

도 1에서, 공작 기계는 투시도(perspective view)로 표현되어 있고 전체적으로 10에 의해 표시되어 있다. 도 2는 예를 들어 도 1에 따른 공작 기계(10)의 대응하는 상면도(top view)를 도시하며, 여기서 다양한 구성 요소는 명확성의 이유로 표현되지 않는다.

본 경우의 공작 기계(10)는 연삭 기계, 특히 원통 연삭 기계, 일반적으로 수평 연삭 기계로서 배치된다. 공작 기계(10)는 하우징으로서 작용하는 엔클로저(12)를 포함한다. 엔클로저(12)는 또한 뷰잉 윈도우(viewing window)(14)를 구비하여 제공될 수 있다. 이 경우 엔클로저(12)는 바람직하게는 외측으로 폐쇄 또는 폐쇄 가능한(closable) 프로세스 공간(process space)을 정의한다. 엔클로저(12)는 특히 자동화된 기계 가공 작동의 경우, 공작 기계(10)의 프로세스 공간의 안전 경계(safe delimitation)를 제공한다. 이러한 방식으로, 원칙적으로, 움직이는 구성 요소로 인한 위험을 최소화 할 수 있다. 더욱이, 예를 들어 윤활유, 냉각제, 칩 또는 스파크가 원하지 않게 주변으로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 공작 기계(10)의 프로세스 공간을 접근 가능하게 하기 위해, 엔클로저(12)는 문 또는 플랩(flaps)을 적절히 구비하여 제공될 수 있다.

특정 작동 모드의 경우, 공작 기계의 내부가 조작자에 의해 외부로부터 도달될 수 있도록, 일종의 보호 문(protective door)으로서 뷰잉 윈도우(14)가 배치될 필요가 있을 수 있다. 이 목적을 위해, 뷰잉 윈도우(14)는 예를 들어 이전에 닫힌 개구를 개방하기 위해 측 방향으로 움직이거나 또는 스위블(swiveled)될 수 있다. 16으로 표시된 화살표는 보호 문의 가능한 개구 움직임을 표시한다.

공작 기계(10)의 내부로의 접근을 필요로 하는 작동 모드는 예를 들어 공구 설정 작동, 설정 작동, 트루잉 작동(truing operations), 또는 일반적으로 공구 변경 또는 가공물 변경 작동일 수 있다. 공작 기계(10)의 자동화의 정도에 따라, 상이한 작동 모드는 공작 기계(10)의 내부로의 수동 접근을 필요로 할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 공작 기계(10)의 내부에는, 스핀들 헤드(18)를 포함하는 공구 유닛(22)이 있다. 여기에는 스핀들 헤드(18)에 장착된 공구(tool)(20)가 있다. 이 공구(20)는 특히 연삭 도구, 바람직하게는 연삭 디스크일 수 있다.

공작 기계(10)는 가공물 마운트(workpiece mount)(26)를 더 포함하며, 이는 가공물(24)을 지지하도록 구성된다. 명확성의 이유로, 도 1은 가공물(24)을 도시하지 않는다. 공작 기계를 기계 가공하기 위한 목적을 위해, 스핀들 헤드(18)는 공구 리시버(tool receiver)(26)에 대해 축 방향으로 움직일 수 있다.

공작 기계(10), 특히 연삭 기계는 일반적으로 공작 기계(10)의 내부의 외부에 배치된 작업자 인터페이스(worker interface) 또는 조작자 인터페이스(operator interface)(28)를 갖는다. 따라서, 조작자는 공작 기계(10)를 제어, 프로그래밍 또는 조정할 수 있거나, 예를 들어 공작 기계(10)의 내부와 접촉하지 않고 진단(diagnostics)을 수행할 수 있다. 조작자 인터페이스(28)는 바람직하게는 조작 유닛이고, 이는 제어 명령을 입력하기 위한 적어도 하나의 입력 장치(30)를 포함한다. 조작자 인터페이스(28)는 예를 들어 모니터 스크린과 같은 출력 유닛(32)을 더 포함할 수 있다. 또한, 소위 터치 스크린, 즉 조합된 입력 및 출력 유닛을 사용하는 것도 고려할 수 있다.

