專利名稱:用于監(jiān)控多個機床的機器狀態(tài)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控機械設(shè)備(Maschinenpark)的多個機器的狀態(tài)的方法、計算機程序廣品和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機床工業(yè)中日益提高的自動化導(dǎo)致機器可以在機器操作人員不在場的情況下在數(shù)小時的時間上加工訂單。全部機械設(shè)備可以由唯一的工作人員來照管，所述工作人員必須完成不同的任務(wù)，例如裝載和卸載機器或者故障排除。為了確保生產(chǎn)率和質(zhì)量，使用監(jiān)控系統(tǒng)，其一方面監(jiān)控機器狀態(tài)而另一方面監(jiān)控加工結(jié)果的質(zhì)量。
圖1示出已知的機器1，借助于數(shù)字控制裝置2來控制所述機器I。為了機器I的自動化，設(shè)有自動化裝置3，同樣通過控制裝置2來進行所述自動化裝置3的控制。
控制裝置2在硬件方面包括MMC (人機通信)控制單元4，其具有構(gòu)造為工業(yè)PC的控制計算機5和操作裝置6，所述操作裝置具有作為顯示單元的顯示屏7和作為輸入單元的鍵盤8。此外，所述控制裝置2還包括機器控制面板9以及NCU組件10 (數(shù)字控制單元)，所述機器控制面板9用于手動地操作機器I和自動化裝置3，所述NCU組件10具有集成的NC控制單元11和SPS (存儲器編程的控制)控制單元12。
控制裝置2在軟件方面包括:用于控制機器I的操作軟件13，用于控制自動化裝置3的操作軟件14，用于管理NC程序的程序管理15以及用于訂單管理、工具管理和貨架管理的軟件模塊16。此外，在控制計算機5上可以安裝有其他應(yīng)用，例如設(shè)計系統(tǒng)、編程系統(tǒng)或組合的設(shè)計和編程系統(tǒng)。
為了監(jiān)控機器I和自動化裝置3，設(shè)有監(jiān)控裝置17。通過通信連接18向MMC控制單元4的控制計算機5傳輸測量數(shù)據(jù)。
所謂的狀態(tài)監(jiān)控(Condition-Monitoring)的方案基于:通過測量有意義的參量來有規(guī)律地檢測機器的機器狀態(tài)，這也稱作狀態(tài)監(jiān)控。狀態(tài)監(jiān)控分為過程監(jiān)控和機器監(jiān)控。過程監(jiān)控在此針對加工過程的品質(zhì)，而機器監(jiān)控的目的在于機器及其組件的保護。狀態(tài)監(jiān)控實現(xiàn)兩個目標:安全和機器效率。基于實時分析的傳感器數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)可靠且反應(yīng)非常快速的安全系統(tǒng)(緊急關(guān)斷，英語:Trip)。與此相比，目前的系統(tǒng)(例如，振動傳感器)一般較為不精確并且因此無助于查明損傷情況。在線狀態(tài)監(jiān)控能夠基于檢測到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)緊急關(guān)斷并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于干擾因素的分析。機器狀態(tài)的監(jiān)控是面向狀態(tài)的維護的必要前提條件。所述策略取消了目前通常預(yù)防性的維護，在所述預(yù)防性的維護中以固定的時間間隔關(guān)掉相關(guān)的機器并且檢查或更換部件。這種機器維護往往導(dǎo)致更換了完好的部件并且因此浪費可用的剩余運行時間。
狀態(tài)監(jiān)控由多個子步驟組成:狀態(tài)檢測、狀態(tài)比較和診斷。狀態(tài)檢測是反映生產(chǎn)工具(或加工過程)的當前狀態(tài)的機器參數(shù)的測量和記錄。狀態(tài)比較是實際狀態(tài)與預(yù)給定的參考值的比較。所述參考值不僅可以是應(yīng)遵守的期望值而且可以是不應(yīng)超過的邊界值。根據(jù)所研究的參數(shù)，在機器驗收時求得或者通過預(yù)給定的參量來確定期望值。通常由機器的制造商或使用者根據(jù)經(jīng)驗來求得邊界值。診斷的任務(wù)是根據(jù)狀態(tài)比較的結(jié)果盡可能早地定位可能存在的故障并且確定其原因，以便可以及時地規(guī)劃所需的維護措施。
