DE2640257C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein prozeßrechnergesteuertes Bearbeitungszentrum der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Bei einem derartigen, aus der DE-OS 23 30 054 bekannten Bearbeitungszentrum wird das Steuerprogramm ohne Rücksicht auf den real ablaufenden Prozeß abgearbeitet. Während eine solche Steuerung des Bearbeitungszentrums unter normalen Betriebsbedingungen zufriedenstellende Ergebnisse liefert, führen anomale Betriebsbedingungen zur Produktion von Ausschußware und/oder zu einer Beschädigung zumindest der Organe des Arbeitskopfs.

Aus der DE-OS 24 00 596 sind Fühleinrichtungen für ein prozeßrechnergesteuertes Bearbeitungszentrum bekannt, welche an einem Werkzeughalter angebracht sind und beispielsweise die Lage eines zu bearbeitenden Werkstücks erfassen, wobei der Werkzeughalter mittels Servomotoren in Reaktion auf die Fühlersignale für die Bearbeitung des Werkstücks entsprechend gesteuert wird.

Aus der VDI-Z 114 (1972) Nr. 14, S. 1055-1060, ist es bekannt, das laufende Programm eines Prozeßrechners zu unterbrechen, um einen Alarm (Interrupt) zu bearbeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein prozeßrechnergesteuertes Bearbeitungszentrum der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei Auftreten anomaler Betriebsbedingungen einen geregelten Betriebsablauf gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale im Patentanspruch.

Demnach besteht die Erfindung darin, das Auftreten anomaler Betriebsbedingungen zu erfassen und diese mittels eines vorbestimmten Programmablaufs zu beheben oder alternativ hierzu, falls die Behebung nicht möglich ist, die Ausführung der Operationen sowie die Bewegung des Arbeitskopfs zu beenden. Dadurch wird auch im Falle anomaler Betriebsbedingungen ein geregelter Betriebsablauf gewährleistet, wobei dieser Ablauf im Extremfall die Beendigung der Bearbeitung beinhaltet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Arbeitskopfes des Bearbeitungszentrums von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 2,

Fig. 4 ein Diagramm des Steuersystems des Bearbeitungszentrums nach Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Einzelheit des Arbeitskopfes von Fig. 3,

Fig. 6a bis 6f ein Diagramm eines Bearbeitungsablaufs unter Verwendung des Arbeitskopfs von Fig. 5 ausgeführt wird, und

Fig. 7 ein Flußdiagramm des Bearbeitungsablaufs bei einem bestimmten Zusammenbauvorgang, wie er von dem Bearbeitungszentrum in Fig. 1 ausgeführt wird.

Fig. 1 zeigt ein prozeßrechnergesteuertes Bearbeitungszentrum, dessen Gestell 11 mit einem feststehenden Arbeitstisch 12 versehen ist, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück 10 befestigt ist. Am Gestell 11 sind zwei vordere aufrechte Pfosten 13 befestigt, die über eine Schiene 15 miteinander verbunden sind. Nach hinten zu ragen Seitenwände 14 vom Gestell 11 auf, die über eine Rückwand 14′, auf deren Oberseite sich eine weitere Schiene 15 befindet, miteinander verbunden sind. Die hintere Schiene 15 trägt eine feststehende Zahnstange 16. Die beiden Schienen 15 sind über zwei Längsträger 22 miteinander verbunden, deren Enden 17 die Form von entlang der beiden Schienen 15 laufenden Schlitten aufweisen, von denen jeweils die hinteren Schlitten ein Antriebsritzel 19 besitzen, das mit der feststehenden Zahnstange 16 in Eingriff steht und durch einen Schrittschaltmotor 20 gedreht werden kann. Dieser wird mittels einer Anzahl von proportional zu derjenigen Bewegung liegenden Impulsen befehligt, die der Schlitten entlang der X-Achse durch eine entsprechende Steuereinheit 21 (Fig. 4) ausführen muß, die mit einem internen Speicher versehen und an sich bekannt ist, weswegen sie nicht im einzelnen beschrieben werden wird.

