DE3720157A1 - Fertigungs-automatisationssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fertigungs- Automationssystem unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs, wie eines Bearbeitungszentrums oder dgl. für die Bearbeitung eines Werkstücks durch numerische Steuerung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Fertigungs-Automationssystem, bei dem ein Speichermodul an einer ein Werkstück aufweisenden Palette angebracht ist, wobei das Werkstück automatisch auf der Grundlage von Bearbeitungsdaten bearbeitet wird, die aus dem Speichermodul gelesen werden.

In den vergangenen Jahren sind ein Fertigungs-Automationssystem für die Realisierung von unbenannten Bearbeitungsvorgängen, ein automatischer Werkzeugwechsler für den automatischen Wechsel eines Bearbeitungswerkzeugs bzw. ein automatischer Palettenwechsler für den automatischen Wechsel eines an der Palette angebrachten Werkstücks mit einem Bearbeitungswerkzeug (einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, kurz NC-Maschine genannt), wie einem Bearbeitungszentrum oder dgl., für die Bearbeitung eines Werkstücks durch die numerische Steuerung kombiniert worden. Beim unbemannten Betrieb während der Nacht oder dgl. ist ein Fertigungs-Automationssystem in praktischem Gebrauch genommen worden, bei dem ein Werkstück in einem Palettenlager angebracht wird, wobei die vorbereitete Palette zu dem automatischen Palettenwechsler mittels unbemannter Förderwagen transportiert wird. Die bearbeitete Palette wird durch diese Palette ausgetauscht, und dadurch werden nacheinander die an den vorbereiteten Paletten angebrachten Werkstücke automatisch bearbeitet.

Ein im Steuerzentrum vorgesehener großer Verarbeitungsrechner leitet die gesamte Steuerung eines derartigen Fertigungs-Automationssystems. Im Falle einer beispielsweise mehrerer Posten umfassenden Mischproduktion, bei der sich die Bearbeitungsbedingungen der Werkstücke von Palette zu Palette ändern, sind die Bearbeitungsdaten bezüglich des jeweiligen Werkstücks, hinsichtlich der sich die Bearbeitungsaufträge und die Bearbeitungsinhalte der Paletten voneinander unterscheiden, in dem Verarbeitungsrechner vorhanden. Jedesmal dann, wenn eine neue Palette in das Bearbeitungszentrum gebracht wird, werden die Bearbeitungsdaten (NC-Banddaten) aus dem Verarbeitungsrechner in die Steuereinrichtung des Bearbeitungszentrums geladen.

Bei einem derartigen konventionellen Fertigungs-Automationssystem, bei dem das konzentrierte Leitsystem mittels des Verarbeitungsrechners beispielsweise benutzt wird, werden dann, wenn eine der in einer Vielzahl vorgesehenen vorbereiteten unbemannten Förderwagen während des Betriebs ausgefallen ist, die Paletten nicht automatisch in Übereinstimmung mit der festgelegten Reihenfolge gewechselt. Demgemäß wird der Betrieb solange stillgesetzt, bis eine Bedienperson eine Gegenmaßnahme trifft, wie einen Wechsel im Ablaufplan oder dgl. im Verarbeitungsrechner. Andererseits müssen beim unbemannten Betrieb die Bearbeitungsdaten auf der Verarbeitungsrechnerseite je Arbeitsstück oder Palette in bezug auf eine Anzahl von Bearbeitungswerkzeugen vorbereitet werden, die im Betrieb installiert werden. Im Falle einer mehrere Posten umfassenden Mischproduktion werden somit die Arbeiten hinsichtlich der Einstellung der Bearbeitungsdaten in dem Verarbeitungsrechner extrem kompliziert. Obwohl das Bearbeitungswerkzeug als unbemanntes System ausgebildet sein kann, muß somit stets eine Vielzahl von Bedienpersonen nahe des Verarbeitungsrechners vorhanden sein, was zu einem Hauptpunkt im Betrieb des Fertigungs-Automationssystems führt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungs-Automationssystem zu schaffen, bei dem die ein Werkstück aufweisende Palette selbst die Bearbeitungsdaten speichert und bei dem keinerlei Forderung dahingehend vorhanden ist, den Ladevorgang der Bearbeitungsdaten durch einen Verarbeitungsrechner auszuführen.

Darüber hinaus soll ein flexibles Fertigungs-Automationssystem geschaffen werden, bei dem es sogar dann, wenn eine Schwierigkeit, wie ein Ausfall eines unbemannten Förderwagens oder dgl. in einem Teil der Systemkomponenten aufgetreten ist, kaum notwendig ist, den Ablaufplan bzw. Plan auf der Verarbeitungsrechnerseite zu ändern; vielmehr soll der Betrieb forgesetzt werden können.

Darüber hinaus soll ein Fertigungs-Automationssystem geschaffen werden, bei dem ein Speichermodul an einer ein Werkstück aufweisenden Palette angebracht wird bzw. ist, wodurch ermöglicht ist, die Bearbeitungsdaten bezüglich des betreffenden Werkstücks zu speichern.

