專利名稱：用于在機械加工設備和傳遞裝置之間交換信息的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在機械加工設備(例如車床、銑床、電火 花腐蝕機、線腐蝕機或者諸如此類)和傳遞裝置(例如機器人)之 間交換信息的系統，所述傳遞裝置用于遞送還未經機械加工的(毛 坯)或者部分經機械加工的工件或者工具到機械加工設備，或者從 機械加工設備移除經機械加工的工件或者工具.傳遞裝置尤其被用 于大規模生產是不可能的情況、即用于制造小量的經機械加工的產 品，由此經常必須對不同工件進行機械加工，對于所述工件的機械 加工需要特殊的工具.
背景技術：
所述傳遞裝置執行工件和/或工具的更換，由此必須保證所述傳 遞裝置和所述機械加工設備被協調到以下程度，即它們的特定操作 步驟被同步化.機械加工設備和傳遞裝置都裝配有用于控制它們的 操作順序的控制單元，由此所述機械加工設備的控制單元控制機械 加工操作的順序。為確保機械加工設備和傳遞裝置的可靠的和正確 的協作，它們的特定控制單元必須分別執行對信息和數據的交換. 這樣的信息交換可以以不同的方式執行。傳遞裝置可以通過它的控 制單元傳輸信息到機械加工設備的控制單元，或者機械加工設備可 以傳輸信息到傳遞裝置的控制單元.根據所傳輸的信息，隨后執行 對所述機械加工設備和所述傳遞裝置的同步化和步進計時.然而， 也有可能為控制所述機械加工設備和所述傳遞裝置而提供髙級的系
在此，應該考慮到這樣的情況作為所謂的主機執行的機械加 工設備響應于機械加工步驟而將信息傳輸到傳遞裝置，所述機械加 工步驟經由所述機械加工設備來執行從而激活傳遞裝置.由于在實 際應用中有許多通過附加傳遞裝置而升級了的機械加工設備，所述 情況在實際中將經常出現.
分別在所述機械加工設備的控制單元和所述傳遞裝置的控制單 元之間的信息交換和通信通常通過所述機械加工設備和所述傳遞裝
置的特定接口來實現.為確保所述機械加工設備的控制單元和所述 傳遞裝置的控制單元之間的通信順利地進行，所述特定接口必須彼 此適配.
最近的文獻CH 681 397 A5公開了一種由數控機床和分配給其 的控制單元所組成的制造裝配，由此工具和工件在箱(magazine) 中被接收，所述工具和工件被安裝在統一的支持構件上并且借助于 裝卸(handling)設備(傳遞裝置)向和從所述機床傳遞.所述工具 和工件適合于在機床的良好限定的位置中被鉗緊.所述支持構件配 備有電子存儲介質，所述電子存儲介質包含用于標識工具和工件和 控制機床中的機械加工操作的數據.包含于所述存儲介質中的數據 可以由數據處理單元讀取，所述數據處理單元是裝卸設備的部分， 并且與所述機床的控制單元在搮作上相連接.通用的接口被提供用 于在機床和裝卸設備之間的通信.借助于所述接口，控制單元可以 提取所需工件的指定，其中之后執行傳遞.在傳遞期間，被存儲于 所述存儲介質中并且包含用于對所述工件進一步機械加工的信息的 數據被傳遞給所述控制單元.
文獻DE 39 38 950 Al涉及一種用于數控機械加工的系統，所述 系統由一組相互連接的NC機組成，由此機械加工程序在所述系統的 NC機之間被交換，并且被共同使用.數據傳遞接口 (例如RS-232C 接口形式)被分配給所述NC機，用于與外部裝置通信并且因此向和 從外部裝置傳遞數據.通過所述接口，程序加栽請求從一個NC機被 傳輸給另一 NC機，其結果是所請求的機械加工程序從存儲介質中被 取出并且被饋入所選擇的NC機.所述文獻沒有涉及工件和/或工具 的傳遞，但是涉及了在NC機之間機械加工程序的傳遞.
文獻DE 43 23 950 Al涉及用于控制工具的移動和/或過程的方 法和設備，所述工具沿著預定的路徑通過機械手被移動.所述移動 和/或過程通過函數發生器同步地來控制并且與沿某一路徑的饋給運 作疊加.所述移動和/或過程的函數被輸入到有相同的或者至少成比 例的大小的函數段(function section)中，并且至少部分被存儲.在 初始化之后，同步地實施對函數段的重復循環執行.函數段基于至 少在所述函數段的周期被保存在存儲器種的參數被計算.因此，所 述文獻涉及在機械加工操作期間工具的移動和/或過程的同步化.
文獻WO 98/44399A2涉及一種對面向安全的控制系統編程的方 法，由此用于鏈接軟件宏形式的輸入信號和輸出信號的面向安全的 控制規則被存儲在控制系統的站(station)中.指令通過編程裝置被 傳輸到所述站，通過所述編程裝置調用包舍在用于分配輸入和輸出 信息宏中的的命令序列.因此，所述文獻公開了關于(通用)控制 單元的宏的使用.
文件US 6,145,020 A涉及一種微控制單元.因此，建議使用打 印機接口作為優選的接口 (串行的和并行的；Centronics和RS-232C 和RS-449)用于將外圍的(控制)裝置連接到所述微控制單元.
發明內容
鑒于根據現有技術的最近文獻CH 681 397 A5,本發明的目標是 提供一種用于在機床和傳遞裝置之間交換信息的系統，其中信息的 交換可以毫無困難地被執行，并且所述系統允許不需相當大的努力 而用傳遞裝置對機床后續升級.尤其，即使是在對機床升級的情況 下，也應該能夠以盡可能容易的方式激活傳遞裝置.
根據本發明，所述目標通過如在權利要求1中所定義的系統來 實現.從屬權利要求2至13示出根據權利要求1的系統的特定實施 例.
根據本發明，公開了一個用于在機床和傳遞裝置之間交換信息 的系統，所述傳遞裝置用于向機床饋入毛坯或者預機械加工的工件 或者工具、或者從機床移除經機械加工的產品或者工具，由此所述 機床包括控制單元和接口，由此所述控制單元監視和控制機床的機 械加工狀態、并且通過接口向傳遞裝置傳輸關于機床的機械加工狀 態的信息以激活傳遞裝置，所述傳遞裝置通過分配給它的接口接收 信息并且通過分配給它的控制單元處理所述信息并且響應于所述信 息而起作用.特別地使用打印機接口作為機床的接口，這種用于連 接打印機的接口通常在機床中被提供用于打印協議或過程數據；因 此，如果機床通過添加傳遞裝置被升級，則該接口可以無需進一步 的支出而被用于向傳遞裝置饋入信息以便激活所述傳遞裝置.
因此，根據本發明，機床的控制單元的被提供用于打印機的接 口分別用于"打印"和發布指令.現有的接口的編程可以通過ISO 代碼簡單地被實施.在傳遞裝置的末端，相應的預定的協議的激活
被發起.這樣的接口有利地獨立于要傳遞的工件的位置的數量.所
述接口可以是串行打印機接口 /特別是RS-232/422接口 ，或是并行打 印機接口 ，特別是Centronics接口 .
關于通過機床機械加工的狀態的信息有利地包含用于工件和/或 工具的傳遞指令.這樣的傳遞指令優選地包含工件和/或工具的箱位 置號和定位位置、和/或傳遞裝置的回轉(pivoting)動作，這種信息 是對于在機床處交換部件所必需的信息.
尤其，在根據本發明的系統中，同步化裝置附加地被提供用于 對機床和傳遞裝置協調和步進計時.在所有情況下，所述同步化裝 置優選地均包含機床和傳遞裝置的數字輸入/輸出端。尤其，所述同 步化裝置也被用于分別響應于所發出的信息和所發出的傳遞指令而 反饋握手(handshaking);這是必需的，因為打印機接口是單向的。 類似于打印機接口 ，數字輸入/輸出端通常已經存在于機床中并且允 許來自控制單元的信號被送出或者被讀入到所述控制單元中.