Weiterhin umfaßt das in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungszentrum zwei Arbeitsköpfe 25 mit Schlitten 24, die in Richtung der Y-Achse entlang der Träger 22 laufen können. Jeder Schlitten 24 ist außerdem mit einem Antriebsritzel 27 versehen, das mit einer Zahnstange 26 kämmt, die am Träger 22 befestigt ist, und das von einem zweiten durch die Steuereinheit 21 (Fig. 4) gesteuerten Schrittschaltmotor 28 zum Bewegen des Arbeitskopfes 25 entlang der Y-Achse angetrieben wird.

Der Schlitten 24 ist mit einem dritten Antriebsritzel 31 versehen, das von einem dritten Schrittschaltmotor 32 gedreht wird, der ebenfalls durch die Einheit 21 gesteuert wird. Das Antriebsritzel 31 kämmt mit einer auf einem Mantel 34 des Arbeitskopfes 25 ausgebildeten Zahnstange 33 zum Bewegen des Kopfes entlang der Z-Achse. Mit dem Mantel 34 ist ein Werkzeughalter 40 abnehmbar verbunden.

Zwischen jedem Motor und seinem Antriebsritzel ist ein Untersetzungsgetriebe geschaltet: jedem Schritt des Motors entspricht ein Vorrücken um 0,05 mm, das somit den maximalen Unterschied in der Anwendungsmöglichkeit des Systems darstellt. Damit eine maximale Modularität gewährleistet ist, sind sämtliche Antriebe unabhängig und gleich ausgebildet, insbesondere sind die Motoren, die Untersetzungsgetriebe und die Antriebsritzel bei allen Achsen die gleichen.

Es ist vorgesehen die Werkzeughalter 40 gemäß der auszuführenden Bearbeitungsvorgänge automatisch auszuwechseln. Zu diesem Zweck ist an der Rückwand 14′ (Fig. 1) ein Werkzeugrahmen 41 für jeden Arbeitskopf 25 angebracht, in dem die verschiedenen zu verwendenden Werkzeughalter 40 in vorbestimmten Stellungen angeordnet sind. Eine Programmeinheit 42 (Fig. 4) kann jede Steuereinheit 21 mit der von den Schrittschaltmotoren 20, 28 und 32 benötigten Information versorgen, um dem Arbeitskopf 25 zu ermöglichen, das Werkzeug, das in der entsprechenden Stellung gearbeitet hat, abzulegen, ein neues Werkzeug zu suchen, das neue Werkzeug aus dem Rahmen 41 zu entnehmen und den Arbeitskopf 25 in die erforderliche Stellung mit Bezug auf das Werkstück 10 zu verbringen.

Das vorstehend beschriebene Bearbeitungszentrum wird dann angewendet, wenn eine punktweise Steuerung notwendig ist, bei der die erforderliche Genauigkeit nur an der Endposition jeder Bahn relevant ist. Die Programmierung des prozeßrechnergesteuerten Bearbeitungszentrums umfaßt das Entwerfen und das Speichern der Liste derjenigen Instruktionen auf einem Datenträger, die an das Zentrum, gegebenenfalls auch mit der Möglichkeit von Aufbereitungsverfahren gegeben werden sollen, welche ein Verändern der Daten ermöglichen, wenn die Ergebnisse der Bearbeitung nicht den Theorien des Programmierers entsprechen.

Insbesondere muß die Programmierung die folgenden Merkmale aufweisen: Speichern der Daten und Instruktionen, aufeinanderfolgendes Lesen der gespeicherten Daten, Ausführen der Berechnungen zum Bewirken von beispielsweise geradlinigen oder kreisförmigen Interpolationen, optische Anzeige, Drucken der sich auf das Fortschreiten der Bearbeitung beziehenden Daten und Kommunikation mit elektronischen Hochleistungs-Datenverarbeitungsanlagen zum Lösen von Notfällen.

Das in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungszentrum umfaßt zu diesem Zweck einen Minicomputer 43, der mittels geeigneter Software zum Handhaben der Steuereinheiten 21 und zum Erzeugen der Programme spezialisiert ist. Das Programm wird seinerseits auf module Weise erstellt, bei der die einzelnen Module durch Unterroutinen gebildet werden, die sich auf festgesetzte und eine Vielzahl von Malen durchzuführende Zyklen beziehen. Die Unterroutinen werden durch bestimmte Adressen unterschieden und können durch den Minicomputer auf unabhängige Weise oder mittels bedingter Sprünge, die im Programm vorgesehen sind, unmittelbar aus der Einheit 42 abgerufen werden.

