Lösungen von Brinkhaus: wenn es funktionieren soll…
Die Brinkhaus GmbH bietet Überwachungs- und Regelungssysteme für Werkzeugmaschinen und Produktionsanlagen. Wir nutzen für unsere Hard- und Software den neusten Stand der Technik und bieten mit unseren Systemen einen umfassenden und kundenspezifischen Funktionsumfang. Durch dieses Konzept haben wir gegenüber anderen Systemen diverse, essentielle Vorteile. Unsere Systeme liefern Ihnen und Ihren Kunden den umfassenden Nachweis des korrekten Ablaufs Ihrer Produktion und passen nebenbei auf, dass nichts schief läuft. Folgendes Bild zeigt die ToolScope Produktfamilie, die Eigenschaften der ToolScopes sowie die schwerpunktmäßigen Überwachungsmethoden. Durch Anklicken der Methoden werden Sie auf die jeweilige Seite weitergeleitet.
Der Nutzen von Prozessüberwachung ist weitreichend
- Vermeidung von Folgeschäden
- Werkzeugüberwachung
- Einsparung von Werkzeugkosten, bessere Ausnutzung der Werkzeuge
- Prozessbeschleunigung
- Qualitätssicherung und Qualitätsnachweise
- Überwachung der bedienerlosen Fertigung
Das ToolScope Basissystem gibt es jetzt in drei Varianten
- Als leistungsstarkes IPC System mit einem großen Festplattenspeicher zur Datenaufzeichnung und mit weitreichenden Erweiterungsmöglichkeiten
- Als Hutschienenmodul ohne bewegliche Baugruppen und 9GB Flash Speicher für das Datenlogging und die Ablage von Protokollen
- Als TouchPanel-PC. Dieser wird häufig eingesetzt, wenn eine direkte Verbindung mit der Steuerung nicht praktikabel ist oder wenn die Prozessverläufe permanent angezeigt werden sollen.
Das ToolScope Basissystem bietet die gesamte Funktionalität der Prozessvisualisierung und -verwaltung, der Technologieanbindung an die Maschinen sowie für Anbindung von analogen Sensoren. Darüber hinaus verfügt das Grundsystem über einfache Methoden der Prozessüberwachung und Werkzeugüberwachung. Jederzeit können weitere Algorithmen freigeschaltet- und so das System in ein umfassendes, hocheffektives Regelungs- und Überwachungssystem überführt werden. Das System kann mit allen gängigen Werkzeugmaschinen (WZM) und Bearbeitungszentren verbunden werden. Der Anschluss an die WZM erfolgt über Feldbusse, wie Profibus, o.ä. Die Bedienanzeige/Bedienung des Systems erfolgt typischerweise im Maschinenbedienfeld (HMI) oder auf einem separaten Touchbildschirm. Für die Integration müssen nur geringe Änderungen an der Steuerung, bzw. an der NC und PLC vorgenommen werden. Ebenso ist das System für die Fernwartung geeignet.
Das ToolScope dient primär zur Überwachung von spanenden Bearbeitungsprozessen wie Fräsen, Drehen, Räumen, Bohren, Schleifen, etc. Teil dieser Prozessüberwachung ist die Werkzeugüberwachung. Darüber hinaus ist mit Hilfe der online-Statistischen Prozesskontrolle eine Überwachung beliebiger Sensorsignale möglich, die im Fehlerfall einen anderen Signalverlauf aufweisen.
Die Visualisierung und Verwaltung von Prozessen erfolgt auf denkbar einfache Weise. Das System dient als Oszilloskop für die Werkzeugmaschine und kann somit dem Maschinenbediener alle Prozesse und Prozessschritte aufzeigen. Das System nimmt ferner jeden Prozess auf (Datenlogger und Fahrtenschreiber), führt eine Datenverarbeitung durch und archiviert die Protokolle. Die Daten/Signalverläufe werden sowohl als Excel-Lesbare Protokolle als auch als Bilddateien gespeichert.
Die Auswertungen basieren auf verschiedenen Sensorquellen. Die wesentlichen Daten können direkt aus der Maschinensteuerung entnommen werden (interne Maschinensensoren). Typischerweise werden aus der Steuerung Werte wie Strom, Position, Drehzahl, Drehmoment, Wirkleistung, Druck, Durchfluss, etc. übernommen. Hinzu kommen interne Daten aus der PLC, wie z.B. aktueller Programmname, aktuelles Werkzeug, Art des Werkzeugs, etc.
