DE102019112166A1

DE102019112166A1 - Verfahren und system zum überwachen einer maschinengesundheit zum verbessern einer auswirkung der maschinenzykluszeit

Info

Publication number: DE102019112166A1
Application number: DE102019112166.3A
Authority: DE
Inventors: Chandra Jalluri; Himanshu Rajoria; David Paul LOW; Annette Januszczak; Paul Frederick Krotke; Stephen John Hermiller
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2019-11-14
Also published as: CN110471366A; US10739754B2; US20190346822A1

Abstract

Die Offenbarung stellt ein Verfahren und System zum Überwachen einer Maschinengesundheit zum Verbessern einer Auswirkung der Maschinenzykluszeit bereit.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen einer Gesundheit eines Bearbeitungswerkzeugs, das in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bilden, und einem Nichtbearbeitungszustand betrieben werden kann. Das Verfahren beinhaltet Bestimmen auf Grundlage eines Maschinengesundheitsprotokolls, das durch das Steuersystem gespeichert ist, ob eine Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll, und Abrufen eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans als Reaktion darauf, dass die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden muss, wobei der zyklische Nichtbearbeitungsplan einen Zeitplan zum Durchführen von einer oder mehreren Wartungsroutinen definiert. Das Verfahren beinhaltet ferner Identifizieren einer primären Wartungsroutine aus der einen oder den mehreren Wartungsroutinen auf Grundlage des zyklischen Nichtbearbeitungsplans und Planen der Maschinengesundheitsroutine mit der primären Wartungsroutine.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Überwachen einer Maschinengesundheit eines Bearbeitungswerkzeugs mit rechnergestützter numerischer Steuerung (computer numerical control - CNC).
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen unter Umständen nicht den Stand der Technik dar.
In großen Produktionsumgebungen sind Dutzende von Bearbeitungswerkzeugen mit rechnergestützter numerische Steuerung (computer numerical control - CNC) konfiguriert, um eine vorprogrammierte Befehlssequenz auszuführen, um verschiedene Bearbeitungsvorgänge zu automatisieren. Zusätzlich zum Bearbeiten werden Bearbeitungswerkzeuge verschiedenen vorbeugenden Wartungsroutinen unterworfen, wie etwa geplanten Werkzeugwechseln, Reinigungsvorgängen und Aufwärmvorgängen, um die Qualität der Teile zu verbessern und Maschinenausfälle zu verhindern, die dazu führen, dass das Bearbeitungswerkzeug offline ist. Während diesen Wartungsvorgängen wird das Bearbeitungswerkzeug in einen Nichtbearbeitungszustand versetzt, in dem die Fertigungsstraße, die das Bearbeitungswerkzeug aufweist, vorübergehend angehalten wird, während das Bearbeitungswerkzeug einer geplanten Wartungsroutine unterworfen wird.
Um die Arbeitsweise des Bearbeitungswerkzeugs besser nachvollziehen zu können und die Planung der Wartungsroutinen zu verbessern, sammeln Hersteller Daten über die Arbeitsweise des Bearbeitungswerkzeugs und von dessen Komponenten. Diese Daten können einen Verlaufstrend bilden, um die Gesundheit des Bearbeitungswerkzeugs einzuschätzen, mögliche Probleme zu identifizieren und die Wartungsroutinen zu definieren, die in regelmäßigen Abständigen an dem Bearbeitungswerkzeug durchgeführt werden sollen. Die Sammlung dieser Daten wird im Allgemeinen während eines Vorgangs durchgeführt, in dem das Bearbeitungswerkzeug in einen Nichtbearbeitungszustand versetzt wird, und kann daher als zu kostspielig in großen Produktionsvorgängen angesehen werden. Diese und andere Probleme werden durch die Lehren der vorliegenden Offenbarung angesprochen.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
In einer Form bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Überwachen einer Gesundheit eines Bearbeitungswerkzeugs, das in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bilden, und einem Nichtbearbeitungszustand betrieben werden kann. Das Verfahren beinhaltet Folgendes: Bestimmen auf Grundlage eines Maschinengesundheitsprotokolls, das durch ein Steuersystem gespeichert ist, ob eine Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll, durch ein Steuersystem; Abrufen eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans als Reaktion darauf, dass die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden muss, durch das Steuersystem; Identifizieren einer primären Wartungsroutine aus der einen oder den mehreren Wartungsroutinen auf Grundlage des zyklischen Nichtbearbeitungsplans durch das Steuersystem; und Planen und Durchführen der Maschinengesundheitsroutine mit der primären Wartungsroutine durch das Steuersystem. Der zyklische Nichtbearbeitungsplan definiert einen Zeitplan zum Durchführen von einer oder mehreren Wartungsroutinen.
In einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes: Bestimmen durch das Steuersystem, ob die primäre Wartungsroutine eine integrative Routine oder eine unabhängige Routine ist; Durchführen der Maschinengesundheitsroutine gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine integrativ ist, durch das Steuersystem; und Durchführen der Maschinengesundheitsroutine und der primären Wartungsroutine nacheinander als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine unabhängig ist, durch das Steuersystem.
In noch einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Durchführen einer vorbestimmten Komponentenanalysengesundheitsroutine als Teil der Maschinengesundheitsroutine und als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine unabhängig ist, durch das Steuersystem, um Daten zu erhalten, die eine Schwingungsreaktion des Bearbeitungswerkzeugs angeben.
In einer Form beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes: Erfassen von Daten von einem Sensor, welche die Schwingungsreaktion des Bearbeitungswerkzeugs angeben, als Teil der Maschinengesundheitsroutine, während die primäre Wartungsroutine durchgeführt wird; und Analysieren der Daten durch das Steuersystem, die erfasst wurden, um einen Gesundheitstrend des Bearbeitungswerkzeugs als Teil der Maschinengesundheitsroutine auszugeben.
In einer weiteren Form definiert das Maschinengesundheitsprotokoll Parameter zum Bestimmen einer Durchführung der Maschinengesundheitsroutine und beinhaltet Daten, die einen Betriebsverlauf der Wartungsgesundheitsroutine angeben.
In noch einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen und Speichern einer nachfolgenden Testzeit zum Durchführen der Wartungsgesundheitsroutine auf Grundlage der Parameter und des Betriebsverlaufs, die durch das Maschinengesundheitsprotokoll definiert sind, durch das Steuersystem. Das Bestimmen, ob die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll, beinhaltet ferner Vergleichen der nachfolgenden Testzeit, die in dem Maschinengesundheitsprotokoll bereitgestellt ist, mit einer internen Uhr des Steuersystems und Bestimmen, dass das Maschinengesundheitsprotokoll durchgeführt werden soll, als Reaktion darauf, dass die nachfolgende Testzeit innerhalb eines vordefinierten Zeitraums liegt.