Weiterhin weist das Bearbeitungszentrum mit Bezug auf jeden Arbeitskopf 25 eine üblicherweise inaktive Aufzeichnungseinheit 221 auf, die durch den Minicomputer 43 zwecks Aufzeichnens eines Satzes von Instruktionen in der Programmeinheit 42 konditioniert werden kann. Eine von Hand betätigbare Steuereinheit mit einem Flip-Flop 222 kann außerdem die Steuerung der Steuereinheit 21 für das Bearbeitungszentrum sperren. Letzteres kann seinerseits bei der Ausführung des ersten Arbeitszyklus von Hand durch eine Reihe in der Zeichnung nicht dargestellter Elemente geführt werden, die auf bekannte Weise die vom Zyklus benötigte Bewegungsfolge hervorrufen. Diese den Schrittschaltmotoren 20, 28 und 32 zugeordneten Bewegungen erzeugen über eine Reihe von in der Zeichnung nicht dargestellten Übertragungsgeräten Signale, die unter Zwischenwirkung der Steuereinheit 21 und unter dem Befehl der Einheit 222 auf den Minicomputer 43 übertragen werden, der seinerseits die entsprechenden Instruktionen erstellt. Diese werden auf die Einheit 221 geschickt, die das Aufzeichnen derselben in der Einheit 42, beispielsweise in einem Speicher der letzteren, bewirkt, wodurch allmählich diejenigen Instruktionen gespeichert werden, die die tatsächliche Situation der absoluten Genauigkeit der Maschine, der Armaturen und der zu handhabenden Teile wiedergeben. Die auf diese Weise gespeicherten Daten gestatten es, eine große Anzahl von Bearbeitungszyklen beliebig oft zu wiederholen, die sämtlich untereinander gleich sind.

Das Bearbeitungszentrum arbeitet auf anpassungsfähige Weise, d. h. es ist im Falle anormaler Betriebsbedingungen in der Lage, diese zu beseitigen oder, falls dies nicht möglich sein sollte, die Bearbeitung zu unterbrechen. Wenn die Elementaroperation bei einem Zusammenbau- oder Einpaßzyklus beispielsweise im Einsetzen eines Stiftes in eine Bohrung besteht, kann die tatsächliche Situation die folgenden Regelwidrigkeiten aufweisen: Nichtvorhandensein des Stiftes, Nichtvorhandensein der Bohrung, Durchmesser des Stifts und der Bohrung sind so bemessen, daß kein Einpassen möglich ist, Relativstellungen der Achse der Bohrung und der des Stiftes sind derart, daß der Einsetzvorgang nicht ausgeführt werden kann.

Um auf derartige anormale Betriebszustände reagieren zu können, bedarf es zunächst deren Erfassung. Zu diesem Zweck weist das Bearbeitungszentrum Fühleinrichtungen auf, die aus einer Reihe von Stellungs- und/oder Kraftumformern bestehen, welche auf tastende Weise eine Reihe von verschiedenen Situationen des Bearbeitungsvorgangs erkennen können. Eine Anzahl dieser Umformer wird in Verbindung mit der nachstehenden Beschreibung des Arbeitskopfes in Fig. 2 und 3 behandelt.

Für jede ermittelte anormale Betriebsbedingung und somit für jedes diese Situation interpretierende Signal wird während der Erstellung des Programms ein Satz entsprechender Unterroutinen vorgesehen, die einen vorbestimmten Programmablauf zur Behebung der anormalen Betriebsbedingungen enthalten. Diese Programmabläufe sind mittels Adressierung über den Minicomputer 43, das von den durch die Umformer ausgesandten Signalen bewirkt wird, gespeichert und dann verwendet, wenn es ihrer bedarf.

Da die beiden Arbeitsköpfe 25 etwas sperrig und die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge von unterschiedlicher Dauer sind, kann es vorkommen, daß durch ein getrenntes Programmieren der beiden Arbeitsköpfe und ein gleichzeitiges Bewirken des Arbeitens derselben zwei Arbeitsvorgänge der beiden Köpfe 25 gleichzeitig in Stellung ausgeführt werden müssen, die sehr nahe beieinander liegen. In diesem Fall wäre es notwendig, zwei Programmierungen vorzusehen, die dermaßen koordiniert sind, daß diese Möglichkeit durch ein Verzögern eines Bearbeitungsvorgangs mit Bezug auf den anderen ausgeschaltet wird.

