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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einstellung wenigstens einer elektrischen Montage-Einrichtung.
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Technischer Hintergrund
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Die Erfindung kann vorzugsweise auf dem Gebiet der Anlagentechnik liegen, z.B. in der industriellen Fertigung. Die Montage-Einrichtung ist insbesondere geeignet zur Montage von Komponenten einer Anlage. Sie ist nicht nur auf die Montage von Komponenten einer Anlage beschränkt, sondern kann auch für die Montage von Komponenten eines Produktes oder anderer Einrichtungen ausgestaltet sein. Es sind auch weitere Anwendungen denkbar.
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Darstellung der Erfindung
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In der Montage von Anlagen und Produkten werden die verwendeten Werkzeuge heute manuell eingestellt. Dies betrifft unter anderem Anzugsmomente, Presskraft und Druck.
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Die die Montage vornehmenden Werker entnehmen die notwendigen Parameter zur Einstellung der Werkzeuge aus Montageanleitungen. Die Werkzeuge werden anschließend für notwendige Handlungen der Montage durch den Werker entsprechend eingestellt. Alternativ können voreingestellte und auch nicht verstellbare Werkzeuge verwendet werden. Demnach werden mehrere Werkzeuge z.B. mehrere Schraubwerkzeuge an einem Arbeitsplatz benötigt. Der Wechsel von Werkzeugen ist entsprechend aufwendig und eine Flexibilität für mehrere Montageaufgaben ist kaum gegeben.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Einstellung von Montage-Einrichtungen, insbesondere von Werkzeugen zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beansprucht eine Vorrichtung zur Einstellung wenigstens einer elektrischen Montage-Einrichtung, wobei diese
- – mit einer Anzahl von Ausgangsschnittstellen, welche mit Eingängen der einen oder mehreren elektrischen Montage-Einrichtungen koppelbar sind und ausgebildet sind, Ausgangssignale auszugeben,
- – mit einer Anzahl von Eingangsschnittstellen, welche mit Ausgängen der einen oder mehreren elektrischen Montage-Einrichtungen koppelbar sind und ausgebildet sind, Eingangssignale zu empfangen,
- – mit einer Anzahl von Eingabeschnittstellen, welche mit Eingängen einer Steuereinrichtung koppelbar sind und ausgebildet sind, Eingabedaten zu empfangen,
- – wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, basierend auf aus den Eingabedaten extrahierten Einstellparametern, Ausgangssignale zu erzeugen und über die Ausgangsschnittstellen auszugeben und die Eingangssignale über die Eingangsschnittstellen aufzunehmen,
- – wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, basierend auf den Eingangssignalen, zur Montage geeignete Einstellparameter abzuleiten und zu überprüfen, ob die extrahierten Einstellparameter den zur Montage geeigneten Einstellparametern entsprechen,
ausgestaltet ist.
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Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Montage von Komponenten einer Anlage.
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Die Montage-Einrichtung ist nicht nur auf die Montage von Komponenten einer Anlage beschränkt, sondern kann auch für die Montage von Komponenten eines Produktes oder anderer Einrichtungen ausgestaltet sein.
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Die Anzahl der Eingangs-, Ausgangs- bzw. Eingabeschnittstellen bzw. System-Schnittstellen kann jeweils von 1 bis n betragen, abhängig von der Beschaffenheit der zu koppelnden Einrichtungen bzw. Komponenten.
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Dabei können Einstellparameter z.B. notwendige Umdrehungen umfassen, die sich aus Anzugsmoment, Presskraft bzw. Druck ergeben, und/oder die Bearbeitungsdauer bei Verwendung der Montageeinrichtung umfassen, die sich aus Komponenteneigenschaften, wie z.B. Materialeigenschaft, Beschaffenheit der Bearbeitungsoberfläche und/oder Größe/Breite des Bohrlochs, Normungen wie Schraubenlänge etc., errechnen lassen.
