KR20200015351A - 대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물, 특히 공구 또는 가공물을 기계적으로 스캐닝하기 위한 장치 및 방법 및 이와 같은 장치의 구동 및/또는 이와 같은 방법의 수행을 위한 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장치(10)를 이용하여 대상물(22), 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물(22), 특히 공구 또는 가공물을 기계적으로 스캐닝하기 위한 방법에 관한 것으로, 장치(10)는 구동 장치(12), 구동 장치(12)에 의해 부동 위치와 설정 가능한 시험 위치 사이에서 움직일 수 있는 스타일러스(18)로서, 대상물(22)이 시험 위치에서 이상적 위치를 차지하는 것인, 스타일러스(18), 및 장치를 제어하기 위한 제어 유닛(20)을 포함하고, 방법은 다음 단계들:
- 제어 유닛(20)을 이용하여 시험 위치로부터 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 부동 위치로부터 멀어져 시험 위치 둘레로 연장되는 공차 영역(T)을 정의하는 단계, 및
- 공차 영역(T)에서 정치 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역(S)을 제어 유닛(20)을 이용하여 정의하는 단계를 포함하고,
- 스타일러스(18)가 공차 영역(T) 내에서 또는 이물질 감지 영역(S) 내에서 대상물(22)을 검출한 경우, 제어 유닛(20)은 대상물 확인 신호를 생성하고, 그리고
- 스타일러스(18)가 공차 영역(T) 내에서 대상물(22)을 검출하지 않는 경우 제어 유닛(20)은 오류 신호를 생성한다.
또한, 본 발명은 이와 같은 방법을 수행하기 위해 및/또는 이와 같은 장치(10)를 구동시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

Description

대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물, 특히 공구 또는 가공물을 기계적으로 스캐닝하기 위한 장치 및 방법 및 이와 같은 장치의 구동 및/또는 이와 같은 방법의 수행을 위한 컴퓨터 프로그램{Apparatus and method for monitoring objects, particularly tools of tooling devices, and/or mechanically scanning objects, in particular tools or workpieces and a computer program for driving such a device and/or performing such a method}

본 발명은 대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물, 특히 공구 또는 가공물을 기계적으로 스캐닝하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 방법을 수행하기 위해 설비된 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 방법의 수행 및/또는 그러한 장치의 구동을 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

사이클 속도가 짧은 전자동 생산 설비의 사용 시 연속적인 품질 보장 및 모든 제조 단계의 검수가 필요하다. 예컨대 결함이 있거나 파손된 공구, 잘못 도입되거나 배출된 가공물, 또는 잠긴 공구를 인식할 수 있고, 관련 작업 장치에서 불량품 및 후속 피해를 방지하기 위해, 주로 스타일러스(stylus)를 이용하는 촉각 측정이 수행되고, 이러한 스타일러스에 의해 해당 공구 및/또는 가공물이 스캐닝된다. 그러한 스타일러스는 예컨대 구동 장치를 이용하여 부동 위치로부터 설정 가능한 각도 위치(시험 위치)로, 그리고 다시 되돌아 이동할 수 있고, 특히 회동(pivoting)할 수 있으며, 이러한 구동 장치는 일반적으로 전기 모터를 포함한다.

전기 구동 장치 및 이러한 전기 구동 장치를 이용하여 회전 축 둘레에서 부동 위치와 시험 위치 사이에서 회전할 수 있는 스타일러스를 포함하는 공구 또는 가공물의 감시 장치는 예컨대 공개문헌 DE 102 18 315 A1에 설명되어 있다. 여기서 스타일러스는 평형추와 연결되어 있을 수 있고, 평형추는 전기적 구동 장치가 예컨대 정전 시 비활성화될 때 스타일러스를 그 일시적 위치에 유지시키거나 시험 위치로부터 멀어지면서 회동하게 한다. 또한, 평형추는 스타일러스의 각도 위치와 상관없이 항상 동일한 모멘트가 구동 장치에 작용하도록 하는 역할이다.

스타일러스가 시험 위치에서 대상물, 특히 공구 또는 가공물을 스캐닝하면, 구동 장치는 이에 해당하는 신호(대상물 확인 신호)를 생성하고, 여타 경우에 해당 대상물이 존재하지 않거나 올바르게 위치 결정되어 있지 않음이 확인된다. 따라서 시험 위치는 이상적인 경우 스타일러스와 대상물의 접촉이 예상되는 위치를 나타낸다. 공구는 이 경우 이상적 위치를 차지한다. 예컨대 공구가 이상적 위치에 있으면, 스타일러스는 시험 위치에서 공구와 접촉함에 따라 특정한 저항을 기록하고, 이 저항은 한편으로 공구가 존재하는 것을 암시하고 다른 한편으로 공구가 이상적 위치에 있음을 암시한다. 그러므로 이 경우 생성되는 대상물 확인 신호는 "OK 알림"이다. 대안적으로 전혀 신호가 생성되지 않을 수 있다. 2가지 경우에서 예정된 가공 절차는 변경 없이 진행된다.

현재, 전술한 방식으로 대상물의 위치를 수 십분의 일 밀리미터 단위까지 정확하게 결정하는데 어려움이 없다. 그러나 공구의 구동 중 및 공구 교체 시 공구의 위치가 달라질 수 있어서, 공구는 더 이상 이상적인 위치를 차지하지 않게 된다. 한편, 이상적 위치와의 특정한 편차는, 공구로 가공된 가공물의 정확도에 손실이 발생하지 않으면 전적으로 허용될 수 있다. 따라서 DE 30 03 431 A1으로부터, 이상적 위치에 대한 공차 영역(tolerance region)을 정의하고 이상적 위치와의 편차가 공차 영역 내에 있을 때 대상물 확인 신호를 생성하거나 신호를 아예 생성하지 않는 것이 공지되어 있다.