또한, 기계의 실제 상태를 표현하기 위해, 예를 들어 적색 램프(34a), 주황색 또는 황색 램프(34b) 및 녹색 램프(34c)를 포함하는 상태 표시기(status indicator)(34)가 제공될 수 있다. 다시 말해, 상태 표시기(34)는 한 세트의 신호등과 다소 유사한 디자인일 수 있다. 상태 표시기(34)의 다른 설계가 쉽게 고려될 수 있다.

또한, 도 1은 센서(36), 특히 압전 가속 또는 고체 전파음 센서가 개략적으로 표현된다. 이 센서(36)는 바람직하게는 공구(20)에 가깝게 배치되고 표현되지 않은 측정 장치(38)에 무선 또는 케이블로 연결된다. 측정 장치(38)는 바람직하게는 제어 장치(40)에 통합될 수 있고, 제어 장치(40)는 바람직하게는 조작자 인터페이스(28)에 통합될 수 있다.

선택적으로 또는 부가 적으로, 마이크로폰 또는 음향 변환기로서 구성되고 광대역 주파수 스펙트럼, 예를 들어 가청 범위(20Hz 내지 20kHz) 또는 그 이상, 또한 초 저주파 및/또는 초음파 범위를 커버하는 센서(36)가 또한 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 구성된 센서(36)는 공구(20) 또는 공작 기계(10)의 다른 가동 구성요소(other moving components)로부터 일정한 거리에 배치될 수도 있다.

분명히, 공작 기계(10) 상에, 특히 기계 가공될 가공물(24)에 근접하여 복수의 이들 센서(36)를 배치하는 것도 고려될 수 있다.

도 2a는 원칙적으로 도 1에 따른 공작 기계(10)에 대응할 수 있거나 또는 적어도 유사할 수 있는 공작 기계(10)의 단순화된 상위 투시도(perspective top view)를 도시한다. 명확성의 이유로, 도 2a에 표현된 디자인은 엔클로저(12) 또는 조작자 인터페이스(28) 또는 트래픽-신호 유형 조명(traffic-signal type lights)(34)의 세트를 갖지 않는다.

도 2a는 간략화된 형태의 가공물 마운트(26)를 도시한다. 이는 가이드(guide)(44)를 따라 축 방향으로 움직일 수 있는 가공물 캐리어(workpiece carrier)(42)에 배치된다. 공구(20)를 기계 가공 할 목적으로 가공물 홀더들(26, 26') 사이 제 위치에 가공물(24)을 고정하기 위해 가공물 캐리어(42)에 대향하는 가이드(44)의 축 방향 단부(an axial end)에 추가 가공물 홀더(further workpiece holder)(26')를 갖는 추가 가공물 캐리어(further workpiece carrier) 또는 심압대(tailstock)(42')를 제공하는 것이 고려될 수 있다.

본 경우에서, 공구(20)는 공구 케이스(tool casing)(46)를 포함하고, 이 공구 케이스(46)는 스핀들 헤드(18)에 배치되고 공구(20)를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있다. 가속 또는 고체 전파음 센서(36)가 스핀들 헤드(18)에 개략적으로 표현된다. 대응하는 고체 전파음 센서(36)는 특히 추가적으로 가공물 캐리어(42) 또는 가공물 캐리어(42')에 배치될 수 있다.

도 2b는 하나 이상의 고체 전파음 센서(36)에의 측정 장치(38)의 전기적 연결 및/또는 무선 연결이 개략적으로 표현된다. 또한, 제어 장치(40)와 조작자 인터페이스(28)의 연결이 도시되며, 이는 도 2a에는 표현되어 있지 않으며, 한 세트의 신호등(34)의 형태로 상태 표시기에 대한 예시적으로 파선으로 표시된 연결이 도시된다.

공작 기계(10)의 제어 시스템(고 차원)으로의 연결(48)이 도 2b에 더 도시된다.

가공물(24)을 기계 가공하는 목적을 위해, 먼저 가공물(24)이 가공물 홀더(26)에 의해 홀딩(held)되도록 가공물은 가공물 홀더(26)에 먼저 삽입되고, 바람직하게는 클램핑된 제 위치에 고정된다. 공구(20)와 스핀들 헤드(18)는 공구(20)가 기계 가공하기 위해 가공물(24)로 움직일 수 있도록 이동 가능하도록 구성된다. 이 경우 공구(20), 특히 전체 스핀들 헤드(18)가 가공물(24)의 포괄적인 기계 가공을 보장하기 위해 하나 이상의 공간 방향에 의해 이동 가능하도록 구성되는 것이 특히 바람직하다.

