TWI410764B - 在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統 - Google Patents

在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統 Download PDF

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Description

在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統
本發明係有關於一種資訊交換系統，用於一加工裝置，如車床、洗床、放電加工機(spark－erosion)等與一搬運裝置，如機械手臂，用於傳送待處理物、半成品、或工具至加工裝置，或由加工裝置移除加工後成品或工具。
一般而言，搬運裝置用於進行待處理物或工具交換，其必須確保搬運裝置與加工裝置協定成同步處理的狀態，而搬運裝置與加工裝置皆接於控制單元以控制它們之運作程序，其中加工裝置之控制單元控制加工裝置之程序。為了確保可靠且正確的加工與搬運裝置運作，控制單元必須分別表現出資訊與資料的交換，可以以不同的形式進行。搬運裝置可以透過自身之控制單元傳送資訊到加工裝置之控制單元，相反的，加工裝置亦可藉由自身之控制單元傳送資訊到裝置之控制單元。依據所傳送之資訊，依序地同步化且階梯漸進式的紀錄加工裝置與搬運裝置。然而，亦可提供較上一級之系統以控制加工與搬運裝置。
所以於此情形下，應考慮加工裝置，所謂的主動控制，傳送資訊到搬運裝置以對應於本身用來啟動搬運裝置之加工步驟，這種情況於實際發生於當很多加工裝置應用時，受到額外搬運裝置更新資訊時。
資訊與聯繫的交換，分別位於所使用之加工裝置的控制單元與所使用其中之一的搬運裝置間，通常透過位於加工與搬運裝置上特定的介面進行。為了確保連繫正常，必須選擇兩邊接相容之介面。
於文件CH 681 397 A5揭露一製造組成，包括：一數位控制機器與其控制單元，用於將待處理物與工具收到收藏夾。待處理物與工具則固定於支撐件上，在加工裝置上藉由搬運裝置來回傳送，且被設置固定於加工裝置之適當位置，此支撐裝置並提供包含資料之電子儲存媒體，以確認待處理物與加工裝置之運作。在儲存媒體上資料可藉由搬運裝置一部份之資料處理單元讀取，且運作上與加工裝置之控制單元連接。另，一介面用於連繫搬運與加工裝置。藉由此介面，在傳送完成後，控制單元可叫出所需待處理物之命令。在傳送過程中，儲存於儲存媒體資料與待處理物之進一步加工資訊被傳送至控制單元。
文件DE 39 38 950 A1指出一用於數位控制加工系統，包括：一組彼此連接之NC機器，其中加工資訊在NC機器間彼此交換，且被擷取使用。分配給NC機器間為資料傳送介面，如RS－232介面，用於連繫與傳送資料往來於一外部裝置。藉由此介面，程式載入需求由一NC機器送至另一NC機器，實際上，由一所須加工程式由一儲存媒體抽取出來，並送到所選之NC機器，此文件並未指出待處理物或是工具，但是指出加工程式於NC程式間之傳送。
文件DE 43 23 950 A1指出一種方法與裝置勇於藉由操縱器以控制移動與處理工具沿著預定路徑，此移動與處理係同步藉由功能產生器同步控制，沿著路徑施用於運動。運動與處理之功能進入功能區以相同或至少比例大小，或至少部份之形式，在初始化之後，功能區部分重複循環為同步執行，功能區藉由儲存於功能區周期內之參數作為基礎，進行計算。
文件WO 98/44399 A2指出一種安全控制系統方法，其中，用於連結以軟體指令形式之輸入訊號與輸出訊號之安全控制規則儲存於控制系統站。指示藉由用於指定輸出輸入資訊命令程序之程式裝置傳至控制站，並藉由包含於指令中之命令程序以呼叫輸出輸入資訊。因此，這個文件揭露關於控制單元之命令使用。
文件US 6,145,020A指出一種指令控制單元，因此，印表機介面如較佳介面(序列與平行：Centronics,RS－232C,RS－449)用以連接周邊(控制)裝置到指令控制單元。
考慮另一接近文件CH 681 397 A5，依據習知技術，本發明之目的為提供資訊交換系統，位於加工裝置與搬運裝置，且資訊交換可無困難進行，且允許升級具有搬運裝置之加工裝置，特別是，即使於加工工具的升級中，搬運裝置的啟動應必須很容易