시험 위치에서 또는 공차 영역 내에서 저항이 기록되지 않거나, 시험 위치의 도달 전에 또는 공차 영역의 도달 전에 이미 저항이 기록되면, 오류 신호가 생성되고, 오류 신호는 예컨대 음향 신호 및/또는 광학 신호를 트리거하고 및/또는 공구를 비활성화하며 이후의 가공 절차를 중단시킨다.

공구가 이상적 위치 내에 있거나 공차 영역 내에 있더라도, 예컨대 스캐닝될 대상물 위에 축적된 절삭칩과 같은 이물질에 의해 오류 신호가 출력될 수 있다. 적용 경우에 따라 이후 가공 절차는 예컨대 가공되는 가공물의 정확도가 손상되는 일 없이 진행될 수 있다. 오류 신호가 생성된 경우에, 이 오류 신호가 손상된 공구 또는 이상적 위치로부터 현저한 편차로 위치 결정된 공구로 인하여 또는 절삭칩에 의해 생성된 것인지의 여부를 점검해야 한다. 이를 위해 작업자는 공구를 점검하고, 공구를 대체해야 할지 또는 새로 위치 결정해야 할지의 여부 또는 가공 절차를 다른 조처 없이 진행할 수 있을지의 여부를 결정해야 한다. 후자의 경우 오류 신호는 불필요한 지연을 야기한다.

본 발명의 일 실시예의 과제는, 공구 장치의 공구와 같은 대상물을 감시하고 방법 및/또는 가공물 또는 공구와 같은 대상물의 기계적 스캐닝을 위한 구동 방법을 제공하되, 이러한 방법에 의하여 이물질로부터 야기된 오류 신호를 잘못 위치 결정되거나 손상된 스캐닝 대상물, 특히 가공물 및 공구로부터의 오류 알림과 구분할 수 있고 이물질로부터 야기된 오류 신호를 가공 절차가 중단되지 않아도 되는 방식으로 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형성예의 기초를 이루는 과제는, 이러한 방법을 수행하기 위해 설비되는 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 일 형성예의 기초를 이루는 과제는, 이 방법을 수행하고 및/또는 이와 같은 장치를 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.

이러한 과제는 제1항, 제3항 및 제5항에 기재된 특징들에 의하여 해결된다. 유리한 실시 형태들은 종속항들의 주제이다.

본 발명의 일 실시 형태는 장치를 이용하여 대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 가공물 또는 공구와 같은 대상물을 기계적으로 스캐닝하기 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 장치는 구동 장치, 구동 장치를 이용하여 부동 위치와 설정 가능한 시험 위치 사이에서 이동할 수 있는 스타일러스로서, 시험 위치에 있는 대상물이 이상적 위치를 차지하는 것인, 스타일러스, 및 장치를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

- 제어 유닛을 이용하여 공차 영역을 정의하는 단계로서, 공차 영역은 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 부동 위치로부터 멀어져 시험 위치 둘레로 연장되는 것인, 공차 영역의 정의 단계, 및

- 제어 유닛을 이용하여 공차 영역에서 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역을 정의하는 단계로,

- 스타일러스가 공차 영역 내에서 또는 이물질 감지 영역 내에서 대상물을 검출하는 경우 제어 유닛은 대상물 확인 신호를 생성하고, 그리고

- 스타일러스가 공차 영역 내에서 대상물을 검출하지 않는 경우 제어 유닛은 오류 신호를 생성하는 것인, 이물질 감지 영역의 정의 단계.

제안된 바에 따르면, 시험 위치 둘레에서 대칭으로 연장되는 공차 영역이 선택될 수 있다. 스타일러스가 대상물과 마주치는 확률은 공차 영역 내에서 최대이다. 대부분의 경우 스타일러스는 회전 운동을 실행함으로써, 공차 영역은 허용 가능한 각도 편차를 참조하여 제공될 수 있는데, 예컨대 ±1°로 그러하다. 스타일러스가 병진 운동을 수행하면, 공차 영역은 허용 가능한 구간 편차를 참조하여 제공될 수 있는데, 예컨대 ±0.1 ㎜로 그러하다. 공차 영역이 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로 그리고 부동 위치로부터 멀어져 시험 위치 둘레로 연장되기 위해, 편차의 값은 일 방향 및 타 방향에서 동일함으로써, 대칭적인 연장이 이루어진다. 편차의 값은 한편으로 통계적 관찰을 참조하여 선택될 수 있어서, 일반적으로 공구의 구동 중 및 공구 교체 시 발생하는 이상적 위치와의 편차는 고려될 수 있다. 다른 한편으로, 이 값은 가공물 가공의 필요한 정확도를 고려하여 선택될 수 있다.

또한, 제안된 바에 따르면, 공차 영역에서 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역이 정의된다. 이러한 이물질 감지 영역은 특히 절삭칩과 같은 이물질을 감지하기 위해 역할이어서 절삭칩 감지 영역으로도 지칭될 수 있다. 스타일러스는 부동 위치로부터 시작하여 항상 확정된 스캐닝 방향을 따라 감시해야 할 대상물 쪽으로 이동한다. 특히 절삭칩과 같은 이물질은 감시해야 할 대상물로부터의 모든 측면에 통계적으로 균등하게 분포하면서 이격되어 있다. 따라서 스타일러스는 감시해야 할 대상물과 이물질이 접촉할 수 있기 전에 이러한 이물질을 검출한다. 이로부터 서두에 언급한 상황, 즉 종래 기술에 공지된 바와 같이 공구 장치의 공구를 감시하기 위한 방법 및 장치에서 오류 신호가 출력되고 이후 가공 절차가 중단되는 상황이 발생한다.

