CN101109949A - 用于在机械加工设备和传递装置之间交换信息的系统 - Google Patents
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Abstract
在用于在机床(1)和传递装置(11)之间交换信息的系统中，所述传递装置用于将毛坯或者预机械加工的工件或者工具馈给机床(1)，或者将经过机械加工的产品或工具从机床(1)移除，所述机床(1)包含控制单元(3)和接口(4)，由此控制单元(3)监视和控制机床(1)的机械加工状态，并且通过接口(4)将关于机床(1)的机械加工状态的信息传输给传递装置(11)以激活传递装置(11)，所述传递装置(11)通过分配给它的接口(14)接收信息，并且借助于分配给它的控制单元(13)处理所述信息，并且响应于信息而起作用，由此打印机接口被用作为机床(1)的接口(4)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在机械加工设备(例如车床、铣床、电火花腐蚀机、线腐蚀机或者诸如此类)和传递装置(例如机器人)之间交换信息的系统，所述传递装置用于递送还未经机械加工的(毛坯)或者部分经机械加工的工件或者工具到机械加工设备，或者从机械加工设备移除经机械加工的工件或者工具。传递装置尤其被用于大规模生产是不可能的情况、即用于制造小量的经机械加工的产品，由此经常必须对不同工件进行机械加工，对于所述工件的机械加工需要特殊的工具。
背景技术
所述传递装置执行工件和/或工具的更换，由此必须保证所述传递装置和所述机械加工设备被协调到以下程度，即它们的特定操作步骤被同步化。机械加工设备和传递装置都装配有用于控制它们的操作顺序的控制单元，由此所述机械加工设备的控制单元控制机械加工操作的顺序。为确保机械加工设备和传递装置的可靠的和正确的协作，它们的特定控制单元必须分别执行对信息和数据的交换。这样的信息交换可以以不同的方式执行。传递装置可以通过它的控制单元传输信息到机械加工设备的控制单元，或者机械加工设备可以传输信息到传递装置的控制单元。根据所传输的信息，随后执行对所述机械加工设备和所述传递装置的同步化和步进计时。然而，也有可能为控制所述机械加工设备和所述传递装置而提供高级的系统。
在此，应该考虑到这样的情况：作为所谓的主机执行的机械加工设备响应于机械加工步骤而将信息传输到传递装置，所述机械加工步骤经由所述机械加工设备来执行从而激活传递装置。由于在实际应用中有许多通过附加传递装置而升级了的机械加工设备，所述情况在实际中将经常出现。
分别在所述机械加工设备的控制单元和所述传递装置的控制单元之间的信息交换和通信通常通过所述机械加工设备和所述传递装置的特定接口来实现。为确保所述机械加工设备的控制单元和所述传递装置的控制单元之间的通信顺利地进行，所述特定接口必须彼此适配。
最近的文献CH 681 397 A5公开了一种由数控机床和分配给其的控制单元所组成的制造装配，由此工具和工件在箱(magazine)中被接收。所述工具和工件被安装在统一的支持构件上并且借助于装卸(handling)设备(传递装置)向和从所述机床传递。所述工具和工件适合于在机床的良好限定的位置中被钳紧。所述支持构件配备有电子存储介质，所述电子存储介质包含用于标识工具和工件和控制机床中的机械加工操作的数据。包含于所述存储介质中的数据可以由数据处理单元读取，所述数据处理单元是装卸设备的部分，并且与所述机床的控制单元在操作上相连接。通用的接口被提供用于在机床和装卸设备之间的通信。借助于所述接口，控制单元可以提取所需工件的指定，其中之后执行传递。在传递期间，被存储于所述存储介质中并且包含用于对所述工件进一步机械加工的信息的数据被传递给所述控制单元。
文献DE 39 38 950 A1涉及一种用于数控机械加工的系统，所述系统由一组相互连接的NC机组成，由此机械加工程序在所述系统的NC机之间被交换，并且被共同使用。数据传递接口(例如RS-232C接口形式)被分配给所述NC机，用于与外部装置通信并且因此向和从外部装置传递数据。通过所述接口，程序加载请求从一个NC机被传输给另一NC机，其结果是所请求的机械加工程序从存储介质中被取出并且被馈入所选择的NC机。所述文献没有涉及工件和/或工具的传递，但是涉及了在NC机之间机械加工程序的传递。
