WO2009109378A1 - Steuereinrichtung und verfahren - Google Patents

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WO2009109378A1 PCT/EP2009/001542 EP2009001542W WO2009109378A1 WO 2009109378 A1 WO2009109378 A1 WO 2009109378A1 EP 2009001542 W EP2009001542 W EP 2009001542W WO 2009109378 A1 WO2009109378 A1 WO 2009109378A1
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Helmut Grieger
Günther MIKUTA
Reiner Schmuttermair
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Kuka Systems Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung (2) und deren Steuereinrichtung (1), welche eine mit der Spanneinrichtung (2) verbundene Steuereinheit (15) aufweist. Die Steuereinheit (15) besitzt eine Parametriereinrichtung (17) mit einer Bedienerführung mit ein oder mehreren Eingabenmasken (26) für die Eingabe von Werkzeugdaten und Spannabläufen sowie ggf. Werkstückdaten und beinhaltet ferner eine Kommunikationseinheit (19) sowie eine Schnittstelle (23) zum Anschluss einer Eingabeeinrichtung (12). Die Steuereinheit (15) weist eine Programmiereinrichtung (16) zur eigenständigen Erstellung von mindestens einem Steuerprogramm mit den eingegebenen Daten auf.

Description

BESCHREIBUNG
Steuereinrichtung und Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein
Verfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrensund Vorrichtungshauptanspruchs .
Aus der Praxis ist es bekannt, für die automatische Bearbeitung bzw. Fertigung von Werkstücken, insbesondere Karosserien und Karosseriebauteilen, gesteuerte Spannvorrichtungen einzusetzen. Die Steuereinrichtungen haben eine mit der Spanneinrichtung verbundene Steuereinheit, welche die einzelnen Komponenten der Spanneinrichtung steuert und eine Ablaufsteuerung oder SPS beinhaltet. Derartige Steuerungen werden individuell konstruiert und aufgebaut, wobei die Steuerungssoftware mit einer proprietären Programmiersoftware individuell für jeden Einsatzfall programmiert und entsprechend dokumentiert wird. Jede Steuerung ist ein individuelles Baumuster mit individueller Hardware und individueller Software. Die Programmierung muss vor Ort durch einen speziellen Steuerungsprogrammierer erfolgen, der zusätzlich zum Montagepersonal für die Aufstellung und Inbetriebnahme der Spanneinrichtung erforderlich ist. Dies erfordert einen hohen Aufwand bei der Erstellung und auch bei einer etwaigen späteren Änderung der Steuerung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Steuertechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Die beanspruchte Steuereinrichtung ist standardisiert und lässt sich für unterschiedlichste Einsatzzwecke und
Spanneinrichtungen einsetzen. Die Steuereinrichtung kann auf nur eine Ausführungsform mit einer Zeichnungsnummer, einer Software und einer Dokumentation beschränkt werden.
Auf die bisher üblichen aufwändigen Programmierverfahren kann verzichtet werden. Damit ist auch ein klassischer Steuerungsprogrammierer mit fundierten SPS- und
Programmierkenntnissen für die Inbetriebnahme vor Ort nicht mehr erforderlich. Die Steuereinrichtung kann auch von weniger qualifizierten Personen, insbesondere dem Montagepersonal, parametriert und eingerichtet werden.
Die individuellen Abläufe zu jeder individuellen mechanischen Spannvorrichtung werden nun vor Ort oder per Ferneingabe mittels Datenverbindung parametriert, importiert oder geteacht . Dadurch wird die Basisausführung der Steuereinheit nicht verändert. Die Parametrierung kann mittels einer in die Steuereinheit integrierten Kommunikationseinheit und einem in geeigneter Weise anschließbaren tragbaren Computer oder über eine Datennetzwerk, z.B. ein LAN, WAN, per Internet oder dgl . , erfolgen. Der Datenaustausch kann mittels eines üblichen und weit verbreiteten internettauglichen Protokolls, z.B. des TCP/IP-Protokolls, erfolgen. Die Kommunikationseinheit kann zu diesem Zweck als Web-Browser ausgebildet sein, wobei der Computer ebenfalls einen Web-Browser hat.
Für die Parametrierung ist nur der übliche mechanische Werk- und Ablaufplan der Spanneinrichtung erforderlich. Anhand dieses Plans kann von einem eingewiesenen Mitarbeiter der Ablauf mittels des Computers und der Bedienoberfläche im Browser parametriert werden. Die
Steuereinheit kann auch im Teach-Modus betrieben werden, wobei die Ablaufmuster anhand des jeweils aktuellen, manuell eingeleiteten Bewegungsablaufs der Spanneinrichtung abgespeichert werden. Andererseits können die Abläufe zu jeder individuellen mechanischen Spannvorrichtung per Datenübertragung importiert werden und brauchen im Browser nur noch editiert zu werden.
Die beanspruchte Steuereinrichtung kann sehr kostengünstig produziert und eingesetzt werden. Dies ermöglicht auch eine kostengünstige Herstellung und Inbetriebnahme von mechanischen steuerbaren Spanneinrichtungen. Dies bietet andererseits erweiterte Einsatzmöglichkeiten für solche gesteuerten Spanneinrichtungen, die auch in halbautomatischen oder manuellen Bearbeitungs- oder Fertigungsstationen eingesetzt werden können. Insbesondere können die gespannten Werkstücke oder Bauteile manuell bearbeitet oder gefügt werden, z.B. mit einer manuell geführten elektrischen Widerstandspunktschweißzange .