공구(20)가 이미 회전하지만 가공물(24)이 아직 기계 가공되지 않은 상태에서, 제어 장치(40)는 기준 스펙트럼(50)(또는 배경 스펙트럼)의 기록을 개시할 수 있다. 이 경우, 제어 장치(40)는 적어도 하나의 고체 전파음 센서(36)의 신호를 직접 또는 간접적으로, 즉 측정 장치(38)를 통해 판독하고, 시계열(time series)로 기록된 신호를 주파수 표현으로 변환한다. 이 목적을 위해 이용 가능한 다수의 알고리즘이 존재하며, 바람직하게는 본 경우에 고속 푸리에 변환 알고리즘(FFT)이 사용된다. 이러한 기준 스펙트럼(50)은 도 3a에 개략적으로 표현된다.

본 명세서에서 시계열로서 이해되는 것은 공작 기계(10)의 진동 진폭, 즉 고체 전파음이다.

공작 기계(10)의 진동의 진폭, 즉 고체 전파음이 그 주파수 성분에 대해 감지/계산/표현되는 표현은 주파수 도메인으로 이해된다. 주파수 도메인은 공작 기계(10)가 진동하고 있는 진폭 및 주파수에 대한 정보를 제공한다.

가공물(24)이 공구(20)에 의해 기계 가공, 바람직하게는 연삭 또는 연마될 때, 고체 전파음 센서(36)에 의해 감지될 수 있는 신호, 즉 공작 기계(10)의 고체 전파음은 변한다. 이 경우 제어 장치(40)는 소위 실제 스펙트럼(54)을 기록할 수 있으며, 즉, 고체 전파음 센서(36)의 신호를 판독하고 주파수 도메인으로 변환할 수 있다. 기준 스펙트럼(50)은 차분 스펙트럼(56)을 획득하기 위해, 이와 같이 획득된 실제 스펙트럼(54)으로부터 감산(subtracted)될 수 있다. 대응하는 실제 스펙트럼(54)은 도 3b에 예시적으로 도시된다. 대응하는 차분 스펙트럼(56)은 도 3c에 예시적으로 도시된다.

보통, 이러한 스펙트럼은 상이한 소위 피크(peaks)(52)를 갖는다. 이러한 피크(52)는 특정 주파수에서 고체 전파음의 얼마나 많은 파워가 존재 하는지를 나타낸다. 피크(52)는 주로, 예를 들어 공구(20)의 회전과 같은 주기적인 모션의 발생의 결과로서 생성된다. 피크(52)는, 고장 기계(10)의 작동 중에 발생할 수 있는 지배적인 또는 특징적인 고체 전파음 주파수(dominant, or characteristic, structure-borne sound frequencies)를 나타낸다. 통상적으로, 이러한 피크(52)는 "샤프(sharp)"하지 않지만, 주파수 도메인에서 정의의 특정 부족(certain lack of definition), 즉 폭(width)을 갖는다. 이는 특히 고체 전파음 신호가 부분적으로 감쇠(damped)된다는 사실과 연관이 있으며, 특히 공작 기계(10)에서의 고체 전파음 신호의 특정 분산은 고체 전파음이 고체 전파음의 소스로부터 고체 전파음 센서(36)로 전파될 때 발생한다.

기준 스펙트럼(50)은 차분 스펙트럼(56)의 빠른 계산을 가능하게 하기 위해 제어 장치(40)의 저장 유닛에 저장될 수 있음을 이해할 수 있다.

공작 기계(10)의 작동 중에, 실제 스펙트럼(54)은 대응하는 차분 스펙트럼(56)을 획득하기 위해, 연속적으로 결정되고 기준 스펙트럼(50)으로부터 감산되는 것이 바람직하다.

차분 스펙트럼(56)에 포함된 파워, 즉 차분 스펙트럼(56)의 곡선 아래 영역이 합산(added up)된다.

이 경우에, 이상적인 특성 피크(52)에 의해 도 4에 개략적으로 표현된 피크(52)에 포함된 파워는 다음과 같이 결정될 수 있다: 라인(58 및 60)에 의해 정의된 영역의 영역 콘텐츠(area content) 및 피크(52)는 그 자체로 공지된 방식으로 계산될 수 있다. 이 경우, 라인(58, 60)은 최대 피크(62) 주위에서 대칭으로 배치된다. 이러한 방식으로 획득된 모든 영역은 그 다음 합산된다.