Ferner soll ein Fertigungs-Automationssystem geschaffen werden, bei dem eine Palette in ein bzw. zu einem Bearbeitungswerkzeug geführt wird, die Speicherdaten aus dem an der Palette angebrachten Speichermodul ausgelesen werden und sowie die Bearbeitungsdaten in eine Steuereinrichtung des Bearbeitungswerkzeugs geladen werden sollen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Ein Fertigungs-Automationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt zumindest ein Bearbeitungswerkzeug, wie ein Bearbeitungszentrum oder dgl., welches numerisch bzw. digital gesteuert ist, und einen automatischen Palettenwechsler für den automatischen Wechsel einer Palette, die ein Werkstück aus einer Vielzahl von Werkstücken für das Bearbeitungswerkzeug aufweist. Ein Speichermodul, in welchem die Bearbeitungsdaten der Werkstücke zuvor gespeichert sind, ist an der Palette angebracht. Wenn die Palette in das Bearbeitungswerkzeug mittels des automatischen Palettenwechselers geführt ist, werden die Bearbeitungsdaten aus dem an der Palette angebrachten Speichermodul in der Datenleseeinrichtung mittels eines Lesekopfes ausgelesen und in die numerische Steuereinrichtung des Bearbeitungswerkzeugs geladen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem erläuternden Diagramm einen Systemaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 veranschaulicht in einem Blockdiagramm einen Aufbau eines Datenverarbeitungssystems sowie eine Draufsicht auf die Seite eines Bearbeitungszentrums gemäß Fig. 1.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Blockdiagramm den Aufbau einer Anordnung zum Einschreiben von Daten in ein Speichermodul einer Palette.

Fig. 4 zeigt in einem Schaltungsblockdiagramm eine Ausführungsform einer Datenschreib-/Leseanordnung, die als Datenleseanordnung oder als Datenschreibanordnung bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 5 zeigt in einem Schaltungsblockdiagramm eine Ausführungsform eines Speichermoduls, das gemäß der Erfindung an einer Palette befestigt ist.

Fig. 6 veranschaulicht in einem Flußdiagramm den Einschreibvorgang zum Einschreiben von Daten in das Speichermodul gemäß der Erfindung.

Fig. 7 veranschaulicht in einem Flußdiagramm den Lesevorgang, wenn eine Palette gemäß der Erfindung transportiert wird.

Nunmehr werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen erläutert. Fig. 1 zeigt in einem erläuternden Diagramm den schematischen Aufbau eines Fertigungs-Automationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 führt ein Bearbeitungszentrum 10 die Bearbeitung eines Werkstücks durch numerische Steuerung auf der Grundlage von Bearbeitungsdaten aus. Ein automatischer Werkzeugwechsler 12 ist an einer Stellage eingeschlossen, die durch ein Band in einen Zustand gesteuert wird, in welchem eine Vielzahl von Werkzeugen, wie Bohrer, Schneidwerkzeug, Fräser und dgl. an einem Halter angebracht werden. Die betreffenden Bearbeitungswerkzeuge werden bei der Bearbeitung eines Werkstücks in dem Bearbeitungszentrum 10 benutzt. Auf ein Werkzeugwechselkommando von dem Bearbeitungszentrum 10 her tauscht der automatische Werkzeugwechsler 12 das Werkzeug an einer Spindelwelle des Bearbeitungszentrums 10 aus.

Ein automatischer Palettenwechsler 14 ist so aufgebaut, daß eine Palette 16 mit einem oder mehreren Werkstücken auf einem Drehtisch, einer drehbaren Fördereinrichtung oder dgl. angeordnet wird. Auf ein Palettenwechselkommande vom Bearbeitungszentrum 10 her führt der automatische Palettenwechsler 14 automatisch die entsprechende Palette 16 in die Bearbeitungsposition des Bearbeitungszentrums 10. Die bearbeitete Palette 16 wird zum automatischen Palettenwechsler 14 zurückgeführt, und die nächste, neue Palette 16 wird transportiert.

Ferner ist ein Palettenlager 20 in der Fertigungsanlage vorgesehen. Das Palettenlager 20 ist mit einer Vielzahl von Paletten 16 ausgestattet, die dem automatischen Palettenwechsler 14 des Bearbeitungszentrums 10 zuzuführen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die bearbeitete Palette 16 von dem automatischen Palettenwechseler 14 mittels eines unbemannten Förderwagens 22 meggeführt und zu dem Palettenlager 20 zurückgeleitet. Eine weitere zu bearbeitende Palette 16 wird vom Palettenlager 20 weggeführt und zu dem Palettenwechsler 14 hingeleitet.

Bei einem derartigen Fertigungs-Automationssystem ist gemäß der Erfindung ein Speichermodul 24 für die Speicherung der Bearbeitungsdaten einer oder mehrerer an der Palette 16 angebrachter Werkstücke 18 für jede Palette 16 vorgesehen. Wenn das an der Palette 16 angebrachte Speichermodul 24 beispielsweise im Palettenlager 20 eingerichtet wird, werden die von einem NC-Band gewonnenen Bearbeitungsdaten in das Speichermodul unter Verwendung einer Dateneinschreibanordnung eingeschrieben, auf die weiter unten noch im einzelnen eingegangen werden wird.

Auf der anderen Seite ist ein Lesekopf 26, der zum Auslesen der Daten benutzt wird, welche in dem an der Palette 16 angebrachten Speichermodul 24 gespeichert sind, in der Position angebracht, in der die Palette in das Bearbeitungszentrum 10 von dem automatischen Palettenwechsler 14 eingeführt wird. Wenn die neue Palette 16 durch den automatischen Palettenwechsler 14 transportiert wird, wird das an der Palette 16 angebrachte Speichermodul 24 so eingestellt bzw. festgelegt, daß es dem Lesekopf 26 auf der Seite des Bearbeitungszentrums 10 zugewandt ist. Dadurch werden die Bearbeitungsdaten aus dem Speichermodul 24 mittels des Lesekopfes 26 gelesen. Die ausgelesenen Bearbeitungsdaten werden in die NC-Steuereinrichtung des Bearbeitungszentrums 10 geladen.

Fig. 2 veranschaulicht in einem erläuternden Diagramm ein Datenverarbeitungssystem auf der Seite des Bearbeitungszentrums 10 in dem Fertigungs-Automationssystem gemäß Fig. 1. Ferner ist in Fig. 2 eine Draufsicht auf das Bearbeitungszentrum gezeigt.