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Aus den Eingangssignalen können zur Montage geeignete Einstellparameter bzw. bei der Montage verwendete Einstellparameter abgeleitet werden. Dabei können die zur Montage geeigneten Einstellparameter voreingestellt sein und/oder sich aus Messergebnissen durch die verwendete elektrische Montage-Einrichtung während der Montage ergeben.
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Eine elektrische Montage-Einrichtung kann ein Werkzeug, wie z.B. ein akkubetriebener Schrauber, ein elektrischer Bohrer, oder eine Schleifvorrichtung sein.
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Die Komponenteneigenschaften können aus den die Anlagenkomponenten beschreibenden Prozessdaten extrahiert werden.
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Die Eingabedaten können dabei manuell ausgewählte und/oder automatisiert abgeleitete und/oder vorgegebene Aufgaben aus einer bereitgestellten Aufgabenbeschreibung für die Montage umfassen.
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Es kann eine Korrelation zwischen Aufgaben, Komponenteneigenschaften und Einstellparametern hergestellt werden, die in Form einer Matrix oder in Tabellenform ausgestaltet sein kann.
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Damit können die Einstellparameter ermittelt werden. Durch die Rückmeldung der zur Montage erfolgreich angewandten bzw. ggf. geänderten/angepassten Einstellparameter kann die Korrelation korrigiert werden bzw. mit Hilfe eines lernenden Systems angepasst werden. Dabei ist es sinnvoll, dass bei Verwendung mehrerer Montage-Einrichtungen, auch die Einstellparameter für jede Montage-Einrichtung in Beziehung zueinander stehen, um optimale Einstellungen der Montage-Einrichtungen zu erreichen.
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Die Anzeigevorrichtung kann als Monitor bzw. Display und/oder als ein mobiles Gerät mit Display ausgestaltet sein.
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Diese Anzeigevorrichtung kann dabei mit der oben genannten Vorrichtung gekoppelt bzw. in diese integriert sein. Es können an der Anzeigevorrichtung die bereitgestellte Aufgabenbeschreibung und/oder die Eingabedaten angezeigt werden.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein oder mehrere System-Schnittstellen zu in der Anlagentechnik üblicherweise für die Prozessautomatisierung verwendeten Systemen auf, die die Aufgabenbeschreibung und/oder die Eingabedaten liefern. Solche Systeme können beispielsweise ein MES-, PLM/PDM-System bzw. ein ERP-System sein. Aus diesen Systemen können die oben genannten Prozessdaten hergeleitet werden.
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Als Manufacturing Execution System (MES) bzw. Produktionsleitsystem wird eine prozessnah operierende Ebene eines mehrschichtigen Fertigungsmanagementsystems bezeichnet. Das MES zeichnet sich gegenüber ähnlich wirksamen Systemen zur Produktionsplanung, den sog. ERP-Systemen (Enterprise Ressource Planning), durch die direkte Anbindung an verteilte Systeme der Prozessautomatisierung aus und ermöglicht die Führung, Lenkung, Steuerung oder Kontrolle der Produktion in Echtzeit. Dazu gehören klassische Datenerfassung und Aufbereitung wie Betriebsdatenerfassung (BDE), Maschinendatenerfassung (MDE) und Personaldatenerfassung, aber auch alle anderen Prozesse, die eine zeitnahe Auswirkung auf den Fertigungs-/Produktionsprozess haben.
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Product-Lifecycle-Management bzw. Produktlebenszyklusmanagement (PLM) ist ein Konzept zur nahtlosen Integration sämtlicher Informationen, die im Verlauf des Lebenszyklus eines Produktes anfallen. Das Konzept beruht auf abgestimmten Methoden, Prozessen und Organisationsstrukturen und bedient sich üblicherweise bei IT-Systemen für die Aufzeichnung und Verwaltung der Daten. PLM entstand aus dem Produktdatenmanagement (PDM).