有鑑於此，本發明之目的在於提供本發明關於一種資訊交換系統，用於在一加工裝置與一搬運裝置進行資訊交換，以填補空位、待加工物或工具至加工裝置，或由加工裝置移除加工後成品或工具，其中加工裝置，包括：一控制單元、以及一介面。而控制單元負責監控及控制加工裝置之加工狀態，且透過介面傳送關於加工裝置加工狀態至搬運裝置，以啟動搬運裝置，且搬運裝置藉由另一介面接收資訊，再由另一控制單元處理資訊，以作出反應，且應用一印表機介面作為加工裝置之介面，另外，此用於連接印表機之介面通常提供在加工裝置中，以列印協定(protocol)與處理資料，因此，如果加工裝置額外加一搬運裝置升級至，介面可提供資訊以啟動搬運裝置而毋須進一步的花費。
依據本發明，加工裝置之控制單元介面提供於印表機用於列印與發出資訊。現存介面程式可藉由ISO碼運作，在搬運裝置端，對應預定之協定啟動備進行初始化，此介面較佳地與所須搬運之數量無關，介面可為序流印表機介面，特別是RS232/422，或是平行印表機介面，特別是CENTRONICS介面。
關於加工裝置機器狀態，較佳地包括用於待處理物與工具之一搬運指示，且此搬運指示較佳地包括關於待測物及/或之框架位置號碼與定位位置，及/或搬運裝置之轉軸位置，這些資訊為加工裝置所須交換物件所用。
特別地，依據本發明，一同步裝置提供於同步化及階梯式紀錄加工裝置及搬運裝置，同步方法較佳地包括加工裝置之數位輸入輸出。特別地，同步方法同時用於回饋分別回應於送出資訊與送出搬運指示，由於印表機介面為單向性，所以此為必需之需求，類似於印表機介面，數位輸入輸出通常已存在於加工工具，且容許訊號由控制單元送出與讀取。
印表機介面之初始化較佳地藉由載入指令，以發出資訊之搬運裝置，搬運裝置之控制單元於接收到後藉由啟動對應協定作出回應，如前所述，載入協定可藉由加工裝置操作者藉由適當之ISO碼進行。
特別地，搬運裝置進行待處理物與工具之交換，對應於控制單元由加工裝置之印表機介面接收到之交換指示做出回應。
再者，加工工具提供於讀取訊號化交換待處理物/工具，藉由送出對應之訊號到數位輸出，到達搬運裝置之數位輸入，且當不須在進行交換準備時，進行重設，加工裝置之控制單元造成關於該印表機介面之一交換需求的循環重複傳送，在此特徵下，於加工裝置無需進行交換時，交換指示可獲得確保清楚，關於加工裝置與搬運裝置之安全性得以提升。
較佳地，加工裝置之控制單元造成交換訊號之傳送，且伴隨著印表機介面之總和檢查，因此，傳送資訊之資料正確性得以確保。
在加工裝置之一邊，提供一控制架，包括控制單元、印表機介面、及數位輸入輸出，且其中於搬運裝置之一邊，提供另一控制架，包括控制單元、另一印表機介面、及另一數位輸入輸出，因此，加工裝置之控制架及搬運裝置之控制架較佳地合成一單一單元，設置於加工裝置、或搬運裝置上或單獨設置之框架。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
第1圖所示為系統方塊圖，此系統包括：一加工裝置1及一搬運裝置11，其中，加工裝置可為車床、洗床、放電加工機等，搬運裝置11可設計為機械手臂適於傳送未處理物、半處理物及工具送至加工裝置1，或由加工裝置1上移除待處理物與工具，兩者之間的溝通藉由資訊交換進行。
在加工工具與搬運裝置間之資訊交換可藉由程序介面執行程序以進行，而如此的介面，舉例來說，製程現場匯流排(profibus)或RS－232/RS422連接器可用於特定協定來使用。使用序列式之優點為可達到簡單可靠之連結且與載入元件位置數量無依賴性，然而，因此，必須適用於加工裝置之軟體，此部份僅可由加工裝置製造商完成，特別是，在此情況下，加工工具的已經為實際用途，工具軟體之適用性不再可能且甚至不可完全可能。
再者，有創造邏輯位元型樣(bit pattern)的可能性在數位輸出，可用於搬運裝置之計算位置，然而，位元型樣的創造使用者可藉由簡單的ISO碼製作。然而，於現存之工具上不足的數位輸出是可能的，且有時亦無法額外加入，所需數位輸出數量則需要依賴用於儲存傳送區域之搬運裝置儲存區域之大小。
如第1圖所示，加工裝置1包括：一控制框架2，具有一控制單元3、一序列與平行印表機介面4、與數位輸入輸出5；搬運裝置11包括：一控制框架12，具有一控制單元13、對應於印表機介面之一序列與平行印表機介面4、與數位輸入輸出15。於實際上，一單一控制框架2,12同時應用於加工裝置1與搬運裝置11，可為連接、內建、或單獨設置。然而在第1圖中，顯示分開之控制框架2,12作為清楚解釋關於特定之加工裝置1與搬運裝置11之特定控制單元3,13、介面4,14及數位輸出輸入5,15(通常24V)之配置。
再者，特定資訊與資料流a及b位於介面4,14及數位輸入出5,15可分別於圖中顯示。
資訊流單向地由加工裝置1之印表機介面4至搬運裝置11之印表機介面14，其中包含一指示，一種印表機指示，由於源自印表機介面4，且需要處理物如待處理物，進行交換。這種資訊，用於啟動搬運裝置11之交換指示，藉由搬運裝置11之控制單元13，並藉由介面14接收，且造成搬運裝置11之控制單元13以啟動協定進行不同之運作步驟，以下將由第2圖再做細部解釋。
