CN104797378B - 用于控制刀具更换过程的方法和机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在控制机床上的刀具更换过程的方法，其中，对工件的加工进程包括分别具有已确定的刀具(58)和已确定的持续时间的加工过程的序列，并且为了刀具更换，通过与第一储存装置(34)有联系的第二储存装置(66、68)给刀具主轴(18a、18b)刀具提供，并且其中，给加工进程配属了刀具提供过程的序列，在该刀具提供过程的序列中，刀具提供过程分别具有已确定的持续时间，其中，该方法包括获取阶段和控制阶段，并且在获取阶段中，针对加工进程来获取加工过程的和刀具提供过程的持续时间，并且在控制阶段中，刀具提供过程如下这样地在时间上与加工过程有关地进行编组，即，刀具提供过程导致在加工进程中的等待时间最小化。

Description

用于控制刀具更换过程的方法和机床
技术领域
本发明涉及用于控制在机床上的刀具更换过程的方法，其中，机床包括：床身、至少一个刀具主轴、用于刀具的第一储存装置、用于刀具的第二储存装置，至少一个刀具主轴布置在床身上并且能相对该床身移动，第二储存装置与第一储存装置和至少一个刀具主轴都有联系，其中，在至少一个刀具主轴上的刀具更换经由第二储存装置来实现。
此外，本发明还涉及一种机床，该机床包括床身、至少一个刀具主轴、用于刀具的第一储存装置、用于刀具的第二储存装置，至少一个刀具主轴布置在床身上并且能相对该床身移动，第二储存装置与第一储存装置和至少一个刀具主轴都有联系，其中，在至少一个刀具主轴上的刀具更换经由第二储存装置来实现。
背景技术
由2012年9月6日的PCT/EP2012/067368公知了一种机床，该机床包括床身、至少一个刀具主轴、工件载体和布置在床身上的用于刀具的储存装置，至少一个刀具主轴布置在床身上并且能相对该床身移动，其中，在床身上布置有至少一个能转动的用于刀具的盘式储存器，盘式储存器与储存装置有联系并且与至少一个刀具主轴有联系，其中，给每个刀具主轴都配属了自己的盘式储存器，并且其中，储存装置包括循环输送装置。在该机床中，储存装置相应于第一储存装置，而至少一个盘式储存器相应于第二储存装置。
由2012年9月5日的PCT/EP2012/067310公知了一种机床，该机床包括床身、至少一个刀具主轴、工件载体和布置在床身上的用于刀具的储存装置，至少一个刀具主轴布置在床身上并且能相对该床身移动，其中，链式储存装置与储存装置和至少一个刀具主轴都有联系。在该机床中，储存装置相应于第一储存装置，而链式储存装置相应于第二储存装置。
由DE 10 2006 028 970 A1公知了一种用于加工工件的方法，该方法具有如下步骤：提供具有用于容纳加工刀具的刀具容纳部的机床，提供具有许多储存位置的刀库，并且以加工刀具的限定的时间顺序来加工工件，储存位置以彼此间第一空间顺序装备了许多加工刀具，其中，在时间顺序的推移中，被夹紧在刀具容纳部中的之前的加工刀具分别被来自于刀库的后来的加工刀具所代替，并且其中，之前的加工刀具被存放在刀库中的限定的储存位置上。之前的加工刀具在回置到刀库中时以第二空间顺序被分配到储存位置上，其中，第二空间顺序不同于第一空间顺序并且至少在很大程度上相应于时间顺序。
由DE 43 04 361 A1公知了一种机床，该机床具有用于容纳多个能沿第一传输方向移动的刀具的配属的机床刀库、用于容纳多个能沿第二传输方向移动的刀具的更换刀库以及具有至少一个用于在机床刀库与更换刀库之间进行刀具更换的转交设备，这些刀具应该被更换到机床刀库中或从机床刀库中更换出来。第一和第二传输方向彼此间反向。
由US 2010/0004107 A1公知了一种刀具替换系统，该刀具替换系统包括用于保持住刀具并且在刀库与加工中心之间输送刀具的刀具输送器、还包括刀具替换臂、还包括中间刀库和用于通过提供工序和工时对系统进行监控的计算机。
由JP 09029575 A公知了用于重新排列机床中的刀具的方法和设备。
发明内容
本发明的任务在于，提供开头所提到的类型的方法，借助该方法可以最小化工件的加工过程的持续时间。
根据本发明，鉴于开头所提到的方法，该任务通过如下方式来解决，即，对工件的加工进程包括分别具有已确定的刀具和已确定的持续时间的加工过程的序列，并且为了刀具更换，通过与第一储存装置有联系的第二储存装置给至少一个刀具主轴刀具提供，并且其中，给加工进程配属了刀具提供过程的序列，在该刀具提供过程的序列中，刀具提供过程分别具有已确定的持续时间，其中，该方法包括获取阶段和控制阶段，并且在获取阶段中，针对加工进程来获取加工过程的和刀具提供过程的持续时间，并且在控制阶段中，刀具提供过程如下这样地在时间上与加工过程有关地进行编组，即，刀具提供过程导致在加工进程中的等待时间最小化。
原则上，刀具提供过程应该在加工过程期间进行，从而刀具提供过程并不延长加工过程的持续时间。
在根据本发明的方法中，首先获取加工过程的和刀具提供过程的持续时间，并且然后，在控制阶段中可以执行相应的配属，以便最小化等待时间。
在此原则上可行的是，进行一次配属并且然后进行确认。也可行的是，进行实时获取和控制。
