专利名称：机床监控装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1前序部分的机床监控装置。
背景技术：
从专利文献DE 102 61 791 Al已知一种用于圆锯的机床监控装置。 该机床监控装置具有安置在锯片附近、用于产生和采集电磁信号的传 感器单元。可以通过对信号频谱的监控，检测出是否有身体部分接近 锯片。选择一种无许可证的频带作为该信号的频带。
发明内容
本发明以机床监控装置为出发点。
提议使机床监控装置具有设计用于超宽频带运行的信号单元。可 以借助于使用超宽频带的信号，获得高信息密度并由此实现有效的监 控。尤其可以在使用一台机床时同时对多个工作参数加以监控，由此 可实现安全和舒适的工作条件。设计用于超宽频带运行的信号单元尤 其可以理解为这样一种单元，借助于这种单元超宽频带信号得以产生、 接收和/或分析。"超宽频带信号，，尤其可以理解为具有中心频率以及 频带宽至少为500MHz的频谱的信号。中心频率优选在lGHz至UGHz 的频率范围中选取。
此外提议，使信号单元被设计用于处理具有脉冲序列的信号。由 此可以达到大的频带宽度。在处理信号时，尤其可以使信号被产生、 接收和/或分析。脉冲"序列，，可以尤其理解为时间上连续的脉冲系列。 在信号振幅对照时间的图中，可以使脉冲由特定图案如矩形、高斯曲 线等等构成。脉冲持续时间或者表征该图案传输时间的参数，优选在 0. lns (纳秒)至2 ns的范围内选择。在序列内部可以使脉冲在时间 上有规律地连续，其中使每两个直接互相跟随的脉冲之间的时间间隔 恒定不变。替换地可以使脉沖在时间上无规律地连续。其中可以将两 个直接互相跟随的脉冲之间的时间间隔构建为随机变量。例如可以将 序列构建为PN-序列(Pseudo-Noise-Folge，伪噪声序列)。可以替 换或附加地使信号单元被设计用于处理频率经过调制的信号，如尤其是FMCW-信号(Frequency Modulated Continuous Wave,调频连续波 信号)。
有利地使信号单元包含计算单元，将所述计算单元设计用于，通 过以模糊和/或神经元逻辑为基础的信号处理将使用情况与采集的信 号对应配设。借助于模糊逻辑，计算单元可以借助所采集的信号，快 速地对大而复杂的信息量进行分析。由此可以使机床监控装置在短时 间内对对于操作者的安全显得紧要的状况作出反应。与电容传感器不 同，在操作者与机床之间出现物理接触之前就能对紧要的使用情况作 出反应。通过神经元逻辑，机床监控装置有利的自学功能得以实现。
在本发明有利的进一步构建中提议，使信号单元具有数据库，在 所述数据库中使至少一个信号模板与一种使用情况对应配设。可以有 利地实现对使用情况特别快的识别过程，其方法是找出所采集的信号 与信号模板之间的关联。其中可以有利地利用以模糊逻辑为基础的相 关方法。
在本发明的进一步实施形式中提议，使信号单元具有可编程数据 库，在所述可编程数据库中，给在加工过程时的使用情况对应配设用 于改变加工过程的措施。如果某个使用情况被识别，则可以在短时间 内对这种使用情况做出反应。优选将所述数据库以组合在机床中的状 态并且尤其可通过机床操作者编程。由此，例如当机床被操作者事后 装备其他刀具或其他附件时，可以使数据库的工作调节有利地得以扩 展。
优选将信号单元设计用于确定工件加工时的工作进度。由此可以 在使用机床时达到较高的操作舒适度。可以有利地在工件加工时设定 各种工作阶段，同时使在监控工件加工时的安全水平与这些工作阶段
相匹配。
如果将信号单元^:计用于确定间距，则可以在工件加工时对刀具 或者工件的位置有利地加以监控。例如，在刀具不平衡或者在工件颠
倒放置时快速地识别异常位置。附加地可以确定工件的尺寸。可以有 利地对工作进度加以监控。
优选使信号单元被设计用于确定待加工的工件的速度。由此可以 对加工进度有利地加以监控。优选使信号单元用于确定工件相对于机 床的静止单元如机壳的平移和/或旋转速度。在本发明的进一步实施方案中，使机床监控装置具有用于将监控 信息输出给操作者的电子输出单元，由此使用时的安全性和操作舒适
度得以进一步提高。可以将输出单元构建为显示器，例如LED或LCD 显示器。可以替换地或者附加地使输出单元用于例如输出声学的信号。
如果机床监控装置具有用于输入至少一个监控信息的电子输入单 元，则操作者可以舒适地对监控功能进行配置。
如果机床监控装置具有用于调节工件加工过程的至少一个参数的 调节单元，则可以有利地提高工作质量。
本发明其余的优越性从下列
中得出。在附图中示出了本 发明的实施例。附图、说明书以及权利要求书包含了众多组合了的特
的进一步的组合。
图1示出具有锯片和输入/输出单元的圆锯的侧视图， 图2示出具有信号单元的圆锯的俯视图， 图3示出信号单元的示意图，
图4以振幅-时间图示出由信号单元产生的宽频带信号， 图5以振幅-频率图示出信号，以及 图6示出信号单元的数据库。
具体实施例方式
图1示出被构建为圓锯10的机床。该机床具有机壳12，用于放置 待锯切工件的工作面14，锯片16，具有LCD显示器的输出单元18,和 输入单元20。