Diese Möglichkeit wird jedoch dadurch ausgeschaltet, daß eine Koordination der beiden Programmeinheiten 42 über den Minicomputer 43 vorgesehen ist, der dermaßen programmiert ist, daß einer der beiden Arbeitsköpfe 25 angehalten werden kann, wenn dessen Bahn in die Bahn des anderen Arbeitskopfes 25 eintritt.

Das hier beschriebene Bearbeitungszentrum ist besonders geeignet für Arbeiten auf dem Gebiet der Feinmechanik, der Leichtelektromechanik und der Elektronik.

Entsprechend einer Ausführungsform des Bearbeitungszentrums weisen die beiden Arbeitsköpfe 25 an dem Werkzeughalter 40 (Fig. 2) tastende Einbau- oder Zusammenbauwerkzeuge auf.

Die hauptsächlichen Schwierigkeiten, auf die man bei der Automatisierung von Einpaß- oder Zusammenbauarbeiten trifft, sind anormale Betriebszustände in Form von Klemmen. Weiterhin treten Schwierigkeiten beim Einpassen oder Zusammenbau selbst auf, was in den Abmessungstoleranzen der Werkstücke begründet liegt, weil beim Einpassen oder Zusammenbauen Abmessungen und Toleranzen mit einbezogen werden, die sich von den Funktionsabmessungen und -toleranzen des Werkstücks unterscheiden.

Der Schlitten 24 jedes Arbeitskopfes 25 trägt gemäß Fig. 2 im Inneren einen Mantel 34′. Unterhalb des Mantels 34′ ist eine Muffe 77 befestigt, an der ein Bronzering 78 befestigt ist. In dem Ring 78 sind vier Axialleitungen 79 ausgebildet, die über eine Ringleitung 80 gespeist werden und in einer Düse 81 an der unteren Fläche enden.

Die Muffe 77 trägt einen Elektromagneten 49, dessen Magnetkreis eine zu einem Werkzeughalter 40 gehörende Scheibe 87 aufweist. Die Scheibe 87 trägt eine Hülse 89, in der mit einem gewissen Hub ein am Boden mit einer Scheibe 92 eines Werkzeugs 88 befestigter Stempel 91 gleiten kann. Die Scheibe 92 ist selbstdrehbar mit Hilfe eines in einen Spalt 94 in der Scheibe 87 eingreifenden Stiftes 93 mit der Scheibe 87 verbunden. Der Stempel 91 ist oben mit einem Kopf 96 versehen, der oben durch einen magnetostriktiven Umformer 97 für die Z-Achse abgetastet werden kann, der auf bekannte Art und Weise jede Axialbewegung des Kopfes 96 in verschiedenen Stufen des Arbeitszyklus signalisieren kann.

Zwischen dem Kopf 96 und der Schulter 98 der Hüle 89 ist eine erste Druckfeder 99 angebracht, und zwischen der Scheibe 92 und der Hülse 89 liegt eine zweite Feder 101. Die Wirkung der Feder 99 herrscht über die Wirkung der Feder 101 vor, was zur Folge hat, daß das Werkzeug 88 normalerweise die hohe Stellung von Fig. 2 einnimmt.

Die Scheibe 87 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Bohrungen 102 (Fig. 3) versehen, die mit einem gewissen Spiel mit einem Paar vom Ring 78 getragenen starren Stiften 103 in Eingriff treten können, um die Selbstanpassung des Werkzeughalters 40 zu ermöglichen. Auf dem Ring 78 sind außerdem zwei federnde Stifte 104 angebracht, die sich ebenfalls diametral gegenüberliegen und mit den Stiften 103 abwechseln. Jeder Stift 104 ist gleitend in einem Zylinder 107 im Ring 78 an einem Kolben 106 (Fig. 2) befestigt und nach unten durch eine Druckfeder 108 vorgespannt. Die Stifte 104 sind so beschaffen, daß sie in Spalte 109 in der Scheibe 87 eingreifen, die entlang einer einzigen Achse, beispielsweise der X-Achse (Fig. 3) ausgerichtet sind. Die Spalte 109 sind so bemessen, daß jede Bewegung der Scheibe 87 mit Bezug auf den Ring 78 entlang der anderen Achse verhindert wird, so daß, wenn das von der Scheibe 87 getragene Werkzeug sich lediglich entlang der ersten Achse verhindert wird, so daß, wenn das von der Scheibe 87 getragene Werkzeug sich lediglich entlang der ersten Achse bewegen muß, die Stifte 104 abgesenkt werden, während im entgegengesetzten Fall sich die Scheibe 87 in jede Richtung innerhalb der Grenzen des Spiels zwischen den Stiften 103 und den Bohrungen 102 bewegen kann. Zwischen der unteren Seite des Kolbens 106 und dem Zylinder 107 befindet sich eine mittels radialer Leitungen 111 und einer Ringleitung 112 gespeiste Luftkammer 110, wobei die Luft durch ein Außenrohr 113 zugeführt wird.