通过根据本发明的方法，提供相应的数据组，这些数据组相应于针对加工进程的经优化的序列和针对刀具提供过程的经优化的序列。然后，这些数据尤其提供给机床的控制部，以便控制加工过程和刀具提供过程。
在此有利的是，对工件的加工进程的持续时间由工件更换过程的持续时间、各加工过程的持续时间、加工过程之间的刀具更换过程的持续时间和用于刀具提供过程的等待时间构成，其中，控制阶段的控制目标是最小化并且尤其是消除等待时间。由此实现，加工进程的持续时间最小程度地依赖于刀具提供过程。尤其要实现，加工进程的持续时间并不依赖于刀具提供过程。
必要时在控制阶段中，在时间上配属于加工过程的情况下，将刀具提供过程重组，以便最小化等待时间。尤其是将相应的任务提供给机床的控制部，以便在加工进程中相应地考虑重组。
特别有利的是，在时间间隔并且尤其是仅在加工过程的时间间隔之内执行刀具提供过程。由此，对于刀具提供过程来说，在加工进程中不再出现等待时间。
尤其地，在加工过程的时间间隔的开始与结束之间对一个或多个刀具提供过程进行编组，其中，控制目标是不超过加工过程的时间间隔的结束。由此，于是加工进程不依赖于刀具提供过程。
尤其地，在获取阶段和控制阶段中考虑到以相应的持续时间更换工件，其中，对工件更换的持续时间进行获取，并且必要时将一个或多个刀具提供过程编组到工件更换过程的时间间隔中。由此得到最佳的时间利用。将相应的刀具也提供给第一加工过程使用。
尤其地，在加工进程中，在不同的加工过程之间进行在至少一个刀具主轴上的刀具更换。于是，在加工进程中，可以以不同的方式加工工件。刀具提供过程必须确保准备好下一加工过程所需的刀具。
在实施方式中设置有模拟阶段，在该模拟阶段的情况下，在获取阶段中，计算和/或预先给定用于加工过程和/或刀具提供过程的持续时间。然后，在模拟阶段中，计算刀具提供过程在加工进程中的最佳的编组，并且然后将相应确认的序列用于加工进程。
尤其地，从用于加工过程的工序表、用于待使用的刀具的配置表和用于储存装置占用的表中计算和/或预先给定持续时间。在工序表中列入了，具有各自待使用的刀具的以时间顺序的加工过程。在用于储存装置占用的表中列入了，相应的刀具位于哪个位置上。然后可以获取，尤其是在第一储存装置中，刀具从其当前的位置运动到转交位置、第二储存装置上要持续多长时间。
特别有利的是设置有观察阶段，在观察阶段中，通过观察实际的过程来测量持续时间。由此，也可以在加工进程期间获取并且尤其是连续获取，像瞬时的持续时间那样。由此，在一定程度上可以“现场”对优化进行匹配。如果需要的话，也可以在加工进程期间执行重组。由此可以实现对参数改变的匹配。例如在实践中会发生，加工过程持续得比最初期望的要长。由此可以实现在加工进程的持续时间方面总是最佳地运行的自学习系统。
尤其有利的是，实时进行观察，从而可以立即获取相应出现的变化。
有利的是，观察阶段包括与用于加工进程的机床的控制部联接的单元。由此可以以简单的方式实现对相应的持续时间的实时获取。
此外有利的是，在通过观察阶段触发加工进程期间，在需要时，在控制阶段中实现在刀具提供过程方面的一个或多个改变。由此，必要时，可以匹配于实际存在的关系地对加工进程执行重组，以便最小化加工进程的持续时间。
尤其地，于是如下这样地进行一个或若干个改变，即，对在刀具提供过程的序列中的一个或多个刀具提供过程的时间上的定位进行改变。在此，原则上是如下这样的，即，不改变刀具顺序的序列。以如下方式进行在序列中的改变，即，可以改变刀具提供过程相对于已确定的加工过程的编组。
在实施方式中，在获取阶段中获取用于刀具为了转交到第二储存刀具上而在第一储存装置上的定位时间和用于转交的转交时间，其中，这些时间的总和是刀具提供过程的持续时间，并且检查该持续时间与加工过程的持续时间的关系。转交时间通常可以假设为固定时间。然后，根据检验的结果生成相应的数据，以便执行重组。
尤其地，当加工过程的持续时间大于或等于刀具提供过程的持续时间时，在控制阶段中生成了用于提供刀具的任务。然后执行重组。
当加工过程的持续时间小于刀具提供的持续时间并且大于定位时间时，于是控制阶段生成了用于对第一储存装置进行预先定位的任务。由此也可以时间优化。如果检验得到如下结果，即，不满足两个提到的条件，那么就转到下一加工过程，并且然后针对下一加工过程执行针对相应的刀具提供的相应的检查。
在此尤其检查，在提供了用于刀具提供过程的任务的加工过程的时间间隔内是否还可以给予用于一个或多个另外的刀具提供过程的任务。由此可以实现，必要时在加工过程的间隔期间执行多个刀具提供过程。于是，例如在持续时间方面可以利用长的加工过程，用以执行多个刀具提供过程。由此另一方面例如可行的是，具有相对短的持续时间的加工过程不会用于刀具提供过程，以便最小化或消除相应的等待时间。
在实施方式中，在没有控制阶段干预的情况下执行至少一次加工进程，并且获取持续时间。基于被获取的值，于是必要时可以利用重组发生优化。但原则上也可行的是，相应的持续时间例如直接由机床的控制部来获取，并且然后基于这些数据来发生重组。
有利的是，紧接着计算用于刀具提供的时间点，并且必要时利用重组将所计算的时间点用于刀具提供。
尤其地，将根据本发明的方法灌输到机床的控制装置中，其中，尤其是在控制阶段中生成针对刀具提供的任务。然后，根据本发明的方法优选提供能够实现在其持续时间方面进行优化的加工进程的数据。这些数据通过如下方式被控制装置利用，以便实际优化加工进程，即，尤其进行对第一储存装置和第二储存装置的相应驱控。
