ITTO20080793A1 - INTEGRATED ANALYSIS SYSTEM FOR MACHINE TOOLS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
“SISTEMA INTEGRATO DI ANALISI PER MACCHINE UTENSILI” "INTEGRATED ANALYSIS SYSTEM FOR MACHINE TOOLS"
La presente invenzione è relativa ad un sistema integrato di analisi per macchine utensili. The present invention relates to an integrated analysis system for machine tools.
Come noto, all’interno degli impianti industriali è comune far ricorso a macchine utensili, ogni qual volta sia necessario trasformare forma e dimensione di oggetti dei più disparati materiali (ad esempio plastica, metallo, legno, marmo, ecc.) mediante asportazione selettiva di materiale in eccesso, ottenuta tramite svariate tipologie di utensili. As is known, within industrial plants it is common to use machine tools, whenever it is necessary to transform the shape and size of objects of the most disparate materials (for example plastic, metal, wood, marble, etc.) by selective removal of excess material, obtained through various types of tools.
In particolare, si è soliti definire nelle macchine utensili con “ciclo produttivo” l’insieme delle fasi di lavorazione necessarie alla produzione di un singolo particolare o pezzo, la durata del ciclo produttivo essendo definita dalla sommatoria dei tempi di esecuzione delle varie fasi di lavorazione che lo compongono. In particular, it is customary to define in machine tools with "production cycle" the set of processing phases necessary for the production of a single particular or piece, the duration of the production cycle being defined by the sum of the execution times of the various processing phases that make it up.
In modo noto, ciascuna fase di lavorazione viene studiata, ottimizzata e programmata nel momento in cui si decide l’esecuzione di un determinato pezzo, da parte di esperti di programmazione della macchina utensile designata a tale lavorazione, con l’obiettivo di ottimizzare i parametri della macchina utensile e l’utilizzo degli strumenti di lavorazione. In pratica, ogni operazione viene progettata col fine di eseguire il pezzo da lavorare nel miglior modo possibile e nel minor tempo possibile. La qualità del pezzo finito (e la relativa assenza di scarti) e la quantità di pezzi nell’unità di tempo sono gli obiettivi che regolano l’elaborazione dei programmi di lavoro e la scelta degli utensili da utilizzare. A questo riguardo, è inoltre noto definire in sede di progetto e di definizione delle lavorazioni, il numero di pezzi che un determinato utensile è in grado di lavorare (la cosiddetta “cadenza vita” dell’utensile), prima di essere sostituito. In a known way, each processing step is studied, optimized and programmed at the moment in which the execution of a specific piece is decided, by programming experts of the machine tool designated for such processing, with the aim of optimizing the parameters of the machine tool and the use of machining tools. In practice, each operation is designed with the aim of executing the piece to be machined in the best possible way and in the shortest possible time. The quality of the finished piece (and the relative absence of waste) and the quantity of pieces in the unit of time are the objectives that govern the processing of work programs and the choice of tools to be used. In this regard, it is also known to define the number of pieces that a given tool is able to process (the so-called "life rate" of the tool) during the design and definition of the workings, before being replaced.
La presente richiedente ha avuto modo di constatare, mediante l’osservazione sistematica del funzionamento di numerose macchine utensili, che, pur in presenza di una pianificazione ottimale delle fasi di lavorazione e degli utensili da utilizzare, i parametri, i programmi e gli utensili progettati al fine di massimizzare la produzione subiscono durante la produzione reale delle modifiche che fanno sì che l’efficienza reale si riduca e si discosti a volte drasticamente da quanto pianificato. The present applicant has been able to ascertain, through the systematic observation of the operation of numerous machine tools, that, even in the presence of an optimal planning of the processing phases and of the tools to be used, the parameters, programs and tools designed in in order to maximize production, they undergo modifications during real production that cause real efficiency to be reduced and sometimes drastically departed from what was planned.
L’analisi e la verifica di eventuali anomalie che affliggono il funzionamento delle macchine utensili è attualmente demandato, in alcune situazioni particolari, a personale appositamente addestrato, che ha il compito di segnalare eventuali anomalie e di provvedere ad ottimizzare in corso d’opera il funzionamento delle macchine utensili. The analysis and verification of any anomalies affecting the operation of machine tools is currently entrusted, in some particular situations, to specially trained personnel, who have the task of reporting any anomalies and optimizing the operation during the work. of machine tools.
È evidente tuttavia che, anche nel caso in cui sia presente, un controllo delle macchine utensili di questo genere non è esente da problemi, ad esempio causati da imperizia, scarsa reattività o in generale da comportamenti scorretti del suddetto personale di controllo. However, it is evident that, even if present, a control of machine tools of this kind is not free from problems, for example caused by inexperience, poor reactivity or in general by incorrect behavior of the aforementioned control personnel.
Sono inoltre noti prodotti informatici, sviluppati per specifiche macchine utensili, finalizzati all’ottimizzazione del loro funzionamento, ma tali prodotti si basano su meri calcoli statistici o dati evinti da analisi preventive, e pertanto non sono in grado di risolvere le problematiche precedentemente evidenziate. Computer products are also known, developed for specific machine tools, aimed at optimizing their operation, but these products are based on mere statistical calculations or data derived from preventive analyzes, and therefore are not able to solve the problems previously highlighted.
È pertanto sicuramente sentita nel settore l’esigenza di ottimizzare il funzionamento delle macchine utensili al fine di ottimizzarne la resa e la produttività, di ridurne i consumi e di migliorare la qualità dei prodotti lavorati. The need is therefore certainly felt in the sector to optimize the operation of machine tools in order to optimize their yield and productivity, reduce consumption and improve the quality of the processed products.
Scopo della presente invenzione è quello di superare, in tutto o in parte, i suddetti problemi e le suddette limitazioni associate al funzionamento delle macchine utensili di tipo noto, e di soddisfare le esigenze precedentemente evidenziate. The object of the present invention is that of overcoming, in whole or in part, the aforesaid problems and the aforesaid limitations associated with the operation of machine tools of the known type, and to satisfy the requirements previously highlighted.
Secondo la presente invenzione, viene pertanto fornito un sistema integrato di analisi di una macchina utensile, come definito nella rivendicazione 1. According to the present invention, an integrated analysis system of a machine tool is therefore provided, as defined in claim 1.
Per una migliore comprensione dell’invenzione, ne vengono ora descritte forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali: For a better understanding of the invention, embodiments are now described, purely by way of non-limiting example and with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 è uno schema a blocchi dell’architettura di un sistema integrato di analisi di una macchina utensile secondo un aspetto della presente invenzione; - Figure 1 is a block diagram of the architecture of an integrated analysis system of a machine tool according to an aspect of the present invention;
- la figura 2 è una rappresentazione schematica dei blocchi funzionali costitutivi di un’unità di elaborazione nel sistema di figura 1; - Figure 2 is a schematic representation of the constituent functional blocks of a processing unit in the system of Figure 1;
- le figure 3 e 4 mostrano schemi circuitali relativi a funzioni di rilevamento nel sistema di figura 1; Figures 3 and 4 show circuit diagrams relating to detection functions in the system of Figure 1;
- le figure 5 e 6 mostrano grafici relativi a scostamenti prestazionali rilevati dall’unità di elaborazione di figura 2; e - Figures 5 and 6 show graphs relating to performance differences detected by the processing unit of Figure 2; And
- le figure da 7 a 11 mostrano esempi di schermate visualizzabili per l’interazione di un utilizzatore con il sistema di figura 1. - Figures 7 to 11 show examples of screens that can be viewed for the interaction of a user with the system of Figure 1.
