DE2500086B2

DE2500086B2 -

Info

Publication number: DE2500086B2
Application number: DE2500086A
Authority: DE
Inventors: Richard Brookfield Wis. Johnstone (V.St.A.)
Original assignee: Kearney and Trecker Corp
Current assignee: Kearney and Trecker Corp
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1975-01-03
Publication date: 1980-09-04
Also published as: SE7500326L; LU71653A1; IE40721B1; US3882305A; JPS50106085A; ZA75302B; DE2500086A1; IL46438A0; FI750092A; NO750105L; JPS6040043B2; NL7500434A; ATA27275A; GB1477241A; ES433818A1; FR2257956B1; TR18602A; IT1026347B; AT343761B; CH607141A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen des Betriebszustandes einer von einen Rechner nach einem vorgegebenen Arbeitsprogramm, insbesondere numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.

In den letzten Jahren wurden computergesteuerte Werkzeugmaschinen mehr und mehr gebräuchlich, wobei eine große Familie derartiger Werkzeugmaschinen als numerisch gesteuerte oder NC-Werkzeugmaschinen bezeichnet werden. Derartige Werkzeugmaschinen sind mit einem Rechner bzw. Computer versehen, der nach einem vorgegebenen Arbeitsprogramm die Werkzeugmaschine zur Ausführung der einzelnen Funktionen bzw. Arbeitsschritte steuert. Diese Steuerung beinhaltet im allgemeinen auch eine Regelung der Maschinenfunktionen, indem etwa die Positionen des Werkzeugschlittens oder des Werkzeuges als IST-Werte dem Computer rückgemeldet und dort mit den SOLL-Werten entsprechend dem Programm verglichen werden; aufgrund des Vergleichs der IST- mit den SOLL-Werten kann über einen Regelkreis die Werkzeugmaschine auf die gewünschten SOl.L-Werte gemäß dem Programm eingestellt werden.

So werden z. B. bei einem Steuersystem gemäß der US-PS 37 77 128 für eine Werkzeugmaschine derartige Rückführungssignale von der Werkzeugmaschine zum Computer in bestimmten Zeitinlcrvallen übermittelt, wonach durch den Vergleich dieser Kückführungssigna- Ie mit den Steuersignalen in den Zwischenzeiten Steuersignale an die Werkzeugmaschine abgegeben werden, um diese auf den gewünschten SOLL-Wert zu führen,

Hierdurch wird eine exakte und zufriedenstellende Funktion der Werkzeugmaschine gewährleistet

Wird eine Werkzeugmaschine mit einem Lochstreifen programmgesteuert, so besteht erfahrungsgemäß die Gefahr, daß das Programm etwa durch Verschmutzung der Stanziöcher oder durch Einrisse nicht einwandfrei abgetastet wird, so daß es hier zu Fehleinstellungen der Werkzeugmaschine kommen kann. Um diese zu vermeiden, ist es gemäß der DE-AS 12 07 478 bekannt, einen zweiten, mit dem ersten identischen Lochstreifen und eine zusätzliche Kontrolleinheit vorzusehen. Die IST-Werte der Werkzeugmaschine werden zusätzlich mit den durch den zweiten Lochstreifen vorgegebenen SOLL-Werten verglichen. Erst aus diesem Vergleich wird ein Regelsignal für die Werkzeugmaschine abgeleitet, um diese in ihre SOLL-Position zu führen. Diese Art der Regelung könnte als . Redundanzregelung bezeichnet werden. Auch bei einer derartigen Steuerung einer Werkzeugmaschine können deren Arbeitspositionen exakt und zufriedenstellend eingehalten werden.

Bei bekannten Steuersystemen für Werkzeugmaschinen wird lediglich die Ausführung der nach dem Arbeitsprogramm vorgegebenen Arbeitsschritte überwacht, d. h. es wird geprüft, ob die Werkzeugmaschine jo tatsächlich die Arbeitsschritte gemäß den SOLL-Werten des Arbeitsprogramms ausführt.

Derartige Werkzeugmaschinen sind Anlagen, die aus

einer Vielzahl von kompliziert zusammenwirkenden

Einzelteilen, Antriebsvorrichtungen und Steuersyste-

>■> men bestehen. Diese Anlagen müssen dementsprechend oft und regelmäßig gewartet werden.

Diese Wartung der Werkzeugmaschine erfolgt in der Regel durch das Bedienungspersonal, wobei im

allgemeinen in größeren Zeitabständt-n noch Fachleute hinzugezogen werden, die von der Hersteller- oder

Vertriebsfirma zur Verfügung gestellt werden.

Während der üblichen Wartung durch das Bedienungspersonal werden jedoch oftmals Verschleißerscheinungen der Werkzeugmaschine nicht bemerkt, die t> jedoch später zu einer Verschlechterung der Arbeitsfunktion der Werkzeugmaschine oder gar zu einer Störung führen können.

Wenn dann in diesem Falle Fachpersonal herbeigerufen wird, so ist es auch für dieses im allgemeinen W schwierig und zeitraubend, den Fehler zu identifizieren, der zur Störung der Werkzeugmaschine geführt hat

Die Suche nach der Ursache der Störung der Werkzeugmaschine ist nicht nur zeitraubend, sondern kann auch im allgemeinen nur dann ausgeführt werden, '.5 wenn die Werkzeugmaschine still gesetzt ist.

Die Kosten für die Behebung einer Störung sind

dementsprechend hoch, da neben den Kosten für das hochbezahlte Fachpersonal noch die Ausfallkosten für die Zeit des Stillstandes der Werkzeugmaschine

m> anfallen.

