DE102007050643A1

DE102007050643A1 - Einrichtung und Verfahren für Fehlersuche bei Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102007050643A1
Application number: DE102007050643A
Authority: DE
Inventors: Chandra Sekhar Canton Jalluri; Prashanth Ypsilanti Magadi; Ingrid Kaufman; Mohan Subbaraman Canton Viswanathan; Paul Charles Troy Edie; Robert Louis Novi Ratze
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-06-19
Also published as: US20070088454A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (10) und ein Verfahren zur Fehlersuche beim Maschinenbetrieb, eingeschlossen Durchführung einer betreiberabhängigen Anfangsanalyse entsprechend einer Alarmanzeigeausgabe durch eine den Maschinenbetrieb überwachende Verarbeitungseinheit, unter Verwendung einer abfragebasierten Analyse zur Anleitung des Betreibers, wobei eine Sekundäranalyse verwendet wird, wenn die erste Analyse die Alarmursache nicht ergibt und die Sekundäranalyse mehrere Schritte durchführen kann, mit Analyse von Rohschwingungsdaten oder aus den Rohdaten generierten Trendlinien, wobei dann, wenn die Trendlinien betriebsspezifisch sind, eine spezielle Betriebsweise oder ein spezielles Werkzeug als Alarmursache identifiziert und eine entsprechende Aktion durchgeführt werden kann, wobei auch eine Tertiäranalyse einsetzbar ist, falls die Anfangs- und Sekundäranalysen die Alarmursache nicht liefern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Die Anmeldung beruht auf einer Continuation-in-Part-Anmeldung der US-Anmeldung 11/161,417 vom 02.08.2005, die wiederum eine Continuation-in-Part Anmeldung der US-Anmeldung 10/904,119 vom 25.10.2004 ist, wobei der Inhalt derselben hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen voll inhaltlich in die Offenbarung der Erfindung aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Fehlersuche in Vorrichtungen.
Die ständig steigende Bedeutung der Produktqualität übt Druck auf Hersteller aus, neue Herstellungsverfahren für Produkte hoher Qualität ohne Erhöhung der Produktionszeiten oder sonstiger Herstellungskosten zu finden. Dem Wettstreit zwischen hoher Qualität/niedrigen Kosteninhärent ist die Notwendigkeit, Ausschuß zu vermeiden, während eine längstmögliche Lebensdauer von Werkzeugen und Ausrüstungen für die Herstellung erzielt wird. Vorrichtungen zur Herstellung, die auch als „Maschinenwerkzeuge" bezeichnet werden, umfassen Vorrichtungen und Ausrüstungen, wie Fräsmaschinen, Drehbänke und andere Metall und Nichtmetallbearbeitungsmaschinen. Erhöhung der Anzahl der Werkzeugwechsel und/oder Verringern der Zeitabstände zwischen Maschinenwerkzeugwartungen kann die Produktqualität erhöhen, aber auch zu unnötigen Werkzeugkostensteigerungen und/oder verlorenen Produktionszeiten führen.
Mit der Zeit haben die Hersteller Einrichtungen und Verfahren der vorsorglichen oder vorbestimmten Wartung entwickelt. Derartige Einrichtungen können einen Werkzeugwechsel nach Zeitplan anhängig von der Zahl hergestellter Teile oder eine fahrplanmäßige Vorrichtungsabschaltzeit umfassen, währenddessen Lager und andere Komponenten ersetzt werden, bevor diese negative Auswirkungen auf die Produktqualität haben können. Um diese Einrichtungen kosteneffektiv einzusetzen oder die Frequenz der vorsorglichen Wartungsaufgaben zu reduzieren, müssen Entscheidern Informationen zugänglich sein. Insbesondere sind Informationen, die historische Trends anzeigen, wertvoll, sodass genaue Vorhersagen für zukünftige Produktionsläufe möglich sind. Ferner ist auch die Befähigung, spezielle Problembereiche zu isolieren, sinnvoll, dies unterstützt die Konzentration von Bemühungen darauf, dass diese maximale Auswirkungen haben und den höchsten Gewinn erwirtschaften.
Dazu haben Hersteller ständig Maschinenwerkzeuge und ihre dazugehörigen Komponenten analysiert, um Informationen zu sammeln, die für effektive Entscheidungen über ihre Produktionsanlagen und Verfahren dienen. Ein Typ eingesetzte Maschinenwerkzeuganalyse ist eine Schwingungsanalyse. Information, die von diesem Analysentyp gesammelt wird, kann für viele verschiedene Produktionsprobleme als Indikator dienen.
Eine Einrichtung und ein Verfahren zur Charakterisierung eines Bearbeitungsverfahrens unter Verwendung von Schwingungssignaturen von Maschinen ist im US-PS 5,663,894 von Seth et al. von 02.09.1997 beschrieben, dessen Offenbarung hiermit in vollem Umfang in die Offenbarung dieser Anmeldung aufgenommen wird. Seth et al. beschreibt eine Maschinenzustandssignaturanalyse (MCSA), wobei die Schwingungssignaturen der Maschinen durch Unterscheiden der Schwingungsaktivität an verschiedenen Positionen der Maschinen charakterisiert werden. Dies wird mit und ohne Maschinenlast durchgeführt. Sowohl Zeit als auch Frequenzdonmainanalysen können sodann in einer Datenbank für zukünftigen Vergleich und Verfolgung abgespeichert werden. Obwohl eine Technik wie MCSA dazu dienen kann, potentielle Probleme mit einer Maschinen zu identifizieren, kann es ein relativ komplexes Verfahren sein, das für die richtige Analyse hochausgebildete Individuen benötigt.
Eine Alternative zu MCSA ist im US-PS 6,845,340 von Edie et al. vom 18.01.2005 beschrieben, deren Inhalt hiermit ebenfalls vollinhaltlich in die Beschreibung dieser Anmeldung aufgenommen wird; die eine Einrichtung und ein Verfahren für das Maschinendatenmanagement beschreibt, die Schwingungsdaten einer Maschine verwendet, um betriebsspezifische Schwingungsprofile zu generieren. Diese Profile können dazu eingesetzt werden, betriebsspezifischen Datenlinien zu generieren, aus denen eine Datenmatrix hergestellt werden kann, welche für die Analyse der Maschine nützliche Informationen liefert. Eine der Anwendungen derartiger Daten besteht darin, ein geeignetes Fehlerniveau für verschiedene Maschinenbetriebsschritte zu bestimmen. Falls während des Maschinenbetriebs ein Schwingungsniveau Fehlerniveau erreicht, kann eine Warnung oder Alarm vorgesehen werden, um ein potentielles Problem mit der Maschine anzuzeigen.
