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Hintergrund der Erfindung:
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, umfassend mehrere Maschinen und mindestens einen Sensor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System, umfassend mindestens eine Maschine, die mehrere Werkstücke bearbeitet, mindestens eine Maschinensteuereinrichtung, die die besagte mindestens eine Maschine steuert und mindestens einen Sensor, der Daten über mehrere Werkstücke erfasst.
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2. Beschreibung einschlägiger Technologien
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Bei Systemen mit mehreren Industriemaschinen gibt es Fälle, in denen mehrere Steuereinrichtungen, die jeweiligen mehreren Industriemaschinen nach den Befehlen einer übergeordneten Managementsteuerung steuern/betreiben. In der Patentveröffentlichung Nr. 4827731 ist z.B. eine Hauptsteuerung("master controller") mit mehreren Maschinensteuereinrichtungen verbunden. Dabei ist vorgesehen, dass die Hauptsteuerung Positionsdaten empfängt, die durch mehrere Sensoren erfasst wurden, und ferner die Positionsdaten an die mehreren Maschinensteuereinrichtungen sendet, wodurch Werkstücke bearbeitet werden.
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Ferner ist in der Veröffentlichung der Internationalen (PCT) Patentanmeldung Nr. 2010/149185 ein, mehrere Robotersteuerungen aufweisendes Netzwerk mit einem, mehrere Sensoren aufweisenden Sensornetz verbunden. Dabei fungiert eine der mehreren Robotersteuerungen als Hauptsteuerung des Systems. Fällt eine Robotersteuerung in der Rolle als Hauptsteuerung aus, fungiert eine der restlichen Robotersteuerungen als Hauptsteuerung.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Wenn ein System mehrere Sensoren umfasst, ist gewünscht, dass die Erfassungs-/Messungs- und Inspektionsergebnisse dieser Sensoren integriert werden und die Arbeit zwischen den mehreren Industriemaschinen aufgeteilt wird. In der Patentveröffentlichung Nr. 4827731 werden jedoch die Erfassungs-/Messungs- und Inspektionsergebnisse von den mehreren Sensoren nicht integriert. Folglich müssen Erfassungs-/Messungsergebnisse wie Positionsmeldungen und Inspektionsergebnismeldungen in der Patentveröffentlichung Nr. 4827731 separat verarbeitet werden; die Datenverarbeitungsbelastung des Programms nimmt dadurch zu.
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Des Weiteren ist die Hauptsteuerung in der Patentveröffentlichung Nr. 4827731 nicht mit einer, der besagten Hauptsteuerung übergeordneten, Einrichtung verbunden, die das Prozessmanagement durchführt. Deshalb kann, falls eine Erhöhung bzw. Reduzierung der Fertigungsmenge im System angefordert wird, eine Arbeitszuteilung nicht erfolgen, die solch einer Anforderung entsprechen würde. Ferner ist, auch falls eine der mehreren Industriemaschinen wegen Wartungsarbeiten planmäßig abgeschaltet wird, eine, die Abschaltung der einen Industriemaschine berücksichtigende, Arbeitsaufteilung nicht möglich.
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Des Weiteren sendet die Hauptsteuerung in der Patentveröffentlichung Nr. 4827731 an mehrere Industriemaschinen Meldungen, unter anderem bezüglich der zu bearbeitenden Werkstücke, und empfängt ferner die Arbeitsergebnisse("status") der mehreren Industriemaschinen. Die Hauptsteuerung sendet auch die Arbeitsergebnisse (einer Maschine) an alle restlichen Industriemaschinen. Aus diesem Grund erhöht sich mit Zunahme der Anzahl der Industriemaschinen das Kommunikationsaufkommen, wodurch sich die Belastung der Hauptsteuerung in der Patentveröffentlichung Nr. 4827731 vergrößern kann.
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Ferner weist die Internationale (PCT) Patentanmeldung Nr. 2010/149185 das Problem auf, dass ein, mehrere Sensoren umfassendes Sensornetz, separat vom, mehrere Robotersteuereinrichtungen aufweisenden, Netzwerk bereitgestellt werden muss, wodurch sich die benötigten Systemkosten erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Situationen gemacht und setzt sich zum Ziel, ein kostengünstiges System bereitzustellen, in dem eine erhöhte Belastung der Hauptsteuerung vermieden werden kann.