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Einstellung wenigstens einer elektrischen Montage-Einrichtung, insbesondere geeignet zur Montage von Komponenten einer Anlage, aufweisend folgende Schritte:
- – Ausgeben von Ausgangsignalen über eine Anzahl von Ausgangsschnittstellen, welche mit Eingängen der einen oder mehreren elektrischen Montage-Einrichtungen gekoppelt werden,
- – Empfangen von Eingangssignalen über eine Anzahl von Eingangsschnittstellen, welche mit Ausgängen der einen oder mehreren elektrischen Montage-Einrichtungen gekoppelt werden,
- – Empfangen von Eingabedaten über eine Anzahl von Eingabeschnittstellen, welche mit Eingängen einer Steuereinrichtung gekoppelt werden,
- – Erzeugen von Ausgangssignalen und Ausgabe derselben über die Ausgangsschnittstellen der Steuereinrichtung basierend auf aus den Eingabedaten extrahierten Einstellparametern,
- – Aufnehmen der Eingangssignale über die Eingangsschnittstellen,
- – Ableiten von basierend auf den Eingangssignalen zur Montage geeigneten Einstellparametern und
- – Überprüfen, ob die extrahierten Einstellparameter den zur Montage geeigneten Einstellparametern entsprechen.
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Die Vorrichtung sieht Mittel/Einheiten bzw. Module zur Durchführung des oben genannten Verfahrens vor, die jeweils hardwaremäßig und/oder firmwaremäßig und/oder softwaremäßig bzw. als Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt ausgeprägt sein können.
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Das oben beschriebene Verfahren kann wie die oben beschriebene Vorrichtung entsprechend weitergebildet werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Anlage mit mindestens einer solchen Vorrichtung vor.
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Die Anlage umfasst dabei mindestens eine Komponente und ist unter anderem durch einen Anlagentyp charakterisiert. Beispiele hierfür sind:
- – eine Automatisierungsanlage,
- – eine Fertigungs- bzw. Produktionsanlage,
- – eine Reinigungsanlage,
- – eine Wasseraufbereitungsanlage,
- – eine Maschine,
- – eine Strömungsmaschine,
- – eine Energieerzeugungsanlage,
- – ein Energienetz,
- – ein Stromverteilungsnetz,
- – ein Kommunikationsnetz,
- – ein Krankenhausinformationssystem.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt bzw. ein Computerprogramm mit Mitteln zur Durchführung des oben genannten Verfahrens, wenn das Computerprogramm(produkt) in einer oben genannten Vorrichtung oder Anlage zur Ausführung gebracht wird.
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Die Erfindung weist weiterhin folgende Vorteile auf:
Die Einstellung von Werkzeugen wird automatisiert. Dies unterstützt den Werker, eine Lücke im Workflow (Arbeitsablauf) zwischen den in der Anlagentechnik üblicherweise für die Prozessautomatisierung verwendeten System und der Werkzeugeinstellung z.B. Anzugsmoment zu schließen. Der Werker kann über die Eingabeschnittstellen jederzeit in den Arbeitsablauf eingreifen bzw. diesen bestätigen und an der Anzeigevorrichtung die Einstellparameter für verschiedene Montage-Einrichtungen bzw. Werkzeuge verfolgen. Fehlerhafte Einstellungen an den Montage-Einrichtungen werden vermieden. Des Weiteren kann der Einsatz von Werkzeugen auf die minimal notwendige Menge an Werkzeugen anstelle von mehreren gleichartigen, aber unterschiedlich eingestellten Werkzeugen reduziert werden.
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Ausführungsbeispiel(e):
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
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Es zeigt
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die Figur eine schematische Darstellung für die erfindungsgemäße Vorrichtung V.
