DE69213955T2

DE69213955T2 - Echtzeit werkzeugarbeitssystem, insbesondere für ein schleifsystem

Info

Publication number: DE69213955T2
Application number: DE69213955T
Authority: DE
Inventors: Liberato Petruccelli; Andrea Rinaudo
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2012-10-30
Also published as: EP0611459B1; PL170877B1; ITTO910839A1; IT1250855B; WO1993009482A1; ITTO910839A0; EP0611459A1; DE69213955D1; BR9206881A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugarbeitssystem, insbesondere ein Schleifsystem, für die Herstellung eines Werkstückes wie beispielsweise eines Prägestempels für ein Motorfahrzeugteil, beginnend beim rohen Werkstück mit vordefinierter Sollform und vordefinierten Solimaßen. Bei momentan bekannten Methoden zur Herstellung eines solchen Prägestempels wird zuerst die Form aufgezeichnet und dann beispielsweise mittels zur Zeit erhältlicher moderner CAD (Computer Aided Design)-Instrumente ein mathematisches Modell davon definiert.
Das mathematische Modell, welches üblicherweise die Form möglicher Hilfsflächen umfaßt (Flächen außerhalb der Zeichnung), wird verwendet, um nachfolgend ein Teilprogramm zu erstellen und um die Spur oder den Weg, dem das Werkzeug der verwendeten Maschine folgen soll, zu definieren. Dieser Weg wird unter Berücksichtigung der Sollabmaße des rohen Prägestempels, aus dem die gewünschte Form durch Bearbeitung mit dem Werkzeug erstellt werden soll, sowie unter Berücksichtigung des vorgesehenen Werkzeuges, der zulässigen Toleranzgrenzen, der Art der Werkzeugbewegungen usw. definiert.
Sobald das Programm für den Weg des Werkzeuges erstellt und geprüft worden ist, wird es am Arbeitsplatz auf das numerische Steuersystem der verwendeten Werkzeugmaschine übertragen. Die Bearbeitung kann dann begonnen werden.
Bei der oben beschriebenen traditionellen Methode kann es vorkommen, daß der im voraus programmierte Weg des Werkzeuges nicht zur Gänze passend und wirksam ist, die gewünschte Form herzustellen. Dies kann beispielsweise aus dem Grund zutreffen, daß der verwendete rohe Prägestempel Abmessungen aufweist, die von den Sollmaßen, die bei der Programmierung des Weges berücksichtigt worden sind, abweichen. Das kann beispielsweise zur Folge haben, daß die Maschine eine größere Menge an Material als geplant abtragen muß, um die gewünschte Form herzustellen.
Bei der herkömmlichen Methode ist es in diesem Fall notwendig, die Bearbeitung zu unterbrechen und die Bearbeitung so umzuprogrammieren, daß die bemerkten Abweichungen oder Fehler oder mögliche andere Hinweise, die sich aus der Erfahrung des Bedienmannes an der Maschine ergeben, berücksichtigt werden. Die Unterbrechung der Bearbeitung bringt oftmals auch ein Ausspannen des rohen Prägestempels aus der Maschine mit sich, damit sie möglicherweise für andere Zwecke verwendet werden kann, während die Umprogrammierung des Werkzeugweges vorangeht. Sobald diese Umprogrammierung beendet ist, erfordert die neuerliche numerisch gesteuerte Bearbeitung im allgemeinen ein neues Einspannen und Positionieren des rohen Prägestempels in die Maschine.
In solchen Fällen kann das Umprogrammieren der numerisch gesteuerten Bearbeitung stattfinden, nachdem ein Schadensfall eingetreten ist, wie beispielsweise die.Beschädigung des rohen Prägestempels, der bearbeitet wird, Beschädigung der Werkzeugmaschine oder Bruch des Werkzeuges usw. In jedem Fall erfordert die Intervention des Umprogrammierens des Weges des Werkzeuges ein Abstellen der Werkzeugmaschine, was sich nachteilig auf eine effiziente Produktion am Arbeitsplatz auswirkt und Probleme hinsichtlich eines angestrebten glatten Arbeitsablaufes aufwirft.
Durch den beschriebenen herkömmlichen Ansatz wird der Bedienmann der Werkzeugmaschine in eine zweitrangige, passive Rolle zurückverwiesen und sein spezifisches Wissen findet nur marginal Anwendung.
Technische Rundschau, Band 80, Nr. 47, 18.11.1988, Bern (CH), Seiten 26-29, XP65194 beschreibt ein integriertes CAD/CAM-System, welches es ermöglicht, eine gewünschte Form an einer CAD-Station zu "konstruieren", ohne im voraus eine herkömmliche Zeichnung vorbereiten zu müssen. Die Form wird direkt am Bildschirm der CAD-Station konstruiert. Abgesehen von der geometrischen Definition der gewünschten Form werden auch Bearbeitungsparameter eingegeben. Nachdem alle geometrischen Parameter und Arbeitsparameter über die Tastatur der CAD-Station eingegeben worden sind, erstellt ein verbundener Computer automatisch einen Bearbeitungsplan und ein NC-Programm, das entweder auf einen Lochstreifen oder ein Magnetband übertragen werden kann oder direkt im Speicher einer NC-Werkzeugmaschine gespeichert werden kann. In diesem letzten Fall kann die NC-Werkzeugmaschine das NC- Programm direkt ausführen, d.h. einen Rohling bearbeiten, um ein erstes Werkstück herzustellen, während zur selben Zeit (im allgemeinen parallel) die CAD-Station die Zeichnung des besagten Werkstückes drucken oder zeichnen kann.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeugarbeitssystem zu schaffen, mit dem die Nachteile des vorstehend beschriebenen Standes der Technik vermieden werden können.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein vorstehend beschriebenes Bearbeitungssystem erreicht, dessen wesentliches Merkmal darin liegt, daß es in Kombination umfaßt eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine, mit einem damit verbundenen computerisierten, numerischen Steuersystem, geeignet den Betrieb der Werkzeugmaschine auf Basis eingehender Information bezüglich des beabsichtigten Weges, dem das Werkzeug folgen soll, zu steuern;
