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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Werkzeugen für das Herstellen und/oder Bearbeiten von Gegenständen auf entsprechenden manuellen Arbeitsplätzen und/oder Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschinen und -anlagen.
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Stand der Technik
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Manuelle und automatisierte Arbeitsplätze werden heute in der Regel in grösserer Anzahl in entsprechenden Produktion- bzw. Bearbeitungsstätten angeordnet. Bei den automatisierten Arbeitsplätzen handelt es sich dabei um Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschinen, die vielfach nicht nur mit einem Werkzeug eine bestimmte Tätigkeit durchführen können, sondern denen in der Regel eine Mehrzahl von Werkzeugen zuzuordnen sind. Deshalb werden derartige Maschinen bzw. Anlagen auch als Produktions- bzw. Bearbeitungsautomaten bezeichnet. Einige dieser Anlagen besitzen eigene Speicher für Werkzeuge, wie beispielsweise ein komplexes Werkzeugmagazin, aus dem jeweils das für die Bearbeitung benötigte Werkzeug automatisch an der Bearbeitungsstation bestückt wird.
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Vor dem ersten Einsatz werden die Werkzeuge in der Regel montiert, gerichtet und vermessen. Sie werden dann im folgenden entweder direkt an die Maschine gebracht oder in einem produktionsnahen Speicher abgelegt. Andererseits sind Werkzeuge teuer oder müssen immer wieder nachgerichtet und vermessen werden und können für bestimmte Arbeitsvorgänge in einer Mehrzahl von derartigen Maschinen eingesetzt werden. In diesem Fall werden die Werkzeuge nach ihrem Einsatz in einem zentralen Speicher oder mehreren lokalen Speichern aufbewahrt bis sie an einer Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine benötigt und zu dieser gebracht werden.
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Damit die Maschine erkennt, ob auch das richtige Werkzeug eingesetzt wird, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine entsprechende Identifizierung des Werkzeuges vorzunehmen. So wird beispielsweise in der
DE 10 2004 005 126 A1 ein Werkzeughalter für ein Bearbeitungswerkzeug einer Bearbeitungsmaschine beschrieben, wobei vorgesehen ist, dass an dem Werkzeughalter eine Codierung des Werkzeughalters vorgesehen ist, welche mittels eines Rechners mit einer Codierung des in dem Werkzeughalter einzusetzenden Werkzeugs verknüpft wird.
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Nach der
DE 36 07 771 A1 wird zur Identifizierung eines Werkzeugs in einem Werkzeugeinsatz ein Datenträger in Form eines Mikrochips in einer Ausnehmung in der Werkzeugaufnahme angeordnet. Zum Ablesen der in dem Mikrochip befindlichen Daten wird ein Lesekopf an einem Werkzeugeinsatzspeicher angeordnet. Die abgelesenen Daten werden einer Auswerteeinheit zugeführt. Diese vergleicht die abgelesenen Ist–Daten mit Soll-Daten und entscheidet beispielsweise über eine Freigabe oder Blockierung des Werkzeugeinsatzes in den Werkzeugspeicher.
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Aus der
WO 87/01 798 A ist ein Verfahren zur Erkennung eines Werkzeugeinsatzes mit einem Werkzeug in einer Werkzeugaufnahme bekannt. Hierbei wird ein speziell konstruierter Werkzeugeinsatz mit mehreren voneinander isolierten elektrischen Kontakten verbunden.
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Ferner wird in der
EP 04 91 657 A1 eine automatische Fabrikationsanlage beschrieben. In dieser Anlage werden die Werkstücke und die Werkzeuge für den Einsatz in den Bearbeitungseinrichtungen und am Messplatz einzeln oder gruppenweise auf einheitlichen Paletten montiert. Die Paletten sind mit elektronischen Datenspeichern versehen, in denen Daten zum Identifizieren der Werkstücke bzw. Werkzeuge und Daten zum Steuern des automatischen Fertigungsablaufes speicherbar sind. Zum Ablesen der gespeicherten Daten sind die Handhabungsgeräte und der Messplatz mit geeigneten Datenverarbeitungsgeräten ausgerüstet, und die Datenverarbeitungsgeräte sind mit den jeweils zugeordneten Steuereinheiten der Bearbeitungseinrichtungen kommunikativ verbunden.
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Aus Hoda A. ElMaraghy „Automated tool management in flexible manufacturing” In: Journal of Manufacturing Systems, Volume 4, Issue 1, 1985, S, 1–13. ist ein Werkzeugkontrollsystem bekannt, bei dem auch die Werkzeugspeicher aufgenommen sind. Wenn ein neues Projekt erstellt wird, scannt das Kontrollprogramm die Speicherdaten und sichert so die Erhältlichkeit der notwendigen Werkzeuge oder initiiert die geeigneten Aktionen, um diese erhältlich zu machen. Dabei werden auch Werkzeugidentifikationsdaten benutzt.
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Aus der
DE 36 14 165 A1 ist ein Transportsystem bekannt, bei dem zur Erkennung der Art der Werkstücke an den Werkstücken Codierungen, beispielsweise Magnet- oder Lochkarten, angebracht sind. Entsprechende Einrichtungen zum Erkennen der Art der Werkstücke sind als Leseeinrichtungen für diese Codierungen ausgebildet.
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Aus NEDELIKOVIC-GROHA, V.; ZIPPER, B.: Objektnahe Datenhaltung im Fertigungsbereich. In: ZwF 88, Carl Hanser Verlag, 1, 1993, S. 20–23 ist eine objektnahe Datenhalterung im Fertigungsbereich beschrieben. Dabei wird durch ein Werkzeugverwaltungssystem dem Werkzeug eine eindeutige Identnummer zugeteilt. Dort werden die Werkstücke auf dem Weg vom Lager zum Einsatzort und zurück genau verfolgt.
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Aus dem Vortrag von Martin Strassner, Elgar Fleisch, Matthias Lampe „Ubiquitous Computing in der Flugzeugwartung” in Multikonferenz Wirtschaftsinformatik – Mobile and Collaborative Business. Essen, Deutschlang, 2004 ist ein smarter Werkzeugkasten bekannt, bei dem zur automatischen Kontrolle seines Inhalts eine RFID-Technologie eingesetzt wird.
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Eine ähnliche Überwachung eines Werkzeugkastens ist aus der
US 2003/0 102 970 A1 bekannt, nach welcher die Vollständigkeit eines Werkzeugkastens ebenfalls mittels RFID-Technologie überprüft wird.
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Aus der
US 2004/0 140 356 A1 ist ein Werkzeugkoffer bekannt, bei dem die Werkzeugzeuge zur Identifizierung mit Data-Matrix-Codes versehen werden.
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Aus der
DE 200 11 952 U1 ist zur Sicherung von ausgegebenen Werkzeugen bekannt, am Ablageplatz der Werkzeuge Empfänger für am Werkzeug angeordnete Transponder vorzusehen.
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Aus der
EP 11 72 718 A1 ist ein Verfahren zu Identifizierung von Werkzeugen oder Werkzeugteilen von Werkzeugmaschinen bekannt.
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Aus der
DE 197 12 360 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Systems zur computerintegrierten Fertigung bekannt.
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Aufgabe
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Werkzeuge innerhalb eines Produktions- bzw. Bearbeitungsbetriebes ganz gezielt zu beobachten und einzusetzen.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führt, dass den Werkzeugen Werkzeugidentifikationsdaten zugeordnet und an allen Ablageorten Identifikationen gegeben werden und anhand der Werkzeugidentifikationsdaten und der Identifikation des Ablageorts in einem zentralen Rechner zur Aufnahme und zum Ausgeben von Werkzeugdaten der Ort der Werkzeuge festgehalten wird, wozu der zentrale Rechner und/oder ein lokaler Rechner einem mobilen Werkzeugspeicher zugeordnet wird/werden, der an allen Ablageorten die Identifikationen auch im zentralen Rechner speichert und den Werkzeugen zuordnet. Jedes Werkzeug und bevorzugt jeder Ablageort soll mit einer Identifikation versehen werden. Dabei kann ein kompletter Speicher oder jeder einzelne Ablageplatz eines Speichers eine Identifikation besitzen. Die Identifikation kann in Form von Chips, Barcodes, DataMatrix-Codes oder anderer maschinenlesbarer Identifikationstechniken erfolgen. Unter dem Begriff Werkzeuge sind Bohrer, Fräsen, Messmittel und weitere Betriebsmittel zu verstehen, die zur Durchführung des Herstellungs- und/oder Bearbeitungsprozesses notwendig sind.
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Mit dem erfindungsgemässen Verfahren soll das Werkzeug während seiner gesamten Einsatzzeit gesichert verfolgt werden, das heisst, der zentrale Rechner weiss immer, wo sich das Werkzeug befindet und kann jederzeit Auskunft über den Ort und den Zustand des Werkzeugs geben.
