DE102017103866A1 - Method for operating a workpiece machining system, and workpiece machining system - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage wird während eines Bearbeitungsprozesses mindestens eine Prozess-Antwortgröße, die aus der Durchführung des Bearbeitungsprozesses resultiert, mindestens mittelbar erfasst (112). Es wird vorgeschlagen, dass während des Bearbeitungsprozesses (110) die erfasste Prozess-Antwortgröße mit der Grenze verglichen wird (114) und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion erfolgt (118) .In a method for operating a workpiece machining system, during a machining process at least one process response variable resulting from the execution of the machining process is detected at least indirectly (112). It is suggested that during the process of processing (110) the detected process response is compared to the limit (114) and an action is taken (118) depending on the result of the comparison.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere einer Plattenbearbeitungsanlage, sowie eine Werkzeugmaschine nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.The invention relates to a method for operating a workpiece processing system, in particular a plate processing system, and a machine tool according to the preambles of the independent claims.
Eine Werkzeugmaschine in Form einer Plattenbearbeitungsanlage ist beispielsweise aus der
Vom Markt her sind noch andere Werkzeugmaschinen in Form von Plattenbearbeitungsanlagen zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken bekannt. Hierzu gehören beispielsweise sogenannte „Nestingmaschinen“, bei denen das plattenförmige Werkstück beispielsweise mit Fräseinrichtungen und/oder Bohreinrichtungen bearbeitet wird.From the market, other machine tools in the form of plate processing plants for the processing of plate-shaped workpieces are known. These include, for example, so-called "nesting machines", in which the plate-shaped workpiece is processed for example with milling and / or drilling equipment.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage bereitzustellen und eine Werkstückbearbeitungsanlage zu schaffen, mit denen sehr effizient ein qualitativ hochwertiges Arbeitsergebnis erzielt werden kann. Dabei sollen die Anforderungen an eine Bedienperson der Werkzeugmaschine möglichst gering sein.It is an object of the present invention to provide a method for operating a workpiece machining system and to provide a workpiece machining system with which a high-quality work result can be achieved very efficiently. The requirements for an operator of the machine tool should be as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Werkstückbearbeitungsanlage mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der beigefügten Zeichnung. Dabei können diese Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen erfindungswesentlich sein.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and a workpiece machining system with the features of the independent claim. Advantageous developments of the invention are specified in subclaims. In addition, the invention features essential features in the following description and in the accompanying drawings. These features may be essential to the invention both alone and in different combinations.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass während des Bearbeitungsprozesses die erfasste Prozess-Antwortgröße mit der Grenze verglichen wird, und dass abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion ausgelöst werden kann.The inventive method is characterized in particular by the fact that during the processing process, the detected process response variable is compared with the limit, and that depending on the result of the comparison, an action can be triggered.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist es, dass sowohl die Produktion von Fehlteilen als auch Beschädigungen des Werkzeugs der Werkstückbearbeitungsmaschine vermieden werden können. Dies wird erreicht, indem für jeden Bearbeitungsprozess individuelle Grenzen für die Prozess-Antwortgrößen vorgegeben werden. Unnötig große Toleranzwerte werden hierdurch vermieden, so dass die Werkstückbearbeitungsanlage mit bestmöglicher Effizienz betrieben werden kann.An advantage of the method according to the invention and the machine tool according to the invention is that both the production of defective parts and damage to the tool of the workpiece processing machine can be avoided. This is achieved by setting individual limits for the process response quantities for each machining process. Unnecessarily large tolerance values are thereby avoided, so that the workpiece machining system can be operated with the best possible efficiency.
Es versteht sich, dass das Auslösen einer Aktion abhängig vom Ergebnis des Vergleichs nicht bedeutet, dass in jedem Falle eine Aktion ausgelöst wird. Vielmehr kann es selbstverständlich auch sein, dass dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs lautet, dass die Prozess-Antwortgröße die Grenze nicht erreicht bzw. nicht erreicht hat, keinerlei Aktion ausgelöst und stattdessen der Bearbeitungsprozess unbeeinflusst weitergeführt wird.It is understood that the triggering of an action, depending on the result of the comparison, does not mean that an action is triggered in each case. Rather, it can also be obvious that if the result of the comparison is that the process response variable has not reached or has not reached the limit, no action is triggered and instead the processing process is continued uninfluenced.