In einer Form wird die primäre Wartungsroutine in einem spezifischen Zeitfenster durchgeführt, das durch den zyklischen Nichtbearbeitungsplan definiert ist und nahe an der nachfolgenden Testzeit der Maschinengesundheitsroutine liegt.
In einer weiteren Form beinhalten die Parameter zumindest eines von einer Testfrequenz der Maschinengesundheitsroutine und eines Betriebszeitraums des Testfrequenzniveaus.
In noch einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes: Versetzen des Bearbeitungswerkzeugs aus dem Bearbeitungszustand in den Nichtbearbeitungszustand durch das Steuersystem, wenn die primäre Wartungsroutine durchgeführt werden soll; Durchführen der primären Wartungsroutine und der Maschinengesundheitsroutine durch das Steuersystem; und Speichern von Daten durch das Steuersystem, die ein Datum und einen Zeitpunkt angeben, an bzw. zu dem die Wartungsgesundheitsroutine als Teil des Maschinengesundheitsprotokolls durchgeführt wurde.
In einer Form beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes: Einstellen einer Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz; Einstellen der Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine auf eine zweite Frequenz, die eine größere Dauer aufweist als die der ersten Frequenz, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums; und Einstellen der Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine auf die erste Frequenz als Reaktion darauf, dass das Bearbeitungswerkzeug einen anormalen Betrieb erfährt.
In einer weiteren Form basiert der erste Betriebszeitraum auf einer Zykluslebensdauer einer Komponente des Bearbeitungswerkzeugs.
In noch einer weiteren Form ist der erste Betriebszeitraum ein vorbestimmter Zeitraum.
In einer Form bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Bearbeitungswerkzeug, das eine Maschine und ein Steuersystem beinhaltet. Die Maschine kann in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bearbeiten, und einem Nichtbearbeitungszustand, um eine Wartungsroutine aus einer Vielzahl von Wartungsroutinen durchzuführen, betrieben werden. Das Steuersystem ist konfiguriert, um die Maschine in dem Bearbeitungszustand und dem Nichtbearbeitungszustand zu steuern. Das Steuersystem ist konfiguriert, um eine Maschinengesundheitsroutine in Kombination mit einer primären Wartungsroutine, die aus der Vielzahl von Wartungsroutinen ausgewählt ist, auf Grundlage eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans, der Daten und Zeitpunkte zum Durchführen der Wartungsroutinen definiert, und eines Maschinengesundheitsprotokolls auszuführen, das Informationen beinhaltet, die eine nachfolgende Testzeit zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine angeben.
In einer weiteren Form ist das Steuersystem konfiguriert, um die Maschinengesundheitsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine als eine integrative Routine definiert ist, gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine auszuführen, und konfiguriert, um die Maschinengesundheitsroutine und die primäre Wartungsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine als eine unabhängige Routine definiert ist, nacheinander auszuführen.
In noch einer weiteren Form ist das Steuersystem konfiguriert, um eine Testfrequenz zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine einzustellen. Das Steuersystem stellt die Testfrequenz für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz ein, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums auf eine zweite Frequenz ein, die länger ist als die erste Frequenz; und als Reaktion auf einen anormalen Betrieb der Maschine auf die erste Frequenz ein.
In einer Form ist die primäre Wartung eine Wartungsroutine, die in einem spezifischen Zeitfenster durchgeführt werden soll, das durch den zyklischen Nichtbearbeitungsplan definiert ist und nahe an der nachfolgenden Testzeit der Maschinengesundheitsroutine liegt.
In einer Form bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Steuerverfahren für ein Bearbeitungswerkzeug, das Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Durchführungszeit zum Ausführen einer Schwingungsanalyse an einem Bearbeitungswerkzeug auf Grundlage einer Testfrequenz für die Analyse; Abrufen eines Nichtbearbeitungsplans, der einen Zeitplan zum Ausführen mehrerer Wartungsroutinen an dem Bearbeitungswerkzeug definiert; Auswählen einer primären Routine aus den Wartungsroutinen, die zu einem Zeitraum nahe an der Durchführungszeit durchgeführt wird; und Ausführen der Schwingungsanalyse mit der primären Routine.
In einer weiteren Form beinhaltet das Steuerverfahren für ein Bearbeitungswerkzeug ferner Folgendes: Einstellen der Testfrequenz der Schwingungsanalyse für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz; Einstellen der Testfrequenz auf eine zweite Frequenz, die eine längere Dauer aufweist als die der ersten Frequenz, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums; und Einstellen der Testfrequenz auf die erste Frequenz als Reaktion darauf, dass das Bearbeitungswerkzeug einen anormalen Betrieb erfährt.
In noch einer weiteren Form beinhaltet das Steuerverfahren für ein Bearbeitungswerkzeug ferner Folgendes: Bestimmen, ob die primäre Routine eine integrative Routine oder eine unabhängige Routine ist; Durchführen der Schwingungsanalyse gleichzeitig mit der primären Routine als Reaktion darauf, dass die primäre Routine eine integrative Routine ist; und Durchführen der Schwingungsanalyse und der primären Routine nacheinander als Reaktion darauf, dass die primäre Routine unabhängig ist.
In einer Form beinhaltet das Steuerverfahren für ein Bearbeitungswerkzeug ferner Folgendes: Überführen des Bearbeitungswerkzeugs aus einem Bearbeitungszustand in einen Nichtbearbeitungszustand, wenn die primäre Routine durchgeführt werden soll; Durchführen der primären Routine und der Schwingungsanalyse; und Speichern von Daten, die ein Datum und einen Zeitpunkt angeben, an bzw. zu dem die Schwingungsanalyse als Teil des Maschinengesundheitsprotokolls durchgeführt wurde, wobei das Bestimmen der Durchführungszeit auf dem Datum und Zeitpunkt, an bzw. zu dem eine vorangehende Schwingungsanalyse durchgeführt wurde, und der Testfrequenz basiert.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Damit die Offenbarung richtig verstanden werden kann, werden nun beispielhaft verschiedene Formen davon beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen Folgendes gilt:

1 veranschaulicht ein Bearbeitungswerkzeug, das eine Maschine mit numerischer rechnergestützer Steuerung und ein Steuersystem gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufweist;
2 ist ein Blockdiagramm des Steuersystems gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung;
3 veranschaulicht ein Maschinengesundheitsprotokoll gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung,
4 definiert eine Vielzahl von Wartungsroutinen gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung;
5A und 5B veranschaulichen zyklische Nichtbearbeitungspläne gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung,
6 ist ein Ablaufdiagramm einer Testfrequenzeinstellungsroutine gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung; und
7 ist ein Ablaufdiagramm einer Kopplungsroutine gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale anzeigen.