Obwohl die oben beschriebenen Einrichtungen und Verfahren einen ersten Schritt in Richtung Maschinenzustandsüberwachung und vorsorgliche Wartung liefern – d. h. die Einrichtungen und Verfahren sammeln Daten, um eine Warnung oder Alarmindikatoren potentieller Probleme zu liefern – besteht ein nächster sinnvoller Schritt darin, die gesammelten Daten dazu zu verwenden, auf spezifische Bereiche der Maschine und ihres Betriebs hinzuweisen. Wie diskutiert, kann der Einsatz des MCSA für Fehlerüberwachung einer Maschine hochausgebildetes Personal für richtige Implementierung der MCSA-Techniken erfordern. Ferner können einige MCSA-Techniken voraussetzen, dass die Maschine aus der Produktion herausgenommen wird, sodass Produktionszeit verloren geht.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Daher wird eine Einrichtung und ein Verfahren zur Fehlersuche einer Maschine geschaffen, die sich auf von beim Maschinenbetrieb automatisch gesammelte und verarbeitete Daten stützt. Es wird auch eine Einrichtung und ein Verfahren zur Fehlersuche bei einer Maschine geschaffen, das eine Mehrfach-Analysenstruktur aufweist, beginnend beispielsweise mit einer durch den Maschinenbetreiber durchgeführten Erstanalyse und nachfolgende analytische Betrachtungen steigenden Niveaus.
Um die Nachteile des Standes der Technik von Einrichtungen und Verfahren für die Fehlersuche bei einer Maschine zu vermeiden, liefern Ausführungsformen der Erfindung eine mehrstufige Struktur, beginnend mit einer durch einen Maschinenbetreiber durchgeführten Erstanalyse und, falls notwendig oder erwünscht, weiteren Analysen steigenden Niveaus.
Der Auslöser für jede Fehleranalyse kann eine Warnung, Alarm oder anderer Indikator sein, der durch eine Verarbeitungseinheit oder eine andere Steuereinrichtung gegeben wird und anzeigt, dass eine Maßnahme durchgeführt werden sollte. Zur Unterstützung des Maschinenbetreibers kann ein Informationsbildschirm vorgesehen werden, beispielsweise auf einer an oder nahe der Maschine vorgesehenen Personalcomputer-(PC) oder Arbeitsstationsanzeige. Die Alarm- und Warnnachrichten können auch noch so eingestellt werden, dass sie gleichzeitig einer Anlageninformations Einrichtung, Pagers des Anlagenpersonals elektronischen Nachrichtentafeln, einer Internetschnittstelle oder irgendeiner Kombination desselben übermittelt werden. Ferner kann dem Betreiber ein Abfragebildschirm übermittelt werden, der eine Fragefolge abfragt, deren Antworten durch den Betreiber in den PC oder die Arbeitsstation eingegeben werden können. Das Frage/Antwortformat schafft ein Erstanalyseniveau, das den Betreiber dazu führen kann, das Problem oder potentielle Problem in einem frühen Stadium der Analyse auszumachen. Falls die Ursache des Problems bei der Erstanalyse bestimmt wird, kann das Verfahren damit enden, dass der Betreiber die geeigneten Individuen auf notwendige Handlungen aufmerksam macht. Falls die Ursache des Problems bei der Erstanalyse nicht erkannt wird, kann eine Sekundäranalyse durchgeführt werden. Die Sekundäranalyse kann mehrere Schritte, wie Analyse von Roh-Schwingungsdaten oder Trendlinien, die aus den Rohdaten erhalten werden, umfassen. Falls die Trendlinien betriebsspezifisch sind, kann der spezifische Betrieb oder das spezielle Werkzeug als Alarmursache identifiziert werden und eine geeignete Maßnahme getroffen werden.
Falls die Datenanalyse keine Information liefert, die zur Ursache des Problems führt, können bestimmte Betriebsweisen der Maschine durchgeführt werden, indem die Maschine durch eine oder mehrere vorherbestimmter Betriebsschritte geführt wird, deren Ausgang analysiert wird. Beispielsweise kann bei einer Fräsmaschine mit einer rotierenden Spindel und einem oder mehreren Schlitten für die lineare Bewegung Spindel und Schlitten separat analysiert werden. Beispielsweise können Schwingungsdaten bei ausschließlichem Spindelbetrieb oder Betriebs eines oder mehrerer Schlitten, während die Spindel nicht dreht, gesammelt werden. Im Falle des Fräswerkzeugs oder einer anderen metallschneidenden Maschine können diese Betriebsschritte ohne oder während der Bearbeitung eines Werkstücks durchgeführt werden.
Abhängig von dem Ausmaß, wonach weder die erste noch die zweite Analyse die Alarmursache ergibt, kann eine Tertiäranalyse durchgeführt werden. In dieser Analyse werden aus der alarmierenden Betriebsweise gesammelte Daten mit anderen Date korreliert, um Abweichungen von akzeptablen Grenzwerten zu bestimmen. Beispielsweise können die während der mit Alarm versehenen Betriebsweise gesammelten Daten mit Daten verglichen werden, die bereits vorher von der gleichen Maschine beim gleichen oder ähnlichen Bearbeitungsverfahren gesammelt wurden. Umgekehrt können Daten aus der Alarm hervorrufenden Betriebsweise mit Daten anderer Maschinen korreliert werden, die gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten gleiche oder ähnliche Betriebsschritte durchführten. Falls die Ursache immer noch nicht bestimmt wird, kann MCSA oder eine andere Analyse durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung genauer anhand einer bevorzugten Ausführungsform sowie der begleitenden Zeichnungen näher erläutert, auf die sie keinesfalls eingeschränkt ist. Darin zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Fehlersuche in einer Maschine;
2 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Fehlersuche einer Maschine; und
3a und 3b Flußdiagramme von Details der im Flußdiagramm der 2 angegebenen Schritte.
1 zeigt eine Einrichtung 10 zum Fehlererkennen bei Produktionsmaschinen oder einem Maschinenwerkzeug 11. Das Maschinenwerkzeug 11 umfaßt ein Bett 12 und eine Spindel 14. Ferner gibt es drei Schlitten 13, 15, 17 die eine Bewegung der Spindel 14 entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse betrieblich bewirken können. Selbstverständlich kann ein Maschinenwerkzeug Schlitten zur Bewegung anderer Abschnitte des Maschinenwerkzeuges besitzen, beispielsweise erleichtern die Schlitten 19, 21 die Bewegung des Bettes 12 des Maschinenwerkzeugs 11. Das in 1 gezeigt Maschinenwerkzeug 11 ist eine Fräsmaschine mit computernumerischer Steuerung (CNC). Die Erfindung kann virtuell mit jeglicher Art Maschinenwerkzeug eingesetzt werden, eingeschlossen manuelle und CNC-Maschinen.
In der Spindel 14 ist ein Schneidwerkzeug 16 für die Bearbeitung eines Werkstücks 18 befestigt. An der Spindel 14 ist ein Schwingungssensor 20 befestigt, der Schwingungen in der Spindel 14 empfängt und schwingungsspezifische Signale an eine Bearbeitungseinheit 22 ausgibt. Der Schwingungssensor 20 kann aus einem oder mehreren Schwingungssensoren ausgewählt werden, wie einem Accelerometer, einem Geschwindigkeitssensor oder jedem zur Schwingungsmessung geeigneten Sensor.
