WO2021148505A1 - Verfahren und system zur automatisierten charakterisierung eines werkstücks während eines bearbeitungsvorgangs durch eine werkzeugmaschine - Google Patents

Verfahren und system zur automatisierten charakterisierung eines werkstücks während eines bearbeitungsvorgangs durch eine werkzeugmaschine Download PDF

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WO2021148505A1
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Jan GLITZA
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the automated characterization of a workpiece during a machining process by a machine tool according to the preamble of claim 1 and a system for the automated characterization of a workpiece during a machining process by a machine tool according to the preamble of claim 14.
  • DE 102015004227 A1 discloses a method for introducing three-dimensional coding into a workpiece that can be manufactured using a tool.
  • the coding is characteristic of at least one property of the workpiece and is introduced into the workpiece by means of a data matrix during manufacture.
  • this object is achieved by the method for the automated characterization of a workpiece during a machining process using a machine tool according to claim 1.
  • the invention relates to a method for the automated characterization of a workpiece during a machining process by a machine tool, a data record describing the machining process being recorded, the workpiece being selected from a large number of workpieces according to an algorithm and being ejected and with an assignment
  • the data record is linked to the workpiece.
  • the method according to the invention is characterized in that the data record is used to automatically select a subsequent process from a large number of possible subsequent processes.
  • the invention thus describes a method that allows a completely automated characterization of a workpiece during a machining process by a machine tool.
  • the machine tool is preferably a machine tool that is assigned to a production line with a large number of other machine tools.
  • the production line can advantageously also include different testing machines that test the workpiece after certain processing operations.
  • the workpiece generally runs through all machine tools with the respective machining processes and all testing machines with the respective test processes of the production line in a predetermined sequence.
  • characterization is understood to mean the detection and assignment of workpiece-specific properties to the respective workpiece.
  • the workpiece-specific properties are, for example, a force or Torque expenditure of the machine tool, a temperature during machining by the machine tool, a duration of machining by the machine tool or a shape to which the workpiece is subjected during machining by the machine tool.
  • NOK parts not in order parts
  • a “production line” is understood to mean a group of machine tools which subject a workpiece to different machining processes that build on one another in a given sequence.
  • a production line can consist of a punching machine, a forming machine and a grinding machine, with a workpiece being punched out of sheet steel in a first machining process by the punching machine, the punched workpiece being formed in a second machining process by the forming machine and in a third Be processing process by the grinding machine, the formed workpiece is ground.
  • the workpiece is preferably a metallic workpiece, in particular a special gear or a shaft, which is intended for installation in a complex construction group.
  • the complex assembly is, in particular, a transmission for a motor vehicle.
  • an algorithm is executed which is executed in the form of a computer program product by an electronic arithmetic unit of the machine tool or by a separate control unit designed for this purpose.
  • the algorithm specifies which workpieces are selected immediately after they have been processed by the machine tool.
  • the workpieces selected in this way are then ejected from the machine tool in order, for example, to run through a series of tests and examinations which are based in particular on the tests and examinations carried out as standard on all workpieces. These tests and examinations are used advantageously for quality control of the workpiece.
  • By ejecting the selected workpieces from the machine tool they are in particular not automatically passed on to the next station on the production line, that is to say to the next machine tool or the next testing machine.
  • the workpiece-specific properties are then assigned to the workpiece in the form of the data record, so that, for example, a human operator or a computer can check or read out the properties of the workpiece contained in the data record and thus receive information about the individual workpiece. It is important that the assignment of the data record to the workpiece is carried out reliably and correctly, i.e. that each ejected workpiece is reliably assigned exclusively to the data record that actually describes this workpiece.
  • a subsequent process is then automatically selected from a large number of possible subsequent processes via the data record.
  • the subsequent process can, for example, be a check of one or more specific properties of the workpiece, such as a geometric shape, electrical conductivity or material hardness.
  • the follow-up process can also be a logistics process, for example the ejected workpiece can be brought to another location, e.g. to be stored there for later examinations or as a spare part.
  • the subsequent process can also be, for example, disposal of the workpiece.
  • the follow-up process is not a process that is standard for everyone Workpieces is made and in particular is not made by a machine tool or testing machine of the production line.
  • each individual workpiece machined by a machine tool it is in particular not necessary for each individual workpiece machined by a machine tool to be subjected to the method according to the invention. Rather, individual workpieces can be selected according to a random principle or a stochastic selection process, which are subjected to the inventive method.
  • the workpieces selected in this way can also be treated on a representative basis for the production batch belonging to them, i.e. a subsequent process selected for the selected workpiece on the basis of its associated data record is selected for each individual workpiece of the production batch, which is represented by the one selected workpiece.
  • an assignment can nevertheless be generated for each individual workpiece, but without creating the associated data record. In this case, the assignment allows the workpieces to be traced independently of the method according to the invention.
  • the assignment comprises at least one further link with at least one further data record.
  • a further data set i.e. further workpiece-specific properties, and assigning it to the workpiece, the transparency of the individual production processes and of the Relationships between the different production processes as well as between the production processes and the quality of the workpieces.
  • different data records can be linked to one another particularly easily via their assignment to the workpiece. Examples of such data records can be, for example, machine, material, parts, process, technology, quality, monitoring or logistics data records.
  • the assignment takes place by arranging the data record and / or the at least one further data record directly on the workpiece. This ensures that the assignment of the data record or the at least one additional data record to the workpiece cannot be lost or mixed up.
  • the data record or the at least one further data record can be arranged permanently on the workpiece or be releasably arranged on the workpiece.
  • the data record and / or the at least one further data record are arranged on the workpiece as a data matrix code or as a sticker.
  • the data matrix code can be permanently arranged on the workpiece, for example by means of embossing needles or by means of a laser. If further data records are assigned to the workpiece, the data matrix code can be expanded or an additional data matrix code can be arranged on the workpiece.
  • the sticker on the other hand, is usually detachably arranged on the workpiece. If further data records are assigned to the workpiece, the sticker can be removed and replaced with a new sticker or simply pasted over with the new sticker. Applying several stickers next to each other is of course also conceivable.
  • the sticker or stickers can, for example, be a bar code exhibit. Both the data matrix code and the barcode immediately reproduce all information in the data record.
  • the data record and / or the at least one further data record is stored in a database and the assignment is made by information referring to the data record and / or the at least one further data record is placed on the workpiece.
  • the information referring to the data record or the at least one further data record is a so-called “unique identifier”.
  • the information in the data record is not arranged directly on the workpiece, but only information which refers to the data record and, if applicable, further data records.
  • the information which refers to the data record and possibly further data records can be, for example, an address of an entry in an electronic database where all information of the data record and possibly further data records are stored.
  • a simple example of such a database is an email mailbox to which the individual data records are sent as emails.
  • the emails advantageously have a pre-formatted content that enables machine readability.
  • a subject of the email can then, for example, establish the assignment to the workpiece via a number, which is correspondingly identified with the same number.
