Roboter-unterstützten Tisch zum Messen der Beschichtung

Das Messgerät auf dem roboter-unterstützten Tisch misst auf einer Aluminiumfelge die Schichtdicke der aufgetragenen Beschichtung an 16 Messpunkten. Delta Logic Delta Logic

Ein aktueller Trend in der Praxis: Zunehmend individualisierte Produkte, möglichst sofort lieferbar und natürlich in höchster Qualität. Darauf muss sich nicht nur die Massenfertigung mit einer neuen Form der Produktion umstellen, auch die Qualitätssicherung ist gefordert.

Kübler Essig Maschinenbau bietet Lösungen für eine optimierte Fertigung, um die Qualität der Erzeugnisse unmittelbar im Fertigungsprozess überwachen und dokumentieren zu können. Das Unternehmen mit Sitz in Ebhausen im Landkreis Calw sieht sich als Technologiepartner zum Neugestalten und Optimieren von Fertigungsprozessen. So entstehen in dem mittelständischen Betrieb Ideen für die mechanische und elektrotechnische Konstruktion, für die Automation und eben: für die Integration von Mess- und Prüfeinrichtungen.

Datenstrom vom Datenlogger in die Cloud oder Excel

Die SPS überträgt die Messdaten an einen Industrie-PC. Von dort lassen sie sich als CSV-Datei einfach an übergeordnete Systeme weiterleiten. Delta Logic

Dass Unternehmen zunehmend Bedarf am Vernetzen von Automatisierung und Datentechnik haben, das sieht 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 Messtisch, mit dem sich die Schichtdicke der Lackierung von Aluminiumfelgen berührungslos und Roboter-unterstützt überwachen lässt.

Mit dem Einbinden der berührungslosen automatisierten Schichtdickenmessung unmittelbar in den Produktionsprozess sparte das Unternehmen Kosten bei Material und Personal zur Qualitätssicherung ein und erreichte eine höhere Produktivität durch weniger Ausschuss. Kübler bilanziert: „Vor allem aber stellen wir den Anwendern mit der Roboter-Messapplikation transparent aufbereitete Messdaten zur Verfügung und ermöglichen eine lückenlose Dokumentation.“

Thermische Schichtprüfung ermöglicht berührungsloses Messen

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. Weil 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 Schicht an 16 Messpunkten, wobei sich die Felge über einen Rundschalttisch dreht. Ein Denso-Roboter führt das Messgerät im Cycle-Tracking auf den zu erfassenden Messpunkt nach. Die vom Messsystem erfassten Daten werden dann von einer Siemens S7-SPS aufgenommen und auf einem PC geloggt.

SPS-Daten als CSV-Dateien speichern

Grafische Darstellung der ermittelten Werte

Die Software Accon Easylog stellt den Verlauf der ermittelten Messwerte grafisch übersichtlich dar. Delta Logic

Dafür braucht es ein System, mit dem die S7 die Daten nicht nur erfasst, sondern auch auf einem PC dokumentiert und visualisiert. So speichert der Datenlogger die Messwerte in Form von CSV-Dateien – Dateien im Excel-Format sind einfach zwischen beliebigen Systemen austauschbar und lassen sich auch direkt mit Excel lesen und weiterverarbeiten. Die Wahl von Kübler Essig fiel auf die Software Accon-Easylog von Delta Logic: Der Datenlogger mit intuitiver Bedienerführung ermöglicht das schnelle Auslesen sowie Speichern von Daten aus allen aktuell verfügbaren Siemens-Steuerungen.

Das Protokollieren der Daten ist entweder zeit- oder prozessgesteuert möglich und lässt sich an verschiedene Bedingungen knüpfen. Eine Besonderheit der Lösung ist, dass sie auch das Siemens TIA Projekt Format *.ap15 (TIA-Modul) unterstützt. 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.

Die Software ist einfach bedienbar: Das Parametrieren des Datenloggers erfolgt assistenz-geführt. Neben „klassischen“ I/O-Werten gibt er auch Text aus. 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 ist somit schnell von einem Rechner auf einen anderen kopiert. Wenn die CSV-Dateien in Excel geöffnet – und damit vor weiterem Zugriff gesperrt sind – werden die eingehenden Daten von der SPS zwischengepuffert. Zudem ist der Datenlogger in der Lage, sowohl den aktuellen als auch den vorherigen Datensatz aufzuzeichnen, was bei einem Produktwechsel hilfreich sein kann.

Weiterverarbeitung der Daten in Excel

Die aktuell ausgelesenen Prozessdaten zeigt das Gerät direkt an und stellt sie grafisch dar. Dabei können Anwender eine unbegrenzte Anzahl an Messwerten aufzeichnen und jederzeit einsehen. Zudem lassen sich die von der SPS übermittelten Daten als CSV-Datei speichern und dann in der Tabellenkalkulation auf dem PC anzeigen und weiterverarbeiten. Alternativ oder ergänzend zum CSV-Protokoll sichert eine SQL-Datenbank die Daten. 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.

Kübler Essig hat mit 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 signalisiert das Dashboard die Anzahl der Über- und Unterschreitungen in Form eines Tortendiagramms. Ein weiteres Dashboard vergleicht mehrere Messungen miteinander, so dass auch Trends über einen längeren Zeitraum sicher erkennbar sind.

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.“ Auch aufgrund des Datenloggers können Nutzer des Schichtdickenmesssystems von Kübler Essig Beschichtungsfehler sicher und schnell erkennen sowie die gewonnenen Messparameter einfach dokumentieren.