DE3246268C2 - - Google Patents
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
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- G—PHYSICS
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines
Bearbeitungsautomaten mit mehreren Werkzeugen zur
Bearbeitung von Werkstücken nach einem
Bearbeitungsprogramm, in welchem jedem Werkzeug ein
Werkzeugauswahlbefehl zugeordnet ist, wobei in einer
Verarbeitungseinrichtung die für jedes Werkzeug
aufsummierte tatsächliche Betriebszeit mit dessen
zulässiger Betriebszeit verglichen und das Überschreiten
dieser zulässigen Betriebszeit signalisiert wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 28 27 711
bekannt. Es zeigt der mit der Überwachung des
Bearbeitungsautomaten betrauten Bedienungsperson zwar an,
wenn im Verlauf eines Bearbeitungsprogrammes eines der
Werkzeuge die zulässige Betriebszeit erreicht hat, so daß
vermieden werden kann, daß das Werkzeug trotz Erreichen
der zulässigen Betriebszeit weiterverwendet wird und
dadurch die Bearbeitungsqualität der bearbeiteten
Werkstücke sinkt. Hierfür ist jedoch erforderlich, daß die
Bedienungsperson auf die Signalisierung der Überschreitung
der zulässigen Betriebszeit achtet und nach Wahrnehmung
dieser Signalisierung das Werkzeug, das die zulässige
Betriebszeit erreicht bzw. überschritten hat, durch ein
artgleiches Werkzeug ausgetauscht wird, das seine
zulässige Betriebszeit noch nicht erreicht hat. Dieser
Werkzeugaustausch macht ein vorübergehendes Anhalten des
Bearbeitungsprogrammes erforderlich, was zu unerwünschten
Unterbrechungen im Arbeitsablauf führt und ein
vorübergehendes Stillsetzen des Bearbeitungsautomaten zur
Folge hat. Dadurch wird der Ablauf des gesamten
Arbeitsprogrammes verlangsamt. Für den raschen
Werkzeugwechsel ist es notwendig, daß die Bedienungsperson
praktisch ständig in Bereitschaft ist, was sich in
entsprechend hohen Fertigungskosten auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
dieser Nachteile das Verfahren der eingangs genannten Art
derart weiterzubilden, daß die für den Austausch von ihre
zulässige Betriebszeit überschreitenden Werkzeugen
notwendige Zahl der Unterbrechungen des Arbeitsablaufes
verringert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben
sich aus den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten
Patentansprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren
ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Darin zeigen
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Darstellung der logischen
Vorgänge zur Bestimmung von Werkzeugen mit
zulässiger Restbetriebszeit nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Anzeigeeinheit als
Bestandteil der Einrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 4 und 5 beispielhafte Darstellungen von
Anzeigezuständen auf einem Bildschirm der
Anzeigeeinheit gemäß Fig. 3 und
Fig. 6 eine beispielhafte Darstellung von Teilen eines
Steuerprogrammes.
Die Einrichtung mit dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1
umfaßt eine Eingabeeinheit 1 für die Eingabe von
Werkzeugauswahlbefehlen, die beispielsweise über einen
Datenträger, z. B. einen Papierstreifen, zugeführt werden.
In der Speichereinheit 2 werden diese Befehle gespeichert.
Sie werden aus der Speichereinheit 2 einer Ausgabeeinheit
3 zugeführt. Ferner sind eine Betätigungseinheit 4 und
eine Steuereinheit 5 vorhanden, welche zum Steuern der
vorgenannten Eingabe- und Speichervorgänge wie auch zur
Zuführung des jeweiligen Werkzeugauswahlbefehls an die
Ausgabeeinheit 3 dient. Ein an die Ausgabeeinheit 3
angeschlossener Bearbeitungsautomat 6 enthält eine
Werkzeugauswahlsteuereinheit 7 und eine
Werkzeughaltereinheit 8, welche eine Vielzahl von
Werkzeugmagazinen aufweist und eine verstellbare Einheit
umfaßt. Die Einheit 7 erzeugt einen Bewegungsbefehl
wie etwa ein Drehen der verstellbaren Einheit in der
Werkzeughaltereinheit 8 entsprechend einem
Ausgangssignal der Ausgabeeinheit 3.