文献DE 43 23 950 A1涉及用于控制工具的移动和/或过程的方法和设备，所述工具沿着预定的路径通过机械手被移动。所述移动和/或过程通过函数发生器同步地来控制并且与沿某一路径的馈给运作叠加。所述移动和/或过程的函数被输入到有相同的或者至少成比例的大小的函数段(function section)中，并且至少部分被存储。在初始化之后，同步地实施对函数段的重复循环执行。函数段基于至少在所述函数段的周期被保存在存储器种的参数被计算。因此，所述文献涉及在机械加工操作期间工具的移动和/或过程的同步化。
文献WO 98/44399A2涉及一种对面向安全的控制系统编程的方法，由此用于链接软件宏形式的输入信号和输出信号的面向安全的控制规则被存储在控制系统的站(station)中。指令通过编程装置被传输到所述站，通过所述编程装置调用包含在用于分配输入和输出信息宏中的的命令序列。因此，所述文献公开了关于(通用)控制单元的宏的使用。
文件US 6,145,020 A涉及一种微控制单元。因此，建议使用打印机接口作为优选的接口(串行的和并行的；Centronics和RS-232C和RS-449)用于将外围的(控制)装置连接到所述微控制单元。
发明内容
鉴于根据现有技术的最近文献CH 681 397 A5，本发明的目标是提供一种用于在机床和传递装置之间交换信息的系统，其中信息的交换可以毫无困难地被执行，并且所述系统允许不需相当大的努力而用传递装置对机床后续升级。尤其，即使是在对机床升级的情况下，也应该能够以尽可能容易的方式激活传递装置。
根据本发明，所述目标通过如在权利要求1中所定义的系统来实现。从属权利要求2至13示出根据权利要求1的系统的特定实施例。
根据本发明，公开了一个用于在机床和传递装置之间交换信息的系统，所述传递装置用于向机床馈入毛坯或者预机械加工的工件或者工具、或者从机床移除经机械加工的产品或者工具，由此所述机床包括控制单元和接口，由此所述控制单元监视和控制机床的机械加工状态、并且通过接口向传递装置传输关于机床的机械加工状态的信息以激活传递装置，所述传递装置通过分配给它的接口接收信息并且通过分配给它的控制单元处理所述信息并且响应于所述信息而起作用。特别地使用打印机接口作为机床的接口。这种用于连接打印机的接口通常在机床中被提供用于打印协议或过程数据；因此，如果机床通过添加传递装置被升级，则该接口可以无需进一步的支出而被用于向传递装置馈入信息以便激活所述传递装置。
因此，根据本发明，机床的控制单元的被提供用于打印机的接口分别用于“打印”和发布指令。现有的接口的编程可以通过ISO代码简单地被实施。在传递装置的末端，相应的预定的协议的激活被发起。这样的接口有利地独立于要传递的工件的位置的数量。所述接口可以是串行打印机接口/特别是RS-232/422接口，或是并行打印机接口，特别是Centronics接口。
关于通过机床机械加工的状态的信息有利地包含用于工件和/或工具的传递指令。这样的传递指令优选地包含工件和/或工具的箱位置号和定位位置、和/或传递装置的回转(pivoting)动作。这种信息是对于在机床处交换部件所必需的信息。
尤其，在根据本发明的系统中，同步化装置附加地被提供用于对机床和传递装置协调和步进计时。在所有情况下，所述同步化装置优选地均包含机床和传递装置的数字输入/输出端。尤其，所述同步化装置也被用于分别响应于所发出的信息和所发出的传递指令而反馈握手(handshaking)；这是必需的，因为打印机接口是单向的。类似于打印机接口，数字输入/输出端通常已经存在于机床中并且允许来自控制单元的信号被送出或者被读入到所述控制单元中。
机床的打印机接口的初始化优选地通过加载用于发布信息到传递装置的宏来执行；一旦接收到信息，传递装置的控制单元就通过激活相应的协议来起作用。正如先前所提到的，加载宏可以简单地由机床的操作员通过对适当的ISO代码编程来执行。
尤其，所述传递装置作为对其控制单元已经从机床的打印机接口接收到了交换指令的响应而执行对工件或工具的交换。