Selbstverständlich können andere Sensortypen verwendet werden, beispielsweise solche, die Maschinenbetriebsparameter, die keine Vibrationen sind, messen. Beispielsweise kann ein Stromsensor zur Messung von Stromgrößenänderungen des Stroms, den das Maschinenwerkzeug 11 während verschiedener Betriebsschritte zieht, verwendet werden. In ähnlicher Weise kann ein Thermoelement oder anderer Temperatursensortyp eingesetzt werden, um Änderungen in der Temperatur eines Abschnitts des Maschinenwerkzeug 11 zu entdecken. Spindelgeschwindigkeit, Drehmoment oder Zuführrate können ebenfalls gemessen werden, um Informationen über die Betriebsschritte zu schaffen. Tatsächlich kann jeder Sensor, der Maschinenbetriebsparameter messen kann, eingesetzt werden, um der Verarbeitungseinheit 22 Signale zu übermitteln.
Die Verarbeitungseinheit 22 kann in geeigneter Weise direkt auf einem Abschnitt des Maschinenwerkzeugs 11 befestigt sein und einen Prozessor 24 und einen Speicher 26 umfassen. Der Prozessor 24 kann so programmiert werden, dass er spezifische Instruktionssätze auf Daten anwendet, wie von Sensor 20 empfangene Schwingungsdaten. Eine Steuerung, wie eine programmierbare Logiksteuerung oder PLC 28 ist ebenfalls am Maschinenwerkzeug 11 befestigt und kann mit Informationen spezifisch für das Maschinenwerkzeug 11 oder solchen, die für den Bearbeitungsbetriebsschritt, einen Nicht-Bearbeitungsbetriebsschritt oder einen durch das Maschinenwerkzeug 11 durchgeführten Betriebszyklus spezifisch sind, programmiert werden. Der Prozessor 24 und der Speicher 26 sind beide operativ mit dem Sensor 20 und dem PLC 28 so verbunden, dass Daten zwischen ihnen übertragen werden können.
Die PLC 28 ist Teil einer Steuereinrichtung 29, die auch einen Computer 31 mit einer Betreiberanzeige 33 aufweist, die durch den Maschinenwerkzeugbetreiber dazu eingesetzt werden kann, dem Maschinenwerkzeug 11 Befehle zu geben und Information vom Maschinenwerkzeug 11 zu erhalten. Wie detailliert weiter unten beschrieben, empfängt der Computer 33 Informationen von der Verarbeitungseinheit 22, wie Warnungen oder Alarme, die mit dem Betrieb des Maschinenwerkzeugs 11 in Beziehung stehen. Obwohl der in 1 gezeigte Computer 31 ein Desktopcomputer ist, kann dieses Element der Einrichtung 10 auch in Form eines Steuerschaltbretts oder einer anderen Vorrichtung vorliegen, die dem Maschinenwerkzeug 11 Informationen liefern kann.
Wie in 1 gezeigt, ist auch ein weiterer Computer 35 mit der Verarbeitungseinheit 22 verbunden. Computer 35 kann mit der Verarbeitungseinheit 22 weit entfernt vom Maschinenwerkzeug 11 verbunden sein. Tatsächlich wird erwogen, den Computer 35 fern des Maschinenwerkzeugs 11 und mit der Verarbeitungseinheit über ein Intra- oder Internet verbunden vorzusehen.
Während der in 1 gezeigte Computer 35 als einzelnes Notebook dargestellt ist, wird erwogen, die Verarbeitungseinheit 22 mit einem größeren Netzwerk zu verbinden, sodass viele Ausgabevorrichtungen, wie der Computer 35, gleichzeitig auf Informationen der Verarbeitungseinheit 22 zugreifen können.
Wie oben erläutert, kann die PLC 28 mit Informationen über spezielle bearbeitungslose Zyklen außerhalb eines Betriebszyklus programmiert werden, um den Zustand der Spindel 14 und der Schlitten 13, 15, 17, 19, 21 zu bestimmen. Die PLC 28 ist so konfiguriert, dass sie die Signale der Verarbeitungseinheit über die Maschinenbetriebsschritte ausgibt. Beispielsweise kann, falls die Spindel 14 zur Rotation mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten veranlaßt wird, die PLC 28 unter anderem Signale an die Verarbeitungseinheit 22 ausgeben, die verschiedene Abschnitte des Zyklus' beschreiben. Der Zyklus kann die Beschleunigung der Spindel 14 auf eine spezielle Geschwindigkeit, das Drehen mit einer spezifischen Geschwindigkeit und Abbremsen aus einer spezifischen Geschwindigkeit umfassen. Die PLC 28 kann ein Signal liefern, wann das Geschwindigkeitsereignis beginnt oder endet. Wie unten erläutert, ermöglicht dies, Schwingungssignale des Sensors 20 mit spezifischen Spindelgeschwindigkeitsereignissen zu assoziieren.
Die PLC 28 kann Werkzeugsignale jedesmal dann übermitteln, wenn ein anderes, unterschiedliches Werkzeug in einem Satz Bearbeitungsoperationen verwendet wird. Die PLC 28 kann auch Signale senden, die anzeigen, ob ein spezifisches Schneidwerkzeug, wie das Schneidwerkzeug 16, einen spezifischen Bearbeitungsbetriebsschritt durchführt. Ferner kann die PLC 28 der Verarbeitungseinheit 22 mitteilen: ob das Maschinenwerkzeug 11 sich in Leerlauf befindet und zeitabhängige Daten übermitteln, wie Anzahl der durchgeführten Bearbeitungszyklen oder bearbeitete Zahl Werkstücke. Indem Signale über den Bearbeitungs- und Nichtbearbeitungsbetrieb abgegeben werden, kann die PLC 28 der Verarbeitungseinheit 22 werkzeugspezifische Daten, Leerlaufdaten, Bearbeitungs- und Nicht-Bearbeitungsdaten und zeitabhängige Daten, um einige zu nennen, übermitteln. Selbstverständlich können die spezifischen Informationsausgaben vom PLC 28 an die Verarbeitungseinheit 22 variieren, abhängig vom Typ und der erwünschten Informationsmenge.
Wie erläutert, schafft der Computer 31 einen Mechanismus für einen Betreiber eines Maschinenwerkzeugs 11, Befehle zum Betrieb des Maschinenwerkzeugs 11 einzugeben, eingeschlossen Befehle, die in Form eines vorherbestimmten Computerprogramms, das im Computer 31 liegen können, oder einem dem Computer 31 zugänglichen Speicherort, durchzuführen. Zusätzlich zu Programmen, die das Maschinenwerkzeug 11 zur Durchführung von Bearbeitungsbetriebsschritten an einem Werkzeug, wie dem Werkstück 18, betreiben, können auch nichtbearbeitende Programme durch den Computer 31 durchgeführt werden, um das Maschinenwerkzeug 11 zu betreiben. Diese nicht bearbeitenden Programme können beispielsweise als Teil des Verfahrens zur Fehlersuche beim Maschinenwerkzeug 11 eingesetzt werden.
Wie unten erläutert, kann der Computer 31 ein vorherbestimmtes Programm durchführen, das den Betrieb des Maschinenwerkzeugs 11 so steuert, dass Bewegung mindestens eines Abschnitts des Maschinenwerkzeugs 11 bewirkt wird – beispielsweise der Spindel 14 oder irgendeines der Schlitten 13, 15, 17 19, 21, sodass die Daten über spezifische Komponenten des Maschinenwerkzeugs 11 gesammelt und analysiert werden können. Dies kann bei der Bestimmung der Ursache einer Warnung oder eines Alarms unterstützen, beispielsweise der Ausgabe durch die Verarbeitungseinheit 22 beim Betrieb des Maschinenwerkzeugs 11.
