Endlich etabliert

Werkzeugidentifikation – Tool-Management in der Metallbearbeitung erfordert eine direkte, unverlierbare und unverwechselbare Zuordnung der unterschiedlichsten Daten zum jeweiligen Werkzeug. Für diese Aufgabe hat sich die RFID-Technologie qualifiziert.

10. April 2008

Häufige Werkzeugwechsel ergeben hohe Maschinennebenzeiten. Wenn rechnergesteuert gefertigt wird, ist deshalb ein automatisches Werkzeugmanagement gefragt. Wo Werkzeugmaschinen laufen, hat sich ein Identifikationssystem bewährt, das Belastungen durch Schock und Vibrationen sowie elektromagnetische, thermische oder chemische Einflüsse verträgt. Ideale Voraussetzungen dafür versprach also die RFID-Technologie. Doch zunächst musste sie industrietauglich werden.

Der Sensorikspezialist Balluff aus Neuhausen auf den Fildern hat bereits 1986 ein Identifikationssystem entwickelt, das auch im Umfeld metallischer Werkstoffe sicheren Datentransfer gewährleistet. RFID-Lösungen wie BIS C können im Rahmen von Tool-Managementsystemen die Werkzeugparameter automatisch übergeben, was die Maschinennebenzeiten erheblich reduziert. Hinzu kommen Zeit- und Personal-Einsparungen bei der Werkzeug- und Vorrichtungsbereitstellung.

Optimierte Zeitausnutzung

Zusätzliche Rationalisierungseffekte bringt eine optimale Standzeitausnutzung der Werkzeuge durch verbesserte Nachschleifzyklen. Ausschuss und Nacharbeiten wegen zu langer Werkzeugnutzung entfallen praktisch ganz. Darüber hinaus erleichtern solche Werkzeug-Identifikationssysteme die Betriebsmittelorganisation, erhöhen die Fertigungssicherheit und helfen Fehler durch Falscheingaben oder Werkzeugverwechslungen zu vermeiden.

Eindeutige Zuordnung

Besonders in modernen Fertigungskonzepten, wo Werkzeuge in mehreren Maschinen gleichzeitig genutzt werden, gewährleisten fest im Werkzeughalter eingefügte BIS-Datenträger eine direkte, unverlierbare und unverwechselbare Zuordnung aller Werkzeugdaten zum jeweiligen Werkzeug. Dabei ist es unerheblich, ob die gemessenen Werte vollständig auf den Datenträger am Werkzeug geschrieben und quasi mitgereicht werden oder ob jedes Werkzeug lediglich eine auslesbare Identifikationsnummer erhält und die dazugehörenden Daten in einem übergeordneten Rechner liegen. Dies ist lediglich eine Frage der Auslegung hinsichtlich Schreib- und Lesbarkeit sowie der Speichergrößen der verwendeten RFID-Chips.

Balluff bietet mittlerweile passende Varianten in angepasster Geometrie an, bei denen die eindeutige Zuordnung der Daten in jedem Fall gewährleistet ist. Sämtliche Geometrie- und Prozessdaten befinden sich immer am oder in direktem Bezug zum Werkzeug, was diese vom Leitsystem quasi entkoppelt. Durch das Mitreichen der auf dem Datenträger abgespeicherten Daten kann bei Störungen trotzdem an einzelnen Maschinen weiter produziert werden.

Robust verpackt

Die Kernkomponenten der Identifikationssysteme BIS sind robuste Datenträger in Miniaturbauweise, ein Schreib-/Lesekopf und eine Auswerteeinheit. Die Elektronik in den Datenträgern, im Wesentlichen bestehend aus einer Spule und einer Steuerlogik sowie einem EEPROM- oder FRAM-Speicherelement, ist sicher vor widrigsten Umgebungsbedingungen verpackt. Der induktive Datenträger empfängt das Energiesignal, baut daraus seine Versorgungsspannung auf und sendet danach seine Daten als Pulsweitenmoduliertes Signal in Richtung Schreib-/Lesekopf. Diese Puls Code Modulation ist äußerst unempfindlich gegenüber extremen Störungen und gewährleistet eine reproduzierbare fehlerfreie Kommunikation. Als Zwischenspeicher verwaltet eine Auswerteeinheit den Datentransfer zwischen Datenträger und dem steuernden System, beispielsweise eine SPS, ein PC oder eine CNC). Die Stör- und Datensicherheit der Systeme sowie deren Qualität werden maßgeblich durch anwendungsbezogene Softwarefunktionalitäten unterstützt.

Leicht zu integrieren

Komplexe Werkzeugmanagementlösungen nutzen die automatische Werkzeugidentifikation auf RFID-Basis auch in Einstell- und Messgeräten. Dort erfolgt nach gängiger Praxis die erste Programmierung der Datenträger mit Identifikations- und Geometriedaten.

Automatisches Einlesen

Bei Übergabe der Werkzeuge in das Werkzeugmagazin werden diese Daten automatisch in die Maschinensteuerung eingelesen und dort verwaltet. Vor der Entnahme des Werkzeugs aus der Maschine werden die aktuellen Daten wie Standzeit oder korrigierte Geometriedaten zurück geschrieben. Für die Implementierung einer Werkzeugidentifikationslösung auch in umfangreiche Fertigungslinien mit Maschinen, Mess- und Einstellgeräten unterschiedlicher Hersteller stimmt Balluff die Auswerteeinheiten auf die jeweiligen Steuerungstypen ab, damit sie die Werkzeugdaten im jeweils passenden Ausgabeformat zur Verfügung stellen. Das Anpassen der Formate lässt sich mithilfe einer Software einfach realisieren. Die bewährten Identifikationssysteme aus Neuhausen lassen sich auf diese Weise leicht bei Neuinvestitionen, aber auch in vorhandene Anlagen integrieren. Die Amortisationszeit für ein Werkzeugidentifikationssystem liegt erfahrungsgemäß zwischen einem bis zwei Jahren. Mit zunehmendem Automatisierungsgrad und vor dem Hintergrund geringerer Losgrößen und kürzerer Lieferzeiten gewinnen solche Systeme dabei immer mehr an Bedeutung.

Thomas Peter, Balluff GmbH/ps

Erschienen in Ausgabe: 02/2008