用于计算机辅助地优化针对至少一个具有多个库位置的刀库的刀具运输的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于计算机辅助地优化针对至少一个刀库（R）的刀具运输的方法，所述至少一个刀库（R）具有多个库位置（P），所述至少一个刀库（R）可用于机床，所述机床被用于借助由库装置在提供位置（B）处提供的刀具来生产一个或者多个工件，所述方法具有下列步骤：a）检测刀具集合，b）检测针对每个刀具的空间需求，c）检测针对每个刀具的可占据的库位置的集合，d）检测容许的初始库占据，其中针对每个刀具都检测初始库位置，e）检测容许的目标库占据，其中针对来自所检测到的刀具集合中的至少一个子集检测目标库位置，针对所述至少一个子集应执行刀具运输，f）检测如下运输持续时间的集合：库装置从一个库位置至另外的库位置的行程分别需要所述运输持续时间，g）确定刀具运输子集，针对所述刀具运输子集可预先给定或者预先给定运输顺序，使得按照该运输顺序，刀具可以在空间需求方面无冲突地从它们的被占据的库位置被送至它们的目标库位置，h）针对所述刀具运输子集优化运输顺序，使得针对刀具运输所需的运输持续时间的总和被最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计算机辅助地优化针对至少一个具有多个库位置的刀库的刀具运输的方法和设备
本专利技术涉及一种用于计算机辅助地优化针对至少一个刀库的刀具运输的方法和设备，所述至少一个刀库具有多个库位置，所述至少一个刀库可用于机床，所述机床被用于借助由库装置（Magazingeraet）在提供位置处提供的刀具来生产一个或者多个工件。
技术介绍
机床是如下自动化生产装置：利用所述自动化生产装置，借助一个或者多个刀具，在工件上产生预先给定的形状。多个刀具可以分配给一种刀具类型、例如铣削。另外的刀具类型例如可以是钻孔。机床拥有刀具主轴，进行加工的刀具（也称为主轴刀具）在加工时处于所述刀具主轴中。可以被机床用于加工工件的刀具存放在刀库中。其中存在不同的种类。链式库是非常频繁地使用的形式，所述链式库例如在汽车工业中得以采用。架式库R是其他库种类，如例如在图1中所表明的那样，在所述架式库R中，可以安置非常多的不同刀具（多达500个刀具或者甚至可能还更多）。这些刀具在其中存放在固定的库位置P上。这种库可以由主侧和相对置的对应侧构成。架式库拥有设备、尤其是库装置，所述库装置在图1中未示出，利用所述设备，可以将刀具存放在它的库位置P上，并且可以取出该刀具。特别是，当要利用机床制造更多各种各样的不同工件时，那么使用该库种类，针对所述更多各种各样的不同工件必需多种不同的刀具。对确定的工件类型的工件的加工利用预先给定序列的刀具来进行。一个刀具在此绝对可以多次地出现在该序列中。该序列对于一种工件类型（例如汽车座椅）的所有工件而言是同一个序列。该序列对于另外的工件类型的工件而言可以是不同的。在利用该序列的刀具（主轴刀具）加工工件的工作步骤期间，在架式库中，在前的工作步骤的“先行刀具（Vorgaengerwerkzeug）”返回或被放回到它的库位置上。紧接着，空驶至随后的工作步骤的“后续刀具（Nachfolgerwerkzeugs）”的库位置。该“后续刀具”接着被抓取，并且被运输或被转移至提供位置。如果当前工作步骤（也就是利用当前的主轴刀具进行加工）结束，则在主轴中（例如利用换刀器）替换刀具。如果利用主轴刀具进行加工结束，但是尚未为接着的工作步骤准备提供后续刀具，则在主轴供应时发生等待时间。这些各个单独的等待时间减小了机器效率，并且提高了制造持续时间。因此，应避免这些等待时间。在定位和重新整理架式库中的刀具时，要注意下列空间限制：刀具通常不允许被放在任何库位置处，也就是在下列条件下，存在对于该刀具可占据的库位置：•刀具的库位置类型和库或架位置的库位置类型必须是相兼容的。这样，例如重的刀具不允许被放在针对轻的刀具的库位置上，并且必要时反之亦然。•刀具不允许在边缘处伸出。•在被禁止的库位置上，不允许有刀具。容许的库占据是刀具在库中的布局，使得每个刀具都处于可占据的位置上，并且刀具的空间需求不重叠。容许的库位置取决于刀库的当前占据。因此，所有容许的库位置受制于如下附加限制：-在每个库位置上允许定位最多一个刀具-该刀具的空间需求不允许与在该库中的另外的一般相邻的刀具的空间需求重叠。如果一个接着一个地生产多个工件，则可能有利的是，无冲突地重新整理或重新分类刀库中的刀具，以便例如减小在主轴供应时的等待时间，并且由此提高机器效率。应给定同样考虑空间限制的对刀具的容许的目标分配或目标指派。在本上下文中，“在空间需求方面无冲突”意味着，可以将刀具运输到容许的库位置上。
技术实现思路
本专利技术的任务是，执行对刀具运输的优化。应将原始的刀具分配转化成目标分配，使得在重新分类过程中的每个时刻都遵守库占据的容许性，并且使针对刀具运输或针对重新分类过程所需的持续时间最小化。该任务通过独立权利要求来解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。本专利技术要求保护一种用于计算机辅助地优化针对至少一个刀库的刀具运输的方法，所述至少一个刀库具有多个库位置，所述至少一个刀库可用于机床，所述机床被用于借助由库装置在提供位置处提供的刀具来生产一个或者多个工件，所述方法具有下列步骤：a）检测刀具集合，b）检测针对每个刀具的空间需求，c）检测针对每个刀具的可占据的库位置的集合，d）检测容许的初始库占据，其中针对每个刀具都检测初始库位置，e）检测容许的目标库占据，其中针对来自所检测到的刀具集合中的至少一个子集检测目标库位置，针对所述至少一个子集应执行刀具运输，f）检测如下运输持续时间的集合：库装置从一个库位置至另外的库位置的行程分别需要所述运输持续时间，g）确定刀具运输子集，针对所述刀具运输子集，可预先给定或者预先给定运输顺序，使得按照该运输顺序，这些刀具可以在被它们占据的库位置的空间需求方面无冲突地被送至它们的目标库位置，和h）针对该刀具运输子集优化运输顺序，使得对于刀具运输所需的运输持续时间的总和被最小化。一般，对给定的运输顺序的刀具的重新分类过程或重新整理如下地运行。库装置行至该运输顺序中的第一刀具的初始位置。那么，该刀具（在它的空间需求方面）无冲突地被运输到它的目标库位置上。紧接着，没有刀具的库装置行至该运输顺序中的第二刀具的初始位置，并且将该第二刀具又无冲突地运输到它的目标库位置上。这被重复，一直到给定的运输顺序完成为止。刀具运输的这种子集例如可以如下地被确定：寻找所有可无冲突地实施的刀具运输，并且选择任意的顺序。如果该集合包含至少一个元素，那么找到这种刀具运输。在步骤g）中占据的库位置可以是当前被占据的库位置、初始库位置，但是也可以是刀具中间停放在其上的库位置。步骤g）和h）必要时可以多次被重复，直至所有在步骤e）中检测到的刀具已到达它们的目标库位置。如果刀具占据它的目标库位置，则由该刀具可占据的库位置的集合被减小到目标库位置。那么，这种刀具不再允许被移位。刀具运输可以依据经过优化的运输顺序来执行。通过根据本专利技术的措施（Vorgehen），使针对刀具运输所需的运输持续时间的总和最小化。运输持续时间的集合可以包括针对库装置从一个库位置到另外的库位置的每个无刀具的行程的空行程持续时间的集合。因此，所提到的优化可以被执行为使得：空行程持续时间的总和被最小化。堵塞（Verklemmungen）典型地是对资源的访问冲突，在此是对库位置的访问冲突。尤其是，可能出现如下运输循环：所述运输循环例如产生影响为使得，应将第一刀具运输到第二刀具的位置上，反之亦然，并且因此发生堵塞（也称死锁（Deadlock））。尤其要求保护的是，来自检测到的刀具集合的至少一个刀具无冲突地从它的被占据的库位置被运输到另外的可占据的库位置上，以便根据步骤g）确定刀具运输的至少单元素子集，并且以便继续进行步骤h）。只要在步骤g）中可以确定至少一个单元素子集（也就是这些元素是刀具运输），必要时就可以多次重复步骤g）和h）。换言之，如果在步骤g）中确定空子集，则该方法这样终止。但是，那么可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计算机辅助地优化针对至少一个刀库（R）的刀具运输的方法，所述至少一个刀库（R）具有多个库位置（P），所述至少一个刀库（R）能够用于机床，所述机床被用于借助由库装置在提供位置（B）处提供的刀具来生产一个或者多个工件，/n该方法具有下列步骤：/na）检测刀具集合，/nb）检测针对每个刀具的空间需求，/nc）检测针对每个刀具的可占据的库位置的集合，/nd）检测容许的初始库占据，其中针对每个刀具都检测初始库位置，/ne）检测容许的目标库占据，其中针对来自所检测到的刀具集合中的至少一个子集检测目标库位置，针对所述至少一个子集应执行刀具运输，/nf）检测如下运输持续时间的集合：库装置从一个库位置至另外的库位置的行程分别需要所述运输持续时间，/ng）确定刀具运输子集，针对所述刀具运输子集能预先给定或者预先给定运输顺序，使得按照所述运输顺序，所述刀具能在空间需求方面无冲突地从它们的被占据的库位置被送至它们的目标库位置，和/nh）针对所述刀具运输子集优化所述运输顺序，使得针对所述刀具运输所需的所述运输持续时间的总和被最小化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于计算机辅助地优化针对至少一个刀库（R）的刀具运输的方法，所述至少一个刀库（R）具有多个库位置（P），所述至少一个刀库（R）能够用于机床，所述机床被用于借助由库装置在提供位置（B）处提供的刀具来生产一个或者多个工件，
该方法具有下列步骤：
a）检测刀具集合，
b）检测针对每个刀具的空间需求，
c）检测针对每个刀具的可占据的库位置的集合，
d）检测容许的初始库占据，其中针对每个刀具都检测初始库位置，
e）检测容许的目标库占据，其中针对来自所检测到的刀具集合中的至少一个子集检测目标库位置，针对所述至少一个子集应执行刀具运输，
f）检测如下运输持续时间的集合：库装置从一个库位置至另外的库位置的行程分别需要所述运输持续时间，
g）确定刀具运输子集，针对所述刀具运输子集能预先给定或者预先给定运输顺序，使得按照所述运输顺序，所述刀具能在空间需求方面无冲突地从它们的被占据的库位置被送至它们的目标库位置，和
h）针对所述刀具运输子集优化所述运输顺序，使得针对所述刀具运输所需的所述运输持续时间的总和被最小化。


2.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，步骤g）和h）必要时多次被重复，直至所有在步骤e）中检测到的刀具已到达它们的目标库位置。


3.根据上述权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，依据经过优化的运输顺序来执行所述刀具运输。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述运输持续时间的集合包括针对所述库装置从一个库位置至另外的库位置的每个无刀具的行程的空行程持续时间的集合。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对占据它的目标库位置的刀具，能被所述刀具占据的库位置的集合被减小到所述目标库位置。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，来自所述所检测到的刀具集合中的至少一个刀具无冲突地从它的被占据的库位置被运输到另外的可占据的库位置上，以便根据权利要求1的步骤g）确定刀具运输的至少单元素子集，并且以便继续进行权利要求1的步骤h）。


7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，只要在步骤g）中能够确定至少一个单元素子集，必要时就多次重复权利要求1的所述步骤g）和h）。


8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过如下方式测定权利要求1的步骤g）中的所述的刀具运输子集：
a）形成针对所述刀具运输的优先级，
b）测定如下刀具运输：所述刀具运输在占据针对所述刀具运输的刀库时牵涉到堵塞中，
c）确定如下刀具运输：所述刀具运输对于所测定的堵塞处于连续相关性中，
d）在排除在b）和c）中所测定的刀具运输的情况下，确定所述刀具运输子集。


9.根据上述权利要求6或者7和根据权利要求8中任一项所述的方法，其特征在于，来自所述所检测到的刀具集合中的至少一个刀具从被该刀具占据的库位置无冲突地被运输到另外的可占据的库位置上，以便根据权利要求1的步骤g）确定刀具运输的至少单元素子集，并且以便继续进行权利要求1的步骤h），其中所述至少一个刀具牵涉到堵塞中或者牵涉到连续相关性中。


10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，来自所述所检测到的刀具集合中的至少一个刀具从被该刀具占据的库位置无冲突地被运输到另外的可占据的库位置，以便至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·拜尔，L·胡帕，C·罗耶，S·贝赫尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE