DE2906467A1

DE2906467A1 - Automatisch gesteuerte werkstueck- bearbeitungsanlage

Info

Publication number: DE2906467A1
Application number: DE19792906467
Authority: DE
Inventors: Heinz Wueest
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1979-09-06
Also published as: SE7901918L; IT7967454A0; GB2015775A; BE874548A; IT1119671B; FR2418949A1; NL7901582A; JPS54135989A

Description

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, 8201 Schaffhausen

(Kontr.Nr. 2O35/SM)

Automatisch gesteuerte Werkstück-Bearbeitungsanlage

Die Erfindung betrifft eine automatisch gesteuerte Werkstück-Bearbeitungsanlage mit einer Mehrzahl von identischen Bearbeitungsstationen, welche je eine Anzahl von mit Wegregelkreisen versehenen Bewegungseinheiten enthalten, und mit einer Zentraleinheit, welche einen Programmspeicher und einen von externen Datenträgern beschickbaren Werkstückdatenspeicher enthält.

Bekannte Anlagen dieser Ar.t beruhen auf einer Erweiterung herkömmlicher numerischer Steuerungen, wobei von einem für mehrere ähnliche Werkstücke (Teilefamilien) gleichbleibenden Ablaufprogramm Gebrauch gemacht wird. Die werkstückspezifischen Daten, welche die Gestalt des Werkstückes, Bearbeitungsparameter/ Werkzeugwahl usw. festlegen und jeweils im Zentralspeicher auszuwechseln sind, werden dabei auf konventionelle Weise anhand von Zeichnungen, Tabellen, Werkzeugmaschinen-Daten usw. zusammengestellt und auf einem Datenträger festgehalten. Diese Arbeitsvorbereitung erfordert einen erheblichen Aufwand, der besonders dann ins Gewicht fällt, wenn eine grössere Zahl verschiedener Werkstücke in mehreren Operationen zu bearbeiten ist, ohne dass jedoch eine hohe Genauigkeit gefordert wird.

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Aufgabe der Erfindung ist es, das Erfassen einer grossen Menge von Werkstückdaten und deren für die Steuerung in einer solchen Anlage geeignete Zusammenstellung und Aufbereitung stark zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Anlage der vorgenannten Art darin, dass die Zentraleinheit über Datensammelleitungen mit den genannten Wegregelkreisen verbunden und zum zeitunabhängigen, interaktiven Verkehr mit diesem eingerichtet ist, und dass einer einzelnen, ausgewählten Bearbeitungsstation ein Handbedienungsgerät zugeordnet ist, welches an diese Station und an die Zentraleinheit anschaltbar ist, um in deren Programmspeicher ein Anlernprogramm zu aktivieren, wobei ein nach dem Anlernprogramm von der Zentraleinheit steuerbarer Datenschreiber vorhanden ist, um während oder nach der Handbedienung der genannten Station mittels der Istwertgeber in deren Wegregelkreisen erfasste sowie weitere werkstückspezifische Bearbeitungsdaten, insbesondere Weg- und Werkzeugdaten, auf einem Datenträger aufzuzeichnen.

Es ist zu erwähnen, dass "Anlernoperationen" für Bearbeitungsmaschinen unter Verwendung der Maschine selbst und deren Steuerung an sich bekannt sind, so zum Beispiel im Falle eines Roboters, der zum Beschicken bzw. Entladen einer Reihe von aus einer Zentraleinheit gesteuerten Drehmaschinen dient. Hierbei ist jedoch jedesmal die ganze Anlage während des Anlernens unproduktiv, da der Roboter die Maschinen dann nicht bedienen kann.

Mit der Erfindung wird dagegen erreicht, dass während des Anlernens mit einem neuen Werkstück auf der einen Bearbeitungsstation alle übrigen Stationen mit einer laufenden Serie von Werkstücken - oder gar mit untereinander verschiedenen Werkstücken - ohne Unterbruch in Betrieb bleiben.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anlage in Verbindung mit der Zeichnung erläutert.

Die als Blockschaltbild dargestellte Anlage weist eine Anzahl von unter sich gleichen Bearbeitungsstationen 10 auf. Es handelt sich im allgemeinen um Werkzeugmaschinen, vorzugsweise um solche, wie sie im Schweizer Patent Nr. 595 941 (1971/SM) und im Schweizer Patentgesuch Nr, 12 723/77 (2032/SM) beschrieben sind. Es handelt sich um Spezialmaschinen für die spanabhebende Bearbeitung von Rohgussteilen (Beseitigen von Anguss- und Speiserresten, Entgraten), wobei die Bearbeitung in relativ kleinen Serien, d.h. ein häufiger Wechsel der Werkstückgestalt, charakteristisch sind.