Zum Verbessern von Vorgängen eines Bearbeitungswerkzeugs werden in regelmäßigen Abständen Daten bezüglich der Arbeitsweise des Bearbeitungswerkzeugs und von deren Komponenten als Teil einer Maschinengesundheitsroutine gesammelt. Ein Beispiel für eine solche Maschinengesundheitsroutine wird in US-Patent Nr. 7,571,022 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING MACHINE HEALTH“ beschrieben, das dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung gehört und deren Inhalte in dieser Schrift durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Für diese Maschinengesundheitsroutine wird ein Komponentenanalyseprogramm, wie etwa eine Spindelanalyse oder eine Objektträgeranalyse, durch das Bearbeitungswerkzeug durchgeführt, und werden Daten gesammelt, die eine Schwingungsreaktion von einer oder mehreren Komponenten des Bearbeitungswerkzeugs angeben. Im Allgemeinen wird während des Komponentenanalyseprogramms eine Komponente gesteuert, um bei verschiedenen Einstellungen betrieben zu werden, wie etwa bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten, einer Beschleunigung, einer Abbremsung usw. Eine Maschinensteuerung gibt Daten, welche die Bewegung der Komponente angeben, wie etwa eine Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abbremsung, Bewegungsrichtung, an einer Steuerung (z. B. einer Systembetriebssteuerung) aus, die außerdem Schwingungsdaten von den Beschleunigungsmessern empfängt. Die Bewegungs- und Schwingungsdaten werden einander zugeordnet, um ein Bewegungsrepräsentationsprofil zu generieren, das archiviert und verwendet wird, um die Gesundheit des Maschinenwerkzeugs zu überwachen. Zusätzlich zu der Schwingungsreaktion können weitere Daten, wie etwa ein Strom, eine Leistung und/oder ein Drehmoment als Teil der Maschinengesundheitsroutine ebenfalls erfasst und analysiert werden.
Die Maschinengesundheitsroutine wird in regelmäßigen Abständen durchgeführt und versetzt das Bearbeitungswerkzeug wie die Wartungsroutine automatisch in den Nichtbearbeitungszustand, um den Prozess durchzuführen. Um die Anzahl an Nichtbearbeitungszyklen zu minimieren, ohne die vorbeugenden Prüfungen zu beeinträchtigen, die durchgeführt werden, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Bearbeitungswerkzeug, das konfiguriert ist, um eine Maschinengesundheitsroutine in Kombination mit einer Wartungsroutine durchzuführen, die aus einer Vielzahl von Wartungsroutinen ausgewählt ist. Das Bearbeitungswerkzeug beinhaltet ein Steuersystem, das zu Folgendem konfiguriert ist: Bestimmen der Häufigkeit, mit der die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll; Planen der Gesundheitsroutine mit einer ausgewählten Wartungsroutine auf Grundlage eines Wartungsroutinenplans und dem nächsten geplanten Testdatum der Gesundheitsroutine; und Betreiben des Bearbeitungswerkzeugs zum Durchführen der Gesundheitsroutine gleichzeitig mit der ausgewählten Wartungsroutine oder der Gesundheitsroutine und der Wartungsroutine nacheinander.
Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Bearbeitungswerkzeug 100 mit rechnergestützter numerischer Steuerung (computer numerical control - CNC) betrieben werden, um Teile, wie etwa Zahnradsätze, Drehmomentwandler usw. aus, einem Werkstück 102 zu bilden. Zusätzlich zu weiteren Komponenten beinhaltet das Bearbeitungswerkzeug 100 eine mehrachsige CNC-Maschine 104 und ein Steuersystem 106 zum Steuern der CNC-Maschine 104. Die CNC-Maschine 104 beinhaltet einen Spindelarm (d. h. eine Spindel) 108 und einen Tisch 110 zum Stützen des Werkstücks 102. Die Spindel 108 und der Tisch 110 können bezogen aufeinander entlang mehrerer Achsen bewegt werden, um die Spindel 108 mit einem Abschnitt des Werkstücks auszurichten, der bearbeitet werden soll. In einer Form ist die Spindel 108 zum Beispiel konfiguriert, um ein Werkzeug zu halten und zu drehen, das an einem Ende der Spindel 108 angebracht ist, und kann betrieben werden, um sich mithilfe von Schiebern 112A und 112B entlang mehrerer Achsen zu bewegen. Der Tisch 110 ist konfiguriert, um eine drehbare Platte 114 und einen Schieber 116 zum Steuern der Position des Werkstücks 102 zu beinhalten. Die Lehren der vorliegenden Offenbarung können auf andere Maschinen angewendet werden und sollen nicht auf das dargestellte Bearbeitungswerkzeug 100 beschränkt sein.
Das Steuersystem 106 beinhaltet eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, um die CNC-Maschine 104 in einem Bearbeitungszustand, um das Werkstück 102 zu bearbeiten, und einem Nichtbearbeitungszustand, um eine Gesundheitsprüfung und/oder Wartungsroutine an der Maschine 104 durchzuführen, zu steuern. Das Steuersystem 106 kann kommunikativ an eine externe Rechenvorrichtung, wie etwa einen Desktop-Computer, gekoppelt sein, die außerhalb des Bearbeitungswerkzeugs 100 angeordnet ist und auf die ein Benutzer zugreifen kann, um Informationen bezüglich des Betriebs des Bearbeitungswerkzeugs 100 für den Benutzer bereitzustellen. In einer Form beinhaltet das Steuersystem 106 eine Maschinensteuerung 122, die an der CNC-Maschine 104 angebracht ist, und eine Systembetriebssteuerung 124, die extern zu der CNC-Maschine 104 bereitgestellt und durch eine drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikationsverbindung (z. B. BLUETOOTH, WLAN usw.) kommunikativ an die Maschinensteuerung 122 gekoppelt ist.
Die Maschinensteuerung 122 beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher und ist mit Informationen, die spezifisch für die CNC-Maschine 104 sind, und mit Anweisungen bezüglich Bearbeitungsvorgängen und Wartungsroutinen programmiert, die durch die CNC-Maschine 104 durchgeführt werden sollen. Die Maschinensteuerung 122 kann eine programmierbare Logiksteuerung (programmable logic controller - PLC) sein. In einer Form überträgt die Maschinensteuerung 122 Daten, die sich sowohl auf Bearbeitungs- als auch auf Nichtbearbeitungsvorgänge beziehen, die durch die CNC-Maschine 104 durchgeführt werden, an die Systembetriebssteuerung 124. Beispielsweise gibt die Maschinensteuerung 122 Daten aus, die sich auf den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten beziehen, wie etwa Daten, welche die Drehzahl der Spindel 108, Beschleunigung der Spindel 108 und/oder Bewegung von einem oder mehreren Schiebern angeben. Andere Ausgaben schließen unter anderem Folgendes ein: Signale, die einen anderen Abschnitt eines Bearbeitungszyklus und den Beginn oder Abschluss des Betriebs einer Komponente identifizieren (z. B. den Start oder das Anhalten einer Spindel); Daten, welche die Art eines Werkzeugs, das verwendet wird, und den Bearbeitungsvorgang angeben, der mit dem Werkzeug durchgeführt wird; Informationen, die den Zustand der Maschine 104 bereitstellen, wie etwa einen Leerlaufzustand; und/oder zeitbezogenen Informationen, wie etwa eine Anzahl an durchgeführten Bearbeitungszyklen, eine Anzahl an bearbeiteten Werkstücken.