Dabei versteht sich grundsätzlich natürlich, dass dann, wenn während eines Bearbeitungsprozesses ein Grenzwert überschritten und eine Aktion ausgelöst wird, zu einem späteren Zeitpunkt während des selben Bearbeitungsprozesses dann, wenn der Grenzwert nicht mehr überschritten wird, die Aktion wieder rückgängig gemacht werden kann. Hierdurch kann also bereits während eines Bearbeitungsprozesses eine Anpassung an sich ändernde Bearbeitungsbedingungen, beispielsweise verursacht durch das Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten im Werkstück, erfolgen.In principle, of course, it goes without saying that if a limit value is exceeded during an editing process and an action is triggered, the action can then be reversed at a later time during the same machining process when the limit value is no longer exceeded. As a result, adaptation to changing processing conditions, for example caused by the presence of irregularities in the workpiece, can already take place during a machining process.
Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst vor einem vorgesehenen Bearbeitungsprozess ein Datensatz aus einer Datenbank ausgewählt wird. Dieser verknüpft eine Grenze der Prozess-Antwortgröße mit mindestens einer Prozess-Vorgabegröße, die eine Rahmenbedingung eines Bearbeitungsprozesses vorgibt. Der Datensatz wird aus einer Mehrzahl von Datensätzen derart ausgewählt, dass die Prozess-Vorgabegröße(n) des Datensatzes bestmöglich mit der bzw. den jeweiligen Prozess-Vorgabegröße(n) des vorgesehenen Bearbeitungsprozesses übereinstimmt bzw. übereinstimmen. Der jeweilige Bearbeitungsprozess wird somit durch die Prozess-Vorgabegrößen definiert, welche vorgesehene Rahmenbedingungen, unter denen der vorgesehene Bearbeitungsprozess ablaufen soll, beschreiben. Somit wird ein Bearbeitungsprozess bereits mit solchen Prozess-Antwortgrößen begonnen und durchgeführt, welche für einen vorgesehenen Bearbeitungsprozess bestmöglich geeignet sind.A first development of the method according to the invention is characterized in that first of all a data record is selected from a database before an intended processing process. This links a limit of the process response variable to at least one process specification variable that specifies a framework condition of a processing process. The data set is selected from a plurality of data records such that the process input variable (s) of the data record best match the respective process input variable (s) of the intended processing process. The respective machining process is thus defined by the process specification variables, which describe intended framework conditions under which the intended machining process should run. Thus, a machining process is already started and carried out with those process response variables which are best suited for a planned machining process.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Prozess-Antwortgröße mindestens eine Größe aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Größe, die eine Temperatur an einem Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Auslenkung eines Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Frequenz), die eine Schwingung eines Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Frequenz), die eine Schwingung an einer Werkzeuglagerung während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Stromaufnahme), die eine Leistung eines Werkzeugantriebs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Stromaufnahme), die eine Leistung eines Vorschubantriebs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und/oder des Werkstücks charakterisiert. Diese Prozess-Antwortgrößen beschreiben einen Ist-Zustand eines Bearbeitungsprozesses sehr genau und sind darüber hinaus mit einfachen Mitteln, beispielsweise üblichen Sensoren, zu erfassen bzw. zu ermitteln.A further embodiment of the method according to the invention provides that the process response variable comprises at least one variable from the following group: a variable that is a temperature at a tool during the Machining process characterized; a quantity that characterizes a deflection of a tool during the machining process; a quantity (for example, a frequency) that characterizes a vibration of a tool during the machining process; a quantity (for example, a frequency) that characterizes a vibration on a tool storage during the machining process; a quantity (eg, a current consumption) that characterizes a power of a tool drive during the machining process; a quantity (eg, a current consumption) that characterizes a power of a feed drive during the machining process; a quantity that characterizes a feed rate of the tool and / or the workpiece. These process response quantities describe an actual state of a machining process very accurately and, moreover, can be detected or determined by simple means, for example conventional sensors.