Die automatische Steuerung der Anlage erfolgt mittels einer erweiterten und abgewandelten sogenannten CNC-Steuerung mit einer Zentraleinheit 13, welche über Datensammelleitungen

12 mit Koppelschaltungen (Interfaces) 11 der einzelnen Stationen 10 in Verbindung steht. Näheres über den Steuerungsaufbau in den einzelnen Stationen ist aus der Darstellung der einen Station 10a ersichtlich. In der Schaltung 11 erfolgt grundsätzlich die Umsetzung der aus der Zentraleinheit

13 ankommenden Daten in maschinen- und werkstückgerechte Signale sowie andererseits von Rückmeldesignalen aus der Bearbeitungsstation zur Weitergabe an die Zentraleinheit. An die Schaltung 11 sind insbesondere mehrere Wegregelkreise 8 angeschlossen„ welche entsprechenden Bewegungseinheiten, z.B. hydraulischen Zylindern für die Ausführung der erforderlichen Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück in verschiedenen Achsen zugeordnet sind. Weitere Steuer- und Rückmeldefunktionen wie Werkzeugwahl, Spindelantrieb, Spannoperationen usw., sind durch Signalleitungen 30 angedeutet.

Die Zentraleinheit 13 ist wie üblich mit einer Eingabe/Ausgabe-Konsole 14 mit Befehlstasten und Bildschirm ausgerüstet,

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über welche die Bedienung der Anlage erfolgt. Der Zentralspeicher 17 der Zentraleinheit 13 enthält insbesondere einen Programmspeicher 18, welcher das Systemprogramm (Ablaufprogramm) enthält; das Systemprogramm ist im wesentlichen für verschiedene zu bearbeitende Werkstücke gleichbleibend bzw. erfährt lediglich modifikationen, die zum wahlweisen Abruf gespeichert sind. Ein weiterer Bereich 19 des Zentralspeichers 17 enthält die werkstückspezifischen Daten einschliesslich Befehle für das Abarbeiten von Programmblöcken des Systemprogrammes, z.B. Programmsprünge, welche von Werkstück zu Werkstück je nach dessen Gestalt und Bearbeitungserfordernissen unterschiedlich sind. Jeweils zu Beginn der Bearbeitung einer Werkstücksserie auf der Anlage wird die Gesamtheit dieser Werkstückdaten aus einem auswechselbaren Datenträger 27, zum Beispiel einem Lochstreifen, über einen Leseteil 25 in den Speicher 19 eingelesen.

Ein Adressd'ecoder 15 sorgt in bekannter Weise für die Ansteuerung der jeweils zum Verkehr mit der Zentraleinheit 13 bestimmten peripheren Einheit, insbesondere der einzelnen Bearbeitungsstationen 10, bzw. deren Wegregelkreise 8, wie durch Leitungen 16 angedeutet ist. Der Verkehr über die Datensammelleitungen 12 ist interaktiv, d.h. der Datenfluss erfolgt in beiden Richtungen: Einerseits werden von der Zentraleinheit entsprechend der Programmfolge bestimmte Steuerbefehle und Werkstückdaten ausgegeben, und andererseits erfolgen Rückmeldungen aus den Stationen IO in die Zentraleinheit, beispielsweise Störmeldungen oder die Anforderung weiterer Steuerbefehle, wenn ein vorangehender Bearbeitungsschritt abgeschlossen ist. Der Verkehr erfolgt dabei zeitunabhängig, d.h. nicht nach einem vorgegebenen Zeitablauf, sondern auf Anforderung der jeweiligen Station. Selbstverständlich sind hierfür eine hohe Rechengeschwindigkeit in der Zentraleinheit und insbesondere ein wahlfreier, rascher Zugriff sowohl beim Programmspeicher 18 als auch beim Werkstückdatenspeicher 19

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erforderlich. Auf diese Weise ist es auch möglich, bei seriellem Datenverkehr auf verschiedenen Stationen 10 nebeneinander verschiedene Arten von Werkstücken zu bearbeiten, sofern nur eine ausreichende Kapazität des Speichers 19 gegeben ist, um die Tierkstückdaten mehrerer Werkstücke aufzunehmen.