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Jede Ortsveränderung des Werkzeugs in der Produktionsstätte wird erfasst. Wenn ein Werkzeug auf einen neuen Ablageort abgelegt wird, so werden dessen Identifikation und die Identifikation des neuen Ablageorts über die Leseeinheit in den zentralen Rechner eingelesen, was bedeutet, dass der zentrale Rechner erkennt, dass sich das Werkzeug an dem neuen Ablageort befindet. Diese Vorgehensweise gilt generell, wenn das Werkzeug an einer beliebigen Stelle in der Produktionsstätte deponiert wird. Immer weiss der zentrale Rechner, wo sich das Werkzeug befindet.
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Wesentlich ist, dass jedem Werkzeug selbst seine Daten zugeordnet sind. Dabei handelt es sich zum einen um Identifikationsdaten, die erkennen lassen, um was für eine Art von Werkzeug es sich handelt. Denkbar ist auch die Integration des Alters des Werkzeuges bzw. der insgesamten Dauer seiner Benutzung, damit ein veraltetes oder abgenutztes Werkzeug auch rechtzeitig ausgesondert und ersetzt werden kann. Dies sind aber nur Beispiele. Im Rahmen der Erfindung liegen noch weitere denkbare Werkzeugdaten.
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Mit dem Richten und Vermessen auf einem Richt-/Messgerät erhält das Werkzeug zusätzliche Daten, die dem zentralen Rechner übermittelt werden. Dies geschieht über eine Aufnahme-/Ausgabeeinheit, die mit dem zentralen Rechner verbunden ist. Die Aufnahme-/Ausgabeeinheit kann dabei auch als Druckernachbildung die Daten der Steuerung des Richt-/Messgeräts übernehmen.
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Wird das Werkzeug im Speicher einer Bearbeitungsmaschine abgelegt, so werden die Daten des Werkzeugs über eine Aufnahme-/Ausgabeeinheit auch in die Maschinensteuerung eingelesen. Dabei kann der Transfer der Daten vom zentralen Rechner in die Maschinensteuerung auch über eine Nachbildung von Tastureingaben erfolgen. Bei Veränderungen der Werkzeugdaten aufgrund des Einsatzes in der Maschine erfolgt eine Synchronisation der Daten zwischen der Maschinensteuerung und dem zentralen Rechner; spätestens zum Zeitpunkt, wenn das Werkzeug aus der Maschine entnommen wird.
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In einem einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, die entsprechenden Daten per Hand in den zentralen Rechner oder, bei Übergabe des Werkzeuges an eine Maschine, auch in die Maschinensteuerung einzulesen. Dann aber unterliegen die Daten bzw. die Dateneingabe möglichen Fehlern, was vermieden werden soll. Aus diesem Grunde wird bevorzugt, die Werkzeugdaten über Lese-/Aufnahme- und/oder Ausgabeeinheiten, die mit dem zentralen Rechner verbunden sind, zu transferieren. Dies kann über Kabel oder schnurlos erfolgen.
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Sämtliche Werkzeugbewegungen sollen über einen mobilen Werkzeugspeicher, zum Beispiel einen Rollenwagen, erfolgen. Hierdurch wird die Handhabung der Werkzeuge erleichtert, da mehrere Werkzeuge gemeinsam an ihre Bestimmungsorte gefahren werden können. Zur Vereinfachung der Informationsbeschaffung für den Bediener wird diesem mobilen Werkzeugspeicher ein Rechner zugeordnet. In einer einfachen Ausführung kann dieses der zentrale Rechner sein; ansonsten sind es lokale Rechner, die jedoch mit dem zentralen Rechner verbunden sind, damit die Aktualität der Daten immer gewährleistet ist. Dabei liegt natürlich im Rahmen der Erfindung, dass dieser mobile Speicher auch selbstfahrend ausgebildet werden kann, wobei eine Führung an Schienen oder an einer Hängebahn möglich ist.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist vor allem auch für die Werkzeugkommissionierung einsetzbar. Dabei werden die geplanten Arbeitsvorgänge je Arbeitsplatz/Maschine im zentralen Rechner vorgegeben. Manuell auszuführende Arbeitsvorgänge haben eine Liste der benötigten Werkzeug. Automatisch abzuwickelnde Arbeitsvorgänge besitzen ein maschinencodiertes Bearbeitungsprogramm, aus dem der zentrale Rechner mit Hilfe eines speziellen Algorithmus die benötigten Werkzeuge ermittelt. Mit der vorgegebenen Reihenfolge der Arbeitsvorgänge an den Arbeitsplätzen/Maschinen der Produktionsstätten sind damit auch die benötigten Werkzeug festgelegt. Im zentralen Rechner erfolgt dementsprechend die Werkzeugvorplanung, die festlegt, welche Maschinen in nächster Zeit welches Werkzeug benötigen. Auf dieser Basis und der Tatsache, dass der zentrale Rechner zu jedem Zeitpunkt weiss, wo sich die Werkzeug befinden und welchen Status sie auch bezüglich ihrer Abnutzung aufweisen, ermittelt der Rechner die Werkzeuge, die für die Ausführung eines geplanten Arbeitsvorgangs an einem Arbeitsplatz/Maschine möglich sind. Das Resultat ist eine Liste des tatsächlichen Werkzeugbedarfs, auf deren Basis die Bereitstellung/Kommissionierung der Werkzeuge erfolgt.