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Prozess-Vorgabegröße mindestens eine Größe aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Größe (beispielsweise eine Materialangabe, eine Werkstückabmessung, eine Werkstückdicke, sowie spezifische Materialeigenschaften wie Dichte, Zusammensetzung, Struktur, Art einer Beschichtung, eventuell auch zusammengefasst durch eine Identifikationsnummer des Materials), die eine Eigenschaft des Werkstücks charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Art und Typ des Werkzeugs und seine Identifikationsnummer, ein Alter oder ein Zustand des Werkzeugs bzw. eine Bearbeitungsstrecke des Werkzeugs, beispielsweise ein Schnittweg einer Schneide), die eine Eigenschaft eines Werkzeugs charakterisiert; eine Größe, die eine Eingreiftiefe eines Werkzeugs in ein Werkstück charakterisiert; eine Größe (beispielsweise „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“), die ein Qualitätsziel an dem bearbeiteten Werkstück charakterisiert. Diese aufgezählten Prozess-Vorgabegrößen beschreiben die Rahmenbedingungen, unter denen der vorgesehene Bearbeitungsprozess ausgeführt wird bzw. ausgeführt werden soll, sehr präzise und vollständig.Furthermore, it is proposed that the process specification size comprise at least one variable from the following group: a size (for example a material specification, a workpiece dimension, a workpiece thickness, as well as specific material properties such as density, composition, structure, type of coating, possibly also combined by a Identification number of the material) characterizing a property of the workpiece; a size (for example, a type and type of the tool and its identification number, an age or a state of the tool or a machining path of the tool, for example a cutting path of a cutting edge), which characterizes a property of a tool; a size characterizing an engagement depth of a tool into a workpiece; a size (eg, "very good," "good," "satisfactory") that characterizes a quality objective on the machined workpiece. These enumerated process preselected quantities very precisely and completely describe the framework conditions under which the intended machining process is to be carried out or to be carried out.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Prozess-Antwortgröße mit einem zweiten Grenzwert, der fest vorgegeben ist, verglichen wird und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion erfolgt. Hierdurch wird sichergestellt, dass bestimmte absolute Grenzwerte, welche also unabhängig von den Prozess-Vorgabegrößen sind, keinesfalls überschritten (oder, bei bestimmten Grenzwerten, unterschritten) werden. Hierdurch wird die Anlagensicherheit nochmals erheblich erhöht, und es werden Beschädigungen sowohl am Werkzeug als auch an sonstigen Einrichtungen der Plattenbearbeitungsanlage vermieden.A further embodiment provides that the process response variable is compared with a second limit value, which is fixed, and an action takes place depending on the result of the comparison. This ensures that certain absolute limit values, which are thus independent of the process default values, are never exceeded (or, in the case of certain limit values, undercut). As a result, the plant safety is again significantly increased, and it will be damaged both on the tool and other facilities of the plate processing plant avoided.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Aktion eine Veränderung einer Vorschubgeschwindigkeit eines Werkzeugs und/oder Werkstücks und/oder eine Veränderung einer Drehgeschwindigkeit eines Werkzeugs umfasst. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs - bei einer Plattenaufteilsäge also die Vorschubgeschwindigkeit des Sägewagens - ist eine besonders wichtige und effiziente Stellgröße, um bei einem Bearbeitungsprozess die Prozess-Antwortgröße (in der Sprache der Regelungstechnik also die Regelgröße) zu beeinflussen. Ähnliches gilt auch dann, wenn das Werkzeug stationär und stattdessen das Werkstück bewegt wird für die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks. Auch die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs ist eine effiziente Stellgröße. Es versteht sich, dass bei einer komplexeren Steuer- und/oder Regelstrategie auch sowohl die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs oder des Werkstücks als auch die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs verändert werden können.It is particularly preferred if the action comprises a change in a feed rate of a tool and / or workpiece and / or a change in a rotational speed of a tool. The feed rate of the tool - in the case of a panel sizing saw, that is the feed rate of the saw carriage - is a particularly important and efficient manipulated variable in order to influence the process response variable (in the language of control engineering, ie the controlled variable) during a machining process. The same applies if the tool is stationary and instead the workpiece is moved for the feed rate of the workpiece. The rotational speed of the tool is also an efficient control variable. It is understood that in a more complex control and / or control strategy, both the feed rate of the tool or the workpiece and the rotational speed of the tool can be changed.
