可以自动化运转的生产及机械加工设备

本发明涉及一个可以自动化运转的生产及机械加工的设备，该设备包括：多个机械加工室；一个用于待加工工件的操纵系统，该系统包括：用来贮存待加工和加工完的工件的贮存装置，用来运输待加工和加工完的工件的运输装置和用来操作待加工和加工完的工件的操作装置；和一个用来控制生产及机械加工设备运转的数据处理及交换系统。

尤其是，本发明涉及一个可以自动化运转的生产及机械加工设备，该设备包括：多个数字控制的机械加工工具，多个控制部件(每个控制部件指定给一个机械加工工具)，多个用来加工工件的工具，多个用来安放工具和工件的贮存装置，多个用来把工件送到机械加工工具和更换机械加工工具的操作设备，借此每个操作设备被指定给一个机械加工工具，以及至少一个测量和调准台，用它来分别地预先调准工件和工具，以及分别地检查工件和工具的状况。

本发明的一个目的是提供一个可以自动化运转的生产和机械加工的设备，该设备具有一个用于控制和监测工件的机械加工及生产所需的信息和数据流动的高效系统。

本发明的进一步目的是提供一个可以自动化运转生产及机械加工的设备，该设备适合于以一种简单且有效的方式生产及机械加工较小批量的许多种不同的工件。

本发明的更进一步目的是提供一个可以自动化运转生产及机械加工的设备，该设备具有一个改进的系统以识别工件并且处理生产或机械加工某一工件所需的数据。

本发明还有一个更进一步的目的是提供一个可以自动化运转生产及机械加工的设备，该设备具有一个改进的信息系统，以传输与生产或机械加工操作有关的数据。

根据第一方面，本发明提供了一个可以自动化运转的生产及机械加工的设备，该设备包括多个机械加工室，一个用于待加工工件的操纵系统，和一个用来控制生产及机械加工设备运行的数据处理及交换系统。

操纵系统包括用来贮存待加工的工件及加工完的工件的贮存装置，用来运输待加工的工件及加工完的工件的运输装置，和用来操作待加工的工件及加工完的工件的操作装置。

数据处理及交换系统包括一个带有中央数据处理部件的第一外部数据处理及交换网络，用来交换中央数据处理部件及机械加工室之间的运行控制数据，以及用来交换中央数据处理部件及运输装置之间的运输控制数据。

进一步，提供了一个第二内部数据处理及交换网络，用来交换贮存装置、运输装置及操作装置之间的数据。

存贮模块固定地指定给待加工的工件，并且含有用来识别待加工的工件的数据，用来运输待加工工件的目标数据和用来提取加工待加工工件的机械加工程序的数据，因而包含在存贮模块中的数据是靠上面提到的第二内部数据处理及交换网络来处理的。

最好为根据本发明的机械加工及生产设备提供多个同一标准的接口，每个接口被指定给一个机械加工室。这些接口用来翻译不同的数据协议书并且被连接到第一外部数据处理及交换网络，还要连到第二内部数据处理及交换网络。

因而，通过根据本发明的装置，就把本机械加工及生产设备的整个信息网络中的各种数据紧密连接到一起，没有疏漏。

在一个进一步实施例中，本发明的生产及机械加工设备包括下列元件和部件：——多个数字控制的机械加工工具；——多个控制部件，每个都被指定给一个机械加工工具；——多个用于工件机械加工的工具；——多个用于安放工具及工件的贮存装置；——多个用于将工件送至机械加工工具及用于更换机械加工工具的操作装置，借此将每个操作装置都指定给一个机械加工工具；——至少一个用来分别预先调准工件和工具。并用来分别检查工件和工具的状况的测量和调准台；——多个按同一标准设计的托板，工件及在机械加工工具中使用的工具单独地或成组地安装在托板上。

