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Zerspanende Fertigung digital

Das vernetzte Werkzeugsystem

Wenn Werkzeuge ihre Halter- und Werkzeugrevolver-Daten zielgerichtet erheben und austauschen würden, ließen sich viele Mängel, etwa infolge von Schwingungen, vermeiden. Eine digitale Lösung rund um die Auswerteeinheit IQ Box des Werkzeugträgerspezialisten Sauter soll das und mehr möglich machen.

Edge Computing ist in der Lage, große Datenmengen bei geringen Latenzzeiten zu verarbeiten. (Bild: ©zapp2photo /shutterstock.com/Sauter Feinmechanik GmbH)

Edge Computing ist in der Lage, große Datenmengen bei geringen Latenzzeiten zu verarbeiten. (Bild: ©zapp2photo /shutterstock.com/Sauter Feinmechanik GmbH)

Trotz des riesigen Potenzials sind Industrie-4.0-Lösungen in der zerspanenden Fertigung die Ausnahme. Meist werden Werkzeugmaschinen noch manuell oder über binäre Signale geregelt. Was fehlt, sind einheitliche Kommunikationsstandards, um Maschinen einfach und intelligent zu vernetzen. Das Maschine-zu-Maschine-Kommunikationsprotokoll OPC Unified Architecture (OPC UA) gilt hier als Hoffnungsträger. Der Maschinenhersteller Sauter setzt bei einer eigenen Vernetzungslösung auf das weiterentwickelte OPC UA TSN – eine Kombination mehrerer Technologien, die Daten herstellerübergreifend und in Echtzeit mit einem einheitlichen, offenen Standard übertragen. Der Systemausstatter für Werkzeugträgersysteme will Anwendern damit ermöglichen, von der Feldebene bis in die Cloud durchgängig kommunizieren zu können. Zudem gilt das Universal Machine Tool Interface (Umati) als möglicher Kandidat für einen weltweiten Standard. Die universelle Schnittstelle wurde vom VDW gemeinsam mit 17 Projektpartnern entwickelt und wird auch vom Spezialisten für Werkzeugträgersysteme Sauter unterstützt. Umati basiert auf einer OPC UA Companion Specification und bietet mit ihrem offenen Datenmodell eine Kommunikationsplattform zur Anbindung vieler Devices.

Mit Edge Computing Daten selektieren

Die neue Lösung von Sauter vernetzt Werkstück, Werkzeug, Werkzeugrevolver und Werkzeugmaschine miteinander. Bei der Kommunikation der Komponenten untereinander enstehen riesige Datenmengen. Deren Verarbeitung muss daher dezentral, also außerhalb einer Cloud-Infrastruktur erfolgen. Sensoren an der Schneide, dem Werkzeughalter oder Werkzeugrevolver liefern Prozess- und Statusinformationen. Datensammler, die in die Werkzeuge und Werkzeughalter integriert sind, selektieren und übermitteln die Informationen. Eine Auswerteeinheit, die sogenannte IQ-Box, führt verwertbare Daten der Datensammler zusammen und verarbeitet diese, um ein Gesamtbild zu erstellen.

Sensornetzwerke erfassen den Bearbeitungsprozess

Im System überwacht eine integrierte Sensorik die Zerspanungsprozesse und erfasst Parameter wie Vibrationen, Drehmomente, Kräfte und Lagertemperaturen. Auch ob die Werkzeugscheibe eines Werkzeugrevolvers verriegelt ist, das Werkzeug eingekuppelt ist und ob das Werkzeug im spanenden Eingriff steht, erfasst die Lösung. Im Verbund mit Sensoren, die in den Werkzeughaltern und den Werkzeugen integriert sind, entsteht so ein intelligentes Sensornetzwerk. Dabei werden Daten an mehreren Orten gesammelt und zusammengeführt. So ergibt sich ein genaues Bild der Bearbeitungsprozesse.


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