第一储存装置尤其是指针对第二储存装置的后台刀库。优选地，第一储存装置包括许多位置(例如多于60个)。第二储存装置的位置的数量少于第一储存装置的位置的数量。第二储存装置例如可以包括链式刀库或者一个或多个能转动的盘式储存器。
有利的是，第二储存装置对每个刀具主轴都包括一个刀库。由此得出了在时间上优化的刀具替换。
在实施方式中，第二储存装置包括至少一个(能转动的)盘式储存器或链式刀库。
根据本发明提供了一种开头提到的类型的机床，该机床包括用于控制机床上的加工过程的控制装置，其中，控制装置包括刀具更换单元，通过该刀具更换单元能执行或执行根据本发明的方法。
机床具有已经结合根据本发明的方法阐述的优点。
在实施例中，第一储存装置布置在床身上。由此，对第一储存装置和第二储存装置的用于刀具的转交时间尤其可以被最小化。
有利的是，第一储存装置具有多个能运动的储存位，并且尤其包括循环输送装置。由此，大量的刀具可以储存在第一储存装置上，并且相应地，可以以简单的方式使在第一储存装置的转交位置处的刀具到达第二储存装置，或者从第二储存装置到达第一储存装置上。
附图说明
对优选的实施方式的随后的描述结合附图用于详细阐述本发明。其中：
图1示出根据本发明的机床的实施例的立体的局部图(没有护罩并且具有储存装置的局部图)，其中，刀具经由干涉轮廓表明；
图2以侧视图示出根据图1的机床；
图3以前视图示出根据图1的机床；
图4示出在根据图1的机床中的具有储存盘(第二刀库)的储存装置(第一刀库)的实施例；
图5从另外的侧示出根据图5的储存系统的视图；
图6示出根据本发明的机床的第一实施例的控制装置的示意性的方框图；
图7示出用于建立和利用刀具准备表的步骤的示意图；
图8示出加工过程的序列的示例的示意图；并且
图9示出在执行了根据本发明的方法的示例之后，从根据图8的序列中得到的序列的示例。
具体实施方式
机床的实施例是加工中心。在图1至图3中以局部图(没有护罩)示意性地示出了加工中心的实施方式并且在那里用10标记，该加工中心包括机座12，在机座上布置有床身14。床身14龙门式地构造，并且沿参照重力方向g竖直的方向伸出超过机座12。在床身14上保持有刀具承载装置16，该刀具承载装置包括至少一个刀具主轴18。
在所示的实施例中，刀具承载装置16包括第一刀具主轴18a和第二刀具主轴18b。保持在相应的刀具主轴18a、18b上的刀具能绕旋转轴线20a、20b旋转。旋转轴线20a、20b彼此间处于平行。旋转轴线平行于Z方向定向，Z方向在根据图3的图示中垂直于图面。Z方向参照重力方向g尤其是水平方向。
刀具承载装置16构造为滑床22，该滑床保持在滑床引导部24上，并且经由滑床引导部24沿Y方向(正方向和反方向)能线性运动。Y方向处于横向并且尤其垂直于Z方向。参照重力方向g，Y方向尤其是竖直方向。
为了驱动滑床22沿Y方向运动并且为了对其进行定位，给滑床22配属了驱动装置26。该驱动装置例如可以包括滚珠螺杆传动装置或线性马达。
滑床22自身保持在沿X方向(正方向和反方向)在滑床引导部30上能线性移动的滑床28上。为了移动和定位设置有相应的驱动器。X方向是横向的并且尤其垂直于Y方向和Z方向。X方向参照重力方向g尤其是水平方向。
在机座12上布置有(至少一个)工件载体32。第一刀具主轴18a和第二刀具主轴18b并且进而是保持在它们上面的刀具和工件载体32能沿Z方向(正方向和反方向)相对彼此间运动。保持在工件载体32上的工件和刀具主轴18a或18b由此相对彼此间能沿作为第一方向的X方向、作为第二方向的Y方向和作为第三方向的Z方向移动。
在实施例中，刀具主轴18a、18b不能沿Z方向运动，用以加工工件，而工件载体32能沿Z方向移动地保持在机座上。为此，给工件载体32配属了驱动器。
在备选的实施例中，第一刀具主轴18a和第二刀具主轴18b能移动地保持在刀具载体装置16上，以便能够实现Z移动性。
也可行的是，将刀具主轴18a、18b在刀具承载装置16上的Z移动性与工件载体32在机座上的Z移动性组合起来。
例如也可以设置的是，工件载体32能绕例如竖直和/或水平的轴线转动。
相应的加工中心例如在WO 2009/033920 A1中描述。在此参考该文献，并且部分公开该文献。
在所示的实施例中，加工中心10具有用于刀具36的第一储存装置34，该第一储存装置以部分区域布置在工作空间38上方，在该工作空间中对工件进行加工。刀具36经由其干涉轮廓(最大的外部尺寸)表明。
此外，设置有刀具更换装置40，经由刀具更换装置可以将刀具36插入到刀具主轴18a和18b上，并且可以从其中取下。
加工中心10也可以包括仅唯一一个刀具主轴，或者包括多于两个刀具主轴。
加工中心10具有控制装置41，控制装置至少部分布置在配电箱42中，经由控制装置41可以控制工件加工的流程。
加工中心10具有前侧44和后侧46。工作空间38被分配到前侧44。