托板最好包括用来将机械加工工具中的托板固定到一个准确预先确定的位置上的定位装置。借此，工件在生产及机械加工过程中就保持固定在托板上直到它们被彻底完成。

上面安装有工件的托板和上面安装有工具的托板配备有电子数据存贮模块，模块中存贮有用来分别地识别工件及工具的数据和用来控制自动化操作机械加工的数据。

操作装置及测量台包含有包括用来读出存贮在存贮模块中数据的读数头的数据处理器，并且数据处理器按可通讯的方式连接到上面提到的指定给机械加工工具的控制装置上。

按照另一方面，本发明提供了一个可自动化运转的生产及加工设备，该设备包括：多个机械加工台(每个台含有至少一个数字控制的加工工具)；多个用来安放待加工的工件或加工工件用的工具的托板；一个将工件或工具装在托板上的装配台；多个用来安放装载有工件或工具的托板的可传输的自动传送装置；一个将托板装到可传输的自动传送装置上和从此装置上卸下托板的传送台；一个用于载有托板的可传输的自动传送装置的贮存台；和一个自动操作传输装置，用来在连接上面提到的机械加工台、装配台、传送台及贮存台的传输网络中运输载有托板的自动传送装置。

在这样一个可自动操作运转的生产及机械加工设备中，每个机械加工台包括一个用来在自动传送装置及加工工具之间传送载有工件或工具的托板的操作装置，并且每个机械加工工具包含有一个加入了一个第一存贮器以存贮多个机械加工程序的控制部件。

还有，提供了一个带有中央数据处理器的第一外部数据处理及交换网络。第一网络用来交换中央数据处理器和指定给该加工工具的控制部件之间的操作控制数据。

每个托板含有一存贮模块，模块中存贮有识别安装在有关托板上的工件或工具的数据及机械加工固定在有关托板上的工件的数据。

另外，每个可传输的自动传送装置也包括一个存贮模块，模块上存贮有识别自动传送装置所装内容的数据和传送自动传送装置的数据。

提供一个第二内部数据处理及交换网络，用来交换在一侧的配置在托板上的存贮模块及配置在可传输的自动传送装置上的存贮模块和在另一侧的机械加工台、装配台、传送台、贮存台及可自动运转运输装置之间的数据。

最后，在每个机械加工台上提供一个同一标准的接口以连接上面提到的操作装置和机械加工工具的控制部件。接口包括一个翻译器用来把第二内部数据交换及处理网络的数据协议书翻译成指定的机械加工工具的控制部件的数据协议书。

加入了同一标准的机械定位装置的工件及工具托板的使用为根据本发明的识别系统的应用形成了良好的基础。因此，尤其就工件托板而论，托板既可以用来安放一个单独工件，也可以安放一组相同的工件。

与已有技术的识别系统相反(已有技术的识别系统是在位置代码系统的基础上按照工件和工具的位置动作的)，根据本发明的识别系统能可靠地识别工件及工具。这一事实不仅大大地增加了在数据和工件以及数据和工具的关系发生偶然混乱时的安全性，而且也可以在自动传送装置中不按正常顺序地存放工件和工具。

部件(工件和/或工具)的可靠识别是给各个部件提供附加信息(尤其是代表工件和/或工具传输目标位置的信息数据和代表提取加工单个工件所需要的加工程序的数据)的基础。只有工件托板和工具托板载有这些数据并处于将这些数据传输给相关的控制部件的位置时，才可以使得包括有多个单个生产和/或加工室的生产和加工设备进行完全自动化地运行。

根据本发明的识别系统的特殊优点在于：没有必要在托板的存贮模块中用为机械加工工具进行相关的整个运转所需的大体上全部控制或机械加工程序的方式贮存机械加工数据。相反，只有用于识别所需控制或机械加工程序的数据才必须存贮在托板的存贮模块中，以便在一个托板插入机械加工工具时即可调用存贮在相关机械加工工具的控制部件的静态存贮器中的合适的控制或机械加工程序。结果是，在托板上的数据存贮模块的尺寸或体积可以是相当小的。