Un aspetto della presente invenzione prevede la realizzazione di un sistema integrato che consente, in maniera automatizzata e con una completa integrazione hardware con una macchina utensile, di analizzarne il processo produttivo, per quanto riguarda la quantità produttiva legata ad ogni fase di lavoro ed asportazione, verificando la cadenza vita reale di ciascun utensile utilizzato. In particolare, il sistema integrato consente di analizzare in tempo reale la cadenza vita degli utensili, e la durata di contatto utensile (con il pezzo in lavorazione) e delle diverse fasi che compongono un ciclo di lavorazione. Tale sistema consente di eseguire analisi in tempo reale, o a posteriori (mediante memorizzazione dei dati di analisi su apposita banca dati), circa lo scostamento del comportamento reale della macchina utensile da quello nominale di progetto, in modo da verificare eventuali perdite di produttività ed aggravi in termini dei costi di produzione. In particolare, tale sistema prevede di acquisire dati di analisi dalla macchina utensile ciclo per ciclo, utensile per utensile, ed è in grado di avvertire tempestivamente, in seguito alle elaborazioni effettuate, qualora qualche parametro di lavorazione o cadenza non venga rispettata. Il sistema è inoltre in grado di eseguire stime relativamente alle lavorazioni future, aggiornate in tempo reale in funzione dei dati di analisi acquisiti. An aspect of the present invention provides for the realization of an integrated system which allows, in an automated way and with a complete hardware integration with a machine tool, to analyze the production process, as regards the production quantity linked to each working and removal phase, verifying the real life cadence of each tool used. In particular, the integrated system makes it possible to analyze in real time the life cycle of the tools, and the duration of tool contact (with the workpiece) and of the different phases that make up a machining cycle. This system allows you to perform real-time analyzes, or a posteriori (by storing the analysis data on a specific database), about the deviation of the real behavior of the machine tool from the nominal design one, in order to check for any productivity losses and worsening in terms of production costs. In particular, this system provides for the acquisition of analysis data from the machine tool cycle by cycle, tool by tool, and is able to promptly warn, following the processing carried out, if some processing parameter or cadence is not respected. The system is also able to make estimates relating to future processes, updated in real time according to the analysis data acquired.
In figura 1, è indicato con il numero di riferimento 1 un sistema integrato di analisi di una macchina utensile 2, mostrata in maniera estremamente semplificata. In Figure 1, the reference number 1 indicates an integrated analysis system of a machine tool 2, shown in an extremely simplified manner.
La macchina utensile 2 è dotata di almeno un utensile 3a, installato in maniera sostituibile, ed utilizzato nella lavorazione di un pezzo 3b (ad esempio mediante asportazione di materiale). La macchina utensile 2 è inoltre dotata di un’unità logica di controllo 4 (in particolare un PLC – Programmable Logic Controller) atta a sovrintendere al suo funzionamento, che colloquia attraverso un bus di comunicazione 6 (in particolare con protocollo Profibus) con l’utensile 3a, e, in maniera non illustrata, con ulteriori porzioni operative della macchina utensile 2. The machine tool 2 is equipped with at least one tool 3a, installed in a replaceable manner, and used in the machining of a piece 3b (for example by removing material). The machine tool 2 is also equipped with a control logic unit 4 (in particular a PLC - Programmable Logic Controller) suitable for supervising its operation, which communicates through a communication bus 6 (in particular with the Profibus protocol) with the tool 3a, and, in a manner not illustrated, with further operating portions of the machine tool 2.
La macchina utensile 2 è inoltre provvista di: un’interfaccia di comunicazione 8a, di tipo hardware, che permette all’unità logica di controllo 4, attraverso il bus di comunicazione 6, di interfacciarsi con l’esterno; e di mezzi di allarme 9, di tipo sonoro (ad esempio una sirena) o visivo (ad esempio una luce lampeggiante), operabili per segnalare situazioni di funzionamento anomalo della macchina utensile stessa. The machine tool 2 is also equipped with: a communication interface 8a, of the hardware type, which allows the control logic unit 4, through the communication bus 6, to interface with the outside; and alarm means 9, of the acoustic type (for example a siren) or visual (for example a flashing light), operable to signal situations of anomalous operation of the machine tool itself.
Il sistema integrato 1 comprende un’unità di elaborazione 10 (ad esempio dotata di una CPU – Central Processing Unit), disposta esternamente alla macchina utensile 2, e provvista di una rispettiva interfaccia di comunicazione 8b, operabile per comunicare (inviando e ricevendo dati) con l’interfaccia di comunicazione 8a della macchina utensile 2, e tramite questa ed il bus di comunicazione 6, con l’unità logica di controllo 4. La comunicazione di dati tra l’unità di elaborazione 10 e la macchina utensile 2 può avvenire in modo cablato, oppure tramite un qualsiasi protocollo di comunicazione wireless di tipo noto, a corto o lungo raggio. In particolare, l’unità di elaborazione 10 è configurata in modo da interrogare l’unità logica di controllo 4 ed acquisire, per una successiva elaborazione e memorizzazione, dati ed informazioni relativi al funzionamento della macchina utensile 2, quali ad esempio una cadenza vita dell’utensile 3a o durate delle fasi di lavorazione. L’unità di elaborazione 10, se necessario, è in grado di programmare in modo opportuno l’unità logica di controllo 4, affinché rilevi i dati e le informazioni richieste circa il funzionamento della macchina utensile 2 e li trasmetta attraverso l’interfaccia di comunicazione 8a. Si noti che il sistema integrato 1 può prevedere opportune modifiche hardware alla macchina utensile 2 (ad esempio l’aggiunta di opportuni sensori o di linee di comunicazione), per implementare il suddetto rilevamento. The integrated system 1 comprises a processing unit 10 (for example equipped with a CPU - Central Processing Unit), arranged externally to the machine tool 2, and provided with a respective communication interface 8b, operable to communicate (sending and receiving data) with the communication interface 8a of the machine tool 2, and through this and the communication bus 6, with the logic control unit 4. The data communication between the processing unit 10 and the machine tool 2 can take place in wired mode, or via any known type of short or long range wireless communication protocol. In particular, the processing unit 10 is configured in such a way as to interrogate the logic control unit 4 and acquire, for subsequent processing and storage, data and information relating to the operation of the machine tool 2, such as, for example, a life cycle of the tool 3a or durations of the machining phases. The processing unit 10, if necessary, is able to properly program the control logic unit 4, so that it detects the data and information required about the operation of the machine tool 2 and transmits them through the communication interface 8a. Note that the integrated system 1 can provide for appropriate hardware changes to the machine tool 2 (for example the addition of appropriate sensors or communication lines), to implement the aforementioned detection.
Il sistema integrato 1 comprende inoltre: mezzi di immissione 11 (ad esempio una tastiera o un mouse), collegati all’unità di elaborazione 10 ed atti a consentire ad un utente di interagire con il sistema integrato stesso (ad esempio effettuando selezioni, o introducendo dati, quali valori e parametri operativi); mezzi di visualizzazione 12 (ad esempio un’unità video), operabili per visualizzare dati e informazioni di uscita; ed una base dati 14 (DB – Data Base), ad esempio realizzata in una memoria interna dell’unità di elaborazione 10, collegata operativamente alla stessa unità di elaborazione 10 ed operabile per memorizzare dati ed informazioni relative ad operazioni di analisi della macchina utensile 2. The integrated system 1 further comprises: input means 11 (for example a keyboard or a mouse), connected to the processing unit 10 and suitable for allowing a user to interact with the integrated system itself (for example by making selections, or introducing data, such as values and operating parameters); display means 12 (for example a video unit), operable to display output data and information; and a database 14 (DB - Data Base), for example made in an internal memory of the processing unit 10, operatively connected to the processing unit 10 itself and operable to store data and information relating to analysis operations of the machine tool 2 .