Um die Wartungs- und Ausfallkosten von Werkzeugmaschinen möglichst niedrig zu halten, wäre es wünschenswert, Fehlerquellen, die später eventuell zu einer Störung bzw. einem Ausfall der Werkzeugmasciiih^r> ne führen können, möglichst rechtzeitig zu erkennen, um die Ausfallzeit der Werkzeugmaschine gering zu halten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren zum Überwachen des Betriebszustandes von Werkzeugmaschinen anzugeben, womit bei einer fehlerhaften Arbeitsweise der Werkzeugmaschine die dafür verantwortlichen Fehler leicht aufgefunden und zudem frühzeitig Fehler von Betriebsdaten der Werk- i zeugmaschine erkannt werden können, die später zu eventuellen Verschlechterungen der Arbeitsweise bzw. zu Störungen der Werkzeugmaschine führen können, auch wenn diese Störungen anfangs aufgrund der Regelung der Werkzeugmaschine durch das Arbeitsprogramm ausgeregelt werden.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Neuzustand ein Diagnoseprogramm für verschiedene Betriebsdaten der Werkzeugmaschine aufgestellt wird, daß beim Ablauf dieses Diagnoseprogramms an der Werkzeugmaschine charakteristische Betrietedaten gemessen, an eine Diagnosestelle übermittelt und dort in einer Kontrolleinheit aufgezeichnet werden, daß im späteren Betrieb zur Überprüfung der aufgestellten Werkzeugmaschine das Diagnosepro- m gramm erneut eingegeben wird, daß wätrend des Ablaufs des Diagnoseprogramms die gleichen charakteristischen Betriebsdaten der Werkzeugmaschine wie im Neuzustand gemessen, an die Diagnosestelle übermittelt und dort angezeigt und aufgezeichnet werden, daß in der Diagnosestelle diese Betriebsdaten mit den aufgezeichneten Betriebsdaten der Werkzeugmaschine im Neuzustand verglichen werden, und daß dann, wenn die übermittelten Betriebsdaten von den Betriebsdaten im Neuzustand abweichen, die Abweichungen zur w Bestimmung von für die fehlerhafte Arbeitsweise der Werkzeugmaschine verantwortlichen Fehlerquellen ausgewertet werden.

Gemäß der Erfindung werden charakteristische Betriebsdaten der Werkzeugmaschine, die in erster Linie unabhängig von den durch das Arbeitsprogramm vorgegebenen Arbeitsschritten sind, bei einer fehlerhaften Funktion der Werkzeugmaschine oder zur vorsorgenden Wartung in gewissen Zeitabständen gemessen und mit den gleichen charakteristischen Betriebsdaten verglichen, die im Neuzustand bzw. in vorhergehenden Untersuchungen gewonnen worden sind. Derartige charakteristische Betriebsdaten sind z. B. die Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung des Arbeitsschlittens beim Vorrücken oder beim Abbremsen, die Zuführgeschwindigkeiten auch im Schnellgang, die Servorstabilität, der schnelle Vorschub oder auch die Zeit bis zum Erreichen der Endlage etwa eines Arbeitsschlittens.

In der Regel wird der .-"ufgestellten Werkzeugmaschine das Diagnoseprogramm bei der ersten auftretenden fehlerhaften Funktion eingegeben; der Ablauf des Diagnoseprogramms wird hierbei vorzugsweise von der Kontrolleinheit, d. h. von einer vom Aufstellungsort der Werkzeugmaschine entfernten Diagnosestelle gesteuert. Die Steuerbefehle werden über übliche « Telefonleitungen übertragen, über die auch die an der aufgestellten Werkzeugmaschine gewonnenen Betriebsdaten zu der Diagnosestelle rückübermittelt werden. Ein Fachmann an der Diagnosestelle kann nun durch einen Vergleich der übermittelten mit den mi gespeicherten Betriebsdaten feststellen, wo eine Abweichung besteht, die einen Hinweis auf die Fehlerquelle an der Werkzeugmaschine gibt. Hierbei werden die gemessenen Betriebsdaten nicht nur mit den im Neuzustand gespeiciierten, sondern vorzugsweise zu- tv", sätzlich mit den bei vorhergehenden Überwachungen aufgezeichneten Betriebsdaten verglichen, um auf diese Weise rechtzeitig Fehler erkennen zu können. Dieser

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v> Vergleich kann selbstverständlich auch automatirch durchgefünrt werden, indem in dem Rechner in der Diagnosestelle die übermittelten mit den aufgezeichneten Betriebsdaten verglichen und Abweichungen, die einen Hinweis auf eine Fehlerquelle an der Werkzeugmaschine geben, angezeigt werden.

Vor und während der Überwachung der Werkzeugmaschine beim Ablauf des Diagnoseprogramms steht der Fachmann in der Diagnosestelle mit einer Bedienungsperson an der Werkzeugmaschine in Telefonverbindung. Der Fachmann kann der Bedienungsperson Anweisungen geben, um etwa die Fehlersuche zu unterstützen oder entsprechende Wartungsmaßnahmen vornehmen zu lassen.

Bisher war es im Falle von Störungen einer Werkzeugmaschine notwendig, daß Fachpersonal zur Behebung der Störung an den Aufstellungsort der Werkzeugmaschine anreisen und dann umfangreiche Prüfungen nach der in der Rege! nur schwer zu erkennenden Ursache der Störung vornehmen mußte. Gemäß der Erfindung braucht kein qualifiziertes Fachpersonal zum Aufstellungsort der Werkzeugmaschine anreisen, da die Fehlersuche in der zentralen Diagnosestelle vorgenommen wird. Die Fehlersuche wird durch das angegebene Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen auf eine Differenzbildung zwischen den Betriebsdaten der Werkzeugmaschine zu verschiedenen Zeiten zurückgeführt und damit wesentlich vereinfacht.