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An die Vorrichtung V sind über Systemschnittstellen S Anbindungen an in der Anlagentechnik üblicherweise für die Prozessautomatisierung verwendete Systeme vorgesehen. Diese können Prozessdaten, vor allem eine Aufgabenbeschreibung und/oder die Eingabedaten liefern. Solche Systeme können beispielsweise ein Manufacturing Execution System MES, ein Enterprise Ressource Planing System ERP und ein Product Lifecycle Management bzw. Product Data Management System PLM/PDM sein.
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Über die Anbindung an das PLM/PDM-System kann der Auf- und Abruf von Aufgaben und/oder auch von Anleitungen erfolgen.
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Über die Anbindung an das MES-System kann eine Zuweisung und/oder Rückmeldung von Aufgaben erfolgen.
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Über die Anbindung an das ERP-System kann eine Zuweisung von Aufgaben und/oder Rückmeldung von Aufgaben geleitet werden.
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Eine Ausgangsschnittstelle A zu Montage-Einrichtungen, vor allem Werkzeugen W1, W2 oder weiteren Werkzeugen kann Ausgangssignale zum Einspielen von Einstellparametern P, z.B. Anzugsmoment eines Schraub-Werkzeugs, bereitstellen. Eine Eingangsschnittstelle E kann zum Rücklesen/Empfangen von Einstellwerten bzw. -parametern R verwendet werden. Diese Einstellparameter entsprechen in der Regel während der Montage realisierten Werten bzw. erfolgreich während der Montage verwendeten Einstellparametern. Diese Einstellparameter R kann ein Werker mit Hilfe einer Eingabeschnittstelle, z.B. einer Tastatur oder eines einfachen Tasters, bestätigen. Es kann eine weitere Rückmeldung der Einstellparameter R an die oben genannten Systeme MES und/oder ERP erfolgen.
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Es ist auch möglich, dass ein Werker die Einstellparameter manuell an der Eingabeschnittstelle I eingibt.
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Parameter wie Anzugsmomente oder Einpresskräfte können in rechnerinterpretierbarer Form bereitgestellt sein. Diese sind oft 3D-Modellen entnehmbar oder alternativ aus den erstellbaren Konstruktionszeichnungen extrahierbar für die Montageanleitung. Dann wird ein Werker an einer Anzeigevorrichtung AZ einer Steuereinrichtung ST die Parameter mit Hilfe der Eingabeeinrichtung manuell entnehmen. Es ist eine automatisierte Extraktion der Einstellparameter möglich, indem mit Schlüsselworten in den von den Systemen erhaltenen Aufgabenbeschreibungen und Prozessdaten gesucht wird. Die Schlüsselworte stammen aus Normen, die es beispielsweise für Bohrungen, Oberflächengüte gibt, bzw. sie stammen aus einer Rückmeldung von am Werkzeug vorgenommenen Messungen z.B. (Nm; MXX für Schrauben o.ä.).
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Es ist auch denkbar, dass Aufgaben vordefiniert sind.
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Es kann eine Korrelation zwischen Aufgaben, Komponenteneigenschaften und Einstellparametern unter anderem mit Hilfe der oben beschrieben Aufgabenbeschreibung und der Prozessdaten hergestellt werden, die in Form einer Matrix oder in Tabellenform ausgestaltet sein kann.
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Damit können die Einstellparameter P ermittelt werden. Durch die Rückmeldung der zur Montage erfolgreich angewandter bzw. ggf. geänderter/angepasster Einstellparameter kann die Korrelation korrigiert werden bzw. auch mit Hilfe eines lernenden Systems angepasst werden. Dabei ist wichtig, dass bei Verwendung mehrerer Montage-Einrichtungen, auch die Einstellparameter für jede Montage-Einrichtung in Beziehung zueinander stehen, um optimale Einstellungen der Montage-Einrichtungen zu erreichen.
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Ein erfindungsgemäßes Vorgehen kann wie folgt durchgeführt werden.
