Beschreibung Verfahren zur offline und/oder online Identifikation eines Zustandes einer Werkzeugmaschine, zumindest eines ihrer Werk- zeuge oder zumindest eines darin bearbeiteten Werkstücks Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur offline und/oder on- line Identifikation eines Zustandes einer Werkzeugmaschine, zumindest eines ihrer Werkzeuge oder zumindest eines darin bearbeiteten Werkstücks, bei der die Werkzeugmaschine zumin- dest eine, vorzugsweise drehbare Einspannvorrichtung zum Ein- spannen eines zu bearbeitenden Werkstücks und zumindest einen verfahrbaren Werkzeughalter zum Positionieren eines darin ge- haltenen Werkzeugs, mit dem das Werkstück bearbeitet werden kann, und Sensoren aufweist, mit denen zumindest die Position des Werkzeugs und/oder des Werkzeughalters orts- und zeitauf- gelöst erfassbar ist. Werkzeugmaschinen, beispielsweise CNC-Maschinen, sind heutzu- tage mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet, die unter- schiedlichste Betriebsparameter kontinuierlich erfassen kön- nen. Die damit ermittelten Zeitreihen für die Betriebsparame- ter ermöglichen eine Analyse des Betriebszustands der Werk- zeugmaschine. So ist es beispielsweise aus der WO 2020/038815 A1 bekannt, den Zustand einer Vorrichtung unter Verwendung einer trainierten Support-Vector-Maschine zu bestimmen. Dabei wird ein Betriebsparameterraum in Klassifizierungsvolumina unterteilt, von denen zumindest einer ein Normalzustand und zumindest ein anderer ein Fehlerzustand der Vorrichtung iden- tifiziert. Nachteilig ist, dass es zur Umsetzung einerseits an einem neuronalen Netz und andererseits an umfangreichen Trainings- daten bedarf, sodass im Stand der Technik ein komplexes Ver- fahren bereitgestellt wird. Zudem lassen sich mit dem vorbekannten Verfahren unterschied- liche Normalbetriebszustände einer Werkzeugmaschine nur auf- wändig bestimmen. Normalbetriebszustände sind solche Be- triebszustände, bei denen die Werkzeugmaschine die vorbe- stimmten, d. h. programmierten Verfahrensschritte bestim- mungsgemäß und ohne Fehler durchführt. Zu den Normalbetriebs- zuständen einer Werkzeugmaschine gehören grundsätzlich als Hauptzustand der Zerspanprozess sowie als Nebenzustände bei- spielsweise der Rücklauf, Fahrten des Werkzeughalters für ei- nen Werkzeugwechsel, Stillstandszeiten oder simple Leerläufe. Mithin bestehen derzeit nur beschränkte Möglichkeiten, unren- table Nebenzeiten zu ermitteln und detailliert zu analysie- ren. Weiterhin können einzelne Sequenzen von einem der Ele- mente nicht eindeutig bzw. fehlerfrei identifiziert werden. Dabei wird unter einem Element der Werkzeugmaschine ein Be- standteil der Werkzeugmaschine verstanden, welches in der Werkzeugmaschine bewegt werden kann. Mithin ist der Begriff Element in dieser Anmeldung ein Sammelbegriff, worunter im Detail das Werkzeug bzw. die Werkzeuge, deren Werkzeughalter und die Einspannvorrichtung zum Einspannen des Werkstücks verstanden werden kann. Zwar kann bei einer Prüfung des Betriebszustandes auf Grund- lage interner Maschinensignale zwischen Betrieb und Still- stand der Werkzeugmaschine unterschieden werden. Dies wird durch die Leistungsaufnahme der Antriebsmotoren und sich än- dernde Positionsdaten des Werkzeughalters bzw. des Werkzeugs realisiert. Nebenzeiten jedoch werden bisher nur abgeschätzt oder manuell an der Maschine aufgenommen. Für eine detail- lierte und vollständige Beschreibung des Betriebszustandes wird eine kontinuierliche Dokumentation aller Ereignisse be- nötigt. Insofern ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur off- line und/oder online Identifikation eines Zustands oder einer Sequenz einer Werkzeugmaschine, wie beispielsweise einer CNC- Werkzeugmaschine bereitzustellen, mit der sich die Betriebs- zustände bzw. die Sequenzen in einfacher und effizienter Art und Weise identifizieren lassen. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung, eine dazu entsprechende Vorrichtung anzugeben. Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche sowie der nach- folgenden Beschreibung. Erfindungsgemäß ist der Betriebszustand einer Werkzeugmaschi- ne oder eine Sequenz einer Fahrt, zumindest eines ihrer Werk- zeuge oder zumindest eines darin bearbeiteten Werkstücks identifizierbar. Die Werkzeugmaschine weist zumindest eine vorzugsweise drehbare Einspannvorrichtung zum Einspannen ei- nes zu bearbeitenden Werkstücks und zumindest einen verfahr- baren Werkzeughalter zum Positionieren eines darin gehaltenen Werkzeugs, mit dem das Werkstück bearbeitet werden kann, und Sensoren auf, mit denen zumindest die Position des Werkzeugs und/oder des Werkzeughalters orts- und zeitaufgelöst erfass- bar ist. Zur erfindungsgemäßen Identifizierung werden die nachfolgenden Schritte durchgeführt. Zuerst werden zu einer Serie von aufeinanderfolgenden Zeit- punkten i, mit i= 1…n die Positionen P des Werkzeugs und/oder des Werkzeughalters orts- und zeitaufgelöst von den Sensoren erfasst. Diese Zeitreihen von Daten können sodann unmittelbar nach der Erfassung, also online, gemäß der Schritte b) und c) ausgewertet werden. Ebenso ist es möglich, das erfindungsge- mäße Verfahren gemäß der Schritte b) und c) zur Analyse be- reits abgeschlossener Betriebsphasen der Werkzeugmaschine zu verwenden. In diesem Fall werden die während dieser Betriebs- phasen erfassten und somit historischen Daten dem hier be- schriebenen Auswerteverfahren nachträglich, also offline, be- reitgestellt. Die als Zeitreihen zu den Zeitpunkten i vorliegenden Daten der Sensoren zu den Positionen des Werkzeugs und/oder des Werkzeughalters , werden j eweils in einem ersten Berechnungsschritt gemäß in eine Serie von Positionsänderungen Δm _i und gemäß mit in eine Serie von Geschwindigkeitsänderungen Δv _i umgewandelt .

Aus diesen Datenserien lässt sich sodann der Zustand des Werkzeugs , des Werkzeughalters , der Werkzeugmaschine und/oder des in der Werkzeugmaschine bearbeiteten Werkstücks ermit- teln .

Das Besondere liegt in der Einfachheit des angegebenen Ver- fahrens , welches weder eine komplexe Trans formation der er- mittelten bzw . bereitgestellten Sensordaten noch das Trainie- ren eines wie auch immer gestalteten neuronalen Netzes erfor- dert .

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfah- rens werden die Positionen P als Koordinaten P _i (x _i , y _i , z _i ) eines kartesischen Koordinatensystems erfasst , abgespeichert und dem Auswerteverfahren bereitgestellt . Somit kann entspre- chend der Achsen x, y, z des Koordinatensystems für die Posi- tionsänderungen Δm _i ihre j eweiligen Komponenten Δm _xi , Δm _yi , Δm _zi und für die Geschwindigkeitsänderungen Δv _i ihre j eweili- gen Komponenten Δv _xi , Δv _yi , Δv _vi bestimmt werden . Ein derartiges Verfahren basiert dann auf dem von der Werkzeugmaschine ohne- hin verwendeten Koordinatensystem, sodass eine Anpassung der von der Werkzeugmaschine erfassten Sensordaten nicht erfor- derlich ist . Dies unterstützt eine Bestimmung des Betriebs zu- standes in Echtzeit und ermöglicht eine einfachere Umsetzung des Verfahrens . Besonders bevorzugt ist der identifizierte Zustand ein Be- triebszustand, insbesondere ein Normalbetriebszustand, der eine Bewegung des Werkzeugs bzw. Werkzeughalters, insbesonde- re zur Werkstückbearbeitung, zur Werkzeugneupositionierung, insbesondere Rückläufern, zum Werkzeugwechsel sowie eine Ru- hephase des Werkzeugs bzw. Werkzeughalters, insbesondere eine Stillstandzeit und/oder einen Leerlauf repräsentiert und/oder eine Abweichung von einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindig- keit der Einspannvorrichtung, insbesondere Override-Befehlen, darstellt. Außerdem