Vier hohle Zentrier-Stempel 116, die radial um 90° zueinander versetzt angeordnet und jeweils einstückig mit einem gleitend in einer zylindrischen Ausnehmung 118 angebrachten Kolben 117 sind, können mit einer zylindrischen Fläche 114 des Kopfes 96 zusammenwirken. Eine Feder 119 spannt jeden Kolben 117 nach innen vor, während Druckluft durch eine Reihe von Leitungen 122, 123 in eine ringförmige Kammer 121 zugeführt werden kann. Jeder Kolben 117 liegt normalerweise gegen einen Ring 125 an (Fig. 2), so daß ein gewisses Spiel zwischen dem Ende des Zentrier-Stempels 116 und der Oberfläche 114 bleibt. Zwei der in entsprechender Weise zu den X- und Y-Achsen um 90° zueinander versetzt angeordneten Stempel 116 nehmen jeweils einen Stellungs-Umformer 126 entsprechend dem Umformer 97 auf.

Das Werkzeug 88 umfaßt einen Kolben 127, der senkrecht durch eine pneumatische Einrichtung beweglich und an dem Boden mit einer Aussparung 128 versehen ist, in die zwei Vorsprünge 129 zweier Ansatzbacken 131 eingreifen. Diese Backen sind auf zwei Stiften 132 des Werkzeugs 88 drehbar gelagert und können einen Stift 133 ergreifen, der in einen Sitz 134 in einem Werkstück 135 eingepaßt werden soll.

Zum Verbinden der Umformer 97 und 126 mit den betreffenden Steuereinheiten 21 (Fig. 4) weist das System einen Multiplexer 136 für jeden Kopf 25 zum Auswählen der von ihm zu lesenden Umformer 97, 126 sowie einen A/D-Umwandler 137 für jeden Kopf auf, um die Eingabe vorzubereiten, die die Steuereinheit 21 auf den Minicomputer 43 schicken muß.

Es sind Instruktionen vorgesehen, um eine leichte und allgemeine Verwendung der Hardware zu ermöglichen:

• - Eine Vergleichsinstruktion CFR, die es ermöglicht, einen Vergleich zwischen der tatsächlichen Stellung der Umformer 97, 126 und einer vorbestimmten Stellung anzustellen. In Übereinstimmung mit dem Ausgang des Vergleichs kann das Einpaß- oder Zusammenbauprogramm ordnungsgemäß entsprechend der gespeicherten Folge fortfahren oder einen "Sprung" auf andere Instruktionen ausführen;
• - Eine Suchinstruktion RIC, die es ermöglicht, zu verursachende Bewegungen unter Energiesteuerung in sämtlichen drei Koordinatenebenen auszuführen, um Absetz-Stellungs-Suchen nachzugehen.

Das den Arbeitskopf von Fig. 2 und 3 beinhaltende System arbeitet auf die folgende Weise:

Es soll angenommen werden, daß im Fall der Fig. 2 und 3 das Werkzeug 88 sich in den beiden X- und Y-Richtungen bewegen kann, so daß die Spalte 109 nicht betroffen werden und aus der Scheibe 87 weggelassen werden könnten.

Zuerst verursacht die Programmeinheit 42 (Fig. 4) ein Verschieben des Arbeitskopfes über die Steuereinheit 21, um den Kopf in entsprechende Lage mit dem im Rahmen 41 ausgewählten Werkzeughalter 40 zu bringen (Fig. 1). Danach veranlaßt die Steuereinheit 21 (Fig. 4), daß Druckluft in das Rohr 113 (Fig. 2) geschickt wird, so daß über die Leitungen 112 und 111 die Stifte 104 übergangen werden, indem sie die Federn 108 überwinden. Außerdem veranlaßt dann die Steuereinheit 21, daß der Elektromagnet 49 (Fig. 2) mit einer Spannung von 8 Volt erregt wird, wodurch die Scheibe 87 mit dem Arbeitskopf 25 verbunden wird.