Die Parametrierung erfolgt über eine Bedienerführung mit ein oder mehreren Eingabemasken, die auch von Personen ohne detaillierte Programmierkenntnisse erfasst und ausgefüllt werden können. Durch die Bedienerführung ist sichergestellt, dass alle erforderlichen Daten abgefragt und eingegeben werden. Eine integrierte Programmiereinrichtung kann anhand der eingegebenen Werkzeug-, Ablauf- und Werkstückdaten das Steuerprogramm eigenständig erstellen und damit die Spanneinrichtung steuern. Auf die gleiche einfache Weise ist auch eine eventuelle spätere Änderung der Daten bei einer Umrüstung der Spanneinrichtung oder einer Änderung der Abläufe möglich.
Die Steuerungssoftware der Ablaufsteuerung kann derart vorprogrammiert sein, dass zur Erstellung des fertigen Steuerungs- und Ablaufprogramms durch die Programmiereinrichtung nur noch die Parameter, z.B. der
Programmablauf, die Reihenfolge der verschiedenen Schritte und ggf. auch eine I/O-Gruppierung einzugeben ist. Anhand dieser Daten, die von der SteuerungsSoftware zu einem String aufbereitet und dem vorprogrammierten Steuerprogramm zugeführt werden, kann dieses Steuerprogramm sich selbst vervollständigen und in eine betriebsfertige Form bringen.
Vorteile der beanspruchten Steuereinrichtung liegen in einer Vereinheitlichung und Standardisierung des Hardware- Aufbaus der Steuereinheit und der verwendeten Software, die als Firmware zur Verfügung gestellt werden kann und die unabhängig von der jeweils angeschlossenen mechanischen Vorrichtung, insbesondere einer Spanneinrichtung, ist. Die Steuereinheit kann als Lagerware und in größeren Stückzahlen vorgehalten werden. Über die Kommunikationseinheit sind Updates der Firmware für die Gerätebetreiber auf einfache Weise, z.B. über das Internet, möglich. Auch die Dokumentation kann den Betreibern oder Endkunden über das Internet bereit gestellt werden.
In Bedienungshinsicht liegen die Vorteile in einem Ersatz der üblichen Programmierarbeit durch ein Teachen, Parametrieren oder Importieren bei reduzierten Qualifikationsanforderungen an das Personal. Günstig ist auch die Reduktion des elektrischen und konstruktiven Inbetriebnahmeaufwands für die Erstellung der Steuerungsabläufe und für die Hardwarekonstruktion der Steuereinheit. Der elektrische Aufwand kann sich auf den elektrischen Anschluss am örtlichen Hallennetz reduzieren. Günstig ist auch der reduzierte Dokumentationsaufwand. Die Steuerungstechnik lässt sich außerdem leichter ausführen. Wirtschaftliche Vorteile liegen in der schnelleren Verfügbarkeit und Lieferbarkeit der Steuereinheit. Eine Steuereinheit kann für viele Arten von Spanneinrichtungen verwendet werden. Die Steuereinrichtung kann außerdem ein Sicherungsmittel, z.B. einen Zweihandtaster, eine Kameraüberwachung oder dgl . aufweisen. Hierdurch kann einerseits im Betrieb der Spanneinrichtung die Personen- und Unfallsicherheit gewahrt werden. Andererseits kann das Sicherungsmittel zugleich ein Bedienmittel darstellen oder mit einem solchen kombiniert werden, mit dem die Spanneinrichtung und die Steuereinrichtung bedient werden können.
Günstig ist außerdem die Einbindungsmöglichkeit der
Steuereinrichtung und der Spanneinrichtung in beliebige Bearbeitungs- und Fertigungsumgebungen. Eine besondere Eignung besteht für Bearbeitungsstation für manuellen Betrieb, wobei die Werkstücke von Hand zugeführt und auch manuell mittels geeigneter Werkzeuge, insbesondere
Fügewerkzeuge, bearbeitet werden. Statt einer manuellen Bearbeitung des oder der Werkstücke ist auch eine automatisierte Bearbeitung mit einer entsprechenden Bearbeitungseinrichtung, z.B. einem Roboter mit einem Fügewerkzeug, z.B. einem Schweißwerkzeug, möglich. Von einem Werker werden dabei die Spanneinrichtung, die Steuereinrichtung und die Bearbeitungseinrichtung bedient und gestartet . Der Bediener sorgt ansonsten für die Zu- und Abfuhr der Werkstücke und kann auch Wartungs- und Kontrollaufgaben übernehmen.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Figur 1: eine schematisierte perspektivische Ansicht einer Spanneinrichtung mit einer Steuereinrichtung,
Figur 2 : eine erweiterte Darstellung der ,
Figur 3 : eine schematische Darstellung der Komponenten der Steuereinrichtung
Figur 4 bis 8 : verschiedene Eingabemasken,
Figur 9 : eine Variante der Spann- und Steuereinrichtung mit einer anderen Bearbeitungseinrichtung und einem anderen Sicherungsmittel und
Figur 10 : einen beispielhaften Ablauf eines Steuerprogramms und der zugehörigen Schritte.
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung (1) für eine Spanneinrichtung (2) und ein Verfahren zum Einrichten und Parametrieren der Steuereinrichtung (1) . Die Erfindung betrifft ferner die mit einer Steuereinrichtung (1) ausgerüstete Spanneinrichtung (2) .