Ist eine direkte Verbindung mit der Steuerung nicht möglich oder werden für eine mehrkriterielle Überwachung weitere Sensoren benötigt, können diese über analoge Sensorschnittstelle aufgenommen werden. Typische Größen, die mit analogen Sensoren aufgenommen werden sind: Schwingung, Kraft, Drehmoment, Durchfluss, Beschleunigung, Körperschall.
Eine weitere Analysemethode ist das Kennwertmonitoring. Das ist eine online-Kontrolle von kumulierten Werten, wie z.B. Mittelwert, Maximalwert, Effektivwert, CPK, PPK. Anhand der (Lang-)Zeitveränderung dieser Werte ist eine Fehlervorhersage und Prozessanalyse sowie eine Beurteilung der Belastung der WZM möglich.
Die Systeme der Brinkhaus GmbH sind selbstlernend bzw. selbsteinstellend. Sie sind einfach in der Bedienung und sicher in der Prozessüberwachung. Wir bieten Ihnen und Ihren Mitarbeitern darüber hinaus umfassende Schulungen und Kurse zu diesem Thema an.
Weitere Überwachungsmodule
Die einfache Prozessüberwachung mittels selbst einstellender Toleranzbänder ist in der ToolScope-Basisversion bereits enthalten. Wichtige Alleinstellungsmerkmale besteht aber darin, dass sowohl eine zeitbasierte als auch die positionsbasierte Überwachung/Auswertung der Prozesssignale möglich ist und darüber hinaus diverse innovative Überwachungsmethoden für umfangreichere Werkzeugüberwachungen und Prozessüberwachungen zur Verfügung stehen. Diese Erweiterungsmodule werden im Folgenden kurz vorgestellt. Umfangreichere Infos gibt es auf den jeweiligen Detailseiten.
Werkzeugüberwachung/ Werkzeugbruchkontrolle ohne Anlernen (Modul WP1+X)
Dieses Überwachungsmodul ist hervorragend für eine Werkzeugüberwachung bei Prozessen mit geringer Losgröße geeignet. Wenn das System ein Werkzeugbruch erkennt, stoppt es die Produktion. Auf diese Weise lassen sich nachfolgenden Werkzeuge schützen (Werkzeugschutz). Mit diesem Modul kann bereits ab dem ersten Werkstück überwacht werden und das ohne Anlernen von diversen Prozessen. Daher auch der Modulname WP1+X was Workpiece 1 plus alle Folgenden bedeutet. Im Gegensatz zu der Überwachung eines gesamten Prozesses liegt hier das Augenmerk auf der Bruchüberwachung des Werkzeugs (Werkzeugbruchüberwachung, Werkzeugbrucherkennung). Mit diesem Modul kann Werkzeugbruch sicher erkannt werden. Da die Informationen über den Prozessverlauf nicht vorliegen, werden bei diesem Verfahren die Merkmale (Heuristiken) individueller und werkzeugspezifischer Signalverläufe in den ersten Momenten eines Anschnitts aufgenommen. Daraus wird die maximal zulässige Dynamik (dx nach dt) und das mittlere Signalverhalten (mittleres Drehmoment) ermittelt.
Qualitätsprüfung/ online 6-sigma Überwachung (Modul QPC-QualityProcessControl)
Wesentliches Alleinstellungsmerkmal des Brinkhaus ToolScopes ist das patentierte Verfahren der online-statistische-Prozesskontrolle auf Basis einer online 6-sigma (sixsigma) Auswertung. Das Modul ist hauptsächlich für mittlere und große Losgrößen gedacht. Diese Qualitätsüberwachung kann sowohl zeitbasiert als auch wegbasiert erfolgen. Bei diesem Verfahren nähern sich die Toleranzbänder selbstlernend (auf Basis von statistischen Methoden) bestmöglich an den Prozess an. Fertigungsabweichungen werden nach Maßgabe eines 6-sigma Abstandes berücksichtigt. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob z.B. der 20te, 30te, 100te Prozessschritt nach statistischen Maßgaben noch den ersten 10 angelernten Prozessen entspricht. Diese Überwachung ist somit mehr als eine Bruchkontrolle und eine Werkzeugüberwachung nämlich eine quasi Qualitätskontrolle/ Qualitätsüberwachung bereits während der Fertigung.