이 방법은 단지 예시로서 인용되는 것으로 이해된다. 또한, 수치 적분(numerical integration)의 방식으로 차분 스펙트럼(56)의 각각의 이산 값을 합산하는 것도 고려할 수 있다. 스펙트럼 아래의 하위 영역을 결정하기 위해, 차분 스펙트럼의 값은 대응하는 간격 폭(또한 이 경우 스펙트럼의 분해도라고도 함)을 곱한다. 이와 같이 획득된 하위 영역은 스펙트럼에 포함된 영역 및 파워를 결정하기 위해 추가된다.

그 다음, 도 5에 개략적으로 표현된 바와 같이, 차분 스펙트럼(56)에 포함된 파워는 시간에 따라 플롯(plotted)될 수 있다. 도 5에서, 차분 스펙트럼(56)에 포함된 파워는 세로축(ordinate)을 따라 플롯되고, 시간은 가로축(abscissa)을 따라 플롯된다. 이러한 방식으로, 펄스(64)의 유형이 결정될 수 있으며, 이 펄스(64)는 배경 잡음, 즉 기준 스펙트럼(50)과 관련하여 광대역 고체 전파음 신호의 파워의 크기에 대한 정보를 제공한다.

이는 다시 말하면, 펄스(64)의 진폭이 작을수록, 공작 기계(10)의 추가적인 고체 전파음이 덜 획득된다는 것을 의미한다. 가공물(24)이 공작 기계(10)에 의해 아직 기계 가공되지 않는 상태에서, 부가적인 고체 전파음이 존재하지 않는 것이 바람직하다. 이는 펄스(64)가 비교적 낮은 진폭, 바람직하게는 0에 가깝다는 것을 의미한다. 그러한 상태는 예를 들어 도 5의 펄스(64)의 경우에 참조 번호(66 및 68)에 의해 도시된다.

가공물(24)의 기계 가공의 강도가 증가함에 따라, 부가 고체 전파음 또한 증가한다. 그 결과, 차분 스펙트럼(56)에 포함된 파워가 증가하고, 궁극적으로는 펄스(64)의 진폭이 증가한다. 이러한 상태는 예를 들어 도 5의 펄스(64)의 경우 기준(70)에 의해 도시된다.

이 펄스(64)를 평가함으로써, 공작 기계(10)의 실제 상태가 간단한 방식으로 결정될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 획득된 펄스(64)에 대해 임계 값이 정의될 수 있고, 대응하는 임계 값이 초과되면, 예를 들어 경보 신호가 작동자에게 출력될 수 있다.

또한, 가공물(24) 또는 공작 기계(10)에 대한 손상을 방지하거나, 심지어 조작자에게 임의의 위험을 방지하기 위해, 임계 값을 초과할 때 자동 결합 방식으로 공작 기계(10)를 스위치 오프(switch off)하는 것이 더 가능하다.

더욱이, 가공물(24)의 기계 가공이 차분 스펙트럼(56)의 포함된 파워에 따라, 즉 추가 고체 전파음에 따라, 궁극적으로 펄스(64)에 의존하여 제어되도록, 공작 기계(10)의 인피드 또는 기계 가공 속도를 조정할 수 있다.

도 6에 고도로 단순화된 방식으로 도시되어 있으며, 개략적인 흐름도에 기초하여, 공작 기계(10)의 실제 상태를 결정하기 위한 예시적인 방법이 있다. 이 경우에, 제1 단계(72)에서, 적어도 하나의 고체 전파음 센서(36), 바람직하게는 압전 사운드 센서(36)를 포함하는 측정 장치(38)가 제공된다. 다음 단계(74)에서, 공작 기계(10)의 고체 전파음 신호가 획득되고, 다음 단계(76)에서, 획득된 고체 전파음 신호에 의해 공작 기계(10)의 실제 상태가 결정된다. 차분 스펙트럼(56)은 광대역 기준 스펙트럼(50) 및 광대역 실제 스펙트럼(54)으로부터 형성되며, 여기서 공작 기계(10)의 실제 상태는 차분 스펙트럼(56)에 기초하여 결정된다. 그 다음, 다음 단계(78)에서, 공작 기계(10)의 실제 상태는 출력될 수 있다.

바람직하게, 차분 스펙트럼(56)의 파워는 단계(74)에서 공작 기계(10)의 고체 전파음 신호의 획득과 단계(76)에서 공작 기계(10)의 실제 상태의 결정 사이에서 평가된다. 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.