在图2中将所述圆锯10以俯视图示出。可辨别出机壳12，工作面 14,输出单元18和锯片16。给输出单元18配备扬声器"。输入单元 20和输出单元18都是机床监控装置的一部分，所述机床监控装置此外 还具有超宽频带的信号单元24。
借助于信号单元24可以实现在工件加工时的各种监控功能。信号 单元24的结构和作用原理在图3中加以说明。
图3示出具有信号单元24、输入单元20、输出单元18和调节单 元26的机床监控装置。此外，圆锯10的控制单元28以虚线绘制。信 号单元24具有用于产生超宽频带的发射信号32的发射单元30。为了发射发射信号32和接收接收信号34，给信号单元24配备超宽频带的 天线元件36。信号单元24可以具有电容器单元以替代天线元件36。 为此可以在例如金属面和锯片16之间简单地形成一种电容器。在接收 信号34被接收以后，将该接收信号34在信号预处理单元38中滤波、 放大、转换成数字格式并紧接着传送到计算单元40供处理。信号单元 24此外还具有存储单元42，在所述存储单元42中保存了带有监控信 息的数据库44。这种功能将在下面加以说明的数据库44，可以借助于 输入单元20由圓锯10的操作者编程。
超宽频带信号的产生借助于图4和图5加以说明。在图4中，发 射信号32的振幅A被标注在Y轴上，时间t被标注在X轴上。发射信 号32具有脉沖48的序列46，其中4吏脉沖48分別以0. 5ns的脉沖持续 时间At传输，并且有规律地连续。在图5中看到的发射信号32的信 号带宽Av，与脉冲持续时间At有关。在该图中示出了发射信号32的 频谱，其中振幅A被标注在Y轴上，而频率v被标注在X轴上。使发 射信号32以5GHz的中心频率VM和在该中心频率Vm左右2GHz的信号带 宽Av传输。其中下频率v产4GHz以及上频率v2=6GHz。作为产生脉沖 48的替代方法，可考虑其他的专业人士觉得合理的产生超宽频带信号 的方法。此外使发射信号32以低于-45dBm的发射功率传输，从而可以
避免与其他无线电单元之间的不期望干扰。
假定，操作者想对在图2中以虚线表示的工件50实施锯切。为此 将工件50放置在工作面14上。这种使用情况称为使用情况52。工件 50的放置导致了围绕信号单元24的介电质的变化，所述变化反映在接 收信号34的变化中。例如在工件放置以后，谐振频率在接收信号34 的频语内移动。计算单元40会将使用情况52对应配设给该采集的接 收信号34。这个过程借助于在图6中示出的数据库44实现。在数据库 44中，使信号模板如A3，B2等等分别与使用情况A或B等等对应配设 在映射表53中。假定在所观察的例子中，被计算单元识别的使用情况 52对应于数据库中的记录B。计算单元40基于所采集的接收信号34， 检查接收信号34和信号模板之间的相关关系，直至与采集的接收信号 34具有最大相关性的信号模板54被确定为止。假定在所观察的例子 中，该信号模板54对应于数据库44中的记录B2。信号模板54的确定 借助于一种模糊逻辑(unscharfe Logik)方法实施。在数据库中，使工件加工使用情况A，B，C等等与工件加工的措施I， II， III等等对应配 设在另一个映射表55中。如果使用情况被计算单元40识别，则可以 对这种使用情况作出反应，其中与计算单元40连接的控制单元28相 应于所采取的措施变更工件加工的过程。在所观察的例子中，将使用 情况52对应配设给在数据库中对应于记录I的措施56。在这种措施 56中，圆锯10的运行未作改变地继续进行。
接着假定，操作者的手指接近锯片16。这种情况通过多个表征人 体组织特性的谐振频率反映在接收信号34的频谱中。这种使用情况称 为使用情况58，其由计算单元40借助采集的接收信号34通过确定关 联的信号模板59而得以识别。在数据库44中，使用情况58对应于措 施60,在所述措施60中圓锯10的运行被中断。此外，可以将其他的 用于识别使用情况的信号模板考虑在内。可以例如将在接收信号34频
谱中的谐振频率的特定移动速度作为信号模板考虑，其中可以将"慢 的"和"快的，，移动分别对应配设给一种使用情况。借助于输入单元 20，操作者可以对数据库44进行配置。操作者尤其可以使数据库44 与圆锯IO的新的应用相匹配，例如在采用其他的锯切装置或者新型附 件时，和/或他可以设置与特定的使用情况对应配设的新措施。可以修 改映射表53和55中的记录，和/或创建新的映射表53 '和55，。为 了用新的使用情况和用于该使用情况的新的措施扩展数据库44，给圆 锯10设置学习模块。在该模块中，使用情况可以由操作者有目的地完 成，其中计算单元40能够独立地学习识别和推断出哪些措施与这些使 用情况相匹配。同时计算单元40学习使这些使用情况分别与一个或者 多个信号模板相关联。为此使计算单元40在这种模块中基于允许这种 自学功能的系统逻辑学工作。同时操作者可以随时调节安全水平，直 至达到特定使用情况的理想措施为止。该措施可以被自动保存在数据 库44中。