이미 언급한 바와 같이, 공차 영역은 일반적으로, 이상적 위치에 대해 발생하는 감시할 대상물의 편차가 무시될 수 있고 오류 신호를 야기하지 않도록 선택될 수 있다. 그 결과, 스타일러스가 이물질 감지 영역에서 저항을 기록하면, 이러한 저항은 매우 확률적으로 이물질 및 특히 절삭칩에 의해 야기된 것이다. 그러므로 제안된 바에 따르는 방법에 의하여, 이물질에 의해 야기된 오류 신호를 공구의 파손 또는 손상에 의해 야기된 오류 신호와 구분할 수 있다. 첫 번째 경우에 스타일러스가 이물질 감지 영역 내에 있으면, 오류 신호가 출력되지 않는다.

제안된 바에 따르면, 이물질 감지 영역의 크기는 사용자에 의해 선택될 수 있고, 그 결과, 사용자는 특히 어떤 절삭 축적물을 허용할 수 있는지를 결정할 수 있다. 따라서 이물질로 인한 가공 절차의 중단은 방지된다.

다른 실시예에 따르면, 방법은 다음의 단계를 포함한다:

- 이물질 감지 영역 내에 대상물이 검출된 경우 이물질 인식 신호의 생성.

스타일러스가 이물질 감지 영역 내에서 저항을 기록하면, 이 실시예에 따르면 이물질 인식 신호가 출력되고, 이 신호는 대상물 확인 신호의 특수한 경우에 해당하여 오류 신호가 아니다. 이물질 인식 신호가 출력되면, 이후 가공 절차는 중단되지 않는다. 이 경우, 사용자는 이물질 인식 신호의 수를 정의할 수 있다. 이러한 신호 수를 초과하면, 암시 신호가 생성될 수 있다. 이물질 인식 신호들이 빈번히 생성되면, 관련 공구가 최적으로 설정되어 있지 않거나 마모되어 있음을 암시할 수 있다.

다른 실시예의 기준에 따라, 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 전송 장치를 이용하여 검수 장치에 대상물 확인 신호, 오류 신호 및/또는 이물질 인식 신호를 전송하는 단계.

검수 장치는 제안된 바에 따르는 복수의 장치들과 통신할 수 있다. 검수 장치는 장치에 의해 수행된 각 측정 공정을 기록하고, 얼마나 많은 대상물 확인 신호, 오류 신호 및 이물질 인식 신호가 특정한 시간 내에 생성되었는지를 계수할 수 있다. 따라서 가공물은 공구 시험을 거칠 수 있어서, 추적성 및 오류 분석이 수행될 수 있다. 또한, 매우 신뢰할 만하거나 매우 취약한 공구 및/또는 공구 장치를 식별할 수 있다.

다른 실시예의 기준에 따라 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 부동 위치로부터 제1 속도로 스타일러스를 가속화하는 단계, 및

- 제1 속도로부터 이보다 낮은 제2 속도로 스타일러스를 감속 제동하는 단계로, 스타일러스가 공차 영역 내에서 제2 속도로 움직이게 하는 방식으로 감속 제동하는 단계.

스타일러스는 일반적으로 매우 슬림하고 강한 가속 및 지연 시 떨리기 시작할 수 있다. 이러한 떨림으로 인하여 공구가 이상적 위치 내에 있음에도 불구하고 오류 신호가 발생할 수 있다. 또한, 스타일러스가 너무 높은 속도로 감시할 대상물에 닿으면 스타일러스는 손상될 수 있다. 물론, 스타일러스가 해당 대상물의 감시를 위해 필요로 하는 시간은 가급적 짧게 유지하는 것이 필요하다. 그러므로 DE 10 2016 103 381 A1으로부터 스타일러스를 부동 위치로부터 시작하여 우선 높은 속도로 가속화하고 이후 감시해야 할 대상물과 충분한 간격을 두어 더 낮은 속도로 감속 제동함으로써, 스타일러스가 보다 부드럽게 허용 가능한 떨림으로 감시해야 할 대상물에 맞닿게 되는 것이 공지되어 있다.

제안된 바에 따르면, 스타일러스는 부동 위치로부터 보다 높은 제1 속도로 가속화되고, 이러한 속도는 이물질 감지 영역을 통과할 때 가급적 길게 유지된다. 스타일러스가 감속 제동되면, 스타일러스는 공차 영역의 도달과 함께 보다 낮은 제2 속도로 움직인다. 이를 통해 떨림이 감소하고 대상물과 보다 부드러운 접촉이 가능하게 된다. 이물질, 특히 절삭칩은 감시해야 할 대상물에 비해 현저히 더 가요적이어서, 이물질 감지 영역 내에서 보다 높은 제1 속도로 이물질에 맞닿는 것은 스타일러스의 손상을 야기하지 않는 것으로 확인되었다. 절삭칩이 어떻게 형성되는 지에 따라 이러한 절삭칩은 스타일러스를 이용하여 압축되거나 스타일러스의 힘이 절삭칩을 더욱 압축하기에 충분하지 않다. 첫 번째 경우에 스타일러스에서 저항이 증가하긴 하나 그럼에도 불구하고 스타일러스는 저항이 너무 커질 때까지는 감시해야 할 대상물까지 계속 이동한다. 이후 스타일러스는 짧은 시간동안 정지한 채로 있다가 이후 도로 부동 위치로 돌아간다. 두 번째 경우 스타일러스는 즉시 정지하고 다시 부동 위치로 되돌아간다. 스타일러스가 정지하게 되는 위치가 공차 영역 내에 또는 이물질 감지 영역 내에 있는 한, 오류 신호가 출력되지 않는다.