단계(80)에서, 기준 스펙트럼(50)은 획득된 고체 전파음 신호에 기초하여 컴파일(compiled)되며, 이 경우 공작 기계(10)가 작동하는 동안 바람직하게 고체 전파음 신호가 감지되지만, 가공물(24)은 아직 기계 가공되지 않는다. 추가의 단계(82)에서, 실제 스펙트럼(54)은 고체 전파음 신호에 기초하여 결정되며, 고체 전파음 신호는 공작 기계(10)가 가공물(24)을 기계 가공하는 동안 기록된다. 스펙트럼, 즉 실제 스펙트럼(54) 및 기준 스펙트럼(50)의 결정에서, 고체 전파음 신호는 바람직하게는 FFT에 의해 주파수 도메인으로 변환된다.

다음 단계(84)에서, 기준 스펙트럼(50)은 실제 스펙트럼(54)으로부터 감산되고, 결과적으로 차분 스펙트럼 (56)이 결정되고, 차분 스펙트럼(56)에 포함된 파워가 합산된다. 다음 단계(86)에서, 차분 스펙트럼(56)에 포함된 파워는 시간에 따른 진폭으로서 표현/평가된다. 그 다음, 단계(76)에서, 공작 기계(10)의 실제 상태는 이 진폭에 기초하여 결정될 수 있다.

공작 기계(10)의 고체 전파음은 연속적으로 또는 준 연속적으로 획득되는 것이 바람직하며, 각각의 시간 포인트에서 차분 스펙트럼(56), 특히 차분 스펙트럼(56)의 파워 및 추가의 고체 전파음을 결정하기 위해, 그에 의해 획득된 실제 스펙트럼(54)으로부터 기준 스펙트럼(50)이 감산된다. 시간에 따라 차분 스펙트럼(56)에서 이와 같이 획득된 파워의 특성은 펄스(64)와 동일하다.

공작 기계(10)의 실제 상태는 각각의 시간 포인트에서 결정될 수 있다. 일반적으로, 따라서, 공작 기계(10)의 실제 상태를 직접 또는 약간의 지연만으로 결정하는 것이 가능하여, 초기 단계에서 오동작을 식별할 수 있고 공작 기계(10)에 대한 손상을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 이러한 방식으로, 예측이 가능해진다. 예를 들어, 펄스(64)의 즉각적인 상승(instantaneous rise)의 결정의 결과로서, 추가 특성이 추정될 수 있다. 따라서, 공작 기계(10)가 허용 범위 외에서 작동되기 전에도 이에 따라 반응할 수 있다.

공구(20)의 회전 속도 또는 가공물(24)의 인피드 속도와 같은 제어 변수가 실제 상태에 기초하여 조절될 수 있기 때문에, 자기 조절 공작 기계(self-regulating machine tool)(10)를 생성하는 것이 또한 생각할 수 있어, 획득된 고체 전파음 신호, 특히 획득된 펄스(64)의 진폭이 가능한 한 허용 가능한 범위 내에서 유지되도록 한다. 따라서, 자게 조절 공작 기계(10)는 조작자에 의해 설정된 공작 기계(10)보다 더 빠르고 더 정밀하게 제어될 수 있다.

