Der Tool Monitor SEM-Modul-e2 benötigt ein oder (je nach Anwendungsfall) mehrere Startsignale, um den Überwachungsbetrieb beginnen zu können, bzw. um Messvorgänge aufzeichnen zu können. Dazu sind "statische" (24V-)Startsignale nötig, die - während der Dauer der Messung - anstehen müssen.
Der Tool Monitor SEM-Modul-e2 ist mit insgesamt 22 digitalen "Optokoppler"-Eingängen (vom Typ "Opto. In") ausgestattet. Jeder dieser Eingänge kann frei konfiguriert werden, z.B. als Startsignal.
Das Konfigurieren der gewünschten Ein- und Ausgänge erfolgt über die Vergabe und Zuweisung von eindeutigen Namen. (s. Kap. Signal Management - App).
Der elektrische Anschluss, bzw. die erforderliche Schnittstelle zwischen Tool Monitor SEM-Modul-e2 und Werkzeugmaschine, kann dem Technischen Manual Tool Monitor SEM-Modul-e2 entnommen werden!
Steuersignale:
Hinweis: Im Folgenden sind die Steuersignale und deren Funktions-Namen (und Abkürzungen) aufgeführt. Beim Vorgänger-Gerät (Tool Monitor "SEM-Modul") waren die Steuersignale mit definierten Anschlussklemmen verbunden. Beim Tool Monitor SEM-Modul-e2 kann jeder Eingang mit jeder Funktion und beliebigem Namen belegt werden. Aus diesem Grund finden sich die Funktions-Namen beispielsweise nicht im Anschlussplan (oder "Signaltest") wieder. In den Menüs tauchen die Funktions-Namen jedoch auf und können- bzw. müssen mit einem beliebigen Namen versehen- und einer beliebigen Klemme zugeordnet werden.
Beispiel: In den Einstellungen der Messstelle muss ein "Schnitt aktiv"-Signal eingegeben werden (welches zuvor in der App "Signal Management" konfiguriert werden muss). Man könnte nun für dieses "Schnitt aktiv"-Signal z.B. den Namen "Start_Bohren" vergeben und einem beliebigen Eingang (der Klemmen vom Typ "Opto. In") zuordnen.
Startsignal(e) "Programm aktiv" ("PA"):
Das Eingangssignal "PA" stellt das "Haupt-Startsignal" dar, es ist allen anderen ("Schnitt-aktiv")-Signalen übergeordnet. Wie der Name "Programm aktiv" evtl. auch schon vermuten lässt, muss dieses Startsignal so lange gesetzt bleiben, wie die Bearbeitung eines kompletten Werkstückes- oder eines Maschinen-Taktes aktiv ist. Nach Fertigstellung eines Werkstückes (oder Taktes) muss das PA-Signal abfallen und vor dem nächsten Werkstück (oder Takt) wieder erneut gesetzt werden.
Mit dem Abfallen des Startsignals "PA" wird übrigens auch ein etwaiger Einlernvorgang automatisch beendet.
Für CNC-Drehmaschinen, Rundtakter und Mehrspindler gilt: Durch das "PA"-Signal wird dem Tool Monitor SEM-Modul-e2 Anfang und Ende der Fertigung eines kompletten Werkstückes signalisiert. Somit ist sichergestellt, dass ein Einlernvorgang alle zu überwachenden Werkzeuge (Schnitte) beinhaltet.
Standardgemäß ist nur ein PA-Signal pro Gerät verfügbar, was jedoch für die meisten Anwendungen ausreichend ist. Mehrere PA-Signale werden bspw. dann benötigt, wenn es sich um eine Maschine mit unabhängigen-, asynchron fertigenden Stationen handelt.
Die "Anzahl der PA-Signale" ist über eine kostenpflichtige Zusatz-Option erweiterbar (s. Kap. License - App).
Startsignal(e) "Schnitt aktiv" ("SA"):
Das Eingangssignal "SA" stellt das "eigentliche" Startsignal dar. Mit dem Erhalt des Startsignales "SA" startet die Messkurve (sofern zuvor das Startsignal "PA" bereits gesetzt wurde).
Wie der Name "Schnitt aktiv" evtl. auch schon vermuten lässt, muss dieses Startsignal so lange gesetzt bleiben, wie die Bearbeitung des zu überwachenden Werkzeuges (bzw. "Schnittes") aktiv ist.
(Definition des Begriffes "Schnitt", s. Kap. Schnitt)
Während der kompletten Bearbeitung eines Werkstückes wird jeweils vor- und hinter jedem zu überwachenden Werkzeug, ein und dasselbe "Schnitt aktiv"-Signal gesetzt und wieder rückgesetzt. Mit jedem erneut gesetzten SA-Signal wird der interne Schnittzähler um eins hochgesetzt. Es wird die Gesamtzahl der Schnitte chronologisch, während des anstehenden PA-Signals gezählt. Im Moment des Einlernens erhält jedes zu überwachende Werkzeug seine eigene fortlaufende Schnitt-Nummer.
Zur Überwachung teils parallel ablaufender Bearbeitungen (bei CNC-Drehmaschinen bspw. für "Hauptspindel" und "Gegenspindel") ist ein weiteres "Schnitt aktiv"-Signal erforderlich.
Falls sich die Anzahl der zu überwachenden Schnitte (innerhalb eines Programmes) verändert, weil z.B. im Nachhinein noch ein weiteres Werkzeug überwacht werden soll, muss dies dem Tool Monitor SEM-Modul-e2 "mitgeteilt" werden. Dazu muss entweder das Programm neu eingelernt oder der Schnitt manuell (in korrekter chronologischer Position) hinzugefügt werden.
Die aktuelle Messkurve eines jeden Schnittes wird im Messfenster der zugehörigen Messstelle angezeigt. Die Umschaltung "von-Schnitt-zu-Schnitt" erfolgt automatisch, jeder Schnitt wird über die "volle Messfenster-Breite" angezeigt. Falls gewünscht kann auch jeder Schnitt in einem separaten Messfenster auf der Anzeigetafel (Dashboard) angezeigt werden.
Standardgemäß ist nur ein SA-Signal pro Gerät verfügbar. Die Anzahl der SA-Signale lässt sich jedoch auf bis zu 99 erweitern.
Die Funktion eines weiteren SA-Signales ("Synchronisationssignal") ist eine kostenpflichtige Zusatz-Option (s. Kap. License - App).
Standardgemäß ist nur ein Schnitt pro Gerät vorhanden. Optional stehen jedoch 99 Schnitte zur Verfügung.
Die Funktion „Modul zum Einlernen mehrerer aufeinander folgender Messkurven (Schnitte)“ ist eine kostenpflichtige Zusatz-Option (s. Kap. License - App).
Die Startsignale "PA" und "SA", am Beispiel des Maschinentyps "CNC-Drehmaschine":
Im NC-Programm wird (mittels entsprechender "M-Funktionen") am Programmanfang das Signal "PA" gesetzt. Vor dem ersten zu überwachenden Werkzeug (z.B. "Bohren"), wird (zwischen den NC-Befehlssätzen "G0" und "G1") das Signal "SA" gesetzt. Am Ende des ersten Schnittes muss "SA" rückgesetzt werden. Vor dem zweiten zu überwachenden Werkzeug (z.B. "Senken") wird selbiges "SA" ein zweites Mal gesetzt und am Ende des Schnittes wieder rückgesetzt, usw.. Es entsteht eine chronologische "Schnittfolge".
Bei mehrachsigen Drehmaschinen sind häufig mehrere, teils parallel ablaufende "Schnittfolgen" erforderlich, z.B. für die "Hauptspindel" und die "Gegenspindel". In diesem Fall ist ein zweites SA-Signal- (und somit auch ein weiteres M-Funktions-Paar) erforderlich. Die verschiedenen SA-Signale dürfen zeitlich einander unabhängig fungieren, sie können also zeitgleich, hintereinander, oder auch überschneidend gesetzt werden. Wichtig ist jedoch, dass jegliche SA-Signal-Schaltzeiten innerhalb des PA-Signal-Zeitraumes liegen.
Am Ende des NC-Programmes muss das Signal "PA" wieder rückgesetzt werden.
Das Setzen des PA-Signals erfolgt vor dem Setzen des frühesten SA-Signals. Das Rücksetzen des PA-Signals erfolgt nach dem Rücksetzen des spätesten SA-Signals.
Das PA-Signal muss alle Schaltzeiten jeglicher "Schnitt-aktiv"-Signale "überspannen".
Beispiel für die Positionen der Startsignale "PA" und "SA" in einem NC-Programm:
Anmerkung:
Das M-Funktions-Paar, im Beispiel "M100 / M101" setzt / rücksetzt den entsprechenden SPS-Ausgang, der als übergeordnetes Startsignal "PA" fungiert.
Das M-Funktions-Paar, im Beispiel "M102 / M103" setzt / rücksetzt den entsprechenden SPS-Ausgang, der als Startsignal "SA" fungiert.
N10 M100; "PA ein"
N20 G0
N30 M102; "SA ein"; "Nordmann Schnitt 1"
N40 G1; "Bohren";
N50 M103; "SA aus"
N60 G0
N70 G0
N80 M102; "SA ein" "Nordmann Schnitt 2"
N90 G1; "Senken";
N100 M103; "SA aus"
N110 G0
N120 M101; "PA aus"
Die Startsignale "PA" und "SA", am Beispiel des Maschinentyps "Rundtakter" oder "Mehrspindler":
Die Überwachung der einzelnen Bearbeitungs-"Stationen" oder "Lagen" kann mit separaten "Schnitt aktiv"-Signalen gestartet werden. Bei den Maschinen-Typen "Rundtakter" oder "Mehrspindler" arbeiten alle Stationen oder Lagen etwa zeitgleich. Trotzdem gilt (so wie bei CNC-Drehmaschinen) auch hier: Das Setzen des PA-Signals muss vor dem Setzen des "frühesten" SA-Signals erfolgen, das Rücksetzen des PA-Signals muss nach dem Rücksetzen des "spätesten" SA-Signals erfolgen. Das PA-Signal "überspannt" somit alle Schaltzeiten jeglicher "Schnitt aktiv"-Signale.
Die Überwachung von "Rundtaktern" oder "Mehrspindlern" kann entweder mit separaten "Schnitt aktiv"-Signalen (und einem übergeordneten PA-Signal), oder nur mit einem einzigen Startsignal erfolgen. Im Falle eines einzigen Startsignales wird üblicherweise das Signal "PA" als alleiniges Startsignal verwendet. Jedoch könnte auch jedes andere Eingangssignal (der zugehörigen Anschlussklemmen vom Typ "Opto. In") als alleiniges Startsignal konfiguriert werden.
- "Rundtakter" mit nur einem Startsignal:
Vorteil: Preislich günstigere, einfache Schnittstelle
Nachteil: Unabhängig von der tatsächlichen Eingriffszeit der Werkzeuge entsprechen alle Zeitachsen der gesamten Taktzeit. Somit würde ein Werkzeug, welches evtl. nur sehr kurz im Eingriff ist, entsprechend "gestaucht" dargestellt, was wiederum den Einsatz von Hüllgrenzen erschwert.
- "Rundtakter" mit separaten "Schnitt aktiv"-Signalen:
Vorteile: -Höhere Flexibilität, bezüglich der Ein- und Ausschaltzeitpunkte der Stations-zugehörigen Startsignale. Somit entsprechen die Zeitachsen der tatsächlichen Eingriffszeit der Werkzeuge, wodurch sich wiederum Hüllgrenzen sehr genau anpassen lassen.
- Falls der "Rundtakter" mit CNC-Station(en) bzw. Revolver ausgerüstet ist, können die separaten "Schnitt aktiv"-Signale auch mehrmals pro Takt gesetzt werden.
Somit können aufeinanderfolgende Bearbeitungen (während einem Takt) über einzelne Schnitte separiert werden.
- Die Steuerung sendet nur dann das entsprechende Startsignal, wenn sich tatsächlich ein Werkstück auf der jeweiligen Station in Bearbeitung befindet. Dies ist die "betriebssicherste" Art, Messungen auszublenden, zwecks bspw. Leerfahren, Vollfahren und Austakten.
Nachteil: Aufwendigere, teurere Schnittstelle
Die Startsignale "PA" und "SA", am Beispiel des Maschinentyps "Bearbeitungszentrum":
Bei den bislang genannten Maschinentypen steht das PA-Signal so lange an, bis die Fertigung eines kompletten Werkstückes beendet ist. Diesbezüglich stellt das "Bearbeitungszentrum" eine Ausnahme dar, hier steht das PA-Signal nur für die Dauer eines Werkzeuges bzw. einer Bearbeitung an:
Meist werden bei Bearbeitungszentren mehrere gleiche Rohlinge aufgespannt, bzw., "pro Takt" kehren dieselben Werkzeuge bzw. Bearbeitungen mehrmals wieder.
Würde man diese Überwachungsaufgabe ausschließlich mittels "aufeinander folgender Schnitte" lösen, würde dies unnötigen Bedienungsaufwand bedeuten. Da sich diverse Schnitte gleichen, müsste man, in jedem dieser gleichen Schnitte, die Grenzen separat editieren.
Bei Bearbeitungszentren wird meist die sog. "externe Programmwahl" eingesetzt: Jedes zu überwachende Werkzeug, welches zur Fertigung des Artikels benötigt und von der Maschine eingewechselt wird, stellt im Tool Monitor SEM-Modul-e2 ein separates Programm dar. Jedes dieser Programme erhält eine eigene Programmnummer, die während der Fertigung automatisch von der Maschine angewählt wird. Nach der automatischen Programmanwahl folgt das Setzen des PA-Signals, welches am Ende der Bearbeitung des jeweiligen Werkzeuges wieder rückgesetzt wird. Während das PA-Signal ansteht, kann mehrmals das SA-Signal gesetzt- und rückgesetzt werden, entsprechend dem erwähnten Ablauf bei einer CNC-Drehmaschine.
Bei Bearbeitungszentren steht das PA-Signal nur während der Dauer der Bearbeitung durch ein Werkzeug an, nicht während der gesamten Dauer der Bearbeitung eines Werkstückes. Dies liegt daran, dass die gesamte Bearbeitung in einzelne Programme gesplittet wird: Jedes einzelne Werkzeug erhält ein eigenes Programm.
Die Funktion „externe Programmwahl“ ist eine kostenpflichtige Zusatz-Option (s. Kap. License - App).
Eingangssignal "Alarm rücksetzen" ("AR"):
Diese Funktion dient der Automatisierung der Alarm-Quittierung. Dazu sendet die Steuerung einen 24V-Impuls auf den (entsprechend konfigurierten-) "AR"-Eingang, statt einer händischen Quittierung durch den Bediener. Mit dem Erhalt eines "AR"-Impulses werden automatisch jegliche aktuell anstehenden Alarme quittiert. Die genaue Art der automatischen Alarm-Quittierung (und die Art der Fortsetzung der Bearbeitung) kann in den "Alarm-Einstellungen" hinterlegt werden. (s. Kap. Alarm-Einstellungen)
Eingangssignal "Grenze aktiv" ("GA"):
Über den (frei konfigurierbaren) Eingang "GA" teilt die Steuerung dem Tool Monitor SEM-Modul-e2 mit, ob die Maschine im jeweiligen Takt mit einem "Fehlteil" beladen wird. "Fehlteile" (fehlende Werkstücke) entstehen z.B. beim Leerfahren (oder Vollfahren) von Rundtaktautomaten, Mehrspindel-Drehautomaten oder Transferstraßen.
Wenn zum Einschalt-Zeitpunkt des Startsignales ein 24V-Signal am GA-Eingang ansteht, wird dadurch ein Fehlteil in das sog. "Fehlteilregister" ("FREG") übernommen. Korrekte Konfiguration (Sensor-Positions-Zuordnung) vorausgesetzt, sorgt das Modul "Fehlteiregister" dafür, dass im Falle eines vorhandenen Fehlteiles die Grenzen der jeweiligen Messstelle deaktiviert werden.
Über das "GA"-Signal können Grenzen automatisch deaktiviert werden, damit keine falschen Alarmen entstehen, wenn die Werkzeuge - aufgrund fehlender Werkstücke - ins "Leere" fahren.
Eingangssignal "Daten gültig" ("DG"):
Dieses Signal wird nur dann benötigt, wenn analoge Start- und Stopp-Signale- und die Funktion "externe Programmwahl" verwendet werden. (Bei Profibus-Anwendungen ist das Signal "DG" nicht vorhanden)
Bei der Funktion "externe Programmwahl" steht die - von der Maschine angeforderte - Programm-Nr. (z.B. "BCD-codiert") an den (entsprechend konfigurierten-) Eingangs-Klemmen an. In dem Moment, in dem die Steuerung das Signal "DG" sendet, gilt die aktuell anstehende Programmnummer als gültig. Unmittelbar nach Erhalt des Signals "DG" vollzieht der Tool- Monitor SEM-Modul-e2 den Wechsel zum angeforderten Programm.
Erst mit Erhalt des Signals "Daten gültig" (an einem frei konfigurierbaren Eingang) übernimmt der Tool Monitor SEM-Modul-e2 die aktuell anstehende Programmnummer.
Ausgangssignal "Daten empfangen" ("DE"):
Dieses Signal wird nur dann benötigt, wenn analoge Start- und Stopp-Signale- und die Funktion "externe Programmwahl" verwendet werden. (Bei Profibus-Anwendungen ist das Signal "DE" nicht vorhanden)
Das Signal "DE" wird vom Tool Monitor SEM-Modul-e2 an die Maschinensteuerung gesendet, sobald der Tool Monitor einen angeforderten Programmwechsel vollzogen hat und messbereit ist. Sobald die Steuerung das Signal "DE" erhalten hat, kann das NC-Programm fortgesetzt und die Startsignale gesetzt werden. Es hat ein sog. "Hand Shake" stattgefunden.
Mit dem Senden des "DE"-Signals meldet der Tool Monitor Messbereitschaft nach erfolgreichem Programmwechsel.
Ausgangssignal "Vorschubfreigabe" (Feed Release):
"Vorschubfreigabe" bedeutet, dass die Maschine nur dann produzieren kann, wenn sich der Tool Monitor SEM-Modul-e2 im aktiven Überwachungsmodus befindet. Zum Zwecke der Vorschubfreigabe lässt sich ein beliebiger Ausgang des Tool Monitor SEM-Modul-e2 als sog. "Statussignal" konfigurieren. Dieses Statussignal befindet sich nur dann im Zustand "high", wenn der Überwachungsmodus (oder das Einlernen) aktiv ist.
Voraussetzung für diese Funktion ist, dass die Schnittstelle diesbezüglich hergerichtet ist und ein entsprechend programmierter SPS-Eingang zur Verfügung steht.
Mit der Funktion der "Vorschubfreigabe" kann verhindert werden, dass die Werkzeugmaschine ohne aktive Überwachung läuft!