  • the number on the workpiece represents the information referring to the data record or the at least one further data record.
  • the number can, for example, be a consecutive number that the workpiece receives from a corresponding machine tool.
  • the consecutive number can in particular be provided by a total parts counter of the machine tool.
  • Another example of a comparatively simple implementation of a database according to this preferred embodiment of the invention is, for example, table software which can record different data sets from different machine tools in different columns.
  • a line in the table software with a large number of columns can then, for example, be assigned to the workpiece using the unique identifier.
  • the algorithm represents a statistical method for selecting samples.
  • the algorithm can in particular be a so-called SPC algorithm (“Statistical Process Control”).
  • SPC algorithm Statistical Process Control”.
  • the workpiece selected in this way then serves as a representative member of the entire production batch of workpieces from which it originates, ie the entire production batch can be represented by the workpiece selected in this way and thus also with regard to its properties or quality - at least with one certain statistical certainty - be assessed.
  • the algorithm selects the last workpiece from a production batch. This is because it has been found that the last workpiece in a production batch of workpieces is particularly well suited to enable conclusions to be drawn about the quality of the other workpieces in the production batch. The last workpiece in a production batch is therefore particularly representative of the production batch. This also seems to be due to the fact that the machine tools involved in the production line sometimes slowly drift away from the preset processing parameters in the course of the machining processes of a production batch, be it due to wear and tear of a tool in use or simply due to the ongoing load.
  • the last workpiece in the production batch usually has the comparatively lowest quality or deviates the most from the target properties.
  • the last workpiece in the production batch can be used to identify whether the remaining workpieces in the production batch are of good quality.
  • the algorithm can also be designed to randomly select a workpiece from a production batch.
  • the assignment is a link between the data set and / or the is at least one further data record of the workpiece with the production batch.
  • the data record or the at least one further data record is not only assigned to the specific workpiece, the data of which was actually recorded, but to the entire production batch. This is particularly advantageous when the selected workpiece is representative of the production batch. The fact that only a single workpiece is used as a representative of the production batch results in a significantly reduced effort compared to the acquisition, creation and assignment of data records for each individual workpiece of the production batch.
  • the algorithm selects the workpiece even if the data record deviates from a predetermined standard data record by more than a tolerance range.
  • NOK part that either has to be disposed of or at least has to be reworked individually.
  • the removal of these NIO parts results in the advantage that no defective workpieces are continued in the production process and, for example, are installed in comparatively complex assemblies, such as a vehicle transmission, where they lead to malfunction or failure during operation of the complex assembly Failure of the complex assembly would lead.
  • NOK parts are also known as so-called alarm parts. NOK parts or alarm parts are advantageously recognized as such parts on the basis of their assigned data record.
  • Post-processing or disposal is preferably preceded by a separate and comparatively complex measuring process in which it is determined whether post-processing is possible and sensible, as is post-processing. This comparatively complex measurement process is also a follow-up process that can be selected automatically.
  • the algorithm selects the workpiece even only if the data record deviates from a predetermined standard data record by more than a tolerance range.
  • the standard data record can include a large number of recorded variables, the target values of which are specified in the standard data record. It is thus about a multidimensional data set. For each size, the data record can also have a tolerance value which prescribes a permissible deviation from the respective target value. If a target value of the standard data record is exceeded or fallen below by more than the associated tolerance value, the corresponding workpiece can be recognized as an NOK part and ejected.
  • NIO parts are preferably also marked accordingly as NIO parts. This simplifies a subsequent analysis of the underlying source of error in the production process and thus makes it easier to find the source of the error as well as to eliminate it.
  • the follow-up process is a test process by a test machine, a further data record describing the test process being recorded.
  • the workpiece is not characterized solely on the basis of its data describing the machining process, but also on the basis of actual test data. Test data usually describe the properties of the workpiece more precisely and more directly than the data describing the machining process.
  • the workpiece is returned to its production batch after the testing process. This has the advantage that the workpiece is not withdrawn from further machining processes and thus does not reduce the throughput of manufactured parts.
  • the workpiece can be subjected to further machining operations by further machine tools and their data records can also be recorded, which results in further analysis options and relationships between the machining processes.
  • the system according to the invention is characterized in that the system is designed to use the data set and / or the further data set to automatically select a follow-up process from a large number of possible follow-up processes.
  • the system is thus designed to perform the method steps of the method according to the invention. It thus enables the advantages already described in connection with the method according to the invention to be achieved.
  • the system is designed to carry out the method according to the invention. This results in the advantages already described in connection with the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows an example of a possible embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows an example of a further possible embodiment of a method according to the invention for the automated characterization of a workpiece during a machining process by a machine tool in the form of a flowchart
  • FIG. 3 shows an example and schematically a possible embodiment of a system according to the invention for the automated characterization of a workpiece.
  • step 1 shows an example of a possible embodiment of a method according to the invention for the automated characterization of a workpiece 21 during a machining process by a machine tool 22, 23 in the form of a flow chart.
  • the workpiece 21, for example a metallic gear 21 for a vehicle transmission is subjected to a machining process by the machine tool 22, 23.
  • the machine tool 22, 23 is a flon machine.
  • the machine tool 22, 23 records the data that describe the machining process.
  • there is a machining duration and a time-dependent force applied for honing are summarized in a data record that describes the machining process by the machine tool 22, 23 on the workpiece 21 accordingly.
  • the workpiece 21 is selected in accordance with an algorithm which represents a statistical selection process for selecting a representative individual from a group.
  • the workpiece 21 is thus representative of the entire production batch with which it was manufactured and has already been subjected to previous machining operations.
  • the workpiece 21 is discharged from the machine tool 22, 23.
  • a link between the data set and the workpiece 21 is established in method step 5 via an assignment.
  • the assignment takes place according to the example in that the data record is arranged directly on the workpiece 21, namely in the form of a data matrix code that is embossed into the material of the workpiece 21.
  • step 6 a selection of a subsequent process from a large number of possible subsequent processes takes place in an automated manner via the data record.
  • the data matrix code arranged on the workpiece 21 is recorded by a camera 30 and the data record shown is evaluated by a computing unit 31 designed for this purpose. Since the data set describes, for example, a comparatively large force applied during honing, two test processes are selected as subsequent processes in step 6, namely a gear test and a material hardness test. The toothing test takes place in step 7 and shows no unusual deviation from the desired toothing shape. The data recorded during the test process are recorded in step 8 and combined into a further data record.
  • step 9 the further data record is also arranged in the form of a data matrix code on the workpiece 21 and thus a link is established between the workpiece 31, the data record describing the machining process and the further data record describing the test process is produced.
  • step 10 the material hardness test takes place, which, according to the example, also has no unusual deviation from the desired material hardness.
  • step 11 Another data record is created in step 11, which describes the testing process of the material hardness test.
  • this further data record is also applied to the workpiece 21 as a data matrix code, so that the further data record is also linked to the workpiece 21. At the same time, a link to the data record describing the machining process and the further data record describing the testing process is established.
