Industrielle Automation 6/2018

SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2018 I MESSE Schnelle Leser RFID-System reduziert die Einlesedauer für Werkzeugrevolver einer CNC-Maschine Der Einsatz von funkbasierten RFID-Systemen zur Identifikation von Schneidwerkzeugen in CNC-Maschinen wird oft durch die geringe Reichweite beschränkt. Eine Industrie-4.0-taugliche Lösung zur Werkzeugverwaltung reduziert dank hoher Schreib-Lese-Reichweite die Einlesedauer für einen Werkzeugrevolver deutlich. Forderungen nach einer zunehmend flexiblen Produktion steigern die Nachfrage nach automatisierten Lösungen zur Werkzeug verwaltung. Schneidwerkzeuge werden heute häufiger gewechselt als in der Vergangenheit. Damit gerät die klassische visuelle Identifikation über Seriennummern ebenso wie die manuelle Datenpflege an ihre Grenzen. Verständlich, dass immer mehr Verarbeitungsund Fertigungsunternehmen versuchen, ihre Werkzeugverwaltung zu verbessern. Durch effizientes Werkzeugmanagement wollen sie die Werkzeugleistung und -lebensdauer erhöhen, die Produktionskosten senken und die Bearbeitungsqualität steigern. Werkzeugmanagementsysteme müssen unterschiedliche Abläufe verarbeiten können, wie z. B. verschiedene Lieferarten, hohe Stückzahlen und häufige Ein- und Auscheckvorgänge. Ohne eine zuverlässige Identifikationstechnologie können solche Managementsysteme leicht unübersichtlich werden. Auch eine schlechte Umgebung oder ein fehlerhafter Betrieb können zu Durcheinander und Datenverlust führen. Wenn dies während des Werkzeugeinsatzes geschieht, hat das Auswirkungen auf die Produktionseffizienz und kann sogar zu Qualitätsproblemen bis hin zum Produkt- Ausschuss führen. Im Zug der zunehmenden maschinellen Bearbeitung durch CNC-Werkzeugmaschinen und -Bearbeitungszentren ist auch das Zu behör der Maschinen komplexer geworden, sodass bisherige Werkzeugverwaltungsmethoden diesen Anforderungen nicht mehr gerecht werden. Bessere Lösungen sind gefragt Konventionelle Werkzeugverwaltungssysteme nutzen bislang im Wesentlichen optische Identifikationstechnologien, um Werkzeugdaten zu speichern, beispielsweise die Lasergravur. Bei dieser werden werkzeugbezogene Daten mit einem Laser auf die Oberfläche des Schneidwerkzeugs eingraviert. Diese Methode ermöglicht eine längerfristige Datenaufzeichnung und eine effizientere Werkzeugverwaltung, obwohl es offensichtliche Nachteile gibt. Die Datenmenge, die auf der Oberfläche eingraviert wird, ist begrenzt. Im schlimmsten Fall kann die Lasergravur zudem die Struktur des Schneidwerkzeugs beschädigen und so die Produktlebensdauer beeinträchtigen. Hinzu kommt, dass die meisten Graviergeräte teuer in der Anschaffung sind. Eine andere Möglichkeit ist die Identifikation mittels funkbasierter RFID-Technologie. Die ersten Systeme dieser Art werden bereits eingesetzt, arbeiten aber noch nicht RFID-Tool-Management-Systeme, die Internet-Technologie integrieren, werden zum bevorzugten Identifikationssystem effizient. Bei den üblichen Systemen befindet sich der Schreib-Lese-Kopf auf einem Zylinder, der diesen vor und zurückbewegt, um die Daten vom RFID-Tag am Werkzeug auszulesen. Der Datenträger (Tag) ist im Werkzeughalter eingebettet. Um ein Werkzeug zu erfassen oder zu wechseln, muss der Werkzeugrevolver mit dem betreffenden Werkzeug zunächst die unterste Position anfahren. Der Zylinder mit dem Schreib- Lese-Kopf muss zudem einen kompletten Weg zum Revolver und zurückfahren. Damit steigt die Gesamtlesezeit für ein einziges Schneidwerkzeug auf 6,5 Sekunden. Die Zeitspanne, alle 20 Schneidwerkzeuge eines Revolvers an einer einzigen CNC-Maschine auszulesen, beträgt über zwei Minuten. Das senkt die Produktionseffizienz der CNC-Maschine erheblich. Außerdem führt die häufige Bewegung zu Verschleiß an der Maschine. Sollte darüber hinaus der Schreib-Lese-Kopf aufgrund einer Fehlfunktion am Zylinder oder aus einem anderen Grund nicht sofort zurückgezogen werden können, kann dieser mit dem Schneidwerkzeug kollidieren, was die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen würde. Werkzeugerkennung optimieren Die RFID-Lösung BL ident von Turck setzt genau an diesem Pro blem an: Schreib- Lese-Köpfe mit einem erweiterten Erfassungsbereich können direkt auf der Trägerplatte des Werkzeugrevolvers montiert werden. Somit sind die Daten der RFID- Tags auf dem Werkzeughalter direkt durch die nichtmetallische Rückplatte lesbar – und zwar ohne einen Zylinder, der den Kopf vor und zurückbewegt. Eine einfache Drehung des Revolvers genügt, um alle Schneidwerkzeuge auf einer CNC-Werkzeugmaschine zu identifizieren. Alle Informationen zu den Schneidwerkzeugen können in nur zehn Sekunden eingelesen werden. Turcks RFID-Schreib-Lese-Köpfe haben die Schutzart IP69K, die RFID-Tags sie Schutzart IP68. Damit ist das System resistent gegen Feuchtigkeit und Wasser und eignet sich auch für den Einsatz in feuchter Umgebung. Die Tags besitzen einen frei nutzbaren Speicher von 128 Byte. Dies ermöglicht die Speicherung großer Richard Lin, Senior Product Manager & Team Supervisor RFID, Turck (Tianjin) Sensor Co. Ltd., Tianjin, China 22 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2018

MESSE I SPS IPC DRIVES 2018 01 Links: Schneidwerkzeughalter mit eingelassenem RFID-Tag 02 Der RFID-Schreib- Lese-Kopf wird auf der Rückseite des Werkzeugrevolvers angebracht und erkennt den Tag im Werkzeughalter durch die Verkleidung hindurch Datenmengen und verwandelt sie quasi in eine mobile Datenbank. „Turcks modulares Prinzip macht die Auswahl des passenden RFID-Systems einfach und bequem. Alles, was wir für verschiedene Protokolle benötigen, ist ein anderes Gateway. Und sollte das Protokoll Profinet, Ethernet/IP oder Modbus TCP sein, reicht sogar ein einziges Multiprotokoll- Gateway aus, das alle drei unterstützt“, sagt Gao Xianghui, Projektleiter des chinesischen Systemintegrators Qingdao Mesnac, über Turcks BL-ident-System. „Das einfache Design der RFID-Module vereinfacht die Programmentwicklung und macht die Verwendung von Funktionsblöcken überflüssig. Schreib-Lese-Operationen können direkt über die Ein- und Ausgänge gesteuert werden.“ Der Erfassungsbereich von 44 mm erfüllt die Installationsanforderungen vor Ort und verhindert, dass Schreib-Lese-Köpfe durch Kollisionen beschädigt werden. Die In-Metal-Tags sind dank Schutzarzt IP68 ideal für die Installation in Werkzeug verwaltungssystemen. Produktionseffizienz steigern Im Werkzeugmanagement und der Werkzeugidentifikation kann RFID im HF-Bereich all seine Vorteile ausspielen: schnelle Identifikation, Stabilität gegenüber Interferen zen und Tags mit hoher Speicherkapazität. Das Hinzufügen von RFID-Schreib-Lese-Köpfen zu automatisierten Werkzeugwechselsystemen ermöglicht ein schnelles Lesen von Daten auf RFID-Tags an Werkzeughaltern, wodurch Merkmale wie automatische Werkzeugidentifikation, automatisierte Montage und die Verfolgung über den gesamten Lebenszyklus eines Werkzeugs hinweg realisiert werden. Dies wiederum erhöht die Produktionseffizienz und die Werkzeugauslastung bei gleichzeitiger Senkung der Produktionskosten und der Ausschussquote. Da die RFID- Technologie immer weiter perfektioniert und weltweit immer populärer wird, werden RFID-Tool-Management-Systeme, die zudem Internet-Technologie integrieren, zum bevorzugten Identifikationssystem für Verarbeitungs- und Fertigungsunternehmen werden. www.turck.com