Die Systembetriebssteuerung 124 kann eine Rechenvorrichtung sein, die zum Beispiel einen Prozessor, einen Speicher und eine oder mehrere Benutzerschnittstellen 126 aufweist, die durch einen Bediener bedient werden können, um Befehle einzugeben (z. B. einen Bildschirm 126A und ein Keyboard 126B). Während die Systembetriebssteuerung 124 als ein Laptop-Computer veranschaulicht ist, kann die Steuerung 124 als eine Steuertafel der CNC-Maschine 104, ein Desktop-Computer und/oder eine andere geeignete Form bereitgestellt sein. In einer Form speichert die Systembetriebssteuerung 124 mehrere vordefinierte Computerprogramme in einem Speicher und führt das eine oder die mehreren Computerprogramme aus, um die CNC-Maschine 104 dazu zu veranlassen, die Bearbeitungs- und Nichtbearbeitungsvorgänge durchzuführen.
Um die Arbeitsweise der Maschine 104 zu überwachen, kann das Bearbeitungswerkzeug 100 einen oder mehrere Sensoren 126 beinhalten, wie etwa Temperatursensoren und/oder Beschleunigungsmesser, die entlang der Maschine 104 bereitgestellt sind. Die Sensoren 126 sind über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Kommunikationsverbindung kommunikativ an die Systembetriebssteuerung 124 gekoppelt, um Daten von gemessenen Parametern (z. B. Temperatur, Beschleunigung, Schwingung) auszugeben. Die Systembetriebssteuerung 124 ist konfiguriert, um unter Verwendung der Daten von der Maschinensteuerung 122 und den Sensoren 126 ein Zeitintervallsdiagramm zu konstruieren, das den Betrieb der Maschine 104 den Messdaten von den Sensoren 126 zuordnet. Dies kann ferner verwendet werden, um anormale Aktivitäten zu erfassen oder die allgemeine Gesundheit des Bearbeitungswerkzeugs 100 nachzuverfolgen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Blockdiagramm des Steuersystems 106 veranschaulicht. In einer Form ist die Systembetriebssteuerung 124 konfiguriert, um ein Maschinengesundheitsmodul 202, ein Maschinenplanungsmodul 204, ein Nichtbearbeitungsplanungsmodul 206, ein Diagnosemodul 208 und ein Betriebsmodul 210 zu beinhalten. Wie nachfolgend genauer beschrieben, ist das Maschinengesundheitsmodul 202 konfiguriert, um die Maschinengesundheitsroutine in Kombination mit der Wartungsroutine zu planen.
Das Maschinenplanungsmodul 204 verwaltet einen zyklischen Bearbeitungsplan, der einen Zeitplan zum Durchführen von einem oder mehreren Bearbeitungsvorgängen definiert. Gleichermaßen verwaltet das Nichtbearbeitungsplanungsmodul 206 einen zyklischen Nichtbearbeitungsplan, der einen Zeitplan zum Durchführen von einem oder mehreren zyklischen Nichtbearbeitungsvorgängen definiert, wie etwa vordefinierten Wartungsroutinen. Der zyklische Bearbeitungsplan und der zyklische Nichtbearbeitungsplan können zum Beispiel auf Grundlage einer Eingabe von einem Benutzer oder von Informationen von anderen Modulen eingestellt werden.
Das Diagnosemodul 208 ist konfiguriert, um Daten von den Sensoren und der Maschinensteuerung 122 zu analysieren, um zu bestimmen, ob das Bearbeitungswerkzeug 100 innerhalb von einem oder mehreren vordefinierten Parametern betrieben wird (d. h., ob das Bearbeitungswerkzeug 100 normal oder anormal betrieben wird). Beispielsweise kann ein solcher Diagnosetest Bestimmen beinhalten, ob eine Spindelunrundheitsbedingung vorhanden ist. Weitere Diagnosevorgänge können Systemprüfungen zum Bestimmen, ob das System normal betrieben wird, und wenn nicht, zum Ausgeben einer Benachrichtigung an dem Betriebsmodul 210 beinhalten. Weitere Systemprüfungen können Folgendes erfassen: eine Anwesenheit eines beschädigten Lagers, von beschädigten Laufringen oder Abstandshaltern; einer Fehlausrichtungsbedingung; einer Unwucht von Lagerkomponenten oder eines gesamten Spindelsystems; eines Aufprallereignisses, das durch eine lockere Spindelhalterung hervorgerufen wurde; und/oder von Vorspannungsproblemen.
Das Betriebsmodul 210 ist konfiguriert, um einen Befehl an der Maschinensteuerung 122 auszugeben, um den Betrieb der CNC-Maschine 104 zu steuern. In einer Form bestimmt das Betriebsmodul 210 unter Verwendung des zyklischen Bearbeitungs- und Nichtbearbeitungsplans den Vorgang, der durch die CNC-Maschine 104 durchgeführt werden soll. Das Betriebsmodul 210 ruft die Befehle, die dem Vorgang zugeordnet sind, aus einem Speicher (nicht gezeigt) ab, auf dem die Bearbeitungs- und Nichtbearbeitungsprogramme gespeichert sind. Wenn das Diagnosemodul 208 eine Benachrichtigung ausgibt, ist das Betriebsmodul 210 des Weiteren konfiguriert, um den stattfindenden Vorgang anzuhalten und über die Benutzerschnittstelle 126 eine Benachrichtigung für den Bediener auszugeben.
Der Maschinengesundheitsplan 202 beinhaltet ein Protokollmodul 212, ein Kopplungsmodul 214 und einen Profilgenerator 216. Das Protokollmodul 212 verwaltet ein Maschinengesundheitsprotokoll, in dem Informationen bezüglich des Testplans zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine gespeichert sind. Beispielsweise veranschaulicht 3 ein Maschinengesundheitsprotokoll 300, das Informationen bezüglich einer Testfrequenz 302, eines Frequenzzeitraums 304, eines vorangehenden Testdatums 306, eines nachfolgenden Testdatums 308 und eines Testverlaufs 310 definiert.
