RFID-basierte Werkstückidentifikation in Fräsbearbeitungszentren

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau Der hohe Automatisierungsgrad von Werkzeugmaschinen ermöglicht dem Personal einen Mehrmaschinenbetrieb. Für effiziente Arbeitsabläufe ist es dabei wichtig, dass der Maschinenbediener möglichst nur am Anfang eines Produktionsauftrages die Maschine einrichtet und dann den automatischen Bearbeitungsprozess startet.
Bei universellen Bearbeitungszentren kommt es in der Praxis häufig vor, dass sehr unterschiedliche Aufträge in kleinen Stückzahlen (häufig auch Einzelstücke) hintereinander ausgeführt werden müssen.

Problemstellung

Die Werkstücke erfordern individuelle Bearbeitungsprogramme. Die manuelle Auswahl der Programme soll im Sinne eines hohen Automatisierungsgrades vermieden werden, die Vorgabe der Fertigungsparameter (Werkzeuge, Maschinenparameter, Bearbeitungsgeometrien) über ein zentrales ERP-System ist hingegen fehleranfällig, da die Werkstücke u.U. in falscher Reihenfolge bzw. an falscher Position im Zuführsystem aufgespannt sind.
Ziel des Projektes mit der Micro-Sensys GmbH ist es daher, Technologien zur automatischen Identifikation individueller Werkstücke auszuwählen, deren Praxistauglichkeit im rauen Produktionsumfeld zu testen und ein Konzept für eine nachrüstbare Lösung zu untersuchen.

Zielsetzung

Im Projekt sollen die technologische Machbarkeit mittels RFID-Komponenten der Micro-Sensys GmbH und die Voraussetzungen für die drahtlose Integration der RFID-Identifikationslösung in Maschinen untersucht werden. Für die Tests wurden RFID-Tags ausgewählt, welche für den Einsatz auf metallischen Werkstücken geeignet sind. Im Ergebnis wurden fünf verschiedene Typen von RFID-Tags für Testmessungen in einem Fräsbearbeitungszentrum bei einem Maschinenbauunternehmen ausgewählt. Ein kompakter batteriebetriebener RFID-Reader der Micro-Sensys GmbH soll so gestaltet werden, dass er einfach in die Maschine integriert werden kann.

Lösung

Mit dem ausgewählten RFID-Reader konnte gezeigt werden, dass die Maschine den RFID-Reader automatisch bis auf wenige Zentimeter an die mit RFID-Tags versehenen Werkstücke heranfahren kann. Erste Tests zeigten, dass nicht alle der getesteten RFID-Tag-Typen für dieses Einsatzszenario geeignet ist. Die Auswertung der bisherigen Tests lieferte wichtige Hinweise zur verbesserten Integration des RFID-Readers in die Spindel. Mit weiteren Messungen wurde ermittelt, ob ein drahtloses Auslesen der empfangenen Daten des RFID-Readers mittels Bluetooth-Technologie im und außerhalb des Maschinenbearbeitungsraumes möglich ist. Mit einem speziellen Messaufbau wurden die Kommunikationsreichweiten am Beispiel eines Bearbeitungszentrums ermittelt. Die ermittelten Reichweiten ließen schlussfolgern, dass ein Bluetooth-Gateway sehr flexibel an oder im Umfeld der Maschine platziert werden kann (z.B. im Schaltschrank). Im weiteren Projektverlauf sollen weitere Tests mit einer verbesserten Variante zur Aufnahme des RFID-Readers in die Werkzeugspindel durchgeführt werden. Im Ergebnis entsteht ein Konzept für die Integration der Lösung in Produktionsumgebungen. Wesentliche Bestandteile daraus sollen in Zusammenarbeit mit einem Maschinenbauunternehmen praktisch demonstriert werden.