Damit die Werkstückdaten für jede neu zu bearbeitende Werkstückart nicht in aufwendiger Weise anhand von Unterlagen ermittelt, aufbereitet und extern auf einen Datenträger gespeichert werden müssen, ist die vorliegende Anlage in besonderer Weise zum "Anlernen" eingerichtet. Es ist vorauszuschicken, dass durch die nachstehend beschriebene Einrichtung und den Anlernvorgang lediglich die eine Bearbeitungsstation vorübergehend belegt ist, alle übrigen Stationen jedoch während des Anlernens in keiner Weise beeinträchtigt, also voll produktiv sind.

Einer einzelnen, ausgewählten Bearbeitungsstation, hier mit 10a bezeichnet, ist ein Handbedienungsgerät 21 mit Tastenfeld 22 zugeordnet. Das Gerät ist nach Bedarf an die Station 10a und an die Zentraleinheit 13 anschaltbar. Dies erfolgt über eine Koppelschaltung 23 wie angedeutet über Steuerleitungen 31 zur Station 10a sowie über einen Ast der Datensammelleitungen. Zum Zwecke des Anlernens bzw. zur Aufnahme der spezifischen Daten für die Bearbeitung eines neuen Werkstücks wird ein solches Werkstück (oder ein Modell davon) in der Bearbeitungsstation 10a aufgespannt und anschliessend das Handbedienungsgerät 21 in Betrieb genommen. Hierdurch wird im Zentralspeicher 17 ein besonderes Anlernprogramm, angedeutet durch den Speicherbereich 18', aktiviert; ein solches Anlernprogramm kann auch als Modifikation des eigentlichen Bearbeitungsprogramms aufgefasst werden. Aufgrund dieses Anlernprogramms 18' erscheinen nun am Bildschirm der Konsole 14 Anweisungen für das Bedienungspersonal, mittels des Handbedienungsgerätes 21 auf die Bearbeitungsstation 10a

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einzuwirken, um der Reihe nach die erforderlichen Operationen am neuen Werkstück auszuführen bzw. nachzuahmen. Dies betrifft insbesondere die Werkzeugwahl, das Anfahren bestimmter zu bearbeitender Positionen am Werkstück mittels- der Wegregelkreise und Bewegungseinheiten, die Wahl von Vorschubgeschwindigkeiten, Spannoperationen usw. Die Anlernstation lOa ist gleich wie jede andere Bearbeitungsstation ohnehin zur Rückmeldung an die Zentraleinheit mit Gebern ausgerüstet, insbesondere Positionsgeber (Istwertgeber) in den Wegregelkreisen, Endschaltern usw. Im Verlaufe jeder Anlernoperation werden nun die mit Hilfe solcher Geber in der Station 10a erfassten, werkstückspezifischen Bearbeitungsdaten in die Zentraleinheit übertragen, in analoger Weise, wie auch während einer Bearbeitung aus allen Stationen Daten rückgemeldet werden. Die schrittweise üeberführung der erfassten Daten in die Zentraleinheit wird jeweils von der Bedienungsperson ausgelöst, und zwar auf Anweisung des Anlernprogrammes über den Bildschirm der Konsole 14. Das Anlernprogramm veranlasst auch die steuerungsgerechte Aufbereitung der erfassten Bearbeitungsdaten in der Zentraleinheit. Diese Daten lassen sich sodann aus der Zentraleinheit auf einen neuen Datenträger 27 übertragen; die Aufzeichnung erfolgt vorzugsweise über den Schreibteil

26 eines kombinierten Eingabe/Ausgabe-Gerätes 24.

Es ist von Vorteil, in der Zentraleinheit 13 einen Zwischenspeicher 20 vorzusehen, in welchen die neu erfassten Bearbeitungsdaten zunächst eingelesen werden. Von diesem lassen sie sich vorerst auf den Werkstückdatenspeicher 19 übertragen, um einen Probelauf mit dem neu angelernten Werkstück auf der Station lOa zu steuern. Erst anschliessend werden sie, wie angedeutet, über die Leitung 32 auf den Datenträger

27 zu beliebiger späterer Verwendung abgespeichert.Die Steuerung des Eingabe/Ausgabe-Gerätes 24 erfolgt in bekannter Weise von der Zentraleinheit über die Leitung 33.