Die Speichereinheit 2 ist mit einem die zulässige
Betriebszeit der Werkzeuge ausdrückenden Standzeitregister
2 a versehen, um für jedes der auswählbaren Werkzeuge die
zulässige Betriebszeit (Standzeit) zu
speichern, während ein integrierendes Einsatzzeitre
gister 2 b die Einsatzzeit eines jeden Werkzeugs auf
integriert und ein Register 2 c die Werkzeugnummer des
ausgewählten Werkzeugs speichert. Die mit 9 bezeichnete
Einstellanzeige ermöglicht das Einschreiben von Daten
in die Speichereinheit 2 durch Eintasten und Auslesen
des Inhalts des Speichers 2 mit Hilfe dieser Anzeige.
Eine Zeitsteuereinheit 10 für das Ersetzen oder Aus
wechseln bezieht sich auf den Inhalt des Registers 2 c
für die Nummern der ausgewählten Werkzeuge der Speicher
einheit 2 in einem bestimmten Intervall und den Inhalt
des die integrierte Arbeitszeit eines Werkzeugs spei
chernden Registers 2 b für das ausgewählte Werkzeug.
Die Ausgabeeinheit 3 erzeugt einen Werkzeugauswahl
befehl für den Bearbeitungsautomaten 6.
Die Betätigungseinheit 4 ist mit einem
Register 4 a und einer Entscheidungs
flipflopschaltung 4 b versehen.
In Verbindung mit der Zeichnung wird nun die Arbeits
weise der in Fig. 1 aufgeführten Einrichtung beschrie
ben. Zunächst ist eine Vielzahl von Werkzeugen mit
mehreren Werkzeugen von jeder Art in der Werkzeughalter
einheit 8 der numerisch gesteuerten Bearbeitungsein
richtung enthalten. Die Standzeit eines jeden einzelnen
Werkzeugs wird im Werkzeugstandzeitregister 2 a der
Speichereinheit 2 mit Hilfe der Einstellanzeigeeinheit
9 und entsprechend den jeweiligen Werkzeugnummern,
welche nach den Halterpositionen der Werkzeuge bestimmt
sind, gespeichert.
Die Einstellanzeigeeinheit 9 setzt sich aus einem Bild
schirm (CRT) 91 und einer Tastatur 92 gemäß Fig. 3 zu
sammen. Beim Einspeichern der Standzeiten zu den Werk
zeugen in die Speichereinheit 2 mit Hilfe der Einstell
anzeigeeinheit 9 erscheint ein Bild gemäß Fig. 4 auf
dem Bildschirm, wenn die Bildauswahltasten der Tastatur
92 betätigt werden. Danach wird die Werkzeughalternummer
(MG) und die Werkzeugstandzeit [Min. (L)] durch Betäti
gen der Tastatur 92 eingegeben. Damit ist die Standzeit
des der bezeichneten Werkzeugnummer entsprechenden
Werkzeugs in das Werkzeugstandzeitregister 2 a der
Speichereinheit 2 eingespeichert und wird außerdem auf
dem Bildschirm 91 angezeigt, wie in der Fig. 3 darge
stellt. Im Anschluß daran wird ein Programm für die
Auswahl eines von einer Vielzahl von Werkzeugen der
selben Art vorbereitet, bei welchem die Werkzeugaus
wahlbefehle für die Werkzeuge der Gruppe in Form von
aufeinanderfolgenden Blöcken angeordnet sind, und
jeder Block wird einem vorbestimmten Befehl nach einer
bestimmten Regel hinzugefügt.
Für dieses Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß
die Befehle M-6, M-13 als die oben genannten vorbe
stimmten Befehle verwendet werden, die den Werkzeugaus
wahlbefehlsblöcken hinzugefügt werden, und die vorbe
stimmte Regel ist derart, daß der Befehl M-6 jedem der
aufeinanderfolgenden Blöcke vom ersten bis zum vor
letzten und der Befehl M-13 dem letzten Block zugefügt
werden.
Der Werkzeugauswahlbefehl entsprechend der obigen Regel
wird von der Eigabeeinheit 1 eingegeben und dann der
Betätigungseinheit 4 über die Steuereinheit 5 zugeführt.
