Man setzt hier schon seit über 20 Jahren das BALLUFF LF-Identifikationssystem BIS-C ein und spricht von Kosteneinsparungen im vier- bis fünfstelligen Euro-Bereich im Jahr, pro Maschine. Bei über 60 Bearbeitungszentren lässt sich die große Wirkung der kleinen Chips einschätzen.
Fest am Werkzeughalter angebrachte RFID-Datenträger gewährleisten die direkte, unverlierbare und unverwechselbare Zuordnung von Werkzeug- und Prozessdaten. Dies beginnt mit einer individuellen Kennung und reicht je nach Wunsch und Zielsetzung des Anwenders bis hin zu Einstellparametern, Reststandzeiten oder Verschleiß- beziehungsweise Korrekturdaten. In der Praxis werden diese Daten entweder über einen zentralen Rechner zugeordnet oder direkt vollständig auf dem Datenträger am Werkzeughalter gespeichert und über die Einsatzorte der Werkzeuge mitgereicht. Es ist lediglich eine Frage der Auslegung hinsichtlich Schreib- und Lesbarkeit sowie der Speichergrößen der Chips, die sich bei der Auswahl des passenden Werkzeugidentifikationssystems auf Basis der komfortablen RFID-Technologie stellt. So bleibt es letztlich dem Anwender überlassen, für welche Variante er sich auf Grund seiner Anforderungen und Gegebenheiten entscheidet. BALLUFF bietet mit unterschiedlichen Varianten der BALLUFF Identifikationssysteme BIS die jeweils geeignete Lösung – ganz gleich, ob im LF-, HF- oder UHF-Bereich. Die eindeutige Zuordnung der Daten ist in jedem Fall gewährleistet, weil sich alle Geometrie- und Prozessdaten immer am oder in direktem Bezug zum Werkzeug befinden.
Wohl wissend um die Vorteile
Im Werk Nabburg des Werkzeugherstellers Kennametal hat man, quasi als Insider wohl wissend um die Vorteile, schon vor über 20 Jahren damit begonnen, die in der eigenen sehr umfangreichen Fertigung eingesetzten Werkzeuge zu kennzeichnen. Das Unternehmen ist ein führender Global Player in der Werkzeugbranche mit weltweit 11.000 Mitarbeitern in über 60 Ländern und einem weit verzweigten Netz an Fertigungsstätten. Im oberpfälzischen Werk Nabburg werden unter anderem hochwertige Trägerwerkzeuge für industrielle Zerspanungswerkzeuge, vom vielfach bekannten Drehhalter bis zum komplizierten Sondersystemwerkzeug, hergestellt. „Wir hatten anfangs ein Werkzeug-Identifikationssystem mit zentral übergeordneter Datenspeicherung, nutzen aber schon seit BALLUFF das BIS-C entwickelt hat, die mehrfach beschreibbaren Datenträger zur Datenhaltung direkt am Werkzeug“, erzählt Ludwig Wittmann, der zuständige Manager für Quicktool und Stechwerkzeuge.
Das BALLUFF Identifikationssystem BIS-C gehört zu den
ersten industriellen RFID-Systemen, das in Bearbeitungsmaschinen
erfolgreich eingesetzt wird. Deren Kernkomponenten
sind robuste Datenträger in Miniaturbauweise, ein Schreib-/ Lesekopf
und eine Auswerteeinheit. Die Kommunikation erfolgt berührungslos durch
induktiven Datenaustausch (Radio-Frequency IDdentification). In den
Datenträgern (Transponder), auch kurz Chip genannt, ist die Elektronik,
hauptsächlich bestehend aus einer Spule und einer Steuerlogik sowie
einem EEPROM- oder FRAM-Speicherelement, sicher vor widrigsten
Umgebungsbedingungen verpackt. Außerdem sind die Datenträger so
konzipiert, dass der sichere Datentransfer mittels RFID-Technologie auch
im Umfeld metallischer Werkstoffe gewährleistet ist. Dabei empfängt ein
mittels Schreib-/Lesekopf angesprochener Datenträger 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 äußerst unempfindlich gegenüber extremen
Störungen und gewährleistet eine reproduzierbare fehlerfreie
Kommunikation. Eine Auswerteeinheit verwaltet den Datentransfer zwischen
Datenträger und dem steuernden System (z.B.: SPS, PC oder CNC). Die
Stör- und Datensicherheit der Systeme und deren Qualität werden
maßgeblich durch anwendungsbezogene Softwarefunktionalitäten
unterstützt.
Passend für die Werkzeugidentifikation
In der Variante BIS-C entsprechen die Datenträger in
ihrer äußeren Geometrie mit 10 mm Durchmesser und 4,5 mm Bauhöhe den
Anforderungen der Branche, die in den Normen DIN 69873, DIN 69893-1, DIN 69893-2, DIN 69893-6 definiert sind. Sie beschreiben auch die Einbaulage der Datenträger im Werkzeughalter.
Die vom Anwender nutzbare Kapazität eines BIS-C-Datenträgers liegt
derzeit bei 511 Byte bzw. 2047 Byte. Das Speichermedium erlaubt bis zu
1.000.000 Schreibzyklen und ist unbegrenzt lesbar. Je nach
Einbausituation, ob bündig oder nicht bündig, sind maximale
Schreib-/Leseabstände bis zu 5 Millimeter mit absolut sicherer
Datenübertragung möglich.
Focus auf Standzeitmaximierung und Prozesssicherheit
Bei Kennametal im Werk Nabburg beginnt die
Kennzeichnung der Werkzeuge in den Voreinstellgeräten mit einer
Identifikationsnummer und den jeweiligen Vor-Einstelldaten, sprich X-,
Y- und Z-Geometrien, Radius usw.. Die Speicherkapazitäten
der Datenträger erlauben auch das Ablegen von weiterreichenden
Informationen wie Gewichte, Drehzahlen, Kühlmengen, Standzeiten oder
Korrekturdaten. „Im Mittelpunkt unserer Interessen stehen vor allem die Standzeiten“,
erklärt Wittmann. Diese werden in der jeweiligen Maschine, in der ein
Werkzeug eingesetzt wird erfasst und immer bei Entnahme des Werkzeugs
auf dessen Datenträger abgespeichert. Der Vorteil ist die optimierte
Standzeitausnutzung der wechselweise in unterschiedlichen Maschinen
eingesetzten Werkzeuge. „Nur dank der
fest mit dem Werkzeug verbundenen und bis zum endgültigen Verschleiß
mitgeführten Daten, ist eine maximale Kontrolle der Reststandzeiten
praktikabel“, bestätigt Wittmann. Eine detaillierte Erhebung über
das sich allein daraus ergebende Einsparpotential gibt es zwar nicht,
aber aus der Erfahrung und vor dem Hintergrund, dass ständig weit über
10.000 verschiedene Werkzeuge im Werkzeugkreislauf zu verwalten sind,
lässt sich ein enormer monetärer Nutzen abschätzen. Bei Kennametal
beziffert man diesen vier- bis fünfstellig pro Bearbeitungszentrum und
Jahr. Mit über 60 solcher Maschinen ergibt sich ein beträchtlicher
Betrag eingesparter Werkzeugkosten.
Ähnlich verfährt man mit den Korrekturwerten. D. h.,
Maßkorrekturen, die während den Bearbeitungen auf Grund von
Werkzeugverschleiß manuell in die Maschinensteuerung eingegeben werden,
bleiben zunächst dort gespeichert. Sie finden bei wiederholtem Einsatz
des jeweiligen Werkzeugs automatisch Berücksichtigung. Wird ein Werkzeug
aus dem WerkzeugMagazin der Maschine in die zentrale Werkzeugverwaltung
oder eine andere Maschine entnommen, werden etwaige Korrekturdaten auf
dem BALUFF Chip im Werkzeughalter gespeichert. Dies gewährleistet eine
hohe Prozesssicherheit, weil letztendlich die Ist-Geometrien eines
Werkzeugs über die Vor-Einstellwerte und die ergänzenden Korrekturwerte
automatisch erkannt werden. Da diese untrennbar zugeordnet sind, werden
darüber hinaus auch Fehler, die bei manueller Eingabe entstehen können,
ausgeschlossen. „Schon deshalb sehen
wir in der Erfassung und eindeutigen Zuordnung von
Verschleiß-Korrekturwerten einen der Hauptnutzen des
Werkzeug-Identifikationssystems“, kommentiert Wittmann.
Zusammenfassend betrachtet schätzt man bei Kennametal
in Nabburg am BALLUF Werkzeug-Identifikationssystem BIS-C die Übersicht
in der Werkzeugverwaltung. „Wir wissen jederzeit wo und in welchem Zustand sich unsere Werkzeuge befinden“,
freut sich Wittmann. Um das Handling der Werkzeuge zu unterstützen,
wurden in den Einlagerungsbereichen separate Schreib-/Lesestationen
eingerichtet, die den Mitarbeitern vor Ort, auch außerhalb von Maschinen
und Einstellgeräten, jederzeit Zugriff auf die abgespeicherten Daten in
der Werkzeugaufnahme erlauben. So summieren sich die monetären Vorteile
täglich durch effizientere Abläufe. Die große Wirkung der kleinen Chips
in den Werkzeugaufnahmen entsteht im Zusammenspiel durch effizientere
Logistik, reduzierte Rüst- und Programmierzeiten, womit sich auch die
Maschinennutzung erhöht. Gleichzeitig sinken Werkzeugkosten durch
optimierten Bestand und maximierte Nutzung und letztlich steigt die
Fertigungsqualität.