第一储存装置34是储存系统48的一部分。布置在床身14上的储存装置34包括布置在工作空间38上方的第一区域50。此外，储存装置34还包括侧向地布置在工作空间旁边的第二区域52。储存装置34具有在俯视图中呈L形的构造。储存装置包括尤其构造为链式输送器的循环输送装置54。在循环输送装置54上布置有储存位56，其中，储存位56可以分别容纳刀具58。储存位56具有例如用于HSK容纳部的相应接口。通过循环输送装置54，储存位56和进而还有刀具58可以以闭合循环的方式传输。由此，可以在工作空间38(参照重力方向g)的上方的区域60中给刀具主轴18a、18b提供刀具58。
第一储存装置34的第二区域52在下侧62上相对地面64具有间隔(尤其参见图3)，该间隔最高为1.5m。由此，在下侧62附近，操作者可以对储存装置34进行装载和卸载，也就是说，在那里尤其可以手动对刀具进行替换。例如也可行的是，给第二区域52配属自己的刀具装载站/刀具卸载站，通过它们能自动对储存装置34进行装载和卸载。
储存装置34形成了用于机床10的刀具的第一刀库。该储存装置具有许多储存位56。尤其地，该储存装置具有多于三十个储存位。在实施例中，第一储存装置34具有九十二个储存位56。
此外，储存系统48还包括作为第二储存装置67的第一盘式储存器66和第二盘式储存器68。第一盘式储存器66配属于第一刀具主轴18a，而第二盘式储存器68配属于第二刀具主轴18b。
盘式储存器66、68分别能绕轴线70转动地布置在床身14上。转动轴线70在此平行于Z方向取向。
第一盘式储存器66和第二盘式储存器68在X方向上彼此间有间隔。尤其地，在第一盘式储存器66与第二盘式储存器68之间的间隔是固定的。
第一盘式储存器66和第二盘式储存器68布置在工作空间38与储存装置34的第一区域50之间。第一盘式储存器和第二盘式储存器尤其被定位在储存装置34的第一区域50的下方和工作空间38的上方。第一盘式储存器66和第二盘式储存器68分别与储存装置34(更确切地说，与那里的第一区域50)和所配属的刀具主轴18a或18b都有联系。
盘式储存器66或68具有多个布置在呈圆形的盘上的储存位72。储存位72例如包括HSK接口。储存位72在此沿圆周绕相应的盘式储存器66或68分布，更确切地说如下这样地分布，即，可以从外部取下储存在储存位72上的刀具。
盘式储存器66和68形成了用于刀具的第二刀库(缓冲刀库)，其中，第一盘式储存器66和第二盘式储存器68的储存位72的数量都分别少于储存装置34的储存位56的数量。例如，第一盘式储存器66和第二盘式储存器68分别具有数量为十的储存位72。
尤其地，第一盘式储存器66和第二盘式储存器68构造相同。
设置有(至少一个)转交站74，其用于在储存装置34与相应的盘式储存器66、68之间传递刀具。在此，转交站74包括至少一个用于刀具的位置76。经由该位置76，刀具可以容纳在相应的盘式储存器66、68上，并且传输到储存装置34(那里的第一区域50)上，或者反向地，刀具可以从储存装置34上取下，并且然后传输向相应的盘式储存器66或68。
在实施例中，转交站74包括两个位置76，从而可以同时容纳两个刀具。
转交站74能运动地设计，以便能够实现在储存装置34与相应的盘式储存器66、68之间的转交。
转交站74例如包括用于在储存装置34的第一区域50与相应的盘式储存器66、68之间作线性运动的滑床或例如包括能枢转的元件。
尤其地，给第一盘式储存器66和第二盘式储存器68分别配属了自己的转交站74。
原则上也可行的是，第一盘式储存器66和第二盘式储存器68布置在能在床身14上运动的滑床上。该滑床例如沿Y方向或X方向、或沿Y方向和X方向能运动。
经由这种滑床可以构造出转交装置。通过滑床的运动，盘式储存器66、68于是可以行进到储存装置的第一区域50附近，以便能够进行直接转交。
即使设置了转交站74，但可行的是，第一盘式储存器66和第二盘式储存器68仍布置在能沿X方向和/或Y方向和/或Z方向运动的滑床78上。由此，具有第一盘式储存器66和第二盘式储存器68的滑床可以引导向刀具主轴18a、18b。
替选地也可行的是，为了刀具替换，将刀具主轴18a、18b引向盘式储存器66、68，从而能够进行刀具替换。
例如也可以设置的是，滑床78仅具有沿Z方向的运动性。Z方向平行于刀具主轴18a、18b的纵向延伸方向。通过滑床78沿Z方向的相应的移动性可以进行针对刀具的拆卸运动。
在刀具更换方面，机床以如下方式运转：
第一储存装置34形成了用于刀具的后台刀库(第一刀库)。通过盘式储存器66、68形成了用于刀具的缓冲存储器，其中，分别刚好将一个盘式储存器配属于一个刀具主轴(第一盘式储存器66配属于第一刀具主轴18a，而第二盘式储存器68配属于第二刀具主轴18b)，其中，一个或若干个转交站74提供了在储存装置34与盘式储存器66、68之间对刀具的转交。刀具主轴18a、18b在盘式储存器66、68上取走刀具或在那里交出刀具。(在此，交出过程或取走过程可以通过如下方式通过刀具主轴18a、18b主动执行，即，刀具主轴移动到盘式储存器66、68，或者原则上通过如下方式实现被动的过程，即，当盘式储存器66、68布置在滑床78上时，滑床78移动到刀具主轴18a、18b处。刀具主轴18a、18b和滑床78的组合的主动驶近也是可行的。
相应的盘式储存器66、68比储存装置34容纳更少数量的刀具。