lassen sich mit dem Verfahren einzelne Betriebszustände, wenn es sich um Fahrten handelt, in mehrere Sequenzen mit unterschiedlicher Bedeutung aufteilen. Hierun- ter wird insbesondere verstanden, dass der Zustand „Zerspan- prozess“ in die Sequenzen „Heranfahren“, „Anschnitt“ im Sinne von „das Werkzeug erreicht und kontaktiert das Werkstück“, „Schnittsequenz“ im Sinne von „das Werkzeug bearbeitet das Werkstück“ und „Abschnitt“ im Sinne von „das Werkzeug ver- liert den Kontakt zum Werkstück“ unterteilbar ist. Für andere Fahrten und Bewegungen der Elemente gilt dies ebenso. Vorteilhafterweise erfassen weitere Sensoren elektrische Pa- rameter der Antriebsmotoren der Werkzeugmaschine. Beispiels- weise erfassen die weiteren Sensoren die elektrische Strom- aufnahme und/oder die anliegende elektrische Versorgungspan- nungen der Antriebsmotoren, mittels denen beispielsweise die Einspannvorrichtung gedreht und/oder die Werkzeughalter im Raum bewegt werden. Die dadurch ermittelten Kennlinien und/oder Zeitreihen sind sodann in einem weiteren Verfahrens- schritt analysierbar. Beispielsweise werden diese Kennlinien oder Zeitreihen mit den zuvor ermittelten Serien an Positi- onsänderungen und Geschwindigkeitsänderungen kombiniert, so- dass insbesondere eine Analyse der Zerspanprozesse möglich ist. Auch können hieraus Fehler-Betriebszustände ermittelt werden. Derartige Erkenntnisse ermöglichen einerseits den Schutz der Werkzeugmaschine vor Folgeschäden. Andererseits können Beschädigungen am Werkstück erkannt und gemeldet wer- den, sodass eine zeitnahe Überprüfung des noch unfertigen Werkstücks möglich ist. Hierdurch kann eine unnötige Weiter- bearbeitung eines ggf. nicht mehr nutzbaren Werkstücks ver- mieden werden, was den Nutzungsgrad der Werkzeugmaschine ver- bessert, Kosten einspart und die Fertigstellung einer Serie von Werkstücken beschleunigt. Zweckmäßigerweise werden weitere Daten, insbesondere Korrek- turfaktoren oder Werkzeugparameter zur Ermittlung der Zustän- de vorab bereitgestellt und verwendet. Korrekturfaktoren sind beispielsweise solche Werte, die zur exakten Positionsbestim- mung der Schneidkante eines Werkzeugs genutzt werden. In einem vorteilhaften Verfahrensschritt werden die Serie der Positionsänderungen und/oder die Serie der Geschwindigkeits- änderungen anhand einer Grenzwertbetrachtung analysiert. So lässt sich beispielsweise mithilfe der Formel wobei U eine Matrix die Position des Werkzeugs bzw. des Werk- zeughalters beschreibt, ermitteln, ob entweder ein Werkzeug- wechsel oder ein Zerspanprozess vorliegt. Eine einfache und effiziente Art der Identifizierung der Zu- stände ist gegeben, wenn Fallunterscheidungen getroffen wer- den, bei denen überprüft wird, ob der betreffende Wert für die Positionsänderung Δm _i und/oder die Geschwindigkeitsände- rung Δv _i , oder eine bzw. mehrerer ihrer Komponenten kleiner 1, gleich 1, größer 1 oder 0 ist bzw. sind. Zweckmäßigerweise werden die Serien der Positionsänderungen und/oder der Geschwindigkeitsänderungen in einem Diagramm als Kennlinien dargestellt und/oder in einem Daten-Array bereit- gestellt, anhand dessen eine Analyse des jeweiligen Zustands erfolgt. Besonders bevorzugt wird das Verfahren zur Erkennung einer Überlastung eines der Antriebe der Werkzeugmaschine, zur Er- kennung von Verschleiß an der Werkzeugmaschine bzw. am Werk- zeug, zur Erkennung eines Herstellungs- oder Werkstück- Fehlers und/oder zur Erkennung von Prozessinstabilitäten, insbesondere von Rattern, d.h. einem Regenerativeffekt, ver- wendet. Zweckmäßigerweise ist das voran beschriebene Verfahren bzw. sind dessen bevorzugte Ausgestaltungen computer- implementiert. Demzufolge umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Aus- führung des Verfahrens oder zur Ausführung einer bevorzugten Ausgestaltung. Weiter umfasst die Erfindung auch ein Compu- terprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens oder einer bevorzugten Ausgestaltung auszuführen. Zur Erfindung gehört ebenso ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens oder einer bevorzugten Ausgestaltung auszuführen. Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzel- nen abhängigen Patentansprüchen teilweise zu mehreren zusam- mengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinati- onen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit den erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Vor- richtung zur Datenverarbeitung sowie dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Medium kombinierbar. Ferner können Verfah- rensmerkmale auch als Eigenschaft einer entsprechenden Vor- richtungseinheit angesehen werden. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Figuren nä- her erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Er- läuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch ex- plizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergän- zung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kom- biniert werden. Es zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung eine Werkzugmaschine, Figur 2 den Arbeitsraum der in Figur 1 gezeigten Werkzeug- maschine, Figur 3 ein Ablaufdiagramm für das Verfahren zur Identifi- zierung von Zuständen einer Werkzeugmaschine, Figur 4 das Diagramm eines Zerspanprozesses, Figur 5 eine Matrix U mit einer Serie von Positionsänderun- gen. Figur 6 eine Kennlinie des momentbildenden Stroms der z- Achse für den gesamten Bearbeitungsprozess eines Wertstücks und Figur 7 eine Kennlinie für den Antriebsmoment der Hauptspindel bei einer einzelnen Bearbeitung. In allen Figuren werden identische Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt beispielhaft als eine Werkzeugmaschine WM eine Dreh-Fräs-CNC-Maschine CM. Die Werkzeugmaschine WM umfasst einen von einer Schiebetür TR verschließbaren Arbeitsraum AR, in dem zwei einander gegenüberliegende Spindeln SP, eine Hauptspindel SP ₁ und eine Nebenspindel SP ₂ , als Einspannvor- richtungen AV, AV zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werk- stücks WS (Figur 2) vorgesehen sind. Im Arbeitsraum AR sind zudem zwei verfahrbare Werkzeughalter WH ₁ , WH ₂ vorgesehen, die jeweils mehrere, hier nicht dargestellte Werkzeuge auf- nehmen können. Weiter umfasst die Werkzeugmaschine WM ein Steuerungssystem BE zur Programmierung, Steuerung sowie Über- wachung ihrer Elemente. Den Arbeitsraum AR und die darin angeordneten Elemente zeigt sodann Figur 2 im Detail. Die beiden Spindeln SP ₁ und SP ₂ sind zueinander konzentrisch und um ihre gemeinsame Längsach- se drehbar angeordnet. Sie umfassen zudem jeweils eine Ein- spannvorrichtung AV, mit denen ein zu bearbeitendes Werkstück WS gedreht werden kann. Weiter besitzt die Werkzeugmaschine WM zwei Werkzeughalter WH ₁ und WH ₂ , die räumlich, in alle drei Raumrichtungen verschieblich sind. Der obere Werkzeug- halter WH ₁ umfasst als Motor-Fräs-Spindel lediglich drei Sta- tionen, wohingegen der unten angeordnete Werkzeughalter WH ₂ als Werkzeugrevolver mit mehreren Stationen ausgestaltet ist. Zur Erfassung der Positionen verwendet das Steuerungssystem BE der Werkzeugmaschine WM ein virtuelles kartesisches Koor- dinatensystem KS mit den drei jeweils orthogonal zueinander- stehenden Maschinenachsen x, y, und z. Die beiden Spindeln SP ₁ und SP ₂ sowie die daran angeordneten Einspannvorrichtun- gen AV sind sowohl um die z-Achse drehbar als auch entlang der z-Achse derart verschieblich, dass Werkstücke ohne Unter- stützung durch einen Benutzer von der Nebenspindel der Hauptspindel, oder umgekehrt, übergeben werden kann. An den Arbeitsraum AR grenzt ein Magazinraum MG an, der in der gezeigten Darstellung von einer Magazintür