Beschichtungsfehler in Echtzeit erkennen

Der Markt verlangt heute zunehmend individualisierte Produkte, möglichst sofort und in höchster Qualität die der Massenfertigung gerecht werden. Dies erfordert nicht nur eine neue Form der Produktion, sondern auch eine darauf zugeschnittene Qualitätssicherung.

Ideen für eine optimierte Fertigung

Die Kübler Essig Maschinenbau GmbH bietet dazu Lösungen, mit denen die Qualität der Erzeugnisse unmittelbar im Fertigungsprozess überwacht und dokumentiert werden kann. Das Unternehmen mit Sitz in Ebhausen im Landkreis Calw sieht sich als Technologiepartner für die Neugestaltung und Optimierung von Fertigungsprozessen. So entstehen in dem mittelständischen Betrieb kontinuierlich neue Ideen für die mechanische und elektrotechnische Konstruktion, für die Automation und eben für die Integration von Mess- und Prüfeinrichtungen.

Lückenlose Dokumentation

„Unternehmen haben zunehmend Bedarf an der Vernetzung von Automatisierung und Datentechnik“, so Joachim Kübler, Geschäftsführer von Kübler Essig. „Dabei hat eine lückenlose Dokumentation sowie das Visualisieren von Produktionsdaten eine immense Bedeutung.“ Unter dieser Prämisse entstand auch ein innovativer Messtisch, mit dem sich die Schichtdicke der Lackierung von Aluminiumfelgen berührungslos und roboter-unterstützt überwachen lässt.

„Durch die Einbindung der berührungslosen automatisierten Schichtdickenmessung unmittelbar im Produktionsprozess können Materialkosten sowie Personalkosten zur Qualitätssicherung eingespart und eine höhere Produktivität durch weniger Ausschuss erreicht werden“, so Kübler. „Vor allem aber stellen wir den Anwendern mit der Roboter-Messapplikation transparent aufbereitete Messdaten zur Verfügung und ermöglichen eine lückenlose Dokumentation.“

Berührungslose Messung durch thermische Schichtprüfung

Kern des Messtisches bildet der coatmaster, ein berührungsloses Messsystem von Winterthur Instruments, das die Schichtdicke durch das Verfahren der thermischen Schichtprüfung erfasst: Nach einer kurzen impulsartigen Erwärmung der Beschichtung um wenige Grad Celsius durch eine Lichtquelle, erfasst ein Infrarot-Detektor den Oberflächentemperaturverlauf. Da die Temperatur mit einer charakteristischen Dynamik – abhängig von Schichtdicke und thermischen Eigenschaften der Beschichtung – abklingt, kann das System daraus die Schichtdicke ermitteln. Der Sensor misst auf der Aluminiumfelge die Dicke der aufgetragenen Beschichtung an 16 verschiedenen Messpunkten, wobei sich die Felge über einen Rundschalttisch dreht. Daher führt ein Denso-Roboter das Messgerät im Cycle-Tracking auf den zu erfassenden Messpunkt nach. Die vom coatmaster erfassten Messdaten werden von einer Siemens S7-SPS aufgenommen und auf einem PC geloggt.

SPS-Daten als CSV-Dateien speichern

„Dazu benötigten wir ein System, mit dem die Daten von der S7 nicht nur erfasst, sondern auch auf einem PC dokumentiert und visualisiert werden können“, erklärt Joachim Kübler. Dabei sollte der Datenlogger die Messwerte in Form von CSV-Dateien speichern – Dateien in dem Excel-Format sind aufgrund ihrer Einfachheit zwischen beliebigen Systemen austauschbar und können auch direkt mit Excel gelesen und weiterverarbeitet werden. Die Wahl von Kübler Essig fiel daher auf die Software Accon-EasyLog von Delta Logic: Der Datenlogger mit intuitiver Bedienerführung ermöglicht das schnelle und bequeme Auslesen sowie Speichern von Daten aus allen aktuell verfügbaren Siemens-Steuerungen. Die Protokollierung der Daten ist entweder zeit- oder prozessgesteuert möglich und kann an verschiedene Bedingungen geknüpft werden. Eine Besonderheit der Lösung ist, dass auch das Siemens TIA Projekt Format *.ap15 (TIA-Modul) unterstützt wird. So lassen sich alle Daten der SPS ohne Geschwindigkeitsverluste erfassen; über die Konfigurationsoberfläche ist zudem ein Online-Symbolupload für die S7-1200/S7-1500 möglich.

Einfach zu bedienender Datenlogger

Dabei ist die Bedienung der Software einfach und intuitiv: Die Parametrierung des Datenloggers erfolgt assistenz-geführt. Neben „klassischen“ I/O-Werten kann auch Text ausgegeben werden. Zudem besteht die Möglichkeit, „virtuelle Variablen“ zu nutzen, die sich aus den Werten der Steuerung errechnen. Verschiedene Funktionalitäten vereinfachen die Anwendung zusätzlich: So lässt sich die Accon-EasyLog-Parametrierung einfach exportieren und importieren und kann so problemlos von einem Rechner auf den anderen kopiert werden. Wenn die CSV-Dateien in Excel geöffnet – und damit gesperrt sind – werden die eingehenden Daten von der SPS zwischengepuffert. Zudem ist Accon-EasyLog in der Lage, sowohl den aktuellen als auch den vorherigen Datensatz aufzuzeichnen – das kann bei einem Produktwechsel hilfreich sein.

Weiterverarbeitung der Daten in Excel

Die aktuell ausgelesenen Prozessdaten werden in Accon-EasyLog direkt angezeigt und grafisch dargestellt. Dabei kann eine unbegrenzte Anzahl an Messwerten aufgezeichnet und jederzeit eingesehen werden. Die von der SPS übermittelten Daten werden zudem als CSV-Datei gespeichert und können dann zum Beispiel in der Tabellenkalkulation auf dem PC angezeigt und weiterverarbeitet werden. Alternativ oder als Ergänzung zur CSV-Protokollierung lassen sich die Daten auch in einer SQL-Datenbank sichern. „Durch das Erfassen und Visualisieren der Schichtdicken-Messergebnisse in Echtzeit kann der Maschinenbediener die Qualität der aufgetragenen Beschichtung unmittelbar im Prozess sicherstellen und somit auf Abweichungen schnellstmöglich reagieren“, betont Joachim Kübler.

So hat Kübler Essig über Excel ein „Dashboard“ realisiert: Hier werden die Messwerte detailliert – mit Zeitstempel - tabellarisch angezeigt und in Form eines Kurvenverlaufs mit den erlaubten Maximal- und Minimalwerten verglichen. Abweichungen lassen sich so sehr schnell erkennen. Gleichzeitig zeigt das Dashboard die Anzahl der Über- und Unterschreitungen in Form eines Tortendiagramms an. Ein weiteres Dashboard vergleicht mehrere Messungen miteinander, so dass auch Trends über einen längeren Zeitraum erkannt werden können.

Einfach in der Bedienung, zuverlässig in der Erfassung

Das Fazit von Joachim Kübler fällt entsprechend positiv aus: „Als Softwaretool zum Loggen, Dokumentieren und Visualisieren von Daten ist das Softwareprogramm EasyLog sehr zu empfehlen. Neben der Einfachheit in der Bedienung zeichnete es stets zuverlässig die Messdaten auf.“ Auch dank des Datenloggers können Nutzer des Schichtdickenmesssystems von Kübler Essig Beschichtungsfehler sicher und schnell erkennen sowie die gewonnenen Messparameter einfach dokumentieren.