資訊流b雙向運作於加工裝置1之數位輸入輸出5與搬運裝置11之數位輸入輸出15，包含加工裝置1與搬運裝置11之同步化，於第2圖中詳盡解釋。
第2圖所示為依據第1圖所示，解釋本發明運作之流程圖，流程圖分為兩部份，分別表示兩邊加工裝置1與搬運裝置11之運作過程。
首先，於步驟S1中，具有一加工裝置1與一搬運裝置11之系統受到啟動，因此，使用者載入特定指令，通常為ISO碼，進入加工裝置1之控制單元3。結果控制單元13可初使化，例如，在待處理物加工完成後，印表機介面4可傳送列印需求(要求交換待處理物之資訊)，列印需求與資訊分別傳送至搬運裝置11之介面14。應瞭解的是，為了載入待處理件至加工裝置1處理，列印需求可發生在加工待處理物之前，另外，列印需求可產生用以載入或交換工具。
再者，在步驟S1中，連接建立於搬運裝置11與加工裝置1中，特別是位於介面4,14與數位輸入輸出5,15間。在搬運裝置11端，如步驟S2所示，顯示搬運裝置11之等待狀態；在步驟S3中，搬運裝置11檢查是否已建立系統，另外，在此步驟S3中，於之後描述之第二實施例中，用於檢查加工裝置1準備就緒的狀態，以交換待處理物或工具。如果結果為”否”，則重設步驟S2中之等待狀態；如果結果為”是”，則繼續步驟到S6。
在加工裝置端之步驟S1已完成後，系統已準備好所以加工裝置1可被搬運裝置11載入，且步驟進入S4；在步驟S4中，如果交換需求為加工裝置1端所需，一次要程式交換需求由加工裝置1之控制單元3發出，此需求由加工裝置1之控制單元3決定，在開始上述次要系統時，主要系統傳送以下參數到次要系統：待處理物或工具在架上位置之確認、定位確認(待處理物工具要放在何位置)、以及可能的描述關於搬運裝置11的運作部分。當次要程式開始運作時，加工裝置1端進入步驟S5，其中序列與平行介面4送出列印需求，如前所述，送到搬運裝置11之序列與平行介面14，之後，加工裝置端進入步驟S9，其中控制單元等待藉由送出列印需求以確認待處理物或工具之交換。
同時，搬運裝置11端於步驟S6中，檢查是否列印需求已被介面14接收及有效，其有效性可被檢查，如藉由傳送列印需求時，進行總合檢查。如果答案為”否”，則搬運裝置11端之步驟S6則重設回到等待狀態S2；若答案為”是”，則於搬運裝置11端進入步驟S7，其中，在列印需求已於步驟S3將參數傳送至次要程式的基礎下，將待處理物與工具進行傳送。
在步驟S7之後，搬運裝置11端繼續到步驟S8，用以確認待處理物與工具已於加工裝置1上交換，此確認藉由從搬運裝置11之數位輸出15至加工裝置1之數位輸入5，因為加工裝置1之印表機介面4僅能單向由加工裝置1到搬運裝置11傳送訊號。
在搬運裝置11端，在步驟S8之後回到步驟S2等待狀態，此時在加工裝置1端，於步驟S9中檢查是否待處理物與工具之交換已被搬運裝置11確認。如果答案為”否”，則於加工裝置1端，程序往回至步驟S4，如之後第一實施例所述，且發出列印需求；或如第二實施例所述，程序停止直到答案為”是”。另外，假若答案為”是”，加工裝置1端之程序繼續至步驟S10，其中，待進行於加工裝置中之加工程式開始，代表離開次要程式，主要程式繼續。
在這裡接著描述本發明之第一及第二實施例，其中，考慮加工裝置1並未準備好進行待處理物之交換，於此情形下，與系統可靠性運作相關性下，強制交換的情形無法發生，結果為列印需求與交換需求必須分別取消。可藉由下列兩者之一方式產生：於第一實施例中，列印需求可週期重複，依據以上所述，如果在步驟S9中，其中，交換待處理物與工具之等待確認之答案為”否”。
於第二實施例中，例如，在步驟S4次要系統已被呼叫後，用於指示是否準備就緒之一訊號被送至加工裝置1之數位輸出5，且此訊號出現於搬運裝置11之數位輸入15，藉由控制單元13認可，如前述與步驟S3連接；此訊號暫時儲存緩衝於控制單元13，在此情況下，僅接收確認待處理物與工具之交換須在步驟S8中等待；而步驟S6重複再執行則可省略。然而，在步驟S8(是)待處理物或工具已被交換之確認訊號被接收後，用於在加工裝置1之數位輸出5之指示準備就緒之訊號則需重設。
上述用於單一待處理物或工具交換之程序如上所述。依據本發明之系統，藉由簡單的初使化次要程式，交換即可進行，當處理物已被加工程式處理完畢之後，因此，主要程式(加工程式)與次要程式係交互執行。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．加工裝置
2．．．控制框架
3．．．控制單元
4．．．介面
5．．．數位輸入/輸出
11．．．搬運裝置