Die Betätigungseinheit 4 ruft einen logischen Ablauf
vorgang hervor, der an späterer Stelle im einzelnen
beschrieben wird, um ein auswählbares Werkzeug zu
wählen und für die Steuereinheit 5 eine Ausgabeantwort
zu erzeugen. Nach Eingang der Ausgabeantwort oder Aus
gabequittierung von der Betätigungseinheit 4 sendet die
Steuereinheit 5 die Werkzeugnummer des durch den Werk
zeugauswahlbefehl erwählten Werkzeuges zur Ausgabe
einheit 3 und bewirkt gleichzeitig, daß die Werkzeug
nummer im Register 2 c für die Nummer der ausgewählten
Werkzeuge im Speicherabschnitt 2 gespeichert wird. Auf
grund des Werkzeugauswahlbefehls von der Ausgabeeinheit
3 gibt die Werkzeugauswahlsteuereinheit 7 des Bearbei
tungsautomaten 6 einen Befehl für einen vorbestimmten
Auswahlvorgang an die Werkzeughaltereinheit 8 ab. Auf
grund dieses Auswahlbetätigungsbefehls führt die Werk
zeughaltereinheit 8 den Werkzeugauswahlvorgang durch.
Eine Zeitsteuereinheit 10 erneuert durch Bezugnahme auf
den Inhalt des Registers 2 c für die Nummer des ausge
wählten Werkzeugs bei bestimmten Intervallzeiten den
Inhalt des Registers 2 b, in dem die Einsatzzeit des
Werkzeugs aufintegriert ist, für das im Einsatz befind
liche Werkzeug.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 6
der logische Operationsablauf beschrieben, der von der
Betätigungseinheit 4 für die Auswahl eines auszuwählen
den Werkzeugs vorgenommen wird. Ein Programm mit den
Befehlen M-6 und M-13, das so ist, wie in Fig. 6 darge
stellt, wird für die beschriebene Ausführungsform der
numerischen Steuereinrichtung hergestellt. Jeder vorbe
stimmte Befehl hat eine bestimmte Regel. Genauer gesagt,
zeigen in Fig. 6 (N 001) bis (N 007) eine Reihenfolge im
Programm an, die die Reihenfolge des Werkzeugauswahl
befehls ist. (T 0101) bis (T 0707) deuten die Werkzeugaus
wahlbefehle an, die den Werkzeughalternummern entspre
chem. Wie oben beschrieben, sind die Befehle M-6 und
M-13 vorbestimmte Befehle, die jeweils einen bestimmten
Regelablauf haben, und außerdem ist es bis zum Erschei
nen des Befehls M-13 nicht so, daß der Befehl dasselbe
Werkzeug kennzeichnet. (T 0101) bis (T 0404) kennzeichnen
dieselbe Art von Werkzeug, während mit (T 0505) bis
(T 0707) eine andere Gruppe von ähnlichen Werkzeugen
Werkennzeichnet ist, die sich von denen durch (T 0101)
bis (T 0404) unterscheidet. Es sei hier bemerkt, daß das
Programmformat entsprechend der von EIA (Electronic
Industries Association) empfohlenen Norm 274 aufgestellt
ist.
Wenn der Werkzeugauswahlbefehl (T 0101) über die Eingabe
einheit 1 gemäß Darstellung der Fig. 2 eingegeben wird,
wird die Entscheidungsflipflopschaltung 4 in den Aus-
Zustand versetzt. Der entsprechende Inhalt des Registers
2 a für die Werkzeugstandzeit und des Registers 2 b für
die integrierte Einsatzzeit des Werzeugs das der aus
gewählten Werkzeugnummer des über die Eingabeeinheit
eingegebenen Werkzeugauswahlbefehls entspricht, wird
im Register 4 a der Operationseinheit 4 ge
speichert. Es werden dann die Werkzeugstandzeit und die
gespeicherte integrierte Werkzeugarbeitsdauer im
Register 4 a miteinander verglichen, so daß dann,
wenn die letztere die erstere bereits erreicht hat,
eine Entscheidung fällt, als wäre der besondere Befehl
M-6 oder M-13. Der nächste Werkzeugauswahlbefehl wird
von der Steuereinheit 5 abgefragt, wenn die Entscheidung
den Befehl M-6 anzeigt. Wenn die Entscheidung den Befehl
M-13 anzeigt, wird an die Steuereinheit 5 ein Alarm
signal abgegeben, um den Bearbeitungsautomaten anzu
halten.