2 zeigt ein Übersichtsflußdiagramm 36 einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Fehlererkennungsverfahren bei einer Maschine, wie dem Maschinenwerkzeug 11, in 1 gezeigt, beginnt mit einem Alarm oder Warnindikator bei Schritt 38. Es wird bezug auf die Einrichtung 10 der 1 genommen, wenns die Schritte des Flußdiagramms 36 beschrieben werden. Der Alarm oder die Warnung kann durch die Verarbeitungseinheit 22 an die Betreiberanzeige 33 ausgegeben werden. Die Verarbeitungseinheit 22 gibt sodann Informationen so aus, dass eine Erstanalyse durch den Betreiber durchgeführt werden kann.
Zusätzlich zu den Informationen, die den Betreiber nicht zur Durchführung spezifischer Maßnahmen veranlassen, kann die Verarbeitungseinheit 22 auch Informationen ausgeben, die den Betreiber dazu veranlassen, Maßnahmen durchzuführen, beispielsweise Informationen in Form von Fragen zu liefern. Diese fragenbasierte Information fragt den Betreiber mehrere Fragen ab, deren Antworten zur Bestimmung der Alarmursache dienen können. Die dem Betreiber mitgeteilte Information, eingeschlossen die abfrageabhängige Information, ist Teil einer Erstanalyse, welche die Notwendigkeit weiterer Analysen eliminieren kann – s. Schritt 40.
Am Entscheidungskasten 42 wird bestimmt, ob die Alarmursache während der Erstanalyse bestimmt wurde. Falls die Antwort ja ist, wird eine Korrekturmaßnahme getroffen und der Alarm wird rückgesetzt – s. Schritt 44. Falls die Antwort nein ist, wird eine Sekundäranalyse bei Schritt 46 durchgeführt. Wie detailliert unten beschrieben, kann die Sekundäranalyse mehrere Schritte, wie die Analyse von Trenddaten für Schneid- oder Nichtschneidende Betriebsschritte, oder des Betriebs des Maschinenwerkzeugs 11 in einer vorherbestimmten Abfolge umfassen, um zu bestimmen, ob die Komponenten des Maschinenwerkzeugs 11 – beispielsweise die Spindel 14 oder irgendein Schlitten 13, 15, 17, 19, 21, richtig arbeiten. Falls die Sekundäranalyse die Alarmursache liefert – siehe Entscheidungskasten 48 – wird das Problem korrigiert und der Alarm rückgesetzt – siehe Schritt 50.
Falls die Alarmursache weder während der Erst- noch der Sekundäranalyse bestimmt wird, wird eine Tertiäranalyse bei Schritt 52 durchgeführt. Die Tertiäranalyse kann Schritte wie Korrelation von Daten aus der mit Alarm behafteten Betriebsweise umfassen, beispielsweise dem Betrieb, während dessen die Alarmanzeige gesandt wurde – mit anderen Daten, um Unterschiede zu bestimmen. Die anderen Daten können historische Daten darüber sein, wann das Maschinenwerkzeug 11 vorher die Alarm verursachende Betriebsweise durchgeführt hat. Alternativ können es Informationen aus einem anderen Maschinenwerkzeug sein, das die gleiche Betriebsweise wie die Alarm verursachende Betriebsweise durchführt oder in ähnlicher Weise wie das Maschinenwerkzeug 11 arbeitet, um direkten Vergleich der Daten, relevant für die Fehlersuche des Alarms am Maschinenwerkzeug 11, zu ermöglichen. Falls die Alarmursache während der Tertiäranalyse bestimmt wird, wird das Problem korrigiert und der Alarm bei Schritt 56 rückgesetzt. Falls die Alarmursache nicht während der Tertiäranalyse bestimmt wird, wird MCSA oder eine andere komplexe Analyse notwendig sein – siehe Schritt 58.
3 zeigt ein Flußdiagramm 60, eine detailliertere Version des in 2 dargestellten Verfahrens. Wieder wird die Einrichtung 10 der 1 als Referenz benutzt. Bei Schritt 62 wird ein Alarm oder eine Warnung, beispielsweise von der Verarbei tungseinheit 22, übermittelt. Die Erstanalyse umfaßt das Senden von Nachrichten aus der Verarbeitungseinheit 22 – siehe Schritt 64 – zu einem Betreiberinformationsbildschirm 66, der ein Bildschirm ist, der beispielsweise auf der Betreiberanzeige 33 vorgesehen sein kann. Die auf den Schirm 66 gelieferte Information veranlaßt den Betreiber nicht, Maßnahmen zu ergreifen. Dies kann Sachen wie die Fehlerart – beispielsweise kurzfristig, langfristig etc. umfassen, die den Alarm veranlaßte.
Die Information kann auch einen Typ statistischer Parameter umfassen, die dazu verwendet wurden, den Fehler zu charakterisieren. Beispielsweise können Schwingungsdaten in mittlerer Fehlerquadrat-, Kurtosis- oder anderen Parameterpräsentationen charakterisiert werden, welche die Datenanalyse erleichtern. Die Information auf dem Bildschirm 66 kann auch einen Datums- und Zeitstempel für den Alarm, eine Werkzeugnummer zur Identifikation des speziellen bei Auftreten des Fehlers eingesetzten Schneidwerkzeugs oder eine spezifische Betriebsweise, während der der Fehler auftrat, umfassen.
Bei Schritt 68 wird dem Betreiberfragebildschirm 70 eine Anzahl Fragen übermittelt, die auch auf die Betreiberanzeige 33 geleitet werden können. Die „Fragen" können in Form von Fragen oder von Prompts vorliegen, die den Betreiber zur Durchführung spezifischer Maßnahmen instruieren. Beispielsweise können sie abfragen, ob der Betreiber irgendwelche auffälligen oder ins Auge fallenden Dinge beobachtete, bspw. ob das Schneidwerkzeug sich außerhalb seiner Position befand oder ein Hindernis im Bearbeitungsbereich vorliegt. Die Abfragen können den Betreiber dazu veranlassen, ein Werkzeugmagazin zu öffnen, um das bemängelte Werkzeug zu überprüfen. In dem Umfang, wie der Betreiber die Abfragen beantwortet, sodass die Alarmursache bestimmt wird, können die Abfragen den Betreiber ferner bitten, geeignete Wartung vorzusehen.
Falls die Erstanalyse die Alarmursache nicht liefert, wird die Sekundäranalyse, allgemein bei Schritt 72 dargestellt, durchgeführt. Während der Sekundäranalyse kann ein Herstellungsüberwacher, ein Ingenieur oder ein anderes Personal als der Maschinenbetreiber, einen oder alle Schritte durchführen. Bei Schritt 74 können Maschinenbetriebsparameterdaten – beispielsweise die Spitzen von Schwingungsdaten, überprüft werden, um zu bestimmen, ob ein vorübergehender Spitzenwert voriegt, der eine relativ große Abweichung von den erwarteten Werten anzeigt. Dies kann eine Zerstörung des Maschinenwerkzeugs 11 anzeigen, falls beispielsweise das Maschinenwerkzeug von seinem Weg abweicht und in unerwarteter Weise auf das Werkstück 18 auftrifft.
Bei Schritt 76 kann eine Trendanalyse durchgeführt werden, wobei Trenddaten für die Metallbearbeitungsbetriebsschritte mit dem bemängelten Werkzeug, oder Betriebsschritte, die das mit Alarm bemängelte Merkmal geschnitten haben, betrachtet werden. Ferner kann bei Schritt 78 eine Profilanalyse über den mit Alarm versehenen Bearbeitungszyklus durchgeführt werden. Spezifisch können die Datenprofile – d. h. Schwingungsdaten oder andere Daten – über den gesamten Bearbeitungszyklus überprüft werden, der bei Auftreten des Alarms durchgeführt wurde. Dies kann die Bestimmung unterstützen, ob das Problem tatsächlich vor dem Alarm auftrat, aber kein Fehlerniveau, wie später im Bearbeitungszyklus erreichte.
An den Schritten 80 und 82 kann das Maschinenwerkzeug gemäß bestimmten vorherbestimmten Schritten betrieben werden, um festzustellen, ob der Alarm oder Fehlerzustand ein Resultat eines Problems mit dem Maschinenwerkzeugbetrieb war. Da das Spindelzustandsanalyseprogramm des Blocks 80 verschiedene Formen annehmen kann, abhängig von den gewünschten Daten, wird hier ein wirksames Spindelanalyseprogramm beispielhaft angegeben. Beim Start des Spindelanalyseprogramms bewegt sich die Spindel 14 nicht. Sie kann dann bis auf eine erste vorherbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt werden, wo sie in einem stabilen Zustand bei einer ersten vorherbestimmten Geschwindigkeit über einen vorherbestimmten Zeitraum gehalten wird. Es ist gefunden worden, dass 30 Sekunden eine geeignete Einsatzzeit ist, die genügend Informationen über die Spindelbewegung liefert, ohne zu viel Maschinenzeit zu verwenden. Natürlich können auch andere Zeitintervalle, falls erwünscht, verwendet werden.
Sobald die Spindel 14 mit der ersten vorherbestimmten Geschwindigkeit über den ersten vorherbestimmten Zeitraum betrieben wurde, wird sie abgebremst, bis sie anhält. Es ist bemerkenswert, dass die Spindel 14 nicht bei 0 Geschwindigkeit be ginnen oder bei einer 0 Geschwindigkeit enden muß, obwohl dies geeignete Start- und Endpunkte für die Abzeichnung verschiedener Betriebsbedingungen sind. Der Betrieb der Spindel 14, wie oben diskutiert, liefert ein Schwingungsprofil, das einen Beschleunigungsabschnitt, einen Dauergeschwindigkeitsabschnitt und einen Bremsabschnitt umfaßt. Signalausgaben von der PLC 28 können mit den vom Sensor 20 gesammelten Schwingungsdaten assoziiert werden, sodass bewegungsspezifische Datenprofile definiert werden können.
Rohdaten vom Sensor 20 und dem PLC 28 werden gesammelt und sodann so assoziiert, dass sie ein bewegungsspezifisches Datenprofil für die Bewegung der Spindel 14 definieren. Ein Algorithmus wird so auf die Rohdaten angewendet, dass sie eine Parameterdarstellung der Schwingungsdaten, beispielsweise ein Maximum, Minimum, Durchschnitt, ein durchschnittliches Fehlerquadrat (RMS), ein maximales RMS, ein minimales RMS und eine RMS-Summe generieren. Wie erläutert, werden die Schwingungsdaten mit Informationen von der PLC 28 assoziiert, um für die gesammelten Daten bewegungsspezifische Datenprofile zu definieren. Sobald die parametrische Repräsentation der Rohdaten berechnet ist, kann der Algorithmus dazu verwendet werden, einen oder mehrere bewegungsspezifische Datenpunkte zu generieren, die später einsetzbar für die Herstellung einer oder mehrerer bewegungsspezifischer Trendlinien sind.
Nachdem die parametrische Repräsentation der Schwingungsdaten generiert wurde, können die Rohdaten verworfen werden, wodurch Speicherplatz und Bandbreite bei Datentransfer eingespart werden. Die oben beschriebenen Schritte können fortgesetzt werden, bis das Spindelanalyseprogramm vollständig ist. Das hier beispielhaft beschriebene Spindelanalyseprogramm umfaßt zwei zusätzliche Betriebsweisen der Spindel 14. Insbesondere wird die Spindel 14 wieder von Null aus beschleunigt, aber dieses Mal wird sie auf eine zweite vorherbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt, wo sie über einen zweiten vorherbestimmten Zeitraum in einem Dauerzustand gehalten wird. Bemerkenswerterweise kann sich der zweite vorherbestimmte Zeitraum vom ersten vorherbestimmten Zeitraum unterscheiden oder gleich sein, beispielsweise 30 Sekunden. Nachdem der zweite vorherbestimmte Zeitraum verstrichen ist, wird die Spindel 14 auf Null abgebremst.
Die Daten werden dann verarbeitet und das Verfahren läuft in einer Schleife zurück, um weitere Daten zu sammeln.
Im hier beschriebenen beispielhaften Verfahren umfaßt das Spindelzustandsanalyseprogramm eine dritte Betriebsweise der Spindel 14, während derer sie von 0 auf eine dritte vorherbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt wird und einen dritten Zeitraum bei diese Geschwindigkeit gehalten und dann auf 0 abgebremst wird. Wieder kann der dritte vorherbestimmte Zeitraum gleich oder verschieden zum ersten oder zweiten vorherbestimmten Zeitraum sein. Der Betrieb der Spindel 14 mit drei verschiedenen Geschwindigkeiten, eingeschlossen Beschleunigungen und Abbremsen, kann Zeugnis über die Komponentenabnutzung geben, die anderweitig nicht detektierbar wäre, falls die Spindel 14 nur mit einer einzigen Geschwindigkeit betrieben wurde. Bei diesem Beispiel endet die Spindelzustandsanalyse nach dem dritten Betriebsschritt.
Ähnlich wie die Spindelzustandsanalyse kann auch eine Schlittenzustandanalyse durchgeführt werden, um den Zustandszustand eines oder aller Schlitten 13, 15, 17, 19, 21 zu überprüfen. Ein Beispiel einer Schlittenzustandsanalyse testet alle drei Spindelschlitten 13, 15, 17 einzeln und in Kombination. Selbstverständlich muß eine Schlittenzustandsanalyse nicht alle drei Spindelschlitten 13, 15, 17 umfassen und kann auch auf die Maschinenbettschlitten 19, 21 angewendet werden.
Bei einem Beispiel der Schlittenzustandsanalyse liefern der Sensor 20 und die PLC 28 Signale, die für die nachfolgende Datensammlung verwendet werden. Zuerst wird der X-Achsenschlitten 13 betrieben und Rohschwingungsdaten gesammelt. Es kann sinnvoll sein, den Schlitten 13 mit hoher Geschwindigkeit und über einen langen Bewegungsweg zu betreiben. Bemerkenswerterweise können verschiedene Raten und Bewegungslängen verwendet werden. Die Rohdateninformation vom Sensor 20 und der PLC 28 werden mit einem Algorithmus verarbeitet und eine parametrische Repräsentation der Daten generiert. Die Rohdaten werden sodann verworfen um Speicherplatz und Bandbreite zu erhalten.
