CN112621377B - 用于工具和与所述工具相容的机床的控制系统以及用于运行控制系统的方法 - Google Patents

用于工具和与所述工具相容的机床的控制系统以及用于运行控制系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于工具(12)和与所述工具(12)相容的机床(14)的控制系统(10)，所述控制系统包括：用于将该控制系统(10)与工具侧的接口(18)连接起来的第一插塞连接器(16)，所述工具(12)的相应的传感器(20)与所述工具侧的接口(18)相连接；用于将该控制系统与所述机床(14)的接口(24)连接起来的第二插塞连接器(22)；数据处理机构(26)，该数据处理机构被设立用于通过所述第一插塞连接器(16)来接收借助于所述传感器(20)所提供的传感器信号并且在所接收的传感器信号的基础上实时地实施状态监控；控制机构(28)，该控制机构被设立用于根据所述状态监控通过所述第一插塞连接器(16)来操控所述工具(12)并且/或者通过所述第二插塞连接器(22)来操控所述机床(14)。此外，本发明涉及一种用于运行所述控制系统(10)的方法，所述控制系统(10)通过其插塞连接器(16、22)与工具(12)以及和所述工具(12)相容的机床(14)相连接。

Description

用于工具和与所述工具相容的机床的控制系统以及用于运行 控制系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于工具和与所述工具相容的机床的控制系统以及一种用于运行控制系统的方法。
背景技术
通常，在生产过程中全部的过程控制完全由生产设备、比如机床来承担，而没有考虑到呈工具的形式的运行器件的状态。比如，通过用作运行器件的工具的违反操作规程的启用或者通过所述工具的状态上的、比如由于磨损或者类似情况引起的变化，可能在制造过程中出现质量损失乃至相关的工具上的未计划的停止状态和损失。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种解决方案，借助于该解决方案能够实现工具和与所述工具相容的机床的特别可靠的运行。
该任务通过具有独立权利要求的特征的、一种用于工具和与所述工具相容的机床的控制系统和一种用于运行这样的控制系统的方法来解决。另外的可能的设计方案尤其在从属权利要求中得到了说明。
所述按本发明的用于工具和与所述工具相容的机床的控制系统包括用于将该控制系统与工具侧的接口连接起来的第一插塞连接器，所述工具的相应的传感器与所述工具侧的接口相连接。此外，所述控制系统包括用于将该控制系统与所述机床的接口连接起来的第二插塞连接器。此外，所述控制系统包括数据处理机构，该数据处理机构被设立用于通过所述第一插塞连接器来接收借助于所述传感器所提供的传感器信号并且在所接收的传感器信号的基础上实时地实施状态监控。此外，所述控制系统包括控制机构，该控制机构被设立用于根据所述状态监控通过所述第一插塞连接器来操控所述工具并且/或者通过所述第二插塞连接器来操控所述机床。所述控制系统因此是用于运行器件的智能的监控及控制模块。
“本发明的意义上的机床”是指成型的、切削加工的、切除的、成形的、接合的和所有分割的机器。所述控制系统尤其能够被构造为一种盒子，该盒子能够被安置、被固定并且被连接在相关的工具上。通过所述第一插塞连接器，所述控制系统能够与所提到的工具侧的接口相连接，所述工具的相应的传感器能够在所述工具侧的接口上提供传感器信号。
所述数据处理机构通过信号技术与所述第一插塞连接器相连接，使得所述数据处理机构能够通过所述第一插塞连接器来截取借助于传感器所提供的传感器信号。所述数据处理机构能够在所接收的传感器信号的基础上实时地实施对于工具的状态监控。通过所述第二插塞连接器，所述控制系统能够与机床的接口相连接。在可以投入使用的状态中，所述工具能够作为机床的组成部分被安装在该机床上。
所述第二插塞连接器能够比如在中间连接电缆的情况下与所述机床的接口相连接。作为替代方案，也可能的是，所述第二插塞连接器直接被连接在所述机床的被构造为插塞连接器的接口上。所述工具的传感器能够提供模拟信号和/或数字信号。通过被安装在工具中的传感器，能够检测各种功能、数值、状态、温度、压力、流量、振动、噪声等等。所述数据处理机构因此能够提供各种传感器信号，所述传感器信号表征相关的工具的状态并且/或者与借助于工具来实施的加工过程相对应。所述控制机构被设立用于根据状态监控来操控工具并且/或者通过所述第二插塞连接器来操控机床。
所述控制系统因此通过信号技术不仅能够和工具相连接而且能够和与所述工具相容的机床相连接。在所述数据处理机构上能够装载软件，所述软件能够根据预先给定的模式或者程序来实时地对借助于传感器所提供的传感器信号进行测评并且就这样实施所述状态监控。
借助于所述控制系统的控制机构，在考虑到尤其持久的状态监控的情况下能够不仅操控工具而且操控机床。此外，能够将用于进行状态监控的各种程序装载到所述控制系统或者数据处理机构上。由此，按所使用的工具和所使用的机床，能够提供匹配精确的程序，使得所述数据处理机构能够在与相应的工具和相应的机床相匹配的情况下对相应所提供的传感器信号进行处理和测评，以用于实施所提到的状态监控。按需要什么样的功能的情况，能够没有问题地扩展所述功能并且在所述控制系统上将其实现。
借助于所述按本发明的控制系统，能够比如进行实时查询，从而能够随时提供关于所述用作运行器件的工具的状态的信息。对于所需要的保养及维修作业来说，也能够借助于所述控制系统来提供各种测评可行方案。所述控制系统也能够用于所谓的预测性维护、也就是预测性保养，因为能够实时地对过程中的、比如以振动、噪声等的形式出现的变化进行识别和测评。
在使用所述控制系统的情况下，也能够比如在保养中读出尤其与所述状态监控相关的数据并且由此采取有针对性的措施。后来在使用所述控制系统时能够对误操作等等进行识别和分析。此外，也能够借助于所述控制系统在不取决于生产地点的情况下对所述工具的各种运行器件数据进行检测、测评和分析。因此，比如也能够通过所述控制系统为当地服务单位提供支持。也能够在不同的工具和机床上使用多个按本发明的控制系统，其中所述控制系统彼此间能够进行通信。
本发明的一种可能的设计方案规定，所述数据处理机构被设立用于作为所述状态监控的组成部分对相应的借助于工具来实施的加工过程进行监控。因此，借助于所述控制系统，能够连续地或者持久地对借助于工具来实施的制造过程进行监控。因此，能够在状态监控的过程中借助于所述数据处理机构对所述工具的或者所述机床的各种运行参数进行监控和测评。因此，借助于所述控制系统的控制机构，能够根据对于相应的加工过程的监控来匹配精确地操控相关的工具和/或相关的机床，方法是：比如连续地对运行参数等进行调整，以用于在制造过程的期间总是能够确保特别高的质量。
按照本发明的另一种可能的设计方案来规定，所述数据处理机构被设立用于作为所述状态监控的组成部分对工具的磨损进行监控。借助于被安装在工具之中或者之处的传感器，能够提供各种测量变量，以用于就这样对工具的磨损进行监控。这些呈所提到的传感器信号的形式的测量变量又能够被提供给所述控制系统的数据处理机构，所述数据处理机构能够在此基础上持久地并且连续地对工具的磨损进行监控。所述控制系统的控制机构又能够根据工具的磨损来适当地操控所述工具和/或机床，以用于比如对工具上的磨损进行补偿并且借此确保恒定的高的制造质量。
在本发明的另一种可能的设计方案中规定，所述插塞连接器分别具有标准化化的电缆连接。所述插塞连接器因此能够被构造为总是完好地被预安装在所述控制系统上并且总是相同地用电缆来连接的状态。换句话说，所述插塞连接器能够是标准化的插塞连接器，因而所述控制系统仅仅相应地具有第一及第二插塞连接器的一种变型方案。所述插塞连接器尤其能够被构造为对工具及机床的不同的变型方案来说相容的结构。
本发明的另一种可能的设计方案规定，所述控制系统被构造为可即插即用的结构。因此，所述控制系统尤其能够识别，其被连接到何种工具和何种机床上，其中所述控制系统被设计用于：在比如没有设备驱动器等的安装的要求的情况下直接与相关的工具和机床进行通信并且交换数据。
本发明的另一种可能的设计方案规定，所述控制系统具有用于存储传感器信号和/或状态监控数据的数据存储器。因此，所述控制系统能够作为一种黑匣子起作用。因此，能够在后来随时提供并且读出所有所检测到的传感器信号和/或状态监控数据。因此能够在后来通过简单的方式读出并且分析关于相关的工具及所使用的机床的使用的各种分析。
在本发明的另一种可能的设计方案规定，所述控制机构被设立用于根据所述状态监控的相应的结果将消息输出给操作者、改变所述工具和/或机床上的参数并且/或者中止借助于所述工具和/或机床所进行的制造过程。因此，能够将与所述状态监控相关的各种信息输出给操作者。这样的消息比如能够在工具上、机床上并且/或者也在远离的用户界面上来输出。此外，所述控制机构能够根据状态监控来改变工具和/或机床上的各种参数，以用于进行可靠的制造过程。如果所述控制机构借助于实时地实施的状态监控发现某些问题，那么该控制机构必要时也能够中止借助于所述工具或机床所实施的制造过程。因此，能够可靠地防止尤其所述工具及机床上的损失。所述控制机构比如也能够通过所提到的给操作者的消息来表明所述工具和/或机床的保养需求。原则上可能的是，所述控制机构能够提供基于状态监控的各种信息并且也能够在远离工具及机床的各种地点来提供所述信息。
本发明的另一种可能的设计方案规定，所述控制系统具有相对于灰尘、冲击、水和/或温度得到保护的壳体。因此，所述控制系统的敏感的组件可靠地得到保护以防止外部影响。所述控制系统的所提到的插塞连接器能够被集成到所述壳体中。所述插塞连接器能够相应地本身被构造为相对于灰尘、冲击、水和/或温度得到保护的结构。所述控制系统通过所提到的壳体而被构造得特别耐用并且很少受控制影响并且也能够在恶劣的生产条件下使用。
按照本发明的另一种可能的设计方案来规定，所述控制系统具有通信模块，该通信模块被设计用于无线地发送所述传感器信号和/或状态监控数据。因此，通过所述通信模块比如能够在使用网络系统或者无线移动通讯网或者其他网络系统的情况下发送各种信息或者数据。所述控制系统因此比如能够尤其将与状态监控相关的信息或者数据也传输给上级的生产控制系统。所述控制系统能够通过所述通信模块尤其在工业4.0理念的意义上在各种地点来提供各种数据。因此，尤其能够在不取决于生产地点的情况下对关于工具的运行器件数据进行检测、测评和分析。
在所述按本发明的、用于运行按本发明的控制系统或者按本发明的控制系统的一种可能的设计方案的方法中，其中所述控制系统通过其插塞连接器与工具以及和所述工具相容的机床相连接，所述控制系统的数据处理机构通过所述第一插塞连接器来接收借助于工具的相应的传感器所提供的传感器信号并且在所接收的传感器信号的基础上实时地实施状态监控。所述控制系统的控制机构根据状态监控通过所述第一插塞连接器来操控工具并且/或者通过所述第二插塞连接器来操控机床。所述控制系统的可能的设计方案和优点可以被视为所述方法的可能的设计方案和优点并且反之亦然，其中所述控制系统尤其具有用于实施方法步骤的器件。
本发明的另外的优点、特征和细节能够从以下对可能的实施例所作的描述中并且借助于附图来得出。前面在说明书中所提到的特征和特征组合以及下面在附图说明中所提到的并且/或者在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能够在相应所说明的组合中使用，而且也能够在其他组合中或者单独地使用，而不离开本发明的范围。
附图说明
附图以唯一的图样示出了具有工具的机床以及控制系统的大为简化的图示。
具体实施方式
用于工具12和与所述工具12相容的机床14的控制系统10以大为简化的图示在唯一的图样中示出。所述工具12原则上能够是任意种类的工具，其中所述机床14也能够是任意种类的机床。因此，所述机床14比如能够是注塑机，其中所述工具12在这种情况中能够是注塑模具。所述机床14比如也能够是冲弯机，其中所述工具12而后是所述冲弯机的相应的工具12。所述机床14能够是成型的、切削加工的、切除的、成形的、接合的和/或分割的机器，其中所述工具12能够是相应的工具或者运行器件，其与相应的机床12相容并且反之亦然。
所述控制系统10包括用于将该控制系统10与工具侧接口18连接起来的第一插塞连接器16，所述工具12的相应的传感器20与所述工具侧接口18相连接。此外所述控制系统10包括用于将该控制系统10与所述机床14的机床接口24连接起来的第二插塞连接器22。此外，所述控制系统10包括数据处理机构26，该数据处理机构被设立用于通过所述第一插塞连接器16来接收借助于所述传感器20所提供的传感器信号并且在所接收的传感器信号的基础上实时地实施状态监控。所述控制系统10的控制机构28被设立用于根据所述状态监控通过所述第一插塞连接器16来操控所述工具12并且/或者通过所述第二插塞连接器22来操控所述机床14。
借助于所述传感器20，能够按机床12的种类来检测各种参量和运行参数并且由此对其进行监控。因此，比如能够借助于所述传感器20来检测温度、压力、流量、振动、噪声等等并且以所提到的传感器信号的形式将其提供给所述数据处理机构26。
所述数据处理机构26能够作为状态监控的组成部分尤其对相应的借助于工具12来实施的加工过程进行监控。因此，借助于所述控制系统10能够对借助于所述工具12和机床14来实施的各种制造过程进行监控。除此以外，所述数据处理机构26也能够作为状态监控的组成部分来对所述工具12的磨损进行监控。
所述插塞连接器16、22被构造为标准化的插头并且具有相应地标准化的电缆连接。所述控制系统10尤其被设计为可即插即用的结构。除此以外，所述控制系统10具有用于存储传感器信号和/或状态监控数据的数据存储器30。因此，所述控制系统10能够作为一种黑匣子起作用，从而能够可靠地存储并且在需要时提供各种数据。
所述控制机构28能够根据状态监控的相应的结果比如将消息输出给在这里未示出的操作者、比如输出给计算机、智能手机等等。因此，比如能够将关于制造过程的信息或者也比如将警告消息、关于保养需求的信息等等输出给所提到的操作者。所述控制机构28也能够根据状态监控来改变所述工具12和/或机床14的各种参数并且如此对其进行调整，从而确保尽可能无摩擦的生产过程。在需要时，所述控制机构28也能够中止借助于所述工具12和/或机床14正在实施的制造过程。因此，能够避免在所述工具12或者机床14上产生成本高的损失。
所述控制系统10被安置在相对于灰尘、冲击、水和/或温度得到保护的壳体32中。所述控制系统10的所有组件因此通过相关的壳体32较好地得到保护并且也能够在极为恶劣的生产条件下没有问题地并且持久可靠地加以使用。此外，所述控制系统10具有通信模块34，通过该通信模块尤其能够无线地发送所述传感器信号和/或状态监控数据。因此，比如能够通过所述通信模块34将与所述工具12和/或机床14相关的各种信息或数据发送给各种终端设备。所述通信模块34能够比如通过WLAN、无线移动通讯网并且也通过任意其他无线的通信技术来发送数据。因此，比如可能的是，通过所述通信模块34将与状态监控相关的各种数据和/或所述传感器信号传输给上级的生产控制系统。尤其如果多个这样的工具12和机床14装备有这样的控制系统10，那么可能的是，不同的生产器件能够通过这种方式来彼此通信，其中比如上级的生产控制系统在知道各种数据的情况下能够对不同的机床14或者工具12中的制造过程或者生产流程进行协调。
因此，借助于所述控制系统10，能够在用作运行器件的工具12上检测各种功能、数值、状态、温度、压力、流量等等并且尤其根据经过编程的模式实时地对其进行测评。在这种测评的基础上，通过所述用作接口的插塞连接器16、22比如能够进行自动化的参数更改，其中在出现问题时也能够在尤其在工具上12产生损失之前进行生产中止。因此，借助于所述控制系统10能够立即识别出故障，从而能够避免所述工具12和/或机床14的损坏。
在需要时，能够非常容易地给所述控制系统10加装各种测评可行方案、监控可行方案等等。应该被装载到所述控制系统10上的必要程序比如能够容易地在笔记本电脑上进行编程并且被传输到所述控制系统10上。如果需要另外的功能，则几乎不受限制的扩展可行方案可供使用，方法是：相应地对所述控制系统10进行调整，相应地选择所述传感器20，对用于进行状态监控的程序进行调整等等。
附图标记列表：
10控制系统
12工具
14机床
16第一插塞连接器
18工具侧接口
20传感器
22第二插塞连接器
24机床接口
26数据处理机构
28控制机构
30数据存储器
32壳体
34通信模块

Claims (10)

1.用于工具(12)和与所述工具(12)相容的机床(14)的控制系统(10)，包括：
——用于将该控制系统(10)与工具侧接口(18)连接起来的第一插塞连接器(16)，所述工具(12)的相应的传感器(20)与所述工具侧接口(18)相连接；
——用于将该控制系统与所述机床(14)的机床接口(24)连接起来的第二插塞连接器(22)；
——数据处理机构(26)，该数据处理机构被设立用于通过所述第一插塞连接器(16)来接收借助于所述传感器(20)所提供的传感器信号并且在所接收的传感器信号的基础上实时地实施状态监控；
——控制机构(28)，该控制机构被设立用于根据所述状态监控通过所述第一插塞连接器(16)来操控所述工具(12)并且/或者通过所述第二插塞连接器(22)来操控所述机床(14)；
其中，所述控制系统(10)被配置为设置在所述工具(12)和所述机床(14)的外部，并且
其中，所述控制系统(10)被配置为能够识别所述控制系统(10)被连接到何种工具和何种机床，以在没有安装要求的情况下直接与所连接的所述工具(12)和所述机床(14)进行通信并交换数据。
2.根据权利要求1所述的控制系统(10)，其特征在于，
所述数据处理机构(26)被设立用于作为所述状态监控的组成部分对相应的借助于所述工具(12)来实施的加工过程进行监控。
3.根据权利要求1所述的控制系统(10)，其特征在于，
所述数据处理机构(26)被设立用于作为所述状态监控的组成部分对所述工具(12)的磨损进行监控。
4.根据权利要求1所述的控制系统(10)，其特征在于，所述第一插塞连接器(16)和所述第二插塞连接器(22)分别具有标准化的电缆连接。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的控制系统(10)，其特征在于，所述控制系统(10)被设计为可即插即用的结构。
6.根据权利要求1至4的任意一项所述的控制系统(10)，其特征在于，所述控制系统(10)具有用于存储传感器信号和/或状态监控数据的数据存储器(30)。
7.根据权利要求1至4的任意一项所述的控制系统(10)，其特征在于，所述控制机构(28)被设立用于根据所述状态监控的相应的结果
——将消息输出给操作者；
——改变所述工具(12)和/或机床(14)上的参数；
——中止借助于所述工具(12)和/或机床(14)所进行的制造过程。
8.根据权利要求1至4的任意一项所述的控制系统(10)，其特征在于，所述控制系统(10)具有相对于灰尘、冲击、水和/或温度得到保护的壳体(32)。
9.根据权利要求1至4的任意一项所述的控制系统(10)，其特征在于，所述控制系统(10)具有通信模块(34)，该通信模块被设计用于无线地发送所述传感器信号和/或状态监控数据。
10.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的控制系统(10)的方法，所述控制系统(10)通过其第一插塞连接器(16)和第二插塞连接器(22)分别与工具(12)以及和所述工具(12)相容的机床(14)相连接，其中
——所述控制系统(10)的数据处理机构(26)通过所述第一插塞连接器(16)来接收借助于所述工具(12)的相应的传感器(20)所提供的传感器信号并且在所接收的传感器信号的基础上实时地实施状态监控；
——所述控制系统(10)的控制机构(28)根据所述状态监控通过所述第一插塞连接器(16)来操控所述工具(12)并且/或者通过所述第二插塞连接器(22)来操控所述机床(14)。
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