D.h., nimmt man an, daß der Befehl (T 0101) ist, und die
Standzeit des im Werkzeughalter befindlichen Werkzeugs,
das diesem Befehl entspricht, ist verbraucht, dann wird
bestimmt, ob der spezielle Befehl M-6 oder M-13 ist.
Ist der Befehl M-6, ist dadurch angezeigt, daß der
nächste abgegebene Befehl ein Befehl für dasselbe
Werkzeug ist. Es wird deshalb der nächste Befehl abge
fragt, und der Befehl (T 0202) wird ausgelesen und die
durch (T 0202) gekennzeichnete Standzeit des Werkzeugs
wird bestimmt. Die Standzeiten der Werkzeuge sind somit
einem Entscheidungsprozeß unterworfen. Ist dagegen der
spezielle Befehl M-13, so wird dadurch angezeigt, daß
keine weiteren Werkzeuge derselben Art vorhanden sind,
deren Standzeiten noch nicht abgelaufen sind, wenn sie
im Werkzeughalter verbleiben. Als Folge wird ein Alarm
ausgelöst, der den Bearbeitungsautomaten anhält, wodurch
die Werkzeuge dann von Hand gegen neue ausgetauscht
werden können.
Wenn die integrierte Benutzungsdauerzeit des Werkzeugs
die Werkzeugstandzeit noch nicht erreicht hat, dann
wird die durch den Werkzeugauswahlbefehl gekennzeich
nete Werkzeugnummer als eine brauchbare Werkzeugnummer
betrachtet, und es wird an die Steuereinheit 5 eine
Befehlsaufforderung gegeben. Gleichzeitig wird die Ent
scheidungs-Flipflopschaltung eingeschaltet, wenn
der spezielle Befehl des Befehlsblockes M-6 ist. D.h.,
wenn das zu verwendende Werkzeug im Bereich (N 001) bis
(N 004) liegt, wird dieses Werkzeug ausgewählt, um die
Bearbeitung durchzuführen. Danach wird bestimmt, ob der
spezielle Befehl M-6 oder M-13 ist. Handelt es sich um
M-6, so wird, da ein Werkzeug derselben Art weiterhin
benutzt werden soll, bis der Befehl M-13 auftritt, das
Flipflop 4 b eingeschaltet. Wenngleich die programmier
ten Werkzeugauswahlbefehle nacheinander von der Eingabe
einheit 1 zur Betätigungseinheit 4 durch die Steuerein
heit 5 hindurchgeleitet werden, bleiben die Werkzeug
auswahlbefehle nacheinander unberücksichtigt, wenn die
Flipflopschaltung 4 b sich im Ein-Zustand befindet. Die
Schaltung 4 b wird vom Ein-Zustand ausgeschaltet durch
den Befehl M-13, der an den letzten der aufeinander
folgenden Blöcke des Werkzeugauswahlbefehls angehängt
ist. D.h., wenn ein zu verwendendes Werkzeug gefunden
werden kann, braucht dieses nicht gegen ein neues aus
getauscht zu werden, so daß die übrigen Befehle so
lange unberücksichtigt bleiben können, bis der M-13-
Befehl auftritt. Durch einen M-13-Befehl wird der
Bearbeitungsvorgang mit dem ausgewählten zu verwenden
den Werkzeug beendet. Bei Empfang der Befehle (T 0505)
bis (T 0707) erfolgt ein Ablauf, wie oben beschrieben.
Mit einer Betätigungseinheit, die den vorstehenden
logischen Ablauf ausführen kann, ist es möglich, ein
Werkzeug aus einer Anzahl von auswählbaren Werkzeugen,
deren Standzeiten noch nicht voll ausgeschöpft sind,
aus den Werkzeugen automatisch auszuwählen, die den
einprogrammierten Befehlen für aufeinanderfolgende
Werkzeugauswahl entsprechen, und zwar in der Reihenfolge
vom Beginn des Programms, und ein Warnsignal hervorzu
rufen und den Bearbeitungsautomaten stillzusetzen,
wenn die Standzeiten sämtlicher Werkzeuge, die in der
programmierten Folge zum Einsatz kommen müssen, ausge
schöpft sind.