In konkreter Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit anhand eines mathematischen Prozessmodells, einer Kennlinie oder eines Kennfelds bestimmt wird. Zwar ist es in einem besonders einfachen Fall grundsätzlich auch möglich, die Vorschubgeschwindigkeit dann, wenn eine Prozess-Antwortgröße eine Grenze erreicht, um einen starren bzw. festen Wert verändern. Wird jedoch ein mathematisches Prozessmodell, eine Kennlinie oder insbesondere ein Kennfeld eingesetzt, kann die Veränderung sowohl unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Bearbeitungsprozesses als auch beispielsweise der Art sowie des Umfangs des Erreichens bzw. Überschreitens der Grenze ermittelt werden, wodurch eine feinfühligere Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit und somit eine bestmögliche Beibehaltung der Effizienz der Werkstückbearbeitungsanlage ermöglicht wird.In a concrete further development, it is proposed that the change in the feed rate be determined on the basis of a mathematical process model, a characteristic curve or a characteristic diagram. Although it is also possible in a particularly simple case in principle, the feed rate, when a process response variable reaches a limit, change by a fixed or fixed value. However, if a mathematical process model, a characteristic curve or in particular a characteristic diagram is used, the change can be determined both taking into account the framework conditions of the machining process and, for example, the nature and extent of reaching or exceeding the limit, whereby a more sensitive adjustment of the feed rate and thus the best possible maintenance of the efficiency of the workpiece machining system is made possible.
Vorgeschlagen wird ferner, dass die Datensätze auch einen Startwert für die Vorschubgeschwindigkeit umfassen, und dass mindestens dann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit verändert wird (und ein vorgegebenes Qualitätsziel erreicht wurde), ein neuer Datensatz mit der geänderten Vorschubgeschwindigkeit als Startwert erzeugt und abgespeichert wird. Auf diese Weise werden die in den Datensätzen der Datenbank hinterlegten Grenzen präzisiert und erweitert, wodurch sich neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Bearbeitungsprozesse und der Effizienz der Werkstückbearbeitungsanlage ergeben. Vor allem liegt bei dieser Weiterbildung bereits zu Beginn eines Bearbeitungsprozesses eine mutmaßlich optimale Vorschubgeschwindigkeit zur Erreichung eines optimalen Qualitätsziels vor. Darüber hinaus wird durch diese Rückmeldung die durch die Datensätze gebildete Wissensdatenbank erweitert, was für die Entwicklung künftiger verbesserter Werkstückbearbeitungsanlagen hilfreich ist.It is also proposed that the data records also include a start value for the feed rate, and that at least when the feed rate is changed (and a predetermined quality target has been reached), a new data record with the changed feed rate is generated and stored as start value. In this way, the limits set in the datasets of the database are specified and extended, which opens up new possibilities for improving the machining processes and the efficiency of the workpiece machining center. Above all, in this development, already at the beginning of a machining process, a presumably optimum feed rate is present in order to achieve an optimum quality goal. Moreover, this feedback extends the knowledge base formed by the records, which is for the Development of future improved part machining equipment is helpful.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass die Vorschubgeschwindigkeit soweit maximiert wird, dass die mindestens eine erfasste Prozess-Antwortgröße den entsprechenden Grenzwert gerade nicht erreicht. Hier wird also quasi ein echter geregelter Betrieb der Werkstückbearbeitungsanlage realisiert, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit (des Werkzeugs und/oder des Werkstücks) bereits während des Bearbeitungsprozesses an einen maximal möglichen Wert herangeführt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit tastet sich somit „lernend“ an den optimalen Wert heran. So wird beispielsweise mit dem fortschreitenden Verschleiß des Werkzeugs die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend angepasst. Hierdurch wird die Werkstückbearbeitungsanlage immer mit der maximal möglichen Vorschubgeschwindigkeit betrieben, wodurch sehr kurze Bearbeitungszeiten und somit eine sehr gute Effizienz der Plattenbearbeitungsanlage realisiert werden können.In a particularly advantageous variant, it is provided that the feed rate is maximized to such an extent that the at least one detected process response variable just does not reach the corresponding limit value. In this case, a quasi genuine controlled operation of the workpiece processing system is realized, in which the feed rate (of the tool and / or of the workpiece) is already brought to a maximum possible value during the machining process. The feed rate thus approaches "learning" to the optimum value. For example, with the progressive wear of the tool, the feed rate is adjusted accordingly. As a result, the workpiece machining system is always operated at the maximum possible feed rate, whereby very short processing times and thus a very good efficiency of the plate processing system can be realized.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die von dem Ergebnis des Vergleichs abhängige Aktion von der Art der Prozess-Antwortgröße, welche mit dem Grenzwert verglichen wird, abhängt. Dies bedeutet zum Beispiel, dass beispielsweise dann, wenn eine Auslenkung des Werkzeugs einen Grenzwert erreicht, zunächst die Vorschubgeschwindigkeit reduziert wird. Wird dann (wenn das Werkzeug ein Sägeblatt ist) ein minimaler Grenzwert für einen Zahnvorschub fz erreicht, wird als Aktion ein Werkzeugwechsel ausgelöst. Der Zahnvorschub fz ist dabei wie folgt definiert:
- Vf
- = Vorschubgeschwindigkeit
- z
- = Anzahl der Zähne des Werkzeugs
- Ns
- = Drehzahl des Werkzeugs
- V f
- = Feed rate
- z
- = Number of teeth of the tool
- N s
- = Speed of the tool
Darüber hinaus kann beispielsweise optional die Bedienperson angewiesen werden, das bei diesem Bearbeitungsprozess bearbeitete Werkstück besonders genau im Hinblick auf die erreichte Qualität zu inspizieren.In addition, for example, optionally the operator can be instructed to inspect the machined in this machining process workpiece particularly accurate in terms of quality achieved.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn dann, wenn während eines Bearbeitungsprozesses unterschiedliche Prozess-Antwortgrößen mit jeweiligen Grenzwerten verglichen werden und festgestellt wird, dass mehrere der Prozess-Antwortgrößen den jeweiligen Grenzwert überschreiten, die Aktion entsprechend einer Rangfolge der Prozess-Antwortgrößen erfolgt. Dies ist sehr einfach zu programmieren.It is also advantageous if, during a processing process, different process response variables are compared with respective limit values and it is determined that a plurality of the process response variables exceed the respective limit value, the action takes place in accordance with a ranking of the process response variables. This is very easy to program.
Beispielhaft für eine Plattenaufteilsäge hätte beispielsweise die Prozess-Antwortgröße „Auslenkung des Werkzeugs“ oberste Priorität, da eine Überschreitung des Grenzwerts nicht nur zur Produktion von Fehlteilen führen kann, sondern sogar eine Beschädigung der Plattenaufteilsäge selbst zur Folge haben könnte. An zweiter Stelle stünde die Prozess-Antwortgröße „Schwingung des Werkzeugs“, also beispielsweise die Frequenz. Auch hier führt eine Überschreitung des Grenzwerts zu einer erheblichen Reduzierung der Bearbeitungsqualität, da hierdurch vor allem Kantenausbrüche und ein Wellenschnitt hervorgerufen werden. Darüber hinaus wird hierdurch der Werkzeugverschleiß erhöht. An dritter Stelle in der Rangfolge stünde die Antriebsleistung jenes Antriebs, welcher das Werkzeug in Drehung versetzt, und zwar hier eine Überschreitung eines oberen Grenzwerts. Eine Überschreitung des oberen Grenzwerts führt zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß und damit auf Dauer zu einer Reduzierung der Bearbeitungsqualität. Auch könnte auf Dauer ein Schaden am Antrieb entstehen. An vierter Stelle der Rangfolge steht die Prozess-Antwortgröße „Werkzeugtemperatur“. Hier führt ein Überschreiten des Grenzwerts zum Verlust der Werkzeugstabilität und damit zu einer resultierenden Beschädigung des Werkzeugs beispielsweise durch eine verstärkte Auslenkung. Auch wird das Werkzeug durch Ablagerungen an den Schneiden besonders stark verschmutzt, wodurch ebenfalls die Prozessqualität reduziert wird. An letzter Stelle in der Rangfolge stünde die Antriebsleistung jenes Antriebs, welcher das Werkzeug in Drehung versetzt, und zwar hier eine Unterschreitung eines unteren Grenzwerts. Eine solche Unterschreitung deutet auf eine zu geringe Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs hin, was zum Beispiel zu einem höheren Werkzeugverschleiß und zu einer unerwünschten Temperatursteigerung führen kann.For example, for a panel sizing saw, the process response "tool deflection" would have top priority, as exceeding the threshold may not only result in the production of mismatches, but may even result in damage to the panel sizer itself. In second place would be the process response variable "vibration of the tool", so for example the frequency. Here, too, exceeding the limit value leads to a considerable reduction in the quality of processing, since this mainly causes edge breakouts and a wave cut. In addition, this tool wear is increased. In third place in the ranking would be the drive power of that drive, which sets the tool in rotation, and here an exceeding of an upper limit. Exceeding the upper limit value leads to increased tool wear and, in the long run, to a reduction of the machining quality. In the long term damage to the drive could also occur. Fourth in the ranking is the process response "tool temperature". Here, exceeding the limit value leads to the loss of tool stability and thus to a resulting damage to the tool, for example due to an increased deflection. Also, the tool is particularly heavily contaminated by deposits on the cutting, which also reduces the process quality. In the last place in the ranking would be the drive power of that drive, which sets the tool in rotation, and here falls below a lower limit. Such an undershoot indicates a too low feed rate of the tool, which can lead, for example, to a higher tool wear and to an undesirable increase in temperature.
