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DE19631425A1 - Verfahren zur Identifikation von an Meß- oder Werkzeugmaschinen austauschbar angeordneten Zubehörteilen sowie Identifikator zur Verfahrensdurchführung - Google Patents

Verfahren zur Identifikation von an Meß- oder Werkzeugmaschinen austauschbar angeordneten Zubehörteilen sowie Identifikator zur Verfahrensdurchführung

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DE19631425A1
DE19631425A1 DE19631425A DE19631425A DE19631425A1 DE 19631425 A1 DE19631425 A1 DE 19631425A1 DE 19631425 A DE19631425 A DE 19631425A DE 19631425 A DE19631425 A DE 19631425A DE 19631425 A1 DE19631425 A1 DE 19631425A1
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DE
Germany
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frequency
accessory
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DE19631425A
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Inventor
Rolf Beck
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Wolf & Beck Dr GmbH
Original Assignee
Wolf & Beck Dr GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15546—Devices for recognizing tools in a storage device, e.g. coding devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q41/00—Combinations or associations of metal-working machines not directed to a particular result according to classes B21, B23, or B24
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4183—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by data acquisition, e.g. workpiece identification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf einen Identifikator zur Verfahrensdurchführung.
Bekannt sind derzeit mehrere Verfahren zum Zubehörteil-Wechsel und -Identifikation. Eine sehr verbreitete Art ist in der EP 0404275 B1 beschrieben. Der Nachteil der bekannten Lösungen ist, daß für die Identifikation eines Zubehörteil in der Regel zwei, bei Doppelbelegung einer Leitung jedoch mindestens eine zusätzliche Leitung benötigt wird.
Weiterhin kann in der in der EP 0 404 275 B1 beschriebenen Lösung der elektrische Widerstand der Verbindungsleitung beim Zubehörteil-Wechsel nicht getrennt vom Identifikationswiderstand gemessen werden. Daher müssen zur sicheren Identifikation große Widerstandsdifferenzen zwischen verschiedenen Zubehörteil ausgewählt werden, so daß die Gesamtzahl der identifizierbaren Zubehörteil begrenzt ist.
Weiterhin zeigt die Lösung nach der EP 0 404 275 B1 ein sehr kompliziertes Verfahren zur Kommunikation mit einem Leitrechner auf, daß die Systemintegration aufwendig und störanfällig macht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll deshalb vor allem darin bestehen, ein Verfahren zur Identifikation von an Meß- oder Werkzeugmaschinen aus­ tauschbar angeordneten Zubehörteilen sowie einen geeigneten Identifikator zur Verfahrensdurchführung zu schaffen, so daß die genannten Nachteile mindestens minimiert sind und der technisch-ökonomischen Aufwand geringer wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen; die Patentansprüche 2 bis 8 zeigen vorteilhafte verfahrensmäßige Weiterbildungen der Erfindung auf.
Die Patentansprüche 9 und 10 zeigen die baulichen Ausgestaltungsmerkmale eines zur Verfahrensdurchführung einsetzbaren Identifikators; die Patentansprüche 11 bis 14 offenbaren nun noch Weiterbildungen zum Identifikator.
Grundlegend neu ist nun hierbei, daß die Identifikation der Zubehörteile durch eine Zubehörteil-spezifische Frequenz erfolgt. Ein bevorzugte Signalabfolge und -bewertung für die identifikationsabhängige Umschaltung der Verbindungsleitungen ist in der Fig. 2 gezeigt. Vorrichtungsmäßig wird dazu im Zubehörteil ein Identifikator, der ein frequenzfestlegendes Bauteil oder Schaltkreis oder ein frequenzerzeugender Schaltkreis sein kann, eingesetzt, siehe hierzu die Fig. 1.
Zur Erzeugung und Messung der Identifikationsfrequenz sind mindestens folgende Baugruppen vorgesehen:
  • - frequenzfestlegende Baugruppe, bestehend aus mindestens einem Bauteil,
  • - frequenzerzeugende Baugruppe und
  • - frequenzmessende und bewertende Baugruppe.
Der Identifikator für das jeweilige Zubehörteil wird aus den vorgenannten Baugruppen erfindungsgemäß nach einem der beiden gleichrangigen nachstehenden Varianten gebildet:
  • - frequenzfestlegende und frequenzerzeugende Baugruppe
oder
  • - nur frequenzfestlegende Baugruppe,
dabei sind die jeweils verbleibenden der oben angeführten drei Baugruppen im Auswertegerät angeordnet.
Wird ein frequenzfestlegendes Bauteil oder Schaltkreis eingesetzt, definiert dies in einem über eine Verbindungsleitung angeschlossenen frequenzerzeugenden Schaltkreis im Auswertegerät dessen Schwingfrequenz.
Als einfachstes Beispiel kann das frequenzfestlegende Bauteil ein Kondensator sein. Dies ist zwar in der EP 0 404 275 B1 als Schlagwort ohne weitere Erläuterung erwähnt, dort jedoch als für die Aufgabe ungeeignet bezeichnet, woraus zu schließen ist, daß die erfindungsgemäßen Vorteile und die Einfachheit dieser Erfindung nicht erkannt wurden.
An Stelle eines einfachen Kondensators kann auch eine Induktivität oder wegen der hohen Frequenzstabilität ein Quarz oder piezokeramischer Schwinger oder eine Kombination dieser eingesetzt werden. Insbesondere die Verwendung von Quarzen oder piezokeramischen Schwingern als frequenzfestlegendes Bauteil erlaubt eine sehr feingestufte, störsichere Frequenzfestlegung.
Falls der Identifikator nur das frequenzfestlegende Bauteil enthält und der frequenzerzeugende Schaltkreis über eine Verbindungsleitung angeschlossen ist, muß mit einem Störeinfluß der elektrischen Eigenschaften der Verbindungsleitung auf die erzeugte Frequenz gerechnet werden. Dieser wird jedoch bei erfindungsgemäßem Verfahren beim Zubehörteil-Wechsel einfach gemessen, indem die Frequenz bei nicht angeschlossenem Zubehörteil gemessen wird und nach Anschluß eines Zubehörteil korrigierend berücksichtigt wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist weiterhin, daß für die Identifikation von Zubehörteilen, die eine Spannungsversorgung benötigen, keine zusätzliche Verbindungsleitung zwingend von Nöten ist. Das frequenzfestlegende Bauteil nutzt vorzugsweise dieselben beiden Leitungen wie die Spannungsversorgung. In einer bevorzugten Weise kann hierbei die Frequenzmessung und -bewertung vor dem Einschalten der Versorgungsspannung erfolgen. Nach erfolgreicher ldentifikation und Einschalten der Versorgungsspannung beeinflußt der Identifikator bei geeigneter Schaltungsauslegung die Spannungsversorgung des Zubehörteil nicht nachteilig. Dies gilt vor allem für passive frequenzfestlegende Bauteile wie z. B. für einen Kondensator zwischen den beiden Versorgungsleitungen
Bei Identifikatoren, die einen frequenzerzeugenden Schaltkreis enthalten, kann die erzeugte Frequenz auch bei angeschlossener Spannungsversorgung ohne zusätzliche Leitung durch Modulation auf einer Versorgungsspannungsleitung gemessen werden. Die Abgrenzung zu bekannten Feldbussystem (z. B. ASI-Bus) besteht hier darin, daß nicht ein Code aus der zeitlichen Veränderung der Modulation (=Nachricht) sondern die Grundfrequenz selbst für die ldentifikation verwendet wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die erfindungsgemäße Signalabfolge und -bewertung gemäß bevorzugter Ausführung nach Fig. 2 sehr einfach möglich ist und damit auch ein manuelle Wechsel von Zubehörteilen ohne zusätzliche Informationsübertragung zum Leitrechner sicher erkannt wird.
Durch Überwachung des Stromverbrauchs des Zubehörteils wird das Entfernen des Zubehörteils einfach überwacht und der frequenzmessende und -bewertende Schaltkreis wieder aktiviert. Mit diesem kann dann das Wiederanschließen eines Zubehörteil festgestellt werden. Für Zubehörteile ohne Stromverbrauch wird dafür ein sehr kleiner elektrischer Verbraucher in das Zubehörteil integriert.
Sobald ein Zubehörteil durch seine entsprechende Frequenz identifiziert ist, werden einige oder alle Verbindungsleitungen zum Zubehörteil mit einem durch die Frequenz definiertem Ausgang in zeitlich definierter Reihenfolge verbunden, siehe Fig. 1 . An diesem Ausgang erhält dann ein zubehörteil-spezifisches Steuergerät die Verbindung zum Zubehörteil. Die zeitliche Definition ist bei dem Auswertegerät vorzugsweise ein zweistufiges Verfahren (zuerst die Spannungsversorgung, dann der Rest), da evtl. notwendige zubehörteil- spezifische Einschaltreihenfolgen auch im zubehörteil-spezifischen Steuergerät erfolgen können. Selbst ein gleichzeitiges Anschalten aller Leitungen wäre bei entsprechenden zubehörteil-spezifischen Steuergeräten möglich, jedoch ermöglicht das zweistufige Einschalten in der Regel wohldefiniertes Einschaltverhalten des Zubehörteils ohne zusätzlichen Aufwand.
Sobald das Entfernen des Zubehörteil festgestellt wurde, werden alle Verbindungsleitungen unterbrochen. Auf eine definierte zeitliche Reihenfolge ist dabei in der Regel nicht zu achten, da alle Zubehörteil, die manuell wechselbar sind, unempfindlich gegen Leitungsunterbrechungen jeglicher Art sein müssen.
Dieser vorstehende Ablauf gemäß den Fig. 2 und 3 erlaubt den Einsatz des Auswertegerätes unabhängig vom der tatsächlichen Zubehörteile-Art. Das Auswertegerät verbindet lediglich die Verbindungsleitung zu einem Zubehörteil mit einem durch die zubehörteil-spezifische Frequenz festgelegtem Ausgang.
Selbstverständlich kann zusätzlich auch die Nummer des angeschlossenen Ausgangs auf einem zusätzlichen Ausgang in jeglicher Art ausgegeben werden oder auch nur angezeigt werden.
Das neue Verfahren ist z. B. vorteilhaft für solche Zubehörteile anwendbar, die eine Spannungsversorgung benötigen und/oder mindestens ein digitales oder analoges elektrisches Signal erzeugen und über eine Verbindungsleitung an ein Steuergerät übertragen.
Bezugszeichenliste
1 Identifikator
2 Anschlußkontakte
3a/3b Verbindungsleitung/-en
4a Frequenzerzeugender Schaltkreis
4b Frequenzbestimmender Schaltkreis
5 Ausgang
6 Adapter
7 Zubehörteil
8 Auswertegerät

Claims (14)

1. Verfahren zur Identifikation von an Meß- oder Werkzeugmaschinen austauschbar angeordneten Zubehörteilen, wobei in einem zwischengeschalteten Auswertegerät eine identifikationsabhängige automatische Umschaltung der Zuleitung zu diesem Zubehörteil auf ein der Meß- oder Werkzeugmaschine zugeordnetes, zubehörteilspezifisches Steuergerät erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenwart des jeweiligen Zubehörteils an der Meß- oder Werkzeugmaschine durch ein, von einem dem betreffenden Zubehörteil zugeordnetem Identifikator ausgehendem und dem Auswertegerät zugeführten, frequenzdefiniertem Signal erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch nachfolgend beschriebenen Verfahrensablauf:
  • - Das Auswertegerät (8) überwacht den Anschluß des Zubehörteils (7) an einen Adapter (6) durch Beobachtung eines Stromflusses durch mindestens eine Verbindungsleitung (3a; 3b), bevorzugt eine Versorgungsleitung, und schaltet nach Trennung (Strom = 0) alle Leitungen zunächst hochohmig bzw. trennt sie von der Verbindungsleitung (3a, 3b) ab.
  • - Das Auswertegerät (8) ermittelt unmittelbar nach festgestellter Trennung die Störeinflüsse der elektrischen Eigenschaften der Verbindungsleitungen (3a), an die der Identifikator angeschlossen wird und verwendet dieses Meßergebnis zur späteren Korrektur der mit angeschlossenem Zubehörteil ermittelten Frequenz.
  • - Das Auswertegerät (8) ermittelt und korrigiert ggf. nach festgestelltem Anschluß eines Zubehörteils (7) die Frequenz, prüft diese auf ausreichende Gleichheit mit einer vorgegebenen Frequenz, verbindet eine bestimmte Anzahl oder alle Verbindungsleitungen (3a; 3b) zum Zubehörteil (7) mit einem durch diese Frequenz festgelegten Ausgang (5) und aktiviert nach einer angemessenen Verzögerungszeit die Stromüberwachung wieder.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinflüsse durch die Bestimmung der Frequenz ohne angeschlossenen Identifikator (1) ermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Störeinflüsse zyklisch wiederholt wird, bis ein Zubehörteil (7) angeschlossen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß eines Zubehörteils (7) durch Änderung der ermittelten Frequenz festgestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach festgestellter Abtrennung des Zubehörteils (7) bzw. nach abgeschlossener Störgrößenermittlung der Auswerteschaltkreis (4a; 4b) aktiviert wird, sobald ein Stromfluß durch mindestens eine Verbindungsleitung (3a; 3b) festgestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leitungen der Verbindungsleitung (3a; 3b) in einer definierten zeitlichen Reihenfolge mit dem festgelegten Ausgang verbunden werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Abfolge von der ermittelten Frequenz bestimmt ist.
9. Identifikator zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, der unmittelbar mit dem jeweiligen Zubehörteil verbunden ist und über einen Adapter mit einem Auswertegerät in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Identifikator (1) ein frequenzfestlegendes Bauteil oder ein frequenzfestlegender Schaltkreis ist, der an mindestens zwei Anschlußkontakten (2) des Adapters (6) angeschlossen ist und auf einen über eine Verbindungsleitung (3a) angeschlossenen, im Auswertegerät (8) vorgesehenen frequenzerzeugenden Schaltkreis (Oszillator) (4a) frequenzbestimmend wirkt, dessen Frequenz in einem frequenzmessenden und -bewertendem Schaltkreis (4b) ermittelt wird.
10. Identifikator zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, der unmittelbar mit dem jeweiligen Zubehörteil verbunden ist und über einen Adapter mit einem Auswertegerät in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Identifikator (1) einen frequenzerzeugenden Schaltkreis (Oszillator) enthält, der auf mindestens einen Anschlußkontakt (2) ein moduliertes Signal mit definierter Frequenz über die Verbindungsleitung (3a) zu einem Auswertegerät (8) hin ausgibt, wobei in letzterem (8) ein frequenzmessender und -bewertender Schaltkreis (4b) das modulierte Signal auswertet.
11. Identifikator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Identifikator einen Kondensator enthält.
12. Identifikator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß der Identifikator eine Induktivität enthält.
13. Identifikator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß der Identifikator einen Schwingquarz oder einen piezokeramischen Schwinger enthält.
14. Identifikator nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Identifikator (1) mittels mindestens einer Verbindungsleitung (3a) derart mit dem Auswertegerät (8) verbunden ist, daß nach der Frequenzbestimmung diese Verbindungsleitung (3a) für die Spannungsversorgung des Zubehörteils (7) verwendet wird.
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