Erweiterte Informationsbereitstellung an offenen CNC-Steuerungen zur Prozeß- und Programmoptimierung

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Diss. Reihe Fertigungstechnik, Band 66

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-06-08
Issue Year
1997
Authors
Blöchl, Wolfgang
Editor
Geiger, Manfred
Feldmann, Klaus
Publisher
Meisenbach
ISBN
3-87525-091-5
Abstract

Increasing requirements such as short delivery times for customer-specific workpieces with high adherence to delivery dates and quality are becoming increasingly important in practice. The central planning and scheduling of processes has proven to be insufficient in the past due to inadequate feedback from the process level and an inflexible response to disruptions. Attempts are currently being made to counter this problem by decentralizing planning tasks. The responsibility of skilled workers increases as the scope of tasks increases. In order to be able to meet the requirements, the production employee needs additional information that the current system solutions only offer at the production management level. Fast access from the machine workstation to current production data is becoming increasingly important in machining production. The success and failure in introducing new concepts in manufacturing is largely determined by user acceptance. A graphical user interface and the extensive elimination of rigidly defined processes that impose procedures on the user have a positive effect in this context. Every solution for production should therefore offer the worker at the machine support in accomplishing his tasks and a personal benefit that is visible to him. With the user-oriented control software in the flexible workshop production BOSIFLEX, the required current production information can be called up quickly. This also applies to machine workplaces. The system is based on the networking of all workplaces with a local area network. The use of a central data server ensures that all areas of a company work with the same information. The disadvantages of redundant data storage are eliminated. The exemplary connection of an NC programming system to the central tool database and the central NC program management document the savings potential through the comprehensive use of all information available in a company. When using BOSIFLEX in a decentrally organized group production, a two-stage use of the modules on a group computer and on a machine computer, which is optimally integrated in an open CNC control, is provided. The more powerful group computer is used for NC programming, data maintenance and the distribution of operations to the individual workstations. The machine computer helps the user to fine-tune the work steps and procure all the data required for production. The machine-oriented Lean Order Manager MALOM supports the employee on a machine tool as well as the person in charge of a production group in decentralized fine planning and resource procurement. MALOM works in a process-oriented manner. The skilled worker is provided with graphical information on the raw part and the finished workpiece for each manufacturing step. With the cross-references provided by MALOM, the user can transfer the NC main and subroutines, as well as the setting and work instructions with the machine-related NC program management system for open controls MASNOST from a central manufacturing data server to the work place. The machine-related tool management system for open controls MAWOST offers the possibility, from the CNC control, to access all the tool information required for production quickly and without redundancy. All data is stored on the central tool data server. This makes it possible to locate and reserve all assembled tools that are available in production. The reserved tools are delivered immediately after the end of their current use on another machine or after the measurement on a tool presetting device. The data required for the tool object in a numerical control are supplied by the central data server, including a detailed graphic, via the local area network. After using the tool on the machine, which is completed by removing it from the magazine, the associated data record is automatically updated on the host computer. In order to increase efficiency in machining, the improvement of the integration of machine workplaces in the data flow of a company is just as important as the improved feedback of the process data to the skilled worker. Tool monitoring systems have the task of protecting the machine and the user from the consequences of collisions and tool breakage. In addition, they contribute to an improved utilization of the tool life potential and can support the skilled worker in the optimization of the manufacturing process. From the perspective of the user, the integration of tool monitoring in the CNC control will have the highest priority in the future. The concept of a tool monitoring system for turning technology, which is integrated in an open CNC control, takes these requirements into account. A microsystem, which is embedded in the clamping holder of a turning tool, absorbs the forces in three directions, the vibrations and the temperature. A downstream preprocessing of the data makes the measured values available to a digital signal processor wirelessly. In addition, a data carrier is included in the microsystem, which on the one hand stores calibration values for the sensors and on the other hand covers the range of tasks of a freely programmable tool identification system. The digital signal processor takes over collision detection in real time, the resulting shutdown of the machine and compression of the data. Wear detection is implemented on an IBM-compatible personal computer that is part of an open control system. The system presented is designed for use in a SINUMERIK 840 D. The implemented interfaces to the NC core are coordinated with this controller. When porting to a different control system, a not inconsiderable adjustment effort is required. In order to ensure a more universal use, an adaptation of the entire system to an open control core based on the OSACA principle can be considered in the future.