原则上，具有后台刀库(储存装置34)和缓冲存储器(第一盘式储存器66和第二盘式储存器68)的储存系统48具有大的用于容纳刀具的容量。因为在盘式储存器66、68中可以预先保持有较多数量的刀具，并且使这些刀具直接位于工作空间38的边缘处，所以即使在需要更多刀具的更复杂的加工过程中，也可以针对刀具主轴18a、18b实现用于刀具的短的提供时间。在此得到了例如少于3s的短的切削至切削的时间。
通过后台刀库34也可以以简单且快速的方式执行在盘式储存器66、68上的刀具替换。
因为给每个刀具主轴18a、18b都配属了一个并且尤其刚好是一个盘式储存器66或68，所以当尤其要同步进行在多个刀具主轴上的刀具更换时，也可以设置出快速的刀具更换。尤其地，由此可以在相同的机床里面以短的切削至切削的时间执行在两个工件上同步加工过程。
相应的机床在2012年9月6日的国际申请PCT/EP2012/067368中描述，可明确参考该申请。在其中第二储存装置是链式储存装置的另外的机床在2012年9月5日的国际申请PCT/EP2012/067310中描述，可明确参考该申请。
控制装置41(图6)包括控制部80，用以控制在工件上的加工进程的运动流程。控制部80在此尤其驱控刀具承载装置16、滑床22、28等。此外，控制部还驱控第一储存装置54和第二储存装置66、68。
此外，控制装置41还包括刀具更换单元82。像在下面还将详细描述地，刀具更换单元82用于将数据提供给控制部80，借助控制部来控制这些刀具提供过程。
在实施例中，刀具更换单元82包括获取阶段84和控制阶段86。获取阶段84获取用于加工进程的数据，而控制阶段86在评估这些数据之后将数据提供给控制部80，用以直接驱控第一储存装置34和第二储存装置67。
在图8中以加工进程的时间顺序示意性地示出了用于机床10上的工件的加工进程88。加工进程88包括加工过程92a、92b等的序列90。相应的加工过程是在机床10内的在工件上的加工过程。不同的加工过程例如以不同的刀具执行。在相邻的加工过程92a、92b等之间，序列90包括相应的刀具更换过程94a、94b等。在相应的刀具更换过程94a期间，在将刀具主轴18a或18b上的用于之前的加工过程所用的刀具换出之后，由第二储存装置67将对于下一加工过程来说所需的刀具换入到该刀具主轴中。
加工进程88还包括工件更换过程96，该工件更换过程位于序列90开始时。在该工件更换过程96中实现工件在工件载体92上的装载。
对于已确定的工件来说，序列90具有已确定的持续时间，该已确定的持续时间由各加工过程92a等、工件更换过程96以及各刀具更换过程94a等的相应的持续时间的总和构成。
为了可以执行不同的加工过程92a等，必须在相应的加工过程的开始时，在刀具主轴18a或18b上换入相应必需的刀具。为此，相应的刀具必须由第一储存装置34提供给第二储存装置67，从而在刀具更换过程94a等期间存在有对于下一加工过程来说必需的刀具。
通过储存装置34和67将提供刀具的过程100a、100b等的序列98配属给序列90。每个加工过程92a、92b等都利用已确定的刀具来执行。在加工过程之前，必须在相应的刀具主轴18a、18b上换入已确定的刀具。在重新换入之前必须再次提供已确定的刀具，也就是说，该已确定的刀具必须由第一储存装置34转交给第二储存装置67，因此总的来说会发生换入过程。
刀具从第一储存装置34转交到第二储存装置67在已确定的转交位置上来进行。通过该已确定的刀具随着第一储存装置一起运动达到该转交位置(并且必要时通过在第二储存装置上的运动)。基于这种在第一储存装置中的已确定的刀具的已确定的位置，需要某种程度的定位时间t1，以便将该已确定的刀具从其当前位置运动到通向第二储存装置的转交位置处。转交本身需要时间t2。
因此，刀具提供时间为tb＝t1+t2。时间tb对于不同的刀具来说可以是不同的，尤其是依赖于给定的刀具在第一储存装置内的位置和之后需要的时间，以便将这些刀具带至转交位置。时间t2可以至少近似看作常数。
如下这样地设计序列98，即，在刀具更换过程94a等之前提供相应的刀具。
像在图8中用附图标记102a、b、c示出的那样，在此会发生，(在刀具提供过程100d、100e和100f的示例中的)刀具提供过程比当前持续的加工过程，也就是说，在下一提供过程之前的需要已提供的刀具的加工过程，持续得要长。由此，在加工进程88的序列90中形成了等待时间10a、102b、102c，也就是说，刀具提供过程延长了加工进程88的持续时间。
用于刀具提供过程的序列98存储在刀具准备表104或104’中(参看图7)。刀具准备表104是静态的刀具准备表，在该刀具准备表中，所存储的数据在时间上没有改变。刀具准备表104’是动态的刀具准备表，在该刀具准备表中，所存储的数据在时间上会发生改变。这在下面仍将阐述。基于刀具准备表104或104’中的由控制阶段86提供给控制部80的数据来实现实际的刀具准备。
根据本发明提供了如下方法，利用该方法可以减少并且在最有利的情况下可以消除等待时间，从而使加工进程88的持续时间，也就是说，序列90的长度不依赖于刀具提供过程100a等。
在实际的工序的情况下的加工进程88中，获取阶段84获取加工过程92a、92b等的持续时间和工件更换过程96的持续时间。此外，获取阶段还获取刀具提供过程100a、100b等的持续时间。