Wie Figur 1 und 2 schematisch verdeutlichen, besteht die mechanische und steuerbare Spanneinrichtung (2) aus einer Aufnahme (3), z.B. einem Tisch oder dgl . , auf der ein oder mehrere Spannelemente (4) und Werkstückauflagen (8) für ein oder mehrere Werkstücke angeordnet sind. Diese sind entsprechend der räumlichen Werkstückkontur verteilt und in ihrer Formgebung angepasst. Das Werkstück kann von beliebiger Art und Größe sein. Es kann auch mehrteilig sein. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Blechbauteile, insbesondere Karosseriebauteile. Die Werkstücke werden von einem Werker (nicht dargestellt) manuell in die Spanneinrichtung (2) eingelegt und nach dem Fügevorgang oder einem anderen Bearbeitungsprozess wieder entnommen. Hierbei können auch mehrere Werkstücke oder Bauteile nacheinander eingelegt und einzeln gespannt werden .
Die Spannelemente (4) bestehen jeweils aus einem Aktor (5) und einem Antrieb (6) . Der Aktor (5) kann z.B. ein Ventil oder ein Motorschütz sein. Mehrere der Aktoren (5) können zu einer Gruppe zusammengeschlossen sein, z.B. zu der in Figur 1 gezeigten Ventilinsel. Die Antriebe (6) sind entsprechend der Aktoren (5) ausgebildet und weisen z.B. einen Zylinder, einen elektrischen Spindeltrieb oder dgl . auf. Hierbei können auch pneumatische und hydraulische Zylinder kombiniert werden, wobei die pneumatischen Zylinder zum Öffnen und Schließen und die hydraulischen
Zylinder zum Aufbringen der Spannkraft vorgesehen sind. An den Antrieben (6) sind geeignete Spannelemente, z.B. schwenkbare und/oder verschiebbare Spannklauen oder dgl. angeordnet .
In Figur 1 und 2 sind einzeln stehende Spannelemente (4) in Form von einzelnen säulenartigen Spannern dargestellt. In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform können zusätzlich oder alternativ Spannrahmen vorhanden sein, die eine größere räumliche Erstreckung haben und die das oder die Werkstücke an mehreren Stellen spannen.
Die Spanneinrichtung (2) kann ferner eine Sensorik (7) aufweisen. Hierfür können beispielsweise ein oder mehrere Werkstückauflagen (8) eine Sensorik (7) mit einem Taster, einem berührungslosen Sensor oder dgl. haben, mit dem die Anwesenheit oder das Fehlen eines Werkstücks oder Bauteils festgestellt wird. Auch die Spannelemente (4) können eine Sensorik (7) (nicht dargestellt) aufweisen, die z.B. an den Antrieben (6) angeordnet ist und als Endlagenmelder oder Funktionsmelder für die Öffnungs- und Schließstellung des Spannelements (4) ausgebildet ist.
Die Steuereinrichtung (1) weist mindestens eine Steuereinheit (15) auf, die zum einen mit der Spanneinrichtung (2) zum anderen mit einem Sicherungsmittel (9) verbunden ist. Die Steuereinheit (15) ist skalierbar und lässt sich an unterschiedlichste Spanneinrichtungen (2) anpassen.
Das Sicherungsmittel (9) kann zugleich eine Bedieneinrichtung sein, die ein oder mehrere
Bedienelemente (10) aufweist und die mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand von der Spanneinrichtung (2) angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Sicherungsmittel (9) als Bedienpult mit zwei Handtastern (10) ausgebildet, die von einem Werker gedrückt und in dieser Stellung während des Spannprozesses gehalten werden. Hierdurch werden die Spanneinrichtung (2) und ihre ein oder mehreren Spannelemente (4) aktiviert, wobei die Spannvorgänge ausgeführt werden. Der Spannvorgang kann einstufig oder mehrstufig sein. Ggf. muss zwischen einzelnen Spannstufen ein weiteres Werkstück eingelegt werden. Für jede Spannstufe oder jeden Spannschritt ist eine erneute Aktivierung mit den Bedienelementen oder Tastern (10) erforderlich. Bei gehaltenen Handtastern (10) ist sichergestellt, dass der Werker sich nicht im Gefahrenbereich der Spanneinrichtung (2) befindet.
Die gezeigte Ausführungsform ist die einfachste Variante, in der die Spanneinrichtung (2) für den Werker frei zugänglich ist und die Personensicherheit über das Sicherungsmittel (9) und dessen Betätigung während des Spannvorgangs gewährleistet ist. Wenn der Werker ein Bedienelement (10) vorzeitig loslässt, wird der Spannvorgang unterbrochen und die Spanneinrichtung (2) bleibt stehen. In einer anderen und aufwändigeren Ausführungsform kann die Spanneinrichtung (2) von einer Schutzeinrichtung, z.B. einem Schutzzaun mit einem Tor, umgeben sein, wobei über das außerhalb angeordnete Sicherungsmittel (9) auf einfachen Tastendruck das Tor geschlossen und der Spannvorgang eingeleitet wird.