Danach wird der Y-Achsenschlitten und der Z-Achsenschlitten wiederum betrieben und Daten wie oben gesammelt. Schließlich werden alle drei Schlitten 13, 15, 17 gleichzeitig betrieben und das Schlittenzustandsanalyseprogramm beendet. Bemerkenswerterweise liefert das Schlittentestprogramm nicht nur Informationen über einen spezifischen Schlitten, wenn dieser sich bewegt, sondern auch Informationen über die Kreuzübertragung zwischen den Schlitten. Beispielsweise kann die Bewegung des Y-Achsenschlittens 15 eine Schwingung im X-Achsenschlitten 13 hervorrufen, die durch den Sensor 20 detektiert wird. Die Auswirkung der Bewegung des Schlittens 15 auf den Schlitten 13 ist ein Indikator für die Kreuz-Übertragung zwischen dem X- und Y-Achsen-Schlitten 13, 15.
In Schritt 84 können Nicht-Metallschneidende Parameter analysiert werden. Beispielsweise treten während eines Bearbeitungszyklus Zeiten auf, wenn kein Metall bearbeitet, aber das Maschinenwerkzeug 11 betrieben wird. Diese nicht-metallbearbeitenden Parameter können solche Dinge wie Spindel- und Schlittenbewegungen, Werkzeugwechsel, Werkzeugbewegung zwischen verschiedenen Merkmalen, eine Überprüfung mit Luftsitz für die Werkzeugintegrität, Werkzeugklemmeinrichtung usw. betreffen. Eine Überprüfung dieser Betriebsweisen kann auch bei der Bestimmung der Ursache von Fehlerzuständen hilfreich sein, die beim Maschinenbetrieb auftreten.
Falls die Ursache des Fehlerzustands oder Alarms nicht in der Sekundäranalyse festgestellt wird, erwägt die Erfindung den Einsatz einer Tertiäranalyse. Die Tertiäranalyse, allgemein bei 86 durchgeführt, korreliert die Daten vom Betrieb des Maschinenwerkzeugs 11 während des Fehlerzustands mit anderen Daten. Die anderen Daten können vom Maschinenwerkzeug 11 selbst während anderer, nicht mit Alarm versehenen Operationen gesammelt werden oder die anderen Daten können von anderen Maschinen, die in ähnlicher Weise am Maschinenwerkzeug 11 angebracht sind, erhalten werden.
Im Schritt 88 können Fehlercodes für das Maschinenwerkzeug 11 als auch für andere Maschinen analysiert werden. Diese Datenart kann beispielsweise durch die Verarbeitungseinheit 22 gesammelt werden oder durch andere Fabrikinformationseinrichtungen (FIS). Zusätzlich können Betreiberlogs 90 untersucht werden, um zu bestimmen, ob die Betreiber des Maschinenwerkzeugs 11 irgend etwas Unübliches beobachtet haben, das die Alarmursache anzeigen könnte. Bei Schritt 92 können Qualitätsdaten überprüft werden. Diese können statistische Prozeßkontroll (SPC) Daten umfassen, die häufig während Herstellungsbetriebsschritten gesammelt werden.
Schritt 94 verwendet die Resultate des Spindel- oder Schlittenzustandsanalyseprogramms, um die Bestimmung zu unterstützen, ob Schlitten oder Spindel innerhalb akzeptabler Grenzen betrieben wurden. Im Zusatz zu dem in Schritt 88 verwendeten FIS verwenden einige Herstellungsbetriebe eine Werkzeugüberwachungs-Einrichtung, die Daten über die Werkzeugwechselfrequenz, Abbremsen etc. sammelt und speichert. Diese Daten können beispielsweise bei Schritt 96 analysiert werden. Bei Schritt 98 wird eine Historie bekannter Maschinenfehler analysiert um festzustellen ob dort ein Muster oder Trend besteht, der herausgearbeitet werden könnte, der eine Ursache für den Alarm- oder Fehlerzustand anzeigen würde.
Bei 100 sind generell Fragen und Instruktionen gezeigt, die an jedem Punkt während des erfindungsgemäßen Fehlervermeidungsverfahrens geliefert werden können. Wie in 3 gezeigt, werden die Abfragen und Instruktionen 100 auf den Betreiberabfragebildschirm 70 gesendet. Die Abfragen und Instruktionen 100 können eine Grundabfrage umfassen, die abfragt, ob das Problem mit einem Schneidwerkzeug, Prozeß oder Teil zusammenhing und ob es identifiziert wurde – siehe Schritt 102. Falls die Antwort ja ist, zeigen die Instruktionen bei Schritt 104 an, wie der Fehler anzugehen ist. Falls die Antwort nein ist, kann ein Spindeltestprogramm – beispielsweise eine Spindelzustandsanalyse – bei Schritt 106 durchgeführt werden.
Falls im Entscheidungsblock 108 festgestellt wird, dass der Spindelzustand inakzeptabel ist, kann eine vorsorgliche Wartung (PM) für die Spindel vorgesehen werden – siehe Schritt 110.
Falls der Spindelzustand als innerhalb der normalen Betriebsparameter bestimmt wird, kann ein Schlittentestprogramm – beispielsweise eine Schlittenzustandsanalyse – mit einem oder mehreren Schlitten bei Schritt 112 durchgeführt werden. Falls im Entscheidungsblock 114 festgestellt wird, dass der Schlittenzustand inakzepta bel ist, wird ein PM beim Schritt 116 vorgesehen. Schließlich wird, falls alle Schlitten als richtig arbeitend befunden wurden, ein MCSA oder eine andere analytische Technik eingesetzt, siehe Schritt 118.
Während die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform detailliert beschrieben wurde, sind dem Fachmann, an den sich die Erfindung wendet, verschiedenste alternative Auslegungen und Ausführungsformen zur Durchführung der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert ist, offensichtlich.