Abstract

Steigende Anforderungen wie kurze Lieferzeiten für kundenspezifische Werkstücke bei hoher Termintreue und Qualität gewinnen in der Praxis immer mehr an Bedeutung. Die zentrale Planung und Terminierung der Prozesse hat sich in der Vergangenheit aufgrund mangelhafter Rückmeldungen von der Prozeßebene und einer zu unflexiblen Reaktion auf Störungen als unzureichend erwiesen. Derzeit wird versucht, diesem Mißstand mit einer Dezentralisierung von Planungsaufgaben zu begegnen. Die Verantwortung der Facharbeiter nimmt durch die Erweiterung des Aufgabenumfanges zu. Um den Anforderungen gerecht werden zu können, benötigt der Mitarbeiter in der Fertigung zusätzliche Informationen, die von den gegenwärtigen Systemlösungen nur auf der Fertigungsleitebene angeboten werden. Der schnelle Zugriff vom Maschinenarbeitsplatz auf aktuelle Fertigungsdaten gewinnt in der spanenden Fertigung eine immer höhere Bedeutung. Der Erfolg und Mißerfolg bei der Einführung neuer Konzepte in der Fertigung wird wesentlich von der Akzeptanz durch die Benutzer bestimmt. Eine graphische Bedienoberfläche und der weitgehende Verzicht auf starr vorgegebene Abläufe, die dem Anwender Vorgehensweisen aufzwingen, wirkt sich in diesem Zusammenhang positiv aus. Jede Lösung für die Fertigung sollte daher dem Arbeiter an der Maschine eine Unterstützung bei der Bewältigung seiner Aufgaben und einen für ihn sichtbaren persönlichen Nutzen bieten. Mit der benutzerorientierten Steuerungssoftware in der flexiblen Werkstattfertigung BOSIFLEX können benötigte aktuelle Fertigungsinformationen schnell abgerufen werden. Dies gilt auch für die Maschinenarbeitsplätze. Basis für das System ist die Vernetzung aller Arbeitsplätze mit einem Local Area Network. Die Verwendung eines zentralen Datenservers stellt sicher, daß alle Bereiche eines Betriebes mit denselben Informationen arbeiten. Die Nachteile der redundanten Datenhaltung fallen weg. Die exemplarische Anbindung eines NC-Programmiersystems an die zentralen Werkzeugdatenbestände und die zentrale NC-Programmverwaltung dokumentiert das Einsparungspotential durch die übergreifende Nutzung aller in einem Betrieb verfügbaren Informationen. Bei dem Einsatz von BOSIFLEX in einer dezentral organisierten Gruppenfertigung ist eine zweistufige Verwendung der Module auf einem Gruppenrechner und auf einem Maschinenrechner, der im optimalen Fall in eine offene CNC-Steuerung integriert ist, vorgesehen. Der leistungsfähigere Gruppenrechner wird für die NC-Programmierung, die Datenpflege und die Verteilung der Arbeitsgänge auf die einzelnen Arbeitsplätze verwendet. Der Maschinenrechner hilft dem Benutzer bei der Feindisposition der Arbeitsgänge und der Beschaffung aller für die Fertigung erforderlichen Daten. Der maschinennahe Lean Order Manager MALOM unterstützt den Mitarbeiter an einer Werkzeugmaschine ebenso wie den Verantwortlichen einer Fertigungsgruppe bei der dezentralen Feindisposition und Ressourcenbeschaffung. Dabei arbeitet MALOM arbeitsgangorientiert. Zu jedem Fertigungsschritt werden dem Facharbeiter graphische Informationen zum Rohteil und dem fertig bearbeiteten Werkstück an die Hand gegeben. Mit den Querverweisen, die von MALOM bereitgestellt werden, kann der Benutzer die NC-Haupt- und -Unterprogramme, sowie die Einstell- und Arbeitsanweisungen mit dem maschinennahen NC-Programmverwaltungssystem für offene Steuerungen MASNOST von einem zentralen Fertigungsdatenserver an den Arbeitsplatz transferieren. Das maschinennahe