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Dadurch dass der zentrale Rechner für jeden Arbeitsplatz/jede Maschine weiss, welche Werkzeuge für die geplanten Arbeitsvorgänge notwendig sind, erhält der Bediener auch die Information, welche Werkzeuge nicht mehr am Arbeitsplatz/Maschine benötigt werden und kann dementsprechend die Werkzeuge vom Arbeitsplatz/Maschine entfernen und in einem Speicher ablegen.
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Handelt es sich um einen selbstfahrenden Speicher, so kann nunmehr der Werkzeugtransport zu den Arbeitsplätzen, Maschinen und Speichern auch vollautomatisch erfolgen.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine schematische Darstellung von Elementen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Bereitstellen von Werkzeugen für das Herstellen und/oder Bearbeiten von Gegenständen;
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2a) und 2b) schematische Rechnerarchitekturen bei unterschiedlichen Anwendungsfällen des erfindungsgemässen Verfahrens.
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Gemäss 1 werden die Werkzeuge in einem Rollwagen 1 kommissioniert. Dort sind eine Mehrzahl von Werkzeugen 2 in verschiedenen Ebenen auf Tablaren 3 angeordnet.
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Links neben dem Rollwagen 1 ist ein Werkzeug 2 und ein Identifikationsschild 14 für einen Ablageplatz vergrössert separat dargestellt, wobei an dem Werkzeug 2 und dem Identifikationsschild 14 des Ablageplatzes ein Barcode 4 erkennbar ist, der Daten und insbesondere Identifikation – Informationen für das Werkzeug 2 und/oder den Ablageplatz beinhaltet.
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Zum Erkennen des Barcodes 4 ist dem Rollwagen 1 eine Leseeinheit 15 zugeordnet, die über ein Kabel 6 mit einem zentralen Rechner 7 verbunden ist. Der zentrale Rechner 7 ist an einer Stirnwand 8 des Rollwagens 1 vorgesehen.
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Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Der Bediener des Rollwagen 1 gibt am zentralen Rechner den Arbeitsvorgang ein, der an einer Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeführt werden soll. Der zentrale Rechner 7 ermittelt im folgenden die für die Ausführung des Vorgangs notwendigen Werkzeuge und erstellt eine Kommissionierliste. Die Kommissionierliste enthält die Informationen, an welchen Ablageorten sich die benötigten Werkzeuge befinden und welchen Zustand sie aufweisen.
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Der Bediener fährt mit dem Rollwagen 1 zu den Ablageorten wie zum Beispiel Richt- und Messeinrichtung 10, automatische/manuelle Speicher 13 oder die Maschinen 9 und sammelt die Werkzeuge auf seinem Rollenwagen 1. Dabei wird das Werkzeug aus seinem aktuellen Ablageort entnommen, die Identifikation des Werkzeugs 2 und die Identifikation des neue Ablageort 14 auf dem Rollenwagen 1 eingelesen. Mit diesem Vorgang wird der Ablageort des Werkzeugs aktualisiert.
