KAISER JONATHAN (DE)
BLAICH MARKUS (DE)
SCHEMMINGER PETER (DE)
DE102014204695A1 | 2015-09-17 | |||
DE102014202733A1 | 2015-08-20 | |||
DE102008032159A1 | 2010-04-15 | |||
EP2143517A1 | 2010-01-13 | |||
DE102013204409A1 | 2014-09-18 | |||
EP1743738A1 | 2007-01-17 | |||
DE102013204409A1 | 2014-09-18 |
Patentansprüche 1. Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere einer Plattenbearbeitungsanlage (10), bei dem während eines Bearbeitungsprozesses mindestens eine Prozess- Antwortgröße, die aus der Durchführung des Bearbeitungsprozesses resultiert, mindestens mittelbar erfasst wird (112), dadurch gekennzeichnet, dass während des Bearbeitungsprozesses die erfasste Prozess-Antwortgröße mit einer Grenze der Prozess- Antwortgröße verglichen wird (114) und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion erfolgt (118) . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem vorgesehenen Bearbeitungsprozess (110) ein Datensatz aus einer Datenbank (78) ausgewählt wird (106), welcher die Grenze der Prozess-Antwortgröße mit mindestens einer Prozess-Vorgabegröße, die eine Rahmenbedingung eines Bearbeitungsprozesses vorgibt, verknüpft, wobei der Datensatz aus einer Mehrzahl von Datensätzen derart ausgewählt wird (106), dass die Prozess-Vorgabegröße (n) des Datensatzes bestmöglich mit der bzw. den jeweiligen Prozess-Vorgabegröße (n) des vorgesehenen Bearbeitungsprozesses übereinstimmt bzw. übereinstimmen. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozess-Antwortgröße mindestens eine Größe aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Größe, die eine Temperatur an einem Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Drehzahl eines Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Auslenkung eines Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Schwingung eines Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Schwingung an einer Werkzeuglagerung während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Leistung eines Werkzeugantriebs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Leistung eines Vorschubantriebs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und/oder des Werkstücks charakterisiert. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozess-Vorgabegröße mindestens eine Größe aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Größe, die eine Eigenschaft des Werkstücks charakterisiert; eine Größe, die eine Eigenschaft eines Werkzeugs charakterisiert; eine Größe, die eine Eingreiftiefe eines Werkzeugs in ein Werkstück charakterisiert; eine Größe, die ein Qualitätsziel charakterisiert. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozess-Antwortgröße mit einem zweiten Grenzwert, der fest vorgegeben ist, verglichen wird (120) und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion erfolgt (124) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktion eine Veränderung einer Vorschubgeschwindigkeit eines Werkzeugs (56) und/oder Werkstücks und/oder eine Veränderung einer Drehgeschwindigkeit eines Werkzeugs (56) umfasst. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit anhand eines mathematischen Prozessmodells, einer Kennlinie oder eines Kennfelds bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensätze auch einen Startwert für die Vorschubgeschwindigkeit umfassen, und dass mindestens dann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit verändert wird, ein neuer Datensatz mit der geänderten Vorschubgeschwindigkeit als Startwert erzeugt und abgespeichert wird (130) . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit soweit maximiert wird, dass die mindestens eine erfasste Prozess-Antwortgröße den entsprechenden Grenzwert gerade nicht erreicht. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Ergebnis des Vergleichs abhängige Aktion von der Art der Prozess- Antwortgröße, welche mit dem Grenzwert verglichen wird, abhängt. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn während eines Bearbeitungsprozesses unterschiedliche Prozess- Antwortgrößen mit jeweiligen Grenzwerten verglichen werden (114) und festgestellt wird, dass mehrere der Prozess-Antwortgrößen den jeweiligen Grenzwert überschreiten, die Aktion entsprechend einer Rangfolge der Prozess-Antwortgrößen erfolgt (118). 12. Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere Plattenbearbeitungsanlage (10), mit mindestens einem Werkzeug (56) zum Bearbeiten von Werkstücken, einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (42) und einer Erfassungsvorrichtung (44, 46, 64-72), die während eines Bearbeitungsprozesses mindestens eine Prozess- Antwortgröße, die aus der Durchführung des Bearbeitungsprozesses resultiert, mindestens mittelbar erfassen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (42) derart konfiguriert ist, dass während des Bearbeitungsprozesses die erfasste Prozess- Antwortgröße mit einer Grenze der Prozess-Antwortgröße verglichen wird (114) und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion ausgelöst wird (118). 13. Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Werkzeugantrieb (60), welcher das Werkzeug (56) in Drehung versetzen kann, und einen Vorschubantrieb, welcher eine Relativbewegung zwischen Werkzeug (56) und Werkstück (12) herbeiführen kann, umfasst, wobei die Werkstückbearbeitungsanlage zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1- 11 ausgebildet ist. 14. Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Prozess- Antwortgröße umfasst. 15. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (46) zur Erfassung einer Leistung eines Vorschubantriebs und/oder eine Sensoreinrichtung (72) zur Erfassung einer Leistung eines Antriebs (60) eines Werkzeugs (56) und/oder eine Sensoreinrichtung (70) zur Erfassung einer Drehzahl eines Werkzeugs (56) im Bereich des jeweiligen Antriebs (60) angeordnet sind/ist, vorzugsweise in diesen integriert sind/ist. 16. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (64) zur Erfassung einer Temperatur des Werkzeugs (56) und/oder eine Sensoreinrichtung (66) zur Erfassung einer Auslenkung des Werkzeugs (56) an einem Werkzeughalteabschnitt (52) angeordnet sind/ist und berührungslos arbeitet/arbeiten . 17. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (42) mit einem übergeordneten Produktionsleitsystem verbunden ist, welches die Prozess-Vorgabegrößen vorgibt. 18. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (42) ein Regelkreis zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs (56) und/oder zur Regelung der Drehzahl des Werkzeugs (56) in Antwort auf mindestens eine erfasste Prozess- Antwortgröße realisiert ist. |
Werkstückbearbeitungsanlage ,
Werkstückbearbeitungsanlage
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere einer
Plattenbearbeitungsanlage, sowie eine Werkzeugmaschine nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche. Eine Werkzeugmaschine in Form einer
Plattenbearbeitungsanlage ist beispielsweise aus der DE 10 2013 204 409 AI bekannt. Die bekannte
Plattenbearbeitungsanlage ist eine Plattenaufteilsäge . Auf einem Zuführtisch liegende plattenförmige Werkstücke oder Werkstückstapel werden programmgesteuert mittels eines Programmschiebers einer Sägeeinrichtung zugeführt, die auf einem Sägewagen angeordnet ist. Der Sägewagen ist quer zur Vorschubrichtung des Programmschiebers bewegbar. Die
Sägeeinrichtung ist als Kreissäge ausgebildet mit einem entsprechenden Antrieb, der ein Kreissägeblatt in eine Drehbewegung versetzt. Vom Markt her sind noch andere Werkzeugmaschinen in Form von Plattenbearbeitungsanlagen zur Bearbeitung von
plattenförmigen Werkstücken bekannt. Hierzu gehören
beispielsweise sogenannte „Nestingmaschinen" , bei denen das plattenförmige Werkstück beispielsweise mit
Fräseinrichtungen und/oder Bohreinrichtungen bearbeitet wird .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage
bereitzustellen und eine Werkstückbearbeitungsanlage zu schaffen, mit denen sehr effizient ein qualitativ
hochwertiges Arbeitsergebnis erzielt werden kann. Dabei sollen die Anforderungen an eine Bedienperson der
Werkzeugmaschine möglichst gering sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine
Werkstückbearbeitungsanlage mit den Merkmalen des
nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der beigefügten Zeichnung. Dabei können diese Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass während des Bearbeitungsprozesses die erfasste Prozess-Antwortgröße mit der Grenze verglichen wird, und dass abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion ausgelöst werden kann.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist es, dass sowohl die Produktion von Fehlteilen als auch Beschädigungen des Werkzeugs der Werkstückbearbeitungsmaschine vermieden werden können. Dies wird erreicht, indem für jeden
Bearbeitungsprozess individuelle Grenzen für die Prozess- Antwortgrößen vorgegeben werden. Unnötig große
Toleranzwerte werden hierdurch vermieden, so dass die
Werkstückbearbeitungsanlage mit bestmöglicher Effizienz betrieben werden kann.