Werkzeugverwaltungssystem für offene Steuerungen MAWOST bietet die Möglichkeit, von der CNC Steuerung aus, auf alle für die Produktion notwendigen Werkzeuginformationen schnell und redundanzfrei zuzugreifen. Alle Daten sind auf den zentralen Werkzeugdatenserver abgelegt. Damit ist die Lokalisierung und Reservierung aller montierten Werkzeuge, die in der Fertigung verfügbar sind, möglich. Die Anlieferung der reservierten Werkzeuge erfolgt unmittelbar nach dem Ende des aktuellen Einsatzes an einer anderen Maschine oder der Vermessung an einem Werkzeugvoreinstellgerät. Die für das Objekt Werkzeug in einer numerischen Steuerung benötigten Daten werden über das Lokal Area Network von dem zentralen Datenserver, einschließlich einer Detailgraphik geliefert. Nach dem Einsatz des Werkzeuges an der Maschine, der durch das Herausnehmen aus dem Magazin beendet ist, folgt die automatische Aktualisierung des zugehörigen Datensatzes am Leitrechner. Zur Steigerung der Effizienz in der spanenden Fertigung ist die vorgestellte Verbesserung der Einbindung von Maschinenarbeitsplätzen in den Datenfluß eines Unternehmens von ebenso großer Bedeutung wie die verbesserte Rückmeldung der Prozeßdaten an den Facharbeiter. Werkzeugüberwachungssysteme haben die Aufgabe, die Maschine und den Benutzer vor den Folgen von Kollisionen und einem Werkzeugbruch zu schützen. Darüber hinaus tragen sie zu einer verbesserten Ausnutzung der Standzeitpotentiale der Werkzeuge bei und können den Facharbeiter bei der Optimierung des Fertigungsprozesses unterstützen. Aus der Sicht des Anwenders besitzt in der Zukunft die Integration der Werkzeugüberwachung in die CNC-Steuerung die höchste Priorität [37], Das Konzept eines Werkzeugüberwachungssystems für die Technologie Drehen, das in eine offene CNC-Steuerung integriert ist, trägt diesen Anforderungen Rechnung. Ein Mikrosystem, das in den Klemmhalter eines Drehwerkzeuges eingelassen ist, nimmt die Kräfte in drei Richtungen, die Vibrationen und die Temperatur auf. Eine nachgeschaltete Vorverarbeitung der Daten stellt einem digitalen Signalprozessor die Meßwerte auf drahtlosem Weg zur Verfügung. Zusätzlich ist ein Datenträger im Mikrosystem enthalten, der einerseits Kalibierwerte für die Sensoren speichert und andererseits das Aufgabenspektrum eines freiprogrammierbaren Werkzeugidentifikationssystems abdeckt. Der digitale Signalprozessor übernimmt die Kollisionserkennung in Echtzeit, das daraus resultierende Stillsetzen der Maschine und eine Verdichtung der Daten. Auf einem IBM-kompatiblen Personal Computer, der Teil einer offenen Steuerung ist, wird die Verschleißerkennung implementiert. Das vorgestellte System ist für den Einsatz in einer SINUMERIK 840 D konzipiert. Die realisierten Schnittstellen zum NC-Kern sind auf diese Steuerung abgestimmt. Bei einer Portierung auf ein anderes Steuerungssystem ist ein nicht unerheblicher Anpassungsaufwand zu leisten. Zur Gewährleistung eines universelleren Einsatzes, kann in der Zukunft eine Adaption des gesamten Systems an einen offenen Steuerungskern nach dem OSACA-Prinzip ins Auge gefaßt werden.

Series
Fertigungstechnik - Erlangen
Series Nr.
66
Notes
Nach Rechteübertragung des Meisenbach-Verlags auf die FAU digitalisiert und online gestellt durch Geschäftsstelle Maschinenbau und Universitätsbibliothek der FAU im Jahr 2020. Koordination der Reihe: Dr.-Ing. Oliver Kreis. Für weitere Informationen zur Gesamtreihe siehe https://mb.fau.de/diss
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