Hinzu kommt, daß bei einer routinemäßigen Überwachung einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung in regelmäßigen Zeitabständen sich aus der Änderung der Betriebsdaten etwa eine progressive Verschlechterung in dem einen oder anderen Aspekt der Maschinenleistung oder eine Tendenz für den Verschleiß einzelner Teile im Lauf der Zeit rechtzeitig erkennen läßt, auch wenn diese Verschlechterung durch die Regelung noch keinen tatsächlichen Einfluß auf die Arbeitsleistung der Maschine hat und dementsprechend bei der herkömmlichen Überwachung eventuell bis zum Eintreten einer Störung unbemerkt geblieben wäre. Aufgrund der Überwachung kann die Maschine rechtzeitig gewartet oder es können Teile ausgetauscht werden. 'Hierdurch kann oftmals ein tatsächlicher Ausfall der Werkzeugmaschine entweder ganz vermieden oder doch durch die rechtzeitige Fehlererkennung innerhalb kurzer Zeit behoben werden. Die Ausfallzeiten von Werkzeugmaschinen werden dadurch stark reduziert.

Mit dem angegebenen Verfahren kann entweder eine Werkzeugmaschine oder eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen überwacht werden, die an verschiedenen Orten aufgestellt sind. Hierfür werden für alle Werkzeugmaschinen gekennzeichnete Diagnoseprogramme aufgestellt, aufgrund deren die charakteristischen Daten der Werkzeugmaschinen im Neuzustand bestimmt werden. Alle diese Daten werden in einem zentralen Rechner etwa bei der Herstellerfirma oder der Vertriebsfirm" der Werkzeugmaschinen gespeichert. Dieser Rechner ist mit den Rechnern der einzelnen numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen über Telefonleitungen verbunden. Das Prüfprogramm läuft hierbei wie bei einer einzelnen Werkzeugmaschine ab, indem der jeweiligen zu überwachenden Werkzeugmaschine das Diagnoseprogramm aufgrund von Steuersignalen vom Zentralcomputer bei der Hersteller- oder Vertriebsfirma oder direkt eingegeben wird, wonach die charakteristischen Betriebsdaten dieser Werkzeugmaschine mit den im zentralen Rechner gespeicherten

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charakteristischen Daten der jeweiligen Werkzeugmaschine im Neuzustand bzw. in einem vorherigen Überwachungszustand verglichen werden. Die übermittelten Betriebsdaten werden wie bei der Überwachung einer einzelnen Werkzeugmaschine entweder durch einen Fachmann oder automatisch ausgewertet,

Auf solche Weise können sämtliche an den zentralen Rechner angeschlossenen Werkzeugmaschinen durch nur wenige Fachleute überwacht werden, die in Verbindung mit dem Rechner Fehlertendenzen der jeweils angewählten Werkzeugmaschine feststellen können, ohne daß es notwendig ist, daß Fachpersonal zum Aufstellungsort der jeweiligen Werkzeugmaschine anreisen muß.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellt dar

Fig. i ein Biockdiagramm einer Vorrichtung gemaö der Erfindung zur Überwachung und Überprüfung einer Werkzeugmaschine;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Vorrichtung zur Überwachung einer Werkzeugmaschine 24 gezeigt. Ein mit 10 bezeichneter Teil der Vorrichtung ist an dem Aufstellplatz der Werkzeugmaschine angeordnet, während eine mit 12 bezeichnete Diagnosestelle an einem entfernten On untergebracht ist. Maschinenpiatz und Diagnosestelle sind mittels Telefonleitungen 14 miteinander verbunden, mit denen Daten in beiden Richtungen übertragen werden können. Signalumsetzer 16 bzw. 17 sind an dem Maschinenplatz 10 bzw. der Diagnosestelle 12 vorgesehen, um diese an die Telefonleitur.gen anzuschließen.

An dem Maschinenplatz ist der Signalumsetzer 16 mit einem Maschinenrechner 18 verbunden, welcher eine Vielzahl von Funktionen in bezug auf eine Werkzeugmaschine 24 durchführt. Der Computer 18 ist in F i g. 1 mit zwei separaten Schnittstelleneinheiten 20 und 22 dargestellt. In der Praxis ist lediglich eine solche Schnittstelle notwendig, um alle Funktionen beider Einheiten 20 und 22 durchzuführen. Die erste Schnittstelle 20 dient dem Verbinden des Signalumsetzers 16 mit dem Steuerabschnitt des Maschinencomputers 18. während die zweite Schnittstelle 22 dazu dient, den Steuerabschnitt des Computers 18 mit einer Anzahl von peripheren Geräten zu verbinden. Solche periphere Geräte sind eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine 24. ein Bandleser 26, eine Datendarstellungseinheit 28 und eine Handsteuereinheit 30. Jede der peripheren Vorrichtungen 24 bis 30 ist über die Schnittstelle 22 mit dem Steuerabschnitt des Computers 18 verbunden, um von dort Steuersignale zu empfangen und Daten und andere Signale an den Computer 18 zu übermitteln, welche dazu verwendet werden, den gewünschten Betrieb der Werkzeugmaschine 24 zu bewirken. Die Werkzeugmaschine 24 liefert z. B. Rückführungssignale an den Computer 18, die den momentanen Zustand der Werkzeugmaschine 24 anzeigen; diese Signale werden wiederum dazu verwendet, um neue Steuersignale für die Werkzeugmaschine 24 zu entwickeln. Ähnlich arbeitet die Handsteuereinheit 30, mit der Signale an den Computer 18 gegeben werden, um die Werkzeugmaschine mit Handbetrieb zu steuern. Obwohl in F i g. 1 nicht besonders dargestellt, ist die Schnittstelle 22 des Maschinenrechners 18 mit der Werkzeugmaschine 24 vorzugsweise lediglich zu vorbestimmten periodischen