專利文獻DE69231097T2公開了一種加工鏈中的機器的系統(tǒng)、尤其是集成機器的系統(tǒng)，其具有:用于對產(chǎn)品(例如食品產(chǎn)品或者工業(yè)機器部件)進行稱重的稱量機器和用于對這樣的產(chǎn)品進行包裝的包裝機器(例如食品派送線)，其運行如此彼此協(xié)調(diào)，使得系統(tǒng)的機器的運行效率得到改進。所述系統(tǒng)的集成的機器中的每一個都具有顯示裝置和輸入裝置以及通信裝置，所述通信裝置能夠?qū)崿F(xiàn)機器之間的信息交換。由此，從任一機器都可以改變加工鏈中的所有機器的運行類型(例如，加工速度、填充量)，例如以便在一個機器的短暫故障時減緩其他機器的處理流程或在借助重量檢驗裝置工作時借助稱重機器校準填充量。
德國專利申請DE4447288A1公開了一種機器故障診斷系統(tǒng)，其幫助確保高效的裝備維護或機器維護。在此集成了各種技術(shù)，以便提高機器故障診斷系統(tǒng)的多樣性和可靠性。用于故障診斷的主要技術(shù)是故障診斷網(wǎng)絡(luò)，其基于修改的ARTMAP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。公開了:基于模糊邏輯和具體的倉庫模型的假設(shè)和測試方法與故障診斷網(wǎng)絡(luò)一起工作，以檢測故障診斷網(wǎng)絡(luò)不能識別的故障和分析復(fù)雜的機器狀態(tài)。這里描述的方法能夠提供一個和多個故障狀態(tài)的精確故障診斷。此外，使用基于晶體計算機(Transputer)的并行處理技術(shù)，其中，在四個T800-25晶體計算機的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)或?qū)嵤┕收显\斷網(wǎng)絡(luò)。
由Silverstroke公司的監(jiān)控系統(tǒng)已知了用于監(jiān)控至少兩個機器的機器狀態(tài)的根據(jù)所述分類的系統(tǒng)和根據(jù)所述分類的方法。在圖2中示出的已知的監(jiān)控系統(tǒng)20用于監(jiān)控第一機器21a和第二機器21b的機器狀態(tài)。每個機器2la、2Ib裝配有檢測裝置22a、22b和顯示裝置23a、23b。監(jiān)控系統(tǒng)20包括控制臺24，其通過通信連接25a與第一機器21a連接并且通過通信連接25b與第二機器21b連接。機器21a、21b的機器狀態(tài)通過所屬的檢測裝置22a、22b監(jiān)控并且借助于相應(yīng)機器21a、21b的顯示裝置23a、23b例如顯示在操作裝置上。此外，通過通信連接25a、25b將在顯示裝置23a、23b上顯示的故障報告和關(guān)于機器狀態(tài)的其他信息直接傳輸給控制臺24，所述控制臺集中地分析處理檢測到的機器21a、21b的狀態(tài)信息?？刂婆_24同時顯示所有連接的機器21a、21b的機器狀態(tài)。故障報告例如通過電子郵件或SMS無時間損耗地提供給負責的工作人員。被告知的工作人員必須確認所述故障報告的接收。在此，他可以接受或拒絕故障排除。如果被通知的工作人員在預(yù)設(shè)定的時間內(nèi)沒有進行應(yīng)答或者他拒絕進行故障排除，則故障報告被轉(zhuǎn)發(fā)給另一個工作人員。對于每個機器，事先確定了負責的工作人員和故障報告的通知路徑的相關(guān)性。對于每個故障報告，記錄各個通知步驟、相應(yīng)的工作人員的應(yīng)答和應(yīng)答時間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于如此進一步開發(fā)用于監(jiān)控至少兩個機床的機器狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，使得進一步縮短發(fā)現(xiàn)和排除機床的故障報告和故障狀態(tài)的時間段，并且機械設(shè)備在沒有控制站的情況下也沒有問題。
根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過如下方式來解決:在本地分析處理機床中的至少一個機床的狀態(tài)信息，并且向其余機床中的至少一個機床、優(yōu)選向所有其余機床傳輸在本地被分析處理的狀態(tài)信息——即不是狀態(tài)信息本身。