verschlossen ist. Im Magazinraum MG ist eine größere Anzahl an Werkzeugen WZ, d. h. Bohrer, Fräsern und dergleichen, angeordnet die von dem oberen Werkzeughalter WH ₁ bei offener Magazintür gegrif- fen und darin zurückgelegt oder zurückgeben werden können. Die Werkzeugmaschine WM kann während ihres Betriebes sich in unterschiedlichen Zuständen, sprich Betriebszuständen, befin- den. Hier ist zu unterschieden zwischen fehlerhaften Be- triebszuständen einerseits und bestimmungsgemäßen Betriebszu- ständen, so genannten Normalbetriebszuständen, andererseits. Ein Beispiel für einen fehlerhaften Betriebszustand ist der Zustand „Werkzeugbruch“. Andere einen Fehler indizierende Be- triebszustände sind denkbar. Dagegen können bestimmungsgemäße Betriebszustände beispielsweise „Zerspanprozess“, „Leerlauf“, „Override-Befehl“ oder auch „Werkzeugwechsel“ darstellen. Un- ter einem Override-Befehl wird ein manueller Eingriff durch einen Benutzer der Werkzeugmaschine WM verstanden, die den programmierten Ablauf einer Werkstückbearbeitung beschleunigt oder verzögert. Weitere bestimmungsgemäße Betriebszustände können auch Sequenzen der vorgenannten Betriebszustände sein, wenn quasi Teilabschnitte davon erkannt werden (sollen). Mit- tels der durch das Verfahren erkannten Betriebszuständen ist anschließend eine Analyse und ggf. eine Optimierung der Bear- beitung des Werkstücks WS möglich. Auch das Werkstück kann in unterschiedlichen Zuständen vor- liegen. Bezugnehmend auf das Werkstück WS ist mittels des Verfahrens beispielsweise eine ortsaufgelöste Identifikation von möglichen Fertigungsfehlern zur Reduktion des Aufwandes zur Qualitätssicherung möglich. Zur Ermittlung der Zustände ist die Werkzeugmaschine WM mit einer Vielzahl von nicht dargestellten Sensoren ausgestattet. Mit einigen dieser Sensoren sind die Positionen des Werkzeugs und/oder der Werkzeughalter oder auch der Einspannvorrichtun- gen orts- und zeitaufgelöst ermittelbar. Meist erfolgt die Erfassung der Position, d. h. der Raumkoordinaten P(x, y, z) der Einspannvorrichtungen AV bzw. des darin eingespannten Werkstück WS, des Werkzeugs WZ bzw. der Werkzeughalter WH ₁ , WH ₂ für jede Maschinenachse separat durch entsprechend geeig- nete Sensoren. Auch können beispielsweise die Position der Schneidkanten der Werkzeuge WZ über die Position der Werkzeughalter ermittelt werden, indem die Werkzeughalterposition um vorab bereitge- stellte Daten über die Größe des betreffenden Werkzeugs er- gänzt wird. Ebenso ist es möglich zur Ermittlung von Korrek- turdaten die Position der Schneidkanten des Werkzeugs in der Werkzeugmaschine WM automatisch zu vermessen. Weitere Senso- ren sind in der Lage, die elektrischen Ströme und Versor- gungsspannungen der (nicht dargestellten) Antriebsmotoren der Werkzeugmaschine kontinuierlich zu erfassen, mit denen die jeweiligen drehbaren und/oder verschiebbaren Elemente ange- trieben, d. h. gedreht und/oder umpositioniert werden kann. Insofern beinhalten die Signale dieser Sensoren Daten, wie während Maschinenstillständen, Werkzeugwechsel, Leerläufen, Eilgangsfahrten, Beschleunigungseffekte, der Sequenz An- schnitt sowie des eigentlichen Zerspanprozesses erfasst kön- nen. Die aufgenommenen Datensignale repräsentieren somit un- ter anderem Positionsdaten, Antriebsparameter und - leistungen, Korrekturfaktoren oder Werkzeugparameter. Das zur Identifizierung von Zuständen vorgeschlagene Verfah- ren ist in Figur 3 schematisch dargestellt, wobei im Folgen- den weitere zur Charakterisierung notwendige Begrifflichkei- ten definiert werden: Die Vorschubgeschwindigkeit eines Elements berechnet sich aus dem Produkt des vorliegenden Vorschubes (f) entlang der be- trachteten Maschinenachse und der zugehörigen Drehzahl n, nachfolgend lediglich beispielhaft für die x-Achse darge- stellt: Für die zur