根据本发明的生产及机械加工设备的非常有益的实施例可以实现的条件是机械加工台、贮存台、运载车和传送台每个都包含同一标准的接收装置用以安放可传输的自动传送装置。因而，接收装置每个都包含一个带有一个数据读出头的数据处理部件以读出存贮在配置于可传输的自动传送装置的存贮模块中的数据。这些数据尤其包括代表托板自动传送装置时间表的数据，以通知托板必须运输到的机械加工台的位置以及这些机械加工台必须遵从的指令。

当一个托板自动传送装置传送到一个运载车时，可以从包含在相关托板自动传送装置的存贮模块中的数据得到下一个运输目标。将这个信息送到运输系统的控制部件，这就保证了载有某一托板自动传送装置的相关运载车被引导到一个靠包含在托板的存贮模块中数据识别的某一机械加工台。由于运输系统总是被通知下一个运输目标位置，因此不必在运输控制部件中贮存整个运输程序。结果是，部件运输的控制更加简单，灵活及有效。

根据本发明的数据处理及交换系统可进一步采取措施以一种简单及有效的方式改变运输时间表，例如，某一目标位置已经被占据或不能工作并因而不能接近的这种情况。这些措施限于在内部数据处理及交换网络中的数据交换，不需要改变中央处理器的程序。可使不能到达其预定目标位置的托板自动传送装置离开，让它到达贮存装置暂时放置。在从那时起的一个较晚的时间，当到来一个代表以前被占据的或不工作的目标现在空着或又可工作的数据信号时，该托板自动传送装置才可能被调入。

托板及托板自动传送装置最好包括电子读出及写入数据存贮模块，以保证在生产及机械加工过程中包含在电子存贮模块中的数据可以改变，例如修改这些数据使它们适应实际的机械加工状态。为此目的，在操作装置及测量台中的数据处理部件进一步还包括一个写入头以及一个控制及分析部件以控制存贮模块的读出及写入过程。

根据本发明的生产及机械加工设备的无故障运行的一个重要前提是数据交换的安全。鉴于热、油、金属碎片和冷却液的扰动影响的机械加工室的通常出现的粗糙条件，采用带有无接触操作的交换数据系统是有益的，最好是无线载波频率数据交换系统。

就存贮模块的电源来说，采用无功率存贮模块(non-poweredmemory modules)比较有利，因此配量了一个向存贮模块进行无线供电的系统，这是在数据处理装置和存贮模块间交换数据所必需的。这类半导体存贮模块并不昂贵，比较小，且几乎可以装在任何所需要的位置上。最好用交流电场把能量传送到电子存贮模块上。

下面参照附图，进一步描述一个本发明的优选实施例，其中：图1示意地表示根据本发明的一个可自动化运行的生产及机械加工设备的总体示意图；和图2表示一个机械加工台和一个测量台的必要细节的示意方框图。

如图1示意表示的可自动运行的生产及机械加工设备包括，例如，一个装配台1，装配台中的同一标准的托板(未示出)上装载有待加工的工件或者加工工件所要用的工具。还有，提供了一个传送台2，在传送台上，给可传送的托板自动传送装置(未示出)装上固定有工件或工具的托板并且在传送台上将固定有工件或工具的托板从可传送的托板自动传送装置上卸下。如图1所示的机械加工及生产设备还包括一个贮存台3，在贮存台中贮存仍是空的托板自动传送装置或载有固定着工件或工具的托板的托板自动传送装置。在这个例子中，更进一步还提供4个工件在其中加工的机械加工台4，和一个传输网络5，网络5用来连接传送台2，贮存台3和4个机械加工台4。

装配台1包括一个安放台6(工件及工具安放在标准化的及同一标准的托板上)，以及一个测量台7(在上面可以决定安放在托板上的工件和工具的几何数据)。

在包括有2个料箱8(每个料箱为一个托板自动传送装置所用)的传送台中，在其中一侧，给载有最终加工完的工件的来到的托板自动传送装置卸货，并在另一侧，给仍是空的托板自动传送装置装上安放有待加工的工件或工具的托板。