Claims

공작 기계(10), 특히 연삭 기계에 있어서,
상기 공작 기계(10)에 배치된 측정 장치(38) - 상기 측정 장치(38)는 적어도 하나의 고체 전파음 센서(36)를 포함함 -, 및
상기 측정 장치(38) 및 공구 유닛(22)에 연결될 수 있는 제어 장치(40)
를 포함하고,
상기 제어 장치(40)는,
상기 측정 장치(38)에 의해, 상기 공작 기계(10)에 의해 야기된 고체 전파음 신호를 획득하고,
광대역 기준 스펙트럼(50) 및 광대역 실제 스펙트럼(54)으로부터 차분 스펙트럼(56)을 형성함으로써, 상기 공작 기계(10)의 실제 상태를 나타내는 상태 변수를 결정하도록 구성되는
공작 기계(10).
제1항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
시간 동작에서 상기 차분 스펙트럼(56)의 파워를 평가하도록 더 구성되는
공작 기계(10).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
상기 고체 전파음 신호를 주파수 도메인으로 변환함으로써,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및/또는 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)을 결정하도록 구성되는
공작 기계(10).
제3항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
상기 고체 전파음 신호를 상기 주파수 도메인으로 푸리에 변환함으로써,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및/또는 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)을 결정하도록 구성되는
공작 기계(10).
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
상기 고체 전파음 신호를 상기 주파수 도메인으로 고속 푸리에 변환함으로써,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및/또는 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)을 결정하도록 구성되는
공작 기계(10).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
상기 고체 전파음 신호를 상기 주파수 도메인으로 변환함으로써,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)을 결정하도록 구성되는
공작 기계(10).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
상기 공작 기계(10)가 작동 중이지만, 가공물(24)은 아직 기계 가공되지 않은 상태에서 상기 고체 전파음 신호의 변환을 기준 스펙트럼(50)으로서 기록하도록 구성되는
공작 기계(10).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
가공물(24)의 각각의 기계 가공 전에 새로운 기준 스펙트럼(50)을 결정하도록 구성되는
공작 기계(10).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계(10)는,
상기 제어 장치(40)로부터 수신하고, 상기 차분 스펙트럼(56)의 상기 파워의 상기 시간 동작을 출력하도록 구성되는 출력 유닛(32; 34)
을 포함하는 공작 기계(10).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계(10)는,
공구 유닛(22)
을 포함하고,
상기 공구 유닛은,
공구(20), 특히 적어도 하나의 연삭 디스크를 지지 및 구동하기 위한, 특히 스핀들 헤드를 갖는, 공구 스핀들(tool spindle)(18)
을 갖고,상기 제어 장치(40)는,
상기 고체 전파음 신호에 기초하여 상기 공구 유닛(22)을 제어하도록 구성되는
공작 기계(10).
공작 기계(10), 특히 연삭 기계의 실제 상태를 결정하기 위한 방법에 있어서,
측정 장치(38)를 제공하는 단계(72) - 상기 측정 장치(38)는 적어도 하나의 고체 전파음 센서(36), 바람직하게는 압전 사운드 센서 또는 마이크로폰을 포함함 -,
상기 공작 기계(10)의 고체 전파음 신호를 획득하는 단계(74), 및
상기 고체 전파음 신호에 기초하여 상기 공작 기계(10)의 실제 상태를 결정하는 단계(76)
를 포함하고,
차분 스펙트럼(56)은,
광대역 기준 스펙트럼(50) 및 광대역 실제 스펙트럼(54)으로부터 형성되고,
상기 공작 기계(10)의 실제 상태는,
상기 차분 스펙트럼(56)에 기초하여 결정되는
방법.
제11항에 있어서,
상기 차분 스펙트럼(56)의 파워는 시간 동작에서 평가되는
방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및/또는 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)이,
상기 고체 전파음 신호를 주파수 도메인으로 변환함으로써 결정되는
방법.
제13항에 있어서,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및/또는 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)이,
상기 고체 전파음 신호를 상기 주파수 도메인으로 푸리에 변환함으로써 결정되는
방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및/또는 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)이,
상기 고체 전파음 신호를 상기 주파수 도메인으로 고속 푸리에 변환함으로써 결정되는
방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광대역 기준 스펙트럼(50) 및 상기 광대역 실제 스펙트럼(54)이,
상기 고체 전파음 신호를 상기 주파수 도메인으로 변환함으로써 결정되는
방법.
제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 스펙트럼(50)은,
상기 공작 기계(10)가 작동 중이지만, 가공물(24)이 아직 기계 가공되지 않은 상태에서 결정되는
방법.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계(10)의 상태의 변화를 검출하기 위해,
기준 스펙트럼(50)의 갱신된 기록시, 상기 새로운 기준 스펙트럼이,
상기 저장된 기준 스펙트럼과 비교되는
방법.
제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치(40)는,
가공물(24)의 각각의 기계 가공 전에 새로운 기준 스펙트럼(50)을 결정하도록 구성되는
방법.
제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차분 스펙트럼(56)의 상기 파워의 상기 시간 동작은,
출력 유닛(32; 34)에서 출력되는
방법.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
새로운 기준 스펙트럼(50)은,
가공물(24)의 각각의 기계 가공 전에 기록되는
방법.
기계 제어 프로그램(machine control program)에 있어서,
상기 기계 제어 프로그램이 상기 제어 장치(40)에서 실행될 때, 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 상기 방법의 단계들을 상기 제어 장치(40)가 실행하도록 구성되는 프로그램 코드(program code)를 포함하는
기계 제어 프로그램.