Es versteht sich, dass das Auslösen einer Aktion abhängig vom Ergebnis des Vergleichs nicht bedeutet, dass in jedem Falle eine Aktion ausgelöst wird. Vielmehr kann es
selbstverständlich auch sein, dass dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs lautet, dass die Prozess-Antwortgröße die Grenze nicht erreicht bzw. nicht erreicht hat, keinerlei Aktion ausgelöst und stattdessen der Bearbeitungsprozess unbeeinflusst weitergeführt wird.
Dabei versteht sich grundsätzlich natürlich, dass dann, wenn während eines Bearbeitungsprozesses ein Grenzwert überschritten und eine Aktion ausgelöst wird, zu einem späteren Zeitpunkt während des selben Bearbeitungsprozesses dann, wenn der Grenzwert nicht mehr überschritten wird, die Aktion wieder rückgängig gemacht werden kann. Hierdurch kann also bereits während eines Bearbeitungsprozesses eine Anpassung an sich ändernde Bearbeitungsbedingungen, beispielsweise verursacht durch das Vorhandensein von
Unregelmäßigkeiten im Werkstück, erfolgen.
Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst vor einem
vorgesehenen Bearbeitungsprozess ein Datensatz aus einer Datenbank ausgewählt wird. Dieser verknüpft eine Grenze der Prozess-Antwortgröße mit mindestens einer Prozess- Vorgabegröße, die eine Rahmenbedingung eines
Bearbeitungsprozesses vorgibt. Der Datensatz wird aus einer Mehrzahl von Datensätzen derart ausgewählt, dass die
Prozess-Vorgabegröße (n) des Datensatzes bestmöglich mit der bzw. den jeweiligen Prozess-Vorgabegröße (n) des
vorgesehenen Bearbeitungsprozesses übereinstimmt bzw.
übereinstimmen. Der jeweilige Bearbeitungsprozess wird somit durch die Prozess-Vorgabegrößen definiert, welche vorgesehene Rahmenbedingungen, unter denen der vorgesehene Bearbeitungsprozess ablaufen soll, beschreiben. Somit wird ein Bearbeitungsprozess bereits mit solchen Prozess- Antwortgrößen begonnen und durchgeführt, welche für einen vorgesehenen Bearbeitungsprozess bestmöglich geeignet sind.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Prozess-Antwortgröße mindestens eine Größe aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Größe, die eine Temperatur an einem Werkzeug während des
Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Auslenkung eines Werkzeugs während des
Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe
(beispielsweise eine Frequenz) , die eine Schwingung eines Werkzeugs während des Bearbeitungsprozesses
charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Frequenz) , die eine Schwingung an einer Werkzeuglagerung während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe
(beispielsweise eine Stromaufnahme) , die eine Leistung eines Werkzeugantriebs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine
Stromaufnahme) , die eine Leistung eines Vorschubantriebs während des Bearbeitungsprozesses charakterisiert; eine Größe, die eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und/oder des Werkstücks charakterisiert. Diese Prozess- Antwortgrößen beschreiben einen Ist-Zustand eines
Bearbeitungsprozesses sehr genau und sind darüber hinaus mit einfachen Mitteln, beispielsweise üblichen Sensoren, zu erfassen bzw. zu ermitteln.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Prozess-Vorgabegröße mindestens eine Größe aus der folgenden Gruppe umfasst: eine Größe (beispielsweise eine Materialangabe, eine Werkstückabmessung, eine Werkstückdicke, sowie spezifische Materialeigenschaften wie Dichte, Zusammensetzung,
Struktur, Art einer Beschichtung, eventuell auch
zusammengefasst durch eine Identifikationsnummer des Materials) , die eine Eigenschaft des Werkstücks
charakterisiert; eine Größe (beispielsweise eine Art und Typ des Werkzeugs und seine Identifikationsnummer, ein Alter oder ein Zustand des Werkzeugs bzw. eine
Bearbeitungsstrecke des Werkzeugs, beispielsweise ein Schnittweg einer Schneide) , die eine Eigenschaft eines Werkzeugs charakterisiert; eine Größe, die eine
Eingreiftiefe eines Werkzeugs in ein Werkstück
charakterisiert; eine Größe (beispielsweise "sehr gut", "gut", "befriedigend"), die ein Qualitätsziel an dem bearbeiteten Werkstück charakterisiert. Diese aufgezählten Prozess-Vorgabegrößen beschreiben die Rahmenbedingungen, unter denen der vorgesehene Bearbeitungsprozess ausgeführt wird bzw. ausgeführt werden soll, sehr präzise und
vollständig .
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Prozess- Antwortgröße mit einem zweiten Grenzwert, der fest
vorgegeben ist, verglichen wird und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Aktion erfolgt. Hierdurch wird
sichergestellt, dass bestimmte absolute Grenzwerte, welche also unabhängig von den Prozess-Vorgabegrößen sind, keinesfalls überschritten (oder, bei bestimmten
Grenzwerten, unterschritten) werden. Hierdurch wird die Anlagensicherheit nochmals erheblich erhöht, und es werden Beschädigungen sowohl am Werkzeug als auch an sonstigen Einrichtungen der Plattenbearbeitungsanlage vermieden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Aktion eine
Veränderung einer Vorschubgeschwindigkeit eines Werkzeugs und/oder Werkstücks und/oder eine Veränderung einer
Drehgeschwindigkeit eines Werkzeugs umfasst. Die
Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs - bei einer
Plattenaufteilsäge also die Vorschubgeschwindigkeit des Sägewagens - ist eine besonders wichtige und effiziente
Stellgröße, um bei einem Bearbeitungsprozess die Prozess- Antwortgröße (in der Sprache der Regelungstechnik also die Regelgröße) zu beeinflussen. Ähnliches gilt auch dann, wenn das Werkzeug stationär und stattdessen das Werkstück bewegt wird für die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks. Auch die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs ist eine effiziente Stellgröße. Es versteht sich, dass bei einer komplexeren Steuer- und/oder Regelstrategie auch sowohl die
Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs oder des Werkstücks als auch die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs verändert werden können.
In konkreter Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit anhand eines mathematischen Prozessmodells, einer Kennlinie oder eines Kennfelds bestimmt wird. Zwar ist es in einem besonders einfachen Fall grundsätzlich auch möglich, die
Vorschubgeschwindigkeit dann, wenn eine Prozess- Antwortgröße eine Grenze erreicht, um einen starren bzw. festen Wert verändern. Wird jedoch ein mathematisches Prozessmodell, eine Kennlinie oder insbesondere ein
Kennfeld eingesetzt, kann die Veränderung sowohl unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des
Bearbeitungsprozesses als auch beispielsweise der Art sowie des Umfangs des Erreichens bzw. Überschreitens der Grenze ermittelt werden, wodurch eine feinfühligere Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit und somit eine bestmögliche
Beibehaltung der Effizienz der Werkstückbearbeitungsanlage ermöglicht wird.
Vorgeschlagen wird ferner, dass die Datensätze auch einen Startwert für die Vorschubgeschwindigkeit umfassen, und dass mindestens dann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit verändert wird (und ein vorgegebenes Qualitätsziel erreicht wurde) , ein neuer Datensatz mit der geänderten
Vorschubgeschwindigkeit als Startwert erzeugt und
abgespeichert wird. Auf diese Weise werden die in den
Datensätzen der Datenbank hinterlegten Grenzen präzisiert und erweitert, wodurch sich neue Möglichkeiten zur
Verbesserung der Bearbeitungsprozesse und der Effizienz der Werkstückbearbeitungsanlage ergeben. Vor allem liegt bei dieser Weiterbildung bereits zu Beginn eines
Bearbeitungsprozesses eine mutmaßlich optimale
Vorschubgeschwindigkeit zur Erreichung eines optimalen Qualitätsziels vor. Darüber hinaus wird durch diese
Rückmeldung die durch die Datensätze gebildete
Wissensdatenbank erweitert, was für die Entwicklung
künftiger verbesserter Werkstückbearbeitungsanlagen
hilfreich ist. Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass die Vorschubgeschwindigkeit soweit maximiert wird, dass die mindestens eine erfasste Prozess-Antwortgröße den entsprechenden Grenzwert gerade nicht erreicht. Hier wird also quasi ein echter geregelter Betrieb der
Werkstückbearbeitungsanlage realisiert, bei dem die
Vorschubgeschwindigkeit (des Werkzeugs und/oder des
Werkstücks) bereits während des Bearbeitungsprozesses an einen maximal möglichen Wert herangeführt wird. Die
Vorschubgeschwindigkeit tastet sich somit „lernend" an den optimalen Wert heran. So wird beispielsweise mit dem fortschreitenden Verschleiß des Werkzeugs die
Vorschubgeschwindigkeit entsprechend angepasst. Hierdurch wird die Werkstückbearbeitungsanlage immer mit der maximal möglichen Vorschubgeschwindigkeit betrieben, wodurch sehr kurze Bearbeitungszeiten und somit eine sehr gute Effizienz der Plattenbearbeitungsanlage realisiert werden können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sieht vor, dass die von dem Ergebnis des
Vergleichs abhängige Aktion von der Art der Prozess- Antwortgröße, welche mit dem Grenzwert verglichen wird, abhängt. Dies bedeutet zum Beispiel, dass beispielsweise dann, wenn eine Auslenkung des Werkzeugs einen Grenzwert erreicht, zunächst die Vorschubgeschwindigkeit reduziert wird. Wird dann (wenn das Werkzeug ein Sägeblatt ist) ein minimaler Grenzwert für einen Zahnvorschub f z erreicht, wird als Aktion ein Werkzeugwechsel ausgelöst. Der
Zahnvorschub f z ist dabei wie folgt definiert: f z = V f / (z * N s) wobei V f = Vorschubgeschwindigkeit
z = Anzahl der Zähne des Werkzeugs
N s = Drehzahl des Werkzeugs
Darüber hinaus kann beispielsweise optional die
Bedienperson angewiesen werden, das bei diesem
Bearbeitungsprozess bearbeitete Werkstück besonders genau im Hinblick auf die erreichte Qualität zu inspizieren.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn dann, wenn während eines Bearbeitungsprozesses unterschiedliche Prozess- Antwortgrößen mit jeweiligen Grenzwerten verglichen werden und festgestellt wird, dass mehrere der Prozess-
Antwortgrößen den jeweiligen Grenzwert überschreiten, die Aktion entsprechend einer Rangfolge der Prozess- Antwortgrößen erfolgt. Dies ist sehr einfach zu
programmieren .
Beispielhaft für eine Plattenaufteilsäge hätte
beispielsweise die Prozess-Antwortgröße „Auslenkung des Werkzeugs" oberste Priorität, da eine Überschreitung des Grenzwerts nicht nur zur Produktion von Fehlteilen führen kann, sondern sogar eine Beschädigung der
Plattenaufteilsäge selbst zur Folge haben könnte. An zweiter Stelle stünde die Prozess-Antwortgröße „Schwingung des Werkzeugs", also beispielsweise die Frequenz. Auch hier führt eine Überschreitung des Grenzwerts zu einer
erheblichen Reduzierung der Bearbeitungsqualität, da hierdurch vor allem Kantenausbrüche und ein Wellenschnitt hervorgerufen werden. Darüber hinaus wird hierdurch der Werkzeugverschleiß erhöht. An dritter Stelle in der
Rangfolge stünde die Antriebsleistung jenes Antriebs, welcher das Werkzeug in Drehung versetzt, und zwar hier eine Überschreitung eines oberen Grenzwerts. Eine
Überschreitung des oberen Grenzwerts führt zu einem
erhöhten Werkzeugverschleiß und damit auf Dauer zu einer Reduzierung der Bearbeitungsqualität. Auch könnte auf Dauer ein Schaden am Antrieb entstehen. An vierter Stelle der Rangfolge steht die Prozess-Antwortgröße
„Werkzeugtemperatur". Hier führt ein Überschreiten des Grenzwerts zum Verlust der Werkzeugstabilität und damit zu einer resultierenden Beschädigung des Werkzeugs
beispielsweise durch eine verstärkte Auslenkung. Auch wird das Werkzeug durch Ablagerungen an den Schneiden besonders stark verschmutzt, wodurch ebenfalls die Prozessqualität reduziert wird. An letzter Stelle in der Rangfolge stünde die Antriebsleistung jenes Antriebs, welcher das Werkzeug in Drehung versetzt, und zwar hier eine Unterschreitung eines unteren Grenzwerts. Eine solche Unterschreitung deutet auf eine zu geringe Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs hin, was zum Beispiel zu einem höheren
Werkzeugverschleiß und zu einer unerwünschten
Temperatursteigerung führen kann.
Bei einer erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage ist als Weiterbildung vorgesehen, dass sie mindestens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Prozess-Antwortgröße umfasst. Dies ist einfach realisierbar und gestattet eine zuverlässige Erfassung der Prozess-Antwortgröße.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass eine
Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Leistung eines
Vorschubantriebs und/oder eine Sensoreinrichtung zur
Erfassung einer Leistung eines Antriebs eines Werkzeugs und/oder eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer
Drehzahl eines Werkzeugs im Bereich des jeweiligen Antriebs angeordnet sind/ist, vorzugsweise in diesen integriert sind/ist. Dies gestattet eine sehr zuverlässige Erfassung der jeweiligen Prozess-Antwortgröße.
Ferner ist möglich, dass eine Sensoreinrichtung zur
Erfassung einer Temperatur des Werkzeugs und/oder eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Auslenkung des
Werkzeugs an einem Werkzeughalteabschnitt angeordnet sind/ist und berührungslos arbeitet/arbeiten . Auf diese Weise wird eine sehr robuste Erfassung dieser Prozess- Antwortgrößen realisiert.
Besonders vorteilhaft ist auch, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit einem übergeordneten
Produktionsleitsystem verbunden ist, welches die Prozess- Vorgabegrößen vorgibt. Ein solches Produktionsleitsystem kann beispielsweise ein System sein, welches einen Plan generiert hat, anhand dessen einzelne Teile hergestellt werden sollen. Durch einen solchen Plan wird auch die
Anzahl der einzelnen Werkstücke vorgegeben. Auch das Material der Werkstücke kann auf diese Weise vorgegeben sein .
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Werkstückbearbeitungsanlage sieht vor, dass in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ein Regelkreis zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und/oder zur Regelung der Drehzahl des Werkzeugs in Antwort auf mindestens eine erfasste Prozess-Antwortgröße realisiert ist. Somit wird noch während des Bearbeitungsprozesses sofort auf
Änderungen der erfassten Prozess-Antwortgröße reagiert, wodurch ein optimales Bearbeitungsergebnis realisiert werden kann.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen :
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine
Werkstückbearbeitungsanlage in Form einer Plattenaufteilsäge ;
Figur 2 eine Ansicht von vorne auf einen Sägewagen der
Plattenaufteilsäge von Figur 1 ; Figur 3 eine Draufsicht auf den Sägewagen von Figur 2 ;
Figur 4 ein Funktionsschaubild zur Erläuterung eines
Verfahrens zum Betreiben der Plattenaufteilsäge von Figur 1; und
Figur 5 ein Flussdiagramm des Verfahrens von Figur 4. In Figur 1 trägt eine Werkstückbearbeitungsanlage in Form einer Plattenbearbeitungsanlage insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie ist vorliegend als Plattenaufteilsäge ausgebildet, mit der großformatige plattenförmige Werkstücke 12 oder Werkstückstapel durch Sägevorgänge in kleinere Werkstücke 14 aufgeteilt werden können. In anderen Ausführungsformen ist die Plattenbearbeitungsanlage nicht als
Plattenaufteilsäge sondern als Fräseinrichtung und/oder als Bohreinrichtung zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke ausgebildet. Derartige Anlagen werden auch als
„Nestinganlagen" bezeichnet. Außerdem sind auch beliebige Kombinationen der genannten Typen von
Plattenbearbeitungsanlagen möglich. Grundsätzlich sind aber auch ganz andere Arten von Werkstückbearbeitungsanlagen denkbar, beispielsweise ganz allgemein Bohraggregate oder CNC-Fräsaggregate .
Die Plattenaufteilsäge 10 umfasst einen Zuführtisch 16, der üblicherweise als Rollentisch ausgebildet ist. An den
Zuführtisch 16 schließt sich ein Maschinentisch 18 an, und an diesen schließt sich wieder ein Entnahmetisch 20 an, der in dem beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel aus vier voneinander separaten Segmenten (ohne Bezugszeichen) besteht. Der Maschinentisch 18 und der Entnahmetisch 20 sind vorzugsweise als Luftkissentische ausgebildet.
In dem Maschinentisch 18 ist ein in Figur 1 durch eine strichpunktierte Linie 22 angedeuteter Sägespalt vorhanden. Unterhalb von diesem ist ein Sägewagen 24 angeordnet, der entsprechend einem Doppelpfeil 26 mittels eines nicht gezeichneten Vorschubantriebs bewegt werden kann. Oberhalb von dem Maschinentisch 18 ist ein Druckbalken 28
angeordnet. Dieser kann senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 1 bewegt werden. Im Bereich des Zuführtisches 16 ist ein Programmschieber 30 angeordnet, der entsprechend einem Doppelpfeil 32 bewegt werden kann. An dem Programmschieber 30 sind wiederum mehrere Spannzangen 34 befestigt, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 1 nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist.
Zu der Plattenaufteilsäge 10 gehört ferner ein
Bedienterminal 36, das vorliegend durch eine Tastatur 38 und einen Bildschirm 40 gebildet wird, sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung 42, die nur symbolisch durch ein
Quadrat angedeutet ist. Die Steuer- und Regeleinrichtung 42 steuert und regelt den Betrieb der Plattenaufteilsäge 10. Hierzu erhält sie Signale von verschiedenen
Sensoreinrichtungen, darunter die in Figur 1 symbolisch gezeichneten Sensoreinrichtungen 44 und 46, welche jeweils wieder mehrere einzelne Sensoren umfassen können, und auf die weiter unten noch stärker im Detail eingegangen werden wird. Angesteuert werden von der Steuer- und
Regeleinrichtung insbesondere der Programmschieber 30, die Spannzangen 34, der Sägewagen 24 mit den darauf
befindlichen Sägen und der Druckbalken 28.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 42 verfügt unter anderem über einen Prozessor 48 und einen Speicher 50. Bei der Steuer- und Regeleinrichtung 42 kann es sich beispielsweise um einen üblichen PC handeln. In dem Speicher 50 ist
Software abgespeichert, welche zur Ausführung von unterschiedlichen Verfahren programmiert und ausgebildet ist .
Der Sägewagen 24 sowie Teile des Maschinentisches 18 sind in den Figuren 2 und 3 etwas stärker detailliert gezeigt. Der Sägewagen 24 umfasst einen plattenförmigen
Werkzeughalteabschnitt 52, der mittels eines nicht
gezeigten und zum Vorschubantrieb gehörenden Antriebsmotors auf Schienen 54, die an einer Stützstruktur (nicht
dargestellt) des Maschinentisches 18 befestigt sind, gemäß des Doppelpfeils 26 bewegbar ist. Der
Werkzeughalteabschnitt 52 trägt zwei rotierende Werkzeuge in Form eines Hauptsägeblattes 56 und eines
Vorritzsägeblattes 58. Sie sind in vertikaler Richtung bewegbar, um eine gewünschte Eingreiftiefe in den Stapel von Werkstücken 12 herzustellen. Die beiden Antriebe für das Hauptsägeblatt 56 und das Vorritzsägeblatt 58 tragen in Figur 3 die Bezugszeichen 60 und 62. Die beiden Antriebe 60 und 62 werden ebenfalls von der Steuer- und
Regeleinrichtung 42 so angesteuert, dass diese mit einer ganz bestimmten Drehgeschwindigkeit rotieren.
Die in Figur 1 gezeichneten Sensoreinrichtungen 44 und 46 dienen zur Erfassung einer Vorschubgeschwindigkeit V f des Sägewagens 24 sowie zur Erfassung einer Leistung P v
(beispielsweise in Form einer Stromaufnahme) des
Vorschubantriebs des Sägewagens 24. Die Sensoreinrichtungen 44 und 46 können beispielsweise im Bereich eines (nicht dargestellten) Antriebsmotors des Sägewagens 24 angeordnet sein. In den Figuren 2 und 3 sind weitere Sensoreinrichtungen 64-72 gezeichnet. Die Sensoreinrichtung 64 dient zur Erfassung einer Temperatur T s des
Hauptsägeblatts 56. Sie ist am Werkzeughalteabschnitt 52 des Sägewagens 24 hinter dem Hauptsägeblatt 56 angeordnet und kann berührungslos, beispielsweise mittels
Thermographie arbeiten. Alternativ kann ein
Temperatursensor beispielsweise in Form eines
Thermoelements auf dem Hauptsägeblatt 56, vorzugsweise in der Nähe des radial äußeren Randes angeordnet sein.
Die Sensoreinrichtung 66 dient zur Erfassung eines Abstands zwischen dem Hauptsägeblatt 56 und dem
Werkzeughalteabschnitt 52, woraus im Betrieb der
Plattenaufteilsäge 10 von der Steuer- und Regeleinrichtung 42 eine Auslenkung A s des Hauptsägeblatts 56 relativ zu einer Nulllage sowie ein Schwingungswert dA s
(beispielsweise eine Frequenz) des Hauptsägeblatts 56 ermittelt wird. Sie ist vorliegend ebenfalls am
Werkzeughalteabschnitt 52 des Sägewagens 24 angeordnet und erfasst den Abstand berührungslos beispielsweise mittels Ultraschall. Die Sensoreinrichtung 68 dient zur Erfassung eines Schwingungswerts dA w (beispielsweise einer Frequenz) des Werkzeughalteabschnitts 52 selbst. Sie ist ebenfalls am Werkzeughalteabschnitt 52 angeordnet und kann
beispielsweise einen üblichen Schwingungssensor umfassen.
Die Sensoreinrichtung 70 dient zur Erfassung einer Drehzahl N s des Hauptsägeblatts 56. Sie ist vorzugsweise im Bereich des Antriebs 60 angeordnet oder in diesen integriert. Die Sensoreinrichtung 72 schließlich dient zur Erfassung einer Leistung P s beispielsweise in Form einer Stromaufnahme des Antriebs 60 des Hauptsägeblatts 56. Diese ist vorliegend ebenfalls als im Bereich des Antriebs 60 angeordnet
gezeichnet. Sie kann auch in den Antrieb 60 integriert sein, kann aber auch entfernt vom Antrieb 60 beispielsweise im Bereich einer Ansteuerung des Antriebs 60 angeordnet sein .
Ein Bearbeitungsprozess läuft ganz allgemein wie folgt ab: Der Stapel von Werkstücken 12 wird an einem in
Zuführrichtung hinteren Rand von den Spannzangen 34 des
Programmschiebers 30 ergriffen und durch eine Bewegung des Programmschiebers 30 sukzessive dem Maschinentisch 18 bzw. dem Sägewagen 24 zugeführt, wo er durch eine Bewegung des Sägewagens 24 gemäß dem Doppelpfeil 26 durch einen
Vorschnitt mittels des Vorritzsägeblatts 58 geritzt und durch einen anschließenden Hauptschnitt mittels des
Hauptsägeblatts 56 aufgeteilt wird. Während der Bearbeitung durch das Hauptsägeblatt 56 und das Vorritzsägeblatt 58 wird der Werkstückstapel 12 durch den Druckbalken 28 gegen den Maschinentisch 18 gedrückt und hierdurch festgelegt.
Eine Bedienperson, die in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 76 bezeichnet ist, kann die aufgeteilten Werkstücke 14 am Entnahmetisch 20 entnehmen. Im Einzelnen wird der oben beschriebene Bearbeitungsprozess jedoch gemäß dem in Figur 4 gezeichneten Funktionsschaubild durchgeführt: in einem Funktionsblock 74 wird von der
Bedienperson eine Bearbeitungsaufgabe vorgegeben. Hierzu gibt die Bedienperson 76 Werte für Prozess-Vorgabegrößen an der Tastatur 38 des Bedienterminals 36 ein, wobei diese Prozess-Vorgabegrößen die Rahmenbedingungen des vorgesehenen Bearbeitungsprozesses definieren. Im
Funktionsblock 74 werden Werte von Prozess-Vorgabegrößen aber auch von einem (nicht dargestellten)
Produktionsleitsystem definiert oder automatisch auf der
Basis der von der Bedienperson 76 eingegebenen oder von dem Produktionsleitsystem definierten Prozess-Vorgabegrößen ermittelt . Das oben erwähnte Produktionsleitsystem kann beispielsweise ein System sein, welches einen Schnittplan generiert hat, anhand dessen einzelne Teile beispielsweise für Möbel aus den einzelnen Platten des Werkstückstapels 12 hergestellt werden sollen. Durch einen solchen Schnittplan wird auch die Anzahl der einzelnen Platten des Werkstückstapels 12 und damit die Höhe des Werkstückstapels 12 vorgegeben. Auch das Material der Werkstücke kann auf diese Weise vorgegeben sein. Denkbar wäre aber auch, dass im Grunde sämtliche Prozess-Vorgabegrößen von dem Produktionsleitsystem an die Werkstückbearbeitungsanlage, vorliegend also an die Steuer- und Regeleinrichtung 42 der Plattenaufteilsäge 10,
übermittelt werden.
Zu den im Funktionsblock 74 zur Definition der
Bearbeitungsaufgabe dienlichen Prozess-Vorgabegrößen gehören : das Material der Werkstücke des Werkstückstapels 12 sowie die Dicke bzw. Höhe des Werkstückstapels 12. Die vorgenannten Größen sind also solche, die Eigenschaften des Werkstückstapels 12
charakterisieren .
Typ und Art sowie Zustand und/oder Alter bzw. Laufzeit des Hauptsägeblatts 56, also Größen, die Eigenschaften des Werkzeugs charakterisierenden.
Die sogenannte Eingreiftiefe des Werkzeugs in das Werkstück .
(4) Ein Qualitätsziel am bearbeiteten Werkstück. Dieses Qualitätsziel kann beispielsweise den Wert „sehr gut", „gut", „befriedigend" aufweisen. Möglich sind aber auch feinere Abstufungen des Qualitätsziels, beispielsweise in Form von Noten oder Punkten.
Möglich ist auch, dass das Qualitätsziel durch mehrere Qualitätsmerkmale beschrieben wird, und dass aus diesen beispielsweise nach einem
vorgegebenen Gewichtungsschlüssel ein Wert für ein Gesamt-Qualitätsmerkmal ermittelt wird. Darüber hinaus ist es möglich, weitere in der Praxis übliche Werte für Qualitätsmerkmale beispielsweise für die Bewertung von Kantenausbrüchen und von Lageabweichungen einer bearbeiteten Oberfläche zu verwenden .
Entsprechend der im Funktionsblock 74 definierten Werte der Prozess-Vorgabegrößen wird in einer Datenbank 78 ein
Datensatz ausgewählt. Die in der Datenbank 78
abgespeicherten Datensätze verknüpfen Grenzen G± von Prozess-Antwortgrößen mit spezifischen Werten von Prozess- Vorgabegrößen. Die Auswahl des Datensatzes erfolgt so, dass die im Funktionsblock 74 definierten Werte der Prozess- Vorgabegrößen des vorgesehenen Bearbeitungsprozesses möglichst gut mit den Werten der entsprechenden Prozess- Vorgabegrößen des ausgewählten Datensatzes übereinstimmen. Dabei wird gemäß einer Rangfolge vorgegangen, wobei
bevorzugt das Qualitätsziel am bearbeiteten Werkstück oberste Priorität hat.
Die Prozess-Antwortgrößen sind solche Größen, die sich während der Durchführung des Bearbeitungsprozesses als Reaktion auf die Prozess-Vorgabegrößen ergeben und die von den Sensoreinrichtungen 64-72 erfasst bzw. von der Steuer- und Regeleinrichtung 42 ermittelt werden. Die in den
Datensätzen der Datenbank 78 enthaltenen Grenzen der
Prozess-Antwortgrößen definieren solche Werte der Prozess- Antwortgrößen, die bei dem spezifischen und durch die
Prozess-Vorgabegrößen definierten Bearbeitungsprozess nicht überschritten bzw. unterschritten werden sollen.
Es versteht sich, dass die Datensätze der Datenbank die spezifischen Werte von Prozess-Vorgabegrößen nicht nur mit Grenzen von Prozess-Antwortgrößen, sondern mit weiteren Größen verknüpfen können. Beispielsweise kann auch eine Drehzahl des Hauptsägeblatts 56 und/oder des
Vorritzsägeblatts 58 sowie eine Vorschubgeschwindigkeit des Sägewagens 24 mit den Prozess-Vorgabegrößen verknüpft sein und auf diese Weise für den vorgesehenen Bearbeitungsprozess zumindest als Startwert vorgegeben werden .
Ein Funktionsblock 80 symbolisiert die Durchführung des eigentlichen Bearbeitungsprozesses, wie er oben bereits allgemein beschrieben wurde.
Ein Funktionsblock 82 symbolisiert eine Prozessüberwachung für den Bearbeitungsprozess 80. Hierzu werden mittels der Sensoren 64-72 die Temperatur T s des Hauptsägeblattes 56, die Auslenkung A s sowie der Schwingungswert dA s des
Hauptsägeblatts 56, der Schwingungswert dA w des
Werkzeughalteabschnitts 52, die Drehzahl N s des
Hauptsägeblatts 56, und die Stromaufnahme P s des Antriebs 60 des Hauptsägeblatts 56 erfasst bzw. ermittelt, sowie mittels der Sensoreinrichtungen 44 und 46 die
Vorschubgeschwindigkeit V f des Sägewagens 24 sowie die Stromaufnahme P v des Antriebs des Sägewagens 24 erfasst bzw. ermittelt. In diesem Funktionsblock 82 werden also die Prozess-Antwortgrößen erfasst bzw. ermittelt.
Ein Funktionsblock 84 symbolisiert den während der
Durchführung des Bearbeitungsprozesses erfolgenden
kontinuierlichen Vergleich der erfassten bzw. ermittelten Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s , und P s mit den Grenzen Gi , die durch den aus der Datenbank 78 für den spezifischen Bearbeitungsprozess ausgewählten Datensatz vorgegeben wurden. Diese vom spezifischen Bearbeitungsprozess
abhängigen Grenzwerte G± werden im Funktionsblock 86 bereitgestellt. Darüber hinaus steht der Funktionsblock 84 auch für einen Vergleich der im Funktionsblock 82 erfassten bzw. ermittelten Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s , und P s mit absoluten und insoweit fest vorgegebenen Grenzwerten G x , die in einem Funktionsblock 88 bereitgestellt werden. Diese absoluten Grenzwerte G x hängen nicht vom spezifischen Bearbeitungsprozess bzw. von dem für diesen ausgewählten Datensatz ab, sondern sind starr für die spezifische
Werkstückbearbeitungsanlage, vorliegend also die
Plattenaufteilsäge 10, vorgegeben.
Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs im Funktionsblock 84 wird im Funktionsblock 90 eine Aktion ausgelöst. Diese besteht vorliegend in einer Veränderung der
Vorschubgeschwindigkeit V f des Sägewagens 24. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform einer
Werkstückbearbeitungsanlage, bei der das Werkzeug stationär und stattdessen das Werkstück relativ zum Werkzeug bewegt wird, würde die Aktion in einer Veränderung der
Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks bestehen. Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform könnte die Aktion auch eine Veränderung der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Werkzeugs, vorliegend also des Hauptsägeblatts 56, umfassen.
In dem Funktionsblock 84 werden, wie oben bereits erwähnt wurde, mehrere Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s mit entsprechenden Grenzwerten G± und G x verglichen. Die Aktion im Funktionsblock 90 hängt davon ab, ob nur eine der
Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s den entsprechenden Grenzwert G± bzw. G x überschreitet, oder ob gleichzeitig mehrere der erfassten bzw. ermittelten Prozess- Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s ihre jeweiligen Grenzwerte G± überschreiten. Im letztgenannten Fall wird die Aktion entsprechend einer Rangfolge der Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s ausgewählt. Die Rangfolge ist dabei bevorzugt wie folgt:
1. Auslenkung A s des Hauptsägeblatts 56,
2. Schwingungswert dA s des Hauptsägeblatts 56,
3. Antriebsleistung P s (oberer Grenzwert) des Antriebs 60 des Hauptsägeblatts 56,
4. Temperatur T s des Hauptsägeblatts 56, und schließlich
5. Antriebsleistung P s (unterer Grenzwert).
Grundsätzlich ist hier jedoch anzumerken, dass diese
Rangfolge nicht starr sein muss. Vielmehr kann sie abhängen von der Bearbeitungsaufgabe (Funktionsblock 74) sowie vom
Wunsch der Bedienperson 76 und deren Prioritäten.
Beispielsweise kann die Bedienperson 76 oder das
Produktionsleitsystem eine möglichst kurze Prozesszeit höher oder niedriger priorisieren als eine möglichst hohe
Bearbeitungsqualität. Abhängig hiervon könnte sich die
Rangfolge entsprechend verändern.
Überschreitet die Auslenkung A s des Hauptsägeblattes 56 einen entsprechenden Grenzwert G As , wird die
Vorschubgeschwindigkeit V f um einen Wert xi reduziert.
Dabei wird zusätzlich die um einen Wert xi reduzierte
Vorschubgeschwindigkeit V f mit einem minimal zulässigen Zahnvorschub f z für den aktuellen Bearbeitungsprozess, also vorliegend die aktuelle Zerspanungsaufgabe, verglichen. Der Zahnvorschub f z ist dabei wie folgt definiert: f z = V f / ( z * Ns) wobei V f = Vorschubgeschwindigkeit
z = Anzahl der Zähne des Werkzeugs
N s = Drehzahl des Werkzeugs Wird bei reduzierter Vorschubgeschwindigkeit V f der minimal zulässige Zahnvorschub f z erreicht oder unterschritten, wird die Bedienperson 76 beispielsweise durch eine
entsprechende Anzeige auf dem Bildschirm 40 des
Bedienterminals 36 zu einem Werkzeugwechsel aufgefordert. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform erfolgt der
Werkzeugwechsel automatisch. Voraussetzung hierfür ist das Vorhandensein eines entsprechenden automatischen
Werkzeugwechslers sowie eines Werkzeugmagazins. Überschreitet der Schwingungswert dA s einen entsprechenden Grenzwert GdAs, wird die Vorschubgeschwindigkeit V f um einen Wert X2 erhöht. Führt dies nicht zu einer Reduktion des Schwingungswerts dA s , wird die Vorschubgeschwindigkeit V f beispielhaft um einen Wert 2 * X2 reduziert.
Überschreitet die Antriebsleistung P s des Antriebs 60 des Hauptsägeblatts 56 einen oberen Grenzwert G Ps max , wird die Vorschubgeschwindigkeit V f um einen Wert X3 reduziert. Auch hier wird zusätzlich die um den Wert X3 reduzierte
Vorschubgeschwindigkeit V f mit einem minimal zulässigen Zahnvorschub f z für die aktuelle Zerspanungsaufgabe verglichen. Wird bei reduzierter Vorschubgeschwindigkeit V f der minimale Zahnvorschub f z erreicht oder unterschritten, wird wiederum ein Werkzeugwechsel angeregt bzw. automatisch durchgeführt .
Überschreitet die Temperatur T s des Hauptsägeblatts 56 einen Grenzwert G Ts , wird zunächst geprüft, ob eine Dicke des Werkstückstapels 12 einen Grenzwert überschreitet. Ist dies der Fall, wird die Vorschubgeschwindigkeit V f um einen Wert X4 erhöht. Führt dies nicht zu einer Reduzierung der Temperatur T s , wird die Vorschubgeschwindigkeit V f hier beispielhaft um einen Wert 2 * x 4 reduziert.
Unterschreitet die Antriebsleistung P s des Antriebs 60 des Hauptsägeblatts 56 einen unteren Grenzwert G Ps m i n , wird die Vorschubgeschwindigkeit V f um einen Wert X5 erhöht.
Anders ausgedrückt, werden für die vier Prozess- Antwortgrößen A s , dA s , P s und T s insgesamt fünf Vergleiche mit entsprechenden Grenzwerten G± durchgeführt, was im Grunde und dem Prinzip nach fünf separaten Regelkreisen entspricht. Diese Regelkreise sind entsprechend der oben aufgeführten Rangfolge priorisiert. Es versteht sich, dass dann, wenn keiner der Grenzwerte G± bzw. G x überschritten bzw. unterschritten wird, keine Aktion erfolgt.
Oben wurde erwähnt, dass die Aktion in einer Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit V f um Werte X1-X5 bestehen kann. Die Größe der Werte X1-X5 kann entweder starr vorgegeben sein, oder sie kann im Funktionsblock 90 anhand eines mathematischen Prozessmodells, einer Kennlinie oder eines mehrdimensionalen Kennfelds abhängig vom Umfang der
Überschreitung des Grenzwerts ermittelt werden. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, erfolgt vom Funktionsblock 82 eine Rückmeldung zur Datenbank 78. Damit hat es
Folgendes auf sich: wird durch den Vergleich im
Funktionsblock 84 festgestellt, dass von einer der Prozess- Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s der entsprechende Grenzwert G± überschritten bzw. unterschritten wird, wird ein neuer
Datensatz generiert und in die Datenbank 78 eingespeist und dort abgespeichert, welcher die aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs im Funktionsblock 84 veränderte
Vorschubgeschwindigkeit V f als Startwert in Form einer Prozess-Vorgabegröße mit den anderen Prozess-Vorgabegrößen und Grenzwerten verknüpft.
In Figur 4 nicht dargestellt, jedoch ebenfalls möglich ist, dass die Vorschubgeschwindigkeit V f während eines
Bearbeitungsprozesses oder während unmittelbar
aufeinanderfolgender Bearbeitungsprozesse am gleichen oder am selben Werkstück bzw. Werkstückstapel so geregelt wird, dass mindestens eine der erfassten Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s den entsprechenden Grenzwert G± gerade nicht erreicht. Es wird also eine solche Regelung
realisiert, bei der die Vorschubgeschwindigkeit
selbstlernend an die optimale (maximale)
Vorschubgeschwindigkeit herangeführt wird. Weiterhin möglich ist, dass die Vorschubgeschwindigkeit V f während eines Bearbeitungsprozesses oder während
unmittelbar aufeinanderfolgender Bearbeitungsprozesse am gleichen Werkstück bzw. Werkstückstapel so geregelt wird, dass die erfassten Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s die abgespeicherten und mit dem Qualitätsziel verknüpften Prozess-Antwortgrößen nicht überschreiten. Es wird also eine solche Regelung realisiert, der die
Vorschubgeschwindigkeit V f an die optimale (maximale)
Vorschubgeschwindigkeit für das vorgegebene Qualitätsziel unter Berücksichtigung des fortschreitenden
Werkzeugverschleißes reduziert wird.
In Figur 5 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur
Realisierung des oben im Zusammenhang mit Figur 4
erläuterten Funktionsprinzip dargestellt. Das Verfahren beginnt in einem Block 102. In einem Block 104 werden die Prozess-Vorgabegrößen definiert, entsprechend dem
Funktionsblock 74. In einem Block 106 werden die Datensätze aus der Datenbank 78 abgerufen. In einem Block 108 werden die entsprechenden Grenzen G± für die Prozess-Antwortgrößen aus den Datensätzen extrahiert. Im Block 110 wird der eigentliche Bearbeitungsprozess gestartet, entsprechend dem Funktionsblock 80 von Figur 4. In einem Block 112 werden die Prozess-Antwortgrößen T s , A s , dA s , dA w und P s erfasst, entsprechend dem Funktionsblock 82 von Figur 4.
In einem Block 114 werden die erfassten Prozess- Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s mit den entsprechenden Grenzen G± verglichen. Erreicht keine der Prozess- Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s den jeweiligen Grenzwert G±, erfolgt in einem Block 116 keine Reaktion. Andernfalls erfolgt in einem Block 118 eine Aktion, beispielsweise in Form einer Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit V f des Sägewagens 24. Anschließend werden in 120 die Prozess- Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s mit den entsprechenden festen Grenzen G x verglichen. Erreicht keine der Prozess- Antwortgrößen T s , A s , dA s und P s den jeweiligen Grenzwert G x , erfolgt in einem Block 122 keine Aktion. Andernfalls erfolgt in einem Block 124 eine Aktion, wiederum
beispielsweise in Form einer Veränderung der
Vorschubgeschwindigkeit V f des Sägewagens 24.
In einem Block 126 wird geprüft, ob es zuvor zu einer
Überschreitung bzw. Unterschreitung der Grenzwerte G± bzw. G x gekommen ist. Ist die Antwort ja, wird im Block 128 geprüft, ob die Bearbeitungsqualität, die durch den
Bearbeitungsprozess am Werkstück erzielt wurde, in Ordnung ist. Hierzu kann die Bedienperson 76 ein bearbeitetes
Werkstück 14 inspizieren und eine entsprechende Beurteilung („sehr gut", „gut", „befriedigend", „nicht gut")
beispielsweise mittels der Tastatur 38 oder einer anderen Art von Eingabeeinrichtung (beispielsweise Spracherkennung) der Steuer- und Regeleinrichtung 42 mitteilen. Denkbar bei einer nicht dargestellten Ausführungsform wäre jedoch auch, dass ein bearbeitetes Werkstück mittels einer
automatisierten Einrichtung einer Qualitätskontrolle unterzogen wird. Eine solche automatisierte Einrichtung könnte beispielsweise eine oder mehrere CCP-Kameras
und/oder Tastsensoren umfassen. In diesem Falle würde diese automatisierte Einrichtung das Ergebnis der
Qualitätskontrolle automatisch der Steuer- und
Regeleinrichtung mitteilen. Ist das bearbeitete Werkstück 14 in Ordnung, wird in einem Block 130 ein neuer Datensatz erzeugt, der die aufgrund des Überschreitens bzw.
Unterschreitens eines Grenzwerts G± bzw. G x veränderte Vorschubgeschwindigkeit V f als Prozess-Vorgabegröße
enthält, und dieser Datensatz wird in die Datenbank 78 eingespeist und dort abgespeichert. Auf diese Weise kann diese veränderte Vorschubgeschwindigkeit V f als neue
Prozess-Vorgabegröße bei einem entsprechenden künftigen vorgesehenen Bearbeitungsprozess eingesetzt werden.
Das Verfahren endet in einem Block 132.
Dabei versteht sich grundsätzlich natürlich, dass dann, wenn während des Bearbeitungsprozesses ein Grenzwert überschritten und eine Aktion ausgelöst wird, zu einem späteren Zeitpunkt während des selben Bearbeitungsprozesses dann, wenn der Grenzwert nicht mehr überschritten wird, die Aktion wieder rückgängig gemacht werden kann.