Intervallen verbunden, um den Computer 18 zwecks Durchführen von Grundprogrammen oder dgl. freizugeben, wenn die Werkzeugmaschine 24 in Betrieb ist.

Der Steuerabschnitt des Rechners 18 umfaßt vier pecnndrrip Programmsteuergruppen:

Die erste Gruppe, die in F i g. ! durch einen Block 32 dargestellt ist, enthält ein Programm zum Steuern des Datenempfangsbetriebs des .Signalumsetzers 16, bevor Daten über die Telefonleitungen 14 von der Diagnosestelle 12 übermittelt werden.

Der Block 34 enthält ein Nachrichtenprogramm, welches eine Verbindung über die Signalumsetzer 16 und 17 sowie die Telefonleitungen 14 zwischen den Computer 18 und der Diagnosestelle erlaubt, welche ihrerseits einen Rechner 36 aufweist.

Der Block 38 enthält eine Diagnoseprogrammsteuerung, mil der an der Werkzeugmaschine 24 während der noch zu beschreibenden Pruiuni; gemessene Daten in dem Maschinenrechner 18 gesammelt werden, die einen Hinweis für den Zustand der Werkzeugmaschine geben.

Im Block 40 ist die eigentliche Werkzeugmaschinen-Betriebssteuerung enthalten, mittels der die Werkzeugmaschine 24 eine gewünschte Folge von Arbeiten durchführt.

Das Programm in der Empfangssteuerung 32 verbleibt ständig in dem Computer 18. während der Speicherrijrii in dem Computer, welcher erforderlich ist. um die Programme in den Blöcken 34 und 38 zu speichern, normalerweise für die Verwendung des Computers an dem Maschinenplatz ftei ist.

Während des Überwachungsvorgangs empfängt der Block 32 über die Telefonleitungen 14 von der Diagnosestelle eine Reihe von Diagnoseprogrammen, welche in den Block 38 eingespeichert und dazu verwendet werden, daß der Maschinenrechner 18 die Werkzeugmaschine 24 in einer vorbestimmten Weise steuert, um Daten für Analysen an der Diagnosestelle zu erzeugen. Das Nachrichtenprogramm wird ebenfalls über die Telefonleitungen 14 empfangen und in den Block 34 eingespeichert. Zusätzlich werden bestimmte Modifikationen für die Daten in dem Betriebssteuerprogramm, die in dem Block 40 gespeichert werden, vorgenommen, um zu gewährleisten, daß die Werkzeugmaschine während jeder Diagnoseprüfung jeweils die gleichen Arbeiten durchführt.

Der Computer 36 in der Diagnosestelle 12 umfaßt eine Schnittstelle 42. welche den Signalumsetzer 17 mit dem Steuerabschnitt des Computers verbindet. Er schließt ferner eine zweite Schnittstelle 44 ein, über die der Steuerabschnitt des Computers mit mehreren peripheren Vorrichtungen verbunden ist. Wie bei dem Computer 18 ist in der Praxis lediglich eine Schnittstelle erforderlich. Die peripheren Vorrichtungen umfassen einen Tastendrucker 46, einen Schnelldrucker 48, eine Magnetbandspeichereinheit 50, eine Scheibenspeichereinheit 52, einen Digitalschreiber 54 und ein Sichtgerät 56. Von den peripheren Vorrichtungen in der Diagnosesteile sind nicht alle unbedingt erforderlich, aber zwecks maximaler Wirksamkeit und Betriebsflexibilität wünschenswert. Wenigstens ein peripherer Speicher und der Tastendrucker 46 oder andere Vorrichtungen, die fähig sind, äquivalente Funktionen durchzuführen, sind als Minimum erforderlich, um eine Datengrundlage zu schaffen, ebenso wie eine Einrichtung zum Obermitteln von Informationen zu dem Computer 36 und zum Darstellen in gedruckter oder anderer Form von Informationen, die von dem Computer 36 stammen.

Der Steuerabschnitt des Computers 36 schließt einen

Block 58 ein, welcher Rechnersteuerprogramme enthält, die den Betrieb des Computers 36 steuern.

Ein Block 60 umfaßt vom Computer bereitgestellte Diagnoseprogramme, die über die Telefonleitungen 14 /ti dem BHck 38 des Computers 18 übermittelt werden und bewirken, daß der Maschinencomputer 18 bei der Überprüfung die gewünschte Arbeitsfolge durchführt, um Daten für die Analyse zu erzeugen.

Ein Block 62 des Computers 36 enthält analytische Programme, welche verwendet werden, um dir; über die Telefonleitungeii 14 empfangenen Daten der Werkzeugmaschine zu analysieren und die daraus folgenden f tgebnisse auf dem Tastendrucker 46 auszudrucken oder an einer der anderen peripheren Vorrichtungen darzustellen, die in F i g. I gezeigt sind.