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Wahrend des Anlernvorganges werden die Anlernstation 10a wie die übrigen Stationen 10 und als zusätzliche Peripherie-Einheit die Koppelschaltung 23 des Handbedienungsgerätes 21 über den Adressdecoder 15 zeitunabhängig angesteuert. Die Steuerung der Bearbeitungsstationen 10 mit dem Systemprogramm 18 läuft also neben dem Anlernvorgang auf der Station 10a einher. Solange kein Anlernvorgang erfolgt, sind das Handbedienungsgerät 21 und das Anlernprogramm 18' inaktiv, und die Station 10a wird wie die übrigen Stationen als Bearbeitungsstation betrieben.

Es ist zu betonen, dass die Station lOa völlig identisch wie die Stationen 10 ausgebildet ist? sie übernimmt lediglich durch die Zuordnung bzw. Anschaltung des Handbedienungsgerätes 21 jeweils vorübergehend die Funktion der Anlernstation. Die Verbindung zwischen dem Gerät 21 und der ausgewählten Station kann fest verdrahtet sein. Es kann aber auch z.B. ein Steckanschluss an allen Stationen zum wahlweisen Anschliessen des Gerätes 21 {über die Schaltung 23) vorgesehen sein, oder schliesslich kann eine permanente Sammelleitung zwischen allen Stationen und dem Gerät 21 eingerichtet sein, wobei die Identifizierung der einen, ausgewählten Station als Anlernstation jeweils von der Zentraleinheit aus erfolgt.

Wie die vorstehende Beschreibung erkennen lässt, ermöglicht die Anlage, bei tragbarem Aufwand für die automatische Steuerung nicht nur eine rasche und einfache Aufnahme der spezifischen Daten von immer wieder heuen Werkstücken, sondern auch eine wirtschaftliche Ausnutzung der BearbeitungsStationen in unterschiedlichen Betriebsarten: Es können entweder alle Stationen die gleiche Werkstückserie bearbeiten oder es können ausreichende Speicherkapazität in der Zentraleinheit vorausgesetzt - zwei oder mehrere Gruppen von Stationen gebildet werden, in welchen gleichzeitig Serien von verschiedenen

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Werkstücken bearbeitet werden, die auch unterschiedliche Bearbeitungszeiten aufweisen können. Auch während der jeweiligen Belegung der einen Station für einen Anlernvorgang bleiben dieselben Steuerungs- bzw. Betriebsarten für alle übrigen Stationen erhalten. Dank diesen Eigenschaften ist die Anlage besonders geeignet zur Bearbeitung kleinerer bis mittlerer Stückzahlen von häufig wechselnden Werkstücken.

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Claims

Patentansprüche

Automatisch gesteuerte Werkstück-Bearbeitungsanlage mit einer Mehrzahl von identischen Bearbeitungsstationen, welche je eine Anzahl von mit Wegregelkreisen versehenen Bewegungseinheiten enthalten, und mit einer Zentraleinheit, welche einen Programmspeicher und einen von externen Datenträgern beschickbaren Werkstückdatenspeicher enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit (13) über Datensammelleitungen (12) mit den genannten Wegregelkreisen (8) verbunden und zum zeitunabhängigen, interaktiven Verkehr mit diesen eingerichtet ist,und dass einer einzelnen, ausgewählten Bearbeitungsstation (lOa) ein Handbedienungsgerät (21) zugeordnet ist, welches an diese Station und an die Zentraleinheit (13) anschaltbar ist, um in deren Programmspeicher (17, 18) ein Anlernprogramm (18¹) zu aktivieren, wobei ein nach dem Anlernprogramm von der Zentraleinheit steuerbarer Datenschreiber (26) vorhanden ist, um während oder nach der Handbedienung der genannten Station (10a) mittels der Istwertgeber in deren Wegregelkreisen (8) erfasste sowie weitere werkstückspezifische Bearbeitungsdaten, insbesondere Weg- und Werkzeugdaten, auf einem Datenträger (27) aufzuzeichnen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit (13) einen Zwischenspeicher (20) zur Aufnahme der in der genannten Station (10a) erfassten

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Daten enthält, aus welchem diese Daten wahlweise in den Werkstückdatenspeicher (19) oder in den Datenschreiber (26) übertragbar sind.

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