Wisselplaten autonoom controleren en vervangen

Wisselplaten die worden ingezet voor verspanende bewerkingen, werden tot nu toe handmatig gecontroleerd en gewisseld. Dit proces neemt veel tijd in beslag. Om stilstandtijden te verlagen heeft Fraunhofer IPK onder de naam PoWer een digitaal test- en wisselsysteem ontwikkeld dat autonoom de toestand van de wisselplaten controleert en wanneer nodig automatisch vervangt.

In de verspaning hebben gereedschappen die individueel zijn te configureren met verschillende wisselplaten een marktaandeel van meer dan 80 procent. Hun grote voordeel is dat ze meerdere keren kunnen worden gebruikt. Immers, als een snijkant van een wisselplaat is versleten, wordt de wisselplaat gedraaid en kan dan met een verse snijkant opnieuw gebruikt worden. De toestand van de snijkanten moet constant worden bewaakt.

Als de oppervlakteslijtage van een hardmetalen gereedschap meer dan 0,2 mm bedraagt, lopen zowel het bewerkingsproces als de machine gevaar: het gereedschap kan beschadigingen aan het onderdeel veroorzaken of het onderdeel uit zijn opspanning trekken en schade aan de machine veroorzaken. Maar of de slijtage 0,1 of 0,2 mm groot is, is met het blote oog niet te zien. Niettemin wordt de toestand van de snijkanten over het algemeen puur visueel beoordeeld, zonder technische hulpmiddelen.

Om veiligheidsredenen wordt daardoor vaak te vroeg een snijkant afgekeurd en vervangen. Op deze manier verzamelen zich grote hoeveelheden bruikbare wisselplaten in de afvalcontainer.

PoWer

Hier komt PoWer van Fraunhofer IPK om de hoek kijken. PoWer vermindert de stilstandtijden veroorzaakt door gereedschapsonderhoud of machineschade door zowel de slijtagebewaking als het wisselproces van wisselplaten over te nemen. Het systeem omvat een scanstation dat continu de topologie van een snijkant bewaakt en registreert, een gereguleerd schroefstation dat de bevestiging van de wisselplaat los- en weer vastdraait, en een draaistation dat de wisselplaten draait. Een robotarm beweegt de gereedschappen tussen de verschillende stations.

Het systeem kan worden gekoppeld aan een bewerkingsmachines of kan ingezet worden als decentraal systeem voor meerdere bewerkingsmachines.

PoWer is voorzien van een scanstation dat continu de topologie van een snijkant bewaakt en registreert. (Foto’s: Fraunhofer IPK)

Slijtagegegevens benutten

De te controleren gereedschappen worden eerst door RFID geïdentificeerd, waarbij het huidige type wisselplaat en de posities van de afzonderlijke wisselplaten op het gereedschap worden opgevraagd. Het scanstation legt vervolgens elke snijkant vast als een 3D-puntenwolk en als een zwart-witafbeelding. De gebruikte sensor scant de snijkanten met een nauwkeurigheid van 6 micrometer. Niet alleen slijtage, maar ook andere indicaties die kunnen resulteren in een spontane storing worden geregistreerd.

De vastgestelde slijtagegegevens geven niet alleen informatie over de toestand van de snijkant. Ze maken het ook mogelijk om de meest economische bewerkingsparameters te identificeren om sneller en met constante slijtage te produceren of om processen met een bijzonder lage slijtage te bereiken.

Automatisch wisselen

Als PoWer constateert dat de slijtagegrens is overschreden, neemt het systeem automatisch de nodige maatregelen. De betreffende plaat wordt eerst losgemaakt op het schroefstation. Een magnetisch apparaat verwijdert de wisselplaat uit de gereedschapshouder om deze te draaien of te verwisselen. Een wisselplaat hoeft niet altijd volledig vervangen te worden als een zijde versleten is.

Als eerste maatregel draait het systeem op het keerstation de plaat naar een ongebruikte snijkant of keert deze volledig om. Pas wanneer een wisselplaat het einde van zijn levensduur heeft bereikt, wordt de wisselplaat vernieuwd met behulp van een wisselplaatmagazijn.

Grote winst in duurzaamheid

Met PoWer kunnen wisselplaten veilig worden gebruikt tot aan de slijtagegrens. Volgens berekeningen van Fraunhofer IPK zou dit kunnen betekenen dat ze zo’n 33 procent langer in gebruik kunnen blijven. Dit resulteert in een enorm besparingspotentieel, gecombineerd met een grote winst in duurzaamheid. En dat is niet alles: door het automatische controle- en draai- en wisselproces wordt kostbare werktijd bespaard. Om al deze redenen loont het automatiseren van het controle- en wisselproces voor veel bedrijven.