在根据图7的流程图中，获取过程通过附图标记106示意性地说明。将在加工进程88中例如来自于工序表的工序108a、确定工件更换过程96的持续时间的后台刀库34a的占用108b和加工过程92a等的实际的加工时间108c进入到该获取过程中。
该获取可以以不同的方式和方法进行。
在实施方式中，基于已有的数据进行离线模拟或进行计算，并且然后，由此得到静态的刀具准备表104。
也可以执行在机床10上的在线获取。为此，加工进程88(部分程序)将在没有刀具更换单元82的影响下运转，并且尤其运转一次。在此，通过在控制部80中的或在刀具更换单元82中的相应的程序来记录刀具和加工时间的顺序，并且保存相应的数据。
然后通过根据本发明的方法，在控制阶段86中执行优化。该过程在图8中用附图标记107说明。
在根据本发明的在控制阶段86中执行的方法中，刀具提供过程现在在需要时如下这样地进行重组，即，最小化并且尤其消除等待时间102a等。结果是静态的刀具准备表104。
在此，刀具提供过程在配属于序列90的序列98中如下这样地进行重组，即，刀具提供过程尽可能在加工过程92a等以内进行，并且刀具提供过程100a等的时间间隔不超过加工过程92a等或工件更换过程96的结束，以便刚好不延长加工进程88。于是，刀具提供过程100a等在时间上完全位于工件更换过程96或相应的加工过程92a、92b等的时间间隔以内。但是当然地，刀具提供过程100a等必须在此如下这样地进行，即，为相应的加工过程提供必需的刀具。
在实施例中，针对在刀具更换单元92的序列90中的所有重要的步骤都获取定位时间t1，定位时间相应于为了将第一储存装置34(后台刀库)内的已确定的刀具引入到转交位置中而所需的持续时间。为此例如获取在第一储存装置中的必需的刀具的位置编号和第一储存装置的实际位置。然后，根据尤其是包括链的第一储存装置的速度来预先给定定位时间t1。
第一储存装置与第二储存装置之间的转交时间t2例如规定为固定值。
然后，与加工过程92a等的持续时间T有关地检查提供时间tb＝t1+t2。当检查得出T≥tb时，生成刀具提供的任务。然后，该任务由控制部80的控制阶段86转交。当T≤tb并且T>t1时，于是得到对第一储存装置上的刀具进行预先定位的任务。
在工件更换过程96的情况下，可供使用的时间是工件装载时间Tw。在大多情况下可以假设工件装载时间Tw为固定值。执行和上面相同的检查。
原则上可行的是，多个刀具提供过程100a、100b依赖于相应的时间Tw和T地都可以在工件更换过程96和/或加工过程92a等期间发生。如果尤其是在准备刀具之后还存在用于准备更换刀具的时间，那么就通过控制阶段96来建立下一个用于刀具提供的任务。
例如，在给工件更换过程96或加工过程92a等配属了相应的刀具提供之后，检查在相应的加工过程(例如92a)的结束与第一刀具提供过程(例如100a)的结束之间的时间差是否还足够用于另外的刀具提供过程。如果该时间足够，那么就执行下一个刀具提供过程，其中，尤其可以实现对在第一储存装置上的刀具的预先定位。
如果该时间不存在，那么就转到在序列90中的在时间上紧随其后的加工过程，并且执行相应的条件。
在图9中示出了用于刀具提供过程的相应的序列110的结果。用于加工过程的序列相应于序列88。然而，在图9中给其配设了附图标记88’，这是因为通过根据本发明的方法已经消除了等待时间102a、102b、102c。该序列88’存储在刀具准备表104中。
在根据图8和图9的实施例中，通过在控制阶段中相应执行的检查和计算，将刀具提供过程100a、100b编组在工件更换96的时间间隔内。刀具提供过程100c、100d、100e定位在加工过程92a中。刀具提供过程100f和100g重组到加工过程92b中。由此，在时间上短暂的加工过程92c、92e期间不必再设置刀具提供过程，并且消除了等待时间102a、102b、102c。
然后，将结果，也就是说，将尤其是序列88’和110，由控制阶段86转交给控制部80。在图8中这用箭头109说明。然后，在实际的加工进程中，如下这样地驱控机床10的相应的部件，即，得到在图9中描绘出的序列。
原则上，序列88、90或之后的88’和110依赖于所使用的工件。因此每个工件类型都执行相应的获取和计算。
在实施方式中，原则上获取一次序列110和所产生的序列88’。然后涉及到模拟的类型。然后，确定使用该已获取的序列，以便控制机床10。
在有利的实施方式中，刀具更换单元82包括观察阶段112(图7)。在实际的工件加工期间，观察阶段112也对在加工过程(包括工件更换过程96在内)和刀具提供过程的序列中的相应的持续时间进行获取。尤其是实时地进行获取。
这在图7中说明。基于刀具准备表104来对在机床10上的实际的加工进行控制。为此进行了，执行相应的刀具准备114、在机床10上的相应的调节116和实际上的进程118。观察阶段112观察这些行动并且包含了相应的反馈。观察阶段112评估反馈并且只要是必要的，就促使刀具准备表104中的数据进行修改，也就是说，修改序列88’。只有当设置了这种观察阶段112时，该刀具准备表才成为动态的刀具准备表104’，在该动态的刀具准备表的情况下，相应的表数据在时间上可以依赖于过程114、116、118改变。