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist gemäß der ersten Erfindung ein System bereitgestellt, welches umfasst:
mindestens eine Maschine, die mehrere Werkstücke bearbeitet,
mindestens eine Maschinensteuereinrichtung, die besagte
mindestens eine Maschine steuert/betreibt, und
mindestens einen Sensor, der Daten über die o.g. mehreren Werkstücke erfasst, wobei das System eine Zellensteuerung aufweist, die mit der o.g. mindestens einen Maschinensteuereinrichtung und dem o.g. mindestens einen Sensor kommunikationsfähig verbunden ist, wobei die besagte Zellensteuerung umfasst:
eine Sensor-Managementeinheit, die Informationen vom o.g. mindestens einen Sensor empfängt, diese Informationen ferner integriert und verwaltet,
eine Werkstücksmanagementeinheit, die wenigstens die Bewegungsgrößen oder die Beschaffenheitsgrößen der o.g. Werkstücke überwacht, die in den o.g., von der besagten Sensor-Managementeinheit empfangenen Informationen von dem mindestens einem Sensor enthalten sind, sowie
eine Arbeitsmanagementeinheit, die von der o.g. mindestens einen Maschinensteuereinrichtung Arbeitsanforderungen betreffend die o.g. Werkstücke empfängt und, basierend auf wenigstens den o.g., von der o.g. Werkstücksmanagementeinheit überwachten, Bewegungs- oder Beschaffenheitsgrößen der o.g. Werkstücke sowie auf den o.g. Arbeitsanforderungen, die zu bearbeitenden Werkstücke auswählt und die Informationen über diese Werkstücke jeweils an die o.g. mindestens eine Maschinensteuereinrichtung sendet.
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Die o.g. Arbeitsmanagementeinheit in der ersten Erfindung empfängt, gemäß der zweiten Erfindung, ferner die Ergebnisse der Arbeit, die die o.g. mindestens eine Maschine, basierend auf den Informationen über die o.g. zu bearbeitenden Werkstücke, ausgeführt hat.
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Die o.g. Sensor-Managementeinheit in der ersten oder zweiten Erfindung veranlasst, gemäß der dritten Erfindung, den mindestens einen Sensor, entsprechend den Bewegungs- oder den Beschaffenheitsgrößen, zu erfassen/messen oder zu prüfen.
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Die o.g. Arbeitsmanagementeinheit in der ersten Erfindung wählt, gemäß der vierten Erfindung, basierend auf der jeweiligen Arbeitsaufteilungsverhältnis, den Arbeitsbedingungen und den Betriebszuständen der o.g. mindestens einen Maschine sowie auf einem der Fertigungspläne der, mit der o.g. Zellensteuerung verbundenen übergeordneten Managementsteuerung, die Werkstücke aus.
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Die o.g. übergeordnete Managementsteuerung in der vierten Erfindung sendet, gemäß der fünften Erfindung, Informationen zum Prozessmanagement an die o.g. Zellensteuerung.
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Die o.g. Informationen zum Prozessmanagement in der fünften Erfindung sind, gemäß der sechsten Erfindung, wenigstens die Änderungen der Fertigungsmenge oder die jeweiligen Wartungstermine für die o.g. mindestens eine Maschine.
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Die detaillierte Beschreibung der, in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, typischen erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden diese Ziele, Merkmale sowie Vorteile weiter verdeutlichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1: ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems
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2: eine vergrößerte Teildarstellung, die die Beziehungen zwischen der Zellensteuerung und den Maschinensteuereinrichtungen zeigt
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3: eine schematische Darstellung der 1. Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
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4: eine schematische Darstellung der 2. Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
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5: eine schematische Darstellung der 3. Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
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6: eine schematische Darstellung der 4. Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
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7: eine schematische Darstellung der 5. Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
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Detaillierte Beschreibung:
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Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den folgenden Zeichnungen sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zum besseren Verständnis sind die Maßstäbe dieser Zeichnungen passend variiert.
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1 stellt ein Blockdiagram des erfindungsgemäßen Systems dar. Das System 10 umfasst:
Mindestens eine, vorzugsweise mehrere (im dargestellten Beispiel drei) Maschinen R1–R3,
eine Zelle 16, aufweisend mindestens eine (üblicherweise die gleiche Anzahl wie die der Maschinen) Maschinensteuereinrichtung (numerische Steuereinrichtungen) 14a–14c,
eine Zellensteuerung ("cell controller") 18, so ausgelegt, dass sie mit den jeweiligen Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c kommunizieren kann und
eine übergeordnete Managementsteuerung 20, so ausgelegt, dass sie mit der Zellensteuerung 18 kommunizieren kann.
