Ohne Daten kein Werkzeug

Smart Factory – Mit Zoller Einstell- und Messgeräten lässt sich auch das Werkzeughandling für die zerspanende Fertigung automatisieren, mit unterschiedlichsten Lösungsansätzen. Basis dafür sind die Werkzeugdaten.

08. Mai 2019
Ohne Daten kein Werkzeug
Für Werkzeughersteller interessant: Vollautomatische Vermessung von bis zu 1.800 Werkzeugen auf acht Paletten und Zuordnung entsprechend ihrem Zustand. (Bild: E. Zoller GmbH & Co. KG)

Durchgängiger Datentransfer und die Möglichkeit, Achsen per CNC anzusteuern, sind die Voraussetzung für automatisierte Systeme in den Smart Factories. Für moderne CNC-Bearbeitungsmaschinen für die zerspanende Fertigung sind Werkzeugdaten dabei mindestens so wichtig wie das reale Werkzeug.

Denn mithilfe der virtuellen Werkzeugdaten lässt sich bereits im Vorfeld der gesamte Fertigungsablauf abbilden und auch simulieren, was das reale Werkzeug später tatsächlich durchführt.

Bereits bei Konstruktion und Arbeitsvorbereitung im CAD/CAM-System wird anhand der Werkzeugdaten der gesamte Fertigungsablauf simuliert. Das reale Bauteil kann aber nur den Vorgaben entsprechend gefertigt werden, wenn reale und virtuelle Daten übereinstimmen.

Die realen Geometriedaten der in der Werkzeugvorbereitung montierten Werkzeuge lassen sich hauptzeitparallel an einem Einstell- und Messgerät ermitteln. Diese Daten werden an der Maschine eingelesen und stehen dem System zur Verfügung. Damit entfallen alle Einstellarbeiten an den Werkzeugmaschinen, wie der Einstell- und Messgerätehersteller Zoller hervorhebt.

Das automatisierte Ermitteln der aktuellen Werkzeugdaten, der Datentransfer an die Maschine und auch die Werkzeugmontage – für diese Bereiche hat das Unternehmen aus dem schwäbischen Pleidelsheim bei Stuttgart unterschiedliche Lösungen entwickelt.

Vollautomatisch von der Palette

Für Werkzeughersteller etwa sind die automatisierten Komplettsysteme wie die Prüf- und Messmaschinen Genius oder Titan des Unternehmens interessant. Die gefertigten Werkzeuge werden auf Paletten zugeführt und dann vermessen. Roboter greifen die Werkzeuge und setzen sie in das Prüf- und Messgerät ein, woraufhin vollautomatisch der gesamte Messablauf startet.

Nachdem die Daten ermittelt sind, entnimmt der Roboter das Werkzeug und kann es zudem als Gut- oder Schlechtteil beziehungsweise mit entsprechender Toleranz behaftet zuordnen. Auch liegen die Messwerte für jedes einzelne geprüfte Werkzeug vor und können entsprechend zugeordnet werden. Ebenso ist die Ausgabe der gesamten Charge als Sammelprotokoll möglich.

Teil der Fertigungslinie

Ein Einstell- und Messgerät in einen gesamten automatisierten Fertigungsablauf einzubinden, ist ein weiterer Ansatz. Hier ist das Einschrumpfen von Werkzeugen ein Verfahren, das die vollautomatische Montage von Werkzeugen erlaubt. Und das laut Zoller mit einer Genauigkeit, die selbst für den Einsatz in Mehrspindelanlagen und für die Vorbereitung von Schwesterwerkzeugen ohne weiteren Datentransfer bei Werkzeugtausch mehr als ausreichend ist.

Der Anlage werden Komplettwerkzeuge zum Ausschrumpfen oder Einzelkomponenten wie Einzelwerkzeuge und Werkzeughalter bereitgestellt. Der Roboter entnimmt ein Komplettwerkzeug aus dem Vorrat – aufgrund der Zuordnung des Lagerplatzes zu dem Werkzeug kann er die entsprechenden Werkzeugdaten aus der Datenbank abrufen – und stellt es in die Ausschrumpfstation.

Nach dem Ausschrumpfen entnimmt er Werkzeug und Werkzeughalter als Einzelkomponenten und ordnet sie für den weiteren Verbleib: Einlagerung, Wiederverwendung, Versand an die Nachschleiferei oder die Entsorgung.

Auch das Einschrumpfen von Werkzeugen erfolgt automatisiert: Der Roboter entnimmt den Werkzeughalter aus dem Vorrat und setzt ihn in das Zoller-Einstell- und Messgerät Redomatic ein. Dort wird er per Induktion erhitzt.

Anschließend setzt der Roboter das Werkzeug ein. Die hierbei erzielbaren Genauigkeiten in der Einschrumpflänge liegen bei 1/100 Millimeter, so der Hersteller.

Kollaborativ im Toolroom

Ein weiterer Punkt ist die Werkzeugbereitstellung. In Zeiten des Facharbeitermangels kann es Zeit- und Kosteneinsparung bedeuten, Standardaufgaben aus diesem Bereich an Roboter zu übertragen, wie das Unternehmen ausführt. Kollaborative Roboter können im Toolroom neben dem Facharbeiter arbeiten und die Werkzeuge vermessen.

Cora, die kollaborative Roboterassistenz von Zoller, entnimmt das vormontierte Komplettwerkzeug aus einem Vorrat, setzt es in ein Einstell- und Messgerät der Schwaben ein und startet den Messablauf. Anschließend werden die Messwerte wieder in der Werkzeugdatenbank abgelegt und können später an der Werkzeugmaschine eingelesen werden. Cora entnimmt das Werkzeug und lagert es in ein Lagersystem oder einen bereitstehenden Werkzeugwagen ein.

Neben einem rein statischen Einsatz des kollaborativen Roboters in räumlicher Nähe zu einer Bevorratung und einem Einstell- und Messgerät ist auf Dauer auch eine mobile Tätigkeit denkbar, wie das Unternehmen aus Pleidelsheim erklärt. So ist in den Zoller-Lagersystemen Smart Cabinets jedem Werkzeug ein definierter Platz zugewiesen und hinterlegt.

Der kollaborative Roboter kann diese Schränke anfahren, selbstständig öffnen und die entsprechende Komponenten oder das Komplettwerkzeug entnehmen und per Werkzeugwagen transportieren.