Si noti che l’unità di elaborazione 10 può essere realizzata in un qualsiasi Personal Computer (PC) di tipo di per sé noto, oppure in un PDA (Personal Data Assistant), e può essere esclusivamente dedicata alle operazioni di analisi della macchina utensile 2, o, in alternativa, avere funzioni aggiuntive. Inoltre, l’unità di elaborazione 10 può comunicare, ad esempio tramite la rete internet, con un’eventuale sistema di supervisione remoto (non illustrato), per la comunicazione di dati rilevati e di risultati delle analisi eseguite. It should be noted that the processing unit 10 can be made in any Personal Computer (PC) of a per se known type, or in a PDA (Personal Data Assistant), and can be exclusively dedicated to the analysis operations of the machine tool 2 , or, alternatively, have additional functions. In addition, the processing unit 10 can communicate, for example via the internet, with any remote supervision system (not shown), for the communication of data collected and the results of the analyzes performed.
L’unità di elaborazione 10 è configurata in modo da implementare un software applicativo, per la continua analisi della macchina utensile 2, in particolare per l’analisi di scostamenti delle caratteristiche operative reali rispetto alle caratteristiche nominali di progetto. The processing unit 10 is configured to implement an application software, for the continuous analysis of the machine tool 2, in particular for the analysis of deviations of the real operating characteristics compared to the nominal design characteristics.
In dettaglio, l’unità di elaborazione 10, si faccia riferimento alla figura 2, è configurata in modo da eseguire una pluralità di moduli operativi, ed in particolare: un modulo di inizializzazione 20, atto ad impostare o acquisire caratteristiche e parametri operativi nominali della macchina utensile 2; un modulo di analisi cadenza vita 22, atto ad analizzare in tempo reale, durante il processo di lavorazione, la reale cadenza vita degli utensili 3a utilizzati nella macchina utensile 2, in termini di cicli di lavorazione eseguiti; un modulo di analisi fasi di lavorazione 24, atto ad analizzare in tempo reale, la reale durata delle fasi di lavorazione che compongono il ciclo di produzione della macchina utensile 2; un modulo di memorizzazione dati 25, atto a memorizzare all’interno della base dati 14 i dati acquisiti ed elaborati; ed un modulo di analisi dati 26, atto ad eseguire analisi dei dati acquisiti durante il processo di lavorazione, in modo ad esempio da segnalare eventuali problematiche o scostamenti dalle condizioni di progetto, ed inoltre atto ad eseguire analisi a posteriori dei dati storici memorizzati nella base dati 14. In detail, the processing unit 10, refer to Figure 2, is configured in such a way as to execute a plurality of operating modules, and in particular: an initialisation module 20, suitable for setting or acquiring characteristics and nominal operating parameters of the machine tool 2; a life rate analysis module 22, suitable for analyzing in real time, during the machining process, the real life rate of the tools 3a used in the machine tool 2, in terms of machining cycles performed; a processing step analysis module 24, suitable for analyzing in real time the real duration of the processing steps that make up the production cycle of the machine tool 2; a data storage module 25, designed to store the acquired and processed data within the database 14; and a data analysis module 26, able to perform analysis of the data acquired during the working process, in order for example to report any problems or deviations from the design conditions, and also able to perform a posteriori analysis of the historical data stored in the base data 14.
In maggiore dettaglio, il modulo di inizializzazione 20 consente di impostare i valori nominali (o di progetto, definiti cioè come ottimali) della cadenza vita degli utensili (ad esempio un valore nominale pari a 300 cicli vita per un determinato utensile), ed i valori nominali dei tempi associati alle varie fasi di lavorazione che compongono il ciclo produttivo (tali fasi essendo di tipo di per sé noto e per questo non descritte in dettaglio), tra cui in particolare: i tempi di contatto degli utensili (per ciascuno degli utensili 3a utilizzati dalla macchina utensile 2, calcolati nel singolo ciclo di lavorazione o nel complesso dei cicli di lavorazione eseguiti); i tempi di carico/scarico/bloccaggio dell’elemento (o pezzo) in fase di lavorazione; i tempi di movimento rapidi, cioè di avvicinamento ed allontanamento dall’elemento in fase di lavorazione; i tempi di cambio utensile, relativi alla fase in cui un utensile 3a, giunto al termine della cadenza vita, viene sostituito da un nuovo utensile, che viene inserito nella macchina utensile 2. In greater detail, the initialisation module 20 allows you to set the nominal (or design, i.e. defined as optimal) values of the tool life cycle (for example a nominal value equal to 300 life cycles for a given tool), and the values nominal times associated with the various processing phases that make up the production cycle (these phases being of a per se known type and therefore not described in detail), including in particular: the contact times of the tools (for each of the tools 3a used by the machine tool 2, calculated in the single machining cycle or in the complex of the machining cycles performed); the loading / unloading / locking times of the element (or piece) during the processing phase; rapid movement times, i.e. approaching and moving away from the element being processed; the tool change times, relating to the phase in which a tool 3a, having reached the end of its life cycle, is replaced by a new tool, which is inserted into the machine tool 2.
Inoltre, possono essere inseriti i costi degli utensili e dei pezzi prodotti, ed ulteriori dati relativi al processo di produzione della macchina utensile 2, tra cui il numero di pezzi prodotti all’ora/turno/mese/anno. In addition, the costs of tools and pieces produced can be entered, and further data relating to the production process of machine tool 2, including the number of pieces produced per hour / shift / month / year.
Tali valori nominali possono venire introdotti dall’utente del sistema integrato 1, ad esempio mediante opportuni menu ed interfacce grafiche visualizzate sui mezzi di visualizzazione 12, oppure possono essere acquisiti in automatico dall’unità di elaborazione 10 in una fase dedicata di acquisizione, e memorizzati nella base dati 14. Durante questa fase di acquisizione, che può essere effettuata una volta che il ciclo produttivo è stato ottimizzato e la produzione avviata nelle condizioni ottimali, l’unità di elaborazione 10 interroga l’unità logica di controllo 4, la quale fornisce in risposta una serie di valori digitali relativi alle durate rilevate delle fasi di lavorazioni; i valori ricevuti vengono quindi memorizzati come valori nominali ed in seguito utilizzati per verificare gli scostamenti dei valori acquisiti. These nominal values can be entered by the user of the integrated system 1, for example by means of suitable menus and graphic interfaces displayed on the display means 12, or they can be acquired automatically by the processing unit 10 in a dedicated acquisition step, and stored in the database 14. During this acquisition phase, which can be carried out once the production cycle has been optimized and the production started in the optimal conditions, the processing unit 10 queries the logic control unit 4, which provides in response a series of digital values relating to the detected durations of the processing phases; the values received are then stored as nominal values and then used to check the deviations of the acquired values.
Uno degli aspetti dell’invenzione prevede infatti di programmare in modo opportuno l’unità logica di controllo 4, e/o eventualmente di apportare opportune modifiche hardware alla macchina utensile 2, affinché l’unità logica di controllo 4 sia in grado di rilevare, in modo automatico ed in tempo reale, una serie di parametri operativi reali della macchina utensile 2, tra cui le suddette durate delle fasi di lavorazione, per trasmetterle in seguito all’unità di elaborazione 10 (o in alternativa, affinché l’unità logica di controllo 4 sia in grado di trasmettere all’unità di elaborazione 10 dati sufficienti a consentirle la rilevazione degli stessi parametri operativi). In fact, one of the aspects of the invention foresees to properly program the control logic unit 4, and / or possibly to make appropriate hardware modifications to the machine tool 2, so that the control logic unit 4 is able to detect, in automatically and in real time, a series of real operating parameters of the machine tool 2, including the aforementioned durations of the machining phases, to subsequently transmit them to the processing unit 10 (or alternatively, so that the control logic unit 4 is capable of transmitting sufficient data to the processing unit 10 to allow it to detect the same operating parameters).
A questo riguardo, nelle moderne macchine utensili, l’unità logica di controllo 4 riceve (da appositi sensori o altri elementi di rilevamento) una serie di interrupt relativi agli istanti di inizio e di fine delle varie fasi di lavorazione. Un aspetto della presente invenzione prevede di implementare all’interno dell’unità logica di controllo 4 (o in alternativa in modo hardware), una pluralità di contatori set-reset (o altre unità logiche), in numero pari alle fasi di lavorazione di cui si vuole determinare in tempo reale la durata, atti a ricevere come segnale di set l’interrupt relativo all’istante di inizio della rispettiva fase di lavorazione, e come segnale di reset l’interrupt relativo all’istante di fine della stessa fase di lavorazione. In tal modo, il contatore, prima di essere resettato, è in grado di fornire in uscita un valore digitale rappresentativo della durata della fase di lavorazione appena terminata; in particolare, si noti come tale dato sia rilevato in modo automatico dalla macchina utensile 2 in base ai segnali indicativi delle fasi di lavorazione, e come pertanto sia assolutamente affidabile e non soggetto ad errori da parte degli operatori di macchina. In this regard, in modern machine tools, the control logic unit 4 receives (from special sensors or other detection elements) a series of interrupts relating to the start and end instants of the various processing phases. An aspect of the present invention provides for the implementation within the control logic unit 4 (or alternatively in hardware mode), a plurality of set-reset counters (or other logic units), in a number equal to the processing steps referred to you want to determine the duration in real time, suitable for receiving the interrupt relating to the instant of start of the respective processing phase as a set signal, and the interrupt relating to the instant of end of the same processing phase as a reset signal . In this way, the counter, before being reset, is able to output a digital value representative of the duration of the processing phase just ended; in particular, it should be noted how this datum is automatically detected by the machine tool 2 on the basis of the signals indicative of the processing steps, and how it is therefore absolutely reliable and not subject to errors by the machine operators.
A titolo di esempio, la figura 3 mostra l’implementazione del rilevamento, da parte dell’unità logica di controllo 4, della durata di una fase di cambio utensile. In particolare, un primo contatore set/reset 30 riceve in ingresso, come segnale di set, un segnale C.U. indicativo dell’inizio della fase di cambio utensile (generato in modo di per sé noto nella macchina utensile 2, ad esempio mediante la chiusura di un primo contatto 31), e, come segnale di reset, un segnale END indicativo della fine della fase di cambio utensile (generato in modo analogo, ad esempio mediante la chiusura di un secondo contatto 32). Il primo contatore set/reset 30 fornisce quindi in uscita un valore di conteggio digitale COUNT, rappresentativo della durata reale rilevata della fase di cambio utensile. L’unità logica di controllo 4 può rilevare in maniera sostanzialmente analoga (e per questo non descritta in dettaglio) le altre durate temporali relative alle varie fasi di lavorazione della macchina utensile 2. As an example, Figure 3 shows the implementation of the detection, by the control logic unit 4, of the duration of a tool change phase. In particular, a first set / reset counter 30 receives a signal C.U. indicative of the start of the tool change phase (generated in a manner known per se in the machine tool 2, for example by closing a first contact 31), and, as a reset signal, an END signal indicative of the end of the tool change (generated in a similar way, for example by closing a second contact 32). The first set / reset counter 30 therefore outputs a digital count value COUNT, representative of the real duration detected in the tool change phase. The control logic unit 4 can detect in a substantially similar manner (and therefore not described in detail) the other time durations relating to the various processing phases of the machine tool 2.
Ritornando ora alla descrizione dei moduli operativi implementati dall’unità di elaborazione 10, si faccia nuovamente riferimento alla figura 2, il modulo di analisi cadenza vita 22 è configurato in modo da acquisire la vita utensile reale degli utensili 3a utilizzati nella macchina utensile 2, tramite un interfacciamento fisico con l’unità logica di controllo 4 della stessa macchina utensile 2. In particolare, ad ogni sostituzione di un utensile 3a, il modulo di analisi cadenza vita 22 acquisisce il numero di cicli di lavorazione eseguiti da tale utensile prima della sua sostituzione. Returning now to the description of the operating modules implemented by the processing unit 10, refer again to Figure 2, the life rate analysis module 22 is configured in such a way as to acquire the real tool life of the tools 3a used in the machine tool 2, by means of a physical interface with the logic control unit 4 of the same machine tool 2. In particular, at each replacement of a tool 3a, the life rate analysis module 22 acquires the number of machining cycles performed by that tool before its replacement .
A tal fine, si veda anche la figura 4, viene implementato un contatore logico 34, che riceve in ingresso come abilitazione al conteggio un segnale T indicativo del termine di un ciclo di lavorazione compiuto da un rispettivo utensile 3a, in modo da incrementare il conteggio al termine di ciascun ciclo completo di lavorazione. To this end, see also Figure 4, a logic counter 34 is implemented, which receives as input a signal T indicating the end of a machining cycle carried out by a respective tool 3a, in order to increase the count. at the end of each complete processing cycle.
Quando viene sostituito l’utensile 3a (ad esempio perché ha raggiunto la cadenza vita prevista), l’operatore della macchina utensile 2 preme un tasto di reset vita utensile appositamente previsto nella macchina utensile 2, che viene automaticamente riportata a zero; l’unità di controllo logica 4 acquisisce in questa occasione un segnale di reset Mx, che chiude un relativo contatto. When the tool 3a is replaced (for example because it has reached the expected life rate), the operator of the machine tool 2 presses a tool life reset button specifically provided for in the machine tool 2, which is automatically reset to zero; on this occasion the logic control unit 4 acquires a reset signal Mx, which closes a relative contact.
Vantaggiosamente, il modulo di analisi cadenza vita 22 non esegue un mero controllo del singolo segnale di reset Mx per rilevare i cicli vita raggiunti dall’utensile in questione, ma, per avere la certezza che sia stato effettivamente eseguito un cambio utensile, controlla ulteriori segnali indicativi delle operazioni di cambio utensile (controlla cioè il verificarsi di determinate condizioni operative necessariamente connesse ad un’operazione di cambio utensile). Ad esempio, si controlla che uno sportello che consente l’accesso all’utensile da sostituire sia stato aperto, o che la sede occupata dall’utensile stesso si sia liberata. Advantageously, the life cadence analysis module 22 does not merely check the single reset signal Mx to detect the life cycles reached by the tool in question, but, to be sure that a tool change has actually been performed, it checks further signals. indicative of tool change operations (ie it checks the occurrence of certain operating conditions necessarily connected to a tool change operation). For example, it is checked that a door that allows access to the tool to be replaced has been opened, or that the seat occupied by the tool itself is free.
In dettaglio, il contatore logico 34 riceve come segnale di reset un segnale logico che assume valore logico alto solamente quando sia il segnale di reset Mx che un segnale di controllo My assumono valore alto (causando la chiusura di relativi contatti elettrici). In particolare, il segnale di controllo My è generato in uscita da un registro set/reset 35, che presenta ingresso di set collegato alla serie dei contatti 36, 37 relativi all’apertura del suddetto sportello ed all’occupazione della suddetta sede (o ad altri eventi indicativi di un effettivo cambio utensile), ed ingresso di reset collegato ad un contatto 38 di avvio del ciclo di lavorazione. In maniera evidente, il segnale di controllo My assume valore alto solamente quando sono soddisfatte tutte le condizioni operative indicative del cambio utensile, e viene resettato al valore basso dall’avvio della lavorazione, una volta eseguita la sostituzione con il nuovo utensile. Di conseguenza, il valore di conteggio in uscita del contatore logico 34 corrisponde alla reale cadenza di vita dell’utensile 3a monitorato. In detail, the logic counter 34 receives as a reset signal a logic signal which assumes a high logic value only when both the reset signal Mx and a control signal My assume a high value (causing the closing of the relative electrical contacts). In particular, the control signal My is generated at the output of a set / reset register 35, which has a set input connected to the series of contacts 36, 37 relating to the opening of the aforementioned door and the occupation of the aforementioned seat (or other events indicative of an actual tool change), and reset input connected to a contact 38 for starting the machining cycle. Obviously, the control signal My assumes a high value only when all the operating conditions indicative of the tool change are met, and is reset to the low value from the start of the machining, once the replacement with the new tool has been carried out. Consequently, the output count value of the logic counter 34 corresponds to the real life rate of the monitored tool 3a.
Ad ogni sostituzione utensile, il modulo di analisi cadenza vita 22 memorizza pertanto il numero complessivo dei cicli di lavorazione realmente eseguiti dagli utensili. In particolare, il modulo di analisi cadenza vita 22 evita pertanto che errori manuali dell’operatore della macchina utensile 2 falsino il conteggio della cadenza di vita dell’utensile 3a, ad esempio nella comune eventualità che non si esegua un cambio reale dell’utensile ma ne venga solo azzerata la vita tramite pressione del tasto di reset. At each tool replacement, the life cadence analysis module 22 therefore stores the total number of machining cycles actually performed by the tools. In particular, the life rate analysis module 22 therefore prevents manual errors by the operator of the machine tool 2 from falsifying the count of the tool life rate 3a, for example in the common event that a real tool change is not performed but its life is only reset by pressing the reset button.
In maniera sostanzialmente analoga, il modulo di analisi fasi di lavorazione 24 rileva la reale durata delle fasi di lavorazione di cui è composto ciascun ciclo di lavorazione, acquisendo i valori di durata dall’unità logica di controllo 4 (nel modo indicato precedentemente per la fase di inizializzazione). In particolare, il modulo di analisi fasi di lavorazione 24 acquisisce tali valori per ciascuno degli utensili 3a impiegati dalla macchina utensile 2. In a substantially similar way, the processing phases analysis module 24 detects the real duration of the processing phases of which each processing cycle is composed, acquiring the duration values from the control logic unit 4 (in the manner previously indicated for the phase initialization). In particular, the machining phases analysis module 24 acquires these values for each of the tools 3a used by the machine tool 2.
Il modulo di analisi dati 26, sulla base dei dati di analisi relativi al funzionamento reale della macchina utensile 2, acquisiti dal modulo di analisi cadenza vita 22 e dal modulo di analisi fasi di lavorazione 24, esegue una pluralità di elaborazioni e di valutazioni degli scostamenti delle prestazioni reali della macchina utensile rispetto alla condizione di funzionamento nominale, in tempo reale o a posteriori (cioè sulla base dei dati storici memorizzati nella base dati 14). The data analysis module 26, on the basis of the analysis data relating to the real operation of the machine tool 2, acquired by the life cycle analysis module 22 and by the processing phases analysis module 24, performs a plurality of processing and evaluation of the deviations of the real performance of the machine tool with respect to the nominal operating condition, in real time or a posteriori (i.e. on the basis of the historical data stored in the database 14).
In particolare, tramite l’analisi dei dati numerici e temporali della cadenza vita reale raggiunta dagli utensili 3a, il modulo di analisi dati 26 è in grado di segnalare in tempo reale una diminuzione della vita operativa di un determinato utensile 3a rispetto al valore impostato come nominale. La cadenza vita reale viene inoltre memorizzata nella base dati 14 insieme alla data in cui si è verificato il cambio utensile. In particular, by analyzing the numerical and temporal data of the real life cadence reached by the tools 3a, the data analysis module 26 is able to report in real time a decrease in the operating life of a specific tool 3a with respect to the value set as nominal. The real life cadence is also stored in the database 14 together with the date on which the tool change took place.
In caso di anomalie rilevate dal modulo di analisi dati 26, l’unità di elaborazione 10 è in grado di attivare allarmi e segnalazioni visive o sonore, in modo da avvertire gli operatori della macchina utensile 2 della diminuzione di prestazioni che si è verificata. In particolare, gli allarmi possono essere attivati a livello dell’unità di elaborazione 10, oppure direttamente presso la macchina utensile 2, sfruttando a tal fine i relativi mezzi di allarme 9. In alternativa, o in aggiunta alla generazione dell’allarme, l’unità di elaborazione 10 può decidere di arrestare la lavorazione, oppure può inviare una comunicazione via e-mail o SMS (Short Message Service) ad uno o più indirizzi pre-impostati. In the event of anomalies detected by the data analysis module 26, the processing unit 10 is able to activate alarms and visual or audible signals, in order to warn the operators of the machine tool 2 of the decrease in performance that has occurred. In particular, the alarms can be activated at the level of the processing unit 10, or directly at the machine tool 2, exploiting the relative alarm means 9 for this purpose. Alternatively, or in addition to the generation of the alarm, the processing unit 10 can decide to stop processing, or can send a communication via e-mail or SMS (Short Message Service) to one or more pre-set addresses.
In particolare, è possibile impostare un intervallo o range, utensile per utensile, che definisca dopo quale diminuzione in percentuale di prestazioni dell’utensile stesso il sistema integrato 1 intervenga segnalando l’anomalia e memorizzando i dati relativi a tale anomalia. In particular, it is possible to set an interval or range, tool by tool, which defines after which percentage decrease in the performance of the tool itself, the integrated system 1 intervenes, signaling the anomaly and storing the data relating to this anomaly.
Anche nel caso in cui si verifichi che un utensile 3a abbia superato la cadenza vita impostata, il modulo di analisi dati 26 interviene, memorizzando il valore reale di vita dell’utensile, generando un allarme luminoso o sonoro e rilevando così l’anomala operazione eseguita dall’operatore della macchina utensile 2 (che non ha provveduto al cambio programmato dell’utensile). Even if it occurs that a tool 3a has exceeded the set life rate, the data analysis module 26 intervenes, memorizing the real life value of the tool, generating a light or sound alarm and thus detecting the anomalous operation performed. by the operator of machine tool 2 (who did not carry out the programmed tool change).
Utilizzando i dati storici memorizzati nella base dati 14, il modulo di analisi dati 26 è inoltre in grado di creare un grafico che presenti sull’ascissa il valore della cadenza vita reale (con evidenziato lo scostamento da quella teorica) e sulle ordinate l’ora e la data nella quale l’utensile ha raggiunto la fine vita (in pratica quando è stato sostituito). Using the historical data stored in the database 14, the data analysis module 26 is also able to create a graph showing the real life cadence value on the abscissa (with the deviation from the theoretical one highlighted) and the hour on the ordinates. and the date on which the tool reached the end of its life (in practice when it was replaced).