Figur 9 zeigt eine Variante des Sicherungsmittels (9) , bei dem die Sicherungs- und Bedienfunktion getrennt sein können. An einem Pult oder dgl. ist z.B. ein Bedienelement (10) in Form eines Tasters, Schalters oder dgl. zum Bedienen und Schalten der Spanneinrichtung (2) und ihrer Steuereinrichtung (1) angeordnet. Der Werker braucht in diesem Fall das Bedienelement (10) nicht permanent zu betätigen, sondern kann sich entfernen und und kann andere Arbeiten, z.B. Bedienung anderer Bearbeitungsstationen, Beschaffung von Bauteilen etc. durchführen. Die
Sicherungsfunktion wird bei Figur 9 durch ein separates Sicherungselement (10 ') durchgeführt, welches z.B. als Kamerasystem oder sog. Safety-Eye ausgebildet ist und welches den Arbeits- und Gefahrenbereich der Spanneinrichtung (2) beobachtet und unerlaubte Annäherungen von Personen detektiert.
Alternativ kann die Sicherheit der Spanneinrichtung (2) durch von Werkern mitgeführte Signalgeber, z.B. Identitätskarten mit Transponder oder dgl. gewährleistet werden, wobei an der Spanneinrichtung (2) oder an einem umgebenden Sicherheitsbereich eine Detektionseinrichtung, z.B. eine Spule oder dgl. angeordnet ist, die einen Zutritt des Werkers mit der Karte bemerkt. Wenn das Sicherungselement (10') einen unerlaubten Zutritt einer Person oder eines Gegenstandes detektiert, kann ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit (15) gegeben werden, wodurch z.B. die Spanneinrichtung (2) abgeschaltet wird und/oder ein Warnsignal ausgegeben wird.
Aus Figur 1, 2 und 9 ist ferner ersichtlich, dass das Sicherungsmittel (9) bzw. das Bedienelement (10) mit einer Anzeige (31) ausgerüstet sein kann, die dem Werker Signale der Steuereinrichtung (1) bzw. der Steuereinheit (15) übermittelt. Die Anzeige (31) kann z.B. als Blinklicht, als Display mit Schrift oder Symbolen oder als akustische Anzeige oder in sonstiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie kann dem Werker Betriebszustände der Spanneinrichtung (2) durch Blinken oder Dauerlicht, durch schriftliche oder gesprochene Anweisungen oder dgl . übermitteln und ggf. auch Bedienhinweise für den nächsten Schritt geben. Die Anzeige (31) kann z.B. den Werker auffordern, während des Betriebs der Spanneinrichtung (2) beide Taster (10) gedrückt zu halten und erst nach Stillstand der Spanneinrichtung (2) sich der Arbeitsstelle zu nähern. Dies kann am Ende des Spann- und Bearbeitungsprozesses, aber auch unterdessen geschehen, wenn z.B. der Werker weitere Bauteile einlegen oder manuelle Bearbeitungen der Bauteile oder Werkstücke vornehmen soll.
An den ein oder mehreren gespannten Werkstücken können beliebige Bearbeitungsvorgänge vorgenommen werden. Dies können insbesondere Fügevorgänge, z.B. ein Schweißen, Löten, Kleben, Verbindungsfalzen, Clinchen oder dgl. Prozesse zur dauerhaften Verbindung von zwei oder mehr Bauteilen sein. Andere mögliche BearbeitungsVorgänge sind z.B. spanendes Bearbeiten, Oberflächenbehandlungen, thermische Bearbeitungsprozesse oder dgl.. Diese Bearbeitungsvorgänge können von einem Werker (nicht dargestellt) manuell mit einem handgeführten Werkzeug, z.B. einer in Figur 9 angedeuteten Bearbeitungseinrichtung (11) in Form einer elektrischen Handschweißzange oder dgl., durchgeführt werden. Figur 2 zeigt eine Stationserweiterung mit einer schematisch dargestellten maschinellen und ggf. halb- oder vollautomatischen Bearbeitungseinrichtung (11) , die den Bearbeitungsprozess durchführt und hierbei ebenfalls vom Werker über das Sicherungsmittel (9) mit geeigneten Sicherheitsvorkehrungen gestartet werden kann. Die Bearbeitungseinrichtung (11) kann z.B. aus einem mehrachsigen Roboter mit einem Bearbeitungswerkzeug, z.B. einem Fügewerkzeug, insbesondere Schweißwerkzeug, bestehen. Auch hier können zusätzliche
Sicherheitsvorkehrungen, z.B. ein Schutzzaun mit einer verschließbaren Türe oder dgl. vorhanden sein.
Die Steuereinrichtung (15) kann an der Aufnahme (3) oder an einer anderen beliebig geeigneten Stelle angeordnet sein. Figur 3 verdeutlicht den schematischen Aufbau der Steuereinheit (15) .
Die Steuereinheit (15) weist eine Parametriereinrichtung (17) mit einer Bedienerführung für die Eingabe der zumindest für den Spannprozess erforderlichen Daten auf. Für die Eingabe weist die Bedienerführung ein oder mehrere Eingabemasken (26) auf, die in Figur 4 bis 8 dargestellt sind und nachfolgend erläutert werden. Für die
Parametrierung können Daten oder Parameter des Werkzeugs, insbesondere der Spanneinrichtung (2) und ihrer Komponenten, z.B. der Aktoren (5), Antriebe (6) und Sensoriken (7) , eingegeben werden. Ferner können Daten oder Parameter über Spannabläufe oder Schritte eingegeben werden, falls die ein oder mehreren Spannelemente (4) gruppenweise oder in einer bestimmten Reihenfolge nacheinander tätig werden sollen, wobei ggf. bei einer Unterteilung in mehrere Spannschritte auch weitere Werkstücke zwischen den Spannschritten zugeführt werden. Zudem können Daten oder Parameter des Werkstücks, z.B. seine Bezeichnung und Identifizierung oder eine Mehrteiligkeit des Werkstücks eingegeben werden.
Die Steuereinheit (15) weist eine Kommunikationseinheit (19) und eine Schnittstelle (23) für den Anschluss einer ggf- externen Eingabeeinrichtung (12) auf. Die
Kommunikationseinheit (19) kann ein Browser mit einem internettauglichen Protokoll, z.B. dem TCP/lP-Protokoll, sein. Die Schnittstelle (23) kann z.B. ein LAN-Adapter sein, mit dem der Web-Browser (19) über ein geeignetes Kommunikationsmittel (25), z.B. die in Figur 2 gezeigte Leitung, insbesondere eine Ethernet-Leitung, mit der Eingabeeinrichtung (12) verbunden sein kann. Das Kommunikationsmittel (25) kann alternativ ein in Figur 3 schematisch dargestelltes LAN-Netzwerk sein, an welches die Schnittstelle (23) und die Eingabeeinrichtung (12) an unterschiedlichen Stellen angeschlossen sind. Die Parametrierung findet in der gezeigten Ausführungsform vor Ort und an der Spanneinrichtung (2) statt. Alternativ kann sie auch dezentral und an einem weiter entfernten Ort erfolgen, wobei das Kommunikationsmittel (25) auch ein überörtliches WAN-Netz und insbesondere das Internet sein kann.
Die Eingabeeinrichtung (12) kann ein Computer oder PC sein, der ggf. tragbar ist und der einen Monitor oder eine andere Anzeige (13) und mindestens ein geeignetes Eingabemittel (14), z.B. eine Tastatur, eine Maus oder dgl . haben kann. Die Eingabeeinrichtung (12) besitzt ebenfalls einen Web-Browser und eine geeignete Software mit einer Bedienoberfläche. Sie hat ein oder mehrere weitere I/O-Schnittstellen. Die Eingabeeinrichtung (12) ist in die Bedienerführung eingebunden und kann auf ihrem Monitor (13) die vorher erwähnten Eingabemasken (26) darstellen, wobei die für die Parametrierung vorzunehmenden Einstellungen und Eingaben über das Eingabemittel (14) vorgenommen werden. Die Steuereinheit (15) weist ferner eine
Programmiereinrichtung (16) zur eigenständigen Erstellung von mindestens einem Steuerprogramm anhand der eingegebenen Daten auf. Die Parametriereinrichtung (17) und die Programmiereinrichtung (16) können eine entsprechende Software aufweisen, die ggf. kombiniert ist und die z.B. als Firmware in einem entsprechenden Datenspeicher der Steuereinheit (15) hinterlegt ist. Über die Schnittstelle (23) kann ein Update der Firmware erfolgen.
Die Software kann ein vorbereitetes bzw. vorprogrammiertes SPS-AblaufSteuerungsprogramm oder sog. Rumpfprogramm sein, welches beim Lieferanten oder Hersteller mit einem geeigneten propriäteren Programmiertool, z.B. VX-Works programmiert ist . Das Steuerprogramm ist in Teilen vorprogrammiert und mit dem Befehls- und Zeichensatz versehen, wobei zur Vervollständigung und zur Erstellung des fertigen und kompletten Ablauf-Steuerprogramms noch die Parameter fehlen, die einsatzspezifisch sind und die mit den nachfolgend erläuterten Eingabemasken abgefragt werden. Nach der Dateneingabe erstellt die Programmiereinrichtung (16) aus den Eingaben und Parametern einen Datenstring, der dem vorprogrammierten Rumpfprogramm zugeführt und von diesem zur Erstellung des fertigen Steuerprogramms abgearbeitet wird. Entsprechend der Daten- und Parametereingabe werden Funktionsblöcke aus dem vorprogrammierten Rumpfprogramm abgefragt . Das Rumpfprogramm kann standardisiert und für verschiedene konstruktive Ausgestaltungen und Bestückungen von
Spanneinrichtungen (2) gleich ausgebildet sein. Das Rumpfprogramm verarbeitet die eingegebenen Parameter, wobei durch die Parametereingabe auch der Funktionsumfang festgelegt wird. Nicht eingegebene Parameter werden nicht beachtet und führen auch nicht zum Aufruf von Funktionsblöcken des Rumpfprogramms . Die Steuereinheit (15) weist ferner mindestens einen Speicher (18) für die Werkzeug-, Ablauf- und Werkstückdaten, das Steuerprogramm und die Steuerparameter auf . Die Steuerparameter können aus den genannten Daten generiert werden oder je nach Eingabeform mit diesen Daten identisch sein.
Die Steuereinheit (15) weist ferner eine Stromversorgung (20) und eine Sicherungseinheit (21) auf, die mit dem Sicherungsmittel (9) in geeigneter Weise über eine Leitung oder dgl. verbunden ist und die z.B. als Sicherheitsrelais ausgeführt ist. Die Steuereinheit (15) besitzt ferner mindestens eine Schnittstelle (22) zur Verbindung mit der Spanneinrichtung (2) . Dies kann z.B. ein Feldbusadapter sein, an den die Aktoren (5) , Antriebe (6) und Sensoriken (7) angeschlossen sind. Die verschiedenen Komponenten der Steuereinheit (15) oder des hiervon gebildeten Steuergeräts sind in einem gemeinsamen Gehäuse (24) untergebracht, welches in der gezeigten Weise an der Aufnahme (3) befestigt ist.
