RFID-Systeme beim industriellen Metallstanzen

Sicherzustellen, dass die richtige Matrize für einen bestimmten Auftrag gezogen wird, ist möglicherweise der wichtigste Schritt zur Fehlervermeidung bei einem Stanzprozess. Und warum? Eine falsch ausgewählte Matrize kann beim ersten Schlag eine Kollision verursachen, was ein Unternehmen sowohl mit den Kosten für Werkzeug- und Maschinenschäden als auch mit den Kosten ungeplanter Stillstandszeiten belastet, die sich oft über Tage oder sogar Wochen erstrecken.

Das Identifizieren des Stanzsatzes und das Laden der Informationen in die Steuerungssoftware der Presse erfolgte traditionell manuell und war daher anfällig für menschliche Fehler. Einfache lackierte/gedruckte Seriennummern sind wahrscheinlich die häufigste Matrizenkennung. Aber mit der Zeit nutzen sich Markierungen ab und werden unkenntlich, was das Risiko von Fehlern erhöht. Ein verschmierter oder abgenutzter ID-Code könnte „KY537-2“ oder „KV537-2“ lauten – abhängig davon, was Mitarbeiter hineinlesen (siehe Abb. 1). Selbst wenn eine aufgemalte Seriennummer korrekt gelesen wird, kann einem Bediener bei der Eingabe immer noch ein Tippfehler unterlaufen.

Eine mögliche Verbesserung der Matrizenidentifizierung durch Menschen ist das Scannen von Barcodes. Bei Anschluss an ein Pressensteuerungssystem eliminieren Barcodesysteme menschliche Fehler, indem die Matrize automatisch durch elektronisches Scannen identifiziert wird. Es gibt viele verschiedene optische Lesetechnologien, von der Verwendung von Klebeetiketten bis hin zu genadelten, gedruckten oder gelaserten DataMatrix-Codes auf dem Matrizenblock. Die selbstklebenden Barcodes verfügen jedoch oft nicht über die in der Stanzerei erforderliche Haltbarkeit, während die teureren, robusteren Varianten mechanisch haltbar, aber hinsichtlich der Lesbarkeit unvorhersehbar sind, insbesondere bei Verunreinigungen oder größeren Abständen zwischen Scanner und Code.

Keine der oben genannten Optionen bietet die Sicherheit oder Lesbarkeit einer RFID-Lösung.

Die Vorteile von RFID beginnen nicht erst an der Presse, sondern bereits im Matrizenlager. Die Lagergestaltungen reichen von locker organisierten, auf dem Boden verteilten Chargen bis hin zu sorgfältig angeordneten Regalsystemen (siehe Abb. 2). Alles hängt von den Ansprüchen, der Größe und dem Budget des Unternehmens ab. Zu jeder Zeit kann es Dutzende bis Hunderte von Matrizen geben, von denen einige wöchentlich verwendet werden, während andere nur einmal alle paar Jahre benötigt werden.

Je einfacher es ist, eine Matrize zu lokalisieren, desto schneller kann die Presse mit dem Stanzen von Teilen beginnen und Umsatz generieren. Das Auffinden einer „markierten“ Matrize ist so einfach wie das Anzeigen der Aufnahmeposition auf dem Computer- oder Telefon-Dashboard, das Überprüfen der ID mit einem Handlesegerät und das Transportieren der Matrize zur
Presse. Ohne RFID-Verifizierung kann ein Arbeiter versehentlich eine Matrize aus dem falschen Rack entnehmen. Oder möglicherweise wird zwar der richtige Ort ausgewählt, aber die hier gelagerte Matrize wurde dort nach einem vorherigen Job falsch abgelegt. Ein ID-Scan löst eine sofortige Benachrichtigung über eine Fehlplatzierung aus.

Wenn die falsche Matrize die Presse erreicht, kann ein Arbeiter den Fehler vor dem Start erkennen. Aber auch wenn ein aufmerksamer Bediener einen Unfall verhindert, ist ein solcher Fehltritt nicht ohne Kosten. Durch die Deinstallation der falschen Matrize werden wertvolle Stunden verschwendet, die für die Herstellung von Teilen hätte aufgewendet werden können.