이 실시예에서, 대상물의 감시를 위해, 특히 공구 장치의 공구를 감시하기 위해 요구되는 시간은 짧게 유지되고, 이는 전반적으로 가공물의 가공 시간 및 가공 비용에도 적용된다.

본 발명의 일 형성예는 대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물, 특히 가공물 또는 공구의 기계적 스캐닝을 하기 위한 장치에 관한 것으로, 이러한 장치는

- 구동 장치,

- 구동 장치에 의해 부동 위치와 설정 가능한 시험 위치 사이에서 이동할 수 있는 스타일러스로서, 대상물이 시험 위치에 있을 시 이상적 위치를 차지하는 것인, 스타일러스, 및

- 장치를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은,

- 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 부동 위치로부터 멀어져 시험 위치 둘레로 연장되는 공차 영역, 및

- 공차 영역에서 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역을 제어 유닛을 이용하여 정의할 수 있도록 설비된다.

제안된 바에 따르는 장치를 이용하여 달성될 수 있는 기술적 효과 및 이점은 본 방법에 대해 논의되었던 바에 상응한다. 요약하자면, 이물질에 의해 야기되는 오류 신호는 공구의 손상 또는 파손에 의해 야기되는 오류 신호와 구분될 수 있음을 밝혀둔다. 이물질로 인한 가공 절차의 중단 및 이와 결부된 휴지 시간은 방지될 수 있다.

다른 형성예에서, 제어 유닛은,

- 스타일러스가 부동 위치로부터 제1 속도로 가속화되고, 그리고

- 스타일러스가 제1 속도로부터 보다 낮은 제2 속도로 감속 제동되되, 스타일러스가 공차 영역 내에서 제2 속도로 움직이도록 감속 제동되는 방식으로 설비된다.

장치의 이러한 형성예에서, 대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하기 위해 요구되는 시간은 짧게 유지되고, 이는 전반적으로 가공물의 가공 시간 및 가공 비용에도 적용된다. 대부분의 경우 스타일러스는 공차 영역 내에서 가공물에 맞닿으므로, 공구는 보다 낮은 제2 속도에 근거하여 보호된다.

본 발명의 일 형성예는 전술한 실시 형태들 중 하나에 따르는 방법을 수행하고 및/또는 대상물, 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물, 특히 가공물 또는 공구의 기계적 스캐닝을 하기 위해 전술한 형성예들 중 하나에 따른 장치를 구동시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 프로그램이 제어 유닛에서 실행될 때 제어 유닛으로 하여금 다음의 단계를 수행하도록 만드는 프로그램 수단을 포함한다:

- 제어 유닛을 이용하여, 시험 위치로부터 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 부동 위치로부터 멀어져 시험 위치 둘레로 연장되는 공차 영역을 정의하는 단계, 및

- 제어 유닛을 이용하여 공차 영역에서 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역을 정의하는 단계로서,

- 스타일러스가 공차 영역 내에 또는 이물질 감지 영역 내에서 대상물을 검출하는 경우 제어 유닛은 대상물 확인 신호를 생성하고, 그리고

- 스타일러스가 공차 영역 내에서 대상물을 검출하지 않는 경우 제어 유닛은 오류 신호를 생성하는 것인, 이물질 감지 영역의 정의 단계.

제안된 바에 따르는 컴퓨터 프로그램으로 달성될 수 있는 기술적 효과 및 이점은 본 방법에 대해 논의되었던 바에 상응한다. 요약하자면, 이물질에 의해 야기되는 오류 신호는 공구의 손상 또는 파손에 의해 야기되는 오류 신호와 구분될 수 있음을 밝혀둔다. 이물질로 인한 가공 절차의 중단 및 이와 결부되어 비용을 발생시키는 휴지 시간은 방지될 수 있다.

또한, 컴퓨터 프로그램은 대상물 확인 신호, 오류 신호 및/또는 이물질 인식 신호의 전송 시 전송 장치를 이용하여 검수 장치에 연결될 수 있다. 특히 프로토콜 기록을 위해 그리고 암시 신호, 예컨대 어떤 종류의 신호의 특정한 개수를 참조로 하여 특정한 시간 내에 암시 신호를 정의할 때 컴퓨터 프로그램은 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이하 첨부 도면을 참조로 하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있게 하는 장치의 원리도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 보여주는 원리도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.