In Fig. 2 sind das Bearbeitungszentrum 10, der automatische Werkzeugwechsler 12, der automatische Palettenwechsler 14 und die Palette 16 durch Strichpunktlinien angedeutet, und die Einheit für Datenprozesse ist als Block in voll ausgezogenen Linien veranschaulicht.

Das Bearbeitungszentrum 10 weist eine NC-Steuereinrichtung (numerische Steuereinrichtung) 28 sowie eine Datenleseanordnung 30 auf, mit deren Hilfe die Bearbeitungsdaten aus dem Speichermodul 24 gelesen werden, die an der Palette 16 angebracht sind. Dies erfolgt mittels des Lesekopfes 26, der auf der Transportseite der Palette 16 angeordnet ist. Eine für den automatischen Werkzeugwechsler vorgesehene Steuereinrichtung 32 ist ebenfalls in dem betreffenden automatischen Werkzeugwechsler 12 eingebaut. Ferner ist eine für den automatischen Palettenwechsler vorgesehene Steuereinrichtung 34 in diesem Palettenwechsler 14 vorgesehen. Die Steuereinrichtungen 32 und 34 sind über Signalleitungen mit der NC-Steuereinrichtung 28 verbunden.

Ein hier als Verarbeitungsrechner bezeichneter Host-Rechner 36 dient als zentrale Verarbeitungseinheit; er ist über eine Signalleitung ebenfalls mit der NC-Steuereinrichtung 28 des Bearbeitungszentrums 10 verbunden. Der Verarbeitungsrechner 36 gibt Befehle an die NC-Steuereinrichtung 28 des Bearbeitungszentrums 10 ab, um die Prozesse auszuführen, die für den Betrieb des Fertigungs- Automationssystems erforderlich sind, allerdings ausschließlich des Prozesses des Ladens der Bearbeitungsdaten eines Werkstücks, d. h., daß die Prozesse ausgenommen sind, welche die Steuerung des Bearbeitungsplans zur Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge der Palette, der Datensammlung und dergleichen betreffen.

Gemäß Fig. 2 ist der automatische Palettenwechsler 14 vom drehbaren Tischtyp. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind beispielsweise vier Paletten auf einem drehbaren Tisch 38 angeordnet. Eine dieser Paletten ist in den Bearbeitungszustand eingestellt, in welchem das Werkstück in die Bearbeitungsposition des Bearbeitungszentrums 10 geführt ist.

Fig. 3 zeigt einen Aufbau einer Anordnung zum Einschreiben der Bearbeitungsdaten des NC-Bandes in das Speichermodul 24 der Palette 16. Die betreffende Anordnung ist dabei in dem Palettenlager 20 des Fertigungs-Automationssystems gemäß Fig. 1 vorgesehen. Die betreffende Datenschreibanordnung umfaßt eine Band-Leseeinrichtung 40, eine Datenschreibanordnung 42 und einen Schreibkopf 44.

Die Bearbeitungsdaten werden in das Speichermodul 24 in folgender Weise eingeschrieben. Wie in dem Diagramm veranschaulicht, wird der Schreibkopf 44 so eingestellt, daß er dem Speichermodul 24 zugewandt ist, welches an dem Grund- bzw. Bodenteil der Palette 16 angebracht ist. In diesem Zustand wird das NC-Band der Band-Leseeinrichtung 40 zugeführt. Die Daten des betreffenden NC-Bandes werden dadurch ausgelesen, daß der Bandantrieb der Datenschreibanordnung 42 gestartet wird. Auf diese Weise werden die Bearbeitungsdaten von dem Schreibkopf 44 in das Speichermodul 24 eingeschrieben.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung, die sowohl die Dateneinschreibfunktion als auch die Datenlesefunktion aufweist, dazu benutzt worden, gemeinsam die Datenleseanordnung 30 gemäß Fig. 2 und die Datenschreibanordnung 42 gemäß Fig. 3 zu benutzen. Auf der anderen Seite weisen der Lesekopf 26 und der Schreibkopf 44 auch denselben Kopfaufbau auf. Wie oben beschrieben, weist diese Anordnung den gemeinsamen Aufbau auf. In dem Bearbeitungszentrum 10 gemäß Fig. 2 wird die Anordnung als Datenleseanordnung 30 dadurch ausgenutzt, daß der Lesebetrieb mittels eines Betriebsart-Auswahlschalters ausgewählt wird, der in der Anordnung vorgesehen ist. Gemäß Fig. 3 wird die Anordnung durch Auswahl des Schreibbetriebs durch den betreffenden Schalter als Datenschreibanordnung 42 benutzt.

In Fig. 4 ist in einem Schaltungsblockdiagramm ein praktisches Ausführungsbeispiel der Datenleseanordnung 30 und des Lesekopfes 26 für das Bearbeitungszentrum 10 gemäß Fig. 2 veranschaulicht. Wie oben erwähnt, weist die Datenleseanordnung 30 ferner die Funktion der Datenschreibanordnung auf, um die Bearbeitungsdaten in das Speichermodul 24 einzuschreiben, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist.