Die Testfrequenz 302 definiert die Häufigkeit, mit der die Gesundheitsroutine durchgeführt werden soll, und der Frequenzzeitraum 304 definiert die Dauer für die eingestellte Häufigkeit. In einer Form ist die Testfrequenz 302 aus zwei oder mehr Frequenzen ausgewählt, die auf Grundlage von vordefinierten Bedingungen ausgewählt sind. Nach Empfangen einer neuen Komponente (z. B. einer Spindel, eines Motors, eines Schiebers usw.) wird zum Beispiel die Testfrequenz auf eine erste Frequenz (z. B. jede Woche) eingestellt und ist der Zeitraum für die erste Frequenz als ein Abschnitt eines empfohlenen Arbeitszyklus der Komponente definiert (z. B. 10 % von 20.000 Zyklen). Anstelle eines zyklusbasierten Zeitraums kann eine eingestellte zeitbasierte Dauer verwendet werden, wie etwa ein Monat oder 2 Wochen. Nachdem der Zeitraum abgelaufen ist, wird die Testfrequenz auf eine zweite Frequenz eingestellt, deren Dauer länger ist als die der ersten Frequenz (z. B. jeden Monat), und verbleibt auf dieser Frequenz, bis eine vordefinierte Bedingung erfüllt ist, wie etwa eine anormale Aktivität/Durchführung, die durch das Diagnosemodul erfasst wurde. Wenn eine solche Anomalität erfolgt, wird die Testfrequenz auf die erste Frequenz eingestellt, bis für eine vorbestimmte Anzahl an Bearbeitungszyklen (z. B. 50 Zyklen) oder eine vorbestimmte Anzahl an Gesundheitsroutinen, die normale Vorgänge (z. B. 10 normale Gesundheitsprofile) angeben, oder auf Grundlage einer anderen vordefinierten Bedingung keine Anomalität erfasst wird.
Wenn eine solche Bedingung erfüllt ist, kann die Testfrequenz wieder auf die zweite Frequenz eingestellt werden. Wenn jedoch während des Bearbeitungszyklus ein Fehler auftritt oder ein anormales Profil generiert wird, wird die Testfrequenz auf der ersten Frequenz gehalten und/oder wird eine Benachrichtigung an den Bediener übertragen, die eine weitere Wartung an dem Bearbeitungswerkzeug angibt.
Während in dem vorangehenden Beispiel lediglich zwei Frequenzniveaus bereitgestellt sind, können zusätzliche Frequenzniveaus definiert werden. Des Weiteren können andere Bedingungen verwendet werden, um die Testfrequenz auszuwählen, während diese sich innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung befindet. Beispielsweise kann die Testfrequenz auf Grundlage der Anzahl von Bearbeitungszyklen eingestellt werden, die durch die Maschine 104 durchgeführt werden, wie etwa eine erste Frequenz, wenn der Zyklus zwischen 1 und 100 liegt, eine zweite Frequenz, wenn der Zyklus zwischen 1.000 und 2.000 liegt und eine dritte Frequenz, wenn der Zyklus über 2.000 liegt. Zu jedem Zeitpunkt, zu dem eine anormale Aktivität vorhanden ist, kehrt die Testfrequenz zu der ersten Frequenz zurück und wird eine Benachrichtigung an den Bediener ausgegeben.
Das vorangehende Testdatum 306 identifiziert das Datum und den Zeitpunkt, an bzw. zu dem die letzte Gesundheitsroutine durchgeführt wurde, und das nachfolgende Testdatum 308 definiert das nächste erwartete Datum zum Durchführen der Gesundheitsroutine und wird auf Grundlage der Testfrequenz und dem vorangehenden Testdatum bestimmt. Der Testverlauf 310 dokumentiert das Datum und den Zeitpunkt, an bzw. zu dem die Gesundheitsroutine durchgeführt wurde, und die primäre Wartungsroutine, die zum Durchführen der Routine verwendet wurde.
Die zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine verwendeten Wartungsroutinen sind vorbestimmt und werden auf Grundlage von einem oder mehreren Faktoren ausgewählt, wie etwa einer Dauer, Durchführungsfrequenz usw. 4 veranschaulicht eine Vielzahl von Wartungsroutinen, die verwendet werden können, um die Maschinengesundheitsroutine auszuführen. Jede Wartungsroutine wird als entweder integrativ oder unabhängig identifiziert. Wenn es sich um eine integrative Wartungsroutine handelt, wird die Maschinengesundheitsroutine gleichzeitig mit der Wartungsroutine durchgeführt, sodass Bewegungs- und Schwingungsdaten während des Vorgangs der Wartungsroutine gesammelt und verwendet werden, um ein Bewegungsrepräsentationsprofil zu generieren. Wenn es sich um eine unabhängige Wartungsroutine handelt, wird die Maschinengesundheitsroutine nacheinander durchgeführt, sodass ein Komponentenanalyseprogramm entweder vor oder nach der Wartungsroutine durchgeführt wird, um Bewegungs- und Schwingungsdaten zu sammeln.
Auf Grundlage der vorbestimmten Wartungsroutinen wählt das Kopplungsmodul 214 eine primäre Wartungsroutine zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine aus den Wartungsroutinen aus. Diese Auswahl kann während eines voreingestellten Zeitraums (z. B. einer Woche, vier Tagen) vor dem nachfolgenden Testtag oder alternativ nach der Durchführung der vorangehenden Maschinengesundheitsroutine erfolgen.
In einer Form vergleicht das Kopplungsmodul 214 das nachfolgende Testdatum, das in dem Protokollmodul 212 definiert ist, mit dem zyklischen Nichtbearbeitungsplan, der durch das Nichtbearbeitungsplanungsmodul 206 verwaltet wird, um einzuschätzen, welche der vorbestimmten Wartungsroutinen an oder nahe an dem nachfolgenden Testdatum durchgeführt wird. Beispielsweise veranschaulichen 5A und 5B einen zyklischen Nichtbearbeitungsplan 500, bei dem die MR1, die Messbohrungsbeprobung, an demselben Tag wie dem nächsten Testdatum für die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt wird (d. h. am 28. Dezember 2017). Dementsprechend plant das Kopplungsmodul 214 die Maschinengesundheitsroutine („MHR“ in der Figur) mit der Messbohrungsbeprobung, wie in dem überholten Plan 500B in 5B veranschaulicht.
In dem Fall, dass mehr als eine Wartungsroutine für denselben Tag wie die Gesundheitsroutine geplant ist, ist das Kopplungsmodul 214 konfiguriert, um die primäre Wartungsroutine unter Verwendung von anderen Faktoren auszuwählen, wie etwa: des Zeitpunkts, zu dem die Wartungsroutine durchgeführt wird und/oder zu dem die Wartungsroutine in vorangehenden Gesundheitseinschätzungen verwendet wurde. Andere Faktoren können zum Auswählen einer primären Wartungsroutine verwendet werden. Wenn keine Wartungsroutine für denselben Tag wie die nächste Gesundheitsroutine geplant ist, prüft das Kopplungsmodul 214 den Plan für den folgenden Tag oder den vorangehenden Tag, um zu bestimmen, welche Wartungsroutine zeitlich am nächsten an dem nachfolgenden Testdatum liegt.