La figura 5 illustra un possibile grafico che può essere fornito in uscita dal modulo di analisi dati 26. Qualora si verifichi ad esempio che il cambio di un utensile 3a avviene sempre un certo numero di cicli in anticipo rispetto al dato nominale (ad esempio per una reale problematica di processo), l’operatore può decidere, dopo aver analizzato tale grafico, di reimpostare la macchina utensile 2 in modo da tenere conto della maggiore usura dell’utensile. Figure 5 illustrates a possible graph that can be supplied at the output of the data analysis module 26. If it occurs, for example, that the change of a tool 3a always takes place a certain number of cycles in advance of the nominal data (for example for a real process problem), the operator can decide, after analyzing this graph, to reset the machine tool 2 in order to take into account the greater wear of the tool.
Inoltre, il modulo di analisi dati 26, sulla base della conoscenza della cadenza vita reale degli utensili 3a, tenendo in considerazione il costo del singolo utensile ed i pezzi prodotti per ora di lavoro o altre unità temporali (valori costanti di progetto), è in grado di calcolare direttamente l’incidenza economica reale dei suddetti scostamenti per ogni utensile in lavorazione e per ogni pezzo finito; in particolare, qualora si verifichi una diminuzione della cadenza vita reale di un utensile, il sistema integrato 1 provvede a calcolare la nuova incidenza economica di quello stesso utensile per ogni pezzo prodotto, e, moltiplicato per i pezzi prodotti mensilmente e annualmente, è in grado di generare automaticamente la differenza economica, giornaliera, mensile o annuale, tra quella calcolata precedentemente (sempre dal sistema in condizioni nominali) e quella reale. Furthermore, the data analysis module 26, based on the knowledge of the real life cadence of the tools 3a, taking into consideration the cost of the single tool and the pieces produced per hour of work or other time units (constant design values), is in able to directly calculate the real economic impact of the aforementioned deviations for each tool being machined and for each finished piece; in particular, if there is a decrease in the real life rate of a tool, the integrated system 1 calculates the new economic impact of that same tool for each piece produced, and, multiplied by the pieces produced monthly and annually, is able to automatically generate the economic difference, daily, monthly or yearly, between that calculated previously (always by the system in nominal conditions) and the real one.
Vantaggiosamente, i valori impostabili, come il range di intervento, la cadenza vita nominale, il costo di ogni utensile, i pezzi/ora prodotti, sono modificabili solamente attraverso una password, in modo che personale non autorizzato non possa manomettere intenzionalmente le acquisizioni e le elaborazioni. Advantageously, the values that can be set, such as the intervention range, the nominal life rate, the cost of each tool, the pieces / hour produced, can only be changed through a password, so that unauthorized personnel cannot intentionally tamper with the acquisitions and elaborations.
Il modulo di analisi dati 26 è inoltre in grado di confrontare, per ogni ciclo di lavorazione, i valori di durata reale delle fasi di lavorazione di cui è composto, con i valori nominali che sono stati memorizzati all’interno della banca dati 14 in occasione dell’operazione di inizializzazione. The data analysis module 26 is also able to compare, for each processing cycle, the real duration values of the processing phases of which it is composed, with the nominal values that have been stored in the database 14 on the occasion of the initialization operation.
In particolare, non appena verifichi che anche solo una delle fasi di lavorazione monitorate incrementa la propria durata (tempo di esecuzione), il modulo di analisi dati 26 genera un allarme visivo (per segnalare visivamente quale fase ha avuto una diminuzione di prestazioni), memorizza il nuovo tempo di lavoro ed il momento in cui si è verificato il cambiamento, e calcola automaticamente la riduzione delle prestazioni rispetto ai valori nominali. In particular, as soon as it verifies that even just one of the monitored processing phases increases its duration (execution time), the data analysis module 26 generates a visual alarm (to visually indicate which phase has had a decrease in performance), it stores the new working time and the time when the change occurred, and automatically calculates the reduction in performance compared to nominal values.
La segnalazione e la relativa memorizzazione delle anomalie riscontrate può essere nuovamente filtrata attraverso un range in percentuale impostabile per ogni fase di lavorazione, in modo da definire dopo quale aumento in percentuale della durata il sistema intervenga segnalando il verificarsi dell’anomalia. The reporting and relative storage of the anomalies found can be filtered again through a percentage range that can be set for each processing phase, in order to define after which percentage increase in duration the system intervenes by signaling the occurrence of the anomaly.
Anche in questo caso, il modulo di analisi dati 26 è in grado di generare un grafico, che presenta sulle ordinate lo scostamento tra il tempo nominale di una data fase di lavorazione ed il nuovo tempo rilevato, e sulle ascisse l’ora e la data in cui è avvenuta la variazione. La figura 6 mostra un esempio di un tale grafico, relativamente ad una modifica rilevata e memorizzata nella durata del tempo di contatto utensile. Also in this case, the data analysis module 26 is able to generate a graph, which shows on the ordinates the deviation between the nominal time of a given processing phase and the new time detected, and on the abscissas the time and date. in which the change took place. Figure 6 shows an example of such a graph, relative to a detected and stored change in the duration of the tool contact time.
Tenendo in considerazione le costanti impostate relative ai pezzi all’ora/mese/anno prodotti ed il prezzo di vendita per elemento, il modulo di analisi dati 26 calcola automaticamente il fatturato prodotto realmente dalla macchina utensile 2, ed in particolare la differenza dei pezzi prodotti, per ora, mese, anno, e la differenza di fatturato prodotto in un mese/anno dalla macchina utensile. Tutti i dati elaborati vengono inoltre memorizzati all’interno della base dati 14, da parte del modulo di memorizzazione 25 opportunamente comandato dal modulo di analisi dati 26. Taking into consideration the constants set relative to the pieces per hour / month / year produced and the sale price per element, the data analysis module 26 automatically calculates the turnover actually produced by the machine tool 2, and in particular the difference in the pieces produced. , per hour, month, year, and the difference in turnover produced in a month / year by the machine tool. All processed data are also stored in the database 14, by the storage module 25 suitably controlled by the data analysis module 26.
Tutte le variazioni del ciclo di lavorazione imputabili a cause esterne, che quindi dovranno poi essere indicate come nominali, possono essere introdotte nel sistema integrato 1, che memorizza la persona incaricata della modifica, la data di esecuzione e la motivazione che ha portato a tale decisione. In base ai nuovi dati introdotti manualmente, ed eventualmente tramite una nuova operazione di inizializzazione e di acquisizione delle nuove durate delle fasi di lavorazione, il sistema sarà in grado di tornare ad analizzare il processo di lavorazione tenendo però conto dei nuovi parametri produttivi. All changes in the processing cycle attributable to external causes, which must then be indicated as nominal, can be introduced into the integrated system 1, which stores the person in charge of the change, the date of execution and the reason that led to this decision. . On the basis of the new data entered manually, and possibly through a new initialization and acquisition of the new durations of the working phases, the system will be able to go back to analyzing the working process while taking into account the new production parameters.
In uso, l’unità di elaborazione 10 è configurata in modo da visualizzare, sui mezzi di visualizzazione 12 ad essa operativamente accoppiati, una pluralità di schermate in modo da consentire l’interazione di un utente con il sistema integrato 1. In use, the processing unit 10 is configured to display, on the display means 12 operatively coupled to it, a plurality of screens so as to allow the interaction of a user with the integrated system 1.