贮存台3包括多个贮存箱，在本实施例中有5个贮存箱9，其中暂时存放空的和/或装载的托板自动传送装置。

在本实施例中，每个机械加工台4包括一个机械加工工具10(通常取数字控制的机械加工装置的形式)，一个用于托板自动传送装置的箱11，和一个处理及操作装置12，装置12用来从贮存箱11中的托板自动传送装置中取出载有工件的托板并且用来将包括有相关的托板的加工工件插入机械加工装置以及用于相反的情况，并且用于分别将工具插入加工装置和从加工装置中取出。

运输网络5是可自动化运行运输装备的一部分，可自动化运行运输装备包括一个中央运输控制台13，一个遥控系统14和多个在需要时可随意使用的遥控运载车。尤其，运输网络包括多个能引导运载车15运行的不同的，最好是无轨的运行线，由此提供一个沿传送台2、贮存台3和4个机械加工台4伸展的闭合的环形主运行线，以及多个伸到每个贮存箱8、9及11的分离的运行环路17。因而，几个运载车15可以在运输网络中同时环行而不互相阻碍。还有，提供多个停车运行线18以供没投入使用的运载车使用。

信息处理以交换系统包括两个分立的数据网络，即第一外部数据处理及交换网络19和第二数据处理及交换网络20。第一外部数据处理及交换网络19用一个中央运行数据处理器21来连接每个加工台4的数字控制的机械加工工具10的控制部件和运输控制台13，并且被提供用来处理和交换在运行数据处理器21和数字控制加工工具10的控制部件之间的运行控制数据，并且用来处理和交换在运行数据处理器21和运输控制台13之间的运输控制数据。第一外部数据处理及交换网络19可以是一个现有的数据处理系统(商标是“ETHERNET”)的一部份，除了运行数据处理器21以外，例如，一个运行计划系统也可以连接到该运行数据处理器上。

第二内部数据处理及交换网络20连接到机械加工及生产设备的组成部件上，即连接到部件运输和贮存系统一部分上，这些部件是贮存台3，操作装置12和运载车15。尤其，传送台的所有贮存箱8，贮存台3的所有贮存箱9和机械加工台10的贮存箱11以及控制运载车15的遥控系统14是靠所说的第二内部数据处理及交换网络20相互连接的。为了在位于一侧的托板自动传送装置的贮存箱11和机械加工台4的操作装置12之间，以及在位于另一侧的运输控制台13和遥控系统14之间进行数据交换，分别提供了数据线22和23。另外，在每个机械加工台4中，操作装置12通过一个接口24与机械加工工具10的控制部件连接，此接口包括一个翻译电路以将内部数据网络20的数据协议书译成相关机械加工工具10的控制部件的数据协议书，借此将机械加工工具10的控制部件连接到外部数据处理及交换网络19。

对于待处理的部件，即对于分别载有工件及工具的托板，以及对于托板自动传送装置，某些数据是固定相关的。这些数据包括：识别部件数据，用于运输部件的目标数据和用以提取用来加工部件的加工程序的数据。这些数据靠内部数据网络20来交换。为此目的，所有托板和所有托板自动传送装置每个都包含一个电子存贮模块，在这些模块中分别存贮属于托板上的部件的数据和属于包含在托板自动传送装置中的部件的数据。在所有放置有托板的地方和所有托板传送的位置，提供数据处理部件，这些部件配备有一个数据读出头以读出存贮在电子存贮模块中的数据。操作装置12和测量台7配备有数据处理部件，这些部件进一步还包括一个数据写入头，以便将数据(例如，代表机械加工实际状况的数据)写入存贮模块。

在图2中，详细表示了一个机械加工台4(没有为托板自动传送装置而设的贮存箱11和作为装配台1一部分的测量台7)。相应的部分及元件提供有和图1相同的参考号。

加工工具10包括一个通过数据线31连接到外部数据网络19及通过数据线24连接到处理装置的控制部件30。控制部件30配备有一个其中存贮有多个机械加工程序的数据存贮器。该机械加工程序用来借助加工工具10控制工件的加工。

