Werkzeugidentifikation

Seit langem weit verbreitet und mit dem Begriff Tool-ID oder Werkzeugidentifikation beschrieben ist diese Technik bei spanenden Werkzeugmaschinen. Unter dem Begriff Werkzeugidentifikation versteht man die Zuordnung von relevanten Nutzerdaten zu bestimmten Werkzeugen, um die Bearbeitungsprozesse an Werkzeugmaschinen effektiv zu gestalten. Diese Daten sind typischerweise geometrische Informationen wie Durchmesser, Länge, Schneidenzahl usw., aber auch Informationen zu geplanter Nutzungsdauer, Standzeit, max. Drehzahl.

Werkzeughalter mit fest verklebtem RFID Chip

In Werkzeugmaschinen werden zunehmend CNC Steuerungen eingesetzt. Für diese Steuerungen sind die genannten Daten wichtig, um die Produktionsprozesse an Werkzeugmaschinen zu steuern. Im Rahmen von CIM (Computer Integrated Manufacturing) wurde in der Automatisierung von Werkzeugmaschinen das RFID-Konzept zum Lesen und Schreiben der Werkzeugdaten eingeführt. Dabei wird ein RFID-Datenträger/RFID-Chip in den Werkzeughalter eingeklebt. Die Werkzeuge werden vor dem ersten Einsatz oder nach dem Nachschleifen jeweils vermessen und diese Daten (Preset/Offset) werden dann direkt im Werkzeug abgespeichert.
Mit diesen dezentral gespeicherten Daten ist die Grundvoraussetzung für eine automatisierte Handhabung und Verwaltung vieler unterschiedlicher Werkzeuge über mehrere Maschinen oder aber Standort übergreifend geschaffen.

Datenträger Die Tags sind z.T. nach DIN 69873 genormt. Es sind Varianten mit verschiedenen Frequenzen am Markt erhältlich:

• Low Frequency (LF) 125 kHz und 70/433 kHz
• High Frequency (HF) 13,56 MHz

Funktionsprinzip

CNC-Portalbearbeitungszentrum

Typischer Werkzeugkreislauf

Über induktive Kopplung wird das Tag mit Energie versorgt und schickt Daten an den RFID- Schreib-Lesekopf.

Diese Schreib-/Leseköpfe werden an der Werkzeugmaschine montiert, um die verwendeten Werkzeuge zu identifizieren und deren Daten auszuwerten, bzw. zu aktualisieren.

Je nach Einsatzgebiet, Platzverhältnissen und eingesetzten Steuerungen werden kundenspezifische und für die Anwendung optimierte RFID Schreib-/Leseköpfe und Auswerteeinheiten verwendet.

Zum Teil werden Werkzeuge auch mit Datamatrix-Codes versehen, um eine Rückverfolgung zu ermöglichen. Hier hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass nach einer gewissen Verwendungszeit der Datamatrixcode oft nicht mehr ausreichend gut erkannt werden kann (bedingt durch Kühlschmiermittel oder auch mechanische Beschädigung/ Verkratzen). Hier bietet RFID mit seiner induktiven Kopplung große Vorteile bei der Zuverlässigkeit der Datenübertragung und bei der Identifikation der Werkzeuge

Einsatzbereiche

Die Werkzeuginformationen sind relevant für Werkzeugaufbereitung, Lagerhaltung, Werkzeugeinstellgeräte (Presetter) und für die Werkzeugmaschinen (in komplexen Ausführungen Bearbeitungszentrum genannt).

Durch den Trend zum IoT (Internet of Things) bzw. zu Industrie 4.0 erfährt die bereits etablierte RFID- Technologie für Werkzeugidentifikation einen zusätzlichen Schub, da für flexible Produktionskonzepte die automatisierte Zuführung und Nutzung verschiedenster Werkzeuge notwendig ist.

Mit sogenannten Multihead- Schreib-/Lesegeräten können so gleichzeitig der Materialfuss der Werkstücke (Track and Trace) überwacht und die Werkzeugverwaltung (als Teil des Asset Managements) realisiert werden. Diese Daten werden dann über SCADA-, MES- und ERP System-Systeme zentral ausgewertet und zur Produktionssteuerung benutzt.