Bei gekennzeichneten Matrizen und einem bestätigenden Scan von einem RFID-Lesegerät wird eine falsche Auswahl oder Fehlplatzierung der Matrize verhindert.

Es gibt eine Vielzahl von RFID-Produkten, die die Risiken der menschlichen und optischen Identifizierung überwinden.

Ein RFID-System besteht aus einem Scanner, einem ID-Tag und einer Steuerung. Die elektronischen Tags können nicht nur gelesen werden, sondern es können auch Jobinformationen darauf geschrieben werden. Daher sind Daten wie die Matrizennutzung, die Bedienerhistorie und die spezifischen Einrichtungsanweisungen sofort aktualisierbar und verfügbar. Darüber hinaus können viele Tags bündig im Metall eingebettet werden, um sie vor Beschädigungen beim Einlagern und
Entnehmen zu schützen.

Die Bestätigung eines RFID-Matrizensatzes erfolgt komplett berührungslos und zuverlässig. Im Gegensatz zu optischen Lesegeräten ist die Ausrichtung viel toleranter. Die Antenne, die zum Lesen oder Aktualisieren von Tag-Informationen dient, deckt einen großen Bereich ab. Dieses breite Tastfeld ist besonders bei großen Pressen hilfreich, bei denen die oberen und unteren Matrizen separat gelagert werden. Wenn die oberen und unteren Matrizen während der Installation nicht ordnungsgemäß gepaart werden, ist eine schwere Matrizenkollision unvermeidlich. Ein einziges UHF-System kann die an den oberen und unteren Matrizen angebrachten Tags vor dem Start gleichzeitig lesen, um sicherzustellen, dass sie übereinstimmen.

Technische Merkmale RFID-Tags und -Lesegeräte

• Arbeitsfrequenz 13,56 MHz
• Konform nach ISO 15693
• Schutzart: IP67/68
• ID-Tags können bündig in Metall eingebettet werden und haben Leseabstände von bis zu 4 Metern
• Montagelöcher für die einfache Installation von Tags
• Schreib-/Leseköpfe verfügen über zwei LEDs für die Funktionsanzeige
• UHF-Systeme ermöglichen das Lesen mehrerer Tags

Die Vorteile von RFID gehen weit über die einfache, aber wichtige anfängliche Fehlervermeidung hinaus. Sie sind nur durch die Anforderungen an die Stanzerei und den technischen Einfallsreichtum begrenzt. Hier kommt IIoT ins Spiel.

Dank der Leistungsstärke der Matrizenidentifikation ist es einfach, die Nutzungsdauer zu verfolgen. Anstatt sich auf einen Menschen zu verlassen, der den Zustand einer Matrize feststellt, kann die vorbeugende Instandhaltung automatisch ausgelöst werden. Man braucht sich keine Sorgen mehr zu machen, dass Teile mit abnehmender Qualität produziert werden, weil Werkzeuge unbewusst über das Überholungsdatum hinaus verwendet werden.

Die Kombination von RFID-Scannern mit Teilesensoren bietet eine hochauflösende Ansicht der tatsächlichen Matrizennutzung. Viele RFID-Systeme lassen sich einfach über standardmäßige IIoT-Kommunikationsprotokolle wie MQTT, OPC UA oder RESTAPI mit der MES/ERP/SCADA-Software eines Unternehmens verbinden. Dadurch wird der Übergang von der herkömmlichen menschlichen und tabellarischen Leistungsanalyse zu fehlerfreien Statusaktualisierungen in Echtzeit einfacher denn je. Die Anzahl der produzierten Teile, die verbleibenden Stunden bis zur erforderlichen Wartung, die Position der Matrize, der Verfügbarkeitsstatus und die monatlichen Matrizentreffer – all die Daten, die Sie für wichtig halten, können für jedermann jederzeit und überall sichtbar sein.

• Automatische Matrizenidentifikation eliminiert menschliche Fehler
• Implementierung von RFID in der Stanzerei ermöglicht effizienzsteigernde IIoT-Initiativen
• Eliminierung von Matrizenkollisionen aufgrund einer unsachgemäßen Auswahl und Platzierung der Matrize
• Wichtige Jobinformationen wie die Verwendung von Matrizen können auf RFID-Tags geschrieben werden