Die Bedienerführung weist für die Parametrierung eine Menüstruktur mit mehreren Eingabemasken (26) auf, von denen einige in Figur 4 bis 8 dargestellt sind. Die Eingabemasken (26) können in mehrere Fensterbereiche unterteilt sein und weisen jeweils ein oder mehrere vorgegebene Felder (27,28,29,30) zur Auswahl und/oder Eingabe von Werkzeug- und Ablaufdaten sowie ggf. von Werkstückdaten und zur Anzeige sowie zur Befehlseingabe auf. Die Eingabe- und Auswahlfeider (27,28) zeigen auch die eingegebenen oder ausgewählten Codes oder Zahlenwerte an. Die Auswahlfelder (27) ermöglichen eine Auswahl von bereits vorgegebenen und z.B. auf Grund früherer Eingaben bereits generierten Daten oder Werten. Die Auswahlfelder (27) können auch durch Eingabefelder (28) ersetzt werden. In Figur 4 ist die Eingabemaske (26) der Startseite dargestellt. Im großen mittleren Fensterbereich können in den Folgeseiten Eingaben vorgenommen werden. Bei der Startseite wird hier ein Datum und eine Uhrzeit in einem Anzeigefeld (29) dargestellt. Im linken Fensterbereich ist ein Auswahlfeld (27) mit mehreren Menüpunkten dargestellt, die durch Mausklick oder in anderer geeigneter Weise angewählt werden können und dann auf der rechten Seite entsprechende Fensterbereiche öffnen. Am unteren Fensterbereich können ein oder mehrere weitere
Anzeigefelder (29) für Datum und Uhrzeit sowie den Status vorhanden sein. Am Kopf des Bildschirmfensters kann eine Identifikationszeile vorhanden sein.
Figur 5 zeigt eine erste Eingabemaske (26) für die
Vornahme einer Parametrierung . Die sog. Vorrichtungen sind die Komponenten der Spanneinrichtung (2) , die gesteuert werden sollen. Diese Komponenten werden von der Bedienerführung vorgegeben, z.B. als Ventilgruppen, Sensorgruppen und Bauteiletypen. Bei Anwahl der
Ventilgruppen erscheinen im rechten großen Fensterbereich der Eingabemaske (26) die ggf. mehrfach vorhandenen Ventilgruppen und deren Bezeichnungen, die z.B. als Spannergruppe 1 bis 7 bezeichnet sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen können mehrere Maskenbereiche vorhanden sein und über Tabs am oberen Maskenrand angewählt werden. Die Eingabemaske (26) gibt für jede Ventil- oder Spannergruppe Eingabefelder (28) für die Ausgänge mit Arbeits- und Grundstellung zur Ansteuerung der Aktoren (5) und für die Eingänge mit Arbeits- und
Grundstellung zur Rückmeldung der zugehörigen aktoreigenen Sensorik vor. Die einzugebenden Codes, insbesondere Ziffern, für die Eingabefelder (28) kann der Bediener dem mit der Spanneinrichtung (2) mitgelieferten Mechanikplan entnehmen. Dies kann ein Ventilplan oder Elektroplan sein. Falls mehrere Ventilgruppen vorhanden sind, wird für jede Ventil- oder Spannergruppe die Eingabe separat vorgenommen. Die Steuereinheit (15) ist skalierbar und kann den Anschluss beliebig vieler Ventil- oder Aktorgruppen ermöglichen, wobei die Schnittstelle (22) entsprechend variiert und ausgelegt werden kann.
Figur 6 zeigt die nächste Eingabemaske (26) für die Sensorgruppen. In der gezeigten Konfiguration betrifft dies die an den Bauteilauflagen (8) oder an anderer Stelle der Spanneinrichtung (2) befindliche Sensorik (7) für die Werkstück- und Bauteilüberwachung. Hier sind z.B. zwei Sensoren für die Bauteilkontrolle vorn und hinten vorhanden, deren Eingänge parametriert werden durch Eingabe der aus dem Elektroplan entnommenen Codes oder Ziffern.
In der nächsten Eingabemaske (26) von Figur 7 können Typen von Bauteilen oder Werkstücken eingegeben werden. Hierbei wird im rechten Fensterbereich in der linken Spalte eine eventuelle Folge der nacheinander einzulegenden Werkstückteile als Ziffernreihe angegeben. Im Eingabefeld (28) der rechten Spalte können zu jeder Folge eine Bezeichnung für den Werkstück- oder Bauteiltyp eingegeben werden. Nach Ausfüllen dieser Eingabemaske (26) ist die Hardware der Spanneinrichtung (2) vollständig erfasst und parametriert.
In der Folgemaske (26) von Figur 8 ist nun der Ablauf beim Spannprozess anzugeben und zu parametrieren. Der rechte Fensterbereich untergliedert sich in mehrere Teile, nämlich einen linken Eingabe- oder Auswahlteil und einen rechten Anzeigeteil. Am oberen Rand des Eingabe- oder Auswahlteils wird in zwei Auswahlfeldern (27) die jeweilige Folge mit Nummer und Bezeichnung angezeigt und kann über Scroll-Symbole aus einer Vorgabeliste ausgewählt werden. Die Vorgabeliste wurde von der
Parametriereinrichtung (17) anhand der zuvor bei der Eingabemaske (26) von Figur 7 eingegebenen Werkstück- und Spannfolge erstellt. Figur 8 zeigt hier z.B. den zweiten Folge- oder Spannschritt für das hintere Bodenblech einer Limousine. Darunter sind weitere Auswahlfelder (27) für die Startbedingungen der Sensorik vorhanden, wobei die Zahl und Anordnung dieser Felder ebenfalls auf der Basis der vorherigen Hardwareeingabe in der Eingabemaske (26) von Figur (6) generiert wurde. Hier trägt der Bediener ein, welche Sensorik für den jeweiligen Folgeschritt vorgesehen ist und wie ihr Meldestatus für diesen Folgeschritt sein soll, d.h. belegt oder nicht belegt.