此外，借助于计算单元40可以确定间距。为此计算单元40可以 例如通过在发射信号32和接收信号34之间实施相位比较，采集产生 发射信号32和接收接收信号34之间的运行时间。在工件加工时确定 到工件50的间距62以及到锯片16的间距64。通过确定间距62，使 工件50加工时的加工进度得以监控。因为锯片16不平衡而导致的身 体受伤可以通过对间距64的监控而得以避免，其中锯片16的异常振动被识别并由控制单元28实施锯片16转速的降低。通过对发射信号 32和接收信号34之间的频率和/或相位差求值，可以对工件沿加工方 向66移动的速度V加以监控。该信息可以同样用于监控工件的加工进 度。附加地可以设定工件加工的各种工作阶段，同时使特定的监控功 能与这些工作阶段相匹配。在工件50被放置以后的起始阶段，可以尤 其对工件50相对于锯片16的位置加以监控。在工件加工临近结束时， 可以尤其加强相对于锯片16的手指位置的监控标准。
此外，可以通过输入单元20对用于工件加工的工作参数如锯片的 转速、锯切深度68 (图1)、锯片的类型等等进行调节。被机床监控 装置监控的工作参数，例如锯切深度68，可以通过调节单元26保持在 由操作者设置的值上。借助于输出单元18，可以通过被监控的工作参 数告知操作者。可以使这些参数显示在LED显示器上。如果工作参数 达到预设置的阈值和/或在特定使用情况，例如在工件被颠倒放置时， 可以借助于经扬声器22传播的声学信号告知操作者。通过对超宽频带 接收信号34进行分析，可考虑对其他工作参数如工件的尺寸、湿度等 等进行测量和/或监控。
可以有利地将机床监控装置使用在其他固定的机床如带锯、摆锯、 刨床等等中。此外，同样可考虑将机床监控装置使用在手持的机床如 圆锯、孔锯、链锯等等中。在这种情况下，机床监控装置可以通过信 号单元在关键使用情况，例如手持圆锯巻起(Hochschlagen)时提供 有利防护。相关符号
10圆锯
12机壳
14工作面
16锯片
18输出单元
20输入单元
22扬声器
24信号单元
26调节单元
28控制单元
30发射单元
32发射信号
34接收信号
36天线元件
38信号预处理单元
40计算单元
42存储单元
44数据库
46序列
48脉冲
50工件
52使用情况
53映射表
53 '映射表
54信号模板
55映射表
55，映射表
56措施
58使用情况
59信号模板
60措施62间距 64间距 66加工方向 68锯切深度 t时间 v频率
△ t脉冲持续时间
△ v信号带宽 vM中心频率 Vi下频率
v2上频率 A振幅 V速度
权利要求
1. 一种机床监控装置，其特征在于，具有用于超宽频带运行的信号单元(24)。
2. 如权利要求1所述的机床监控装置，其特征在于，所述信号单 元(24)用于处理具有脉沖(48)序列(46)的信号(32， 34)。
3. 如权利要求1或2所述的机床监控装置，其特征在于，所述信 号单元(24)包含计算单元(40)，所述计算单元(40)用于通过以 模糊和/或神经元逻辑为基础的信号处理将使用情况(52， 58)对应配 设给采集的信号(34)。
4. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 所述信号单元(24)具有数据库(44)，在所述数据库(44)中一种 使用情况(52， 58)对应配设于至少一个信号模板(54， 59)。
5. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 所述信号单元(24)具有可编程数据库(44)，在所述可编程数据库(44)中，加工过程中的使用情况(52， 58 )对应配设于用于改变加 工过程的措施(56， 60)。
6. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 所述信号单元(24)用于确定工件加工时的工作进度。
7. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 所述信号单元(24)用于确定间距(62， 64)。
8. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 所述信号单元(24)用于确定待加工的工件的速度。
9. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 设置用于将监控信息输出给操作者的电子输出单元(18)。
10. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 设置用于输入至少一个监控信息的电子输入单元(20)。
11. 如上述权利要求中任一项所述的机床监控装置，其特征在于， 设置调节单元(26)，用于调节工件加工过程的至少一个参数。
12. —种机床，具有按照上述权利要求中任一项所述的机床监控装置。
全文摘要
本发明涉及机床监控装置。提议机床监控装置具有用于超宽频带运行的信号单元(24)。
文档编号B23Q11/00GK101304831SQ200680042288
公开日2008年11月12日 申请日期2006年11月9日 优先权日2005年11月14日
发明者M·马勒, R·克拉普夫 申请人:罗伯特·博世有限公司