Da es unterschiedliche Ansichten darüber gibt, was eine Prozessüberwachung leisten soll und zu leisten in der Lage ist, soll in diesem Beitrag neben der Basisfunktionalität eines Prozessüberwachungssystems auch die Kür der Prozessüberwachung dargelegt werden.
Darüber hinaus werden prinzipielle Datenauswertungsstrategien und Basis-Überwachungsstrategien gezeigt. Genauso wird auch die ominöse Frage „Was ist das kleinste Werkzeug, welches überwacht werden kann?“ geklärt. Darauf aufbauend werden die Themen selbstlernende Prozessüberwachung (wie kann ein System die Grenzen optimal bestimmen?) und die Notwendigkeit der durchgängigen Prozessüberwachung diskutiert. Ein weiterer Fokus wird auf die Verschleißüberwachung und auf neue Dienstleistungskonzepte in diesem Marktsegment gerichtet.
Wie wird Werkzeugbruch detektiert?
Um einen Werkzeugbruch detektieren zu können, bekommt das Prozessüberwachungssystem ToolScope über die Profibusschnittstelle der Steuerung die physikalischen Größen aus der Steuerung übermittelt. Im weiteren Prozess werden die aktuellen Kraftverläufe der jeweiligen Prozesse, zum Beispiel das Drehmoment der Antriebsspindeln (Leistungsaufnahme der Motoren), die Spindelgeschwindigkeit und die Position aufgenommen, ausgewertet, überwacht und grafisch dargestellt. Der Verlauf des so erzeugten Signals wird dann innerhalb der gegebenen Toleranzgrenzen überwacht (siehe Bild 1: grün dargestellt). Sollten sich nun die Werte so verändern, dass das Signal die grünen Grenzen berührt oder durchschreitet, gibt das System eine Fehlermeldung aus (im Beispiel nach ca. 5,5 Sekunden), und die Werkzeugmaschine wird im Normalfall sofort im Vorschub gestoppt.
Wie arbeitet das System intern?
Im System werden die Prozesse anhand von Prozesskennungen eindeutig identifiziert. Diese Prozesskennungen sind zum Beispiel der Programmname und die Werkzeugnummer. Sollte das System die Kombination der Prozesskennungen nicht kennen, werden passend zu dieser Prozesskennung geeignete Prozessgrenzen selbstständig erlernt. Hierfür werden statistische Methoden angewandt. Ein Vorteil der Verwendung von statistischen Methoden (etwa der patentierten 6-Sigma Strategie) ist, dass gewisse zugelassene Fertigungsabweichungen/Signalstreuungen mit angelernt werden und das System abhängig von diesen Schwankungen die Grenzen enger oder weiter wegsetzt (Bild 2). Das System ist selbstlernend.
Zum Einstellen und Einfahren dieser Prozesse kann das System auch offline mitlaufen und muss nicht kontinuierlich „scharf“ geschaltet sein, um zum Beispiel die Fertigung nicht bei Fehlalarmen während des Einfahrens zu stören.
Was bringt eine Verschleißüberwachung?
Die Komet Group hat als Werkzeughersteller sein Portfolio bis in den Bereich Prozessüberwachung erweitert. In diesem Segment werden neben dem Produkt ToolScope auch Dienstleistungen für die Prozessoptimierung wie z. B. die Verschleißüberwachung in Mittel- und Großserien angeboten. Diese ist besonders für viele Serienfertiger interessant.
Hierbei wird mittels Trendanalyse die mittlere Prozesskraft (Bild 3) berechnet und als Verschleißverlauf angezeigt und überwacht. Die optimale Verschleißgrenze wird mit Hilfe der Werkzeugspezialisten der Komet Group vom Kunden festgelegt.
Da mit diesem System die Werkzeuge prozesssicher und bezüglich des Verschleißes bestmöglich eingesetzt werden, wird dem Kunden ein eindeutiger Mehrwert geboten. Über eine Übersichtsanzeige werden nach „scharf Schalten“ des Systems die Verschleißreserven aller Werkzeuge gelistet. Die so überwachten Werkzeuge müssen demnach nur noch dann getauscht werden, wenn die Verschleißgrenze erreicht oder ein Bruch aus anderweitigen Gründen ausgelöst worden ist. Resümee: Ein Werkzeugbruch durch Verschleiß kann mit dem System weitestgehend vermieden werden.
Komet Group GmbH www.kometgroup.com
Der Autor
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Joachim Imiela, Prokurist/CFO, Komet Brinkhaus GmbH
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