Ein weiterer Block 64 enthält von der Werkzeugmaschine ausführbare Diagnoseprogramme, welche die

Pmgrammr «inri ii\p /ii Hem Rlnrk 40 rlr< Pnmnntpr« 18

übermittelt werden, um den Betrieb der Werkzeugmaschine 24 während der Analyse zu steuern.

Die Programme der Blöcke 60 und 64 werden über die Telefonleitungen 14 zu dem Maschinencomputer 18 übermittelt und dienen individuell entsprechenden Funktionen der Steuerung des Betriebes des Maschinencomputers 18 und des Betriebes der Werkzeugmaschine 24.

Mit beiden Signalumsetzern 16 und 17 ist zusätzlich ein gewöhnlicher Telefonhandapparat HS verbunden, so daß über die Telefonleitungen 14 auf herkömmliche Weise e'ne Sprechverbindung zwischen dem Maschincnplatz und der Diagnosestelle ermöglicht wird. Diese Handapparate werden von einer Bedienungsperson an dem Maschinenplatz und einem Analytiker an der Diagnosestelle während der Überwachungs- und Prüfarbeiten verwendet.

Die Arbeitsfolge beginnt typischerweise durch eine Sprechverbindung zwischen den beiden Handapparaten, so daß die Bedienungsperson und der Analytiker beide wissen, daß ein Test durchgeführt wird. Der Analytiker gibt zu Beginn Instruktionen, wonach die Signalumsetzer 16 und 17 von der Bedienungsperson bzw. dem Analytiker konditioniert werden, um einen Austausch von Digitaldaten zwischen den beiden Umsetzern 16 und 17 zu eraluben. Danach übermittelt der Computer 36 entsprechend dem Programm der Rechnersteuerung 58 die geforderte Programminformation zu dem Maschinencomputer 18, welcher solche Programme entsprechend der Empfangssteuerung 32 empfängt. Nachdem die Fabrikationsnummer der in der Prüfung befindlichen Maschine in den Tastendrucker 46 gedruckt ist, werden aufeinanderfolgende Arbeiten entsprechend dem Programm der Rechnersteuerung 58 durchgeführt.

Eine Funktion des Betriebssystemprogramms ist das Auswählen von Daten und Programmen aus den peripheren Vorrichtungen und Eingeben dieser Programme in die Blöcke 60, 62 und 64 des entfernten Computers 36. Typischerweise sind solche Programme in einer Scheibenspeichereinheit 52 gespeichert, welcher für den Computer 36 über die Schnittstelleneinheit 44 zugänglich ist Alternativ können diese Programme in einem oder mehreren Magnetbandeinheiten 50 gespeichert sein, weiche für den Computer 36 in der gleichen Weise zugänglich sind. Die Blöcke 60, 62 und 64 sind Abschnitte des Hauptspeichers des entfernten Computers 36, der leicht zugänglich ist so daß die in diesen Blöcken gespeicherten Programme ohne jede Verzögerung verfügbar sind. Die Rechnersteuerung 58

schließt auch ein Nachrichtenprogramm zum Steuern des Signalumsetzers 17 ein, welches ähnlich dem in Block 34 des Maschinencomputers 18 gespeicherten Nachrichtenprogramm ist, so daß beide Computer 18 und 36 bezüglich den Signalumsetzern 16 bzw. 17 in der gleichen Weise funktionieren.

Die Programme des Betriebssystems, die in Block 58 gespeichert sind, übermitteln über die Telefonleitung 14 die von dem Computer auszuführenden Diagnoseprogramme aus Block 60 und die von der Werkzeugmaschine auszuführenden Diagnoseprogramme aus Block 64. Das Nachrichtenprogramm wird ebenfalls von dem Computer 36 übermittelt und in Block 34 gespeichert. Danach wird über den Maschinencomputer 18 die Werkzeugmaschine 24 entsprechend den Diagnoseprogrammen in Block 38 und den Betriebssteuerungsprogrammen in Block 40 gesteuert. Mit Ausnahme der Oiipllf· Aer Programme und Daten besteht kein Unterschied zu dem Betrieb der Werkzeugmaschine 24 oder des Maschinencomputers 18 im normalen Betrieb.

Wenn die Werkzeugmaschine 14 betrieben wird, werden Rückführungssignale, die von der Werkzeugmaschine erzeugt sind, zu dem Maschinencomputer 18 über die Schnittstelle 22 und die Nachrichtensteuerung in Block 34 übermittelt, wonach diese Signale in digitaler Form über die Telefonleitung 14 zu dem Computer 36 in der Diagnosestelle übermittelt werden. Diese Daten werden dann unter Verwendung der analytischen Programme im Analyseprogrammspeicher 62 verarbeitet, wobei die Analysenergebnisse von dem Tastendrukker 46 ausgedruckt werden oder an einer der Darstellungsvorrichtungen 48, 54 oder 56 dargestellt werden.

Wenn der Prüfbetrieb der Werkzeugmaschine 24 abgeschlossen ist. treten Analytiker und Betriebsperson wieder akustisch über die Telefonleitung 14 in Verbindung, wonach der Analytiker mündlich die Betriebsperson von den Ergebnissen der Versuche unterrichten kann und ihm weitere Maßnahmen mitteilen kann. Diese Maßnahmen können eine regelmäßige Wartung eines Teiles der Werkzeugmaschine 24 oder weitere Überprüfungen der Werkzeugmaschine einschließen, wobei nötigenfalls weitere unterschiedliche Arbeitsgänge zur Erfassung weiterer Daten für die Analyse durchgeführt werden, um etwa einen anormalen Zustand sicher zu bestimmen, der während der Routinetests entdeckt worden ist. Nachdem alle Tests beendet sind, wird die Telefonverbindung in herkömmlicher Weise unterbrochen.