도 1에는 본 발명에 따른 장치(10)의 일 실시예가 원리도를 참조로 도시되어 있다. 장치(10)는 구동 장치(12)를 포함하고, 구동 장치는 예컨대 미도시된 전기 모터 및 회전 엔코더를 포함할 수 있다. 회전 엔코더는 경로 정보를 제공한다. 구동 장치(12)는 회전 운동을 제공하고, 회전 운동은 종동 샤프트(14)에 전달되며, 종동 샤프트는 회전축(R) 둘레에서 회전 가능하게 지지되어 있다. 종동 샤프트(14)는 스타일러스 홀더(16)와 연결되고, 스타일러스 홀더에 스타일러스(18)가 회전축(R)에 대해 수직으로 바깥쪽을 향하며 고정되어 있다. 또한, 장치(10)는 제어 유닛(20)을 포함하고, 제어 유닛을 이용하여 구동 장치(12) 및 특히 회전 엔코더에 의해 생성되는 다양한 신호들이 평가될 수 있으며, 이에 대하여 이후 더 정확하게 설명된다. 이를 위해 구동 장치(12)는 전기 도선들(21)을 이용하여 제어 유닛(20)과 연결되어 있다. 제어 유닛(20)은 전송 장치(28)를 구비하고, 전송 장치에 의해 제어 유닛은 검수 장치(30)와 무선으로 또는 유선으로 그리고 특히 양방향으로 정보를 교환할 수 있다. 검수 장치는 작업장의 관리 센터 내에 배치될 수 있다.

도 2는 스타일러스 홀더(16) 및 스타일러스(18)의 원리적 측면도를 도시한다. 또한, 총 4개의 감시할 대상물(22), 예컨대 보링기와 같은 공구(24) 또는 가공물이 도시되어 있다. 이하, 본 발명은 공구(24)로서 실시된 대상물(22)을 참조로 설명되며, 이러한 설명은 대상물(22)의 다른 실시 형태들에도 유사하게 전용될 수 있다.

대상물(22i) 또는 공구(24i)는 이상적 위치 내에 있다. 대상물들(22x) 또는 공구들(24x)은 이상적 위치 내에 있지 않다. 그러나 공구들(24x)이 차지하는 위치는 일반적으로 공구들(24)의 구동 중에 나타나는 편차, 예컨대 마모 또는 공구 교체에 의한 편차 내에서 움직인다. 이러한 편차가 설정 가능한 한계 내에서 유지되는 한, 이러한 편차는 본원에 미도시된 가공물의 가공에 무시해도 좋을 정도의 영향을 미치므로 허용될 수 있다.

이상적 위치 내에 있는 공구(24i)는 참조물(reference)로 사용될 수 있다. 교시 모드(teach mode)에서 스타일러스(18)는 이상적 위치에 있는 공구(24i)에 접근하고, 이로써 설정 가능한 시험 위치가 산출된다. 제어 유닛(20)은 공구들(24)이 이상적으로 어디에 배치되어야 할지의 정보를 수득한다. 설명한 바와 같이, 구동 시 공구들(24)이 이상적 위치와 편차가 있는 위치에 배치되는 것을 피할 수 없는데, 이때 특정한 편차는 허용될 수 있다. 그러므로 사용자는 공차 영역(T)을 정의할 수 있고, 공차 영역의 크기를 사용자 스스로 선택할 수 있다. 언급한 바와 같이, 스타일러스(18)는 도시된 실시예에서 회전축(R) 둘레에서 회전한다. 스타일러스(18)의 길이 및 이상적 위치와의 허용 가능한 편차에 따라 공차 영역은 예컨대 이상적 위치로부터 ±1°의 편차를 가지는 것으로 정의될 수 있다. 공차 영역(T)은 이상적 위치와 관련하여 대칭으로 형성되는 점을 유의해야 하는데, 허용되는 편차는 일 측 및 타 측에서 동일하기 때문이다.

또한, 본 발명에 따르면, 공차 영역(T)에서 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역(S)이 정의되고, 이물질 감지 영역의 크기는 자유 선택 가능하다. 예컨대, 이물질 감지 영역(S)의 크기는 5°이다. 이물질 감지 영역(S)은 이물질(26), 특히 절삭칩(26)을 감지하기 위해 역할한다.

장치는 다음의 방식으로 구동된다: 부동 위치에 있는 스타일러스(18)는 도 2에서 참조번호 18a로 표시되어 있다. 스타일러스(18)는 부동 위치로부터 시작하여 항상 고정적 스캐닝 방향(D)을 따라 감시해야 할 대상물(22) 쪽으로 움직인다. 이때 스타일러스(18)는 정지 상태로부터 제1 속도(v1)로 가속화된다. 서두에 언급한 바와 같이, 스타일러스(18)는 회전축(R) 둘레에서 회전함으로써, 제1 속도는 각속도를 가리킨다. 이물질 감지 영역(S) 안으로 절삭칩(26)이 진입하지 않는 한, 스타일러스(18)는 제1 속도(v1)를 우선 유지하나, 이후 감속 제동되어, 스타일러스는 공차 영역(T) 내에서 보다 낮은 제2 속도(v2)로 움직인다. 이미 공차 영역(T) 안으로 진입할 때 스타일러스(18)는 보다 낮은 제2 속도(v2)로 움직인다. 그러나 공구(24)의 감시를 위해 필요한 시간을 짧게 유지하기 위해, 제1 속도(v1)는 가급적 길게 유지됨으로써, 이물질 감지 영역(S)의 선택된 크기에 따라 이러한 이물질 감지 영역은 적어도 부분적으로 제1 속도(v1)로 통과된다.