Bei einer erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage ist als Weiterbildung vorgesehen, dass sie mindestens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Prozess-Antwortgröße umfasst. Dies ist einfach realisierbar und gestattet eine zuverlässige Erfassung der Prozess-Antwortgröße.In a workpiece machining system according to the invention, it is provided as a development that it comprises at least one sensor device for detecting the process response variable. This is easy to implement and allows reliable detection of the process response size.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Leistung eines Vorschubantriebs und/oder eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Leistung eines Antriebs eines Werkzeugs und/oder eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehzahl eines Werkzeugs im Bereich des jeweiligen Antriebs angeordnet sind/ist, vorzugsweise in diesen integriert sind/ist. Dies gestattet eine sehr zuverlässige Erfassung der jeweiligen Prozess-Antwortgröße.In a further development, it is proposed that a sensor device for detecting a power of a feed drive and / or a sensor device for detecting a power of a drive of a tool and / or a sensor device for detecting a rotational speed of a tool in the region of the respective drive is / is preferably are integrated in these. This allows a very reliable detection of the respective process response size.
Ferner ist möglich, dass eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Temperatur des Werkzeugs und/oder eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Auslenkung des Werkzeugs an einem Werkzeughalteabschnitt angeordnet sind/ist und berührungslos arbeitet/arbeiten. Auf diese Weise wird eine sehr robuste Erfassung dieser Prozess-Antwortgrößen realisiert. Furthermore, it is possible for a sensor device for detecting a temperature of the tool and / or a sensor device for detecting a deflection of the tool to be arranged on a tool holding section and to operate / operate without contact. In this way a very robust detection of these process response quantities is realized.
Besonders vorteilhaft ist auch, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit einem übergeordneten Produktionsleitsystem verbunden ist, welches die Prozess-Vorgabegrößen vorgibt. Ein solches Produktionsleitsystem kann beispielsweise ein System sein, welches einen Plan generiert hat, anhand dessen einzelne Teile hergestellt werden sollen. Durch einen solchen Plan wird auch die Anzahl der einzelnen Werkstücke vorgegeben. Auch das Material der Werkstücke kann auf diese Weise vorgegeben sein.It is also particularly advantageous if the control and / or regulating device is connected to a superordinate production control system, which specifies the process default variables. Such a production control system may, for example, be a system which has generated a plan by means of which individual parts are to be produced. Such a plan also specifies the number of individual workpieces. Also, the material of the workpieces can be specified in this way.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage sieht vor, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ein Regelkreis zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und/oder zur Regelung der Drehzahl des Werkzeugs in Antwort auf mindestens eine erfasste Prozess-Antwortgröße realisiert ist. Somit wird noch während des Bearbeitungsprozesses sofort auf Änderungen der erfassten Prozess-Antwortgröße reagiert, wodurch ein optimales Bearbeitungsergebnis realisiert werden kann. Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische Draufsicht auf eine Werkstückbearbeitungsanlage in Form einer Plattenaufteilsäge; -
2 eine Ansicht von vorne auf einen Sägewagen der Plattenaufteilsäge von1 ; -
3 eine Draufsicht auf den Sägewagen von2 ; -
4 ein Funktionsschaubild zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben der Plattenaufteilsäge von1 ; und -
5 ein Flussdiagramm des Verfahrens von4 .
-
1 a schematic plan view of a workpiece machining system in the form of a panel sizing saw; -
2 a front view of a saw carriage of the panel sizing of1 ; -
3 a plan view of the saw carriage of2 ; -
4 a functional diagram for explaining a method for operating the panel sizing of1 ; and -
5 a flow chart of the method of4 ,
In
Die Plattenaufteilsäge
In dem Maschinentisch
Zu der Plattenaufteilsäge
Die Steuer- und Regeleinrichtung
Der Sägewagen
Die in
Die Sensoreinrichtung
Ein Bearbeitungsprozess läuft ganz allgemein wie folgt ab: Der Stapel von Werkstücken
Im Einzelnen wird der oben beschriebene Bearbeitungsprozess jedoch gemäß dem in
Das oben erwähnte Produktionsleitsystem kann beispielsweise ein System sein, welches einen Schnittplan generiert hat, anhand dessen einzelne Teile beispielsweise für Möbel aus den einzelnen Platten des Werkstückstapels
Zu den im Funktionsblock
- (1) das Material der Werkstücke des Werkstückstapels
12 sowie die Dicke bzw. Höhe desWerkstückstapels 12 . Die vorgenannten Größen sind also solche, die Eigenschaften des Werkstückstapels12 charakterisieren. - (2) Typ und Art sowie Zustand und/oder Alter bzw. Laufzeit des Hauptsägeblatts
56 , also Größen, die Eigenschaften des Werkzeugs charakterisierenden. - (3) Die sogenannte Eingreiftiefe des Werkzeugs in das Werkstück.
- (4) Ein Qualitätsziel am bearbeiteten Werkstück. Dieses Qualitätsziel kann beispielsweise den Wert „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“ aufweisen. Möglich sind aber auch feinere Abstufungen des Qualitätsziels, beispielsweise in Form von Noten oder Punkten. Möglich ist auch, dass das Qualitätsziel durch mehrere Qualitätsmerkmale beschrieben wird, und dass aus diesen beispielsweise nach einem vorgegebenen Gewichtungsschlüssel ein Wert für ein Gesamt-Qualitätsmerkmal ermittelt wird. Darüber hinaus ist es möglich, weitere in der Praxis übliche Werte für Qualitätsmerkmale beispielsweise für die Bewertung von Kantenausbrüchen und von Lageabweichungen einer bearbeiteten Oberfläche zu verwenden.
- (1) the material of the work piece of the
workpiece stack 12 as well as the thickness or height of theworkpiece stack 12 , The abovementioned variables are therefore those which characterize the properties of theworkpiece stack 12 characterize. - (2) Type and type as well as condition and / or age or running time of the
main saw blade 56 , that is, sizes that characterize the properties of the tool. - (3) The so-called engagement depth of the tool in the workpiece.
- (4) A quality target on the machined workpiece. For example, this quality goal may have the value "very good,""good,""satisfactory." But also possible finer gradations of the quality target, for example in the form of grades or points. It is also possible that the quality target is described by several quality features, and that from these, for example, a value for a total quality feature is determined according to a predetermined weighting key. In addition, it is possible to use further standard values for quality features which are customary in practice, for example for the evaluation of edge breakouts and positional deviations of a machined surface.
Entsprechend der im Funktionsblock
Die Prozess-Antwortgrößen sind solche Größen, die sich während der Durchführung des Bearbeitungsprozesses als Reaktion auf die Prozess-Vorgabegrößen ergeben und die von den Sensoreinrichtungen
Es versteht sich, dass die Datensätze der Datenbank die spezifischen Werte von Prozess-Vorgabegrößen nicht nur mit Grenzen von Prozess-Antwortgrößen, sondern mit weiteren Größen verknüpfen können. Beispielsweise kann auch eine Drehzahl des Hauptsägeblatts
Ein Funktionsblock
Ein Funktionsblock
Ein Funktionsblock
Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs im Funktionsblock
In dem Funktionsblock
- 1. Auslenkung As des Hauptsägeblatts
56 , - 2. Schwingungswert dAs des Hauptsägeblatts
56 , - 3. Antriebsleistung Ps (oberer Grenzwert) des Antriebs
60 des Hauptsägeblatts56 , - 4. Temperatur Ts des Hauptsägeblatts
56 , und schließlich - 5. Antriebsleistung Ps (unterer Grenzwert).