Zu dem Folgeschritt gehört jeweils mindestens eine Aktoren- oder Ventilgruppe, die im darunter folgenden Auswahlfeld (27) angewählt und mit ihrer erforderlichen Arbeits- oder Grundstellung eingestellt wird.
Am unteren Rand des Eingabe- oder Auswahlteils ist noch ein Auswahlfeld (27) vorhanden, mit dem die Art des Folgeschritts als Einzelschritt, fortlaufender Schritt oder letzter Schritt bezeichnet wird. Bei der Auswahl als fortlaufender Schritt wird im Anschluss ein gleichartiges Fenster für den nächsten Folgeschritt eingeblendet. Bei der Auswahl als Einzelschritt oder letzter Schritt kommt kein solches Folgefenster mehr. In diesem Randbereich ist außerdem noch ein Feld (30) mit einem Schalter oder einem Befehlselement zur Übernahme der vorgenommenen Einstellungen angeordnet.
Im rechten Anzeigeteil der Eingabemaske (26) ist ein Anzeigefeld (29) zu sehen, in dem die Bezeichnung der Folge sowie der Inhalt der einzelnen Folgeschritte angezeigt sind.
Im Anzeige- und Auswahlfeld (27,29) am linken Fensterbereich sind nach der Ablaufparametrierung weitere Menüpunkte für einen Import oder Export des Ablaufs, für eine Anzeige der Firmwareversion oder für ein eventuelles Update, für verschiedene Geräteeinstellungen, für eine Rücksetzung auf die Werkseinstellung sowie für eine Bedienungsanleitung vorhanden. Außerdem können hier Menüpunkte für Zusatzfeatures angegegeben sein.
Figur 10 verdeutlicht einen beispielhaften Ablauf einer Bearbeitung und eines zugehörigen Steuerprogramms mit mehreren Schritten. Das Programm beginnt bei stillgesetzter Spanneinrichtung (2) mit einer Zuführung von ein oder mehreren Bauteilen, was im Schema durch ein Werkstücksymbol und das Kürzel (BZ) angegeben ist. Anschließend findet ein erster Spannzyklus mit zwei Folgeschritten (1 F) und (2 F) und einem dritten Schritt als Zyklusende (3 ZE) statt. Während dieses Zyklus ist das Sicherungsmittel (9) in Funktion, wobei z.B. ein Werker die beiden Taster (10) gedrückt hält, was im Ablaufdiagramm durch das rechte Tastersymbol angegeben ist.
Nach dem Ende des ersten Spannzyklus legt der Werker erneut ein oder mehrere Werkstücke ein, was im Diagramm durch das Werkstücksymbol und die Bezeichnung (BZ) angegeben ist . Anschließend betätigt er wieder das Sicherungsmittel, wobei der nächste Spannzyklus mit dem Folgeschritt (4 F) und dem Zyklusende (5 ZE) bei aktiviertem Sicherungsmittel (9) abläuft. Bei den mehrstufigen Spannzyklen können z.B. mehrere Spannergruppen nacheinander aktiviert werden.
Nach dem zweiten Spannzyklus sind alle Bauteile gespannt. Nun kann eine Bauteilbearbeitung (BB) stattfinden, die durch ein Werkzeugsymbol angedeutet ist. Dies kann eine manuelle Bearbeitung mit ein oder mehreren Bearbeitungsvorgängen oder eine maschinelle Bearbeitung sein. Bei einer maschinellen und ggf. auch automatischen Bearbeitung kann eine Betätigung des Sicherungsmittels (9) erforderlich sein. Nach der Bauteilbearbeitung wird in einem dritten Zyklus mit einem Folgeschritt (6 F) und einem Programmende (7 PE) die Spanneinrichtung (2) wieder geöffnet, wobei das Sicherungsmittel (9) aktiviert ist. Am Ende kann eine Bauteilentnahme (BE) und eine erneute BauteilZuführung stattfinden, wonach der vorbeschriebene Ablauf erneut startet. Das Ablaufschema kann beliebig variiert werden, wobei auch die Zahl der Schritte und der Zyklen geändert werden kann. Insbesondere können auch mehrere BearbeitungsVorgänge stattfinden .
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen
Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Die Textvorgaben und die Feldanordnungen in den Eingabemasken (26) können variieren, wobei z.B. statt Ventilgruppen Aktorgruppen oder dgl . angegeben sind. Ferner können die Vorgaben mehrsprachig sein, wobei der Bediener die für ihn passende Sprache über ein entsprechendes Feld auswählen kann.
