Durch den Einsatz von industriellen Identifikationssystemen in der Handhabung und Verwaltung von Werkzeugen ergibt sich eine ganze Reihe an Vorteilen für den Werkzeugmaschinenbetreiber: Die schnelle, zuverlässige und eindeutige Identifika- tion der Werkzeuge eliminiert Fehlerquellen bei der Erfassung und Übermittlung der Werkzeugdaten an die Maschinensteuerung, wodurch Zeit und Kosten eingespart und letztendlich Qualität und Produktivität gesteigert werden.
Bereits in einem Werk mit einigen wenigen Werkzeugmaschinen kann der Einsatz von industriellen Identifikationssystemen deutliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Erfassung der Werkzeugdaten auf Laufzetteln oder Etiketten mit sich bringen. Beginnend bei der eindeutigen Identifikation des fertig montierten Werkzeugs über die Erfassung, Zuordnung und Übermittlung der Werkzeugdaten an die Maschinensteuerung bis hin zur Ermittlung des Werkzeugbestands im Lager, ist der Einsatz vielseitig.
Die herkömmliche Vorgehensweise für die Erfassung der Werkzeugdaten wie beispielsweise der Geometriedaten nach der Vermessung, erfolgt häufig noch anhand von Laufzetteln, Etiketten oder Plastikschildern, auf denen die Daten ausgedruckt oder notiert, dem Werkzeug beigelegt und anschließend manuell über die Tastatur der Bedieneinheit der Werkzeugmaschine eingegeben werden. Daraus können sich viele Nachteile ergeben, die vermeidbar sind: Das manuelle Erfassen und Eingeben der Daten durch Personen ist höchst fehleranfällig und verursacht einen unnötig hohen Zeitaufwand. Laufzettel und Etiketten können zudem verloren gehen. Hier bietet der Einsatz von industriellen Identifikationssystemen ebenso viele Lösungsansätze wie Vorteile.
Immer das passende Identifikationssystem
So kann bereits die zuverlässige Identifika- tion der Werkzeuge anhand einer eindeutigen Nummer oder Klartextbezeichnung entscheidende Vorteile bieten. Das Werkzeug lässt sich beispielsweise durch einen Data Matrix Code mit einer eindeutigen Nummer kennzeichnen, anhand derer aus einer zentralen Datenbank die Werkzeugdaten aufgerufen werden können. Das Auslesen des Data Matrix Codes erfolgt mittels eines mobilen Handlesegeräts, etwa des Simatic MV340 oder eines stationären Code-Lesesystems aus der Simatic MV400-Gerätereihe. Die Lesegeräte sind insbesondere dafür geeignet, Direktmarkierungen, selbst mit schwächerem Kontrast, auszulesen, wie beispielsweise einen direkt auf das Werkzeug gelaserten Data Matrix Code.
Ein weiterer Lösungsansatz für die eindeutige Kennzeichnung der Werkzeuge ist der Einsatz von RFID-Transpondern (Radio Frequency Identification): Hier besteht im Vergleich zu einer Direktmarkierung mit einem Data Matrix Code die Möglichkeit, neben der Klartextbezeichnung und einer eindeutigen Werkzeugnummer, auch noch weitere Daten wie beispielsweise die Geometrie- oder Werkzeugkorrekturdaten, aber auch Wartungsdaten und Standzeiten direkt auf dem Transponder, der am Werkzeug befestigt ist, zu hinterlegen und zu aktualisieren.
So kann der Anwender bereits am Mess- und Einstellgerät die Messdaten automatisch auf dem Transponder erfassen und beim Beladen des Werkzeugs in das Werkzeugmagazin oder die entsprechende Vorrichtung, diese automatisch über ein RFID-Schreib-/Lesegerät auslesen und in die Werkzeugliste der Werkzeugmaschinensteuerung übermitteln. Darüber hinaus lassen sich die Standzeiten, wie die Ist- und Sollstandzeiten, sowie die Vorwarngrenze direkt auf dem RFID-Transponder am Werkzeug hinterlegen. Beim Beladen des Werkzeugs können diese automatisch an die Werkzeugliste der Steuerung übermittelt und beim Entladen auf dem RFID-Transponder aktualisiert werden.
HF-RFID-Systeme für den platzsparenden Einbau
Je nach Größe der Werkzeugmaschine und deren Werkzeuge sowie dem daraus resultierendem Schreib-/Leseabstand wird zunächst entschieden, welches RFID-System zum Einsatz kommen soll. So ist für platzkritische Werkzeugmaschinen das HF (High- Frequency)-RFID-System Simatic RF200 nach ISO 15693 mit einer Reichweite von wenigen Millimetern bis mehreren Zentimetern prädestiniert. Typische Anwendungsfälle sind hier die Werkzeugaufnahmen, welche über die nach DIN 69873 vorgesehene Bohrung für die geläufige „Werkzeugpille“ verfügen, beispielsweise den RFID-Transponder MDS D421 von Siemens mit einer Speichergröße von 2000 Byte. Darüber hinaus stehen ab sofort die beiden Miniaturtransponder MDS D117 und MDS D127 zur Verfügung. Während der MDS D117 mit den Maßen von 4 x 5 mm für das bündige Einkleben in Metall geeignet ist, kann der MDS D127 aufgrund seines M6-Schraubgewindes bündig und besonders robust in Metall eingeschraubt werden. Beide Transponder verfügen über eine Speicherkapazität von 112 Byte.