- 1. deflection A s of the
main saw blade 56 . - 2. Vibration value dA s of the
main saw blade 56 . - 3. Drive power P s (upper limit) of the
drive 60 of themain saw blade 56 . - 4. Temperature T s of the
main saw blade 56 , and finally - 5. Drive power P s (lower limit).
Grundsätzlich ist hier jedoch anzumerken, dass diese Rangfolge nicht starr sein muss. Vielmehr kann sie abhängen von der Bearbeitungsaufgabe (Funktionsblock
Überschreitet die Auslenkung As des Hauptsägeblattes
- Vf
- = Vorschubgeschwindigkeit
- z
- = Anzahl der Zähne des Werkzeugs
- Ns
- = Drehzahl des Werkzeugs
- V f
- = Feed rate
- z
- = Number of teeth of the tool
- N s
- = Speed of the tool
Wird bei reduzierter Vorschubgeschwindigkeit Vf der minimal zulässige Zahnvorschub fz erreicht oder unterschritten, wird die Bedienperson
Überschreitet der Schwingungswert dAs einen entsprechenden Grenzwert GdAs, wird die Vorschubgeschwindigkeit Vf um einen Wert x2 erhöht. Führt dies nicht zu einer Reduktion des Schwingungswerts dAs, wird die Vorschubgeschwindigkeit Vf beispielhaft um einen Wert
Überschreitet die Antriebsleistung Ps des Antriebs
Überschreitet die Temperatur Ts des Hauptsägeblatts
Unterschreitet die Antriebsleistung Ps des Antriebs
Anders ausgedrückt, werden für die vier Prozess-Antwortgrößen As, dAs, Ps und Ts insgesamt fünf Vergleiche mit entsprechenden Grenzwerten Gi durchgeführt, was im Grunde und dem Prinzip nach fünf separaten Regelkreisen entspricht. Diese Regelkreise sind entsprechend der oben aufgeführten Rangfolge priorisiert. Es versteht sich, dass dann, wenn keiner der Grenzwerte Gi bzw. Gx überschritten bzw. unterschritten wird, keine Aktion erfolgt.In other words, for the four process response quantities A s , dA s , P s and T s, a total of five comparisons are carried out with corresponding limit values G i , which basically corresponds to the principle according to five separate control loops. These control loops are prioritized according to the ranking listed above. It is understood that then, If none of the limit values G i or G x is exceeded or undershot, no action takes place.
Oben wurde erwähnt, dass die Aktion in einer Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit Vf um Werte x1-x5 bestehen kann. Die Größe der Werte x1-x5 kann entweder starr vorgegeben sein, oder sie kann im Funktionsblock
Wie aus
In
Weiterhin möglich ist, dass die Vorschubgeschwindigkeit Vf während eines Bearbeitungsprozesses oder während unmittelbar aufeinanderfolgender Bearbeitungsprozesse am gleichen Werkstück bzw. Werkstückstapel so geregelt wird, dass die erfassten Prozess-Antwortgrößen Ts, As, dAs und Ps die abgespeicherten und mit dem Qualitätsziel verknüpften Prozess-Antwortgrößen nicht überschreiten. Es wird also eine solche Regelung realisiert, der die Vorschubgeschwindigkeit Vf an die optimale (maximale) Vorschubgeschwindigkeit für das vorgegebene Qualitätsziel unter Berücksichtigung des fortschreitenden Werkzeugverschleißes reduziert wird.It is also possible that the feed rate V f is controlled during a machining process or during immediately consecutive machining processes on the same workpiece or stack of work so that the detected process response variables T s , A s , dA s and P s stored and with the quality target do not exceed linked process response sizes. Thus, such a control is realized, the feed rate V f is reduced to the optimal (maximum) feed rate for the given quality target, taking into account the progressive tool wear.
In
In einem Block
In einem Block
Das Verfahren endet in einem Block
Dabei versteht sich grundsätzlich natürlich, dass dann, wenn während des Bearbeitungsprozesses ein Grenzwert überschritten und eine Aktion ausgelöst wird, zu einem späteren Zeitpunkt während des selben Bearbeitungsprozesses dann, wenn der Grenzwert nicht mehr überschritten wird, die Aktion wieder rückgängig gemacht werden kann.In principle, of course, it goes without saying that if a limit value is exceeded during the machining process and an action is triggered, the action can then be reversed at a later time during the same machining process when the limit value is no longer exceeded.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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