Zustandsidentifizierung benötigte Positionsände- rung des betrachteten Elements sei der Vektor Δm eingeführt, definiert aus dem Verhältnis, d.h. Quotienten, seiner Positi- on zu einem beliebigen Zeitpunkt i zu seiner vorherigen Posi- tion, also zum Zeitpunkt i-1. Exemplarisch ist dies in Gl. 2 für die x-Koordinate des betreffenden Elements gezeigt. Die Methode bietet die Möglichkeit, das Verfahren offline und online einsetzten zu können. Weiterhin gilt für die Vorschubgeschwindigkeitsänderung in beispielsweise x-Richtung der in Gl. 3 dargestellte Zusammen- hang: wobei die Geschwindigkeiten ermittelt werden gemäß In einem ersten Verfahrensschritt 102 des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 werden zu einer Serie von Zeitpunkten die je- weils aktuelle Position des Werkzeugs WZ und/oder des Werk- zeughalters WH ₁ ,WH ₂ erfasst bzw. als Daten bereitgestellt. Die in einem zweiten Verfahrensschritt 104 erfolgende Verar- beitung dieser Daten gemäß den vorstehenden Gleichungen (1) – (5) kann unmittelbar bei ihrer Entstehung erfolgen, was eine online-Identifikation des Zustands ermöglicht. Bei einer zur Erfassung der Daten zeitlich versetzten Berechnung und Zu- standsidentifizierung ist von einer offline-Identifikation des Zustands die Rede. In einem letzten Verfahrensschritt 110 erfolgt dann die Identifizierung des Zustands des Werkzeugs, des Werkzeughalters, der Werkzeugmaschine und/oder des in der Werkzeugmaschine bearbeiteten Werkstücks anhand der zuvor er- mittelten bzw. bereitgestellten Positionsänderungen und Ge- schwindigkeitsänderungen. Grundsätzlich können für die Positionsänderungen und die Ge- schwindigkeitsänderungen zwischen unterschiedlichen Fällen je Maschinenachse und je Element unterschieden werden. Dabei ist erstmal nur zu ermitteln, in welche Richtungen sich das Ele- ment bewegt. Dies kann mit Hilfe der nachfolgenden Tabelle 1 ermittelt werden. Die Positionsänderungen und die Geschwin- digkeitsänderungen stellen im Übrigen nichts anderes als die Quotienten der Rohdaten dar. Tabelle 1: Bedeutungen auf Basis der Quotienten

Anschließend lässt sich anhand einer kombinierten Betrachtung zweier oder mehrere Fälle der Zustand, insbesondere der Be- triebszustand der Werkzeugmaschine zum betrachteten Zeitpunkt der Serie von Zeitpunkten ermitteln. Nachfolgend sind beispielhaft einige Bedingungen schematisch aufgelistet, anhand derer das Verfahren unterschiedliche Be- triebszustände identifiziert kann. a) Identifikation von Rückläufen: Wird an einem Werkstück mehr als ein Zerspanprozess ge- fahren, so muss das Werkzeug zum Ausgangspunkt zurückge- führt werden. Zur Identifikation dieses Zustandes muss eine der drei unten aufgeführten Bedingungen erfüllt sein: Δm _z > 1 & Δm _x > 1 Δm _z = 1 & Δm _x > 1 Δm _z > 1 & Δm _x = 1 b) Identifikation von Stillstandszeiten und Leerläufen: Für den Fall, dass die Werkzeugmaschine während des Be- arbeitungsganges beispielsweise durch einen Benutzer händisch in den Leerlauf versetzt wird, sodass trotz sich drehender Hauptspindel keine Bearbeitung stattfin- det, gilt die untenstehende Bedingung. Diese gilt eben- falls für Stillstandszeiten bei einer stehender Hauptspindel Δv _f,x = Δv _f,z = Δv _f,y = 0 c) Identifikation von Leerlauf bzw. Stillstand: Eine Unterscheidung zwischen Leerlauf und Stillstand kann über die aus dem Steuerungssystem BE zusätzlich ausgelesene Spindeldrehzahl vorgenommen werden. Ist die Drehzahl der das Werkstück WS haltenden Einspannvorrich- tung AV ungleich 0, so liegt Leerlauf vor. d) Identifikation von Override-Befehlen: Das Steuerungssystem BE der Werkzeugmaschine gibt manu- ell ausgeführte Override-Befehle zurück. Diese können ausgelesen und anschließend verarbeitet werden. Treffen die Bedingungen aus Figur 4 zu, so sind sie dem Zerspan- prozess zugeordnet. Override-Befehle ändern