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Die Zelle 16 ist eine Anordnung bestehend aus mehreren Maschinen zum Ausführen vorab festgelegter Arbeiten. Die Maschinen R1–R3 sind wiederum z.B. Werkzeugmaschinen, Gelenkarmroboter, Parallelarmroboter, Fertigungsmaschinen, Industriemaschinen etc., wobei die jeweiligen Maschinen sowohl identisch als auch voneinander verschieden sein können. Die in 1 dargestellten Maschinen R1–R3 sind Parallelarmroboter, die die Arbeit ausführen, mehrere Werkstücke W aufzunehmen und an andere Stellen zu bewegen. Im Folgenden ist in der vorliegenden Beschreibung zur Anmeldung vorgesehen, dass man unter der, von den Maschinen R1–R3 auszuführenden, vorab festgelegten Arbeit, "Werkstücke W aufzunehmen und an andere Stellen zu bewegen" versteht. Die Maschinen R1–R3 im System 10 können jedoch auch Arbeiten anderer Art ausführen.
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Die Zelle 16 weist auf, ein Förderband 25, das mehrere Werkstücke W (Werkstücke W1–Wn (n ist eine natürliche Zahl)) in Pfeilrichtung befördert, einen Motor 26, der das Förderband 25 antreibt und einen Drehzahlsensor 27, der die Drehzahl des Motors 26 erfasst. Des Weiteren weist die Zelle 16 mehrere Sensoren 34, 35 auf, die an einer, wenigstens einen Teil(-bereich) des Förderbandes 25 erfassenden Position installiert sind. Dabei kann der Erfassungsbereich der Sensoren 34, 35 das komplette Förderband abdecken.
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Der Sensor 34 kann ein Positionsbestimmungssensor 34 sein, z.B. eine niedrig auflösende Kamera. Der Positionsbestimmungssensor 34 und der Drehzahlsensor 27 des Motors 26 erfassen die per Zeiteinheit gemessenen Werte und senden diese an die Zellensteuerung 18. Dadurch kann die Zellensteuerung 18 die jeweiligen Bewegungsgrößen mehrerer Werkstücke W per Zeiteinheit erkennen. Es ist vorgesehen, dass die "Bewegungsgrößen" in der Beschreibung zur vorliegenden Anmeldung auch Positionen vor und nach einer Bewegung sowie deren Richtung einschließen. Die Bewegungsgrößen der mehreren Werkstücke W werden, falls der Erfassungsbereich des Positionsbestimmungssensors 34 das komplette Förderband 25 abdeckt, basierend allein auf den Erfassungs-/Messungsergebnissen des Positionsbestimmungssensors 34 ermittelt.
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Des Weiteren kann der Sensor 35 eine Prüfeinrichtung sein, die mehrere Werkstücke W prüft, z.B. eine Prüfeinrichtung zur äußeren Sichtprüfung unter Einsatz einer hochauflösenden Kamera. Auf die gleiche Weise prüft die Prüfeinrichtung 35 die äußere Erscheinung der Werkstücke W etc., erfasst die Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke per Zeiteinheit und sendet diese an die Zellensteuerung 18. So kann die Zellensteuerung 18 die jeweiligen Beschaffenheitsgrößen der mehreren Werkstücke W per Zeiteinheit erkennen. Dabei versteht man unter der "Beschaffenheitsgröße" in der Beschreibung zur vorliegenden Anmeldung, den quantifizierten Verschmutzungsgrad von Werkstücken oder den Umfang von, auf den Oberflächen entstandenen, Kratzern etc.. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Maschinen R1–R3 keine Arbeit an den Werkstücken verrichten, bei denen von der Prüfeinrichtung 35 Beschaffenheitsgrößen von "kleiner (Anmerkung d. Ü.: nicht "größer"?) als die Sollwerte" festgestellt wurden. Des Weiteren, falls es sich bei dem Positionsbestimmungssensor 34 um eine Kamera handelt, kann diese besagte Kamera auch das Aussehen mehrerer Werkstücke prüfen. In diesem Fall kann die Prüfeinrichtung 35 auch entfallen.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c jeweils die Bewegungen der Maschinen R1–R3 steuern und ferner die Daten über die, in/an den jeweiligen Maschinen gemessenen Werte an die Zellensteuerung 18 senden. Dabei beinhalten die besagten Daten auch solche die belegen, ob die Werkstücke von den jeweiligen Maschinen bereits bearbeitet wurden oder noch nicht. Des Weiteren beinhalten die besagten Daten (Arbeits-)Ergebnisse betreffend die, von den jeweiligen Maschinen bearbeiteten Werkstücke etc..
