Industrie 4.0 steht für einen Wandel in der produzierenden Industrie, der es erforderlich macht, nicht nur Details, sondern den gesamten Prozess zu betrachten. Das gilt auch für Werkzeughersteller wie zum Beispiel die Komet Group. Sie hat über ihr Tochterunternehmen Komet Brinkhaus ein System zur Prozessüberwachung im Programm, das nicht nur Werkzeugbruch und Verschleiß überwacht. Es macht aus der Maschine letztendlich ein intelligentes Produk tionssystem.
Getrieben von stets anspruchsvolleren Produkten werden die Zerspanungsaufgaben immer komplexer. Bei fünfachsiger Bearbeitung und High Speed Cutting zum Beispiel ist es nahezu unmöglich, ohne elektronische und steuerungstechnische Unterstützung den Prozess im Blick zu behalten oder gar zu optimieren. Daher wird ein prozesssicherer Anlagenbetrieb durch Eigenintelligenz von Maschinen an Bedeutung gewinnen. Im Sinne von Industrie 4.0 sind aber die wenigsten Maschinen intelligent. Dafür müssen Systeme integriert werden, die verschiedenste für den Prozess bedeutende Daten sammeln, auswerten und daraufhin Entscheidungen treffen. Das Prozessüberwachungssystem ToolScope von Komet Brinkhaus ist ein solches Tool. Mit einem speziellen, patentierten Verfahren zur statistischen Online-Prozesskontrolle erlaubt es nicht nur die verhältnismäßig grobe Überwachung auf Werkzeugbruch, sondern registriert auch deutlich geringere Fertigungsabweichungen und lässt sich dadurch auch für die Prozessregelung nutzen.
Für den Erfolg eines solchen Systems muss der Spagat zwischen einfacher Bedienung und hoher Funktionalität gelingen. So ist Komet Brinkhaus ToolScope einerseits sehr bedienerfreundlich gestaltet. Alle Prozesse lassen sich in Abhängigkeit von Werkzeugnummer, Werkstücknummer, Programmnamen, etc. automatisieren, überwachen und dokumentieren. Zudem ist es möglich, jeden Prozess einfach zu visualisieren. Zur Datensicherung werden die Prozesse wie bei einem Fahrtenschreiber automatisch abgespeichert.
Andererseits überzeugt ToolScope durch seine Leistungsfähigkeit. Durch den modularen Aufbau bietet es zahlreiche Optionen, mit denen das System in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden kann. Mit dem Überwachungsalgorithmus „Online Statistische Prozesskontrolle“ können beispielsweise bei gleichmäßigen Serienprozessen bereits feinste Prozessabweichungen wie Verschleiß, größere Lunker, Änderungen des Vormaterials etc. erkannt werden. Dies kommt einer Qualitätsüberwachung im Prozess gleich. Mit Hilfe der adaptiven Regelung (Adaptive Control) lässt sich außerdem der Vorschub optimieren, so dass die Wirkleistung des Werkzeugs möglichst konstant bleibt. Damit kann zum Beispiel beim Schruppen die Hauptzeit deutlich gesenkt werden. Darüber hinaus lässt sich bei Überschreitung einer Wirkleistungsgrenze der Vorschub reduzieren und das Werkzeug schützen.
Voraussetzungen für Industrie 4.0
Bei der Industrie 4.0 soll der Gesamtprozess betrachtet werden. Und das übernimmt im Idealfall gleich die Maschine selbst. Dazu benötigt sie jedoch eine gewisse Intelligenz. Komet Brinkhaus ToolScope schafft dafür die Voraussetzungen. Es ermöglicht, während des Prozesses die Drehmomente am Werkzeug, die Kräfte der Achsen und zugleich die Signale von zusätzlichen Sensoren aufzunehmen. In Verbindung mit Kenntnissen bezüglich Werkzeug, Satznummer, Verfahrgeschwindigkeiten, Achspositionen etc., die aus der Steuerung ausgelesen wurden, ist dieses System in der Lage, nach dem Prozess Kenngrößen zu berechnen und Trends abzuleiten.
Wirklich „intelligent agieren“ kann die Maschine jedoch erst, wenn sie die Informationen automatisch verknüpft und die richtigen Schlüsse zieht. Daher hat Komet Brinkhaus bei der aktuellen Firmware V10 des ToolScope-Systems den neuen Standardmodus „Vollautomatik“ aufgenommen. Er sorgt dafür, dass die Maschine ein Anlernverhalten an den Tag legt, bei dem sich Grenzen laufend an „Erfahrungen“ aus den letzten Prozessen anpassen. Nun sind selbstlernende Grenzen für ToolScope nichts Neues. Das System bietet diese Option bereits seit vier Jahren an. Allerdings ließ sich das bisher nur dann sinnvoll nutzen, wenn alle Prozesse zu 100% im System abgebildet waren. Das neue Modul setzt nun auf zusätzliche Unterstützung durch den Bediener, dessen Informationen es sammelt und in die Auswertung einfließen lässt.
Ein Beispiel: Ein Element für selbstlernende Grenzen sind die Kraftanstiege aufgrund des Werkzeugverschleißes. Um diese richtig einzuordnen, werden Hintergrundinformationen über den Werkzeugwechsel benötigt, die in der Steuerung nicht verfügbar sind. Daher ist der Bediener aufgefordert, den Grund für den Werkzeugwechsel anzugeben, wenn er den Werkzeugzähler zurücksetzt. Dafür ist nur ein Klick erforderlich, denn ToolScope gibt ihm folgende Möglichkeiten vor: „Werkzeug verschlissen“, „Programm-/Programmierfehler“, „Typ-/Werkstückwechsel“, „Einbau Versuchswerkzeug“, „Maßlich n.i.O.“ und „Oberfläche n.i.O.“. Aus dieser Information lernt das System, die ermittelten Daten (Kräfte etc.) einzuordnen und richtig auszulegen. Über die so gesammelten Daten können auch statistische Auswertungen dem Kunden helfen, problematische Werkzeuge frühzeitig zu erkennen.
Bedienerwissen integrieren
Der Modus „Vollautomatik“ räumt dem Bediener auch volle Kontrolle ein. Wenn es nach seiner Erfahrung notwendig ist, die Grenzen manuell einzustellen, kann er mit einem Knopfdruck auf diese Prozesseinstellungen umstellen. ToolScope bietet zudem die Möglichkeit, mit den gesammelten Daten weitere statistische Auswertungen etwa im Bereich des Maschineneinsatzes vorzunehmen: Zum Beispiel wie häufig ist eine Maschine gelaufen oder wie lange hat sie gestanden, etc.
Komet Brinkhaus GmbH www.kometgroup.com
Der Autor
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Joachim Imiela, Prokurist, Komet Brinkhaus GmbH
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