此外，可以规定，所述机床通过发送相应的信号到其数字输出端来用信号通知：工件和/或工具的交换准备就绪；所述信号被馈入传递装置的数字输入端并且一旦所述机床不再准备交换就立即被重置。然而，也可以规定所述机床的控制单元生成请求交换工件或工具的循环重复信号，所述信号被发送到打印机接口。通过这些特征，可以保证，一旦所述机床不再准备用于交换工件或工具，所述交换指令就被清除。因此，提高了所述机床以及所述传递装置的安全性。
优选地，所述机床的控制单元与校验和一起发出交换信号到所述打印机接口。通过所述校验和，保证所述所传输的信息的数据完整性。
在所述机床侧，提供包含所述机床的控制单元、打印机接口和数字输入端/输出端的控制架，而在所述传递装置侧，提供包含所述传递装置的控制单元、打印机接口和数字输入端/输出端的控制架。因此，所述机床的控制架和所述传递装置的控制架优选地形成一个单一的单元，所述单元可以作为所述机床或所述传递装置的附加；然而，所述单元也可以被内置于所述机床和所述传递装置中，或者可以是独立的自由立式架。
附图说明
通过下面的详细的描述和附图，前述的以及更进一步的本发明特征和细节对于本领域技术人员而言甚至更为显然，所述附图借助于例子描绘本发明的特征；因此在附图中，
图1示出带有机床和传递装置的根据本发明的系统的方框图；和
图2示出用于解释在图1中所示的根据本发明的系统的操作的流程图。
具体实施方式
接下来，将借助于优选的实例并且参考附图详细地解释本发明。
图1示出根据本发明的系统的方框图。所述系统包含机床1和传递装置11。所述机床1可以是车床、铣床、电火花腐蚀机、线腐蚀机或诸如此类。所述传递装置11例如可以被设计成适合于向机床1递送毛坯工件或工具，或者适用于从机床1移除经机械加工过的工件或工具的机器人。在所述机床1和所述传递装置11之间的协作通过它们之间的信息交换来完成。
在所述机床和所述传递装置之间的信息交换可以通过借助于连续接口执行序列(sequence)来实现。例如Profilbus或者RS232/RS422接口可以被用作这种接口，所述接口根据特定的协议来运行。使用连续接口的优势是：简单、可靠的连接可以被实现并且不依赖于用于加载部件的位置的数量。然而，因此需要适配所述机床的软件；这通常只能通过机床的制造商完成。特别是在已经实际应用的机床的情况下，机床的软件的适配并不容易可行或者甚至完全不可行。
此外，有可能生成出现在数字输出端的逻辑位模式，所述逻辑位模式可以被传递装置用于计算位置。因此，位模式的生成可以由操作员借助于利用ISO代码简单编程来完成。然而，可能发生的是在现有的机床中不能提供足够的数字输出端，并且有时不能对现有机床添加更多的数字输出端。所需的数字输出端的数量依赖于所述传递装置的存储区的大小，在所述存储区中可以存储所传输的信号。
接下来，作为例子，描述传达在机床和传递装置之间的交换信息的简单实施例，该实施例遵循本发明的教导。
正如在图1中可以看出，机床1包含控制架2，所述控制架2包括控制单元3、串行或并行接口4和数字输入/输出端5，而传递装置11包含控制架12，所述控制架12包括控制单元13、对应于打印机接口的串行或并行接口14、和数字输入/输出端15。在实际中，提供所述机床1和所述传递装置11用的单独的控制架2、12，所述单独的控制架通常被附于或内建入所述机床1或所述传递装置11，或者是自由站立的。然而，在图1中，已经选择了具有单独示出的控制架2和12的表示，以阐明特定的控制单元3和13、接口4和14以及数字输入/输出端5和15(通常24V)对所述特定的机床1和传递装置11的分配。
此外，在接口4和14以及数字输入/输出端5和15之间的特定信息或数据流a和b分别可以被看出。
信息流a单向地从机床1的打印机接口4向传递装置11的接口14运行。所述信息流包含指令，该指令由于来源于打印机接口4的事实而是打印机指令，所述指令请求所述机床的要交换的零件(例如工件或工具)。该信息、即用于激活传递装置11的交换指令a通过传递装置11的接口14由传递装置11的控制单元13接收，并且导致传递装置11的控制单元13激活用于执行不同的操作步骤的协议，如将参照图2更详细阐述。