Adaptive Regelung/ adaptive control/ Prozessregelung
Mit diesem Modul besteht die Möglichkeit eine Vorschubregelung oder Spindel-Drehzahlregelung zu realisieren (Adaptive Control bzw. AC-Regelung). Regelungsgröße ist die Leistung, bzw. Leistungsaufnahme, Stellgröße der Vorschub, bzw. die Drehzahl. Hauptsächliches Anwendungsgebiet ist die Leerschnitt oder Luftschnitterkennung. Besonders bei Gussteilen, bei denen eine lange Zeit bis zum ersten Anschnitt vergeht, kann die Fertigungszeit maßgeblich verkürzt werden. Da das ToolScope in der Lage ist, positionsbasiert zu überwachen, ist die gleichzeitige Anwendung von Regelung und Überwachung möglich. Dieser Umstand ist bei anderen Systemen nicht immer gegeben.
Verschleißüberwachung/Werkzeugverschleiß
Die Werkzeugverschleißerkennung, bzw. Verschleißverfolgung ist ein wesentliches Thema in der Serienproduktion. Ziel ist es, die Werkzeuge in Abhängigkeit ihres wirklichen Verschleißes und nicht auf Basis von Betriebsstunden auszutauschen. Mit der Verschleißüberwachung der ToolScope Systeme ist es jetzt auch möglich, verschiedene Werkzeuganbieter miteinander zu vergleichen. Es kann festgestellt werden, wann die jeweilige Verschleißgrenze erreicht wurde. Das System macht selbständig einen Vorschlag für die Warngrenzen und die Alarmgrenzen. Die tatsächlichen Verschleißgrenzen sind aber in der Regel von dem jeweiligen Prozess und der benötigten Qualität abhängig.
Condition Monitoring
Beim Condition Monitoring geht es im Gegensatz zur Prozess- bzw. Werkzeugüberwachung nicht um die Überwachung des Prozesses bzw. der Werkzeuge sondern vielmehr um die Überwachung der Betriebsmittel. Mit diesem Modul wird der Maschinenzustand und die Veränderung des Maschinenverhaltes überwacht. Typischer Weise werden hierbei folgende Baugruppen kontrolliert: Lager (Schwingung), Kugelgewindetriebe (Schwingung), Pumpen/Kühlmittel (Druck, Durchfluss und Temperatur), Spindel (Temperatur und Schwingung), Achsen (Körperschall), Motoren (Wirkleistung), Spannfutter (Dehnung), etc.
BDE-Betriebsdatenerfassung
Die Betriebsdatenerfassung ist ein immer wichtiger werdendes Thema, um versteckte Leistungspotentiale nutzen zu können. Ausgehend von der Erstellung eines automatischen Schichtenbuches bis hin zum mitschreiben des Grundes für einen Maschinenstillstand bietet das ToolScope alle Möglichkeiten. Hierbei kommt der Ursache für Maschinenstillstände besondere Bedeutung zu. Hier muss der Bediener eingeben, warum die Maschine nach dem Ablauf einer gewissen Zeit nicht produktiv tätig war. Häufig reicht hierbei schon die Eingabe einer einfachen Begründung:
- Mensch: Es war kein Bediener für die Maschine verfügbar
- Maschine: Die Maschine hatte einen Defekt
- Material: Es stand kein Vormaterial zur Verfügung.
Diese Eingaben schreibt das System mit. Nach Bedarf können die jeweiligen Maschinenzustände auch auf einem Übersichtsbildschirm an einer zentralen Stelle, z.B. im Büro der Maschinenplanung angezeigt werden.
Mehrkriterielle Bruchüberwachung / Werkzeugüberwachung
Eines der neusten Module für die Bruchüberwachung und Werkzeugüberwachung ist die mehrkriterielle Auswertung beliebiger Signale. Bei dieser Methode wird automatisch die aktive Vorschubachse, bzw. aktive Kraftachse ausgewählt. In Abhängigkeit des aktuellen Werkzeuges erkennt das System z.B. ob es sich um einen Bohr- oder Fräsprozess handelt und sucht sich automatisch neben der Spindel die relevante Vorschubachse für die Überwachung aus. Der Bediener muss nichts weiter eingeben. Ist darüber hinaus ein Schwingungssensor angeschlossen, wird dieser bei bestimmten Prozessen (z.B. beim Fräsen) ebenso automatisch mit zur Auswertung herangezogen. Alle Signale werden für die Auswertung unterschiedlich gewichtet und zu einem gemeinsamen Signal zusammengefasst. Auf diese Weise wird die Werkzeugüberwachung wesentlich robuster und weniger fehleranfällig. Auf diese Weise werden Fehlalarme auf ein Minimum reduziert.
