叠加有至少一个装配设施的工序曲线的工具系统及其方法与流程

本发明涉及一种叠加有至少一个装配设施的工序曲线的工具系统和一种用于装配设施的工具系统的方法。

背景技术：

在装配设施（如用螺丝拧紧设施（Schraubanlage）、焊接设施等等）中，接合技术可以投入使用或者可以进行提供可映射在二维坐标系中的数据的工序，（例如用螺丝拧紧技术、焊接技术、铆接等等）。这里，各种控制装置可以根据需求得到应用，所述各种控制装置分别控制所述工序中的一个并且借此执行刚好必需的接合技术。

在这种工具系统中，用户必须可以很快地设法了解关于正在进行中的生产中的工序的过程的概况，以便查明故障的可能的原因并且在更深入的分析中证实所述原因。

然而，目前花费很多的是：将各种用螺丝拧紧控制装置的数据彼此相比较。为此，所述数据必须被导出并且例如在办公程序（如尤其是美国微软公司（Microsoft Corporation, USA）的Excel）中被再处理，这是很花费时间的。与针对唯一的目前的工具系统的这种问题相比，越过各种工厂的数据比较花费还高得多的。

技术实现要素：

因而，本发明的任务是：提供一种叠加有至少一个装配设施的工序曲线的工具系统和一种用于装配设施的工具系统的方法，利用所述工具系统和所述方法可以解决之前提到的问题。尤其是应该提供一种叠加有至少一个装配设施的工序曲线的工具系统和一种用于装配设施的工具系统的方法，在所述工具系统和所述方法中，用户可以很快地设法了解关于正在进行中的生产中的质量的概况。

该任务通过一种根据权利要求1所述的叠加有至少一个装配设施的工序曲线的工具系统来解决。该工具系统有：至少两个工具控制装置，用于分别控制至少一个工具元件，以处置至少一个工件；和数据处置装置，用于处置已经由所述至少两个工具控制装置在处置所述至少一个工件时产生的数据，其中所述数据处置装置被构建为：将所述由至少两个工具控制装置所产生的数据至少部分地叠加在显示中。

在所描述的工具系统中，用户可以很快地设法了解关于在该工具系统中正在进行中的工序的概况。

通过将多个作为工具元件的转轴的例如用螺丝拧紧曲线叠加，对于作为用户的用螺丝拧紧工序专家来说给出如下可能性：将越过多个转轴来比较用螺丝拧紧曲线，以便识别出区别并且标识生产工序中的问题。这可以是两个或者多个转轴的比较，所述两个或者多个转轴直接并排地在相同的工厂中或者也在不同的工厂中在世界范围被采用。这使专家的在干扰情况下的问题搜寻以及工序优化变得容易。此外，这还为所在地具有决定性意义的质量保障做贡献。

因而，对于用户来说通过直观地和简单地操作工具系统简单地并且快速地达到如下目的：产生用于问题分析的进行比较的图示和工序优化。

由此，所描述的工具系统的功能性给予了有力的时间节省或甚至完全给予了如下可能性：利用可认为正当的（vertretbar）时间花费来实现工序曲线或者工序流程的进行叠加的图示。

因此，该工具系统的所有这些优点为在装配所述装配设施时的连续的质量改进做出了重要的贡献。

该工具系统的有利的其它的构建方案在从属权利要求中被说明。

此外，该任务还通过一种根据权利要求10所述的用于装配设施的工具系统的方法来解决。

该方法实现了与之前关于工具系统所提到的优点相同的优点。

本发明的其它的可能的实施方案也包括之前或者在下文关于实施例所描述的特征或者实施形式的没有明确被提到的组合。在此，本领域技术人员也将把单个方面作为改进方案或者补充方案添加到本发明的相应的基本形式。

附图说明

随后，本发明参考附上的附图并且依据实施例进一步被描述。

图1示出了具有按照第一实施例的工具系统的装配设施的简化的方框电路图；

图2示出了在工具系统的显示装置上的显示的视图；

图3示出了用于装配设施的按照第一实施例的工具系统的方法的流程图；

图4示出了图3的方法的例行程序的流程图；和

图5示出了在按照第二实施例的工具系统中被发送的工序数据的强烈被简化的示意性的图表（Schaubild）。

在所述附图中，只要不另作说明，相同的或者功能相同的要素就被配备同样的参考符号。

具体实施方式

图1示出了在装配设施100、105中投入使用的工具系统1。装配设施100、105例如分别可以是用于车辆、电子设备、家具等等的作业线。然而，附加地或者可替换地，装配设施100、105也可以被构建为多个单个装配站。

利用工具系统1，工件8可以借助于生产控制装置10、110和工具控制装置11、12、13、14而被加工。为此，工具控制装置11、12、13、14分别操控（ansteuern）工具元件111、121、131、141。生产控制装置10被置于工具控制装置11、12之上，并且在装配设施100中控制工具控制装置11、12在生产流程或者装配流程中的坐标。生产控制装置110被置于工具控制装置13、14之上，并且在装配设施105中控制工具控制装置13、14在生产流程或者装配流程中的坐标。在装配设施100、105的每个中，也可以设置少于或者多于两个的工具控制装置。尤其是，在装配设施100、105中的工具控制装置的数目也不必相同。

除了控制装置10至14之外，该工具系统1还有：第一数据处置装置20；第一数据库21；第二数据库22；第二数据处置装置30，所述第二数据处置装置30具有选择提供单元31和叠加单元32；到万维网应用（如被实施为传统的计算机屏幕的万维网显示装置35、被实施为平板电脑（Tablet-PC（PC=个人计算机））的万维网显示装置36和被实施为移动电话的万维网显示装置37）的连接；已经存在的质量管理系统40、140；已经存在的可被实施为显示装置的工序数据仪表板总成（Prozessdatencockpit）50、150；第一防火墙（Firewall）70；和第二防火墙80。万维网显示装置35、36、37分别通过因特网与工具系统1相连。

在这种情况下，工具控制装置11、12、13、14和工具元件111、121、131、141被布置在装配设施100中，所述工具控制装置11、12、13、14和工具元件111、121、131、141通过第一防火墙70与防护区200分开。第一数据处置装置20以及第一和第二数据库21、22被分配给防护区200。该防护区200通过第二防火墙80与办公室或者办公内联网（Office-Intranet）300分开。第二数据处置装置30被分配给办公内联网300。在办公内联网300中，在被分配给装配设施100和/或105的办公室中的用户可以访问装配设施100、105的数据112、113、122、123、132、133、142、143。

在运行时，在已经利用工具元件111加工了工件8中的一个或者多个之后，工具控制装置11将工序数据112（如各个测量数据或者曲线形式的测量数据等等）发送给第一数据处置装置20。此外，工具控制装置11接着或者至少部分同时地也将质量数据113发送给第二数据库22。质量数据113也可以被工序数据112包括，而且这样可以连同工序数据112被发送给第一数据处置装置20。第一数据处置装置20接受工序数据112并且将所述工序数据112存储在第一数据库21中的正确的位置上。质量数据113被存储在第二数据库22中。

工具控制装置12、13、14的运行类似于工具控制装置11的之前所描述的运行起作用，使得工序数据122、132、142也被发送给第一数据处置装置20、被第一数据处置装置20接受并且被存储在第一数据库21中的正确的位置上，而质量数据123、133、143被存储在第二数据库22中。

在工具系统1中设置有数据处置装置30的选择提供单元31和叠加单元32，以便用要由用户选择的叠加数据311与显示数据312一起可以产生相对应地被叠加的工序曲线的显示。为此，选择提供单元31将视图提供给用户，以便选择要进行叠加的工具控制装置11、12、13、14、所述要进行叠加的工具控制装置11、12、13、14的工序通道和相对应的曲线7、8（图2）。在这种情况下可能的是：在工厂或装配设施100、105中或者工厂具有决定性意义地或从一个以上的装配设施100、105选择一个工序程序和/或一个工具元件111、121、131、141和/或各种工具元件111、121、131、141的数据。叠加单元32将由用户所选择的曲线叠加并且将结果作为显示数据312发送给显示装置、诸如显示装置35。

图2示出了在显示装置35上作为两个工具控制装置的工序曲线7、8的叠加的显示，所述工序曲线7、8在图2中作为例子是用螺丝拧紧曲线。所述两个工具控制装置例如可以是工具控制装置11、12或者也可以是工具控制装置11、13。更一般的来说，无论所述两个工具控制装置是在同样的还是在不同的装配设施100、105中，所述工具控制装置的工序曲线都可以被叠加，其中所述装配设施100、105也可以被布置在工具系统1的操作者的不同所在地上，也可以被布置在不同的国家中。

在图2中，用螺丝拧紧或工序曲线7、8被显示为在二维坐标系中的曲线或者曲线图。按照图2的图示例如是如下报告显示：所述报告显示对于专家在保养（Wartung）工具系统1时是令人感兴趣的。

可选地，此外还可能的是：在操作界面中以各种颜色或者线型（例如虚线、实线等等）表示经叠加的曲线7、8。借此，区别曲线7、8是更简单地可能的。

如在图3中所阐明的那样，在用于工具系统1的方法中，在该方法开始之后，在步骤S01中，数据处置装置30变成活跃的。该数据处置装置30借助于选择提供单元31针对该用户提供针对该用户想要在显示中叠加的数据的类型或者内容和形式的选择可能性，如之前所描述的那样。该数据处置装置30例如在所述显示装置35、36、37之一或者所述工序数据仪表板总成50上以列表和/或表格提供所述选择可能性。之后，该流程继续行进到步骤S02。

在步骤S02中，用户从数据112、122、132、142、113、123、133、143和工具控制装置11、12、13、14选择叠加数据311。此外，该用户还选择叠加数据311应该如何被呈现的形式，如之前所描述的那样。在用户的选择结束之后，该流程继续行进到步骤S03。

在步骤S03中，可以开始工具系统1的正常运行的例行程序。该例行程序在图4中进一步被阐明。在该例行程序结束之后，该方法结束。

如在图4中所阐明的那样，在来自图3的步骤S03的例行程序开始之后，在步骤S1中，利用所述工具控制装置11至14之一来操控分别所属的工具元件111、121、131、141，用于处置所述工件8的至少一个。之后，该流程继续行进到步骤S2。

在步骤S2中，在处置所述一个或者多个工件8时所产生的工序数据112、122、132、142被所涉及的工具控制装置11至14发送给第一数据处置装置20，如之前所描述的那样。之后，该流程继续行进到步骤S3。

在步骤S3中，由于处置所述一个或者多个工件8而产生的质量数据112、122、132、142被所涉及的工具控制装置11至14发送给第二数据库22，如之前所描述的那样。之后，该流程继续行进到步骤S4。

在步骤S4中，由工具控制装置11至14在处置所述一个或者多个工件8时所产生的工序数据112、122、132、142由第一数据处置装置20接受。之后，该流程继续行进到步骤S5。

在步骤S5中，第一数据处置装置20促使工序数据112、122、132、142被存储在第一数据库21中，于是所述工序数据112、122、132、142被存储在第一数据库21中。之后，该流程继续行进到步骤S6。

在步骤S6中，第二数据处置装置30处理所述工序数据112、122、132、142。为此，第二数据处置装置30访问第一或者第二数据库21、22，并且在需要时分析叠加数据311。此外，第二数据处置装置30借助于叠加单元32将叠加数据311叠加，以便可以在显示装置（诸如万维网显示装置35）上显示叠加的结果，如在图2中作为例子所示出的那样。叠加的结果也可以被称作显示数据312。由此，数据处置装置30将显示数据312发送给所述显示装置35、36、37中的至少一个。之后，该流程继续行进到步骤S7。

在步骤S7中，显示数据312被例如显示装置35显示，如在图2中作为例子所示出的那样。

之后，该流程返回到步骤S1，使得按照图4的例行程序可以针对同样的或者另一工具控制装置11、12、13、14而开始，如之前所描述的那样。

在按照图4的例行程序中，如果已经在数据库21、22中存储有足够的数据112、113、122、123、132、133、142、143，那么与图3的方法相关地，步骤S1至S5也可以被删去。此外，可替换地，步骤S3也可以在步骤S2之前或者与步骤S2至少部分同时地被实施。

通过工具系统1的之前所描述的架构，除了叠加曲线7、8的功能性之外还一方面实现了现存的IT基础设施（例如质量数据库）的独立性并且存储了用于监控（Monitoring）和分析的其它的工序相关的数据。此外，利用工具系统1来实现的解决方案通过开放的接口与支持开放协议的所有控制装置10至14是兼容的。

通过工具系统1的所述架构设计上的结构，由防火墙70、80所保护的用于装配设施100的区、防护区200和办公内联网300可以可靠地被跨接，如之前所描述的那样。因此，可以由办公内联网300中的用户的水平（办公水平（Office-Level））以可靠的方式和方法访问来自制造或者生产的数据、即工序数据112、122、132、142。

图5作为关于装配设施100、105或工具系统1的第二实施例的例子示出了工序数据112的数据帧3的结构。然而，工序数据122、132、142的数据帧以相同的方式被构造。

如在图5中所示出的那样，工序数据112、122、132、142按照预先确定的协议被打包在数据帧3中。换句话说，在工具系统1中，按照预先确定的协议发送工序数据112、122、132、142。尤其是可以按照处于草案中的JSON协议来发送工序数据112、122、132、142。随后，被置于引号中的术语（如“node id（节点id）”等等）是JSON协议的名称（Bezeichnung）。

按照所述预先确定的协议，数据头部A被放在工序数据112前面，而工序数据112被分配给跟随有结束部分C的数据部分B。数据头部A首先被传输给第一数据处置装置20，结束部分C最后被传输给第一数据处置装置20。工具控制装置11的基础数据A1和工序数据112的信息A2被布置在在数据头部A中。结束部分C具有控制比特，所述控制比特表明由数据头部A、数据部分B和结束部分C所构造的数据帧的结束。

除了未被示出的控制比特之外，基础数据A1还具有工具控制装置11的标识号码A11、工具控制装置11的装配部位A12和工具控制装置11的名字A13。然而，也可能的是：除了所述未被示出的控制比特之外，基础数据A1只具有工具控制装置11的标识号码A11或者装配部位A12或者名字A13。任意的其它的组合也是可能的。根据这在预先确定的协议中如何被规定，基础数据A1可以被布置在数据头部A中的任意的位置上。

附加地或者可替换地，除了工具控制装置11的标识号码A11“node id”和/或工具控制装置11的装配部位A12“location name（位置名）”和/或工具控制装置11的名字A13“channel（通道）”之外，工具控制装置11的基础数据A1也还可具有工具控制装置11的格式“format”，所述格式“format”有“channel”或者针对应用的“application”作为值。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有在装配设施100中的工具控制装置11的当前的编号“nr”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的硬件名称“hardware”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的MAC地址“mac0”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的IP地址“ip0”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的序列号“tool serial（工具序列号）”。根据需求，工具控制装置11的其它的说明在基础数据A1中也是可能的。

工序数据112的信息A2可具有：利用工具控制装置11所执行的工序的结果“result”、例如质量数据113；利用工具控制装置11所执行的工序的日期“date”；工具控制装置11的软件的软件版本“sw version”；工具控制装置11的软件的软件构造名称（Software Build Bezeichnung）“sw build”；利用工具控制装置11所执行的工序的编号“prg nr”；用工具控制装置11所执行的工序的名字“prg name”；利用工具控制装置11所执行的工序的具有日期的并且为文字（in Worten）的程序的最后的改变“prg date”；所述一个/多个被加工的工件8的标识号码“id code”；所测量的物理量、诸如在用螺丝拧紧工序中的转矩的单位“torque unit”；用于所执行的工序的中断准则“last cmd”；已经进行了所执行的工序的中断的装置的标识号码“stopped by”；所执行的工序的持续时间“duration”。附加地，在用螺丝拧紧工序的情况下，在工序数据112的信息A2中可以存在最后的阶段的行名称“last step row”和/或最后的阶段的列名称“last step column”。

随后，针对在用于用螺丝拧紧工序的工序数据的数据头部A中的信息的例子被说明：

而工序数据112包括诸如在用螺丝拧紧过程中那样的所执行的工序的信息：

用螺丝拧紧阶段“tightening steps”不被改变地在第一数据库中被保存为JSON字符串（String）。

附加地，最小值和最大值以及终值从进行评价的阶段（由“last step column”和“last step row”构成的阶段）的用螺丝拧紧功能“tightening functions”中被读出并且被保存在第一数据库21中的工序数据表格中。如果进行评价的阶段是被扩展的用螺丝拧紧阶段“extended”，那么所述进行评价的阶段也正确地被分析。

为了正确地读出并且保存最小值和最大值，所述最小值和最大值必须被包含在用螺丝拧紧功能“tightening functions”中，诸如“TF AngleMin”、“MF Torque Max”或者针对在“UfB_MOMENT_MAXWERT_CMD”中的被扩展的用螺丝拧紧阶段“extended”。

为了可以使用用螺丝拧紧曲线的图形图示，必须在JSON对象（Objekt）“graph”中填满字段：旋转角度值“angle values”、转矩值“torque values”和以秒为单位的时间值“time values”。

针对其它的接合工序（如焊接、铆接等等）的工序数据相对应地与表征所述接合工序的值相适配。

由此，工具控制装置11、12、13、14在每个用螺丝拧紧过程之后利用按照图5的预先确定的协议主动地寄送工序数据（各个测量值、测量曲线等等）。因为在按照图5的预先确定的协议中的数据帧3的头部部分A1包含进行发送的工具控制装置11、12、13、14的基础数据A，所以进行接收的第一数据处置装置20知道是否涉及已经已知的工具控制装置11、12、13、14的数据并且可以相对应地分配工序数据112、122、132、142。如果涉及迄今为止不是已知的工具控制装置11、12、13、14的数据，那么工具控制装置11、12、13、14被第一数据处置装置20作为“未被分配的”利用所述工具控制装置11、12、13、14的基础数据A被安放（anlegen）在第一数据处置装置20的软件的概况树中。

如果例如工具控制装置11在数据处置装置20中和由此在第一数据库21中还不是已知的，那么用户接着可以方便地将所述工具控制装置11分配给在第一数据处置装置20的软件的概况树中的相对应的工厂/车间（Halle）/设施。由此，对于工具控制装置11，手动地输入基础数据A（如标识号码A11、装配部位A12、名字A13等等）不是必需的。

以这种方式，与被实施为软件的第一数据处置装置20相连的工具控制装置11、12、13、14可以简单地利用所述工具控制装置11、12、13、14的基础数据A被安放在工具系统1中，使得所述工具控制装置11、12、13、14可以将数据寄送给被实施为软件的第一数据处置装置20。由此，具有在图5中所示出的结构的第一数据组一被寄送，工具控制装置11、12、13、14就以它们的基础数据A自动地被登记在工具系统1上。借此，用于将新的工具控制装置11、12、13、13内连到工具系统1中的花费变得低于迄今的花费。

因此，工具系统1同样提供了开放的接口，所述开放的接口允许将支持按照图5的预先确定的协议的所限定的数据格式的每个控制装置10、11、12、13、14连接到其。此外，该工具系统1完全与现存的IT基础设施无关并且因而不影响所述现存的IT基础设施。由此，也可以利用所述根据办公水平的解决方案访问生产数据、即工序数据112、122、132、142。

所述工具系统1和所述方法的所有之前所描述的构建方案可以单个地或者以所有可能的组合得到应用。尤其是，之前所描述的实施例的所有的特征和/或功能都可以任意地被组合或者也可以被删去。附加地，尤其是如下的修改方案是可设想的。

在附图中所示出的部分示意性地被示出，并且只要所述在附图中被示出的部分的之前所描述的功能被确保，所述在附图中被示出的部分就可以在精确的构建方案中与在所述附图中所示出的形式有偏差。

装配设施100可以是任意的装配设施（诸如用螺丝拧紧设施、焊接设施等等）。在这种情况下，每个任意的接合技术都可以投入使用。通常，在装配设施100中可以进行（例如按照用螺丝拧紧技术、焊接技术、铆接技术、冲压技术、钻孔技术等等的）如下工序，所述工序提供了可映射在二维坐标系中的形式的数据。由此，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是焊接控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是用螺丝拧紧控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是钻孔控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是铆接控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是冲压控制装置。

工具控制装置11至14的数目是任意地可选的。尤其是，大约2000个工具控制装置11至14可以被设置并且被内连到工具系统1中。

生产控制装置10也可以将数据发送给第一数据处置装置20和/或第二数据库22，即使这在图1中未被示出也如此。

也可设想的是：第二数据处置装置30也可以访问第二数据库22，以便将质量数据113、123、133、143例如显示在所述万维网显示装置35、36、37的至少一个上或者一起包括在其分析中。

此外还可能的是：所述质量数据113、123、133、143也以按照图5的预先确定的协议被发送。

除了所述万维网显示装置35、36、37之外或者可替换于所述万维网显示装置35、36、37地，只与办公内联网300连接的显示装置也可以显示所述数据112、113、122、123、132、133、142、143的至少一部分。