In particolare, si veda la figura 7, per ciascuno degli utensili 3a della macchina utensile 2 (ad esempio un utensile indicato con T1), è possibile visualizzare una schermata riportante, in parallelo, i dati nominali ed i dati acquisiti relativamente al ciclo vita ed al tempo di contatto (ad esempio complessivo, relativo alla vita dell’utensile). Nella stessa schermata viene inoltre visualizzato il range di allarme impostato, e, nel caso in cui lo scostamento tra i valori nominali ed i valori reali acquisiti, superi tale range, tale anomalia viene segnalata con un’indicazione visiva. Ad esempio, una colorazione verde della casella relativa al range può indicare una situazione normale, una colorazione rossa il superamento della soglia di allarme, ed una colorazione gialla il fatto che l’utensile non è stato cambiato nonostante abbia superato la cadenza vita impostata. Dalla stessa schermata, l’utente può accedere ad una serie di funzioni, tra cui l’analisi della previsione dei costi associati all’utilizzo dell’utensile 3a, basata sui dati reali acquisiti e sullo scostamento rilevato. In particular, see figure 7, for each of the tools 3a of the machine tool 2 (for example a tool indicated with T1), it is possible to display a screen showing, in parallel, the nominal data and the acquired data relating to the life cycle and to the contact time (for example overall, relative to the life of the tool). The same screen also displays the alarm range set, and, in the event that the deviation between the nominal values and the real values acquired, exceeds this range, this anomaly is signaled with a visual indication. For example, a green color of the box relating to the range may indicate a normal situation, a red color the exceeding of the alarm threshold, and a yellow color the fact that the tool has not been changed despite having exceeded the set life cadence. From the same screen, the user can access a series of functions, including the analysis of the forecast of costs associated with the use of the tool 3a, based on the real data acquired and the deviation detected.
Per ciascuno degli utensili 3a, si veda la figura 8, è inoltre possibile visualizzare i dati nominali impostati (ad esempio il tipo, la dimensione, la velocità di avanzamento, la cadenza, il range di allarme, il tipo di lavorazione) ed eventualmente modificare tali dati (l’operazione di modifica essendo soggetta ad autenticazione tramite password). Da tale schermata è inoltre possibile avviare la sequenza di acquisizione dei tempi delle fasi di lavorazione associate all’utensile visualizzato. For each of the tools 3a, see figure 8, it is also possible to view the nominal data set (for example the type, the size, the feed rate, the cadence, the alarm range, the type of machining) and, if necessary, modify such data (the modification operation being subject to authentication via password). From this screen it is also possible to start the acquisition sequence of the times of the processing phases associated with the displayed tool.
L’unità di elaborazione 10 è inoltre configurata in modo da visualizzare, si veda la figura 9, una schermata riepilogativa di diagnosi relativa all’insieme degli utensili 3a della macchina utensile 2, in cui si possono visualizzare, con relative indicazioni di allarme, i dati acquisiti relativi alla cadenza vita ed ai tempi delle associate fasi di lavorazione (in particolare il tempo di contatto utensile). Da tale schermata è possibile accedere allo storico dei dati memorizzati ed ai relativi grafici (relativi alla cadenza vita ed ai tempi), ed inoltre all’analisi dei tempi complessivi del ciclo di lavorazione. Ad esempio, una colorazione rossa dei dati visualizzata può indicare una situazione anomala. The processing unit 10 is also configured in such a way as to display, see Figure 9, a summary screen of the diagnosis relating to the set of tools 3a of the machine tool 2, in which it is possible to display, with relative alarm indications, the acquired data relating to the life cycle and the times of the associated processing phases (in particular the tool contact time). From this screen it is possible to access the history of the stored data and the related graphs (relating to the life cycle and times), and also to the analysis of the overall times of the processing cycle. For example, a red coloring of the data displayed may indicate an abnormal situation.
In particolare, si veda la figura 10, in tale schermata di analisi dei tempi complessivi, vengono visualizzate le durate reali acquisite di tutte le fasi di lavorazione della macchina utensile 2, visualizzando inoltre i dati nominali e gli scostamenti (con associate le indicazioni di allarme). A partire da tale schermata è inoltre possibile avviare le acquisizioni dei tempi delle varie fasi di lavorazione, durante la fase di inizializzazione del sistema integrato 1. In particular, see figure 10, in this overall time analysis screen, the real acquired durations of all the machining phases of the machine tool 2 are displayed, also displaying the nominal data and the deviations (with associated alarm indications ). From this screen it is also possible to start the acquisition of the times of the various processing phases, during the initialization phase of the integrated system 1.
L’unità di elaborazione 10 è infine configurata in modo da visualizzare, si veda la figura 11, una schermata riepilogativa delle diminuzioni di prestazione e dell’associato incremento dei costi di lavorazione, causati dallo scostamento dei dati reali acquisiti durante le varie fasi di lavorazione, rispetto ai valori nominali. In particolare, risulta agevole verificare la riduzione dei pezzi prodotti in varie unità temporali (ora, turno, mese, anno) e l’associata diminuzione di redditività, ed inoltre verificare, in tempo reale o a posteriori, quanto incida una diminuzione della cadenza vita di uno qualsiasi degli utensili 3 sui costi di lavorazione, quantificati per pezzo, turno, mese o anno. Finally, the processing unit 10 is configured in such a way as to display, see figure 11, a summary screen of the decreases in performance and the associated increase in processing costs, caused by the deviation of the real data acquired during the various processing phases. , compared to nominal values. In particular, it is easy to verify the reduction of pieces produced in various time units (hour, shift, month, year) and the associated decrease in profitability, and also to verify, in real time or afterwards, how much a decrease in the life cycle affects any of the 3 tools on machining costs, quantified per piece, shift, month or year.
I vantaggi che il sistema descritto consente di ottenere emergono chiaramente dalla discussione precedente. The advantages that the described system allows to obtain emerge clearly from the previous discussion.
In particolare, il sistema consente, attraverso un’approfondita integrazione hardware con la logica di controllo della macchina utensile, di verificare, analizzare ed ottimizzare i cicli produttivi della stessa macchina utensile. In dettaglio, il sistema consente di analizzare in tempo reale la cadenza vita degli utensili, la durata di contatto utensile ed il tempo ciclo di produzione della macchina utensile. Tali valori, che incidono significativamente sui tempi di produzione e sulle prestazioni della macchina utensile, una volta impostati secondo i calcoli teorici ed ideali dai programmatori dei cicli macchina al momento della pianificazione, non vengono più monitorati nelle macchine di tipo noto. Il sistema consente così di evidenziare una diminuzione delle prestazioni, così da intervenire per riportare il processo di lavorazione nelle condizioni ottimali, ed inoltre di creare uno storico in grado di fornire dati reali relativi alla produzione effettuata, incrementando il grado di competitività sia per il processo di lavorazione in corso, sia inoltre per commesse future. La misura dello scostamento in tempo reale dei suddetti importanti parametri, che tradizionalmente non vengono più controllati dopo una fase iniziale di set-up, consente di effettuare analisi temporali e di produttività, ed una accurata rendicontazione economica (comparando i costi ipotetici valutati in fase di acquisto del macchinario con quelli della produzione in tempo reale, e quindi svolgendo analisi reali per i costi in essere e per la pianificazione di nuovi investimenti). In altre parole, il sistema è in grado di offrire all’azienda che lo utilizza la possibilità di effettuare automaticamente il prelievo dei dati di cambio utensile, di fornire il dato di reale efficienza con la quale la macchina ha lavorato e la velocità con la quale ha effettuato il suo ciclo vita. L’utente di tale sistema ha così modo di verificare ed ottimizzare costantemente la produzione della macchina utensile, consentendo un aumento dei margini di lavoro e la verifica costante della corretta produzione con i parametri impostati. In particular, the system allows, through in-depth hardware integration with the machine tool control logic, to verify, analyze and optimize the production cycles of the same machine tool. In detail, the system allows to analyze in real time the tool life cycle, the tool contact duration and the production cycle time of the machine tool. These values, which significantly affect production times and machine tool performance, once set according to the theoretical and ideal calculations by the machine cycle programmers at the time of planning, are no longer monitored in known machines. The system thus allows to highlight a decrease in performance, so as to intervene to bring the manufacturing process back to optimal conditions, and also to create a history capable of providing real data relating to the production carried out, increasing the degree of competitiveness both for the process. work in progress, and also for future orders. The measurement of the real-time deviation of the aforementioned important parameters, which traditionally are no longer controlled after an initial set-up phase, allows for temporal and productivity analyzes to be carried out, and accurate economic reporting (comparing the hypothetical costs evaluated during the purchase of the machinery with those of production in real time, and therefore carrying out real analyzes for the existing costs and for the planning of new investments). In other words, the system is able to offer the company that uses it the possibility of automatically collecting the tool change data, providing the real efficiency data with which the machine has worked and the speed with which has completed its life cycle. The user of this system thus has the opportunity to constantly verify and optimize the production of the machine tool, allowing an increase in working margins and constant verification of correct production with the parameters set.