공차 영역(T) 내에서 스타일러스(18)는 마찬가지로 각속도인 보다 낮은 제2 속도(v2)로 움직이되, 스타일러스가 공구(24)에 맞부딪힐 때까지 그러하다. 도 2에서는, 공구(24i)가 이상적 위치에 있는 것으로 가정해야 한다. 도 2에서 시험 위치에서 이상적으로 배치된 공구(24i)에 인접하는 스타일러스(18)는 참조번호 18c로 표시되어 있다. 공구(24i)에 인접함으로 인하여 스타일러스(18)는 구동 장치(12)가 정지하고 스타일러스(18)가 더 이상 추가로 움직이지 않을 만큼의 저항을 경험한다. 스타일러스(18)가 있는 위치는 시험 위치와 비교된다. 이미 언급한 바와 같이, 공구(24i)는 이상적 위치에 있어서, 스타일러스(18)는 시험 위치에 있고 따라서 대상물 확인 신호가 생성된다. 대상물 확인 신호는, 대상물(22), 이 경우 공구(24i)가 존재하고, 공차 영역(T) 내에 있음을 의미한다. 가공물의 이후 가공 절차는 수행될 수 있다.

이어서, 스타일러스(18)는 특히 보다 높은 제1 속도(v1)로 스캐닝 방향(D)에 반대되게 다시 부동 위치로 되돌아간다. 대안적으로, 스타일러스(18)는 다른 속도, 특히 더 높은 속도로 도로 부동 위치로 움직일 수 있다. 부동 위치로 되돌아갈 때 측정이 수행되지 않으므로, 시간 절감을 위해 속도는 가급적 높을 수 있다.

공구들(24x)은 이상적 위치에 있지 않긴 하나, 이상적 위치로부터 현저하지 않는 정도로만 편차가 있을 뿐이다. 이러한 공구들(24x)의 감시는 실질적으로 정확히 공구들(24i)의 감시와 마찬가지로 이루어진다. 공구들(24x)이 공차 영역(T) 내에 있는 한, 대상물 확인 신호가 생성되고, 가공물의 이후 가공 절차는 승인된다.

스타일러스(18)가 공차 영역(T)의 통과 시 저항을 경험하지 않고 영역(B) 안으로 진입하며, 이 영역(B)이 공차 영역에서 부동 위치로부터 멀어지는 측면에 연결된 영역인 경우, 가공물(22x) 또는 공구(24x)는 존재하지 않거나 파손되거나 더 이상 허용할 수 없는 정도만큼 이상적 위치로부터 편차를 가지며 위치 결정되어 있다. 이 경우, 오류 신호가 출력되고, 이후의 가공 절차가 중단된다. 스타일러스(18)는 영역(B)에 도달하자마자 정지하고, 높은 속도(v1)로 부동 위치로 되돌아간다.

이하, 절삭칩(26)이 이상적 위치 내에 있는 공구(24i) 둘레에 감아진 경우를 고찰한다. 스타일러스(18)는 감시할 대상물(22)에 닿을 수 있기 전에 우선 절삭칩(26)에 맞부딪힌다. 절삭칩의 특성에 따라, 절삭칩이 가요적 절삭칩(26)을 가리키는 경우, 스타일러스(18)는 절삭칩(26)을 계속하여 감시해야 할 공구의 방향으로 밀어낼 수 있다. 그러나 스타일러스(18)에 작용하는 저항은 증가한다. 저항이 특정한 정도를 초과하면, 스타일러스(18)가 정지하게 되고 다시 특히 제1 속도(v1) 또는 제1 속도(v1)보다 높은 속도로 부동 위치로 움직인다. 단단한 절삭칩(26)인 경우, 스타일러스(18)에 작용하는 저항은, 스타일러스(18)가 정지하게 되고, 다시 제1 속도(v1)로 부동 위치로 움직일 만큼의 크기이다. 도 2에서, 스타일러스(18)가 이물질(26)과의 접촉으로 인하여 정지하게 되는 위치는 참조번호 18b로 표시되어 있다. 명백히 보이는 바와 같이, 이 위치는 이물질 감지 영역(S) 내에 있다. 본 발명에 따르면 이 경우 대상물 확인 신호가 생성되고, 가공물의 이후 가공 절차는 승인된다. 종래 기술에 공지된 장치에서, 이 경우 오류 알림이 생성되고 이후의 가공 절차는 중단된다. 스타일러스(18)가 이물질(26)과의 접촉으로 인하여 이물질 감지 영역(S) 내에서 정지하면, 대상물 확인 신호 대신 또한 이물질 인식 신호가 출력될 수 있다.

이물질 인식 신호는, 스타일러스(18)가 이물질 감지 영역(S) 내에 있을 때 이 신호가 생성되었다는 추가 정보가 포함된 대상물 확인 신호이다. 따라서 이물질 인식 신호는 마찬가지로 오류 신호를 가리키지 않는다.

이물질 감지 영역(S)의 크기는, 부동 위치의 방향에서 이물질 감지 영역(S) 위로 돌출하지 않는 절삭칩(26)이 가공물의 이후 가공에 부정적 영향을 미치지 않도록 선택된다. 이물질 감지 영역(S)을 정의할 수 있음으로써, 이와 같은 절삭칩(26)이 오류 신호를 생성하고 가공물의 가공 절차가 중단되는 것을 방지한다.

공차 영역(T)은, 일반적으로, 이상적 위치에 대해 발생하는 감시할 공구(24)의 편차가 무시해도 될 수 있고 오류 신호를 야기하지 않을 만큼 선택된다. 그 결과, 스타일러스(18)가 부동 위치와 공차 영역(T)의 시작점 사이에 연장되는 영역(C) 내에서 저항을 기록하면, 이러한 저항은 매우 확률적으로 이물질(26) 및 특히 절삭칩(26)에 의해 야기된 것이다. 공차 영역(T)의 선택 가능한 크기에 의해, 여전히 허용될 수 있는 절삭칩(26)의 크기도 정의될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법에 의해, 충분한 확률로, 이물질(26) 및 특히 절삭칩(26)에 의해 야기되는 오류 신호를 공구의 손상 또는 파손에 의해 야기되는 오류 신호와 구분할 수 있다. 스타일러스(18)가 첫 번째 경우에 이물질 감지 영역(S) 내에 위치하면, 오류 신호가 출력되지 않는다.