Die Wirkung der Federn 119 auf die Kolben 117 erzeugt nun eine erste Zentrierung des Werkzeughalter-Stempels 91 auf dem Arbeitskopf 25. Danach wird Druckluft in die Leitungen 122 und 123 geleitet, wodurch die vier Stempel 116 übergangen werden, und es wird Druckluft in die Düsen 81 geleitet, um die Scheibe 87 in bezug auf den Kopf 25 leicht bewegbar zu machen, wie im Fall der Fig. 2 dargestellt. Dann veranlaßt die Programmeinheit 42 über die Einheit 21 das Werkzeug 88, sich zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Station zu bewegen, wo sich eine Anzahl der Stifte 133 (Fig. 2) befindet. Der Kolben 127 wird nun betätigt, wodurch er sich nach oben bewegt, so daß die Backen 131 einen Stift 133, wie in Fig. 3 angedeutet, ergreifen. Da es unwahrscheinlich ist, daß der Stift 133 sich in der durch die Befehle der Programmeinheit 42 bestimmten theoretischen Stellung befindet, verschiebt sich das Werkzeug 88 beim Schließen der Backen 131 in bezug auf den Arbeitskopf 25, indem es die Scheibe 87 veranlaßt, auf dem Ring 78 zu schwimmen. Diese Wirkung wird durch die zu den Düsen 81 geleitete Druckluft unterstützt, wodurch ein Luftlager zwischen den beiden Flächen der Scheibe 87 und des Ringes 78 geschaffen wird, die aneinandergrenzen.

Am Ende des Hubes des Kolbens 127 wird der Kopf 25 nach oben bewegt, und die Druckluft wird aus den Leitungen 123 und 122 entfernt. Mit Hilfe der Stempel 116 erzeugt die Feder 119 nun die Zentrierung des Stempels 91 zusammen mit der Scheibe 87, dem Werkzeug 88 und dem Stift 133. Der Elektromagnet 49 wird dann auf 24 Volt erregt, und die Druckluft wird aus den Düsen 81 entfernt, woraufhin der Werkzeughalter 40 starr mit dem Kopf 25 verbunden bleibt.

Der Arbeitskopf 25 wird dann in entsprechende Stellung zu dem Sitz 134 gebracht, in den der Stift 133 eingesetzt werden soll. Wenn die durch den Befehl der Einheit 21 erreichte Stellung nicht genau der gewünschten Stellung entspricht, beginnt eine durch die drei Umformer 97 und 126 gesteuerte Suchbewegung, wobei die Umformer wahlweise durch die Einheit 21 über den entsprechenden Multiplexer 136 aktiviert werden und die entsprechenden durch einen Umwandler 137 in numerische Werte umgewandelten Daten zu dem Minicomputer 43 senden. Die Suchbewegung wird von dem Minicomputer 43 über die Instruktion RIC geführt und durch eine Spiralbewegung des Kopfes 25 ausgeführt, wie im wesentlichen in der einleitend erwähnten DE-OS 24 00 596 beschrieben.

Wenn der Stift 133 das Werkstück 135 berührt, ohne den Sitz 134 zu zentrieren, wird die Feder 101 zusammengedrückt, so daß der Kopf 96 sich nach oben bewegt, dadurch wird der Umformer 97 veranlaßt, ein Signal abzugeben, das in Verbindung mit der vom Werkzeug erreichten Höhe die entsprechende Such-Sequenz erzeugt. Die Feder 101 könnte auch auf anderen Stufen des Zyklus gespannt werden, beispielsweise weil das Greifen des Stiftes ausfällt, oder die Suche des Teiles erfolglos bleibt oder aufgrund anderer auftretender Hindernisse. Das gleiche Signal des Umformers 97 erzeugt dann so viele verschiedene Folgen zur Aufrechterhaltung des Zyklus wie erforderlich. Wenn die gewünschte Stellung erreicht ist, was durch den Umformer 97 signalisiert wird, dann wird der Stift 133 in den Sitz 134 eingesetzt, wonach der Kolben 127 betätigt wird und die Backen 131 öffnet. Wenn der Sitz 134 oder der Stift 133 mit einer Abrundung oder einer anderen geeigneten Einführ-Einrichtung versehen sein sollten, könnte die Suchbewegung weggelassen werden, während die Einsetz-Bewegung des Stiftes 133 in den Sitz 134 über den auf 8 Volt erregten Elektromagneten 49 durchgeführt und das Luftlager begründet wird.