动态的刀具准备表104’例如由静态的刀具准备表104形成，静态的刀具准备表已经在步骤106中通过观察阶段112的影响进行获取。
为此，例如将观察阶段112联接到控制部80，并且得到相应的数据，以便“现场”获取相应的持续时间。
基于实际上已有的持续时间，于是，也在加工进程期间执行优化。尤其地，在加工进程期间，连续重新计算序列88’和110，并且当需要新编组时执行该新编组，并且相应的任务经由控制阶段86和控制部80来传送。
由此提供了在加工过程期间也能够实现重组的自学习系统。
原则上，在加工工件期间，参数可以在加工过程、工件更换过程和刀具提供过程中改变。例如，第一储存装置的速度可以改变，或者已确定的加工过程可以持续得比在静态的刀具准备表104中包含的加工过程等更长。通过观察阶段112，在加工过程期间，也可以实时进行优化和检验，并且可以动态匹配刀具准备表104’的数据。
但原则上也可行的是，经由静态的刀具准备表104进行相应的刀具准备。
附图标记列表
10 加工中心
12 机座
14 床身
16 刀具载体装置
18a 第一刀具主轴
18b 第二刀具主轴
20a 旋转轴线
20b 旋转轴线
22 滑床
24 滑床引导部
26 驱动装置
28 滑床
30 滑床引导部
32 工件载体
34 第一储存装置
36 刀具
38 工作空间
40 刀具更换装置
41 控制装置
42 配电箱
44 前侧
46 后侧
48 储存系统
50 第一区域
52 第二区域
54 循环输送装置
56 储存位置
58 刀具
60 区域
62 下侧
64 地面
66 第一盘式储存器
67 第二储存装置
68 第二盘式储存器
70 轴线
72 储存位
74 转交站
76 位置
78 滑床
80 控制部
82 刀具更换单元
84 获取阶段
86 控制阶段
88 加工进程
90 序列
92a、b 加工过程
94a、b 刀具更换过程
96 工件更换过程
98 序列
100a、b 刀具提供过程
102a、b、c 等待时间
104 静态的刀具准备表
104’ 动态的刀具准备表
106 获取过程
107 优化
108a 工序
108b 后台刀库的占用
108c 加工过程的持续时间
109 转交
112 观察阶段
114 刀具准备
116 调节
118 进程

Claims (29)

1.用于控制机床上的刀具更换过程的方法，其中，所述机床包括：
-床身；
-至少一个刀具主轴，所述至少一个刀具主轴布置在所述床身上，并且能相对于所述床身移动；
-用于刀具的第一储存装置；和
-用于刀具的第二储存装置，所述用于刀具的第二储存装置与所述第一储存装置和所述至少一个刀具主轴都有联系，其中，经由所述第二储存装置实现在所述至少一个刀具主轴上的刀具更换，
其中，对工件的加工进程包括分别具有已确定的刀具和已确定的持续时间的加工过程的序列，并且为了刀具更换，通过与所述第一储存装置有联系的第二储存装置提供所述至少一个刀具主轴的刀具，并且其中，给所述加工进程配属了刀具提供过程的序列，在所述刀具提供过程的序列中，刀具提供过程分别具有已确定的持续时间，
其中，所述方法包括获取阶段和控制阶段，并且在所述获取阶段中，针对所述加工进程来获取所述加工过程和所述刀具提供过程的持续时间，并且在所述控制阶段中，所述刀具提供过程如下这样地在时间上关于所述加工过程进行编组，即，所述刀具提供过程导致在所述加工进程中的等待时间最小化，并且其中，必要时在所述控制阶段中，在时间上配属于加工过程的情况下，将刀具提供过程重组，以便最小化所述等待时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对工件的加工进程的持续时间由工件更换过程的持续时间、各所述加工过程的持续时间、在加工过程之间的刀具更换过程的持续时间和用于刀具提供过程的等待时间构成，其中，所述控制阶段的控制目标是，最小化所述等待时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制阶段的控制目标是使所述加工进程的持续时间不依赖于或变得不依赖于刀具提供过程。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在加工过程的时间间隔之内执行所述刀具提供过程。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在加工过程的时间间隔的开始与结束之间对一个或多个刀具提供过程进行编组，其中，控制目标是，不超过所述加工过程的时间间隔的结束。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取阶段和所述控制阶段中以其相应的持续时间考虑工件更换，其中，对工件更换的持续时间进行获取，并且必要时将一个或多个刀具提供过程编组到工件更换过程的时间间隔中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在加工进程中，在不同的加工过程之间进行在所述至少一个刀具主轴上的刀具更换。