eine interaktive, graphische CAD-Arbeitsstation, die eine elektronische Einheit mit damit verbundenen Speichermitteln umfaßt, welche geeignet sind, ein vordefiniertes mathematisches Modell der herzustellenden Form zu speichern, wobei die elektronische Einheit zur dialogfähigen Kommunikation mit dem numerischen Steuersystem der Werkzeugmaschine gemäß einem vordefinierten Protokoll geeignet ist und voreingerichtet ist, auf der Basis des mathematischen Modells und der geometrischen Sollwerte des rohen Werkstückes Koordinaten jener Punkte zu bestimmen, die den beabsichtigten Weg, dem das Werkzeug der Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des rohen Werkstückes folgen soll, definieren, und die Koordinaten der Punkte des Weges nach und nach, so wie sie berechnet werden, zu ihrer unmittelbaren Ausführung durch die Maschine an das numerische Steuersystem zu übertragen und durch einen Bedienmann betätigbare Steuermittel, die eine Interaktion mit der Einheit erlauben, um den Weg des Werkzeuges, der von der Einheit errechnet wird, auf Basis der Beobachtung der am rohen Werkstück ablaufenden Bearbeitung zu verändern und in Echtzeit einzugreifen.
Mit dem System gemäß der Erfindung kann ein Umprogrammieren des Weges des Werkzeuges, welches notwendig werden kann, in Echtzeit direkt an der Werkzeugmaschine durchgeführt werden.
Das System gemäß der Erfindung macht es deshalb möglich, die Verwendung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine insgesamt zu optimieren und darüberhinaus das Wissen und die Erfahrung des Angestellten, der das System bedient, bestmöglich zu nutzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die sich auf die im Anhang befindliche Zeichnung bezieht. Die Zeichnung stellt ein nichteinschränkendes Ausführungsbeispiel dar, bei dein ein Echtzeit-Schleifsystem, ausgebildet gemäß der Erfindung, schematisch dargestellt ist.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine mit einem Werkzeugbett 2, einer Werkstückaufspannplattform 3, an der das rohe Werkstück 4 befestigt ist, und mit einem beweglichen Kopf 5, der entlang von drei oder fünf Achsen beweglich ist und das Werkzeug 6 trägt.
Die Maschine 1 steht mit einem computerisierten numerischen Steuersystem, welches mit 7 bezeichnet ist, in Verbindung. Mittels einer Verbindung 8 ist eine interaktive graphische CAD-Arbeitsstation 9 mit diesem computerisierten numerischen Steuersystem verbunden. Die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Arbeitsstation 9 umfaßt eine Tastatur, einen Computer 11 mit daran angeschlossenen Speichereinrichtungen, und einen Bildschirm 12.
In den mit dem Computer der Arbeitsstation 9 verbundenen Speichereinrichtungen ist ein vordefiniertes mathematisches Modell der Form des Werkstückes, Modells oder Prägestempels, das/der erzeugt werden soll, gespeichert.
Mittels bekannter Programmiertechniken ist der Computer 11 eingerichtet, auf der Basis des mathematischen Modells der Form, die hergestellt werden soll, und der geometrischen Solldaten des rohen Werkstückes 4, die Koordinaten der Punkte zu bestimmen, welche den Weg definieren, dem das Werkzeug 6 der Maschine 1 folgen soll, um die gewünschte Form aus dem rohen Werkstück herstellen zu können.
Die Einheit 11 ist darüberhinaus fur Zweiweg-Dialogkommunikation gemäß vorprogrammierter Protokolle über die Verbindung 8 mit dem computerisierten numerischen Steuersystem 7 der Maschine 1 eingerichtet. Darüberhinaus ist die besagte Einheit mittels passender Software voreingerichtet, um die Koordinaten der Punkte des Weges des Werkzeuges nach und nach, so wie sie berechnet werden, zu ihrer unmittelbaren Ausführung durch die Maschine an das numerische Steuersystem 7 der Maschine 1 zu übertragen.
In dem obenbeschriebenen System findet die Bearbeitung, im speziellen das Schleifen eines rohen Werkstückes 4, daher in Echtzeit statt.
Günstigerweise ist die Einheit 11 der Arbeitsstation 9 mittels geeigneter Anwendungssoftware so eingerichtet, daß sie die Veränderung des Weges des Werkzeuges, der nach und nach berechnet wird, und/oder den Eingriff in Echtzeit auf der Basis direkter Beobachtung der stattfindenden Bearbeitung am rohen Werkstück erlaubt, um mögliche Unzulänglichkeiten des besagten Weges, welche aufgetreten sind, beispielsweise aufgrund der Abweichung der tatsächlichen geometrischen Abmessungen des rohen Werkstückes von seinem geometrischen Sollabmaßen oder aufgrund anderer Gründe, zu kompensieren.
Wenn solche Unzulänglichkeiten auftreten, ist es mit dem System gemäß der Erfindung jedoch nicht notwendig, die Werkzeugmaschine abzustellen und die Wege umzuprogrammieren, sondern es können solche Unzulänglichkeiten unmittelbar in Echtzeit berichtigt werden. Dies ermöglicht es, den Einsatz der Werkzeugmaschine zu optimieren und vermeidet es, zur Neudefinition des Arbeitsplanes der Maschine und/oder des Arbeitsplatzes übergehen zu müssen.
Die Arbeitsstation 9 kann beispielsweise eine SUN-Arbeitsstation mit Computervision CAD-Software oder mit anderer spezifischer Anwendungssoftware sein. Die Werkzeugmaschine 1 kann beispielsweise eine von JOBS hergestellte Schleifmaschine sein und das verbundene computerisierte numerische Steuersystem 7 kann ein Fidia CNC20-System sein.