有利地，可以在至少一些機床上、優(yōu)選在所有機床上顯示所獲得的、在本地被分析處理的狀態(tài)信息。
此外，有利的是，根據(jù)所需的操作人員干預(yù)的緊迫性狀況在不同類別中有序地顯示狀態(tài)信息，以便確保清楚明了的顯示。例如可以與交通信號燈類似地使用紅色狀態(tài)(機器停止并且在無操作人員干預(yù)的情況下不繼續(xù)加工)、黃色狀態(tài)(例如由于訂單完成或所需的維護工作，機器即將停止)和綠色狀態(tài)(按規(guī)劃進行加工)。
此外，可以有利地由機床中的至少一個機床執(zhí)行其余機床中的一個機床的操作功能，例如以便回應(yīng)(quittieren)非關(guān)鍵的、非安全相關(guān)的故障或者留下消息。
此外，有利的是，操作人員可以迫使在其余機器中的至少一個機器上顯示狀態(tài)信息，例如以便使其他操作人員注意到一個機器上的關(guān)鍵故障，雖然所述操作人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述關(guān)鍵故障但未能排除所述關(guān)鍵故障。
此外，有利的是，在與機床分離的顯示裝置上顯示所獲得的、在本地被分析處理的狀態(tài)信息。因此，例如對于機床操作人員的主管而言，可以在辦公室保持對機械設(shè)備的概括了解，或者對于恰好是CAD/CAM程序員的操作人員而言，可以確定需要他來排除機床中的一個機床上的故障。
在與機床分離的組合的顯示與輸入裝置上不僅顯示所獲得的、在本地被處理處理的狀態(tài)信息而且執(zhí)行至少一個、優(yōu)選所有機床的操作功能。由此，對于操作人員而言例如可以在所述操作人員恰好在CAD/CAM計算機上工作期間回應(yīng)簡單的故障報告，如果這在安全技術(shù)上是可能的。
本發(fā)明也涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其具有代碼單元，當程序在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上運行時所述代碼單元適于實施以上描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的所有步驟。
在另一方面，本發(fā)明也涉及多個機床的系統(tǒng)，用于實施以上描述的根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，機床中的至少一個機床具有自己的本地分析處理裝置，其在本地分析處理機床的狀態(tài)信息，并且所述至少一個本地分析處理裝置通過通信連接與其余機床中的至少一個、優(yōu)選與所有其余機床連接。根據(jù)本發(fā)明，本地的分析處理裝置、例如專家系統(tǒng)或用于狀態(tài)識別的更簡單的程序本地集成到機床中并且通過通信連接彼此連接。
有利地，機床、顯示裝置或組合的顯示與輸入裝置通過機床狀態(tài)分配器彼此連接。在此涉及一種裝置、尤其是軟件產(chǎn)品或電子卡(插接卡)，其被匹配用于讀取不同機床的不同的本地分析處理裝置，并且按照根據(jù)本發(fā)明的方法通過通信連接與其他的機床狀態(tài)分配器交換信息。為機床或顯示裝置裝配機器狀態(tài)分配器非常簡單，因為其與不同的本地分析處理裝置相匹配并且可以被構(gòu)造為可簡單安裝的軟件產(chǎn)品或電子卡(插接卡)。
有利地，每個本地分析處理裝置與其相應(yīng)的機床的顯示裝置連接。
有利地，每個機床通過一機器狀態(tài)分配器連接到所述通信連接上。
有利地，至少一個與所述機床分離的顯示裝置或者組合的顯示與輸入裝置連接到所述通信連接上。
本發(fā)明的主題的其他優(yōu)點和有利的擴展方案可從說明書、附圖和權(quán)利要求
中得至IJ。同樣，以上所述的并且還要詳細說明的特征根據(jù)本發(fā)明可以分別單獨應(yīng)用或者多個任意組合地應(yīng)用。所示出的以及所描述的實施方式不應(yīng)理解為窮盡的列舉，而是具有本發(fā)明描述的示例性特征。


附圖示出:
圖1:具有數(shù)字控制裝置的已知機床；
圖2:用于監(jiān)控兩個機床的機器狀態(tài)的已知監(jiān)控系統(tǒng)；
圖3:具有根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的由圖1已知的機床；