In der Analysenphase des Systems werden Daten verwendet, die in einer der genannten peripheren Speichereinheiten des Computers 36 gespeichert sind. Die Oaten gehören einer Datei an, die durch die Fabrikationsnummer der im Test befindlichen Werkzeugmaschine identifiziert ist Die in einer solchen Datei gespeicherten Daten, die dauernd in einer der peripheren Speichereinheiten gespeichert bleiben, enthalten die Betriebseigenschaften der Werkzeugmaschine 24 im Neuzustand und auch die Eigenschaften, die von vorherigen, z. B. von drei früheren Diagnosetests der Werkzeugmaschine 24 abgeleitet sind. Wenn die geschilderten Versuche beispielsweise vierteljählich durchgeführt werden, ist dann in der Diagnosestelle ein Stammdatenverzeichnis enthalten, welches von dieser Maschine während der vorhergehenden neun Monate erhalten wurde und zusätzlich die vergleichbaren Daten des Neuzustandes enthält Durch Vergleichen der jeweiligen laufenden Daten während eines Tests mit den

Stammdaten können Tendenzen der Arbeitseigenschaften festgestellt werden, so daß beginnende anormale Bedingungen schon erkannt werden, bevor sie zu einer Störung der Werkzeugmaschine führen. Zusätzlich werden die laufenden Daten von der Maschine mit minimalen und maximalen annehmbaren Grenzen verglichen, die in der Diagnosestelle gespeichert sind, so daß bestimmt werden kann, ob die Änderung der Betriebscharakteristiken bereits so weit forgeschritten ist, daö eine Korrektur oder Reparatur erforderlich ist.

Soll z. B. das Drehmoment der Werkzeugmaschine überprüft werden, so wird als Diagnoseprogramm ein sogenanntes Drehmomentabtastprogramm gewählt, das aus einer der peripheren Speichervorrichiungen 50 bzw. 52 in den Hauptspeicher des Computers 36 übertragen wird. Dieses Drehmomentabtastprogramm wird danach zu dem Maschinencomputer 18 über die Teiciuftieiiungeti i5 übertragen und dort in die Blöcke 34 bzw. 40 eingegeben. Aufgrund dieses Programms soll etwa der Schlitten der Werkzeugmaschine mit einer Folge von Geschwindigkeiten bewegt werden, wobei während der Bewegung das jeweilige Drehmoment des Maschinenantriebs gemessen und unter Steuerung des Nachrichtenprogramms im Block 38 in den Analyseprogrammspeicher des Computers 36 übertragen wird. Während des Tests arbeitet die Werkzeugmaschine so als ob sie von der Werkzeugmaschinenbetriebssteiierung 40 gesteuert würde, wobei jedoch dieses Programm aus den peripheren Speichern 50 bzw. 52 der Diagnosestelle 12 stammt.

Die zur Diagnosestelle übertragenen Daten werden in der Diagnosestelle 12 unter Verwendung der im Block 62 gespeicherten Programme mit den Werten und den zugehörigen zulässigen oberen und unteren Abweichungsgrenzen verglichen, welche in den erwähnten Stammdatenverzeichnis enthalten sind. Dementsprechend findet ein Vergleich der bei dem laufenden Test erhaltenen Daten mit denen im Neuzustand der Maschine sowie denen aus den vorherigen Überprüfungen statt. Aufgrund dieses Vergleichs kann festgestellt werden, ob der Verlauf des Drehmomentes über die Zeit eine positive oder eine negative Tendenz aufweist. Ist z. B. das Drehmoment bei dem gerade laufenden Test nach Vergleich mit den vorherigen Drehmomentdaten zu groß, so kann der Analytiker die Bedienungsperson an der Werkzeugmaschine auffordern, den Antrieb zusätzlich zu schmieren, indem etwa die Strömungsgeschwindigkeit des Schmieröls vergrößert wird. Anschließend kann noch einmal das Drehmomentabtastprogramm in die Werkzeugmaschinensteuerung eingegeben werden, um den Erfolg der Maßnahme zu überprüfen.

Ist dieses Testprogramm beendet, so werden die Daten dieses Tests in das Stammdatenverzeichnis übernommen, wobei gleichzeitig die ältesten Stammdaten gelöscht werden; die Daten der Werkzeugmaschine im Neuzustand werden davon nicht berührt

Anschließend werden die weiteren vorgesehenen Diagnoseprogramme der Maschinensteuerung zugeführt und die daraus erhaltenen Daten entsprechend ausgewertet Die Daten können an den entsprechenden peripheren Geräten in der Diagnosestelle angezeigt oder ausgedruckt werden; außerdem ist ein Ausdrucken bestimmter aus dem Vergleich der Testdaten mit den Stammdater erhaltener Parameter möglich, so z. B. nicht eingehaltene Toleranzen oder sonstige Fehlerquellen.

In F i g. 2 ist in einem Blockdiagramm eine alternative

Ausführungsform der Oberprüfungsvorrichtung dargestellt. Wiederum ist die Diagnosestelle 12 mittels der Telefonleitung 14 mit dem Maschinenplatz 10 verbunden. Der Computer 36 an der Diagnosestelle schließt einen Taktgeber 400 ein, welcher eine Programmsteuereinheit 402 betreibt. Die Programmsteuereinheit 402 gibt Taktsignale ab, die die zeitliche Reihenfolge für die durchzuführenden Operationen steuern. Die Programmsteuereinheit kann im einfachsten Fall ein Zählwerk sein, das von dem Taktgeber 400 getaktet wird, wodurch Taktimpulse zu Taktsignalausgängen 403 geführt werden. Die Ausgänge 403 sind mit den verschiedenen Funktionskomponenten verbunden, so daß diese in der korrekten Zeitfolge betrieben werden. Mit einer Modifiziereinheit 404 kann die Betriebsgeschwindigkeit und -folge der Programmsteuereinhei'. 402 in Abhängigkeit von Informationen beeinflußt werden, weiche ihr über eine Leitung 40b zugeführt werden. Die Modifiziereinheit kann z. B. den Taktgeber 400 am Takten des Zählwerkes 402 hindern, falls eine Operation noch nicht abgeschlossen ist. Erst wenn ein Signal an der Leitung 406 eintrifft, kann dann das Zählwerk seinen Betrieb wieder aufnehmen. Auf diese Weise kann das Zählwerk bzw. die Programmsteuereinheil 402 mit variabler Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit betrieben werden, die durch die Funktionszeit der einzelnen Programmstufen bestimmt wird. Die peripheren Speicher und Anzeigegeräte sind in Fig. 2 insgesamt durch einen Block 408 wiedergegeben, der über Leitungen 410, die mit entsprechenden Ausgangsleitungen der Steuereinheit 402 verbunden sind, angesteuert wird. Hierdurch wird die geeignete Einheit aus der peripheren Anordnung zwecks Betriebs ausgewählt und z. B. ein Stammdaten-Verzeichnis zur Verfügung gestellt. Die peripheren Geräte sind mit dem Rest der Vorrichtung durch einen Eingangs-Ausgangs-Puffer 44 verbunden, der über Leitungen 412 in beiden Richtungen Signale empfangen kann. Der Eingangs-Ausgangs-Puffer ist mit einer Vielzahl von Torschaltungen 414 verbunden, ./eiche von Leitungen 416 gesteuert werden, um Informationen zu und von dem Eingangs-Ausgangs-Puffer zu übermitteln. Die Information kann von einer arithmetischen Einheit 418 mit Hilfe der Torschaltungen 414 übermittelt werden, oder sie kann zu der arithmetischen Einheit 418 dazu dienen, die Modifiziereinheit 404 durch Signale über eine Leitung 420 zu konditionieren. Leitungen 422 sind mit der arithmetischen Einheit 418 verbunden. Über diese Leitung wird die arithmetische Einheit gesteuert, um ihre arithmetischen Funktionen in der zweckmäßigen Zeitfolge durchzuführen. Die arithmetische Einheit führt alle notwendigen arithmetischen Operationen wie beispielsweise Addieren, Subtrahieren, Vergleichen usw. in herkömmlicher Weise durch.

Eine Vielzahl von Torschaltungen 424 ist zwischen dem Puffer 44 und einem weiteren Signalumsetzer-Puffer 42 verbunden und wird von Signalen aus der Programmsteuereinheit 402 über Leitungen 426 und 428 gesteuert um Kennzeichen aus dem Puffer zu dem Maschinencomputer über den Puffer 44 zu übermitteln oder Eigenschaften oder Kennzeichen aus dem Maschinencomputer zu dem Puffer 42 zu übermitteln. Alle Komponenten in der Diagnosestelle 12 sind als solche bekannt und werden demzufolge nicht im einzelnen beschrieben. Die Zwischenverbindung der Vorrichtung und die Arbeitsfolge, die von den Signalen aus der Programmsteuereinheit 402 gesteuert wird, werden in Übereinstimmung mit der obigen Beschrei-

bung des Systems bewirkt.

Oer Teil Jer Vorrichtung, der an dem Maschincnplatz 10 angeordnet ist, umfaßt einen Signalumsetzer-Pjffer 20, der mit einer Einheit 428 verbunden ist, welche das Vorliegen eines Merkmalsignals in dem Puffer erkennen kann. Die Merkmalerkennungseinheit 428 betätigt eine Vielzahl von Torschaltungen 430, um das Merkmalsignal aus dem Puffer zu einem Eingangs-Ausgangs-Puffer 432 zu übertragen. Die Torschaltungen 430 sind ebenfalls unter Steuerung einer Merkmalerkennungseinheit 434 betätigbar, um Merkmale aus dem Puffer 432 über die Torschaltung 430 zu dem Signalumsetzer-Puffer 20 zu übermitteli'!, wenn ein Merkmal in dem Eingangs-Ausgangs-Puffer vorhanden ist.

Der Puffer 432 wird ebenfalls von anderen Abschnitten des Maschinencomputers 18 angesteuert, der in F i g. 2 durch den Computerkern 436 dargestellt ist. Der Compuierkern 43ö enthält aiie Programme und Daten, die zum Betrieb des vorliegenden Systems erforderlich sind. Dem Puffer 432 sind eine Adressenerkennungseinheit 438, eine Instruktionserkennungseinheit 440 und eine Datenerkennungseinheit 442 zugeordnet. Die drei Einheiten 438, 440 und 442 steuern je eine Adressenwähleinheit 444, um eine besondere Adresse auszuwählen. Auf diese Weise werden Instruktionen und Daten in den Maschinencomputerkcrn 436 mit den dafür korrekten Adressen eingegeben. Der Maschinencomputerkern 436 ist mit einer perij hcren Anordnung 446 mit Hilfe eines Eingangs-AusgangsPuffers 22 verbunden; diesem werden Lese- und Schreibsignale über Leitungen 448 zugeführt, um den Betrieb des Puffers 22 in beiden Richtungen zu steuern. Die Werkzeugmaschine 24 und der Bandleser 26, der während einer Überprüfung nicht verwendet wird, sind beide mit der peripheren Anordnung 446 verbunden.

