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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von Standzeitprognosen für Werkzeuge von Bearbeitungsmaschinen.
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Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, Standzeiten von Werkzeugen für Bearbeitungsmaschinen zu prognostizieren und einen entsprechenden Werkzeugaustausch zu planen.
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Aus der
DE 101 13 543 A1 ist ein Bearbeitungswerkzeug bekannt. Das Bearbeitungswerkzeug umfasst ein Werkzeug, eine Kamera, die ein Bild des Werkzeugs sammelt, und einen Bildprozessor, der auf Grundlage des Bilds, welches von der Kamera gesammelt wird, bestimmt, ob das Werkzeug fehlerhaft ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Erstellung von Standzeitprognosen für Werkzeuge von Bearbeitungsmaschinen anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erstellung von Standzeitprognosen für Werkzeuge von Bearbeitungsmaschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zur Erstellung von Standzeitprognosen für Werkzeuge von Bearbeitungsmaschinen wird erfindungsgemäß für mindestens ein Werkzeug vor einem Ausbau des Werkzeugs aus einer Bearbeitungsmaschine mittels einer Bilderfassungseinrichtung mindestens ein Bild eines Schneidenbereichs des Werkzeugs erfasst und an eine externe Auswerteeinheit übertragen. Prozessdaten und von einem Werker beurteilte Schneidenzustände werden als eine Gesamtexpertise für das Werkzeug erfasst und an die externe Auswerteeinheit übertragen. Das mindestens eine Bild des Schneidenbereichs des mindestens einen Werkzeugs und die Gesamtexpertise für das mindestens eine Werkzeug werden in der externen Auswerteeinheit ausgewertet und daraus eine Standzeitprognose für das Werkzeug und/oder für gleichartige weitere Werkzeuge erstellt.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit mittels einer beispielsweise als eine Fotografiereinrichtung zur Fotodokumentation von Werkzeugenden ausgebildeten Bilderfassungseinrichtung in Verbindung mit einer externen Datenverarbeitung in der externen Auswerteeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Datenübertragung an diese externe Auswerteeinheit eine Möglichkeit geschaffen, vor dem Ausbau des Werkzeugs einen genauen Schneidenzustand festzuhalten. Es werden neben den Prozessdaten, insbesondere vorliegende Maschinenparameter, Prozessspezifikationen, sowie Vorschub- und Lastwerte, auch die vom Werker beurteilten Schneidenzustände zur Gesamtexpertise erfasst, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, über Algorithmen, insbesondere mittels künstlicher Intelligenz, Werkzeugstandzeitprognosen zu erstellen.
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Durch dieses Verfahren und die verwendete Bilderfassungseinrichtung, insbesondere Fotografiereinrichtung, zur Dokumentation, insbesondere Fotodokumentation, von Werkzeugenden und somit eines Werkzeugverschleißes bei der spanenden Bearbeitung und die angeschlossene Datenverarbeitung, insbesondere mittels einer Softwareapplikation, insbesondere mittels künstlicher Intelligenz, wird somit eine, insbesondere automatische, Beurteilung und/oder Bewertung der Werkzeugqualität und eine bessere Prognose zukünftiger Werkzeugstandzeiten für spanende Bearbeitungsprozesse, zum Beispiel Fräsen, ermöglicht.
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Vorteilhafterweise wird die beschriebene Vorgehensweise für mehrere gleichartige Werkzeuge derselben Bearbeitungsmaschine und/oder mehrerer gleichartiger Bearbeitungsmaschinen durchgeführt. D. h. für mehrere gleichartige Werkzeuge derselben Bearbeitungsmaschine und/oder mehrerer gleichartiger Bearbeitungsmaschinen wird vor dem Ausbau des jeweiligen Werkzeugs mittels der Bilderfassungseinrichtung mindestens ein Bild des Schneidenbereichs des Werkzeugs erfasst und an die externe Auswerteeinheit übertragen, Prozessdaten und von einem Werker beurteilte Schneidenzustände werden als Gesamtexpertise für das jeweilige Werkzeug erfasst und an die externe Auswerteeinheit übertragen und die Bilder der Schneidenbereiche der Werkzeuge und die Gesamtexpertisen für die Werkzeuge werden in der externen Auswerteeinheit ausgewertet und daraus wird eine Standzeitprognose für die Werkzeuge und/oder für gleichartige weitere Werkzeuge erstellt.
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Auf Basis der Werkzeugstandzeitprognosen können durchgeführte Prozessoptimierungen genauer bewertet werden. Des Weiteren werden Fertigungsprozesse transparenter und Prozesszeiten können verringert und die Produktivität erhöht werden. Unvorhergesehene Werkzeugausfälle und damit ungeplante Rüstvorgänge werden vermieden. Die Maschinenverfügbarkeit und die Bauteilqualität mittels dieser Werkzeuge hergestellter Bauteile wird deutlich erhöht. Empirisch ermittelte Vorgaben werden verifiziert und Prognosen erstellt, die helfen, das Optimum zu erreichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Vorrichtung zur Erstellung von Standzeitprognosen für Werkzeuge von Bearbeitungsmaschinen,
- 2 schematisch eine Bilderfassungseinrichtung der Vorrichtung aus 1 und ein Werkzeug, und
- 3 schematisch die Bilderfassungseinrichtung der Vorrichtung aus 1 und ein weiteres Werkzeug.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Erstellung von Standzeitprognosen für Werkzeuge 2 von Bearbeitungsmaschinen. Diese Vorrichtung 1 umfasst an der Bearbeitungsmaschine oder an der jeweiligen Bearbeitungsmaschine eine Bilderfassungseinrichtung 3, insbesondere eine Fotografiereinrichtung, zur Fotodokumentation von Werkzeugverschleiß. Diese beispielsweise als Fotografiereinrichtung ausgebildete Bilderfassungseinrichtung 3 kann beispielsweise in einen Handscanner integriert sein, welcher beispielsweise für ein Einlesen von Datenmatrixcodes auf Werkstücken und/oder Werkzeugen 2 verwendet wird. Die Bilderfassungseinrichtung 3 erfasst insbesondere ein Werkzeugende des jeweiligen in der Bearbeitungsmaschine angeordneten Werkzeugs 2, d. h. einen Schneidenbereich 4 des Werkzeugs 2, insbesondere bei einer spanenden Bearbeitung. Die Bearbeitungsmaschine ist insbesondere eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine.
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Die 2 und 3 zeigen die Bilderfassungseinrichtung 3 und zwei verschiedene Werkzeuge 2, insbesondere zur spanenden Bearbeitung.
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In einem Verfahren zur Erstellung von Standzeitprognosen für solche Werkzeuge 2 von Bearbeitungsmaschinen wird mittels dieser Bilderfassungseinrichtung 3 und einer Softwareapplikation eine automatische Beurteilung der Werkzeugqualität ermöglicht.
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Hierfür wird für mindestens ein Werkzeug 2 vor einem Ausbau des Werkzeugs 2 aus der Bearbeitungsmaschine mittels der Bilderfassungseinrichtung 3 mindestens ein Bild eines Schneidenbereichs 4 des Werkzeugs 2 erfasst und an eine externe Auswerteeinheit 9 übertragen, und es werden Prozessdaten P und von einem Werker beurteilte Schneidenzustände als eine Gesamtexpertise für das Werkzeug 2 erfasst und an die externe Auswerteeinheit 9 übertragen. Das mindestens eine Bild des Schneidenbereichs 4 des mindestens einen Werkzeugs 2 und die Gesamtexpertise für das mindestens eine Werkzeug 2 werden dann in der externen Auswerteeinheit 9 ausgewertet und daraus wird eine Standzeitprognose für das Werkzeug 2 und/oder für gleichartige weitere Werkzeuge 2 erstellt.
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Vorteilhafterweise wird die beschriebene Vorgehensweise für mehrere gleichartige Werkzeuge 2 derselben Bearbeitungsmaschine und/oder mehrerer gleichartiger Bearbeitungsmaschinen durchgeführt. D. h. für mehrere gleichartige Werkzeuge 2 derselben Bearbeitungsmaschine und/oder mehrerer gleichartiger Bearbeitungsmaschinen wird vor dem Ausbau des jeweiligen Werkzeugs 2 mittels der Bilderfassungseinrichtung 3 mindestens ein Bild des Schneidenbereichs 4 des Werkzeugs 2 erfasst und an die externe Auswerteeinheit 9 übertragen, Prozessdaten P und von einem Werker beurteilte Schneidenzustände werden als Gesamtexpertise für das jeweilige Werkzeug 2 erfasst und an die externe Auswerteeinheit 9 übertragen und die Bilder der Schneidenbereiche 4 der Werkzeuge 2 und die Gesamtexpertisen für die Werkzeuge 2 werden in der externen Auswerteeinheit 9 ausgewertet und daraus wird eine Standzeitprognose für die Werkzeuge 2 und/oder für gleichartige weitere Werkzeuge 2 erstellt.
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Anhand des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1 gemäß 1 wird das Verfahren im Folgenden detailliert erläutert. Mittels der beispielsweise als Fotografiereinrichtung ausgebildeten Bilderfassungseinrichtung 3 wird, wie beschrieben, mindestens ein Bild des Schneidenbereichs 4 des jeweiligen sich noch in der Bearbeitungsmaschine befindenden Werkzeugs 2 erfasst. Das mindestens eine Bild, insbesondere in Form entsprechender Bilddaten B, wird dann über eine Schnittstelle S1 einer Rechnereinheit 5 an eine Datenverarbeitungseinheit 6 dieser Rechnereinheit 5 übertragen.
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Aus einer Maschinensteuerung 7 der Bearbeitungsmaschine werden die Prozessdaten P über eine weitere Schnittstelle S2 der Rechnereinheit 5 an die Datenverarbeitungseinheit 6 dieser Rechnereinheit 5 übertragen. Die Prozessdaten P können beispielsweise Maschinenparameter der Bearbeitungsmaschine, Prozessspezifikationen, Vorschubwerte und Lastwerte umfassen, beispielsweise Geschwindigkeiten und/oder Motorströme und/oder eine bisherige Standzeit des Werkzeugs 2 und/oder andere Daten.
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Die Rechnereinheit 5 verarbeitet die Bilddaten B, die Prozessdaten P und vorteilhafterweise auch die vom Werker beurteilten Schneidenzustände, verknüpft sie und kommuniziert mit einem Netzwerk 8, insbesondere mit einem Rechnernetzwerk. Beispielsweise werden in der Datenverarbeitungseinheit 6 der Rechnereinheit 5 die Prozessdaten P und die vom Werker beurteilten Schneidenzustände zu einer Gesamtexpertise für das Werkzeug 2 verknüpft und vorteilhafterweise diese Gesamtexpertise und das mindestens eine Bild des Schneidenbereichs 4 des Werkzeugs 2 zu einem Datensatz für das Werkzeug 2 zusammengefasst. Anschließend wird dieser Datensatz über das Netzwerk 8 an die externe Auswerteeinheit 9 übertragen. Über das Netzwerk 8 sind vorteilhafterweise mehrere Bearbeitungsmaschinen, insbesondere deren Rechnereinheiten 5, auf die beschriebene Weise mit der externen Auswerteeinheit 9 zur Datenübertragung verbunden.
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Im Beispiel gemäß 1 wird dieser Datensatz über das Netzwerk 8 zunächst an einen Datenspeicher 10 übertragen. Dieser Datenspeicher 10 speichert den Datensatz und vorteilhafterweise eine Mehrzahl weiterer Datensätze weiterer gleichartiger Werkzeuge 2 derselben Bearbeitungsmaschine und/oder mehrerer gleichartiger Bearbeitungsmaschinen, d. h. insbesondere die entsprechenden verknüpften Bilddaten B und Prozessdaten P.
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Die Auswerteeinheit 9 greift auf diesen Datenspeicher 10 und somit auf den Datensatz oder vorteilhafterweise die Mehrzahl von Datensätzen und die entsprechenden verknüpften Bilddaten B und Prozessdaten P zu und wertet diese aus. Insbesondere stellt sie Zusammenhänge zwischen auffälligen Bildinformationen und Prozessdaten P her. Auf diese Weise kann die Standzeitprognose für das jeweilige Werkzeug 2 und/oder für die gleichartigen Werkzeuge 2 erstellt werden. Beispielsweise kann diese Standzeitprognose nun über das Netzwerk 8 zurück zur jeweiligen Rechnereinheit 5 an der jeweiligen Bearbeitungsmaschine übertragen werden und dem Werker zur Verfügung gestellt werden, so dass daraufhin eine Einsatzzeit und somit ein Austausch des jeweiligen Werkzeugs 2 entsprechend geplant werden kann.
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Die Vorrichtung 1 und das Verfahren sind beispielsweise besonders vorteilhaft bei sehr kundenspezifischen Fräsprozessen, zum Beispiel bei einer Bearbeitung von Kegelrädern. Hierbei ist mit bisher bekannten Methoden eine genaue Prognose der Werkzeugstandzeit aufgrund einer Vielzahl möglicher Einflussgrößen nur schwer möglich. Mittels der hier beschriebenen Vorrichtung 1 und des hier beschriebenen Verfahrens wird es jedoch ermöglicht, den Schneidenzustand eines jeweiligen Werkzeugs 2 vor dem Ausbau mit der Bilderfassungseinrichtung 3 zu erfassen und auf die beschriebene Weise zur externen Auswerteeinheit 9 zu senden. Zusätzlich kann der Werker, der den Austausch des Werkzeugs 2 vornimmt, die Beurteilung der Schneidenzustände, insbesondere die Beurteilung der Schneidkanten des Werkzeugs 2, vornehmen. Neben den Bildern, d. h. den entsprechenden Bilddaten B, werden vorteilhafterweise noch die eigentliche Standzeit des Werkzeugs 2 inklusive prozessbestimmender Prozessdaten P wie Vorschub und/oder Last und/oder weitere Daten übermittelt. Dadurch entsteht auf der externen Auswerteeinheit 9, insbesondere in deren Datenspeicher 10, nach und nach eine große Datenmenge mit markanten Datensätzen, bestehend aus einem Bild der Werkzeugschneide, Prozessparametern P und Werkerbeurteilung. Mit diesen Datensätzen kann dann ein Algorithmus der Auswerteeinheit 9, insbesondere eine so genannte künstliche Intelligenz, Prognosen über die Standzeit von Werkzeugen 2 erstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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