  • Fig. 2 shows an example of a further possible embodiment of a method according to the invention for the automated characterization of a workpiece 21 during a machining process by a machine tool 22, 23 in the form of a flowchart.
  • the method in FIG. 2 largely corresponds to the method in FIG. 1, but the assignment is not made, as in step 5 of FIG. 1, by applying a data matrix code to the workpiece 21. Instead, in method step 5 of FIG a number code in the form of a sticker attached to the workpiece.
  • the number code represents an individual identification of the workpiece 21 and at the same time corresponds to a digital address in an electronic database.
  • the recorded data record is transferred to this electronic database in step 5 ′′ which takes place at the same time as step 5 and is stored there under the digital address so that it can be called up.
  • a follow-up process is selected in step 6 'from a multitude of possible follow-up processes without resorting to a camera 30, since the data record can be called up and evaluated directly from the database by a computing unit 31 designed for this purpose.
  • the further data record describing the interlocking test process is also stored under the digital addresses in the database and can be called up in step 12 '
  • the data record describing the material hardness test process is stored under the digital addresses in the database and can be called up.
  • the linking of the workpiece 21 with the data record, the further data record and the further data record takes place in accordance with the example using the number code or the digital address.
  • the system comprises two machine tools 22 and 23, which represent a production line in the sense that the workpiece 21 is first via a feed device 24 the machine tool 22 is supplied, is processed by this, and then the machine tool 23 is supplied and processed by the water.
  • the feed device 24 is, for example, a conveyor belt 24.
  • the machine tools 22 and 23 are designed to automatically pick up the workpiece 21 from the feed device 24 and return it to the feed device 24 after the machining process has been completed 22 and 23 each a data record describing the respective machining process is recorded.
  • the workpiece 21 can during a machining process by one of the machine tools 22 and 23 according to the algorithm a plurality of workpieces 21 are selected and discharged from the respective machine tool 22 or 23.
  • the machine tools 22 and 23 can each have a printer 28 or 29 assigned to them, a sticker with a data matrix code and attach it to the workpiece 21.
  • the data matrix code describes the data record.
  • the attachment of the sticker on the workpiece 21 represents an assignment that creates a link between the data set and the workpiece.
  • the system 20 further comprises a camera 30 and a computing unit 31, the camera 30 being able to capture the data matrix code applied to the workpiece and the computing unit 31 being able to evaluate the data matrix code.
  • the computing unit 31 is also designed to automatically use the data record Selection of a follow-up process from a large number of possible follow-up processes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks (21) während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine (22, 23, 1), wobei ein den Bearbeitungsvorgang beschreibender Datensatz erfasst wird (2), wobei das Werkstück (21) nach Maßgabe eines Algorithmus aus einer Vielzahl von Werkstücken (21) ausgewählt wird (3) und ausgeschleust wird (4) und wobei über eine Zuordnung eine Verknüpfung des Datensatzes mit dem Werkstück (21) erfolgt (5, 5'). Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass über den Datensatz automatisiert eine Auswahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen erfolgt (6, 6'). Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes System (20).

Description

Verfahren und System zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorqangs durch eine Werkzeugmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugma schine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein System zur automatisier ten Charakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Im Stand der Technik ist es bekannt, während der Herstellung oder Bearbeitung ei nes Werkstücks durch eine Maschine die Maschinendaten zu erfassen und zu spei chern. Weiterhin ist es bekannt, aus einer Menge von Werkstücken, die durch ein- und dieselbe Maschine hergestellt oder bearbeitet wurden, zufällig oder nach Maß gabe eines Algorithmus eine Anzahl von Werkstücken auszuschleusen und hinsicht lich ihrer Qualität bzw. ihrer Eigenschaften zu vermessen. Anhand der Maschinenda ten einerseits sowie der Qualität und der Eigenschaften der ausgeschleusten Werk stücke andererseits können dann Rückschlüsse auf die Qualität und die Eigenschaf ten der übrigen Werkstücke gezogen werden. Schließlich sind im Stand der Technik auch sog. Data Matrix Codes bekannt, welche direkt auf einem Produkt oder Werk stück angebracht werden können und eine vorgegebene Information beschreiben können.
Aus der DE 102015004227 A1 ist in diesem Zusammenhang ein Verfahren zum Einbringen einer dreidimensionalen Codierung in ein mit einem Werkzeug herzustel lendes Werkstück bekannt. Die Codierung ist dabei für wenigstens eine Eigenschaft des Werkstücks charakteristisch ist und wird während der Herstellung in das Werk stück mittels einer Data Matrix eingebracht.
Die bekannten Verfahren sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass die sich aus einer derartigen Kennzeichnung der Werkstücke ergebenden Möglichkeiten noch nicht vollständig ausgeschöpft werden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur automatisierten Cha rakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine, wobei ein den Bearbeitungsvorgang beschreibender Datensatz erfasst wird, wobei das Werkstück nach Maßgabe eines Algorithmus aus einer Vielzahl von Werkstü cken ausgewählt wird und ausgeschleust wird und wobei über eine Zuordnung eine Verknüpfung des Datensatzes mit dem Werkstück erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass über den Datensatz automatisiert eine Auswahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen er folgt.
Die Erfindung beschreibt somit ein Verfahren, das eine vollständig automatisierte Charakterisierung eines Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine erlaubt. Bei der Werkzeugmaschine handelt es sich bevor zugt um eine Werkzeugmaschine, welche einer Produktionslinie mit einer Vielzahl von weiteren Werkzeugmaschinen zugeordnet ist. Vorteilhaft kann die Produktionsli nie auch unterschiedliche Prüfmaschinen umfassen, welche das Werkstück nach be stimmten Bearbeitungsvorgängen prüfen. Das Werkstück durchläuft dabei in der Re gel sämtliche Werkzeugmaschinen mit den jeweiligen Bearbeitungsvorgängen sowie sämtliche Prüfmaschinen mit den jeweiligen Prüfvorgängen der Produktionslinie in einer vorgegebenen Reihenfolge.
Unter einer „Charakterisierung“ wird dabei im Sinne der Erfindung ein Erfassen und eine Zuordnung von werkstückspezifischen Eigenschaften zum jeweiligen Werkstück verstanden. Die werkstückspezifischen Eigenschaften sind dabei z.B. ein Kraft- oder Drehmomentaufwand der Werkzeugmaschine, eine Temperatur bei der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine, eine zeitliche Dauer der Bearbeitung durch die Werk zeugmaschine oder auch eine Formgebung, der das Werkstück bei der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine unterworfen wird. Diese Eigenschaften können sich für unterschiedliche Werkstücke unterscheiden, so dass einige Werkstücke eine höhere Qualität aufweisen als andere bzw. nachgearbeitet werden müssen bzw. nicht nach arbeitbaren Ausschuss darstellen, sog. NIO-Teile („Nicht in Ordnung“-Teile) und wer den in einem Datensatz zusammengefasst. Da diese Eigenschaften maßgeblich durch die Bearbeitung der Werkzeugmaschine geprägt sind, können sie daher auch von der Werkezugmaschine erfasst werden. Dazu verfügt die Werkzeugmaschine bevorzugt über die jeweils erforderliche Sensorik wie z.B. einen Temperatursensor, einen Zeitgeber, einen Stromsensor, einen Kraft- oder Drehmomentsensor, sowie über einen elektronischen Speicher oder zumindest eine elektronische Datenschnitt stelle zur Übertragung des Datensatzes an eine Datenbank mit einem elektronischen Speicher.
