DE3246268C3 - Verfahren zur Steuerung eines Bearbeitungsautomaten mit mehreren Werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist durch den Abdruck eines Fachvortrags bekannt, der unter dem Titel "Bosch CNC micro 8, ein flexibles Steuerungssystem" anläßlich der Bosch-Hausausstellung, 9. März bis 13. März 1981, gehalten wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren anzugeben, mit welchem durch Gruppen von jeweils unter sich austauschbaren Werkzeugen die für den Austausch von ihre zulässige Betriebszeit überschreitenden Werkzeugen notwendige Zahl der Unterbrechungen des Arbeitsablaufs 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 2a versehen, um für jedes der auswählbaren Werkzeuge die zulässige Betriebszeit (Standzeit) zu speichern, während ein integrierendes Einsatzzeitre­ gister 2b die Einsatzzeit eines jeden Werkzeugs auf­ integriert und ein Register 2c 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 2c 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 2b für das ausgewählte Werkzeug. Die Ausgabeeinheit 3 erzeugt einen Werkzeugauswahl­ befehl für den Bearbeitungsautomaten 6.

Die Betätigungseinheit 4 ist mit einem Register 4a und einer Entscheidungs­ flipflopschaltung 4b 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 2a 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 2a 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 Eingabeeinheit 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 2c 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 2c für die Nummer des ausge­ wählten Werkzeugs bei bestimmten Intervallzeiten den Inhalt des Registers 2b, 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 chen. 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 gekennzeichnet 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 2a für die Werkzeugstandzeit und des Registers 2b für die integrierte Einsatzzeit des Werkzeugs das der aus­ gewählten Werkzeugnummer des über die Eingabeeinheit eingegebenen Werkzeugauswahlbefehls entspricht, wird im Register 4a der Operationseinheit 4 ge­ speichert. Es werden dann die Werkzeugstandzeit und die gespeicherte integrierte Werkzeugarbeitsdauer im Register 4a 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 4b 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 4b sich im Ein-Zustand befindet. Die Schaltung 4b 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, wobei mehrere Gruppen von jeweils unter sich austauschbaren Werkzeugen vorgesehen sind und beim Ausführen eines Werkzeugauswahlbefehls aus der jeweiligen Gruppe ein Werkzeug mit einer zulässigen Restbetriebszeit ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) im Bearbeitungsprogramm neben jedem Werkzeugauswahlbefehl jeweils ein Kennzeichen (M06, M13) vorhanden ist, das anzeigt, ob das vom in der Reihenfolge nächsten Werkzeugauswahlbefehl ausgewählte Werkzeug ein Werkzeug einer gleichen oder anderen Gruppe ist,
• (b) bei Abarbeitung des Bearbeitungsprogramms mit dem als nächsten auszuführenden Werkzeugauswahlbefehl beginnend entsprechend der Reihenfolge der Werkzeugauswahlbefehle (T0101 bis T0404 bzw. T0505 bis T0707) im Bearbeitungsprogramm nacheinander geprüft wird, ob das durch den jeweiligen Werkzeugauswahlbefehl ausgewählte Werkzeug noch über eine zulässige Restbetriebszeit verfügt,
• (c) eine Signalisierungseinrichtung eingeschaltet wird, wenn das zuletzt geprüfte Werkzeug keine zulässige Restbetriebszeit aufweist und das Kennzeichen (M06, M13) anzeigt, daß das vom nächsten Werkzeugauswahlbefehl ausgewählte Werkzeug zu einer anderen Werkzeuggruppe gehört,
• (d) 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, und
• (e) 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. (b)] 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.