Wenn der Werkzeughalter 40 auf den Rahmen 41 zurückgebracht werden soll (Fig. 1), veranlaßt die Steuereinheit 21 den Kopf 25, sich in Übereinstimmung mit der Stellung des Werkzeughalters zu bewegen, wonach der Elektromagnet 49 völlig entregt und erneut Luft zu den Düsen 81 geleitet wird, so daß die Druckluft die Freigabe des Werkzeughalters 40 aus dem Kopf 25 gewährleistet.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Bearbeitungszentrums ist insbesondere zum Einpassen oder Einbauen von mechanischen und elektronischen Bauteilen, besonders in der Industrie zur Ausstattung von Büromaschinen und Datenverarbeitungsanlagen, geeignet, wie zum Einpassen von Tastaturhebeln und Druckhämmern, zum Anbringen von Tasten auf Tastaturhebeln, zum Einsetzen von Schaltungspaketen in Schalttafeln, zum Abziehen von Kabeln und Ergreifen in Klemmentafeln, sowie zum Zusammenbau von Schreibwalzen tragenden Wagen.

Wenn das in ein Werkstück einzupassende Teil eine Schraube ist, kann der Werkzeughalter einen Schraubenzieher 141 aufweisen (Fig. 5), der an einer Spindel 142 angebracht ist, die über ein Getriebe 144 durch ihren eigenen Elektromotor 143 in Drehung versetzt wird. Der Kopf 96 des Werkzeughalters ist in diesem Fall hohl, um eine Feder 145 aufzunehmen, die zwischen dem Kopf selbst und einer Schulter des Stempels 146 angebracht ist, der mit Hilfe von zwei Spalten 147 mit zwei Stiften 147′ der Spindel 142 verbunden ist. Diese Spindel kann sich daher in bezug auf den Kopf 25 aufgrund der Kupplung 45 entsprechend derjenigen von Fig. 2 bewegen. Darüber hinaus kann der Kopf 96 in bezug auf die Spitze des Schraubenziehers 141 axiale Bewegungen ausführen. Diese Bewegung wird über den Stempel 146 vom Umformer 97 festgestellt.

Um die Relativbewegung des Stempels 146 in bezug auf den Kopf 96 klarzustellen, ist der Stempel 146 in Fig. 6 als Zeiger 148 dargestellt, der in bezug auf eine Skala 149 des Arbeitskopfes 25 beweglich ist.

In der ersten Phase (Fig. 6a, 6b), wenn der Arbeitskopf 25 unter Steuerung durch die Einheit 21 und möglicherweise durch die Suchbewegung die Schraube 140 in Übereinstimmung mit der Bohrung 150 im Teil 151 bringt, wird die Feder 145 (Fig. 5) nicht gespannt, und die Maschine geht in die folgende Stufe über. Wenn andererseits die Feder gespannt ist, beispielsweise weil die Bohrung 150 nicht gefunden wird (Fig. 6b), wird diese Tatsache durch den Umformer 97 signalisiert, der einen unkonditionierten Sprung innerhalb des Programms ausführt, und der Betrieb wird angehalten (Verwerfen).

In der zweiten Phase (Fig. 6c, 6d) bewegt sich der Schraubenzieher 141 vor, wird aber noch nicht gedreht. Wenn die Feder 145 gespannt wird, ist alles in Ordnung, und die Maschine geht zur folgenden Phase über. Wenn andererseits die Feder nicht gespannt wird, bedeutet dies, daß das mit Gewinde versehene Werkstück 152, in das die Schraube 140 eingeschraubt werden soll, fehlt, oder daß die Schraube 140 fehlt, oder daß das Gewinde der Schraube oder das des Werkstücks überdreht ist. In diesem Fall soll das durch den Umformer 97 (Fig. 5) gegebene Signal, das die Nicht-Spannung der Feder 145 anzeigt, das Anhalten des Betriebs veranlassen (Verwerfen).