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Zur Einstellung wenigstens einer elektrischen Montage-Einrichtung, vor allem Werkzeuge W1, W2, können folgende Schritte durchgeführt werden:
- – Ausgeben von Ausgangsignalen über eine oder mehrere Ausgangsschnittstellen A, welche jeweils mit Eingängen der Werkzeuge W1, W2 koppelbar sind bzw. gekoppelt werden,
- – Empfangen von Eingangssignalen über eine oder ggf. mehrere Eingangsschnittstellen E, welche jeweils mit Ausgängen der Werkzeuge W1, W2 koppelbar sind bzw. gekoppelt werden,
- – Empfangen von Eingabedaten über eine und ggf. mehrere Eingabeschnittstellen I, welche mit nicht dargestellten Eingängen einer Steuereinrichtung ST koppelbar sind bzw. gekoppelt werden,
- – Erzeugen von Ausgangssignalen und Ausgabe derselben über die Ausgangsschnittstellen A der Steuereinrichtung ST basierend auf aus den Eingabedaten extrahierten Einstellparametern P,
- – Aufnehmen der Eingangssignale über die Eingangsschnittstellen E,
- – Ableiten von basierend auf den Eingangssignalen zur Montage geeigneten Einstellparametern R und
- – Überprüfen durch die Steuereinrichtung ST, ob die extrahierten Einstellparameter P den zur Montage geeigneten Einstellparametern R entsprechen.
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Wenn die extrahierten Einstellparameter P den zur Montage geeigneten Einstellparametern R nicht entsprechen, können die extrahierten Einstellparameter P manuell oder mit Hilfe der Eingabedaten geändert werden.
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Aus den Eingangssignalen können zur Montage geeignete Einstellparameter bzw. bei der Montage verwendete Einstellparameter abgeleitet werden. Dabei können die zur Montage geeigneten Einstellparameter voreingestellt sein oder sich aus Messergebnissen durch die verwendete elektrische Montage-Einrichtung während der Montage ergeben.
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Dabei können Einstellparameter z.B. notwendige Umdrehungen umfassen, die sich aus dem Anzugsmoment, Presskraft bzw. Druck ergeben, und/oder die Bearbeitungsdauer bei Verwendung der Montageeinrichtung umfassen, die sich aus Komponenteneigenschaften, wie z.B. Materialeigenschaft, Beschaffenheit der Bearbeitungsoberfläche und/oder Größe/Breite des Bohrlochs, Normungen wie Schraubenlänge etc., errechnen lassen.
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Das Werkzeug, z.B. W1, erhält somit automatisch die Einstellparameter aus der Aufgabe.
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Das Werkzeug, z.B. W1, wird auf Anziehmoment oder Kraft voreingestellt und der Werker kann dann die Aufgabe durchführen. Der Werker bestätigt über die Eingabeschnittstelle I die Durchführung der Aufgabe. Das Werkzeug meldet die aufgebrachte Kraft/Moment an die Steuereinrichtung ST zurück.
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Es kann eine initiale Korrelation der Prozessdaten im System hinterlegt werden. Diese Korrelation kann in Tabellenform bzw. Matrixform ausgeführt werden. Die Korrelation erlaubt nachträgliche Ergänzungen. Ergänzungen können weitere Fähigkeiten eines Werkzeugs sein. Oder auch neue Werkzeuge betreffen. Die Korrelationen beschreiben Umdrehungen pro Zeiteinheit, Abtragsleistung pro Zeit unter Verwendung von Schleifmaterial u.ä.
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Als Einstellparameter R zur Rückmeldung an die Steuereinrichtung ST können folgende realisierte Werte gelten:
- – Prozessrückmeldungen vom Werkzeug, z.B. Messergebnisse während der Montage wie z.B. Anzugsmoment o.ä.
- – Eingabe von Messergebnissen durch den Werker, der eine manuelle Prüfung oder Messung vornimmt.
- – Ableiten eines Messergebnisses aus Prozessbeobachtung, z.B. Durchführungsdauer, Startwert und Folgeschritte.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