이미 언급한 바와 같이, 제어 유닛은 전송 장치(28)를 이용하여 검수 장치(30)와 정보를 교환할 수 있다. 특히, 대상물 확인 신호, 오류 신호 및 이물질 인식 신호는 검수 장치(30)에 전송될 수 있다. 검수 장치(30)는 복수의 장치들(10)과 통신할 수 있다. 검수 장치(30)는 각각의 측정 과정을 기록할 수 있고, 얼마나 많은 대상물 확인 신호, 오류 신호 및 이물질 인식 신호가 특정한 시간 내에 생성되었는지를 계수할 수 있다. 따라서 가공물들은 공구 시험을 거칠 수 있어서, 추적성 및 오류 분석이 수행될 수 있다. 또한, 매우 신뢰할 만하거나 매우 취약한 공구 및/또는 공구 장치가 식별될 수 있다. 또한, 파손을 방지하기 위해, 예컨대 공구가 점차적으로 교환될 수도 있다는 암시일 수 있는 특정한 패턴이 정의될 수 있다. 또한, 예컨대 특정한 시간 내에 이물질 인식 신호가 10회 생성되었을 때, 암시 신호가 정의될 수 있다. 이로부터 경우에 따라 파악이 필요한 절삭칩 형성 증가를 추론할 수 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 방법의 실질적인 단계들이 흐름도를 참조하여 도시되어 있다. 단계 P1으로 제어 유닛(20)을 이용하여 공차 영역(T)이 정의되고, 공차 영역은 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 부동 위치로부터 멀어져 시험 위치 둘레로 연장된다. 이후, 단계 P2로서 제어 유닛(20)을 이용하여 공차 영역(T)에서 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역(S)이 정의된다. 공차 영역(T) 및 이물질 감지 영역(S)이 정의된 후, 단계 P3으로서 스타일러스(18)는 부동 위치로부터 스캐닝 방향(D)을 따라 감시해야 할 대상물(D) 쪽으로 움직인다. 단계 P4a로서, 스타일러스(18)가 공차 영역(T) 내에 또는 이물질 감지 영역(S) 내에서 대상물(22)을 검출하는 경우에 제어 유닛(20)으로부터 대상물 확인 신호가 생성되고, 이러한 신호는 OK 신호에 상응한다. 이후의 가공 절차들이 수행된다.

단계 P4b로서, 스타일러스(18)가 공차 영역(T) 내에서도 이물질 감지 영역(S) 내에서도 대상물(22)을 검출하지 않는 경우, 제어 유닛(20)으로부터 오류 신호가 생성되고, 이러한 오류 신호에 의해 이후의 가공 절차가 중단된다.

언급한 바와 같이, 스타일러스(18)는 가급적 오랫동안 높은 속도(v1)로 움직이는 것이 필요하며, 이물질 감지 영역(S)이 제공되는지의 여부와 상관없이 그러하다. 2개의 서로 다른 길이를 가지는 스타일러스에 대해 이하에 설명되는 실시예들로부터, 본 발명에 따른 이물질 감지 영역이 제공되나 공차 영역은 축소되는 경우 측정을 위한 시간 절감이 달성될 수 있음이 명백하다.

이하, 2개의 실시예들이 설명된다:

스타일러스: 270 mm 길이

측정각도(°)	이물질 감지 영역(S)을 포함하지 않고 큰 공차 영역(T)(3°)을 포함하는 측정 시간(ms)	이물질 감지 영역(S)을 포함하지 않고 큰 공차 영역(T)(1°)을 포함하는 측정 시간(ms)	이물질 감지 영역(S)을 포함하고 작은 공차 영역(T)(0.1°)을 포함하는 측정 시간(ms)
10	425	345	301
45	556	480	450

시간 절감은 각도에 따라 30 - 120 ms 이다.스타일러스: 510 mm 길이

측정각도(°)	이물질 감지 영역(S)을 포함하지 않고 큰 공차 영역(T)(3°)을 포함하는 측정 시간(ms)	이물질 감지 영역(S)을 포함하지 않고 큰 공차 영역(T)(1°)을 포함하는 측정 시간(ms)	이물질 감지 영역(S)을 포함하고 작은 공차 영역(T)(0.1°)을 포함하는 측정 시간(ms)
10	695	684	657
45	911	849	806

시간 절감은 각도에 따라 20 - 100 ms 이다.

물론, 시간 절감이 전체 측정 시간에 관련될 때 시간 절감은 일견 낮게 보일 수 있으나, 이는 10% 이하일 수 있고, 이는 짧은 사이클 시간을 갖는 전자동 제조를 위해 현저한 시간 절감이다.