Il sistema, attraverso la rilevazione in tempo reale dei valori di scostamento dai dati di programma ideali, è in grado di quantificare una serie di macro-dati economici inerenti i costi di produzione. In seguito all’inserimento dei costi degli utensili e dei pezzi prodotti, il sistema elabora le perdite di efficienza in termini di mancato guadagno su diverse basi (ora, turno, giorno, mese, anno). Viene così creata una banca dati relativa, facilmente consultabile, che permette di svolgere analisi reali per i costi in essere e per la pianificazione di nuovi investimenti. The system, through the real-time detection of the deviation values from the ideal program data, is able to quantify a series of economic macro-data concerning the production costs. Following the insertion of the costs of the tools and parts produced, the system processes the efficiency losses in terms of lost earnings on different bases (hour, shift, day, month, year). A relative database is thus created, easily accessible, which allows real analyzes to be carried out for existing costs and for the planning of new investments.
Inoltre, il sistema consente di verificare l’operato reale degli utilizzatori della macchina utensile, evidenziando possibili comportamenti scorretti o fraudolenti. In addition, the system allows you to verify the real work of the users of the machine tool, highlighting possible incorrect or fraudulent behavior.
In altre parole ancora, il sistema descritto permette di: In other words, the system described allows to:
- eliminare danni economici derivati da modifiche del processo produttivo, che si verifichino o per negligenza, o per reali problematiche di processo; - eliminate economic damage deriving from changes in the production process, which occur either through negligence, or due to real process problems;
- verificare in tempo reale i costi di produzione; - check production costs in real time;
- incrementare l’efficienza della linea produttiva; - verificare, a fronte di una modifica della tipologia di utensile utilizzato o di una variazione dei parametri di lavoro, la piena efficienza non solo per un periodo di prova ma per tutta la produzione effettuata in seguito, con la possibilità di verificare sia numericamente che graficamente ciascuna fase di lavorazione; - increase the efficiency of the production line; - verify, in the face of a change in the type of tool used or a change in the working parameters, the full efficiency not only for a test period but for all the production carried out thereafter, with the possibility of verifying both numerically and graphically each processing phase;
- gestire il magazzino utensili in base all’effettivo consumo, evitando di trovarsi senza utensili presenti in magazzino, di ordinare quantitativi non richiesti, di acquistare utensili ad un costo maggiore dettato dall’urgenza. - manage the tool magazine based on actual consumption, avoiding being without tools in the warehouse, ordering unsolicited quantities, purchasing tools at a higher cost dictated by urgency.
Inoltre, il sistema fornisce: In addition, the system provides:
- un’indicazione della sensibilità di tendenza dell’andamento degli utensili installati, con indicazione sia numerica che grafica in funzione del tempo; - an indication of the trend sensitivity of the installed tools, with both numerical and graphical indication as a function of time;
- una possibilità di riconoscere gli effettivi cambi utensile, e non quelli simulati da chi opera sulla macchina utensile, con registro numerico e temporale; - a possibility of recognizing the actual tool changes, and not those simulated by those who work on the machine tool, with numerical and time register;
- una segnalazione visiva, con scarto impostabile, per il rilevamento della diminuzione della cadenza di un determinato utensile; - a visual signal, with settable deviation, for detecting the decrease in the cadence of a given tool;
- un’acquisizione dei tempi associati alle varie fasi di lavorazione, con verifica on-line, ciclo per ciclo, in base a registri suddivisi per tipo di pezzo e di utensile; - an acquisition of the times associated with the various processing phases, with on-line verification, cycle by cycle, based on registers divided by type of piece and tool;
- una segnalazione visiva in caso di modifica dell’avanzamento di un determinato utensile che aumenti conseguentemente il tempo della relativa fase di lavoro; - un archivio automatico impostabile dei dati rilevati, in modo da esaminare l’efficienza della linea produttiva tramite uno storico reale acquisito; ed - a visual signal in the event of a change in the progress of a given tool which consequently increases the time of the related work phase; - an automatic, settable archive of the detected data, in order to examine the efficiency of the production line through a real history acquired; and
- un sistema di password, che consente solo a personale autorizzato modifiche ai parametri nominali. - a password system, which allows only authorized personnel to modify the nominal parameters.
Risulta infine chiaro che a quanto qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that modifications and variations may be made to what is described and illustrated herein without thereby departing from the scope of protection of the present invention, as defined in the attached claims.
In particolare, è evidente che il sistema descritto può essere impiegato per l’analisi di svariate tipologie di macchine impiegate nell’industria, destinate all’esecuzione di lavorazioni in serie. In particular, it is clear that the system described can be used for the analysis of various types of machines used in industry, intended for the execution of mass production.
Inoltre, è evidente come ulteriori analisi possano essere effettuate a partire dai dati rilevati in tempo reale e memorizzati all’interno della banca dati, che possano consentire l’ottimizzazione del funzionamento della macchina utensile. Furthermore, it is clear that further analyzes can be carried out starting from the data collected in real time and stored in the database, which can allow the optimization of the operation of the machine tool.
Infine, l’unità di elaborazione 10 potrebbe essere integrata nella stessa macchina utensile 2, e, ad esempio, eseguire l’analisi e memorizzazione dei dati rilevati localmente, per poi trasmettere le informazioni elaborate ad un’unità remota. La stessa unità di elaborazione 10 potrebbe essere implementata all’interno dell’unità logica di controllo 4 della macchina utensile 2. Finally, the processing unit 10 could be integrated into the same machine tool 2, and, for example, perform the analysis and storage of the data detected locally, and then transmit the processed information to a remote unit. The same processing unit 10 could be implemented inside the control logic unit 4 of the machine tool 2.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000793A ITTO20080793A1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | INTEGRATED ANALYSIS SYSTEM FOR MACHINE TOOLS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000793A ITTO20080793A1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | INTEGRATED ANALYSIS SYSTEM FOR MACHINE TOOLS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITTO20080793A1 true ITTO20080793A1 (en) | 2010-04-29 |
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ID=40935548
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| IT000793A ITTO20080793A1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | INTEGRATED ANALYSIS SYSTEM FOR MACHINE TOOLS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITTO20080793A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993007579A1 (en) * | 1991-10-10 | 1993-04-15 | Finn-Power International, Inc. | Apparatus and method of ensuring proper machining of a worksheet |
| EP1724651A1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Preemptive diagnostic of automation components |
-
2008
- 2008-10-28 IT IT000793A patent/ITTO20080793A1/en unknown
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