An den entscheidenden Bearbeitungsstellen kommen mobile oder stationäre RFID-Schreib-/Lesegeräte zum Einsatz. Aufgrund des häufig vorzufindenden Platzmangels in Werkzeugmaschinen ist hier insbesondere das neue stationäre Schreib-/Lesegerät Simatic RF250R interessant. Dieses verfügt über die Anschlussmöglichkeit einer externen Antenne, wie beispielsweise der neuen ANT 8, welche aufgrund ihres Metallgehäuses in M8-Bauform besonders robust und klein ist.
Für das mobile Lesen und Schreiben, wie beispielsweise im Lager oder bei der Wartung, kommt das mobile Handheld RF310M zum Einsatz. Dieses bietet ebenfalls die Möglichkeit, mit einer externen Antenne, wie der ANT 8, selbst die kleinsten Transponder zu bearbeiten.
UHF-RFID-Systeme für größere Schreib-/Leseabstände
In Werkzeugmaschinen, wo aufgrund der Einbausituation größere Schreib-/Leseabstände gefordert sind, kann der Einsatz eines UHF (Ultra-High-Frequency)-RFID-Systems wie Simatic RF600 von Vorteil sein. Auch hier stehen verschiedene Transponder und Smartlabels zur Auswahl, welche je nach Umgebungsbedingungen ausgewählt werden. Hier stehen Varianten für beispielsweise den Einsatz auf oder in Metall, erhöhte Temperaturbereiche oder mit hoher Schutzart gegenüber Flüssigkeiten, wie beispielsweise Kühlschmiermittel zur Verfügung. Für das Bearbeiten der Transponder bietet Siemens verschiedene Schreib-/Lesegeräte, die wahlweise über eine integrierte Antenne onboard oder die Möglichkeit der Anbindung von abgesetzten kompakteren Antennen für den platzsparenden Einbau verfügen.
Komfortable Systemintegration
Egal, für welches Identifikationssystem aus dem Hause Siemens sich der Anwender entscheidet, es stehen verschiedene Möglichkeiten einer durchgängigen und komfortablen Anbindung an die Maschinensteuerung, etwa an ein Sinumerik- oder Simatic-System zur Verfügung. So geschieht prinzipiell die Anbindung der RFID-Schreib-/Lesegeräte an Profibus, Profinet oder Ethernet TCP/IP über die entsprechenden Kommunikationsmodule. Des Weiteren stehen Gerätevarianten mit RS232-Schnittstelle zur Verfügung. Die Code-Lesesysteme verfügen über eine Profinet-, Ethernet TCP/IP- Schnittstelle sowie RS232 onboard.
Für das Engineering und die Integration in Sinumerik- oder Simatic-Systeme bietet Siemens ergänzend komfortable Software-Module sowie Funktionsbausteine an.
Von dem Einsatz industrieller Identifikationssysteme in der Werkzeugverwaltung können letztendlich alle Industrien profitieren, die Werkzeugmaschinen einsetzen − von der Automobil- oder Flugzeugindustrie bis zur Energie- oder Medizintechnik.
Durch die deutlich effizientere Handhabung der Werkzeuge und deren Daten werden Zeit und Kosten eingespart sowie Investitionskosten für unnötige Neuanschaffungen vermieden.
Siemens AG www.siemens.de/werkzeugidentifikation
Die Autorin:
Simone Klaumünzer
beschäftigt sich bei der Siemens AG im Bereich Industrieautomation mit der Produktentwicklung industrieller Identifikationssysteme .
RFID statt Etiketten
manuelles Erfassen und Eingeben von Daten durch Personen ist höchst fehleranfällig und verursacht einen unnötig hohen Zeitaufwand. Hier bietet der Einsatz von industriellen Identifikationssystemen ebenso viele Lösungsansätze wie Vorteile.
Vorteile durch Werkzeugidentifikation
Transparenz Höchste Transparenz und Ausschöpfung des Werkzeugbestands durch genaue Erfassung des Lagerbestands und Lokalisierung der Werkzeuge im laufenden Betrieb
Datenverwaltung Schnelle und fehlerfreie Werkzeugdatenverwaltung durch automatische Aktualisierung auf dem Transponder direkt am Werkzeug
Produktivität und Qualität Die eindeutige Identifikation und automatische Übermittlung der Werkzeugdaten an die Steuerung ermöglichen einen schnellen und fehlerfreien Werkzeugwechsel
Standzeitausnutzung Von der Steuerung ermittelte Standzeiten werden dem Werkzeug direkt zugeordnet
Teilen:
