Aufrufe
vor 2 Monaten

Industrielle Automation 3/2019

  • Text
  • Automation
  • Industrielle
Industrielle Automation 3/2019

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Werkzeugmanagement 4.0 Industrial RFID-System optimiert Produktionsprozesse Werkzeugcodierung mittels RFID wird nicht erst seit Industrie 4.0 erfolgreich eingesetzt. Schon seit Jahrzehnten setzt ein Lieferant für Flugzeugkomponenten die Technologie in der zerspanenden Fertigung ein und schafft so die Voraussetzung für eine intelligente Vernetzung, mit dem Potenzial den Werkzeugeinsatz weiter zu optimieren. 01 Die zerspanende Bearbeitung von Flugzeugstrukturbauteilen ist eine der Königsklassen der Branche. Das liegt einerseits daran, dass hierfür modernste und oft schwer zerspanbare Werkstoffe verwendet werden. Neben anspruchsvollen Aluminiumlegierungen stellen Materialien wie Titan oder Kohlenstofffaserverbundstoffe (CFK) hohe Anforderungen. Andererseits handelt es sich vorzugsweise um dünnwandige Bauteile, denn schließlich ist in der Luft- und Raumfahrt Gewichtsreduzierung oberstes Gebot, bei gleichzeitig höchster Festigkeit und Steifigkeit der Komponenten. „Strukturbauteile aus Leichtmetalllegierungen haben oft hoch komplexe Freiformflächen und schwierigste Hinterschneidungen. Die sogenannte HPC-Zerspanung, sprich das High Performance Cutting, stellt dabei hohe Anforderungen hinsichtlich Präzision und Prozesssicherheit“, erklärt Daniel Weishaupt, der Leiter Werkzeugaufbereitung/-kommissionierung bei Premium Aerotec in Augsburg. Damit ist in erster Linie die prozesssichere Einhaltung enger Toleranzen im Bauteil gemeint. „Grundvoraussetzung dafür ist allerdings, dass die Werkzeugparameter exakt und fehlerfrei in die Bearbeitungsmaschine übernommen werden“, ergänzt Weishaupt und spricht die Hauptmotivation an, ein Werkzeugidentifikationssystem einzusetzen. Werkzeugrelevante Daten stets parat Der generelle Vorteil von solchen Systemen wie Tool-ID von Balluff ist die Übertragung von werkzeugrelevanten Daten über ein hochfrequentes, elektromagnetisches Wechselfeld zwischen einem am Werkzeug fest montierten Datenträger und einer 01 Die Auswerteeinheiten kommunizieren frequenzübergreifend und bieten eine große Schnittstellenvielfalt 02 Die BIS M-Datenträger in den Werkzeugaufnahmen entsprechen den offenen, normierten RFID-Standards ISO 15693 und ISO 14443A Schreib-/Leseeinheit. Die sogenannte Radio Frequency Identification (RFID) sichert die eindeutige Zuordnung des Werkzeugs. Mithilfe von RFID-Schreib-/Lesegeräten können Werkzeugdaten, z. B. am Werkzeugeinstellgerät, auf den Datenträger am Werkzeug geschrieben und in der Werkzeugmaschine ausgelesen werden. Außerdem lassen sich, etwa nach einem Werkzeugeinsatz in der Maschine, relevante Daten wie Standzeiten wieder auf den Datenträger zurückschreiben. Die automatische Verarbeitung der Informationen gewährleistet, dass alle Daten korrekt und stets aktuell vorliegen. Aus diesem Grund hat Premium Aerotec die Werkzeugeinstellund -messgeräte von Zoller sowie rund 30 Bearbeitungsmaschinen mit Tool-ID- Schreib-/Leseköpfen sowie Auswerteeinheiten von Balluff ausgestattet. Schnittstellenvielfalt bietet unkomplizierten Einsatz Einen maßgeblichen Anteil an der schnellen Integration von Tool-ID in die laufende zerspanenden Fertigung bei Premium Aerotec haben die hier verwendeten Auswerteeinheiten BIS V, die frequenzübergreifend kommunizieren können. D. h., mit diesen Controllern lassen sich niederfrequente Systeme (LF, 70…455 kHz), die vor allem in der Metallumgebung besonders robust und zuverlässig sind und hochfrequente Systeme (HF, 13,56 MHz), zeitgleich betreiben. Für den Einsatz bei Premium Aerotec war jedoch die Schnittstellenvielfalt dieser Auswerteeinheiten entscheidend für die Integ- John Großpietsch, freier Redakteur, Zell a.H. 14 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2019

SENSORIK UND MESSTECHNIK 02 ration in die unterschiedlichen Maschinen. Es stehen alle weltweit gängigen Bus-Systeme für den industrieunabhängigen Einsatz wie Profibus, Profinet, EtherCAT, CC-Link sowie Ethernet/IP-Varianten, zur Verfügung. Außerdem gibt es einen Webserver für Ethernet-basierte Schnittstellen. Die vorhandenen Werkzeuge, respektive die Werkzeugaufnahmen, wurden seitlich mit sogenannten Tags, den Datenträgern, ausgestattet. Hier verwendet Premium Aerotec die Datenträger vom Typ BIS M. Diese arbeiten mit einer Frequenz von 13,56 MHz und sind auf unendlich viele Schreib-/Lesezyklen ausgelegt. „Wir haben uns für die BIS-MVersion entschieden, weil diese Tags den offenen, normierten RFID-Standards ISO 15693 und ISO 14443A entsprechen und Hersteller unabhängig am Markt verfügbar sind“, ergänzt Weishaupt, der darin eine Sicherheit für seine Fertigung sieht. Insgesamt werden derzeit um die 30 000 Werkzeuge so verwaltet. Ebenso wichtig ist Weishaupt die hohe Übertragungsgeschwindigkeit bei großen Datenmengen, mit der das RFID-System BIS M punktet. Auswertung von Werkzeugdaten Der erste Anspruch mit der RFID-Werkzeugidentifikation, das Handling der werkzeugspezifischen Daten zu automatisieren und sicher zu machen, wird bereits seit Jahren erfüllt. Exakt übermittelte Werkzeugabmessungen und Einsatzparameter sowie erfasste Stand-, bzw. Resteinsatzzeiten gewährleisten sichere Prozesse. „Die Erfassung der Laufzeiten von Werkzeugen ist dabei von enormer Wichtigkeit“, erklärt Weishaupt: „Verschleiß bewirkt steigende Zerspankräfte und führt am Werkstück zu Geometrieabweichungen. Besonders kritisch ist die dabei entstehende, sog. Oberflächenzerrüttung als Folge von thermischen und mechanischen Wechselbelastungen, die zu nicht reparablen Beschädigungen am Bauteil führen können.“ Die oft extrem teuren Bauteile machen diese Problematik deutlich. Deshalb wird jedem Werkzeug über den Datenträger an der Werkzeugaufnahme eine maximale Standzeit mitgegeben, die auf Erfahrungswerten basiert. Über die Festlegung von Werkzeugeinsatzzeiten hinaus, bieten die BIS-M-Datenträger mit ihrer eindeutigen Ident-Nummer das Anlegen einer Lebensakte für die Werkzeuge. Die Unique ID dieser Datenträger ist nur les- und nicht veränderbar. Sie erlaubt eine eindeutige Rückverfolgbarkeit der Bauteile im Sinne der Qualitätssicherung. Die zentrale Speicherung und Auswertung der Werkzeugdaten in einem Werkzeugmanagement-System öffnet zukünftig vielfältige Ansätze, den Werkzeugeinsatz weiter zu optimieren. Damit ist Tool-ID von Balluff eine Schlüsselkomponente der intelligent vernetzten Fertigung bei Premium Aerotec, die so längst startklar ist für Industrie 4.0. Bilder: Balluff, Zoller www.balluff.de INFO: VDW – Generalkommissariat EMO Hannover 2019 Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. Corneliusstraße 4 · 60325 Frankfurt am Main · GERMANY Tel.: +49 69 756081-0 · Fax: +49 69 756081-74 emo@vdw.de · www.emo-hannover.de VDW.indd 19xxx_World 1 of industries_185x130_gb.indd 1 26.02.2019 25.02.19 12:11:03 14:06 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2019 15

AUSGABE