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Selbstadaptierende NC-Steuerung für rekonfigurierbare Werkzeugmaschinen
(2011) Kircher, Christian; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)
Produzierende Unternehmen müssen zukünftig stärker als bisher auf Marktturbulenzen reagieren können. Hinzu kommt, dass wegen den sich rasch ändernden Marktbedürfnissen die Lebenszyklen von Konsumgütern kürzer sind als die Amortisationszeit der Maschinen auf denen sie gefertigt werden. Deshalb müssen Werkzeugmaschinen wiederverwendbar und an neue Produktionsprozesse anpassbar, das heißt rekonfigurierbar sein. Dies betrifft sowohl den mechanischen Aufbau als auch das Steuerungssystem. Bei einer Rekonfigurierung muss jedes Mal auch die NC-Steuerung (NC) angepasst werden. Dabei sind Abhängigkeiten zwischen der Maschinenstruktur und der NC zu beachten. Sie werden bisher von Spezialisten bei der einmaligen NC-Konfigurierung während der Auslegung und Inbetriebnahme berücksichtigt. Für die schnelle und wirtschaftliche Rekonfigurierung von Werkzeugmaschinen muss die Adaption der NC deshalb weitestgehend automatisch ablaufen. In dieser Arbeit wird durch Übertragung von Plug-and-Play-Prinzipien auf die NC-Konfigurierung eine selbstadaptierende NC entworfen, die sich automatisiert an die Maschinenkonfiguration anpasst. Zusammenfassend wurden folgende Neuerungen erarbeitet: • Ein herstellerunabhängiges Strukturmodell einer adaptierbaren NC wurde definiert. Es basiert auf allgemeingültigen NC-Konfigurierungsobjekten über welche die NC konfiguriert wird. • Plug-and-Play-Systeme wurden analysiert, um Merkmale von Plug-and-Play-Geräten herauszuarbeiten und Voraussetzungen für die Übertragbarkeit von Plug-and-Play-Prinzipien auf die Steuerungstechnik zu definieren. • Ein Konzept für eine selbstadaptierende NC und ein Modulkonzept für Werkzeugmaschinen auf Basis mechatronischer Maschinenmodule wurde erarbeitet. • Zur Abbildung von Maschinen- und Steuerungskonfigurationen sowie ihrer funktionalen Zusammenhänge wurde ein Informationsmodell geschaffen. Darin sind die NC-Konfigurierungsobjekte einer adaptierbaren NC abgebildet. • Für die Selbstadaption der NC wurde eine modellbasierte Konfigurierungsmethode entwickelt. Über funktionale Zuordnungen im Informationsmodell werden alle notwendigen NC-Konfigurierungsobjekte abgeleitet. Ihr Zusammenwirken innerhalb der NC-Konfiguration ist durch Konfigurationsmuster festgelegt. Ein Generator erzeugt auf Basis des Informationsmodells eine NC-Konfigurierungsliste, die anschließend von der NC interpretiert wird.