機床的打印機接口的初始化優選地通過加栽用于發布信息到傳 遞裝置的宏來執行； 一旦接收到信息，傳遞裝置的控制單元就通過 激活相應的協議來起作用.正如先前所提到的，如栽宏可以簡單地 由機床的操作員通過對適當的ISO代碼編程來執行.
尤其，所述傳遞裝置作為對其控制單元已經從機床的打印機接 口接收到了交換指令的響應而執行對工件或工具的交換.
此外，可以規定，所述機床通過發送相應的信號到其數字輸出 端來用信號通知工件和/或工具的交換準備就緒；所述信號被饋入 傳遞裝置的數字輸入端并且一旦所述機床不再準備交換就立即被重 置。然而，也可以規定所述機床的控制單元生成請求交換工件或工 具的循環重復信號，所述信號被發送到打印機接口.通過這些特征， 可以保證， 一旦所述機床不再準備用于交換工件或工具，所述交換 指令就被清除，因此，提高了所述機床以及所述傳遞裝置的安全性.
優選地，所述機床的控制單元與校驗和一起發出交換信號到所 述打印機接口.通過所述校驗和，保證所述所傳輸的信息的數據完 整性.
在所述機床側，提供包舍所述機床的控制單元、打印機接口和 數字輸入端/輸出端的控制架，而在所述傳遞裝置側，提供包含所述
傳遞裝置的控制單元、打印機接口和數字輸入端/輸出端的控制架. 因此，所述機床的控制架和所述傳遞裝置的控制架優選地形成一個
單一的單元，所述單元可以作為所述機床或所述傳遞裝置的附加； 然而，所述單元也可以被內置于所述機床和所述傳遞裝置中，或者 可以是獨立的自由立式架.
通過下面的詳細的描述和附困，前述的以及更進一步的本發明 特征和細節對于本領域技術人員而言甚至更為顯然，所述附困借助 于例子描繪本發明的特征；因此在附圖中，
圖1示出帶有機床和傳遞裝置的根據本發明的系統的方框困；
和
圖2示出用于解釋在圖1中所示的根據本發明的系統的操作的 流程圖.
具體實施例方式
接下來，將借助于優選的實例并且參考附圖詳細地解釋本發明。
圖1示出根據本發明的系統的方框圖。所述系統包含機床1和 傳遞裝置11,所述機床l可以是車床、銑床、電火花腐蝕機、線腐 蝕機或諸如此類.所述傳遞裝置11例如可以被設計成適合于向機床 1遞送毛坯工件或工具，或者適用于從機床1移除經機械加工過的工 件或工具的機器人，在所述機床1和所述傳遞裝置11之間的協作通 過它們之間的信息交換來完成。
在所述機床和所述傳遞裝置之間的信息交換可以通過借助于連 續接口執行序列(sequence )來實現，例如Profilbus或者RSM2/RS422 接口可以被用作這種接口，所述接口根據特定的協議來運行.使用 連續接口的優勢是簡單、可靠的連接可以被實現并且不依賴于用 于加栽部件的位置的數量.然而，因此需要適配所述機床的軟件； 這通常只能通過機床的制造商完成，特別是在已經實際應用的機床 的情況下，機床的軟件的適配并不容易可行或者甚至完全不可行，
此外，有可能生成出現在數字輸出端的邏輯位模式，所述邏輯 位模式可以被傳遞裝置用于計算位置.因此，位模式的生成可以由 操作員借助于利用ISO代碼簡單編程來完成.然而，可能發生的是
在現有的機床中不能提供足夠的數字輸出端，并且有時不能對現有 機床添加更多的數字榆出端.所需的數字輸出端的數量依賴于所述 傳遞裝置的存儲區的大小，在所述存儲區中可以存儲所傳輸的信 號.
接下來，作為例子，描述傳達在機床和傳遞裝置之間的交換信 息的簡單實施例，該實施例連循本發明的教導.
正如在困1中可以看出，機床l包含控制架2，所述控制架2包 括控制單元3、串行或并行接口 4和數字輸入/輸出端5，而傳遞裝置 11包含控制架12,所述控制架12包括控制單元13、對應于打印機 接口的串行或并行接口 14、和數字輸入/輸出端15.在實際中，提供 所述機床1和所述傳遞裝置11用的單獨的控制架2、 12，所述單獨 的控制架通常被附于或內建入所述機床1或所述傳遞裝置11，或者 是自由站立的.然而，在圖1中，已經選擇了具有單獨示出的控制 架2和12的表示，以闡明特定的控制單元3和13、接口 4和14以 及數字輸入/輸出端5和15 (通常24V)對所述特定的機床l和傳遞 裝置ll的分配.
此外，在接口 4和14以及數字輸入/輸出端5和15之間的特定 信息或數據流a和b分別可以被看出.
信息流a單向地從機床1的打印機接口 4向傳遞裝置11的接口
14運行。所述信息流包含指令，該指令由于來源于打印機接口 4的
事實而是打印機指令，所述指令請求所述機床的要交換的零件(例 如工件或工具).該信息、即用于激活傳遞裝置11的交換指令a通
過傳遞裝置11的接口 14由傳遞裝置11的控制單元13接收，并且導 致傳遞裝置11的控制單元13激活用于執行不同的操作步驟的協 議，如將參照圖2更詳細闡述.
信息流b在機床1的數字輸入/輸出端5和傳遞裝置11的數字輸 入/輸出端15之間雙向運行，所述信息流b包含用于使機床1和傳遞 裝置ll同步的信號，如也將參照圖2更詳細地闡述，
圖2示出用于說明在圖1中示出的根據本發明的系統的操作的 流程圖。所述流程圖被細分為兩個部分，在任何情況下都分別示出 在機床1側的和在傳遞裝置11側的操作.
首先，在步驟S1中，具有機床l和傳遞裝置11的系統被激活。
由此，搮作員將特定的宏、通常是ISO代碼加栽到機床1的控制單 元3中.結果是控制單元13可以例如在工件的機械加工巳經完成之 后啟動，打印機接口 4可以傳輸"打印請求(print request)"、即 請求交換工件的信息a;"打印請求"和信息a分別被傳遞到傳遞 裝置ll的接口 14.應當理解的是，"打印請求"a的傳輸也可以先 于對工件機械加工而發生以便將要機械加工的工件加栽到機床1 中.而且，"打印請求"a可以被生成用于加栽或者交換工具.
此外，在步驟S1期間，在機床1和傳遞裝置11之間、尤其在 接口 4和14之間以及在數字輸入/輸出端5和15之間建立連接.在 傳遞裝置ll側，這通過步驟S2來顯示，同樣示出傳遞裝置ll的等 待狀態，在傳遞裝置11側，在步驟S3中，檢查所述系統是否已經 被建立，此外，在所述步驟S3中，根據稍后描述的笫二實施例，可 以檢查機床1是否處于準備好交換工件和/或工具的狀態.如果檢查 的結果為"否"，則執行重置為步驟S2中的等待狀態.否則，如果 檢查的結果為"是"，則在傳遞裝置U側的程序序列進行到步驟S6.
當在機床1側完成了步驟S1之后，系統準備好使得機床l可以 通過傳遞裝置ll加栽，并且在機床l側，序列進行到步驟S4.在所 述步驟S4中，請求交換的子程序通過機床1的控制單元3起動，如 果在機床1側需要這種交換的話；這種需要由機床1的控制單元3 確定. 一起動上述子程序，主程序就將例如下列參數傳遞給子程序 工件和工具在箱中的位置標識、定位標識，即關于要在哪里放置工
件或工具的信息，和可能要由傳遞裝置執行的傳遞運動的描述。所 述子程序已經被起動之后，機床1側的序列繼續進行到步驟S5，在 所述步驟S5中串行或并行打印機接口 4發送"打印請求"到傳遞裝 置11的串行或并行接口 14，如前所述，此后，機床l側的序列繼續 進行到步驟S9，在所述步驟S9中控制單元等待對通過發出"打印請 求"而請求的工件或工具交換的確認.
