Werkzeugidentifikation

Werkzeugidentifikation: Ohne Zettel-Trauma

Effiziente Werkzeugverwaltung mit RFID-Technologie. Die Verwaltung von mehreren tausend Werkzeugteilen kann zum Albtraum werden, wenn herkömmliche Dokumentations- und Identifikationssysteme eingesetzt werden. Mit RFID läuft es bei Kempten Manufacturing sicher und effizient.

Im Werkzeughalter integrierter Datenträger: Schon in der Werkzeug-Voreinstellung werden die relevanten Daten auf den RFID-Datenträgern gespeichert. (Fotos: Balluff)

Maschinenbediener kennen die Situation: An der Maschine steht ein Werkzeug, das eingewechselt werden soll, und die Schneiden zeigen erste Gebrauchsspuren. Doch der Zettel, der da auch noch lag, ist weg. Was also tun? Im Zweifel werden die Wendeplatten gegen neue ersetzt, schließlich will man sicher sein, Gutteile zu produzieren. Die ‚alten‘ Wendeplatten wandern in die Tonne und mit ihnen viel Geld in Form verschwendeter Restlaufzeiten. „Schon allein die Dokumentation der Laufzeiten von etlichen tausend Werkzeugen, die wir häufig wechselnd in unseren Fertigungssystemen einsetzen, wäre manuell ein immenser Aufwand“, erklärt Michael Warta. Der technische Direktor von Kempten Manufacturing will aber die kostbaren Restlaufzeiten optimal nutzen. RFID-Werkzeugidentifikation ermöglicht ihm übersichtliche Werkzeugverwaltung mit eindeutig und sicher zugeordneten Einstell- und Laufzeitdaten.

Bei Kempten Manufacturing passiert das nicht. Dessen kann sich Michael Warta sicher sein. Standzeiten optimal zu nutzen, ist für ihn einer der wesentlichen Vorteile des Werkzeugidentifikationssystems auf RFID-Basis. „...gerade weil wir auf Grund der für uns typischen eher geringen Stückzahlen häufig Werkzeuge wechseln“, ergänzt Warta. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die spangebende Bearbeitung von hochgenauen, mittelgroßen, kubischen Werkstücken. Bis zu 5.000 Kilogramm schwer und 2.000 mal 1.400 mal 1.600 Millimeter groß sind die Bauteile, die hauptsächlich für den Maschinen-, Verdichter- und Kompressorenbau hergestellt werden. Dazu stehen auf 8.000 Quadratmeter in vollklimatisierter Umgebung zwei automatisierte Fertigungssysteme, in denen Fräsmaschinen, Bohr- und Lehrenbohrwerke sowie Schleifzentren und Messmaschinen verbunden sind. „In der ersten Anlage sind rund 3.500 Werkzeuge sowie zusätzlich mindestens 4.500 Werkzeughalter im Umlauf, und mit der zweiten Anlage, die wir seit November vergangenen Jahres in Betrieb haben, kommen noch 1.000 Werkzeuge und fast ebenso viele Halter dazu “, erzählt Warta.

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Dezentrale Datenhaltung

Die Werkzeuge werden an Werkzeug-Voreinstellplätzen eingerichtet und über Wechselstationen den Fertigungszentren zugeführt. Schon bei der Voreinstellung speichert ein Datenträger am Werkzeugschaft die jeweiligen Parameter. "Ein Schreib-/Lesekopf am Einstellgerät übernimmt dies vollautomatisch", berichtet Warta, der damit eine quasi dezentrale Form der Datenhaltung anspricht, die ihm größtmögliche Flexibilität bietet. Generell besteht mit einem RFID-Identifikationssystem die Möglichkeit, alle Werkzeugdaten in einem übergeordneten Rechner abzulegen und das jeweilige Werkzeug lediglich mit einer Identifikationsnummer zu versehen. Dazu genügen einfache, nicht mehrfach wieder beschreibbare Datenträger am Werkzeug. Sehr viel komfortabler und deshalb am häufigsten praktiziert ist eine Datenverwaltung direkt auf den Datenträgern an den Werkzeugen. Dabei werden zusätzlich zur Identifikationsnummer auch die jeweiligen Vor-Einstelldaten - also X-, Y- oder Z-Geometrien - auf den Datenträger geschrieben. Außerdem lassen sich weitere Daten wie Standzeiten, Drehzahlen, Kühlmittelmengen oder Gewichte hier sammeln. Diese Informationen werden beim Einwechseln des Werkzeuges in die Werkzeugverwaltung der Maschinensteuerung übernommen und dort so lange gepflegt, wie das Werkzeug im Magazin einer Maschine bleibt. Das spart zeitraubende manuelle Eingaben und dient im geschlossenen Automatisierungskreislauf gleichzeitig der Fehlervermeidung. Erst wenn ein Werkzeug aus dem Magazin entnommen wird, erfolgt die Aktualisierung der Daten auf dem Datenträger. Üblicherweise ist dazu im Bereich der Werkzeugbeladeeinrichtung eine Schreib-/Lesestation untergebracht. "Hier kann der Schreib-/Lesezyklus zeitunkritisch ablaufen", ergänzt Warta. Mit dieser Methode sind alle Informationen einschließlich der wichtigen Reststandzeiten unverlierbar mit dem Werkzeug verbunden - und das unabhängig davon, auf welcher Maschine das Werkzeug später eingesetzt werden soll.

Jede andere Form der Werkzeugdaten-Verwaltung würde einen ungleich größeren Aufwand bedeuten. Entweder wäre ein übergeordneter Leitrechner notwendig, oder es müsste eine manuelle Datenerfassung und Zuordnung, etwa über Etiketten oder Laufzettel, zum Werkzeug erfolgen. Abgesehen davon, dass solche Zettel im Tagesgeschehen zuweilen ein unergründliches Eigenleben entwickeln, ist schon der Zeitaufwand für manuelles Notieren bei jedem Werkzeugwechsel enorm. „Hier ermöglicht die RFID-Werkzeugidentifikation schnelle Werkzeugwechsel“, freut sich Warta, der auch an dieser Stelle die Fehlervermeidung zu schätzen weiß.

Die Kernkomponenten des hier verwendeten Identifikations-Systems BIS-C sind Datenträger in Miniaturbauweise, Schreib-/ Leseköpfe und Auswerteeinheiten. Die Kommunikation erfolgt berührungslos durch induktiven Datenaustausch. In BIS-Datenträgern ist die Elektronik, hauptsächlich bestehend aus einer Spule und einer Steuerlogik sowie einem EEPROM oder FRAM-Speicherelement sicher vor widrigsten Umgebungsbedingungen verpackt. Der Datenträger empfängt das Energiesignal, baut daraus seine Versorgungsspannung auf und sendet danach seine Daten als pulsweiten-moduliertes Signal in Richtung Schreib-/Lesekopf. Die Puls Code Modulation ist unempfindlich gegenüber extremen Störungen und gewährleistet eine reproduzierbare fehlerfreie Kommunikation. bw

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