12．．．控制框架
13．．．控制單元
14．．．介面
15．．．數位輸入/輸出
a．．．資料流
b．．．資料流
S1－S10．．．步驟
第1圖係表示本發明具有一加工裝置及一搬運裝置之系統方塊圖；以及第2圖係表示解釋第1圖中之本發明系統運作之流程圖。
1．．．加工裝置
2．．．控制框架
3．．．控制單元
4．．．介面
5．．．數位輸入/輸出
11．．．搬運裝置
12．．．控制框架
13．．．控制單元
14．．．介面
15．．．數位輸入/輸出
a．．．資料流
b．．．資料流

Claims (11)

  1. 一種在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，用於在一加工裝置(1)與一搬運裝置(11)進行資訊交換，以填補空位、待加工物或工具至該加工裝置(1)，或由該加工裝置(1)移除加工後成品或工具，其中該加工裝置(1)，包括：一控制單元(3)；以及一介面(4)，其中該控制單元(3)監控及控制該加工裝置(1)之加工狀態，且透過該介面(4)傳送關於該加工裝置(1)加工狀態至該搬運裝置(11)，以啟動該搬運裝置(11)，其中關於該加工裝置(1)加工狀態之資訊包括用於待加工物或/及工具之一交換需求，其中該交換需求包括關於待加工物或/及工具之一框架位置號碼及一定位位置，及/或關於該搬運裝置(11)之一轉軸位置；其中該搬運裝置(11)藉由另一介面(14)接收資訊，再由另一控制單元(13)處理資訊，以作出反應，且應用一印表機介面作為該加工裝置(1)之該介面(4)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中作為該加工裝置(1)之該介面(4)之該印表機介面為一序列印表機介面，特別是RS-232/422介面，且或為一平行式印表機介面，特別是Centronics介面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中一同步裝置(5,15)，提供 於同步化及階梯式紀錄該加工裝置(1)及該搬運裝置(11)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該同步裝置(5,15)包括該加工裝置(1)及該搬運裝置(11)之數位輸入輸出。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該加工裝置(1)之該印表機介面(4)之初始化藉由載入指令用以傳送資訊至該搬運裝置(11)，且該搬運裝置(11)之該控制單元(13)藉由啟動對應電腦溝通協定以接收資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該搬運裝置(11)根據電腦溝通協定由該加工裝置(1)之該印表機介面(4)所發出之一交換需求，並透過該控制單元(13)之功能，以進行該加工物或工具交換。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該加工裝置(1)藉由在數位輸出(5)提供一訊號之功能，以指示待加工物及/或工具之交換準備就緒，且當該加工裝置(1)不需準備交換時，該訊號被送至該搬送裝置(11)之數位輸入(15)且重設。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該加工裝置(1)之該控制單元(3)造成關於該印表機介面(4)之一交換需求的循環重複傳送。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該加工裝置(1)之該控制單元(3)造成該交換需求之傳送，且伴隨著該印表機介面(4)之總和檢查。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中在該加工裝置(1)之一邊，提供一控制架(2)，包括該控制單元(3)、該印表機介面(4)、及該數位輸入輸出(5)，且其中於該搬運裝置(11)之一邊，提供另一控制架(12)，包括控制單元(13)、另一印表機介面(14)、及另一數位輸入輸出(15)。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之在加工裝置與運搬裝置間作資訊交換之系統，其中該加工裝置(1)之該控制架(2)及該搬運裝置(11)之該控制架(12)合成一單一單元，設置於該加工裝置(1)、或該搬運裝置(11)、或單獨設置。
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