同時，在傳遞裝置11側，在步驟S6中檢查"打印請求"是否 已經被接口 14接收，并且所述"打印請求"是否有效.所述"打印 請求"的有效性例如可以通過與校驗和一起傳輸在"打印請求"中的 信息來檢查.如果步驟S6中的答案是"否"，則傳遞裝置11側的 序列被重置為步稞S2中的等待狀態，但是如果步驟S6中的答案是
"是"，則傳遞裝置11側的序列繼續進行到步驟S7，在所述步驟S7 中工件或工具的交換被執行，這已經基于在步猓S3中被傳遞給子程
序的參數通過"打印請求"而被啟動.
在步碟S7之后，傳遞裝置11側的序列繼續進行到步驟S8，在 所述步驟S8中確認在機床1中工件或工具已經被交換.由于機床l 的打印機接口 4只能在從機床1向傳遞裝置11的方向上傳輸信號， 所以通過從傳遞裝置11的數字輸出端15向機床1的數字輸入端5 發送信號來實現所述確認.
在傳遞裝置11側，序列在步驟S8之后返回導步驟S2中的等待 狀態，而在機床1側，在步驟S9中執行檢查，看工件和/或工具的交 換是否已經被傳遞裝置ll確認.如果答案是"否"，則根據隨后將 描述的第一實施例，機床1側的序列返回到步驟S4，在所述步驟S4 中"打印請求"被發出，或者根據第二實施例，序列被停止以等待 直到答案為是為止.如果答案為是，機床1側的序列繼續進行到步 驟S10,在所述步碟S10中，要由機床1執行的機械加工程序被起動； 這意味著離開子程序并且再繼續主程序.
在此之前被簡短提及的第一和第二實施例涉及以下情況機床1 沒有準備好交換工件和/或工具。在對系統的可靠操作有關的這種情 況下，要求不能強制進行交換；其結果是"打印請求"和交換請求 必須分別被取消，這可以以兩種可能的方式之一來完成
在第一實施例中，"打印請求"可以循環地被重復；根據這里 以上的描述，這是步驟S9中的答案是"否"的情況，在所述步驟S9 中等待對工件和/或工具交換的確認.
在笫二實施例中，例如在步驟S4中的子程序被調用之后，信號 可以被發送給機床1的數字輸出端5，所述信號表明交換準備就緒. 出現在傳遞裝置11的數字輸出端15處的所述信號通過傳遞裝置11 的控制單元13來識別，正如前面結合步驟S3所描述的那樣；所述 信號暫時被控制單元13存儲或緩沖。在這種情況下，在步驟S8中 只有必須等待對工件和/或工具交換的確認的接收；避免步驟6的重 復執行.然而，當在步驟S8中已經接收到對工件和/或工具已經被交 換的確認"是"之后，用于表明在機床l的數字輸出端5處交換準備 就緒的信號必須被重置，
以上已經針對工件和/或工具的單個交換描述了所述序列.根據 本發明的系統，這樣的交換可以通過簡單啟動所述子程序來執行，
而無論何時工件已經借助于機械加工程序最后已被機械加工；因 此，主程序(機械加工程序)和子程序交替地被執行.
根據本發明，可以簡單地用傳遞裝置升級機床，并且可以使它們 協作而不用顯著地修改機床.僅僅需要加栽宏，以便使機床傳遞"交 換請求"給傳遞裝置來激活后者.