die Bedin- gungen aus Figur 4 nicht. Es gilt zu beachten, dass je nach Befehl, die Bedingungen zur Identifikation von Stillstandszeiten und Leerläufen auch zutreffen können. e) Identifikation des eigentlichen Zerspanprozesses und Er- mittlung der individuellen Schnittsequenzen: Zur Identifikation der individuellen Schnittsequenzen bei einer durchgehenden Bearbeitung ist im ersten Schritt das Signal der Vorschubgeschwindigkeiten der Achsen zu berücksichtigen. Um sicherzustellen, dass auch geringe Vorschubgeschwindigkeiten während der mechani- schen Bearbeitung als solche identifiziert werden, be- steht die Möglichkeit, die Werte zu quadrieren und an- schließend auf die nächste natürliche Zahl, inkl. 0, zu runden. Im nächsten Schritt werden die Positionsänderung sowie die Änderung der Vorschubgeschwindigkeit der jeweiligen Achsen mit hoher Genauigkeit bestimmt. Dies bewirkt, dass kleine Abweichungen identifiziert werden können. Anschließend gilt es eine weitere Fallunterscheidung durchzuführen, sodass die aktuell durchgeführte Schnittsequenz identifiziert werden kann. Die möglichen Fälle sowie die jeweiligen Bedingungen sind in der Figur 4 dargestellt. Die aufgestellten Bedingungen gelten auch für das Stechdrehen und eine Innenbearbeitung des Werk- stücks. Im in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel fährt bei- spielsweise der erste Werkzeughalter WH ₁ aus seiner Ru- heposition in negative z-Richtung. Das Verfahren ist mithilfe der angegebenen Quotienten in der Lage diesen Zustand zu erkennen. Dazu müssen alle in B1 genannten Bedingungen erfüllt sein: Bei fortschreitender Zeit wird der Werkzeughalter WH ₁ zusätzlich in positive-X-Richtung verfahren, sodass sämtliche Bedingungen B2 erfüllt sind. Mit erstmaligem Auftreten von Sensordaten, die den Bedingungen B4 genü- gen, erkennt das Verfahren den Beginn eines Zerspanpro- zesses: die Sequenz Anschnitt. Das Ende des Zerspanpro- zesses, die Sequenz Abschnitt, wird erkannt, wenn nicht mehr die Bedingungen B4 erfüllt sind, sondern die Bedin- gungen B5. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die auf die jeweiligen Fälle zutreffenden Datenpunkte des Rohsig- nals für jedes Element für jede Maschinenachse jeweils in ei- ner Matrix U, wie in Figur 5 für ein Element für eine Achse exemplarisch dargestellt, gespeichert. Im dargestellten Aus- führungsbeispiel sind für siebzehn Zeitpunkte aus einer Serie von Zeitpunkten die zugehörigen siebzehn Quotienten darge- stellt. Vorzugsweise handelt es sich bei den Quotienten um die Vorschubgeschwindigkeit in negativer z-Richtung. Wenn nach einer Selektion von Betriebszuständen ausschließ- lich Zerspanprozesse weiter analysiert werden sollen, gilt es Werkzeugwechsel diese zu identifizieren und zu eliminieren, da für den Werkzeugwechsel einige dieser Bedingungen eben- falls zutreffen könnten. Das Erkennen eines Werkzeugwechsels kann im erfindungsgemäßen Verfahren durch eine Grenzwertbetrachtung erfolgen. Der Grenzwert ist als die Summe aus dem empirischen Mittelwert der in U gespeicherten Vorschubgeschwindigkeiten (U _v,f (i)) so- wie einer Standardabweichung von 50 % definiert: Sobald ein in der Matrix U vorliegender Datenpunkt der Vor- schubgeschwindigkeit diesen Grenzwert überschreitet, so ist dieser als zum Werkzeugwechsel zugehörig identifiziert und wird in der Matrix U zu null gesetzt. Die Indizes der Werte der Matrix U, die nicht als Werkzeugwechsel und somit als zum Zerspanprozess zugehörig erkannt werden, werden zur Selektion der Zerspanprozesse im nächsten Schritt in einen Vektor t ge- schrieben. Somit enthält der Vektor t lediglich diejenigen Zeitpunkte, in denen die Vorschubgeschwindigkeit in negativer z-Richtung ungleich 0 ist. Durch den Übertrag in den Vektor t können die Abstände (d) der einzelnen Messpunkte zueinander bestimmt werden: Dies bestimmt die in d gespeicherten Werte. Für ein zusammen- hängendes Messsignal ist d = 1. Daher kann durch die Bedin- gung b = e + 1 der Startwert (b) des Folge-Zerspannprozesses und Endwert (e) des aktuellen Zerspannprozesses jedes indivi- duellen Zerspanprozesses ermittelt werden, welche in der ge- zeigten Matrix U als solche nicht unmittelbar identifizierbar sind. Zudem besteht die Möglichkeit, die zeitlichen Verläufe der Positionsänderung und Geschwindigkeitsänderung auch quantita- tiv zu bewerten und daraus Rückschlüsse über den Betriebszu- stand für frei wählbare oder auch vorbestimmte Zeitbereiche zu ziehen. So können beispielsweise pulsierende Variationen der Geschwindigkeitsänderungen innerhalb eines betrachteten Zeitbereichs auf einen Regenerativeffekt hindeuten. Mithilfe des Verfahrens ist es auch möglich, Unterschiede in den Ge- schwindigkeitsänderungen zu erkennen, die während des glei- chen Bearbeitungsschritts zweier jedoch nacheinander gefer- tigter, identischer Werkstücke auftreten. Hieraus können sich Hinweise auf den Verschleiß des währenddessen eingesetzten Werkzeugs ergeben. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit in einem weiteren Ver- fahrensschritt 106 (Figur 3) weitere interne Maschinensigna- le, insbesondere elektrische Strom- und Spannungssignale für die Antriebsmotoren der Werkzeugmaschine zu erfassen. Hierzu zeigt Figur 6 den momentbildenden Strom für den für eine Ver- stellung entlang der z-Achse verantwortlichen Antriebsmotor für den gesamten Bearbeitungsprozess des Werkstücks. Diese umfassen die einzelnen Bearbeitungszeiten BZ sowie die anfal- lenden Nebenzeiten NZ. Figur 7 zeigt den Ausschnitt DL aus dem Diagramm gemäß Figur 6 in einer höheren Zeitauflösung. Der Stromverlauf zum An- trieb der Hauptspindel ist über die Zeit dargestellt und lässt sich chronologisch in mehrere Zeitabschnitte untertei- len. Während eines ersten Zeitabschnitts K1 zwischen Zeit- punkt t ₀ bis zum Zeitpunkt t ₁ ist der Antrieb im Stillstand. Anschließend tritt ein nadelförmiger Stromimpuls zum Zeit- punkt t ₁ als Zeitabschnitt K2 auf, an dem sich ein Zeitab- schnitt K3 für die Antriebsregelung des Motors anschließt, währenddessen die Hauptspindel an die programmierte Position verfahren wird. Zum Zeitpunkt t ₂ dort angekommen beginnt der Zeitabschnitt K4, in dem das Werkzeug WZ das Werkstück WS er- reicht und einen Kontakt herstellt. Dies ist die Sequenz An- schnitt. Auch der Zeitabschnitt K4 ist vergleichsweise kurz und endet zum Zeitpunkt t ₃ , an sich der Zeitabschnitt K5 für die Hauptbearbeitung des Werkstücks, d.h. der Zerspanprozess anschließt. Sie endet zu Zeitpunkt t _4. Sodann erfolgt erneut eine zweite Antriebsregelung K3 zwischen den Zeitpunkten t ₄ und t ₅ und ein zweiter Beschleunigungseffekt K2 zwischen t ₅ und t ₆ . Somit kann in einem weiteren Verfahrensschritt 106 (Figur 3) derartige Maschinensignale erfasst bzw. bereitgestellt und bei der Identifikation des Zustands im Verfahrensschritt 110 berücksichtigt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, unren- table Prozesszustände, wie beispielsweise Stillstandszeiten, Leerläufe, Werkzeugwechsel, Eilgänge oder besagte Override- Befehle zu identifizieren. Insbesondere die Berücksichtigung der weiteren Maschinensignale ermöglicht es, fehlerhafte Zu- stände zu erkennen, wenn beispielsweise eine nicht erwartete Änderung im Stromfluss (Figur 7, Pfeil PF) auftritt. Hier- durch lässt sich der Fertigungsprozess bedarfsgerecht anpas- sen. Insgesamt können aus dem durchgängigen Fertigungsprozess die einzelnen Zerspanprozesse erkannt und ermittelt werden. Zudem stellt das Verfahren eine einfache sowie kostengünstige Me- thode zur online/offline Prozessüberwachung während des ge- samten Fertigungsprozesses dar. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.