10 장치 12 구동 장치
14 종동 샤프트 16 스타일러스 홀더
18 스타일러스 18a 부동 위치의 스타일러스
18b 이물질과 접촉한 스타일러스 18c 시험 위치의 스타일러스
20 제어 유닛 21 전기 도선
22 대상물 22i 이상적 위치의 대상물
22x 공차 영역 내의 대상물 24 공구
24i 이상적 위치의 공구 24x 공차 영역 내의 공구
26 이물질, 절삭칩 28 전송 장치
30 검수 장치 B 영역
C 영역 D 스캐닝 방향
R 회전축 S 이물질 감지 영역
T 공차 영역 v1 제1 속도
v2 제2 속도 P1 내지 P4b 방법의 단계들

Claims (7)

1. 장치(10)를 이용하여, 대상물(22), 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물(22), 특히 공구 또는 가공물을 기계적으로 스캐닝하기 위한 방법으로, 상기 장치는
   - 구동 장치(12),
   - 상기 구동 장치(12)에 의해 부동 위치와 설정 가능한 시험 위치 사이에서 움직일 수 있는 스타일러스(18)를 포함하되, 상기 대상물(22)은 상기 시험 위치에서 이상적 위치를 차지하는 것인, 스타일러스(18)를 포함하고, 그리고
   - 상기 장치(10)를 제어하기 위한 제어 유닛(20)을 포함하고,
   상기 방법은:
   - 상기 제어 유닛(20)을 이용하여, 상기 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 상기 부동 위치로부터 멀어져 상기 시험 위치 둘레로 연장되는 공차 영역(T)을 정의하는 단계, 및
   - 상기 제어 유닛(20)을 이용하여, 상기 공차 영역(T)에서 상기 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역(S)을 정의하는 단계를 포함하고,
   - 상기 스타일러스(18)가 상기 공차 영역(T) 내에서 또는 상기 이물질 감지 영역(S) 내에서 대상물(22)을 검출하는 경우 상기 제어 유닛(20)은 대상물 확인 신호를 생성하고, 그리고
   - 상기 스타일러스(18)가 상기 공차 영역(T) 내에서 대상물(22)을 검출하지 않는 경우 상기 제어 유닛(20)은 오류 신호를 생성하는 것인, 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이물질 감지 영역(S) 내에 대상물(22)을 검출한 경우 이물질 인식 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   - 상기 대상물 확인 신호, 상기 오류 신호 및/또는 상기 이물질 인식 신호를 전송 장치(28)을 이용하여 검수 장치(30)에 전송하는 단계를 포함하는 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 스타일러스(18)를 상기 부동 위치로부터 제1 속도(v1)로 가속화하는 단계, 및
   - 상기 스타일러스(18)를 상기 제1 속도(v1)로부터 보다 낮은 제2 속도(v2)로 감속 제동하되, 상기 스타일러스(18)가 상기 공차 영역(T) 내에서 상기 제2 속도(v2)로 움직이도록 감속 제동하는 단계를 포함하는 방법.
5. 대상물(22), 특히 공구 장치의 공구를 감시하기 위해 및/또는 대상물(22), 특히 공구 또는 가공물의 기계적 스캐닝을 위한 장치로서, 상기 장치(10)는
   - 구동 장치(12),
   - 상기 구동 장치(12)에 의해 부동 위치와 설정 가능한 시험 위치 사이에서 움직일 수 있는 스타일러스(18)를 포함하되, 상기 대상물(22)은 상기 시험 위치에서 이상적 위치를 차지하는 것인, 스타일러스(18)를 포함하고, 그리고
   - 상기 장치를 제어하기 위한 제어 유닛(20)을 포함하고, 상기 제어 유닛(20)은
   - 상기 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로 그리고 상기 부동 위치로부터 멀어져 상기 시험 위치의 둘레로 연장되는 공차 영역(T), 및
   - 상기 공차 영역(T)에서 상기 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역(S)을 상기 제어 유닛(20)을 이용하여 정의할 수 있는 방식으로 설비되는 것인, 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제어 유닛(20)은,
   - 상기 스타일러스(18)가 상기 부동 위치로부터 제1 속도(v1)로 가속화되고, 그리고
   - 상기 스타일러스(18)가 상기 제1 속도(v1)로부터 보다 낮은 제2 속도(v2)로 감속 제동되되, 상기 스타일러스(18)가 상기 공차 영역(T) 내에서 상기 제2 속도(v2)로 움직이도록 감속 제동되게 하는 방식으로 설비되는 것인, 장치.
7. 대상물(22), 특히 공구 장치의 공구를 감시하고 및/또는 대상물(22), 특히 공구 또는 가공물의 기계적 스캐닝을 하기 위해 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 및/또는 청구항 5 또는 청구항 6에 따른 장치를 구동시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 제어 유닛(20)에서 실행될 때 상기 제어 유닛(20)으로 하여금:
   상기 시험 위치로부터 시작하여 동일한 정도로 부동 위치 쪽으로, 그리고 상기 부동 위치로부터 멀어져 상기 시험 위치 둘레로 연장되는 공차 영역(T)을 상기 제어 유닛(20)을 이용하여 정의하는 단계, 그리고
   - 상기 공차 영역(T)에서 상기 부동 위치 쪽으로 이어지는 이물질 감지 영역(S)을 상기 제어 유닛(20)을 이용하여 정의하는 단계를 수행하도록 만드는 프로그램 수단을 포함하고,
   - 상기 스타일러스(18)가 상기 공차 영역(T) 내에서 또는 상기 이물질 감지 영역(S) 내에서 대상물(22)을 검출하는 경우 상기 제어 유닛(20)은 대상물 확인 신호를 생성하고, 그리고
   - 상기 스타일러스(18)가 상기 공차 영역(T) 내에서 대상물(22)을 검출하지 않는 경우 상기 제어 유닛(20)은 오류 신호를 생성하는 것인, 컴퓨터 프로그램.
   

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