Gemäß Fig. 4 ist eine als CPU bezeichnete zentrale Verarbeitungseinheit 46 vorgesehen, welche die Schreib- und Leseoperationen steuert. Die CPU 46 ist in der Datenleseanordnung 30 vorgesehen. Wenn die Anordnung als Datenschreibanordnung benutzt wird, kann die Bandleseeinrichtung 40 über eine Schnittstelleneinrichtung 48 mit der CPU 46 verbunden werden. Wenn die Anordnung als Datenleseanordnung benutzt wird, kann die NC-Steuereinrichtung 28 über eine Serien-Schnittstelleneinrichtung 50 mit der CPU 46 verbunden werden. Mit der CPU 46 ist ferner ein Pufferspeicher 52 verbunden. Die von der Bandleseeinrichtung 40 her erhaltenen Bearbeitungsdaten werden sofort in den Pufferspeicher 52 eingespeichert, wenn Daten geschrieben werden, und danach werden die betreffenden Daten an das Speichermodul 24 abgegeben. Die Daten werden zwischen der CPU 46 und dem Speichermodul 24 über eine Serien-Schnittstelleneinrichtung 54 übertragen bzw. empfangen. Wenn beispielsweise die Daten eingeschrieben werden, werden die Bearbeitungsdaten aus dem Pufferspeicher 52 auf ein Schreibkommando von der CPU 46 her ausgelesen und unter der Steuerung der CPU 46 in Serien- Daten durch die Serien-Schnittstelleinrichtung 54 umgesetzt und als Schaltsignal einem Multiplexer 58 zugeleitet. Wenn die CPU 46 den Lesevorgang steuert, gibt sie die ausgelesenen Daten (ausgelesenes Kommando und ausgelesene Adresse) an die Serien-Schnittstelleneinrichtung 54 ab und setzt die Serien-Daten in ein dem Multiplexer 58 zuzuführendes Schaltsignal um.

Dem Multiplexer 58 werden von einem Oszillator 56 her Taktschwingungssignale mit 1500 kHz und 1714 kHz zugeführt. Wenn der Mulitplexer 58 das Datenbit "1" von der Serien-Schnittstelleneinrichtung 54 aufnimmt, wählt er damit das Taktschwingungssignal mit 1714 kHz aus und gibt dieses Signal ab. Wenn der Multiplexer 58 demgegenüber das Datenbit "0" aufnimmt, wählt er das Taktschwingungssignal mit 1500 kHz aus und gibt dieses Signal ab. Wenn das von der Serien-Schnittstelleneinrichtung 54 her erhaltene Datenbit "1" ist, setzt der Multiplexer 58 das Signal in ein Frequenzsignal mit der Frequenz von 1714 kHz um. Wenn das Datenbit eine "0" ist, setzt der Multiplexer 58 das Signal in ein Frequenzsignal mit 1500 kHz um. Auf diese Weise hat der Multiplexer 58 die Funktion als Frequenzmodulator.

Das Ausgangssignal des Multiplexer 58 wird einem Tiefpaßfilter 60 zugeführt. Das Taktsignal von 1500 kHz oder 1714 kHz, welches von dem Multiplexer 58 in Übereinstimmung mit dem Datenbit abgegeben wird, wird in ein Sinussignal umgesetzt. Das frequenzmodulierte Signal, das aus einer Kombination der beiden Frequenzsignale besteht, wird durch das Tiefpaßfilter 60 in ein Sinussignal umgesetzt und mittels eines Leistungsverstärkers 62 verstärkt. Danach wird das betreffende Signal über ein Koaxialkabel 64 an eine Induktionsspule 66 abgegeben, die für den Lesekopf 26 vorgesehen ist. Die Daten und die Versorgungsspannung werden dem Speichermodul 24 durch magnetische Induktionskopplung zugeführt. Die Induktionsspule 66 weist einen solchen Aufbau auf, daß die Spule um einen Kern 68 herum gewickelt ist, der aus einem ferromagnetischen Material besteht. Die Spule 66 erzeugt ein externes Magnetfeld, dessen Intensität dem Signalstrom entspricht.

Auf der anderen Seite ist der Lesekopf 26 mit einer Empfangs-Induktionsspule 70 ausgestattet, um das externe Magnetfeld aufzunehmen, welches dadurch erzeugt worden ist, daß die Induktionsspule durch das Frequenzsignal auf der Grundlage der Daten angesteuert ist, die aus dem Speichermodul 24 ausgelesen worden sind. Die Induktionsspule 70 weist ebenfalls einen solchen Aufbau auf, daß die Spule um einen Kern 72 herumgewickelt ist, der aus einem ferromagnetischen Material besteht. In der Spule 70 wird ein Signal entsprechend dem externen Magnetfeld von der Seite des Speichermoduls 24 her induziert. Das in der Induktionsspule 70 induzierte Signal wird mittels eines Hochfrequenzverstärkers 74 verstärkt. Danach wird das betreffende Signal über ein Koaxialkabel 76 einem Frequenzdemodulator 78 der Datenleseanordnung 30 zugeführt. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, weist das Frequenzsignal, welches entsprechend den aus dem Speichermodul 24 ausgelesenen Daten abgegeben worden ist, die Frequenz von 1865 kHz dann auf, wenn das Datenbit eine "1" ist. Wenn das Datenbit demgegenüber eine "0" ist, wird das Signal mit der Frequenz Null ausgesendet. Demgemäß setzt der Frequenzdemodulator 78 das von dem Speichermodul 24 ausgesendete Frequenzsignal in das Datenbit "1" oder "0" um, und diese Datenbits werden an die Serien-Schnittstelleneinrichtung 54 abgegeben. Das betreffende Datenbitsignal wird durch die Serien- Schnittstelleinrichtung 54 in parallele Daten umgesetzt, die über die Serien-Schnittstelleneinrichtung 50 unter der Steuerung der CPU 46 an die NC-Steuereinrichtung 28 abgegeben werden. Auf der anderen Seite wird die Versorgungsgleichspannung von 24 V von der Datenleseanordnung 30 dem Lesekopf 26 über ein Spannungsversorgungskabel 80 zugeführt.