信息流b在机床1的数字输入/输出端5和传递装置11的数字输入/输出端15之间双向运行。所述信息流b包含用于使机床1和传递装置11同步的信号，如也将参照图2更详细地阐述。
图2示出用于说明在图1中示出的根据本发明的系统的操作的流程图。所述流程图被细分为两个部分，在任何情况下都分别示出在机床1侧的和在传递装置11侧的操作。
首先，在步骤S1中，具有机床1和传递装置11的系统被激活。由此，操作员将特定的宏、通常是ISO代码加载到机床1的控制单元3中。结果是控制单元13可以例如在工件的机械加工已经完成之后启动，打印机接口4可以传输“打印请求(print request)”、即请求交换工件的信息a；“打印请求”和信息a分别被传递到传递装置11的接口14。应当理解的是，“打印请求”a的传输也可以先于对工件机械加工而发生以便将要机械加工的工件加载到机床1中。而且，“打印请求”a可以被生成用于加载或者交换工具。
此外，在步骤S1期间，在机床1和传递装置11之间、尤其在接口4和14之间以及在数字输入/输出端5和15之间建立连接。在传递装置11侧，这通过步骤S2来显示，同样示出传递装置11的等待状态。在传递装置11侧，在步骤S3中，检查所述系统是否已经被建立。此外，在所述步骤S3中，根据稍后描述的第二实施例，可以检查机床1是否处于准备好交换工件和/或工具的状态。如果检查的结果为“否”，则执行重置为步骤S2中的等待状态。否则，如果检查的结果为“是”，则在传递装置11侧的程序序列进行到步骤S6。
当在机床1侧完成了步骤S1之后，系统准备好使得机床1可以通过传递装置11加载，并且在机床1侧，序列进行到步骤S4。在所述步骤S4中，请求交换的子程序通过机床1的控制单元3起动，如果在机床1侧需要这种交换的话；这种需要由机床1的控制单元3确定。一起动上述子程序，主程序就将例如下列参数传递给子程序：工件和工具在箱中的位置标识、定位标识，即关于要在哪里放置工件或工具的信息，和可能要由传递装置执行的传递运动的描述。所述子程序已经被起动之后，机床1侧的序列继续进行到步骤S5，在所述步骤S5中串行或并行打印机接口4发送“打印请求”到传递装置11的串行或并行接口14，如前所述。此后，机床1侧的序列继续进行到步骤S9，在所述步骤S9中控制单元等待对通过发出“打印请求”而请求的工件或工具交换的确认。
同时，在传递装置11侧，在步骤S6中检查“打印请求”是否已经被接口14接收，并且所述“打印请求”是否有效。所述“打印请求”的有效性例如可以通过与校验和一起传输在“打印请求”中的信息来检查。如果步骤S6中的答案是“否”，则传递装置11侧的序列被重置为步骤S2中的等待状态。但是如果步骤S6中的答案是“是”，则传递装置11侧的序列继续进行到步骤S7，在所述步骤S7中工件或工具的交换被执行，这已经基于在步骤S3中被传递给子程序的参数通过“打印请求”而被启动。
在步骤S7之后，传递装置11侧的序列继续进行到步骤S8，在所述步骤S8中确认在机床1中工件或工具已经被交换。由于机床1的打印机接口4只能在从机床1向传递装置11的方向上传输信号，所以通过从传递装置11的数字输出端15向机床1的数字输入端5发送信号来实现所述确认。
在传递装置11侧，序列在步骤S8之后返回导步骤S2中的等待状态，而在机床1侧，在步骤S9中执行检查，看工件和/或工具的交换是否已经被传递装置11确认。如果答案是“否”，则根据随后将描述的第一实施例，机床1侧的序列返回到步骤S4，在所述步骤S4中“打印请求”被发出，或者根据第二实施例，序列被停止以等待直到答案为是为止。如果答案为是，机床1侧的序列继续进行到步骤S10，在所述步骤S10中，要由机床1执行的机械加工程序被起动；这意味着离开子程序并且再继续主程序。
在此之前被简短提及的第一和第二实施例涉及以下情况：机床1没有准备好交换工件和/或工具。在对系统的可靠操作有关的这种情况下，要求不能强制进行交换；其结果是“打印请求”和交换请求必须分别被取消。这可以以两种可能的方式之一来完成：
在第一实施例中，“打印请求”可以循环地被重复；根据这里以上的描述，这是步骤S9中的答案是“否”的情况，在所述步骤S9中等待对工件和/或工具交换的确认。