10: Einrichtung
11: Maschinenwerkzeug
12: Bett
13: X-Achsenschlitten
14: Spindel
15: Y-Achsenschlitten
16: Schneidwerkzeug
17: Z-Achsenschlitten
18: Werkstück
19: Schlitten
20: Schwingungssensor
21: Schlitten
22: Bearbeitungseinheit
24: Prozessor
26: Speicher
28: programmierbare Logik Steuerung PLC
29: Steuereinrichtung
31: Computer
33: Betreiberanzeige
35: Computer
36: Übersichtsflußdiagramm
38-46: Schritt von 36
48: Entscheidungskasten
50-58: Schritt
60: Flußdiagramm
62-64: Schritt
66: Betreiberinformationsbildschirm
68: Schritt
70: Betreiberfragebildschirm
72-78: Schritt
80: Block
82: Schritt
88: Schritt
90: Betreiberlogs
94-98: Schritt
100: Abfragen, Instruktionen
102-106: Schritt
108: Entscheidungsblock
110-112: Schritt
114: Entscheidungsblock
116-118: Schritt

Claims

Verfahren zur Fehlersuche bei einer Maschine, die mindestens einen Bearbeitungsschritt an einem Werkstück durchführen kann, mit: einem betrieblich mit der Maschine verbundener Sensor, der einen Maschinenbetriebsparameter während des Maschinenbetriebs aufnehmen kann, einer betrieblich mit dem Sensor verbundenen Verarbeitungseinheit, die einen Prozessor und einen Speicher umfaßt, der Daten über die Maschinenbetriebsparameter vom Sensor empfangen und speichern kann, wobei die Daten Werte über die Maschinenbetriebsparameter und Trenddaten für Bearbeitungsbetriebsschritte und Nicht-Bearbeitungsbetriebsschritte aufweisen, einer betrieblich mit der Maschine verbundenen Steuerung, die an die Verarbeitungseinheit Daten über den Maschinenbetrieb ausgibt, wobei die Verarbeitungseinheit ferner Daten vom Sensor und Daten von der Steuerung so korreliert, dass Datensammlung für spezifische Schneidwerkzeuge und spezifische Maschinenbetriebsschritte erleichtert wird, wobei die Verarbeitungseinheit ein Fehlersignal ausgibt, wenn ein Fehlerzustand angezeigt wird und ein Fehlerzustand auftritt, wenn die empfangenen Maschinenbetriebsparameter Daten vorherbestimmte Fehlerkriterien erfüllen, mit den Schritten: Senden von Informationen über den Fehler an einen Maschinenbetreiber, mit mindestens einem des Nachfolgenden: – Informationen, die anzeigen, ob der Fehler lang- oder kurzfristig ist; – Informationen über einen statistischen Parameter zur Charakterisierung der Maschinenbetriebsparameterdaten; – Informationen über Zeit und Datum, wann der Fehler detektiert wurde; – Informationen zur Identifikation des beim Auftreten des Fehlerzustands während eines Bearbeitungsschrittes eingesetzten Schneidwerkzeugs; – Informationen, die einen Bearbeitungsschritt identifizieren, bei dem der Fehlerzustand während der Bearbeitung auftat; – Senden fragebasierter Informationen an den Maschinenbetreiber, wodurch der Betreiber durch eine Erstanalyse zur Bestimmung der Fehlerursache geführt wird; und Durchführen einer Sekundäranalyse, wenn die Fehlerursache nicht in der Erstanalyse bestimmt wird, wobei die Sekundäranalyse mindestens eines der Nachfolgenden umfaßt: Bestimmen, ob eine vorübergehende Spitze in den abgespeicherten Maschinenbetriebsdaten Werten vorliegt; Analysieren von Trenddaten für Bearbeitungsschritte; Analysieren von Trenddaten für Nicht-Bearbeitungsschritte oder Analysieren bestimmter Maschinen Betriebsschritte, um zu bestimmen, ob der Fehler einen Maschinenfehler umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Durchführen einer Tertiäranalyse, wenn die Fehlerursache weder in der Erstanalyse oder noch in der Sekundäranalyse bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Tertiäranalyse die Korrelation von Daten von der Verarbeitungseinheit über den Fehlerzustand mit vorher gesammelten Daten, die sich mindestens auf die Maschine oder durch die Maschine durchgeführte Betriebsschritte beziehen, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher gesammelten Daten historische Daten umfassen, die sich auf den Betriebsschritt der Maschine beziehen, um festzustellen, ob der Maschinenbetrieb während des Fehlerzustands von historischen Fehlerzuständen der Maschine abweicht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher gesammelten Daten, Daten über den Betrieb anderer Maschinen umfassen, um festzustellen, ob der Maschinenbetrieb während des Fehlerzustands von Betriebsbedingungen anderer Maschinen abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersendung fragebasierter Informationen an den Maschinenbetreiber das Abfragen des Betreibers umfaßt, um festzustellen, ob die Fehlerursache durch Beobachtung der Maschine entdeckbar ist, eingeschlossen Beobachtung des Schneidwerkzeugs außerhalb eines vorherbestimmten Ortes und Beobachtung, ob ein den Maschinenbetrieb hinderndes Hindernis vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Spindel, die ein Schneidwerkzeug halten kann und einen Schlitten zur Durchführung einer Linearbewegung eines Maschinenteils aufweist, wobei der Schritt der Analyse bestimmter Maschinen Betriebsschritte, um zu bestimmen, ob der Fehler einen Maschinenfehler umfaßt, die Durchführung mindestens der Spindelanalyse oder der Schlittenanalyse umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelanalyse umfaßt: Einbringen eines Schneidwerkzeugs in die Spindel und Betrieb der Spindel in einer ersten Weise, mit Beschleunigen der Spindel auf eine erste Spindelgeschwindigkeit; Betreiben der Spindel mit erster Spindelgeschwindigkeit über einen ersten vorherbestimmten Zeitraum und Abbremsen der Spindel; und Verarbeiten der Daten von Signalen vom Sensor und von der Steuerung, während des Spindelbetriebs in der ersten Weise zum Erhalt eines Spindeldatenprofils für die Maschine mit einem Beschleunigungsabschnitt, einem Dauerzustandsabschnitt und einem Bremsabschnitt, entsprechend den Bewegungen der Spindel, wenn sie auf die erste Weise betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenanalyse den Schlittenbetrieb und Verarbeiten der Daten aus der Signalausgabe vom Sensor und der Steuerung während des Schlittenbetriebs für ein Schlittendatenprofil umfaßt.
Verfahren zur Fehlersuche bei einer Maschine, die mindestens einen Werkstückbearbeitungsschritt durchführen kann, wobei ein Sensor betrieblich mit der Maschine verbunden ist, der Maschinenbetriebsparameter während des Maschinenbetriebs aufnehmen kann, eine Verarbeitungseinheit mit einem Prozessor und einem Speicher betrieblich mit dem Sensor verbunden ist und Daten über die Maschinenbetriebsparameter vom Sensor empfangen und speichern kann, wobei die Daten Werte über die Maschinenbetriebsparameter und Trenddaten für Bearbeitungsbetriebsschritte und Nicht-Bearbeitungsbetriebsschritte umfassen, eine Steuerung betrieblich mit der Maschine verbunden ist und an die Verarbeitungseinheit Daten über den Maschinenbetrieb ausgeben kann, die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, dass sie Daten vom Sensor und Daten von der Steuerung so korreliert, dass eine Datensammlung für spezifische Schneidwerkzeuge und spezifische Maschinen Betriebsschritte erleichtert ist, wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert wird, dass sie bei Fehlerzustandsanzeige ein Fehlersignal ausgibt, wobei ein Fehlerzustand dann vorliegt, wenn die empfangenen Maschinenbetriebsparameter Daten vorherbestimmte Fehlerkriterien erfüllen, mit den Schritten: Senden von Fehler-Informationen an einen Maschinenbetreiber, der so durch eine Erstanalyse zur Bestimmung der Fehlerursache geleitet wird; Durchführen einer Sekundäranalyse, falls die Fehlerursache nicht in der Erstanalyse festgestellt wurde, mit: Analyse der gespeicherten Maschinenbetriebsparameterdaten um festzustellen, ob ein vorübergehender Spitzenwert in den abgespeicherten Maschinenbetriebsparameterwerten vorliegt, was ein Maschinenversagen angibt; Analysieren von Trenddaten über Maschinenbetriebsschritte während des Auftretens des Fehlerzustands, die mindestens die Trenddaten auf Basis des eingesetzten Schneidwerkzeugs beim Auftreten des Fehlerzustands oder über die beim Auftreten des Fehlerzustandes durchgeführten Bearbeitungsschritt umfassen; Analysieren von Trenddaten für die Maschinen-Betriebsschritte, wenn der Fehlerzustand während eines Betriebszustands auftritt, wobei die Trenddaten mindestens einen Trend auf Basis des eingesetzten Schneidwerkzeugs, wenn der Fehlerzustand während der Durchführung des Bearbeitungsbetriebsschrittes auftrat, umfaßt, Analysieren von Trenddaten für Nicht-Bearbeitungsbetriebsschritte, wenn der Fehler während Nicht-Bearbeitungsbetriebsschritte auftritt; und Durchführen einer Analyse bestimmter Maschinen Betriebsschritte, um festzustellen, ob der Fehlerzustand aus einem Maschinenfehler resultiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt der Übermittlung von Informationen über den Fehler an einen Maschinenbetreiber das Absenden von Informationen umfaßt, die den Betreiber zu keiner Aktion veranlassen und Informationen, die den Betreiber zu einer Aktion veranlassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die an den Betreiber gesandte Information, die den Betreiber nicht zu einer Aktion veranlasst, mindestens umfaßt: – Information ob der Fehler kurz- oder langfristig auftrat – Informationen, die einen statistischen Parameter identifizieren, der zur Charakterisierung von Maschinenbetriebsparameterdaten verwendet wurde; – Informationen über Zeit und Datum der Fehlerdetektion; – Informationen zur Identifikation des beim Auftreten des Fehlerzustands beim Maschinenbetrieb eingesetzten Schneidwerkzeugs; und Informationen, die einen Maschinenbetriebszustand identifizieren, der bei Auftreten des Fehlerzustands während eines Bearbeitungsbetriebsschritts auftrat.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Betreiber übermittelte Information, die den Betreiber dazu veranlasst, eine Aktion zu veranlassen Informationen umfaßt, die angeben, dass der Betreiber feststellen sollte, ob die Fehlerursache durch Betrachtung der Maschine ersichtlich ist, eingeschlossen eines außerhalb eines vorherbestimmten Ortes befindlichen Schneidwerkzeugs und eines Hindernisses, das Maschinenbetrieb verhindert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Maschine eine Spindel aufweist, die ein Schneidwerkzeug halten kann und einen Schlitten hält, der Linearbewegung eines Abschnitts der Maschine bewirken kann, wobei der Schritt der Analyse bestimmter Maschinen Betriebsschritte mindestens das Durchführen der Spindelanalyse oder der Schlittenanalyse umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Spindelanalyse umfaßt: Einsetzen eines Schneidwerkzeugs in die Spindel und Betrieb der Spindel in einer ersten Weise mit Beschleunigen der Spindel auf eine erste Spindelgeschwindigkeit; Betrieb der Spindel bei der ersten Spindelgeschwindigkeit über einen ersten vorherbestimmten Zeitraum; Abbremsen der Spindel; und Verarbeiten von Daten aus der Signalausgabe vom Sensor und aus der Steuerung, während die Spindel in der ersten Weise betrieben wird, um ein Spindeldatenprofil für die Maschine mit einem Beschleunigungsabschnitt, einem Dauerzustandsabschnitt und einem Abbremsabschnitt, entsprechend den jeweiligen Bewegungen der Spindel, wenn sie in der ersten Weise betrieben wird, zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenanalyse den Schlittenbetrieb sowie die Verarbeitung von Daten aus der Signalausgabe des Sensors und der Steuerung während des Schlittenbetriebs umfaßt, um ein Schlittendatenprofil zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch Durchführen einer Tertiäranalyse, wenn die Fehlerursache weder in der Erstanalyse noch in der Sekundäranalyse bestimmt wird, wobei die Tertiäranalyse die Korrelation von Daten aus der Verarbeitungseinheit über den Fehlerzustand mit vorher gesammelten Daten, die sich auf mindestens einen Maschinenbetriebsschritt beziehen, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher gesammelten Daten historische Daten über den Maschinenbetrieb umfassen, um festzustellen, ob der Maschinenbetrieb während des Fehlerzustands von historischen Betriebsbedingungen der Maschine abweicht.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher gesammelten Daten umfassen, die sich auf den Betrieb anderer Maschinen beziehen, um festzustellen, ob der Maschinenbetrieb während des Fehlerzustands von Betriebsbedingungen anderer Maschinen abweicht.
Einrichtung zur Fehlersuche bei einer Maschine, die mindestens einen Werkstückbearbeitungsschritt durchführen kann, wobei ein betrieblich mit der Maschine verbundener Sensor (20) so konfiguriert ist, dass er Maschinenbetriebsparameter während des Maschinenbetriebs misst, wobei die betrieblich mit der Maschine verbundene Steuerung (29) so konfiguriert ist, dass sie Daten über den Maschinenbetrieb ausgibt, mit: – einer Betreiberanzeige (33) für Informationen über den Maschinenbetrieb; und – einer betrieblich mit der Steuerung und dem Sensor (20) verbundenen Verarbeitungseinheit, mit einer Steuerung und einem Speicher (26), die Daten über die Maschinenbetriebsparameter vom Sensor (20) empfangen und speichern kann, wobei die Datenwerte der Maschinenbetriebsparameter und Trenddaten für die Bearbeitungsbetriebsschritte und die Nicht-Bearbeitungsbetriebsschritte umfassen; Korrelation von Daten vom Sensor (20) und Daten von der Steuerung zur Erleichterung des Sammelns von Maschinenbetriebsparameterdaten über spezifische Schneidwerkzeuge (16) und spezifische Betriebsweisen der Maschine; Ausgabe eines Fehlersignals, wenn ein Fehlerzustand angezeigt wird, wobei ein Fehlerzustand auftritt, wenn die gemessenen Maschinenbetriebsparameter vorherbestimmte Fehlerkriterien erfüllen; Absenden von Fehlerbezogenen Informationen über die Betreiberanzeige, umfassend: Informationen, die anzeigen, ob der Fehler lang- oder kurzfristig auftritt, Informationen, die einen statistischen Datenparameter identifizieren, der zur Charakterisierung der Maschinenbetriebsparameterdaten eingesetzt wird; Informationen, die Zeit und Datum der Fehlerdetektion anzeigen; und Informationen, die das beim Auftreten des Fehlerzustands während eines Bearbeitungsbetriebschrittes eingesetzte Schneidwerkzeug (16) identifizieren oder Informationen, die einen Verarbeitungsbetriebsschritt identifizieren, der beim Auftreten des Fehlerzustands im Bearbeitungsbetrieb durchgeführt wurde, und Absenden fragegestützter Informationen an die Betreiberanzeige, wodurch der Betreiber durch eine Erstanalyse geleitet wird, um die Fehlerursache festzustellen, eingeschlossen Abfragen des Betreibers um festzustellen, ob die Fehlerursache durch Betrachtung der Maschine erkennbar ist, Beobachtung eines Werkzeugs außerhalb des vorherbestimmten Ortes und Beobachtung ob ein Hindernis vorliegt, das den Maschinenbetrieb behindert.