Die für die Datenleseanordnung 30 vorgesehene CPU 46 weist ferner folgende Einrichtungen auf: einen Lese-/ Schreib-Schalter RW 82, mit dem entweder der Schreibbetrieb oder der Lesebetrieb ausgewählt wird, einen TS-Schalter 84 für den Start des Auslesens von Daten von dem NC-Band mittels der Band-Leseeinrichtung 40 im Schreibbetrieb und einen MDW-Schalter 86, mit dessen Hilfe die Daten von der Band-Leseeinrichtung 40 in den Pufferspeicher 42 geschrieben und danach an das Speichermodul 24 ausgesendet und dort eingeschrieben werden. Die Datenleseanordnung 30 weist ferner eine Fehleranzeigeeinrichtung 88 und eine Ende-Anzeigeeinrichtung 90 auf. Die Fehler-Anzeigeeinrichtung 88 zeigt das Vorliegen eines Fehlers dann an, wenn die Daten aufgrund eines fehlerhaften elektromagnetischen Kopplungszustands durch die Induktionsspule in dem Fall, daß das Speichermodul 24 dem Lesekopf 26 zugewandt ist, nicht korrekt übertragen werden können. Die Fehler-Anzeigeeinrichtung 88 liefert ferner eine Fehleranzeige dann, wenn ein Fehler in den 32-Byte- Daten durch eine Fehlerprüfung ermittelt worden ist, wenn die Daten eingeschrieben oder ausgelesen werden, beispielsweise auf einer 32-Byte-Einheitsbasis in dem Fall, daß die Daten mittels der CPU 46 geschrieben oder gelesen werden.

Die Ende-Anzeigeeinrichtung 90 liefert eine Ende-Anzeige dann, wenn die Daten in das Speichermodul 24 eingeschrieben worden sind, oder dann, wenn die Daten aus dem Speichermodul 24 ausgelesen worden sind.

Fig. 5 zeigt in einem Schaltungsblockdiagramm eine praktische Ausführungsform des an der Palette in dem Fertigungs-Automationssystem gemäß der Erfindung angebrachten Speichermoduls 24.

Gemäß Fig. 5 ist eine Induktionsspule 92 für die Aufnahme des Signals und der Versorgungsspannung für das Speichermodul 24 vorgesehen. Die Induktionsspule 92 ist so angeordnet bzw. festgelegt, daß sie der Induktionsspule 66 des Lesekopfes 26 zugewandt ist, wie er in Fig. 4 veranschaulicht ist. In diesem Zustand nimmt die Spule 42 das externe Magnetfeld auf, das durch Ansteuerung der Induktionsspule 66 erzeugt worden ist. Dadurch wird ein frequenzmoduliertes Signal eines Lesekommandos, eines Schreibkommandos und eines Schreibdatensignals induziert, d. h. eines Signals, welches aus der Kombination der Frequenzsignale von 1500 kHz und 1714 kHz besteht, die den Datenbits entsprechen. Das durch die Induktionsspule 92 aufgenommene Frequenzsignal wird einer Spannungs- bzw. Stromversorgungsschaltung 96 zugeführt und gleichgerichtet, wodurch die Versorgungsspannung von +5V gebildet wird, die in den Schaltungen des Speichermoduls 24 benutzt wird. Demgemäß weist das Speichermodul 24 keine Stromquelle, wie eine Batterie oder dgl. auf. Die interne Spannungs- bzw. Stromquelle ist auf der Grundlage der Signalspeisung infolge der elektromagnetischen Induktionskopplung von dem Lesekopf 26 her gebildet. Das Ausgangssignal der Induktionsspule 92 wird im übrigen einem Frequenzmodulator 98 zugeführt. Der Frequenzdemodulator 98 gibt das Datenbit ab, welches einem der beiden Frequenzsignale entspricht, die in den Frequenzsignalen von der Induktionsspule 92 her enthalten sind. Wenn der Frequenzmodulator 98 das Frequenzsignal von 1500 kHz aufnimmt, gibt er daraufhin das Datenbit "0" ab. Wenn der Demodulator 98 demgegenüber das Frequenzsignal mit der Frequenz von 1714 kHz aufnimmt, gibt er das Datenbit "1" ab. Praktisch ausgedrückt heißt dies, daß der Frequenzdemodulator 98 ein Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz von 1714 kHz und einer Bandbreite von ±50 kHz sowie eine Detektorschaltung unter Verwendung einer Pin-Diode oder dgl. umfaßt, um das Ausgangssignal des Bandpaßfilters zu ermitteln.

Die durch den Frequenzdemodulator 98 demodulierten Serien- Bitdaten werden einer CPU 100 zugeführt. Die CPU 100 weist eine Start-Stop-Serien-Kommunikationsschaltung 102 auf und überträgt die Seriendaten nach dem Start-Stop- System zu der Datenleseanordnung 30, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Ein nicht-flüchtiger Speicher 104 ist mit der CPU 100 verbunden. So kann beispielsweise ein EEPROM- Speicher (das ist ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) als nicht-flüchtiger Speicher 104 verwendet werden, in den Daten mittels eines elektrischen Signals von der Außenseite her erneut bzw. wieder eingeschrieben werden können. Ferner wird vorzugsweise ein ROM-Speicher, also ein Festwertspeicher vom CMOS- Typ verwendet, da sein elektrischer Stromverbrauch gering ist.

Wenn der EEPROM-Speicher als Speicher 104 verwendet wird, können die gespeicherten Daten sogar dann festgehalten werden, wenn dei Spannungsversorgung beendet ist, nachdem die Daten geschrieben worden sind. Im allgemeinen können die Daten, die einmal in den EEPROM-Speicher eingeschrieben worden sind, für mehrere 10 Jahre festgehalten werden. Ferner können die Daten zehn Tausendemal oder häufiger in den EEPROM wieder eingeschrieben werden.