Unter einer „Produktionslinie“ wird dabei im Sinne der Erfindung eine Gruppe von Werkzeugmaschinen verstanden, welche ein Werkstück in einer vorgegebenen Rei henfolge der Reihe nach unterschiedlichen, aufeinander aufbauenden Bearbeitungs vorgängen unterwerfen. Beispielsweise kann eine Produktionslinie aus einer Stanz maschine, einer Umformmaschine und einer Schleifmaschine bestehen, wobei in ei nem ersten Bearbeitungsvorgang durch die Stanzmaschine ein Werkstück aus einem Stahlblech ausgestanzt wird, in einem zweiten Bearbeitungsvorgang durch die Um formmaschine das ausgestanzte Werkstück umgeformt wird und in einem dritten Be arbeitungsvorgang durch die Schleifmaschine das umgeformte Werkstück geschliffen wird.
Bei dem Werkstück handelt es sich bevorzugt um ein metallisches Werkstück, insbe sondere ein Zahnrad oder eine Welle, welches zum Einbau in eine komplexe Bau gruppe vorgesehen ist. Bei der komplexen Baugruppe handelt es sich insbesondere um ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug. Weiterhin wird ein Algorithmus ausgeführt, der in Form eines Computerprogramm produkts von einem elektronischen Rechenwerk der Werkzeugmaschine oder von ei ner gesonderten, dafür ausgebildeten Steuereinheit ausgeführt wird. Der Algorithmus gibt dabei vor, welche Werkstücke unmittelbar nach ihrer Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine ausgewählt werden. Die solcherart ausgewählten Werkstücke werden dann aus der Werkzeugmaschine ausgeschleust, um beispielsweise eine Reihe von Tests und Untersuchungen zu durchlaufen, die insbesondere über die standardmäßig an allen Werkstücken durchgeführten Tests und Untersuchungen hin ausgehen. Diese Tests und Untersuchungen dienen vorteilhaft der Qualitätskontrolle des Werkstücks. Indem die ausgewählten Werkstücke aus der Werkzeugmaschine ausgeschleust werden, werden sie insbesondere nicht automatisch zur nächsten Sta tion der Produktionslinie, also zur nächsten Werkzeugmaschine oder zur nächsten Prüfmaschine, weitergeführt.
Beim Ausschleusen werden dann die werkstückspezifischen Eigenschaften in Form des Datensatzes dem Werkstück zugeordnet, so dass z.B. ein menschlicher Bedie ner oder auch ein Computer die im Datensatz enthaltenen Eigenschaften des Werk stücks prüfen bzw. auslesen kann und somit Informationen über das individuelle Werkstück erhält. Wichtig ist es, dass die Zuordnung des Datensatzes zum Werk stückzuverlässig und korrekt erfolgt, d.h., dass jedem ausgeschleusten Werkstück zuverlässig ausschließlich der dieses Werkstück auch tatsächlich beschreibende Da tensatz zugeordnet wird.
Über den Datensatz erfolgt dann erfindungsgemäß automatisiert eine Auswahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen. Der Folgeprozess kann beispielsweise eine Überprüfung einer oder mehrerer spezifischer Eigenschaf ten des Werkstücks sein, etwa eine geometrische Form, eine elektrische Leitfähigkeit oder eine Materialhärte. Der Folgeprozess kann ebenso aber auch ein Logistikpro zess sein, beispielsweise kann das ausgeschleuste Werkstück an einen anderen Ort gebracht werden, z.B. um es dort aufzu bewahren für spätere Untersuchungen oder als Ersatzteil. Ebenso kann der Folgeprozess z.B. eine Entsorgung des Werkstücks sein. Der Folgeprozess ist dabei kein Prozess, der standardmäßig an allen Werkstücken vorgenommen wird und insbesondere nicht durch eine Werkzeugma schine oder Prüfmaschine der Produktionslinie vorgenommen wird.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass über den dem Werkstück zugeordneten Daten satz und die nach Maßgabe des Datensatzes automatisiert ausgewählte und ausge führte Folgeaktion eine deutliche Verbesserung der Qualitätssicherung ermöglicht wird. Dies ermöglicht wiederum eine verbesserte Transparenz und ein vertieftes Ver ständnis der Produktionsvorgänge im Detail sowie ihrer wechselwirkenden Einflüsse. Auch der Einfluss von bestimmten Abweichungen in einem Produktionsprozess auf die zu erwartende Qualität des Werkstücks kann signifikant verbessert werden.
Es ist erfindungsgemäß insbesondere nicht erforderlich, dass jedes einzelne von ei ner Werkzeugmaschine bearbeitete Werkstück dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird. Vielmehr können nach einem Zufallsprinzip bzw. einem stochasti schen Auswahlverfahren einzelne Werkstücke ausgewählt werden, die dem erfin dungsgemäßen Verfahren unterworfen werden. Die solcherart ausgewählten Werk stücke können auch stellvertretend für die ihnen zugehörige Produktionscharge be handelt werden, d.h., dass ein für das ausgewählte Werkstück aufgrund seines zuge hörigen Datensatzes ausgewählter Folgeprozess für jedes einzelne Werkstück der Produktionscharge ausgewählt wird, welche durch das eine ausgewählte Werkstück stellvertreten wird.