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具有模拟阶段，在所述模拟阶段的情况下，在所述获取阶段中，计算和/或预先给定用于加工过程和/或刀具提供过程的持续时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从用于所述加工过程的工作顺序表和用于储存装置占用的表中计算和/或预先给定所述持续时间。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具有观察阶段，在所述观察阶段中，通过观察实际的过程来测量工件更换过程、各加工过程、刀具更换过程和/或刀具提供过程的持续时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，实时进行所述观察。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述观察阶段包括与用于所述加工进程的机床的控制部联接的单元。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在通过所述观察阶段触发的加工进程期间，在需要时，在所述控制阶段中实现在刀具提供过程方面的一个或多个改变。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，如下这样地进行所述一个或多个改变，即，对在所述刀具提供过程的序列中的一个或多个刀具提供过程的在时间上的定位进行改变。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取阶段中获取用于刀具为了转交到所述第二储存装置上而在所述第一储存装置上的定位时间(t1)和用于转交的转交时间(t2)，其中，定位时间(t1)和转交时间(t2)的总和是刀具提供过程的持续时间，并且检查所述持续时间与所述加工过程的持续时间(T)的关系。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，当所述加工过程的持续时间大于或等于所述刀具提供过程的持续时间时，在所述控制阶段中生成了用于提供刀具的任务。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，当所述加工过程的持续时间小于所述刀具提供的持续时间并且大于所述定位时间(t1)时，所述控制阶段生成了用于对所述第一储存装置进行预先定位的任务。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，检查，在提供了用于刀具提供过程的任务的加工过程的时间间隔之内是否还能够给予用于一个或多个另外的刀具提供过程的任务。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在没有干预所述控制阶段的情况下执行至少一次所述加工进程，并且获取所述持续时间。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，紧接着计算用于刀具提供的时间点。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，计算的时间点用于提供刀具。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述机床的控制装置中进行实施。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在所述控制阶段中生成用于提供刀具的任务。
24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一储存装置是指针对所述第二储存装置的后台刀库。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二储存装置对每个刀具主轴都包括一个刀库。
26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二储存装置包括至少一个盘式储存器或链式刀库。
27.一种机床，所述机床包括床身(14)、至少一个刀具主轴(18a；18b)、用于刀具的第一储存装置(34)、用于刀具的第二储存装置(67)，所述至少一个刀具主轴布置在所述床身(14)上并且能相对于所述床身移动，所述第二储存装置与所述第一储存装置(34)和所述至少一个刀具主轴(18a；18b)都有联系，其中，在所述至少一个刀具主轴(18a；18b)上的刀具更换经由所述第二储存装置(67)来实现，其特征在于具有用于控制所述机床上的加工过程的控制装置(41)，所述控制装置包括刀具更换单元(82)，通过所述刀具更换单元执行或能执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
28.根据权利要求27所述的机床，其特征在于，所述第一储存装置(34)布置在所述床身(14)上。
29.根据权利要求27或28所述的机床，其特征在于，所述第一储存装置(34)具有多个能运动的储存位。
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