Darüber hinaus ist ein Frequenzmodulator 106 für das Speichermodul 24 vorgesehen. Der Modulator 106 setzt die aus dem Speicher 104 mittels der CPU 100 ausgelesenen Bearbeitungsdaten in das Frequenzsignal um. Wenn der Frequenzmodulator 106 das Datenbit "1" von der CPU 100 her aufnimmt, gibt er das Frequenzsignal mit der Frequenz von 1865 kHz ab. Wenn der Modulator 106 das Datenbit "0" aufnimmt, stoppt er die Abgabe des Frequenzsignals mit der Frequenz von 1865 kHz. Deshalb umfaßt der Frequenzmodulator 106 einen Oszillator, dessen Schwingungsfrequenz 1865 kHz beträgt, und ein UND-Glied, welches das Schwingungsausgangssignal und das Datenbitsignal von der CPU 100 zugeführt erhält.

Das Ausgangssignal des Modulators 106 wird einer Übertragungs- bzw. Sende-Induktionsspule 108 zugeführt, so daß ein dem Frequenzsignal von dem Modulator 106 her entsprechendes externes Magnetfeld erzeugt wird. Die Induktionsspule 70 ist für den Lesekopf 26 gemäß Fig. 4 vorgesehen und so eingestellt, daß sie der Induktionsspule 108 zugewandt ist.

Die Induktionsspulen 92 und 108 weisen solche Strukturen auf, daß die Spulen um Kerne 94 bzw. 110 herum gewickelt sind, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Die Induktionsspule 66 des Lesekopfes 26 und die Induktionsspule 92 des Speichermoduls 24 werden dazu benutzt, das Signal und die Versorgungsspannung in dem Zustand zu übertragen, in welchem die betreffenden Spulen einander zugewandt sind. Demgemäß werden Spulen verwendet, deren Durchmesser groß genug sind, um ein hinreichend starkes externes Magnetfeld zu erzeugen. Da die Induktionsspulen 70 und 108 auf der anderen Seite lediglich die Signale übertragen, werden Spulen mit kleinen Durchmessern verwendet.

Wenn die Induktionsspulen 66 und 92 sowie die Induktionsspulen 70 und 108 so angeordnet sind, daß sie einander zugewandt sind, so daß die Signalübertragung und die Spannungsversorgung erfolgen können, können Spalte von bis zu einigen Millimetern auftreten. Deshalb ist die Genauigkeit des Spaltes für den Fall, daß das Speichermodul 24 an der Palette 16 angebracht wird, so festgelegt, daß das betreffende Modul dem Lesekopf 26 bei einem Wert unter einigen Millimetern zugewandt sein muß, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Diese Genauigkeit kann jedoch ohne weiteres durch die Positionierungsgenauigkeit des Bearbeitungszentrums 10 realisiert werden.

Darüber hinaus weisen das Gehäuse des Lesekopfes 26 gemäß Fig. 4 und das Gehäuse des Speichermoduls 24 gemäß Fig. 5 dieselbe Form auf. Die Kernpolfläche der jeweiligen Induktionsspule ist auf der Gehäuseoberfläche freigelegt, wo der Lesekopf 26 und das Speichermodul 24 einander zugewandt sind. Die Gehäuse können aus einem nichtmagnetischen Material, wie aus Aluminium, Kunststoff oder dgl. bestehen. Wenn eine Induktionsspule vom Topfkern verwendet wird, können die Gehäuse aus einem ferromagnetischen Material des Eisensystems gebildet sein. Im Falle der Verwendung von Gehäusen aus nichtmagnetischem Material besteht keinerlei Forderung dahingehend, die Polflächen der Kerne freizulegen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3 die Arbeitsweise beim Einschreiben der Bearbeitungsdaten des NC-Bandes in das Speichermodul 24 erläutert werden, welches an der Palette 16 angebracht ist. Dazu wird auf das in Fig. 6 gezeigte Flußdiagramm Bezug genommen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Schreibkopf 44 der Datenschreibanordnung 42 so angeordnet, daß er dem an der Palette 16 angebrachten Speichermodul 24 zugewandt ist. Die in Fig. 4 dargestellte Datenleseanordnung 30 wird als Datenschreibanordnung 42 genutzt, wozu der Schreibbetrieb mittels des RW-Schalters 82 ausgewählt wird.

Das Einstellen des Schreibbetriebs durch den RW-Schalter 82 wird beim Schritt 200 durch die CPU 46 ermittelt bzw. diskriminiert. Danach arbeitet die Anordnung als Datenschreibanordnung 42.

Das NC-Band wird beim Schritt 202 in die Band-Leseeinrichtung 40 eingelegt. Auf ein Einlege-Beendigungssignal hin folgt der Schritt 204, und es wird eine Überprüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der TS-Schalter 84 gemäß Fig. 4 eingeschaltet worden ist oder nicht. Ist der TS-Schalter 84 eingeschaltet worden, so folgt der Schritt 206, und die von dem NC-Band mittels der Band- Leseeinrichtung 40 gelesenen Daten werden in den Pufferspeicher 52 eingeschrieben, der in der Datenschreibanordnung 42 vorgesehen ist. Nach Beendigung der Speicherung der Banddaten erfolgt eine Überprüfung beim Schritt 208, um nämlich festzustellen, ob der MDW-Schalter 86 eingeschaltet worden ist oder nicht. Falls dieser Schalter eingeschaltet ist, werden die Daten aus dem Pufferspeicher 52 ausgelesen, und die Bearbeitungsdaten werden über die elektromagnetische Induktionskopplung mittels der Induktionsspule (Schritt 210) in das Speichermodul 24 eingeschrieben. Die Beendigung der Speicherung der Daten in dem Speichermodul 24 wird beim Schritt 212 überprüft. Nach Abschluß der Speicherung der Daten ist eine Reihe von Prozessen beendet.

Beim Schritt 210 werden die Daten in folgender Weise geschrieben. Zunächst sendet auf das Schreiben der Daten hin die Datenschreibanordnung 42 ein Bestätigungssignal an das Speichermodul 24 aus. Auf das Betätigungssignal hin wird ein Bestätigungsantwortsignal von dem Speichermodul 24 an die Datenschreibanordnung 42 zurückgeleitet. Nachdem das Bestätigungsantwortsignal richtig erhalten worden ist, schreibt die Datenschreibanordnung 42 die Daten von dem Pufferspeicher 42. Wenn der Signalkopplungszustand durch die Induktionsspule zwischen dem Schreibkopf 44 und dem Lesemodul 24 fehlerhaft ist, kann das Bestätigungsantwortsignal von dem Speichermodul 24 nicht korrekt empfangen werden. Deshalb schreibt die Datenschreibanordnung 42 keine Daten, und die Fehleranzeigeeinrichtung 48 kommt zum Aufleuchten und zeigt das Vorliegen eines Fehlers an. Ferner schreibt die Datenschreibanordnung 42 die Daten in das Speichermodul 24 ein, beispielsweise auf einer 32-Byte-Einheitsbasis. Wenn die CPU 100 auf der Seite des Speichermoduls 24 die übertragenen 32-Byte-Daten aufnimmt, überprüft sie, ob ein Fehler in den übertragenen Daten enthalten ist oder nicht. Nur in dem Fall, daß korrekte Daten empfangen werden konnten, werden die Daten der 32 Bytes in den nichtflüchtigen Speicher 104 eingeschrieben. Falls ein Datenfehler ermittelt wird, fordert die CPU 100 auf der Speichermodulseite die Datenschreibanordnung 42 auf, erneut die Daten zu senden. Wird der Datenfehler sogar noch dann ermittelt, wenn die zur erneuten Aussendung abgegebene Aufforderung mehrere Male abgegeben worden ist, dann wird das Schreiben der Daten stillgesetzt, und die Fehler-Anzeigeeinrichtung 80 kommt zum Aufleuchten.

Nunmehr wird der Datenlesevorgang für den Fall näher erläutert, daß eine neue Palette 16 in das Bearbeitungszentrum 10 mittels des automatischen Palettenwechslers 14 eingeführt worden ist, wie dies in dem Fertigungs-Automationssystem gemäß Fig. 2 veranschaulicht ist. Dazu wird auf das in Fig. 7 gezeigte Flußdiagramm Bezug genommen.

Zunächst sendet die NC-Steuereinrichtung 28 des Bearbeitungszentrums 10 ein Paletten-Förderkommando beim Schritt 300 an die Steuereinrichtung 34 des automatischen Palettenwechslers. Auf dieses Kommando hin sendet die Steuereinrichtung 34 die bezeichnete Palette 16 an das Bearbeitungszentrum 10.

Beim nächsten Schritt 302 wird die von dem automatischen Palettenwechsler 14 zugeführte Palette 16 in die Leseposition des Speichermoduls bewegt, d. h. in diejenige Position, in der das Speichermodul 24 dem Lesekopf 26 zugewandt ist. Dabei erfolgt eine Stillsetzung der Palette. Die Verarbeitungsroutine geht dann weiter zum Schritt 304 und die Daten werden ausgelesen. Wenn die Daten ausgelesen werden, ist die in Fig. 4 gezeigte Datenleseanordnung 30 durch den RW-Schalter 82 in den Lesebetrieb eingestellt. Nachdem die Palette beim Schritt 302 bewegt worden ist, empfängt die Datenleseanordnung 30 ein Lesekommando von der NC-Steuereinrichtung 28 und liest die in dem Speichermodul 24 gespeicherten Daten aufgrund der elektromagnetischen Induktionskopplung zwischen dem Lesekopf 26 und dem Speichermodul 24 der Palette 16 aus. Die Bearbeitungsdaten werden in den Datenspeicher geladen, der in der NC-Steuereinrichtung 28 vorgesehen ist. Die Beendigung des Lesens der Daten wird beim Schritt 306 überprüft. Nachdem die Daten ausgelesen worden sind, folgt der Schritt 308, und die in der Datenleseposition befindliche Palette wird in die Bearbeitungsposition des Bearbeitungszentrums 10 bewegt. Beim Schritt 310 startet die NC-Steuereinrichtung 28 die Bearbeitung des an der Palette 16 angebrachten Werkstücks 18 auf der Grundlage der Bearbeitungsdaten, die in die Datenleseanordnung 30 geladen sind. Die Beendigung der Bearbeitung des Werkstücks im Bearbeitungszentrum 10 wird beim Schritt 312 überprüft. Nachdem eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen bezüglich des Werkstücks auf der Grundlage der Bearbeitungsdaten durchgeführt worden ist, die durch die Datenleseanordnung 30 geladen worden sind, wird die Palette 16 beim Schritt 314 zu dem automatischen Palettenwechsler 14 zurückgeführt. Sodann wird beim Schritt 300 die nächste Palette 16 transportiert.

Bei dem vorstehend betrachteten Ausführungsbeispiel werden die Daten in das Speichermodul 24 der Palette mittels des Schreibkopfes 24 unter Verwendung der Band-Leseeinrichtung 40 und der Datenschreibanordnung 42 in dem betreffenden Bereich eingeschrieben, wie in einem Palettenlager oder dgl., wie dies Fig. 3 veranschaulicht. Die für das Bearbeitungszentrum 10 vorgesehene Datenleseanordnung 30 kann jedoch entweder in den Schreibbetrieb oder in den Lesebetrieb mittels des RW-Schalters 82 eingestellt werden, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Demgemäß kann der Schreibbetrieb oder der Lesebetrieb durch ein Steuersignal von der NC-Steuereinrichtung 28 anstatt durch Betätigung des Schalters ausgewählt werden. Bei diesem Aufbau wird in dem Fall, daß nicht nur die ausgelesenen Daten geändert werden, sondern daß auch beispielsweise der Bearbeitungszustand eines Werkstücks geändert wird, die Datenleseanordnung 30 in den Schreibbetrieb umgeschaltet, und die Bearbeitungsdaten werden von dem Verarbeitungsrechner 36 zu der NC-Steuereinrichtung 28 hin übertragen. Das Speichermodul 24 der Palette 16 wird so eingestellt, daß es dem Lesekopf 26 zugewandt ist, der auf der Transportseite des Bearbeitungszentrums 10 vorgesehen ist. In diesem Zustand können die Daten in das Speichermodul 24 eingeschrieben werden. Wenn der Bearbeitungszustand während des Bearbeitungsvorgangs geändert wird, können demgemäß die Daten in dem Speichermodul 24 durch die Prozesse von dem Verarbeitungsrechner 36 her erneut geschrieben werden.

Wie oben beschrieben, besteht gemäß der vorliegenden Erfindung keinerlei Forderung dahingehend, den Prozeß des Ladens der Bearbeitungsdaten von dem Verarbeitungsrechner her in die Bearbeitungswerkzeugseite, wie in ein Bearbeitungszentrum oder dgl., durchzuführen. Sogar dann, wenn die Bearbeitungsbedingungen sich von Werkstück zu Werkstück oder von Palette zu Palette ändern, ist die Belastung auf der Verarbeitungsrechnerseite im Falle einer mehrere Posten umfassenden Mischproduktion oder dgl. erheblich reduziert, da die Palette selbst die Bearbeitungsdaten in dem an ihr jeweils angebrachten Speichermodul aufweist.

Auf der anderen Seite kann sogar in dem Fall, daß ein Fehler oder dgl. bei einer Systemkomponente in dem speziellen Teil des Fertigungs-Automationssystems aufgetreten ist, die Verarbeitungsrechnerseite ohne weiteres einen derartigen Ausfall abdecken, indem der Palettenförderplan unter Ausschluß der fehlerhaften Systemkomponente geändert wird. Die Stillsetzung des Betriebs der Produktionslinie aufgrund des Ausfalls eines Teiles der Systemkomponenten kann mit Sicherheit vermieden werden.

Da die Bearbeitungsdaten auf einer Paletten-Einheitsbasis geändert werden können, kann diese Änderung als ein Vorgang ausgeführt werden, der unabhängig von der Betriebsleitung des gesamten Fertigungs-Automationssystems ist. die Bearbeitungsdaten können ziemlich leicht geändert werden im Vergleich zum Fall der Änderung der Bearbeitungsdaten unter Berücksichtigung des Betriebszustands des gesamten Fertigungs-Automationssystems, wie bei konventionellen konzentrierten Prozessen mittels des Verarbeitungsrechners.

Claims (6)

1. Fertigungs-Automationssystem, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) ein Bearbeitungswerkzeug (10) mit einer Steuereinrichtung (28) für die Bearbeitung eines Werkstücks (18) auf der Basis von Bearbeitungsdaten durch numerische Steuerung;
• b) einen automatischen Palettenwechsler (14) zum automatischen Hinführen und Wegführen einer Palette (16), die ein oder mehrere Werkstücke (18) aufweist, zu bzw. von dem betreffenden Bearbeitungswerkzeug (10);
• c) ein Speichermodul (24), welches an der jeweiligen Palette (16) angebracht ist und in welchem die Bearbeitungsdaten gespeichert sind;
• d) eine Datenleseeinrichtung (30) zum Auslesen der Bearbeitungsdaten aus dem an der jeweiligen Palette (16) angebrachten Speichermodul (24) in dem Fall, daß die betreffende Palette (16) durch den automatischen Palettenwechsler (14) zu dem Bearbeitungswerkzeug (10) hin transportiert ist, und zum Laden der Bearbeitungsdaten in die Steuereinrichtung (28) des Bearbeitungswerkzeugs (10).

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinrichtung (30) einen Lesekopf (26) aufweist, mit dessen Hilfe an der Palettentragposition durch den automatischen Palettenwechsler (14) die Bearbeitungsdaten aus dem Speichermodul (24) auslesbar sind, welches an der jeweiligen Palette (16) angebracht ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lesekopf (26) eine elektromagnetische Induktionskopplungseinrichtung (66, 70) aufweist, die zur Spannungs- bzw. Stromversorgung des Speichermoduls (24) durch die elektromagnetische Induktionskopplung dient und mit deren Hilfe die Bearbeitungsdaten auslesbar sind.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Plaettenlager oder dgl. eine Datenschreibeinrichtung (40, 42, 44) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Bearbeitungsdaten in das an der jeweiligen Palette (16) angebrachte Speichermodul (24) einschreibbar sind.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenschreibeinrichtung eine Band-Leseeinrichtung (40), mit der die Bearbeitungsdaten von einem Magnetband lesbar sind, auf dem die Bearbeitungsdaten gespeichert sind,
eine Datenschreibeinheit (42), welche die Bearbeitungsdaten von der Band-Leseeinrichtung (40) her in Serien- Daten umsetzt und diese abgibt,
und einen Schreibkopf (44) umfaßt, mit dem durch die elektromagnetische Induktionskopplung die seriellen Bearbeitungsdaten von der Datenschreibeinheit (42) her in das jeweilige Speichermodul (24) einschreibbar sind und dessen Spannungsversorgung bzw. die Speisung einer Versorgungsspannungsquelle vornehmbar ist.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Steuereinrichtung (36) vorgesehen ist, die einen Bearbeitungsplan für den Transport der jeweiligen Palette zum Bearbeitungswerkzeug (10) und zur Bearbeitung des jeweiligen Werkstücks (18) durch Befehlssteuerung festlegt.