Die Anforderungen an die Komponenten einer Vormontage-Anlage für Reifen sind hoch. Die eingebauten Sensoren werden dadurch zu Schlüssel-Bauteilen, da sie für die Steuerung der Anlage und die Qualitätssicherung gleichermaßen verantwortlich sind.
Jörg Bayer ist Fachjournalist in Reutlingen
Wenn sicherheitsrelevante Bauteile wie Autoreifen exakt in der vorgesehenen Reihenfolge ans Band geliefert werden sollen, ist Hochtechnologie gefragt. Der Grund: Die Fehlermöglichkeiten potenzieren sich in einem Prozess, der die Produkte „Just in Sequence“ (JIS) an die Produktion übergibt. Dennoch fordern die Automobil-Hersteller gerade im sicherheitsrelevanten Bereich eine Null-Fehler-Toleranz.
Die Bernais + Co. GmbH, ein Investitionsgüterausrüster für die Automobilindustrie aus Bischofsheim, entwickelt und produziert Montage-Anlagen für Automobilzulieferer, mit denen Reifen vollautomatisch auf die Felge vormontiert werden. Die Anlagen erfüllen die hohen Anforderungen unter anderem durch den Einsatz zuverlässiger Sensoren. „Sie sind die Sinnesorgane eines komplexen Logistik-Systems“, weiß Geschäftsführer Klaus Bernais. Seit der Gründung des Unternehmens im Jahr 1978 setzt Klaus Bernais auf Sensoren der Balluff GmbH aus Neuhausen.
Die Vormontage-Anlage für Reifen ist eine typische Sondermaschine, die fertig montierte und ausgewuchtete Reifen Just in Sequence in die Automobil-Produktion liefert. „Mit dieser Anlage haben wir eine abgeschlossene Kompakteinheit entwickelt, die sich über einfache Schnittstellen in Transferstraßen einbinden lässt und den fertig vormontierten Reifen übergibt“, fasst Bernais zusammen.
Die Maschine führt Felge und Reifen zusammen, positioniert die einzelnen Elemente und seift sie ein, damit der Reifen leicht auf die Felge gleiten kann. Das Besondere: Durchmesser und Breite von Reifen und Felge können von Rad zu Rad variieren. Während des Prozesses muss also immer sichergestellt sein, dass die Anlage die richtigen Elemente bearbeitet. Deshalb werden die Positionen der Betätigungseinheiten erfasst. Durch einen Soll-Ist-Vergleich wird die Maschine gesteuert und die Maße der unterschiedlichen Reifen und Felgen kontrolliert. Fehler in der Beschickung lassen sich mit dieser Technik erkennen, bevor die eigentliche Montage beginnt.
Die Bernais-Anlage ist zweistöckig in modularer Rahmenbauweise aufgebaut und arbeitet mit einer Taktzeit von 10 s. Unten werden die Felgen zugeführt, positioniert und eingeseift. Die Reifen fallen von oben auf die jeweils passende Felge, wo sie ein Greifer in die richtige Position bringt. Die Felgenzufuhr erfolgt über ein Transportband. Ein optoelektronischer Sensor erkennt, wann die Montage beginnen kann. Die Felge wird an der ersten Station angehoben, in Position gebracht, durch Rotation zentriert und mit einem Schutzdeckel versehen. Dieser verhindert, dass während des Einseifens des oberen Felgen-Horns durch eine Sprüheinheit die Seife an die Außenseite der Felge gerät. Durch das Einseifen entsteht eine chemisch aggressive Umgebung. Deshalb ist die Anlage mit konstruktiven Maßnahmen verkapselt.
Die Montage überwachen zwei induktive Endlagenschalter, die Balluff ursprünglich für Schweißanlagen in der Schutzart IP 67 entwickelt hat. Durch eine Teflon-Beschichtung ist der Sensor zudem resistent gegen chemische Belastungen.
Anschließend wird die Felge in einem zweiten Raum der Anlage vermessen und für das Aufsetzen des Reifens freigegeben. Dazu fährt ein Pneumatik-Zylinder einen Taster auf das Felgenhorn und ermittelt so die Felgenbreite. Hier bewährt sich in der rauen Umgebung ein kontaktfreies magnetostriktives Wegmess-System des schwäbichen Herstellers. Auch diese Sensoren erfüllen die Vorgaben von IP 67 und sind unempfindlich gegen Verschmutzung. Die Datenlieferanten haben keine systembedingten Gehäuse-Öffnungen, da das Mess-System die Position magnetisch durch die Gehäusewand überträgt. Es gibt auch keine mechanischen Schnittstellen, die mühsam abgedichtet werden müssten. Die Position wird durch die Laufzeit torsonaler Körperschallwellen mit einer Wiederholgenauigkeit kleiner 10 µm berechnet.
Die Anlage bringt die Reifen im oberen Stockwerk zu den Felgen. Dort werden sie auf zwirnrollenförmige Träger positioniert, auseinander gedrückt und zentriert. Auch hier erfolgt eine Kontrolle, ob Reifen und Felge zusammenpassen. Ist alles in Ordnung, wird der Reifen übergeben und fällt auf die Felge. Abschließend übergibt die Anlage das Paket an die nächste Station, die den Reifen auf die Felge aufzieht und mit Luft füllt. Die Reifen-Vormontage zeichnet sich durch Flexibilität aus. Die Handling-Einheiten sind für alle Objekt-Größen geeignet, die intelligente Verbindung von Sensorik und Steuerung vermeiden Rüst- und Anpassungszeiten völlig. Auf diese Weise ist es möglich, Reifen in jeder gewünschten Reihenfolge ans Band zu liefern. Den gesamten Ablauf steuert ein zentraler Leitrechner, der die Reifen-Vormontage mit Informationen versorgt. Alle Kontrollwerte landen nach der Montage im Rechner.
Das System ist ein wichtiger Baustein, der eine geschlossene Informations- und Logistikkette und somit eine Versorgung nach dem Just-in-Sequence-Prinzip ermöglicht. Auch im vollständigen Mixbetrieb wird bei einer falschen Kombination von Reifen und Felge ein Stopp ausgelöst, damit eine Fehlbeschickung frühestmöglich rückgängig gemacht werden kann.
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