在第二实施例中，例如在步骤S4中的子程序被调用之后，信号可以被发送给机床1的数字输出端5，所述信号表明交换准备就绪。出现在传递装置11的数字输出端15处的所述信号通过传递装置11的控制单元13来识别，正如前面结合步骤S3所描述的那样；所述信号暂时被控制单元13存储或缓冲。在这种情况下，在步骤S8中只有必须等待对工件和/或工具交换的确认的接收；避免步骤S6的重复执行。然而，当在步骤S8中已经接收到对工件和/或工具已经被交换的确认“是”之后，用于表明在机床1的数字输出端5处交换准备就绪的信号必须被重置。
以上已经针对工件和/或工具的单个交换描述了所述序列。根据本发明的系统，这样的交换可以通过简单启动所述子程序来执行，而无论何时工件已经借助于机械加工程序最后已被机械加工；因此，主程序(机械加工程序)和子程序交替地被执行。
根据本发明，可以简单地用传递装置升级机床，并且可以使它们协作而不用显著地修改机床。仅仅需要加载宏，以便使机床传递“交换请求”给传递装置来激活后者。
Claims (13)
1.用于在机床(1)和传递装置(11)之间交换信息的系统，所述传递装置用于将毛坯或者预机械加工的工件或者工具馈给机床(1)，或者将经机械加工的产品或工具从机床(1)移除，由此机床(1)包含控制单元(3)和接口(4)，由此控制单元(3)监视和控制机床(1)的机械加工状态，并且通过接口(4)将关于机床(1)的机械加工状态的信息传输给传递装置(11)以激活传递装置(11)，所述传递装置(11)通过分配给它的接口(14)接收信息，并且借助于分配给它的控制单元(13)处理所述信息并且响应于信息而起作用，由此打印机接口被用作机床(1)的接口(4)。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，被用作机床(1)的接口(4)的打印机接口是串行打印机接口、尤其是RS-232/422接口，或者是并行打印机接口、尤其是Centronics接口。
3.根据权利要求1或者2的系统，其特征在于，关于机床(1)的机械加工状态的信息包含工件和/或工具的交换请求。
4.根据权利要求3的系统，其特征在于，交换请求包含箱位置号和工件和/或工具的定位位置以及/或传递装置(11)的回转操作。
5.根据前述权利要求之一的系统，其特征在于，同步化装置(5，15)被提供用于对机床(1)和传递装置(11)同步化和步进计时。
6.根据权利要求5的系统，其特征在于，同步化装置(5，15)在所有情况下均包含机床(1)和传递装置(11)的数字输入/输出端(5，15)。
7.根据前述权利要求之一的系统，其特征在于，机床(1)的打印机接口(4)的初始化通过加载用于发送信息给传递装置(11)的宏来实现，并且传递装置(11)的控制单元(13)通过一接收到信息就激活相应的协议来起作用。
8.根据权利要求7的系统，其特征在于，传递装置(11)一从机床(1)的打印机接口(4)接收到交换请求就通过其控制单元(13)根据协议执行工件或工具交换。
9.根据权利要求1至8之一的系统，其特征在于，机床(1)通过在其输出端(5)提供信号来表明工件和/或工具的交换准备就绪，所述信号被馈给传递装置(11)的数字输入端(15)，并且一旦机床(1)不再准备好交换就被重置。
10.根据权利要求1至7之一的系统，其特征在于，机床(1)的控制单元(3)使交换请求循环地被重复传输给打印机接口(4)。
11.根据前述权利要求之一的系统，其特征在于，机床(1)的控制单元(3)使交换请求与校验和一起被传输给打印机接口(4)。
12.根据前述权利要求之一的系统，其特征在于，在机床(1)侧提供带有控制单元(3)、打印机接口(4)和数字输入/输出端(5)的控制架(2)，而在传递装置(11)侧提供带有控制单元(13)、打印机接口(14)和数字输入/输出端(15)的控制架(12)。
13.根据权利要求12的系统，其特征在于，机床(1)的控制架(2)和传递装置(11)的控制架(12)形成一个单独的单元，所述单元被附于或者内建入机床(1)或者传递单元(11)，或者是自由站立的。
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