Die Vorrichtung an dem Maschinenplatz umfaßt einen Taktgeber 450 und eine Programmsteuereinheit 452, welche Taktgebersignale 454 erzeugt, die den Betrieb der verschiedenen Komponenten in richtiger Zeitfolge steuern. Mit einer Modifiziereinheit 456 kann der Betrieb der Programmsteuereinheit 454 modifiziert werden. Die Modifiziereinheit 456 wird in Übereinstimmung mit den Programmen gesteuert, die in der Maschinencomputerkerneinheit 436 gespeichert sind. Die Taktsignale 454 werden ferner Steuerleitungen 460 zugeführt, um zweckmäßige Adressen für zugehendes Material innerhalb der Computerkerneinheit 436 auszuwählen und Daten zu speichern, die von dem Puffer 22 übertragen werden.

Die Überprüfung einer Werkzeugmaschine erfolgt mit dieser Vorrichtung in der gleichen Weise, wie es oben zu Fig. 1 beschrieben worden ist. Mit Hilfe des vorbeschriebenen Verfahrens können eine oder mehrere Werkzeugmaschinen, die an unterschiedlichen Orten aufgestellt sind, vorbeugend gewartet werden. Durch Analyse der während des Diagnoseprogrammes erfaßten Daten können Wartungsarbeiten oder Reparaturen an der Maschine ausgeführt, so z. B. Teile ausgewechselt werden, bevor die zugrundeliegenden Fehler oder Störungen in der Werkzeugmaschine zu einem Totalausfall führen. Mit dem angegebenen Verfahren können zudem vorhandene Störungen oder Fehler in der Tendenz beobachtet und schnell lokalisiert werden.

Für die Diagnose werden z. B. folgende Werte überwacht: Drehmoment; Zuführgeschwindigkeiten fur geringe, mittlere und hohe Geschwindigkeiten und für schnellen Vorschub: der Folgeirrtum für jede Achse der Maschine; Servostabiiilat, die durch die momentane Geschwindigkeit und Lage des bewegbaren Gliedes der Werkzeugmaschine verglichen mit programmierter Geschwindigkeit und Lage gekennzeichnet ist; Positionsüberschuß bei einer Vielzahl von Annäherungsge schwindigkeiten; falls vorhanden die Aussetzzeit, womit die Zeit gemeint ist, welche für das bewegbare Teil erforderlich ist, um seine Endlage zu erreichen, gemessen von der Zeit, in welcher eine solche Lage zunächst erreicht ist.

Zusätzlich kann das Verfahren verwendet werden, um den Betrieb eines automatischen Werkzeugwechslers, welcher dem Maschinenwerkzeug zugeordnet ist, und den Betrieb anderer Maschinenwerkzeugteile wie beispielsweise den Betrieb des Bandlesers zu prüfen, der an dem Maschinenplatz vorgesehen ist, und den Betrieb des Maschinencomputers selbst. In jedem Fall erfolgen diese Diagnose- und Testverfahren von der Diagnosestelle aus, so daß keine diagnostischen oder Analyse-Entscheidungen an dem Maschinenplatz getroffen werden müssen. Es ist a.eh möglich, eine visuelle Verbindung von der Werkzeugmaschine zu dem Analytiker mittels einer Fernsehkamera oder eines Übertragungssystems od. dgl. vorzusehen. In diesem Fall kann der Analytiker die Werkzcugmasch·.'; bzw. das Werkzeug im Betrieb beobachten.

Mit den angegebenen Verfahren können z. B. Maschinenwerkzeuge, wenn sie während ihrer Herstellung zusammengebaut werden, auf zweckmäßigen Betrieb und des weiteren nach Installation überprüft werden, um zu gewährleisten, daß die Installation zufriedenstellend durchgeführt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Oberwachen des Betriebszustandes einer von einem Rechner nach einem vorgegebenen Arbeitsprogramm insbesondere nu^ mensch gesteuerten Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß im Neuzustand ein Diagnoseprogramm für verschiedene Betriebsdaten der Werkzeugmaschine aufgestellt wird, daß beim Ablauf dieses Diagnoseprogramms an der Werkzeugmaschine charakteristische Betriebsdaten gemessen, an eine Diagnosestelle übermittelt und dort in einer Kontrolleinheit aufgezeichnet werden, daß im späteren Betrieb zur Überprüfung der aufgestellten Werkzeugmaschine das Diagnoseprogramm erneut eingegeben wird, daß während des Ablaufs des Diagnoseprogramms die gleichen charakteristischen Betriebsdaten der Werkzeugmaschine wie im Neuzustand gemessen, an die Diagnosestslle übermittelt und dort angezeigt und aufgezeichnet werden, daß in der Diagnosestelie diese Betriebsdaten der Werkzeugmaschine im Neuzustand verglichen werden, und daß dann, wenn die übermittelten Betriebsdaten von den Betriebsdaten im Neuzustand abweichen, die Abweichungen zur Bestimmung von für die fei jlerhafte Arbeitsweise der Werkzeugmaschine verantwortlichen Fehlerquellen ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe des Diagnoseprogramms und die Übermittlung der Betriebsdaten über eine Telefonleitung erfolgt

3. Verfahren nach eimern der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen mit einem Diagnoseprogramm überwacht wird.