测量台包括一个通过数据线33连接到外部数据网络19的计算机终端32。一个用来确定工件几何数据的测量仪器34连接到计算机终端32上。

工件35安放在多个托板36中的一个上，这些托板就它们的定位方式而言是统一设计的。因此，托板36被固定在一个精确地预先确定的位置上，该位置是所有工作位置中的一个，在这些位置工件35必须在例如测量装置34的支撑板37上或加工工具10的夹持部件38上停下来进行存贮、测量或加工。给托板36提供一个存贮有为工件35的识别、运输和机械加工所需要的数据的电子数据存贮模块39。

根据输入的机械加工指令，把合适的工件35固定在一个托板36上并且把在该指令(例如，工件的名称及号码、网络控制-机械加工程序识别码等)中规定的所有所需的数据写入装配台1上的托板36的存贮模块39中。然后，将载有工件35的托板36运送至测量台7，在此对工件35在托板36顶部的位置进行测量和调整。尤其，在托板上工件35的实际位置以及与预定参考位置的偏差是借助于测量设备34测得的，并且将测得的数据与同顺序号码、工件的部件号码和其它所需的数据有关的数据一起存贮在托板36的存贮模块39中。因此，所有这些数据固定地相关于某一可识别的工件，结果避免了由于疏忽引起的混乱。

此后，将如此准备好的托板36送至传送台2(见图1)，在这里给托板装进某一托板自动传送装置。在此位置，还给托板自动传送装置的数据存贮模块装入用作识别托板自动传送装置所载内容的以及还包含某个运输数据的所需数据。运载车15接过装载的托板自动传送装置，并且或者直接把它运到机械加工台4或者暂时运至贮存台3。

在机械加工程序开始时，将装填有受载托板的托板自动传送装置传送到在机械加工台4中为此目的而设置的自动传送装置接收位置。自动传送装置的接收地点的位置应该使得托板自动传送装置在操作装置12的可移动夹持臂40的范围内。给操作装置12提供一个数据处理部件41，此数据处理部件配备一个数据读出头(数据读出头最好设置在可移动的夹持臂40的端部)。

在开始阶段，数据处理部件41的数据读出头沿着在装载的托板存放于其中的托板自动传送装置中的所有位置移动，读出包含在托板36的存贮模块39中的数据并且将这些数据存贮在数据处理部件41的存贮器中。控制部件30连接到操作装置12上并且可以直接调出贮存在托板自动传送装置中的某一工件35的识别码。在此以后，操作装置12将所需要的工件35从托板自动传送装置中取出并且把它与相关的托板36一起插入机械加工工具10中。与操作装置12相关的数据处理部件41在工件从托板自动传送装置传送到机械加工工具10的过程中读出，存贮在托板36的存贮模块39中的数据，并且将这些数据向前传送到控制部件30。由于这些数据还包含机械加工相关的工件35所需要的机械加工程序的识别码，控制部件30从一批包含在它的存贮器中的机械加工程序中选出为加工相关工件所需的机械加工程序，并用所选出的机械加工程序来控制机械加工工具10。

机械加工工件35所需的工具可以按基本上和前面描述的方式相同的方式处理。

在机械加工程序终止以后，工件35被带回托板自动传送装置，并且将另一个待加工的工件根据它的包含在存贮模块39中的数据从托板自动传送装置中取出。当所有包含在一个托板自动传送装置中的工件被加工完以后可将该托板自动传送装置传送至下一个加工台以对包含在托板自动传送装置中的工件进一步加工，或者可以将它暂时贮存在贮存台3的一个贮存箱9中。另一种可能是把托板自动传送装置送回测量台7或者送到另一个(未示出)测量台以在此重新测量所有工件35。如果需要，这些新的测量数据可以存贮在配备在托板36上并与每个工件35相关的存贮模块39中。进一步，还有可能在存贮模块39中存贮附加数据，例如，用来进一步机械加工、处理或操作工件35。