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Dabei kann die Zelle 16 in der vorliegenden Ausführungsform, z.B. in einem Werk, mit einer Produktfertigung, installiert werden, während die Zellensteuerung 18 und die übergeordnete Managementsteuerung 20 in einem Gebäude außerhalb der Fabrik installiert werden können. In diesem Fall können die Zellensteuerung 18 und die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c über ein Netzwerk wie Intranet (erste Kommunikationseinheit 22) miteinander verbunden werden. Des Weiteren kann die o.g. übergeordnete Managementsteuerung 20, z.B. in einem, von der Fabrik entfernten Büro installiert werden. In diesem Fall kann die übergeordnete Managementsteuerung 20 über ein Netzwerk wie Internet (zweite Kommunikationseinheit 24) mit der Zellensteuerung 18 kommunikationsfähig verbunden werden. Dies ist jedoch nur ein Beispiel; die erste Kommunikationseinheit 22 kann alles mögliche sein, so lange diese die Zellensteuerung 18 und die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c kommunikationsfähig miteinander verbindet und auch die zweite Kommunikationseinheit 24 kann alles Mögliche sein, so lange diese die Zellensteuerung 18 und die übergeordnete Managementsteuerung 20 kommunikationsfähig miteinander verbindet.
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Die Zellensteuerung 18 ist so ausgelegt, dass sie die Zelle 16 steuert; sie kann konkret diverse Befehle nacheinander an die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c senden und die Betriebszustände (einschließlich den o.g. Daten) der jeweiligen Maschinen R1–R3 nacheinander von den Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c erfassen etc.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Zellensteuerung 18 eine Sensor-Managementeinheit 31, die Informationen von mindestens einem Sensor 34, 35 empfängt und ferner diese Informationen integriert und verwaltet. Die Sensor-Managementeinheit 31 kann auch wenigstens einen Sensor 34, 35 veranlassen, entsprechend wenigstens den Bewegungsgrößen oder den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke W, zu erfassen/messen oder zu prüfen.
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Die Zellensteuerung 18 umfasst ferner eine Werkstücksmanagementeinheit 32, die wenigstens die Bewegungsgrößen oder die Beschaffenheitsgrößen von Werkstücken W überwacht, die in den Informationen enthalten sind, die die Sensor-Managementeinheit 31 von mindestens einem Sensor 34, 35 empfangen hat, und eine Arbeitsmanagementeinheit 33, die von den Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c Arbeitsanforderungen, die Werkstücke W betreffend, empfängt und ferner, basierend wenigstens auf den Bewegungsgrößen oder den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke W, die von der Werkstücksmanagementeinheit 32 überwacht wurden, die zu bearbeitenden Werkstücke auswählt und die besagten Informationen über die zu bearbeitenden Werkstücke W (nachfolgend gegebenenfalls lediglich "Werkstücksinformationen" genannt) an die jeweiligen Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c sendet.
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Die übergeordnete Managementsteuerung 20 ist z.B. ein Personalcomputer, der die Betriebspläne für die Fabrik, in der die Zelle 16 installiert ist, erstellt. Solche Betriebspläne sind Prozessmanagement-Informationen, die Änderungen der Fertigungsmenge, die Wartungstermine für bestimmte Maschinen etc. beinhalten. Die Prozessmanagement-Informationen werden an die Zellensteuerung 18 gesendet. Eine Änderung der Fertigungsmenge bedeutet eine Änderung der Werkstücksanzahl W, die die Maschinen R1–R3 per Zeiteinheit vom Förderband 25 aufnehmen.
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2 ist eine vergrößerte Teildarstellung der Beziehungen zwischen der Zellensteuerung und den Maschinensteuereinrichtungen. In 2 ist die Zelle 16 nicht dargestellt. Wie in 2 gezeigt, werden Arbeitsanforderungen betreffend die Werkstücke W von den jeweiligen Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c über die zweite Kommunikationseinheit 22 an die Zellensteuerung 18 geliefert.
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Des Weiteren werden die Werkstücksinformationen, die von der Arbeitsmanagementeinheit 33 bestimmt wurden, von der Zellensteuerung 18 über die erste Kommunikationseinheit 22 an die jeweiligen Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c geliefert. Die Werkstücksinformationen sind die Informationen zu bestimmten Werkstücken, die von den jeweiligen Maschinen R1–R3 bearbeitet werden sollen. Es ist z.B. vorgesehen, dass an die Maschinensteuereinrichtung 14a z.B. die Informationen zu den Werkstücken W1, W2, an die Maschinensteuereinrichtung 14b die Informationen zu den Werkstücken W3, W4 und an die Maschinensteuereinrichtung 14c die Informationen zu den Werkstücken W5, W6 geliefert werden.
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Wie in 2 gezeigt, liefern die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c, nachdem die Werkstücke, basierend auf den Werkstücksinformationen, bearbeitet wurden, die Arbeitsergebnisse über die erste Kommunikationseinheit 22 an die Zellensteuerung 18. Es ist vorgesehen, dass ein Arbeitsergebnis darstellt, ob die o.g. Arbeit erfolgreich oder fehlerhaft erfolgt ist.
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Auf diese Weise fungiert die Zellensteuerung 18, mit der Sensor-Managementeinheit 31, der Werkstücksmanagementeinheit 32 und der Arbeitsmanagementeinheit 33 in der vorliegenden Erfindung praktisch als Hauptsteuerung, die die Zelle 16 des Systems 10 zentral verwaltet.
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Die Arbeitsmanagementeinheit 33 der Zellensteuerung 18 sendet, basierend auf wenigstens den Bewegungsgrößen oder den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke W sowie auf den Arbeitsanforderungen der Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c, die Informationen über die zu bearbeitenden Werkstücke W an die jeweiligen Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c. Wie in 2 ersichtlich, werden in der vorliegenden Erfindung die Arbeitsergebnisse der einzelnen Maschinen R1–R3 an keine der anderen Maschinen gesendet. Das heißt, die Maschinensteuereinheit 14a erkennt die Arbeitsergebnisse der Maschinen R2, R3 in den anderen Maschinensteuereinrichtungen 14b, 14c nicht.
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Aus diesem Grund nimmt das Kommunikationsaufkommen auch bei einer erhöhten Anzahl an Maschinen R1–R3 nicht erheblich zu und die Belastung der Zellensteuerung 18 wird folglich auf ein Minimum begrenzt. Des Weiteren wird ersichtlich sein, dass ein Sensornetz, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht erforderlich ist und das System 10 sich dadurch günstiger konstruieren lässt.
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3 ist eine schematische Darstellung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In 3 und den anderen, später zu erläuternden Zeichnungen sind mehrere, z.B. drei, Maschinen R1–R3 entlang eines Förderbandes in Transportrichtung der Reihe nach angeordnet. Dabei sind in 3 mehrere Werkstücke W1–W9, in Transportrichtung gesehen, vom Anfang des Förderbandes der Reihe nach dargestellt. In den anderen Zeichnungen gilt im Wesentlichen das Gleiche.
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In der, in 3 dargestellten Ausführungsform werden Arbeitsanforderungen dergestalt an die Zellensteuerung 18 geliefert, dass ein Arbeitsaufteilungsverhältnis zwischen den Maschinen R1–R3 von "1:1:1" herstellt wird. Konkret wird so eingestellt, dass die Maschine R3, die sich, in Transportrichtung gesehen, am Ende befindet, zuerst alle, zwischen der, in Tranportrichtung am Ende liegenden Maschine R3 und der, in Transportrichtung unmittelbar vor der Maschine 3 liegenden Maschine R2 befindlichen Werkstücke W bearbeitet. Mit anderen Worten liefert die Maschinensteuereinrichtung 14c der Maschine R3 die Arbeitsanforderung an die Zellensteuerung 18, alle, zur Maschine R3 transportierten Werkstücke zu bearbeiten.
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Anschließend liefert die Maschinensteuereinrichtung 14b der Maschine R2 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, die Hälfte der mehreren, zur Maschine R2 transportierten Werkstücke zu bearbeiten. Danach liefert die Maschinensteuereinrichtung 14a der Maschine R1 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, ein Drittel der mehreren, zur Maschine R1 transportierten Werkstücke zu bearbeiten. Anders ausdrückt liefert die, sich in Transportrichtung am Anfang befindliche Maschine R1 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, eine Anzahl der mehreren Werkstücke zu bearbeiten, die das Reziproke der Maschinenanzahl ist.
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Werden solche Arbeitsanforderungen festgelegt, wird das Arbeitsaufteilungsverhältnis zwischen den Maschinen R1–R3 gleichmäßig. Basierend auf solchen Arbeitsanforderungen und den o.g. Bewegungsgrößen der Werkstücke oder basierend auf den Arbeitsanforderungen sowie auf den Bewegungsgrößen und den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke W, bestimmt die Arbeitsmanagementeinheit 33 die Informationen über die, von den jeweiligen Maschinen R1–R3 zu bearbeitenden Werkstücke und liefert diese an die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c. In diesem Fall werden an die Maschinensteuereinrichtung 14a, wie in 3 dargestellt, die Informationen über die Werkstücke W1, W4, W7(? "R2"), an die Maschinensteuereinrichtung 14b die Informationen über die Werkstücke W2, W5, W8(? "R3") und an die Maschinensteuereinrichtung 14c die Informationen über die Werkstücke W3, W6, W9 geliefert.
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Auf diese Weise wählt die Arbeitsmanagementeinheit 33 der Zellensteuerung 18, basierend auf dem Arbeitsaufteilungsverhältnis, die Werkstücke aus, die von den jeweiligen Maschinen R1–R3 bearbeitet werden sollen. Folglich kann die Verteilung der Werkstücke W auf die jeweiligen Maschinen R1–R3 in der vorliegenden Erfindung optimiert werden.
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4 ist eine schematische Darstellung der 2. erfindungsgemäßen Ausführungsform des Systems. In 4 ist vorgesehen, dass die mehreren Werkstücke W1–W9 solche der Typen 1–3, bezeichnet als Wa–Wc, sind. In der, in 4 dargestellten Ausführungsform bestimmt die Arbeitsmanagementeinheit 33 unter solchen Arbeitsbedingungen die Werkstücksinformationen. Dabei ist vorgesehen, dass die Werkstücke Wa–Wc der Typen 1–3 von einer Prüfeinrichtung 35 voneinander unterschieden werden können; sie sind z.B. in Farbe oder Oberflächenrauhigkeit unterschiedlich.
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In einem solchen Fall liefert die Maschinensteuereinrichtung 14b der Maschine R3 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, die Werkstücke Wc zu bearbeiten. Danach liefert die Maschinensteuereinrichtung 14c der Maschine R2 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, die Werkstücke Wb zu bearbeiten. Anschließend liefert die Maschinensteuereinrichtung 14a der Maschine R1 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, die Werkstücke Wa zu bearbeiten.
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Mit anderen Worten, falls Werkstücke mehrerer Typen vorhanden sind, ist vorgesehen, dass mindestens eine Maschine, z.B. die Maschine R3 nur die Werkstücke eines Typs bearbeitet.
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Übrigens kann auch vorgesehen sein, dass eine Maschine, z.B. die Maschine R2 die Werkstücke Wa, Wb bearbeitet.
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Wie bereits beschrieben, unterscheidet die Prüfeinrichtung 35 Wa, Wb, Wc voneinander; die Unterscheidungsergebnisse sind in den Beschaffenheitsgrößen enthalten. Ferner bestimmt die Arbeitsmanagementeinheit 33, basierend auf der o.g. Arbeitsanforderung sowie auf den Bewegungsgrößen und den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke W, die Informationen über die Werkstücke W, die von den jeweiligen Maschinen R1–R3 bearbeitet werden sollen und liefert diese an die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c.
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Wie in 4 ersichtlich, sind die Werkstücke Wa (Typ 1) die Werkstücke W1, W4, die Werkstücke Wb (Typ 2) sind W2, W5, W7 und die Werkstücke Wc (Typ 3) sind W3, W6, W8, W9. Folglich werden in diesem Fall an die Maschinensteuereinrichtung 14a die Informationen über die Werkstücke W1, W4, an die Maschinensteuereinrichtung 14b die Informationen über die Werkstücke W2, W5, W7 und an die Maschinensteuereinrichtung 14c die Informationen über die Werkstücke W3, W6, W8, W9 geliefert. Auf diese Weise können in der 2. Ausführungsform, basierend auf den Arbeitsbedingungen, die, von den jeweiligen Maschinen R1–R3 Werkstücke W, an denen von den Maschinen R1–R3 gearbeitet werden soll, entsprechend ausgewählt werden.
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5 ist eine schematische Darstellung der 3. erfindungsgemäßen Ausführungsform des Systems. In 5 ist vorgesehen, dass die jeweiligen Maschinen R1–R3 über Greifeinrichtungen verfügen, die mit 3 Greifern mehrere, z.B. jeweils 3 Werkstücke W, aufnehmen können.
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Wie bereits beschrieben beinhalten die, vom Sensor 34 erfassten Bewegungsgrößen der Werkstücke W auch die Positionen und die Bewegungsrichtungen der jeweiligen Werkstücke vor und nach der Bewegung. Der Sensor erfasst ferner die Bewegungsgrößen aller der mehreren Werkstücke W. Deshalb können 3 Gruppen der, am nächsten zueinander befindlichen Werkstücke, bezugnehmend auf die Bewegungsgrößen unter den mehreren Werkstücken herausgesucht werden. Im Übrigen werden in der 3. Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, mehrere Gruppen S1–S3 (aus-)gebildet. Ferner ist vorgesehen, dass die Maschinen R1–R3 die, in den jeweiligen Gruppen S1–S3 enthaltenen Werkstücke mit deren jeweiligen Greifern kontinuierlich greifen. Dadurch können die Maschinen R1–R3 bei minimalen Bewegungen 3 Werkstücke W aufnehmen. In der 3. Ausführungsform bestimmt die Arbeitsmanagementeinheit 33 unter solchen Arbeitsbedingungen die Werkstücksinformationen, genauer gesagt die Informationen über die Werkstücksgruppen.
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Gleich wie im Fall der 1. Ausführungsform liefert die Maschinensteuereinrichtung 14C der in Transportrichtung am Ende befindlichen Maschine R3 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, alle, zur betreffenden Maschine R3 transportierten Gruppen zu bearbeiten. Dann liefert die Maschinensteuereinrichtung 14b der Maschine R2 an die Zellensteuereinrichtung 18 die Arbeitsanforderung, die Hälfte der, zur Maschine R2 transportierten mehreren Gruppen zu bearbeiten. Danach liefert die Maschinensteuereinheit 14a an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, ein Drittel der, zur Maschine R1 transportierten mehreren Gruppen zu bearbeiten; das heißt, die, in Transportrichtung am Anfang befindliche Maschine R1 liefert an die Zellensteuerung die Arbeitsanforderung, die Gruppen zu bearbeiten, deren Anzahl das Reziproke der Maschinenanzahl ist.
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Basierend auf solchen Arbeitsanforderungen sowie auf den Bewegungsgrößen und den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke W, bestimmt die Arbeitsmanagementeinheit 33 die Informationen über die Gruppen, die von den jeweiligen Maschinen R1–R3 bearbeitet werden sollen und liefert diese an die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c.
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In diesem Fall werden, wie in 5 dargestellt, an die Maschinensteuereinheit 14a die Informationen über die, in der Gruppe S1 enthaltenen Werkstücke, an die Maschinensteuereinheit 14b die Informationen über die, in der Gruppe S2 enthaltenen Werkstücke sowie an die Maschinensteuereinheit 14c die Informationen über die, in der Gruppe S3 enthaltenen Werkstücke geliefert. Es wird ersichtlich sein, dass auch in solchen Fällen im Wesentlichen ähnliche Wirkungen erzielt werden können wie in der 1. Ausführungsform.
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6 ist eine schematische Darstellung der 4. erfindungsgemäßen Ausführungsform. In 6 sind mehrere Werkstücke W1–W7 vom Anfang des Förderbandes 25 in Transportrichtung der Reihe nach dargestellt. In diesem Fall ist, gleich wie in der 1. Ausführungsform, vorgesehen, dass die Maschinensteuereinrichtung 14c der in Transportrichtung am Ende befindlichen Maschine R3, an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung liefert, alle, zur betreffenden Maschine R3 transportierten, Gruppen zu bearbeiten. Auch für die anderen Maschinen R1, R2 ist der Ablauf in gleicher Weise vorgesehen wie in der 1. Ausführungsform. Das heißt, es ist vorgesehen, dass der Arbeitsanteil der jeweiligen Maschinen R1–R3 gleichmäßig gestaltet wird.
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Ferner wird der Fall angenommen, dass in den, von der übergeordneten Managementsteuerung 20 bereitgestellten Informationen zur Prozesskontrolle, die Wartungstermine, z.B. für die Maschine R2, enthalten sind. Aus diesem Grund ergibt sich, im Fall einer Wartung der Maschine R2, ein Betriebszustand, in dem die Maschine R2 keine Arbeit ausführen kann. Folglich funktioniert die Arbeitsmanagementeinheit 33 so, dass der Arbeitsanteil der Maschine R2 entsprechend diesem Betriebszustand auf die restlichen Maschinen R1, R3 verteilt wird. Konkret wird der Arbeitsanteil der Maschine R2 auf die restlichen Maschinen R1, R3 gleichmäßig verteilt.
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Folglich werden, wie in 6 ersichtlich, an die Maschinensteuereinrichtung 14a die Informationen über die Werkstücke W2, W4 und an die Maschinensteuereinrichtung 14c die Informationen über die Werkstücke W1, W3, W5, W6, W7 geliefert. Selbstverständlich werden keine Werkstücksinformationen an die Maschinensteuereinheit 14b geliefert.
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Auf diese Weise wird in der 4. Ausführungsform die Arbeit einer Maschine, nämlich R2, auf die anderen Maschinen R1, R3 erneut aufgeteilt. Es wird ersichtlich sein, dass die Aufteilung der Werkstücke auch während der Wartung der einen Maschine R2 optimal gestaltet und das System 10 kontinuierlich betrieben werden kann. Das Gleiche gilt auch im Fall einer Wartung der anderen Maschinen R1, R3 oder eines Maschinenstopps aus nicht wartungsbedingten Gründen.
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7 ist eine schematische Darstellung der 5. erfindungsgemäßen Ausführungsform. In 7 ist die Prüfeinrichtung 35 gezeigt. In diesem Fall sind die Arbeitsbedingungen so, dass die Maschinensteuereinrichtung 14c der, sich in Transportrichtung am Ende befindlichen, Maschine R3 ausschließlich ein oder mehrere Werkstück(e) W0 bearbeitet, deren Beschaffenheitsgrößen von der Prüfeinrichtung 35 als "kleiner als der Sollwert" befunden wurden. Dann liefert die Maschinensteuereinrichtung 14c eine solche Arbeitsanforderung an die Zellensteuerung 18.
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Die Maschinensteuereinrichtung 14b der Maschine R2 liefert dann an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, unter den mehreren, zur Maschine R2 transportierten Werkstücken, alle Werkstücke, außer den Werkstücken W0 zu bearbeiten.
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Des Weiteren liefert die Maschinensteuereinheit 14a der Maschine R1 an die Zellensteuerung 18 die Arbeitsanforderung, die Hälfte der, zur Maschine R1 transportierten Werkstücke zu bearbeiten.
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Die Arbeitsmanagementeinheit 33 bestimmt dann, basierend auf einer solchen Arbeitsanforderung sowie auf den Bewegungs- und den Beschaffenheitsgrößen, die Informationen über die Werkstücke, die von den jeweiligen Maschinen R1–R3 bearbeitet werden sollen und liefert diese an die Maschinensteuereinrichtungen 14a–14c.
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Wie in 7 ersichtlich, werden an die Maschinensteuereinrichtung 14a die Informationen über die Werkstücke W1, W4 und an die Maschinensteuereinrichtung 14b die Informationen über die Werkstücke W2, W5, W7 geliefert. Die Informationen über die Werkstücke W3, W6, W8, deren Beschaffenheitsgrößen als "kleiner als der Sollwert" befunden wurden, werden an die Maschinensteuereinrichtung 14c geliefert. In diesem Fall kann die Arbeitsmanagementeinheit 33 der Zellensteuerung 18, basierend auf den o.g. Arbeitsbedingungen, die zu bearbeitenden Werkstücke entsprechend (korrekt) auswählen.
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Des Weiteren kommt es in einigen der Ausführungsformen vor, dass sowohl der Sensor 34 als auch die Prüfeinrichtung 35 im Einsatz sind. In solchen Fällen werden die (Ausgangs-)Ergebnisse des Sensors 34 und der Prüfeinrichtung 35 vorzugsweise integriert und an die Zellensteuerung 18 geliefert. Es wird ersichtlich sein, dass die Arbeit in solchen Fällen optimiert werden kann, ohne das Kommunikationsaufkommen erheblich zu erhöhen. Im Übrigen umfasst der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung die Kombination einiger der o.g. Ausführungsformen.
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Wirkungen der Erfindung:
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In den Erfindungen 1 bis 5 bestimmt die Arbeitsmanagementeinheit der, einer Hauptsteuerung entsprechenden unabhängigen Zellensteuerung, basierend auf wenigstens den Bewegungsgrößen oder den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke sowie auf den Arbeitsanforderungen von mindestens einer Maschinensteuereinrichtung, die Werkstücksinformationen und sendet diese jeweils an mindestens eine Maschinensteuereinrichtung. Dabei werden die Arbeitsergebnisse in mindestens einer Maschine an keine der anderen Maschinen gesendet. Folglich nimmt das Kommunikationsaufkommen auch im Fall einer erhöhten Anzahl von Maschinen, z.B. Industriemaschinen, nicht erheblich zu. Die Zunahme der Belastung der Zellensteuerung kann so begrenzt werden. Des Weiteren wird kein Sensornetz benötigt und das System kann dadurch günstig konstruiert werden. Ferner ist vorgesehen, dass die zu bearbeitenden Werkstücke, basierend wenigstens auf den Bewegungsgrößen oder den Beschaffenheitsgrößen der Werkstücke sowie auf den Arbeitsanforderungen von mindestens einer Maschine, ausgewählt werden, wodurch die Auswahl solcher Werkstücke entsprechend (korrekt) erfolgen kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand der typischen Ausführungsformen beschrieben. Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird jedoch erkennen, dass die oben beschriebenen Änderungen sowie verschiedene weitere Änderungen, Streichungen oder Ergänzungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