Unabhängig davon, ob jedes einzelne von einer Werkzeugmaschine bearbeitete Werkstück dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird, kann dennoch für jedes einzelne Werkstück eine Zuordnung erzeugt werden, ohne jedoch den zugehö rigen Datensatz anzulegen. In diesem Fall erlaubt die Zuordnung unabhängig vom erfindungsgemäßen Verfahren eine Rückverfolgbarkeit der Werkstücke.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zuordnung mindestens eine weitere Verknüpfung mit mindestens einem weiteren Datensatz umfasst. Indem ein weiterer Datensatz, also weitere werkstückspezifische Eigenschaften, erfasst und dem Werkstück zugeordnet werden, ergibt sich eine nochmals verbesserte Transparenz der einzelnen Produktionsvorgänge sowie der Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Produktionsvorgängen sowie zwi schen den Produktionsvorgängen und der Qualität der Werkstücke. Zudem können somit besonders einfach auch unterschiedliche Datensätze über ihre Zuordnung zum Werkstück miteinander verknüpft werden. Beispiele für derartige Datensätze können etwa Maschinen-, Material-, Teile-, Prozess-, Technologie-, Qualitäts-, Monitoring- o- der Logistikdatensätze sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass die Zuordnung erfolgt, indem der Datensatz und/oder der mindestens eine weitere Datensatz unmittelbar auf dem Werkstück angeordnet werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die Zuordnung des Datensatzes bzw. des mindestens einen wei teren Datensatzes zum Werkstück nicht verloren gehen kann oder verwechselt wer den kann. Der Datensatz bzw. der mindestens einen weiteren Datensatz kann dauer haft auf dem Werkstück angeordnet werden oder lösbar auf dem Werkstück angeord net werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Zuordnung maschinenlesbar ausgebildet ist, also z.B. von einer Kamera oder einem Laserscanner erfasst und von einer nachge schalteten Auswertelogik ausgelesen und verarbeitet werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Datensatz und/oder der mindestens eine weitere Datensatz als Data Matrix Code oder als Aufkleber auf dem Werkstück angeordnet werden. Der Data Matrix Code kann z.B. mittels Prägenadeln oder mittels eines Lasers dauerhaft auf dem Werkstück angeordnet werden. Sofern dem Werkstück weitere Datensätze zu geordnet werden, kann der Data Matrix Code erweitert werden oder es kann ein zu sätzlicher Data Matrix Code auf dem Werkstück angeordnet werden. Der Aufkleber hingegen ist in der Regel lösbar auf dem Werkstück angeordnet. Wenn dem Werk stück weitere Datensätze zugeordnet werden, kann der Aufkleber entfernt und durch einen neuen Aufkleber ersetzt werden oder einfach durch den neuen Aufkleber über klebt werden. Auch das Aufbringen mehrerer Aufkleber nebeneinander ist natürlich denkbar. Der Aufkleber bzw. die Aufkleber können beispielsweise einen Strichcode aufweisen. Sowohl der Data Matrix Code als auch der Strichcode geben dabei alle Informationen des Datensatzes unmittelbar wieder.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Datensatz und/oder der mindestens eine weitere Datensatz in einer Daten bank abgelegt wird und die Zuordnung erfolgt, indem eine auf den Datensatz und/o der den mindestens einen weiteren Datensatz verweisende Information auf dem Werkstück angeordnet wird. Bei der auf den Datensatz bzw. den mindestens einen weiteren Datensatz verweisenden Information handelt es sich um einen sog. „unique identifier“. In diesem Fall werden also die Informationen des Datensatzes nicht unmit telbar auf dem Werkstück angeordnet, sondern lediglich eine Information, welche auf den Datensatz und ggf. weitere Datensätze verweist. Die Information, welche auf den Datensatz und ggf. weitere Datensätze verweist, kann beispielsweise eine Adresse eines Eintrags in einer elektronischen Datenbank sein, wo sämtliche Informationen des Datensatzes und ggf. weiterer Datensätze hinterlegt sind. Ein einfaches Beispiel für eine derartige Datenbank ist etwa ein Emailpostfach, an welches die einzelnen Datensätze als Emails geschickt werden. Die Emails weisen dazu vorteilhaft einen vorformatierten Inhalt auf, der eine Maschinenlesbarkeit ermöglicht. Ein Betreff der Email kann dann beispielsweise über eine Nummer die Zuordnung zum Werkstück hersteilen, welches entsprechend mit der gleichen Nummer gekennzeichnet ist. Die Nummer auf dem Werkstück stellt in diesem Fall also die auf den Datensatz bzw. den mindestens einen weiteren Datensatz verweisende Information dar. Bei der Nummer kann es sich beispielsweise um eine fortlaufende Nummer handeln, die das Werkstück von einer entsprechenden Werkzeugmaschine erhält. Die fortlaufende Nummer kann insbesondere von einem Gesamtteilezähler der Werkzeugmaschine bereitgestellt werden. Ein weiteres Beispiel für eine vergleichsweise einfache Reali sierung einer Datenbank gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt z.B. eine Tabellensoftware dar, welche unterschiedliche Datensätze von unter schiedlichen Werkzeugmaschinen in unterschiedlichen Spalten erfassen kann. Eine Zeile in der Tabellensoftware mit einer Vielzahl von Spalten kann dann beispiels weise über den unique identifier dem Werkstück zugeordnet werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Algorithmus ein statistisches Verfahren zum Auswählen von Stichpro ben darstellt. Der Algorithmus kann insbesondere ein sog. SPC-Algorithmus („Statis tical Process Control“) sein. Das solcherart ausgewählte Werkstück dient dann als re präsentatives Mitglied der gesamten Produktionscharge von Werkstücken, der es selbst entstammt, d.h. , durch das solcherart ausgewählte Werkstück kann die ge samte Produktionscharge repräsentiert werden und somit auch hinsichtlich ihrer Ei genschaften bzw. ihrer Qualität - zumindest mit einer gewissen statistischen Sicher heit - beurteilt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Algorithmus aus einer Produktionscharge jeweils das letzte Werkstück auswählt. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass das jeweils letzte Werkstück einer Produktionscharge von Werkstücken besonders gut geeignet ist, um einen Rück schluss auf die Qualität der anderen Werkstücke der Produktionscharge zu ermögli chen. Somit ist das jeweils letzte Werkstück einer Produktionscharge also in beson derer Weise repräsentativ für die Produktionscharge. Dies scheint auch daran zu lie gen, dass die am Produktionslinie beteiligten Werkzeugmaschinen im Laufe der Be arbeitungsprozesse einer Produktionscharge teilweise langsam von den voreinge stellten Bearbeitungsparametern abdriften, sei es durch Verschleiß eines genutzten Werkzeugs oder einfach aufgrund der anhaltenden Belastung. Dieses Abdriften der Bearbeitungsparameter ist üblicherweise zum Ende der Produktionscharge hin am größten, so dass das letzte Werkstück der Produktionscharge in der Regel die ver gleichsweise geringste Qualität aufweist bzw. am weitesten von den Soll-Eigenschaf ten abweicht. Entsprechend kann anhand des letzten Werkstücks der Produktions charge erkannt werden, ob die restlichen Werkstücke der Produktionscharge qualita tiv in Ordnung sind.