權利要求
1.用于在機床(1)和傳遞裝置(11)之間交換信息的系統，所述傳遞裝置用于將毛坯或者預機械加工的工件或者工具饋給機床(1)，或者將經機械加工的產品或工具從機床(1)移除，由此機床(1)包含控制單元(3)和接口(4)，由此控制單元(3)監視和控制機床(1)的機械加工狀態，并且通過接口(4)將關于機床(1)的機械加工狀態的信息傳輸給傳遞裝置(11)以激活傳遞裝置(11)，所述傳遞裝置(11)通過分配給它的接口(14)接收信息，并且借助于分配給它的控制單元(13)處理所述信息并且響應于信息而起作用，由此打印機接口被用作機床(1)的接口(4)。
2. 根據權利要求1的系統，其特征在于，被用作機床(l)的接 口 (4)的打印機接口是串行打印機接口、尤其是RS-232/422接口， 或者是并行打印機接口、尤其是Centronics接口.
3. 根據權利要求1或者2的系統，其特征在于，關于機床(l) 的機械加工狀態的信息包含工件和/或工具的交換請求，
4. 根據權利要求3的系統，其特征在于，交換請求包含箱位置 號和工件和/或工具的定位位置以及/或傳遞裝置(11)的回轉操作.
5. 根據前述權利要求之一的系統，其特征在于，同步化裝置(5， 15)被提供用于對機床(1)和傳遞裝置(11)同步化和步進計時.
6. 根據權利要求5的系統，其特征在于，同步化裝置(5, 15) 在所有情況下均包含機床(1)和傳遞裝置(11)的數字輸入/輸出 端(5， 15),
7. 根據前述權利要求之一的系統，其特征在于，機床(1)的打 印機接口 (4)的初始化通過加栽用于發送信息給傳遞裝置(11)的 宏來實現，并且傳遞裝置(11)的控制單元(13)通過一接收到信 息就激活相應的協議來起作用.
8. 根據權利要求7的系統，其特征在于，傳遞裝置(11) 一從 機床(1)的打印機接口 ( 4 )接收到交換請求就通過其控制單元(13 ) 根據協議執行工件或工具交換.
9. 根據權利要求1至8之一的系統，其特征在于，機床(l)通 過在其輸出端(5)提供信號來表明工件和/或工具的交換準備就緒， 所述信號被饋給傳遞裝置(11)的數字輸入端(15)，并且一旦機床(1)不再準備好交換就被重置.10. 根據權利要求1至7之一的系統，其特征在于，機床(l) 的控制單元(3)使交換請求循環地被重復傳輸給打印機接口 (4).11. 根據前述權利要求之一的系統，其特征在于，機床(1)的 控制單元(3)使交換請求與校驗和一起被傳輸給打印機接口 (4).12. 根據前述權利要求之一的系統，其特征在于，在機床(l) 側提供帶有控制單元(3)、打印機接口 (4)和數字榆入/輸出端(5) 的控制架(2)，而在傳遞裝置(11)側提供帶有控制單元(13)、 打印機接口 (14)和數字輸入/輸出端(15)的控制架(12).13. 根據權利要求12的系統，其特征在于，機床(l)的控制架 (2)和傳遞裝置(11)的控制架U2)形成一個單獨的單元，所述單元被附于或者內建入機床(1)或者傳遞單元(11),或者是自由 站立的.
全文摘要
在用于在機床(1)和傳遞裝置(11)之間交換信息的系統中，所述傳遞裝置用于將毛坯或者預機械加工的工件或者工具饋給機床(1)，或者將經過機械加工的產品或工具從機床(1)移除，所述機床(1)包含控制單元(3)和接口(4)，由此控制單元(3)監視和控制機床(1)的機械加工狀態，并且通過接口(4)將關于機床(1)的機械加工狀態的信息傳輸給傳遞裝置(11)以激活傳遞裝置(11)，所述傳遞裝置(11)通過分配給它的接口(14)接收信息，并且借助于分配給它的控制單元(13)處理所述信息，并且響應于信息而起作用，由此打印機接口被用作為機床(1)的接口(4)。
文檔編號G05B19/414GK101109949SQ20071013663
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月18日 優先權日2006年7月18日
發明者B·桑德邁耶 申請人:厄羅瓦公司