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Werkzeuge, die aufgrund ihrer Abnutzung zuerst neu eingerichtet und vermessen werden müssen, werden mit dem Rollwagen zum Einricht-/Messgerät transportiert und dort abgelegt. Dabei wird wieder zuerst die Identifikation des Werkzeugs 2 und danach die Identifikation des Ablageort 14 am Einricht-/Messgerät mit dem Lesekopf 15 eingelesen. Damit ist der Ablageort des Werkzeugs im zentralen Rechner 7 wieder aktualisiert. Nach dem Einricht- und Messvorgang werden die neuen Werkzeugdaten von der Steuerung 11 über eine Aufnahme- und Ausgabeeinheit 5 an den zentralen Rechner 7 übertragen.
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Nachdem ein Werkzeug neu eingerichtet und vermessen ist, wird es wieder auf den Rollwagen 1 abgelegt. Dabei wird wieder zuerst die Identifikation des Werkzeugs 2 und danach die Identifikation des Ablageort 14 auf dem Rollwagen 1 mit dem Lesekopf 15 eingelesen. Der zentrale Rechner aktualisiert dabei seine Belegungssituation.
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Die auf dem Rollwagen 1 kommissionierten Werkzeuge werden mit dem Rollwagen an die für die Ausführung des Arbeitsvorgangs vorgesehene Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 transportiert. Dort werden die Werkzeuge aus dem Rollwagen 1 entnommen und in den Werkzeugspeicher der Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 abgelegt. Dabei wird zuerst die Identifikation des Werkzeugs 2 und danach die Identifikation des Ablageort 14 auf dem Rollwagen 1 mit dem Lesekopf 15 eingelesen, wobei gleichzeitig der zentrale Rechner 7 notiert, dass sich das Werkzeug nunmehr in der Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 befindet.
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Mit der Übergabe des Werkzeugs in die Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 benötigt eine Maschinensteuerung 12 die Werkzeugdaten. Dabei wird mit Hilfe der Aufnahme-/Ausgabeeinheit 5 eine Tastatureingabe nachgebildet, die die Übertragung der Werkzeugdaten vom zentralen Rechner 7 in die Maschinensteuerung 12 ermöglicht.
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Ist die Arbeit des Werkzeugs 2 in der Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 erledigt oder wird ein Werkzeug nicht mehr in der Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschine 9 benötigt, so wird das Werkzeug 2 wieder von dem Rollwagen 1 abgeholt und sein Vorhandensein in der Maschinensteuerung 12 gelöscht. Vorab werden die aktuellen Daten des Werkzeugs 2 über die Aufnahme-/Ausgabeeinheit 5 an den zentralen Rechner 7 übertragen. Die Belegungsführung erfolgt wieder durch Einlesen der Identifikationscodes mit dem Lesekopf 15 wie oben beschrieben.
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Nicht mehr benötigte Werkzeug werden vom Rollwagen 7 in einem automatischen oder manuellen Speicher 13 der Produktionsstätte abgelegt, bis ein erneuter Bedarf auftritt.
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2a zeigt einen Anwendungsfall bei dem der zentrale Rechner 7 einem Rollwagen 1 zugeordnet ist. In diesem Fall ist zur Bereitstellung der Werkzeuge in der gesamten Produktionsstätte nur ein Rollwagen im Einsatz.
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2b zeigt den Anwendungsfall beim Einsatz mehrerer Rollwagen. Dabei wird der zentrale Rechner
7 losgelöst von den Rollwagen eingesetzt. Den Rollwagen in der Produktionsstätte werden lokale Rechner
17 zugeordnet, die mit dem zentralen Rechner
7 verbunden sind. Auf dem zentralen Rechner
7 sind sämtliche Informationen und Daten abgespeichert. Die Steuerungen der Richt-/Messeinrichtung
11 und der Maschine
9 sind direkt mit dem zentralen Rechner verbunden. Bezugszeichenliste
| 1 | Rollwagen |
| 2 | Werkzeug |
| 3 | Tablar |
| 4 | Barcode |
| 5 | Aufnahme- und Ausgabeeinheit |
| 6 | Kabel-/Funkstrecke zu Lesekopf Identifikation |
| 7 | Zentraler Rechner |
| 8 | Stirnwand |
| 9 | Produktions- bzw. Bearbeitungsmaschinen |
| 10 | Richt-/Messeinrichtung |
| 11 | Steuerung Messeinrichtung |
| 12 | Maschinensteuerung |
| 13 | Automatische/manuelle Werkzeugspeicher |
| 14 | Identifikation Ablageort |
| 15 | Lesekopf Identifikation |
| 16 | Kabel-/Funkstrecke zu Aufnahme-/Ausgabeeinheit |
| 17 | Lokale Rechner |