Das Betriebsmodul 210 führt die primäre Wartungsroutine und die Maschinengesundheitsroutine wie in dem Plan angegeben und durch die Art der primären Wartungsroutine definiert aus (d. h. integrativ oder unabhängig). Der Profilgenerator 216 empfängt die Bewegungsdaten von der Maschinensteuerung und die Schwingungsdaten von den Sensoren, um das Bewegungsrepräsentationsprofil zu bilden, das dann durch die Systembetriebssteuerung 124 gespeichert wird. In einer Form ist die Systembetriebssteuerung 124 konfiguriert, um dieses Profil an einer externen Rechenvorrichtung oder einem externen Datenbanksystem zur Speichern auszugeben, um Speicher der Steuerung 124 zu sparen und einen Zugriff auf das Profil zu ermöglichen.
Während die Systembetriebssteuerung 124 des Steuersystems 106 so beschrieben ist, dass sie spezifische Vorgänge zum Planen und Ausführen einer Maschinengesundheitsroutine durchführt, kann das Steuersystem 106 auf verschiedene geeignete Weisen konfiguriert sein, um diese Vorgänge durchzuführen. Beispielsweise kann eine zweite Steuerung verwendet werden, um den Betrieb des Maschinengesundheitsmodells durchzuführen. Diese und andere Variationen liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Testfrequenzeinstellungsroutine 700 bereitgestellt und wird durch das Steuersystem durchgeführt. Bei 602 stellt das Steuersystem die Testfrequenz für einen ersten Zeitraum auf eine erste Frequenz ein und bestimmt bei 604, ob der erste Zeitraum abgelaufen ist. Wenn es sich bei dem ersten Zeitraum zum Beispiel um eine erste Schwellenanzahl an Zyklen handelt, vergleicht das Steuersystem die aktuelle Zyklusanzahl mit einer Schwellenanzahl, um zu bestimmen, ob der erste Zeitraum abgelaufen ist. Sobald der erste Zeitraum abgelaufen ist, stellt das Steuersystem die Testfrequenz bei 606 auf eine zweite Frequenz ein, die länger ist als die erste Frequenz.
Bei 608 bestimmt das Steuersystem, ob eine anormale Aktivität erfasst wurde. Sobald diese erfasst wurde, stellt das Steuersystem die Testfrequenz der Maschinengesundheitsroutine bei 610 auf die erste Frequenz ein, um die Maschinengesundheitsroutine in einer kürzeren Frequenz durchzuführen als die zweite Frequenz. Bei 612 bestimmt das Steuersystem, ob das Bearbeitungswerkzeug auf einem Standardniveau betrieben wird. Wenn dies der Fall ist, kehrt das Steuersystem zu 606 zurück, um die Testfrequenz auf die zweite Frequenz einzustellen. Das Standardniveau kann auf verschiedene geeignete Weisen bestimmt werden. Wenn sich das Bewegungsrepräsentationsprofil aus vorangehenden Maschinengesundheitsroutinen (z. B. 10 vorangehenden Routinen) innerhalb einer Betriebsspezifikation befindet, wird bestimmt, dass das Bearbeitungswerkzeug auf einem Standardniveau betrieben wird. Wenn in einem weiteren Beispiel für einen eingestellten Zeitraum oder eine Anzahl an Zyklen keine anormale Aktivität erfasst wird, wird in Erwägung gezogen, dass das Bearbeitungswerkzeug auf einem Standardniveau betrieben wird. Wenn das Bearbeitungswerkzeug nicht auf dem Standardniveau betrieben wird, bestimmt das Steuersystem bei 614, ob eine Anomalität des zweiten Niveaus erfasst wurde. Wenn dies der Fall ist, generiert das Steuersystem eine Wartungsbenachrichtigung und lässt die Maschine bei 616 in den Nichtbearbeitungszustand übergehen oder hält diese in diesem. Andernfalls verbleibt die Testfrequenz auf der zweiten Frequenz. Bei der Steuerroutine aus 6 handelt es sich lediglich um ein Verfahren zum Einstellen der Testfrequenz. Andere Verfahren können ebenfalls verwendet werden, um die Testfrequenz einzustellen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Kopplungsroutine 700, die durch das Steuersystem durchgeführt wird, um die Maschinengesundheitsroutine mit einer Wartungsroutine zu planen, bereitgestellt. Bei 702 bestimmt das Steuersystem, ob die Maschinengesundheitsroutine innerhalb eines eingestellten Zeitraums durchgeführt werden soll, wie etwa innerhalb der nächsten Woche. Wenn dies der Fall ist, erfasst das Steuersystem bei 704 den zyklischen Nichtbearbeitungsplan und wählt auf ähnliche Weise wie vorangehend beschrieben eine primäre Wartungsroutine aus mehreren Wartungsroutinen aus, die in dem Plan bereitgestellt sind.
Bei 706 bestimmt das Steuersystem, ob die primäre Wartungsroutine eine integrative Routine oder eine unabhängige Routine ist. Wenn es sich um eine integrative Routine handelt, plant das Steuersystem bei 708 die Maschinengesundheitsroutine gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine. Wenn es sich um eine unabhängige Routine handelt, plant das Steuersystem bei 710 die Maschinengesundheitsprüfung und die primäre Wartungsroutine nacheinander. Bei 712 bestimmt das Steuersystem, ob die Maschinengesundheitsroutine abgeschlossen ist. Wenn dies der Fall ist, bestimmt das Steuersystem bei 714 das nachfolgende Testdatum zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine und speichert Informationen bezüglich der abgeschlossenen Maschinengesundheitsroutine in dem Maschinengesundheitsprotokoll.
Das Steuersystem der vorliegenden Offenbarung verbessert die Auswirkung der zyklischen Nichtbearbeitungszeit durch Durchführen der Maschinengesundheitsroutine mit einer Wartungsroutine statt in einem getrennten dedizierten Zeitfenster. Dies ermöglicht, dass das Steuersystem die Gesundheit des Bearbeitungswerkzeugs durch Durchführen der Schwingungsanalyse der Maschinengesundheitsprüfung innerhalb des zyklischen Plans vordefinierter Wartungsroutinen weiterhin überwacht.
Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Variationen, die nicht vom Inhalt der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Überwachen einer Gesundheit eines Bearbeitungswerkzeugs, das in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bearbeiten, und einem Nichtbearbeitungszustand betrieben werden kann, Folgendes: Bestimmen auf Grundlage eines Maschinengesundheitsprotokolls, das durch ein Steuersystem gespeichert ist, ob eine Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll, durch ein Steuersystem; Abrufen eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans als Reaktion darauf, dass die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden muss, durch das Steuersystem, wobei der zyklische Nichtbearbeitungsplan einen Zeitplan zum Durchführen von einer oder mehreren Wartungsroutinen definiert; Identifizieren einer primären Wartungsroutine aus der einen oder den mehreren Wartungsroutinen auf Grundlage des zyklischen Nichtbearbeitungsplans durch das Steuersystem; und Planen und Durchführen der Maschinengesundheitsroutine mit der primären Wartungsroutine durch das Steuersystem.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Bestimmen durch das Steuersystem, ob die primäre Wartungsroutine eine integrative Routine oder eine unabhängige Routine ist; Durchführen der Maschinengesundheitsroutine gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine integrativ ist, durch das Steuersystem; und Durchführen der Maschinengesundheitsroutine und der primären Wartungsroutine nacheinander als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine unabhängig ist, durch das Steuersystem.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Durchführen einer vorbestimmten Komponentenanalysengesundheitsroutine als Teil der Maschinengesundheitsroutine und als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine unabhängig ist, durch das Steuersystem, um Daten zu erhalten, die eine Schwingungsreaktion des Bearbeitungswerkzeugs angeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Erfassen von Daten von einem Sensor, welche die Schwingungsreaktion des Bearbeitungswerkzeugs angeben, als Teil der Maschinengesundheitsroutine, während die primäre Wartungsroutine durchgeführt wird; und Analysieren der Daten durch das Steuersystem, die erfasst wurden, um einen Gesundheitstrend des Bearbeitungswerkzeugs als Teil der Maschinengesundheitsroutine auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das Maschinengesundheitsprotokoll Parameter zum Bestimmen einer Durchführung der Maschinengesundheitsroutine und beinhaltet Daten, die einen Betriebsverlauf der Wartungsgesundheitsroutine angeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Bestimmen und Speichern einer nachfolgenden Testzeit zum Durchführen der Wartungsgesundheitsroutine auf Grundlage der Parameter und des Betriebsverlaufs, die durch das Maschinengesundheitsprotokoll definiert sind, durch das Steuersystem, wobei das Bestimmen, ob das Maschinengesundheitsprotokoll durchgeführt werden soll, ferner Folgendes umfasst: Vergleichen der nachfolgenden Testzeit, die in dem Maschinengesundheitsprotokoll bereitgestellt ist, mit einer internen Uhr des Steuersystems und Bestimmen, dass das Maschinengesundheitsprotokoll durchgeführt werden soll, als Reaktion darauf, dass sich die nachfolgende Testzeit innerhalb eines vordefinierten Zeitraums befindet.
Gemäß einer Ausführungsform wird die primäre Wartungsroutine in einem spezifischen Zeitfenster durchgeführt, das durch den zyklischen Nichtbearbeitungsplan definiert ist und nahe an der nachfolgenden Testzeit der Maschinengesundheitsroutine liegt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Parameter zumindest eines von einer Testfrequenz der Maschinengesundheitsroutine und eines Betriebszeitraums des Testfrequenzniveaus.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Versetzen des Bearbeitungswerkzeugs aus dem Bearbeitungszustand in den Nichtbearbeitungszustand durch das Steuersystem, wenn die primäre Wartungsroutine durchgeführt werden soll; Durchführen der primären Wartungsroutine und der Maschinengesundheitsroutine durch das Steuersystem; und Speichern von Daten durch das Steuersystem, die ein Datum und einen Zeitpunkt angeben, an bzw. zu dem die Wartungsgesundheitsroutine als Teil des Maschinengesundheitsprotokolls durchgeführt wurde.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Einstellen einer Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz; Einstellen der Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine auf eine zweite Frequenz, die eine größere Dauer aufweist als die der ersten Frequenz, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums; und Einstellen der Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine auf die erste Frequenz als Reaktion darauf, dass das Bearbeitungswerkzeug einen anormalen Betrieb erfährt.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der erste Betriebszeitraum auf einer Zykluslebensdauer einer Komponente des Bearbeitungswerkzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Betriebszeitraum ein vorbestimmter Zeitraum.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bearbeitungswerkzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Maschine, die in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bearbeiten, und einem Nichtbearbeitungszustand, um eine Wartungsroutine aus einer Vielzahl von Wartungsroutinen durchzuführen, betrieben werden kann; und ein Steuersystem, das konfiguriert ist, um die Maschine in dem Bearbeitungszustand und dem Nichtbearbeitungszustand zu steuern, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um eine Maschinengesundheitsroutine in Kombination mit einer primären Wartungsroutine, die aus der Vielzahl von Wartungsroutinen ausgewählt ist, auf Grundlage eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans, der Daten und Zeitpunkte zum Durchführen der Wartungsroutinen definiert, und eines Maschinengesundheitsprotokolls auszuführen, das Informationen beinhaltet, die eine nachfolgende Testzeit zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine angeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuersystem konfiguriert, um die Maschinengesundheitsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine als eine integrative Routine definiert ist, gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine auszuführen, und ist das Steuersystem konfiguriert, um die Maschinengesundheitsroutine und die primäre Wartungsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine als eine unabhängige Routine definiert ist, nacheinander auszuführen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuersystem konfiguriert, um eine Testfrequenz zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine einzustellen, und stellt das Steuersystem die Testfrequenz für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz ein, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums auf eine zweite Frequenz ein, die länger ist als die erste Frequenz; und als Reaktion auf einen anormalen Betrieb der Maschine auf die erste Frequenz ein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die primäre Wartung eine Wartungsroutine, die in einem spezifischen Zeitfenster durchgeführt werden soll, das durch den zyklischen Nichtbearbeitungsplan definiert ist und nahe an der nachfolgenden Testzeit der Maschinengesundheitsroutine liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Steuerverfahren für ein Bearbeitungswerkzeug Folgendes: Bestimmen einer Durchführungszeit zum Ausführen einer Schwingungsanalyse an einem Bearbeitungswerkzeug auf Grundlage einer Testfrequenz für die Analyse; Abrufen eines Nichtbearbeitungsplans, der einen Zeitplan zum Ausführen mehrerer Wartungsroutinen an dem Bearbeitungswerkzeug definiert; Auswählen einer primären Routine aus den Wartungsroutinen, die zu einem Zeitraum nahe an der Durchführungszeit durchgeführt wird; und Ausführen der Schwingungsanalyse mit der primären Routine.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Einstellen der Testfrequenz der Schwingungsanalyse für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz; Einstellen der Testfrequenz auf eine zweite Frequenz, die eine längere Dauer aufweist als die der ersten Frequenz, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums; und Einstellen der Testfrequenz auf die erste Frequenz als Reaktion darauf, dass das Bearbeitungswerkzeug einen anormalen Betrieb erfährt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Bestimmen, ob die primäre Routine eine integrative Routine oder eine unabhängige Routine ist; Durchführen der Schwingungsanalyse gleichzeitig mit der primären Routine als Reaktion darauf, dass die primäre Routine integrativ ist; und Durchführen der Schwingungsanalyse und der primären Routine nacheinander als Reaktion darauf, dass die primäre Routine unabhängig ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorangehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Überführen des Bearbeitungswerkzeugs aus einem Bearbeitungszustand in einen Nichtbearbeitungszustand, wenn die primäre Routine durchgeführt werden soll; Durchführen der primären Routine und der Schwingungsanalyse; und Speichern von Daten, die ein Datum und einen Zeitpunkt angeben, an bzw. zu dem die Schwingungsanalyse als Teil des Maschinengesundheitsprotokolls durchgeführt wurde, wobei das Bestimmen der Durchführungszeit auf dem Datum und Zeitpunkt, an bzw. zu dem eine vorangehende Schwingungsanalyse durchgeführt wurde, und der Testfrequenz basiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7571022 [0030]

Claims

Verfahren zum Überwachen einer Gesundheit eines Bearbeitungswerkzeugs, das in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bilden, und einem Nichtbearbeitungszustand betrieben werden kann, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen auf Grundlage eines Maschinengesundheitsprotokolls, das durch ein Steuersystem gespeichert ist, ob eine Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll, durch das Steuersystem; Abrufen eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans als Reaktion darauf, dass die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden muss, durch das Steuersystem, wobei der zyklische Nichtbearbeitungsplan einen Zeitplan zum Durchführen von einer oder mehreren Wartungsroutinen definiert; Identifizieren einer primären Wartungsroutine aus der einen oder den mehreren Wartungsroutinen auf Grundlage des zyklischen Nichtbearbeitungsplans durch das Steuersystem; und Planen und Durchführen der Maschinengesundheitsroutine mit der primären Wartungsroutine durch das Steuersystem.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Versetzen des Bearbeitungswerkzeugs aus dem Bearbeitungszustand in den Nichtbearbeitungszustand durch das Steuersystem, wenn die primäre Wartungsroutine durchgeführt werden soll; Durchführen der primären Wartungsroutine und der Maschinengesundheitsroutine durch das Steuersystem; und Speichern von Daten durch das Steuersystem, die ein Datum und einen Zeitpunkt angeben, an bzw. zu dem die Wartungsgesundheitsroutine als Teil des Maschinengesundheitsprotokolls durchgeführt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen durch das Steuersystem, ob die primäre Wartungsroutine eine integrative Routine oder eine unabhängige Routine ist; Durchführen der Maschinengesundheitsroutine gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine integrativ ist, durch das Steuersystem; und Durchführen der Maschinengesundheitsroutine und der primären Wartungsroutine nacheinander als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine unabhängig ist, durch das Steuersystem.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend Durchführen einer vorbestimmten Komponentenanalysengesundheitsroutine als Teil der Maschinengesundheitsroutine und als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine unabhängig ist, durch das Steuersystem, um Daten zu erhalten, die eine Schwingungsreaktion des Bearbeitungswerkzeugs angeben.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Erfassen von Daten von einem Sensor, welche die Schwingungsreaktion des Bearbeitungswerkzeugs angeben, als Teil der Maschinengesundheitsroutine, während die primäre Wartungsroutine durchgeführt wird; und Analysieren der Daten durch das Steuersystem, die erfasst wurden, um einen Gesundheitstrend des Bearbeitungswerkzeugs als Teil der Maschinengesundheitsroutine auszugeben.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Einstellen einer Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz; Einstellen der Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine auf eine zweite Frequenz, die eine größere Dauer aufweist als die der ersten Frequenz, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums; und Einstellen der Testfrequenz für die Maschinengesundheitsroutine auf die erste Frequenz als Reaktion darauf, dass das Bearbeitungswerkzeug einen anormalen Betrieb erfährt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Betriebszeitraum auf einer Zykluslebensdauer einer Komponente des Bearbeitungswerkzeugs basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Maschinengesundheitsprotokoll Parameter zum Bestimmen einer Durchführung der Maschinengesundheitsroutine definiert und Daten beinhaltet, die einen Betriebsverlauf der Wartungsgesundheitsroutine angeben.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Parameter zumindest eines von einer Testfrequenz der Maschinengesundheitsroutine und eines Betriebszeitraums des Testfrequenzniveaus beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bestimmen und Speichern einer nachfolgenden Testzeit zum Durchführen der Wartungsgesundheitsroutine auf Grundlage der Parameter und des Betriebsverlaufs, die durch das Maschinengesundheitsprotokoll definiert sind, durch das Steuersystem, wobei: das Bestimmen, ob die Maschinengesundheitsroutine durchgeführt werden soll, ferner Folgendes umfasst: Vergleichen der nachfolgenden Testzeit, die in dem Maschinengesundheitsprotokoll bereitgestellt ist, mit einer internen Uhr des Steuersystems und Bestimmen, dass das Maschinengesundheitsprotokoll durchgeführt werden soll, als Reaktion darauf, dass die nachfolgende Testzeit innerhalb eines vordefinierten Zeitraums liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die primäre Wartungsroutine in einem spezifischen Zeitfenster durchgeführt wird, das durch den zyklischen Nichtbearbeitungsplan definiert ist und nahe an der nachfolgenden Testzeit der Maschinengesundheitsroutine liegt.
Bearbeitungswerkzeug, umfassend: eine Maschine, die in einem Bearbeitungszustand, um ein Werkstück zu bearbeiten, und einem Nichtbearbeitungszustand, um eine Wartungsroutine aus einer Vielzahl von Wartungsroutinen durchzuführen, betrieben werden kann; und ein Steuersystem, das konfiguriert ist, um die Maschine in dem Bearbeitungszustand und dem Nichtbearbeitungszustand zu steuern, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um eine Maschinengesundheitsroutine in Kombination mit einer primären Wartungsroutine, die aus der Vielzahl von Wartungsroutinen ausgewählt ist, auf Grundlage eines zyklischen Nichtbearbeitungsplans, der Daten und Zeitpunkte zum Durchführen der Wartungsroutinen definiert, und eines Maschinengesundheitsprotokolls auszuführen, das Informationen beinhaltet, die eine nachfolgende Testzeit zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine angeben.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 12, wobei: das Steuersystem konfiguriert ist, um die Maschinengesundheitsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine als eine integrative Routine definiert ist, gleichzeitig mit der primären Wartungsroutine auszuführen, und das Steuersystem konfiguriert ist, um die Maschinengesundheitsroutine und die primäre Wartungsroutine als Reaktion darauf, dass die primäre Wartungsroutine als eine unabhängige Routine definiert ist, nacheinander auszuführen.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 12, wobei: das Steuersystem konfiguriert ist, um eine Testfrequenz zum Durchführen der Maschinengesundheitsroutine einzustellen, und das Steuersystem die Testfrequenz für einen ersten Betriebszeitraum auf eine erste Frequenz einstellt, als Reaktion auf das Verstreichen des ersten Betriebszeitraums auf eine zweite Frequenz einstellt, die länger ist als die erste Frequenz; und als Reaktion auf einen anormalen Betrieb der Maschine auf die erste Frequenz einstellt.
Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die primäre Wartungsroutine eine Wartungsroutine ist, die in einem spezifischen Zeitfenster durchgeführt werden soll, das durch den zyklischen Nichtbearbeitungsplan definiert ist und nahe an der nachfolgenden Testzeit der Maschinengesundheitsroutine liegt.