Alternativ bevorzugt kann der Algorithmus auch dazu ausgebildet sein, ein Werkstück aus einer Produktionscharge zufällig auszuwählen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass die Zuordnung eine Verknüpfung des Datensatzes und/oder des mindestens einen weiteren Datensatzes des Werkstücks mit der Produktionscharge ist. In diesem Fall wird der Datensatz bzw. der mindestens eine weitere Datensatz also nicht nur dem spezifischen Werkstück zugeordnet, dessen Daten tatsächlich er fasst wurden, sondern der gesamten Produktionscharge. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn das ausgewählte Werkstück repräsentativ ist für die Pro duktionscharge. Indem lediglich ein einzelnes Werkstück repräsentativ für die Pro duktionscharge herangezogen wird, ergibt sich ein deutlich reduzierter Aufwand ge genüber der Erfassung, Erstellung und Zuordnung von Datensätzen für jedes ein zelne Werkstück der Produktionscharge.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Algorithmus das Werkstück auch dann auswählt, wenn der Datensatz um mehr als einen Toleranzbereich von einem vorgegebenen Norm -Datensatz ab weicht. In diesem Fall handelt es sich um ein sog. NIO-Teil, das entweder entsorgt werden muss oder zumindest einzeln nachbearbeitet werden muss. Durch das Aus schleusen dieser NIO-Teile ergibt sich der Vorteil, dass keine fehlerhaften Werkstü cke im Produktionsprozess weitergeführt werden und beispielsweise in vergleichs weise komplexe Baugruppen, wie etwa ein Fahrzeuggetriebe, eingebaut werden, wo sie im Betrieb der komplexen Baugruppe zu einem Fehlverhalten oder einem Ausfall der komplexen Baugruppe führen würden. NIO-Teile sind auch als sog. Alarm-Teile bekannt. NIO-Teile bzw. Alarm-Teile werden vorteilhaft anhand ihres zugeordneten Datensatzes als solche Teile erkannt. Der Nachbearbeitung oder Entsorgung geht bevorzugt ein gesonderter und vergleichsweise aufwändiger Messprozess voraus, in welchem festgestellt wird, ob eine Nachbearbeitung möglich und sinnvoll ist wie die Nachbearbeitung zu erfolgen hat. Auch dieser vergleichsweise aufwändige Messpro zess ist ein Folgeprozess, der automatisiert ausgewählt werden kann.
Bevorzugt ist es vorgesehen, der Algorithmus das Werkstück sogar ausschließlich dann auswählt, wenn der Datensatz um mehr als einen Toleranzbereich von einem vorgegebenen Norm-Datensatz abweicht.
Der Norm-Datensatz kann dabei eine Vielzahl von erfassten Größen umfassen, de ren Soll-Werte jeweils im Norm -Datensatz angegeben sind. Es handelt sich somit um einen vieldimensionalen Datensatz. Für jede Größe kann der Datensatz außerdem einen Toleranzwert aufweisen, der eine zulässige Abweichung vom jeweiligen Soll- Wert vorschreibt. Bei Überschreiten oder Unterschreiten eines Soll-Werts des Norm- Datensatzes um mehr als den zugehörigen Toleranzwert kann das entsprechende Werkstück als NIO-Teil erkannt und ausgeschleust werden.
Bevorzugt werden derartige NIO-Teile auch entsprechend als NIO-Teile gekenn zeichnet. Die vereinfacht eine sich anschließende Analyse der zugrunde liegenden Fehlerquelle im Produktionsprozess und erleichtert somit sowohl das Auffinden der Fehlerquelle wie auch deren Beseitigung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass die Zuordnung als Rückverfolgbarkeitsinformation des Werkstücks heran gezogen wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auch später noch, also z.B. nach dem Einbau in eine komplexe Baugruppe, bei einer auftretenden Auffälligkeit des Werkstücks, beispielsweise einem Ausfall des Werkstücks, nachvollzogen werden kann, von welchen Produktionsmaschinen das Werkstück welchen Bearbeitungsvor gängen unterworfen wurde. Dies wiederum erlaubt zusätzliche Einblicke in die Aus wirkungen von Produktionseinflüssen auf das spätere Verhalten der Werkstücke bzw. beschreibt ein Langzeitverhalten der Werkstücke. Derartige Informationen können vorteilhaftherangezogen werden, um die Qualität zukünftiger Werkstücke, insbeson dere im Hinblick auf ihr Langzeitverhalten, durch Anpassung der Produktionspro zesse zu verbessern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Folgeprozess ein Prüfvorgang durch eine Prüfmaschine ist, wobei ein den Prüfvorgang beschreibender weiterer Datensatz erfasst wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Werkstück nicht ausschließlich anhand seiner den Bearbei tungsprozess beschreibenden Daten charakterisiert wird, sondern darüber hinaus auch anhand tatsächlicher Prüfdaten. Prüfdaten beschreiben die Eigenschaften des Werkstücks in der Regel vergleichsweise präziser und unmittelbarer als den Bearbei tungsprozess beschreibende Daten. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass das Werkstück nach dem Prüfvorgang zurück in seine Produktionscharge geführt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Werkstück den weiteren Bear beitungsprozessen nicht entzogen wird und somit den Durchsatz an hergestellten Teilen nicht reduziert. Zudem kann das Werkstück weiteren Bearbeitungsvorgängen durch weitere Werkzeugmaschinen unterworfen werden und deren Datensätze eben falls erfasst werden, wodurch sich weitere Analysemöglichkeiten und Zusammen hänge zwischen den Bearbeitungsprozessen ergeben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Bearbeitungsvorgang für folgende Werkstücke anhand des den Prüf vorgang beschreibenden weiteren Datensatz angepasst wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere das Erkennen eines schleichenden Abdriftens der Bear beitungsparameter vorteilhaft dazu genutzt werden kann, um die Bearbeitungspara meter nachzujustieren, insbesondere ohne Unterbrechung des Bearbeitungsvor gangs. Somit wird also eine Regelung der Parameter des Bearbeitungsprozesses an hand der Eigenschaften des Werkstücks möglich.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur automatisierten Charakterisierung ei nes Werkstücks, umfassend mindestens eine Werkzeugmaschine und/oder eine Prüfmaschine und/oder eine Datenbank, wobei das System dazu ausgebildet ist, während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine einen den Be arbeitungsvorgang beschreibenden Datensatz zu erfassen und wobei das System dazu ausgebildet ist, das Werkstück während des Bearbeitungsvorgangs nach Maß gabe eines Algorithmus aus einer Vielzahl von Werkstücken auszuwählen und aus der Werkzeugmaschine auszuschleusen und/oder wobei das System dazu ausgebil det ist, während eines Prüfvorgangs durch eine Prüfmaschine einen den Prüfvorgang beschreibenden weiteren Datensatz zu erfassen und wobei das System dazu ausge bildet ist, über eine Zuordnung eine Verknüpfung des Datensatzes und/oder des wei teren Datensatzes mit dem Werkstück herzustellen. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dadurch aus, dass das System dazu ausgebildet ist, über den Daten satz und/oder den weiteren Datensatz automatisiert eine Auswahl eines Folgepro zess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen auszuwählen. Das System ist also dazu ausgebildet, die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Somit ermöglicht es das Erreichen der bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das System zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Dar aus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren beschriebenen Vorteile.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 beispielhaft eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks wäh rend eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine in Form eines Flussdiagramms,
Fig. 2 beispielhaft eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsge mäßen Verfahrens zur automatisierten Charakterisierung eines Werk stücks während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugma schine in Form eines Flussdiagramms und Fig. 3 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfin dungsgemäßen Systems zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks.