Abwandelbar ist außerdem die Ausbildung und Anordnung der Spanneinrichtung (2) und der Steuereinrichtung (1) . Die Steuereinrichtung (1) kann auch in Verbindung mit anderen Werkzeugen oder Vorrichtungen statt einer Spanneinrichtung (2) unter entsprechender Anpassung der Steuereinheit (15) eingesetzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Steuereinrichtung
2 Spanneinrichtung 3 Aufnahme, Tisch
4 Spannelement
5 Aktor, Ventil, Motorschütz
6 Antrieb, Zylinder, Spindeltrieb
7 Sensorik 8 Werkstückauflage
9 Sicherungsmittel, Bedieneinrichtung
10 Bedienelement, Taster 10 ' Sicherungselement
11 Bearbeitungseinrichtung 12 Eingabeeinrichtung, Computer
13 Monitor
14 Eingabemittel, Tastatur
15 Steuereinheit, Steuergerät
16 Programmiereinrichtung, Firmware 17 Parametriereinrichtung, Firmware
18 Speicher, Parameterspeicher, Programmspeicher
19 Kommunikationseinheit, Browser
20 Stromversorgung
21 Sicherungseinheit , Sicherheitsrelais 22 Schnittstelle , Feldbusadapter
23 Schnittstelle, LAN-Adapter
24 Gehäuse
25 Kommunikationsmittel, Leitung
26 Maske 27 Feld, Auswahlfeld
28 Feld, Eingabefeld
29 Feld, Anzeigefeld
30 Feld, Schalter
31 Anzeige

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.) Steuereinrichtung für Spanneinrichtungen (2), wobei die Steuereinrichtung (1) eine mit der Spanneinrichtung (2) verbundene Steuereinheit (15) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinheit (15) eine Parametriereinrichtung (17) mit einer Bedienerführung mit ein oder mehreren Eingabemasken (26) für die Eingabe von Werkzeugdaten und Spannabläufen sowie ggf. Werkstückdaten und eine Kommunikationseinheit (19) sowie eine Schnittstelle (23) zum Anschluss einer Eingabeeinrichtung (12) aufweist.
2.) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinheit (15) eine Programmiereinrichtung (16) zur eigenständigen Erstellung von mindestens einem Steuerprogramm mit den eingegebenen Daten aufweist.
3. ) Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Programmiereinrichtung (16) eine Software mit einem bis auf die einzugebenden Parameter vorgrogrammierten Ablaufsteuerprogramm aufweist.
4.) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinheit (15) mindestens einen Speicher (18) für die Werkzeug-, Ablauf- und Werkstückdaten, das
Steuerprogramm und die Steuerparameter aufweist.
5.) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bedienerführung eine Menüstruktur mit mehreren Eingabemasken (26) aufweist.
6. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Eingabemasken (26) mehrere vorgegebene Felder (27,28,29,30) zur Auswahl und/oder Eingabe von Werkzeug- und Ablaufdaten sowie ggf. Werkstückdaten, zur Anzeige und zur Befehlseingabe aufweist.
7. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kommunikationseinheit (19) als Browser mit einem internettauglichen Protokoll, insbesondere TCP/IP- Protokoll, ausgebildet ist.
8. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittstelle (23) als LAN- oder WAN-Adapter ausgebildet ist.
9. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Eingabeeinrichtung (12) als tragbarer Computer mit einem Browser, einem Monitor (13) und einem Eingabemittel (14) ausgebildet ist.
10.) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinheit (15) eine Sicherungseinheit (21) zum Kommunikation mit einem externen Sicherungsmittel (9) aufweist.
11.) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Sicherungsmittel (9) ein oder mehrere Bedienelemente (10) für die manuelle Eingabe von Quittungssignalen aufweist.
12. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Sicherungsmittel (9) ein oder mehrere Bedienelemente (10) und ein oder mehrere getrennte Sicherungselemente (101) aufweist.
13. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Sicherungsmittel (9) mindestens eine Anzeige (31) aufweist.
14. ) Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinheit (15) mindestens eine Schnittstelle (22) , insbesondere einen Feldbusadapter, zur
Verbindung mit der Spanneinrichtung (2) aufweist.
15.) Spanneinrichtung für Werkstücke, wobei die
Spanneinrichtung (2) eine Aufnahme (3) mit ein oder mehreren Spannelementen (4) und eine
Steuereinrichtung (1) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.
16.) Spanneinrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannelemente (4) Aktoren (5) und Antriebe (6) aufweisen, die mit der Steuereinrichtung (1) verbunden sind.
17.) Spanneinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aufnahme (3) eine oder mehrere Bauteilauflagen (8) aufweist.
18.) Spanneinrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannelemente (4) und/oder die Bauteilauflagen (8) eine mit der Steuereinrichtung (1) verbundene Sensorik (7) aufweisen.
19.) Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das
Sicherungsmittel (9) als externe und mit Abstand zur Aufnahme (3) angeordnete Bedieneinrichtung ausgebildet ist.
20.) Verfahren zum Einrichten einer Steuereinrichtung (1) und einer Spanneinrichtung (2) , wobei die Steuereinrichtung (1) eine mit der Spanneinrichtung (2) verbundenen Steuereinheit (15) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Steuereinheit (15) mittels einer Kommunikationseinheit (19) und einer Parametriereinrichtung (17) mit einer Bedienerführung mit ein oder mehreren Eingabemasken (26) Werkzeugdaten und Spannabläufen sowie ggf . Werkstückdaten eingegeben werden, wobei eine Programmiereinrichtung (16) in der Steuereinheit (15) mit den eingegebenen Daten eigenständig mindestens ein Steuerprogramm erstellt.
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