圖4:根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)控至少兩個機床的機器狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)的實施例；以及
圖5:流程圖形式的根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)控圖4的機床的機器狀態(tài)的方法。
具體實施方式
圖3示出由圖1已知的機床I，其控制計算機5包含本地分析處理裝置19和機器狀態(tài)分配器32，它們分析處理監(jiān)控裝置17的信息或者來自NCU組件10的信息并且可以在顯示屏8上顯示機器I的在本地被分析處理的狀態(tài)信息。
圖4示出用于監(jiān)控至少兩個機床Ia-1n的機器狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)30。在此可以涉及不同的機床la-ln。機床I的MMC控制單元4分別包含檢測裝置31、本地分析處理裝置19和顯示裝置33，其全部都可以因機器而異地構(gòu)造。此外，所有的MMC控制單元4中都集成有機器狀態(tài)分配器32。監(jiān)控系統(tǒng)30可選地包括一個或多個外部顯示裝置34，其具有所連接的機器狀態(tài)分配器32。
每個機器I通過通信連接35與檢測裝置31連接。測量數(shù)據(jù)和關(guān)于機器的其他信息通過通信連接35傳輸給檢測裝置31。來自檢測裝置31的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所屬的本地分析處理裝置19，并且由此得到的、在本地被分析處理的狀態(tài)信息(即不是檢測到的狀態(tài)信息本身)隨后傳送給機器狀態(tài)分配器32。在所述實施方式中，所述機器狀態(tài)分配器可以被構(gòu)造為本地分析處理裝置19的一部分或者被構(gòu)造為獨立的裝置。機器狀態(tài)分配器32將在本地被分析處理的、經(jīng)更新的狀態(tài)信息(即不是檢測到的狀態(tài)信息本身)通過通信連接36轉(zhuǎn)發(fā)給所有其他的機器狀態(tài)分配器32。此外，機器狀態(tài)分配器32負責:可以在其相應(yīng)的顯示裝置33上將當前的、從其他機器狀態(tài)分配器32獲得的狀態(tài)信息或者由相應(yīng)的本地分析處理裝置19在本地分析處理的狀態(tài)信息顯示為所有機器的機器狀態(tài)。此外可以選擇來自本地分析處理裝置19的信息，其僅僅顯示在各所屬的顯示裝置33上，例如出于空間原因不可以顯示在概略表中的細節(jié)信息。所述信息可以通過相應(yīng)的機器狀態(tài)分配器32或通過直接的連接轉(zhuǎn)送給顯示裝置33。
由此，機器操作人員可以與其恰好在機器I中的哪個機器上工作無關(guān)地獲得關(guān)于所有與通信連接36連接的機床I的概況。由此縮短了機械設(shè)備中的停止時間(Standzeit),因為操作人員與其恰好在哪個機器上工作無關(guān)地立即看到另一機器上的故障/停止。此夕卜，機械設(shè)備在所述設(shè)置中在沒有控制臺的情況下也是沒問題的；但可以將具有顯示裝置34和機器狀態(tài)分配器32的附加的計算機連接到通信連接36上。
此外，對于機器操作人員而言存在如下可能性:如果顯示裝置被構(gòu)造為組合的顯示/輸入裝置(例如，觸摸屏)或者包含附加的輸入設(shè)備，則可以在任意一個顯示裝置33a-33n、34上通過通信連接36向每個任意的機器狀態(tài)分配器32發(fā)送輸入。因為機器狀態(tài)分配器32如在圖3中示出的那樣集成在控制計算機5中并且由此可以實現(xiàn)對NCU組件10或者操作裝置13-16的訪問，所以可以通過所述方式例如回應(yīng)非安全相關(guān)的故障或者輸入進一步處理所需的數(shù)據(jù)，在此不必轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的機器I的MMC控制單元4。此外，對于一個操作人員而言，可以使其他的操作人員注意到相關(guān)的故障報告，例如通過突出強調(diào)恰好未處理的故障報告。