In der dritten Phase (Fig. 6e, 6f) wird der Schraubenzieher 141 gedreht, bis die Schraube 140 gegen das Teil 151 anschlägt, wodurch das Anhalten des Motors 143 (Fig. 5) befohlen wird. Wenn alles in Ordnung ist, wird die Feder 145 nicht gespannt, und die Einpassung stimmt. Wenn andererseits die Feder 145 gespannt wird, bedeutet dies, daß die Schraube nicht richtig voll eingeschraubt und daher nicht in Anschlag gegen das Teil 151 gekommen ist, so daß der Betrieb in diesem Fall ebenfalls anhält und das Teil verworfen wird.

Fig. 7 veranschaulicht den vollständigen Ablauf des Zusammenbaus eines Werkstücks in Form eines Flußdiagramms, wobei von beiden Arbeitsköpfen 25 Gebrauch gemacht wird. Der Arbeitsvorgang besteht darin, daß auf einem mit einem Feststellstift 154 versehenen Teil 153 mittels des linken Kopfes 25 ein Block 155 mit zwei Gewindebohrungen 156 und auf diesem eine Winkelplatte 157 angeordnet wird. Es ist notwendig, zwei Schrauben 158 und 159 in die Winkelplatte 157 mittels des rechten Kopfes 25 einzuschrauben. Aus dem Diagramm sind sämtliche Arbeitsstufen ersichtlich, und es sind außerdem das Feststellen zwischen den beiden Köpfen und die Operationen angezeigt, die im Falle einer Unterbrechung der korrekten Folge auszuführen sind.

Die beiden mit dem Etikett ALT versehenen Blöcke benötigen die Wiederholung von derartigen Operationen, wie sie zum Liefern eines fehlenden Blocks, einer fehlenden Platte oder Schraube oder zum Ersetzen eines schadhaften Blocks oder einer schadhaften Platte erforderlich sind.

Es wird darauf hingewiesen, daß die hauptsächlichen und am meist verwendeten Montagefolgen eingefroren werden können, indem man sie als Unterroutinen in geeignete Speicher mit einer Ersparnis an Speicherbelegung und Programmierzeit einspeichert. Die Programmabläufe zur Beseitung anormaler Betriebsbedingungen während eines Zusammenbauvorgangs können außerdem in einem "On-Line" oder "Off-Line"-Modus erstellt werden.

Claims (1)

1. Prozeßrechnergesteuertes Bearbeitungszentrum mit wenigstens einem Arbeitskopf zum Ausführen von Operationen an einem Werkstück, Servomotoreinrichtungen zum Bewegen des Arbeitskopfes entlang einer vorbestimmten Bahn in wenigstens zwei Koordinaten, und einer zentralen Verarbeitungseinrichtung, die eine Programmeinheit zum Speicher eines Steuerprogramms sowie eine Verarbeitungseinheit zum Ausführen dieses Steuerprogramms umfaßt, wobei die Programmeinheit zusätzlich die Bahn des Arbeitskopfes bestimmende Positionsdaten und Verarbeitungsdaten speichert, welche die vom Arbeitskopf an vorbestimmten Bahnpunkten auszuführenden Operationen bestimmen, und wobei die Verarbeitungseinheit eine auf die Positionsdaten ansprechende Einheit zum Steuern der Servomotoreinrichtungen aufweist, gekennzeichnet durch eine an die Verarbeitungseinheit angeschlossene Fühleinrichtung zum Erfassen der Betriebsbedingungen am Arbeitskopf und eine ebenfalls an der Verarbeitungseinheit angeschlossene Adressiereinrichtung zum Erzeugen von Unterroutinen des Steuerprogramms zugeordneten Adressen, wenn die Fühleinrichtung von vorbestimmten normalen Betriebsbedingungen abweichende anormale Betriebsbedingungen anzeigt, wobei die Adressierung in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden anormalen Betriebsbedingung derart erfolgt, daß diejenige Unterroutine aktiviert wird, die einem vorbestimmten Programmablauf zur Behebung der anormalen Betriebsbedingungen enthält und die Ausführung der Operationen sowie die Bewegung des Arbeitskopfes abbricht, wenn dieser Programmlauf die normale Betriebsbedingung nicht herzustellen vermag.