Claims

1. Werkzeugarbeitssystem, insbesondere ein Schleifsystem, für die Herstellung eines Werkstückes wie beispielsweise eines Prägestempels für ein Motorfahrzeugteil, beginnend beim rohen Werkstück (4) mit vordefinierter Sollform und vordefinierten Solimaßen, wobei das System in Kombination umfaßt

eine Werkzeugmaschine (1), insbesondere eine Schleifmaschine, mit einem damit verbundenen computerisierten, numerischen Steuersystem (7), geeignet den Betrieb der Werkzeugmaschine (1) auf Basis eingehender Information bezüglich des beabsichtigten Weges, dem das Werkzeug (6) folgen soll, zu steuern;

eine interaktive, graphische CAD-Arbeitsstation (9), die eine elektronische Einheit (11) mit damit verbundenen Speichermitteln umfaßt, welche geeignet sind, ein vordefiniertes mathematisches Modell der herzustellenden Form zu speichern, wobei die elektronische Einheit (11) zur dialogfähigen Kommunikation mit dem numerischen Steuersystem (7) der Werkzeugmaschine (1) gemäß einem vordefinierten Protokoll geeignet ist und voreingerichtet ist, auf der Basis des mathematischen Modells und der geometrischen Sollwerte des rohen Werkstückes Koordinaten jener. Punkte zu bestimmen, die den beabsichtigten Weg, dem das Werkzeug (6) der Werkzeugmaschine (1) zur Bearbeitung des rohen Werkstückes (4) folqen soll, definieren, wobei das Werkzeugarbeitssystem dadurch gekennzeichnet ist,

daß die CAD-Arbeitsstation die Koordinaten der Punkte des weges nach und nach, so wie sie berechnet werden, zu ihrer unmittelbaren Ausführung durch die Maschine (1) an das numerische Steuersystem (7) überträgt und

daß durch einen Bedienmann betätigbare Steuermittel (10) vorgesehen sind, die eine Interaktion mit der Einheit (11) erlauben, um den Weg des Werkzeuges (6), der von der Einheit (11) errechnet wird, auf Basis der Beobachtung der am rohen Werkstück (4) ablaufenden Bearbeitung zu verändem und in Echtzeit einzugreifen.