Als vorbestimmte Befehle in dem oben beschriebenen Aus
führungsbeispiel wurden die Befehle M-6 und M-13 be
nützt, doch läßt sich dieselbe Wirkung erzielen durch
Klassifizierung der Werkzeugnummern, die den T-Befehlen
für die Werkzeugauswahl folgen, um damit dieselbe Wir
kung wie bei der Unterscheidung zwischen den Befehlen
M-6 und M-13 zu erhalten, oder durch Verwendung von
G-Befehlen anstelle von M-Befehlen.
Aus der Beschreibung der Erfindung geht hervor, daß
eine bestimmte Regel und Befehle im Programm für die
Werkzeugauswahl definiert sind, und daß die numerische
Steuereinrichtung mit einem Zeitglied versehen ist, das
die Werkzeugeinsatzzeit integriert, während ferner ein
Werkzeugstandzeitregister zum Speichern der Werkzeug
standzeit, ein Register zum Speichern der aufintegrier
ten Werkzeugeinsatzzeit, ein Register zum Speichern der
Nummer eines ausgewählten Werkzeugs, eine Einstellan
zeige für das Einstellen der Werkzeugstandzeit im Werk
zeugstandzeitregister und eine Logikschaltung für die
Ausführung von logischen Vorgängen und Entscheidungs
vorgängen vorhanden sind, so daß ein Werkzeug, das einem
von vielen Werkzeugauswahlbefehlen entspricht, automa
tisch ausgewählt werden kann, und zwar so, daß der
Bearbeitungsautomat während einer längeren Betriebszeit
ohne Überwachung durch eine Bedienungsperson kontinu
ierlich betrieben werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Steuerung eines Bearbeitungsautomaten
mit mehreren Werkzeugen zur Bearbeitung von
Werkstücken nach einem Bearbeitungsprogramm, in
welchem jedem Werkzeug ein Werkzeugauswahlbefehl
zugeordnet ist, wobei in einer
Verarbeitungseinrichtung die für jedes Werkzeug
aufsummierte tatsächliche Betriebszeit mit dessen
zulässiger Betriebszeit verglichen und das
Überschreiten dieser zulässigen Betriebszeit
signalisiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) mehrere Gruppen von jeweils unter sich austauschbaren Werkzeugen vorgesehen werden,
- (b) im Bearbeitungsprogramm neben jedem Werkzeugauswahlbefehl jeweils ein Kennzeichen (M 06, M 13) vorhanden ist, das anzeigt, ob das vom in der Reihenfolge nächsten Werkeugauswahlbefehl ausgewählte Werkzeug ein Werkzeug einer gleichen oder anderen Gruppe ist,
- (c) bei Abarbeitung des Bearbeitungsprogramms mit dem als nächsten auszuführenden Werkzeugauswahlbefehl beginnend entsprechend der Reihenfolge der Werkzeugauswahlbefehle (T 0101 bis T 0404 bzw. T 0505 bis T 0707) im Bearbeitungsprogramm nacheinander geprüft wird, ob ein Werkzeug noch über eine zulässige Restbetriebszeit verfügt,
- (d) eine Signalisierungseinrichtung eingeschaltet wird, wenn das zuletzt geprüfte Werkzeug keine zulässige Restbetriebszeit aufweist und das Kennzeichen anzeigt, deß das vom nächsten Werkzeugauswahlbefehl ausgewählte Werkzeug zu einer anderen Werkzeuggruppe gehört,
- (e) andernfalls bei Ermittlung eines Werkzeuges mit zulässiger Restbetriebszeit bei Abarbeitung des Bearbeitungsprogramms die Weiterschaltung auf die diesem ermittelten Werkzeug entsprechend der Reihenfolge der Werkzeugauswahlbefehle folgenden Werkzeuge unterbunden wird, solange die folgenden Werkzeuge zur gleichen Gruppe von Werkzeugen gehören,
- (f) und daß dann, wenn der als nächster auszuführende Werkzeugauswahlbefehl ein Werkzeug einer anderen Gruppe auswählt, das Verfahren mit einem Prüfen des neuen Werkzeugs der anderen Gruppe auf zulässige Restbetriebszeit [Pkt. (c)] fortgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die zulässige
Betriebszeit und die aufsummierte tatsächliche
Betriebszeit eines Werkzeuges zusammen mit dessen
Nummer in einer Speichereinrichtung gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die in der
Speichereinrichtung gespeicherten Werkzeugdaten über
hieran angeschlossene Dateneingabe- und -ausgabemittel
ein- und ausgelesen werden.
Applications Claiming Priority (1)
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