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figu- renübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer techni schen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks 21 während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine 22, 23 in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 1 wird das Werkstück 21 , beispielsgemäß ein metallisches Zahnrad 21 für ein Fahrzeuggetriebe, einem Bearbeitungsprozess durch die Werkzeugmaschine 22, 23 unterworfen. Beispielsgemäß handelt es sich bei der Werkzeugmaschine 22, 23 um eine Flonmaschine. Dabei werden in Schritt 2 von der Werkzeugmaschine 22, 23 die Daten erfasst, die den Bearbeitungsvorgang beschrei ben. Beispielsgemäß handelt es sich eine Bearbeitungsdauer und eine zum Honen aufgebrachte, zeitabhängige Kraft. Diese Daten werden zu einem Datensatz zusam mengefasst, der entsprechend den Bearbeitungsvorgang durch die Werkzeugma schine 22, 23 am Werkstück 21 beschreibt. Im folgenden Verfahrensschritt 3 wird das Werkstück 21 nach Maßgabe eines Algorithmus, welcher einen statistischen Auswahlprozess zur Auswahl eines repräsentativen Individuums aus einer Gruppe darstellt, ausgewählt. Das Werkstück 21 ist somit repräsentativ für die gesamte Pro duktionscharge, mit welcher es hergestellt wurde und bereits vorausgegangenen Be arbeitungsvorgängen unterworfen wurde. In Verfahrensschritt 4 wird das Werkstück 21 aus der Werkzeugmaschine 22, 23 ausgeschleust. Unmittelbar nach dem Aus schleusen wird in Verfahrensschritt 5 über eine Zuordnung eine Verknüpfung des Da tensatzes mit dem Werkstück 21 hergestellt. Die Zuordnung erfolgt beispielsgemäß, indem der Datensatz unmittelbar auf dem Werkstück 21 angeordnet wird, nämlich in Form eines Data Matrix Codes, der in das Material des Werkstücks 21 geprägt wird. Im folgenden Verfahrensschritt 6 erfolgt über den Datensatz automatisiert eine Aus wahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen. Dazu wird der auf dem Werkstück 21 angeordnete Data Matrix Code von einer Kamera 30 erfasst und der dargestellte Datensatz von einer dazu ausgebildeten Recheneinheit 31 ausgewertet. Da der Datensatz beispielsgemäß eine vergleichsweise große beim Honen aufgebrachte Kraft beschreibt, werden in Schritt 6 als Folgeprozesse zwei Prüfvorgänge ausgewählt, nämlich eine Verzahnungsprüfung und eine Materialhär teprüfung. Die Verzahnungsprüfung erfolgt in Schritt 7 und zeigt keine ungewöhnli che Abweichung von der gewünschten Verzahnungsform. Die beim Prüfvorgang er fassten Daten werden in Schritt 8 erfasst und zu einem weiteren Datensatz zusam mengefasst. In Schritt 9 wird der weitere Datensatz ebenfalls in Form eines Data Matrix Codes auf dem Werkstück 21 angeordnet und somit wird eine Verknüpfung zwischen dem Werkstück 31 , dem den Bearbeitungsvorgang beschreiben Datensatz und dem den Prüfvorgang beschreibenden weiteren Datensatz hergestellt. In Schritt 10 erfolgt die Materialhärteprüfung, die beispielsgemäß ebenfalls keine ungewöhnli che Abweichung von der gewünschten Materialhärte aufweist. Es wird in Schritt 11 ein nochmals weiterer Datensatz erstellt, welcher den Prüfvorgang der Materialhär teprüfung beschreibt. In Schritt 12 wird auch dieser nochmals weitere Datensatz als Data Matrix Code auf das Werkstück 21 aufgebracht, so dass auch der nochmals weitere Datensatz mit dem Werkstück 21 verknüpft ist. Gleichzeitig wird auch eine Verknüpfung zum den Bearbeitungsvorgang beschreiben Datensatz und dem den Prüfvorgang beschreibenden weiteren Datensatz hergestellt. Da das Werkstück 21 in Schritt 3 repräsentativ für die gesamte Produktionscharge ausgewählt wurde, kann somit anhand der festgestellten Eigenschaften des Werkstücks 21 , also der Qualität des Werkstücks 21 , in Verfahrensschritt 13 ein Rückschluss auf die Qualität aller an deren Werkstücke 21 der Produktionscharge gezogen werden. Die ansonsten not wendige Prüfung jedes einzelnen Werkstücks 21 kann damit vorteilhaft entfallen.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsge mäßen Verfahrens zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks 21 wäh rend eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine 22, 23 in Form ei nes Flussdiagramms. Das Verfahren der Fig. 2 entspricht dabei weitestgehend dem Verfahren der Fig. 1 , jedoch erfolgt die Zuordnung nicht wie in Schritt 5 der Fig. 1 über das Aufbringen eines Data Matrix Codes auf dem Werkstück 21. Stattdessen wird in Verfahrensschritt 5 der Fig. 2 ein Nummerncode in Form eines Aufklebers auf dem Werkstück angebracht. Der Nummerncode stellt eine individuelle Kennzeich nung des Werkstücks 21 dar und entspricht gleichzeitig einer digitalen Adresse in ei ner elektronischen Datenbank. In diese elektronische Datenbank wird im gleichzeitig zu Schritt 5 erfolgenden Schritt 5“ der erfasste Datensatz übertragen und dort unter der digitalen Adressen abrufbar abgelegt. Beispielsgemäß erfolgt in Schritt 6‘ die Auswahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen ent sprechend ohne Zurückgreifen auf eine Kamera 30, da der Datensatz von einer dazu ausgebildeten Recheneinheit 31 direkt aus der Datenbank abgerufen und ausgewer tet werden kann. In analoger Weise wird auch in Schritt 9 der weitere, den Verzah nungsprüfvorgang beschreibende Datensatz ebenfalls unter der digitalen Adressen in der Datenbank abrufbar abgelegt und in Schritt 12' der nochmals weitere, den Materialhärteprüfvorgang beschreibende Datensatz unter der digitalen Adressen in der Datenbank abrufbar abgelegt. Die Verknüpfung des Werkstücks 21 mit dem Da tensatz, dem weiteren Datensatz sowie dem nochmals weiteren Datensatz erfolgt beispielsgemäß also über den Nummerncode bzw. die digitale Adresse.
Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfin dungsgemäßen Systems 20 zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks 21. Das System umfasst beispielsgemäß zwei Werkzeugmaschinen 22 und 23, die eine Produktionslinie darstellen in dem Sinne, dass das Werkstück 21 über eine Zu führeinrichtung 24 zuerst der Werkzeugmaschine 22 zugeführt wird, von dieser bear beitet wird, und anschließend der Werkzeugmaschine 23 zugeführt wird und von die ser bearbeitet wird. Bei der Zuführeinrichtung 24 handelt es sich beispielsgemäß um ein Förderband 24. Die Werkzeugmaschinen 22 und 23 sind dazu ausgebildet, das Werkstück 21 selbsttätig von der Zuführeinrichtung 24 aufzunehmen und nach dem abgeschlossenen Bearbeitungsvorgang wieder auf der Zuführeinrichtung 24 abzule gen. Während der Bearbeitungsvorgänge durch die Werkzeugmaschinen 22 und 23 wird jeweils ein den jeweiligen Bearbeitungsvorgang beschreibender Datensatz er fasst. Nach Maßgabe eines Algorithmus, der von einem elektronischen Rechenwerk 25 ausgeführt wird und über Datenleitungen 26 und 27 auf Datenebene mit den Werkzeugmaschinen 22 und 23 verbunden ist, kann das Werkstück 21 während ei nes Bearbeitungsvorgangs durch eine der Werkzeugmaschinen 22 und 23 nach Maßgabe des Algorithmus aus einer Vielzahl von Werkstücken 21 ausgewählt und aus der jeweiligen Werkzeugmaschine 22 oder 23 ausgeschleust werden. Beim Aus schleusen können die Werkzeugmaschinen 22 und 23 über jeweils einen ihnen zu geordneten Drucker 28 bzw. 29 einen Aufkleber mit einem Data Matrix Code ausge ben und auf dem Werkstück 21 anbringen. Der Data Matrix Code beschreibt dabei den Datensatz. Die Anbringung des Aufklebers auf dem Werkstück 21 stellt eine Zu ordnung dar, welche eine Verknüpfung des Datensatzes mit dem Werkstück herstellt. Das System 20 umfasst weiterhin eine Kamera 30 und eine Recheneinheit 31 , wobei die Kamera 30 den auf dem Werkstück angebrachten Data Matrix Code erfassen kann und die Recheneinheit 31 den Data Matrix Code auswerten kann. Die Rechen einheit 31 ist weiterhin dazu ausgebildet, über den Datensatz automatisiert eine Auswahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen aus zuwählen.
Bezuqszeichen Bearbeitungsvorgang Erfassung des Datensatzes Auswahl des Werkstücks Ausschleusen des Werkstücks Herstellen der Zuordnung, Anordnung des Data Matrix Codes‘ Herstellen der Zuordnung, Anordnung des Aufklebers “ Übertragung des Datensatzes an die Datenbank Bestimmung des Folgeprozesses Bestimmung des Folgeprozesses Verzahnungsprüfung Erfassung des weiteren Datensatzes Herstellen der Zuordnung, Anordnung des Data Matrix Codes Übertragung des weiteren Datensatzes an die Datenbank0 Materialhärteprüfung 1 Erfassung des nochmals weiteren Datensatzes 2 Herstellen der Zuordnung, Anordnung des Data Matrix Codes2' Übertragung des nochmals weiteren Datensatzes an die Datenbank 3 Rückschluss auf die Qualität aller anderen Werkstücke 0 System 1 Werkstück, metallisches Zahnrad 2 Werkzeugmaschine 3 Werkzeugmaschine 4 Zuführeinrichtung, Förderband 5 elektronisches Rechenwerk 6 Datenleitung 7 Datenleitung 8 Drucker 9 Drucker 0 Kamera 1 Recheneinheit

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks (21 ) während eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine (22, 23, 1 ), wobei ein den Bearbeitungsvorgang beschreibender Datensatz erfasst wird (2), wobei das Werkstück (21 ) nach Maßgabe eines Algorithmus aus einer Vielzahl von Werkstü cken (21 ) ausgewählt wird (3) und ausgeschleust wird (4) und wobei über eine Zu ordnung eine Verknüpfung des Datensatzes mit dem Werkstück (21 ) erfolgt (5, 5‘), dadurch gekennzeichnet, dass über den Datensatz automatisiert eine Auswahl eines Folgeprozess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen erfolgt (6, 6‘).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung mindestens eine weitere Verknüpfung mit mindestens einem weiteren Datensatz umfasst (9).
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung erfolgt, indem der Datensatz und/oder der mindestens eine weitere Datensatz unmittelbar auf dem Werkstück angeordnet werden (5, 9, 12).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz und/oder der mindestens eine weitere Datensatz als Data Matrix Code oder als Aufkleber auf dem Werkstück angeordnet werden (5, 9, 12).
5. nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz und/oder der mindestens eine weitere Datensatz in einer Datenbank abgelegt wird (9‘, 12‘) und die Zuordnung erfolgt, in dem eine auf den Datensatz und/oder den mindestens einen weiteren Datensatz ver weisende Information auf dem Werkstück angeordnet wird (5‘).
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus ein statistisches Verfahren zum Aus wählen von Stichproben darstellt (3).
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus aus einer Produktionscharge jeweils das letzte Werkstück auswählt (3).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung eine Verknüpfung des Datensatzes und/oder des mindestens einen weiteren Datensatzes des Werkstücks (21) mit der Produktionscharge ist.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus das Werkstück (21) auch dann aus wählt, wenn der Datensatz um mehr als einen Toleranzbereich von einem vorgege benen Norm-Datensatz abweicht.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung als Rückverfolgbarkeitsinformation des Werkstücks (21) herangezogen wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Folgeprozess ein Prüfvorgang durch eine Prüfma schine ist, wobei ein den Prüfvorgang beschreibender weiterer Datensatz erfasst wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (21) nach dem Prüfvorgang zurück in seine Produktionscharge geführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsvorgang für folgende Werkstücke (21) anhand des den Prüfvorgang beschreibenden weiteren Datensatz angepasst wird.
14. System (20) zur automatisierten Charakterisierung eines Werkstücks (21), umfassend mindestens eine Werkzeugmaschine (22, 23) und/oder eine Prüfma schine und/oder eine Datenbank, wobei das System (20) dazu ausgebildet ist, wäh rend eines Bearbeitungsvorgangs durch eine Werkzeugmaschine (22, 23) einen den Bearbeitungsvorgang beschreibenden Datensatz zu erfassen und wobei das System (20) dazu ausgebildet ist, das Werkstück (21) während des Bearbeitungsvorgangs nach Maßgabe eines Algorithmus aus einer Vielzahl von Werkstücken (21) auszu wählen und aus der Werkzeugmaschine (22, 23) auszuschleusen und/oder wobei das System (20) dazu ausgebildet ist, während eines Prüfvorgangs durch eine Prüf maschine einen den Prüfvorgang beschreibenden weiteren Datensatz zu erfassen und wobei das System (20) dazu ausgebildet ist, über eine Zuordnung eine Verknüp fung des Datensatzes und/oder des weiteren Datensatzes mit dem Werkstück (21) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das System (20) dazu ausgebildet ist, über den Da tensatz und/oder den weiteren Datensatz automatisiert eine Auswahl eines Folgepro zess aus einer Vielzahl von möglichen Folgeprozessen auszuwählen.
15. System (20) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das System (20) zur Ausführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
PCT/EP2021/051272 2020-01-23 2021-01-21 Verfahren und system zur automatisierten charakterisierung eines werkstücks während eines bearbeitungsvorgangs durch eine werkzeugmaschine WO2021148505A1 (de)

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