圖5以流程圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)控圖4的至少兩個機床Ia-1n的機器狀態(tài)的方法。在所述示例中，從機床Ia出發(fā)示出了所述流程。所述流程與所有其他機床I類似。在步驟SI中，借助于檢測裝置31a檢測關(guān)于機器Ia的信息，例如傳感器數(shù)據(jù)、加工進展、加工參數(shù)、加工材料消耗等等，以下稱作機器狀態(tài)信息。在步驟S2中，將狀態(tài)信息傳輸給本地分析處理裝置19a。本地分析處理裝置19a例如可以包含專家系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)機器狀態(tài)信息的自動化的分析處理或評價，或者本地分析處理裝置19a也包含用于讀取和存儲故障報告的更簡單的程序。在步驟S3中，借助于本地分析處理裝置19a分析處理和存儲所傳輸?shù)臓顟B(tài)信息。在步驟S4中，檢驗當前的機器狀態(tài)是否要求立即關(guān)斷機器la。如果需要立即關(guān)斷機器Ia (步驟S4中的“是”)，則本地分析處理裝置19a在步驟S5中向機器Ia的MMC控制單元4a傳輸相應(yīng)的關(guān)斷指令，并且機器Ia在步驟S6中被關(guān)斷。在步驟S6之后或者當不需要關(guān)斷機器Ia時(步驟S4中的“否”)，則機器狀態(tài)分配器32在步驟S7中向所有與其相連的機器狀態(tài)分配器32傳輸關(guān)于機器Ia的當前機器狀態(tài)的、在步驟S3中存儲和分析處理的信息(即不是檢測到的狀態(tài)信息本身)的匯總。在步驟S8中，由機器狀態(tài)分配器32向其相應(yīng)的顯示裝置33、34傳輸關(guān)于機器Ia的當前機器狀態(tài)的、經(jīng)分析處理的狀態(tài)信息，并且在步驟S9中顯示所述狀態(tài)信息。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)控多個機床(la-ln)的機器狀態(tài)的系統(tǒng)(30), 其特征在于， 所述機床(la-ln)中的至少一個機床具有自己的本地分析處理裝置(19)，其在本地分析處理所述機床的狀態(tài)信息，并且所述至少一個本地分析處理裝置(19)通過通信連接(36)與其余機床(Ia-1n)中的至少一個機床連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個本地分析處理裝置(19)與其相應(yīng)的機床(Ia-1n)的顯示裝置(33)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個機床(Ia-1n)通過一機器狀態(tài)分配器(32 )連接到所述通信連接(36 )上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個與所述機床(Ia-1n)分離的顯示裝置或者組合的顯示與輸入裝置(34)連接到所述通信連接(36)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示裝置或者組合的顯示與輸入裝置(34 )通過機器狀態(tài)分配器(32 )連接到所述通信連接(36 )上。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個本地分析處理裝置(19)通過通信連接(36)與所有其余機床(la-ln)連接。
專利摘要
本實用新型涉及一種用于監(jiān)控機器狀態(tài)的系統(tǒng)，在本地分析處理機床(1a-1n)中的至少一個機床的狀態(tài)信息并且將在本地被分析處理的狀態(tài)信息傳輸給其余機床(1a-1n)中的至少一個、優(yōu)選傳輸給所有其余機床(1a-1n)。為此，在多個機床(1a-1n)的系統(tǒng)中，機床(1a-1n)中的至少一個機床根據(jù)本實用新型具有自己的本地分析處理裝置(19)，并且機床(1a-1n)的本地分析處理裝置(19)通過通信連接(36)彼此連接。
文檔編號G05B19/409GKCN202956626SQ201090000971
公開日2013年5月29日 申請日期2010年6月17日
發(fā)明者I·薩威拉 申請人:通快機床兩合公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan