Eine Automatisierungslösung mit einen digitalen Servoachsantrieb, einer Steuerungseinheit, dem Kommunikationsbus DHplus und dem PanelView sorgt an der Laufstreifen-Schneidemaschine Skiver von Berstorff für reibungslosen Ablauf. Das Rockwell-Werk in Kempen erarbeitete diese Lösung mit Komponenten von Rockwell Automation.
Die Anfrage erreichte den Maschinenbauer Berstorff GmbH aus Hannover Ende letzten Jahres: Das brasilianische Tochterunternehmen eines italienischen Reifenherstellers meldete Bedarf an einer neuen Start-Stopp-Schneidemaschine von Laufstreifen für die Einbindung in ein bestehendes System an.
Genau genommen handelte es sich bei dieser Anfrage um ein – aus Sicht von Berstorff – einfacheres Produkt, denn das zu 100 % zum Mannesmann-Konzern gehörende Unternehmen liefert jährlich drei bis vier komplexe Extrusionsanlagen weltweit an die großen Reifenhersteller. Das Schneiden der Laufstreifen stellt dabei nur einen kleineren Teil einer weitaus größeren Anlage dar.
Worum es bei der Herstellung von Laufstreifen geht, und was dabei wichtig ist, das schüttelt Heinz Rehmet, Sales Manager im Berstorff-Bereich „Maschinen für die Reifenindustrie“ aus dem Handgelenk: Vorne wird die richtige Mischung Kautschuk in den jeweiligen Extruder eingeführt, und aus dem Multiplexkopf kommen die Laufstreifen als Duplex-, Triplex- oder Quadroplexprofil heraus. Später werden die in Stücke geschnittenen Laufstreifen in der Reifenaufbaumaschine auf die Karkasse (den Reifengrundkörper) aufgelegt. Die geschnittenen Laufstreifen, die eine Gewichtstoleranz von +/- 1 % und eine Längentoleranz von +/- 2 mm aufweisen, gleichen sich wie ein Ei dem anderen, verfügen über einen exakten, schrägen Schnitt und sind fertig für die Weiterverarbeitung. Der schräge Schnitt ist deshalb so wichtig und notwendig, damit der Laufstreifen optimal auf dem Reifenkörper wieder zusammengefügt werden kann.
Was recht eingängig klingt, birgt eine Unzahl technischer Finessen und eine ganze Menge Know-how in sich. Zur Lösung des hohen Anforderungsprofils, das die Reifenhersteller an diese Maschine stellen, holt man sich kompetente Partner an Bord. Für einen großen amerikanischen Reifenhersteller arbeitet Berstorff seit Jahren mit Rockwell Automation zusammen. Die Applikationsgruppe der Reifenindustrie in der Schweiz ist federführend für das technische Equipment dieser Extrusionsanlagen. In solchen Gesamtlinien wurden bisher Schneidmaschinen als sogenannte „Flying-Cut“-Maschinen integriert. Das heißt, die Maschine arbeitet nach dem System des mitlaufenden Schneidmessers, ohne dass der Materialvorschub zum Schneiden gestoppt wird. In diesen Extrusionsanlagen stammt die gesamte Automatisierungs- und Schalttechnik von Rockwell Automation GmbH, Haan, – angefangen von den Prozesssteuerungen, der Rezeptverwaltung, den Antrieben, der Integration der Gewichts- und Längenmesseinrichtungen sowie den technischen Einrichtungen für die Kühlung des Kautschuk-Endlosstreifen vor dem Schnitt, den Steuerungen für den Flying Cut, bis hin zu Netzwerken und Datenvisualisierungen für die Kommunikation der gesamten Anlage.
Eine technisch präzise Lösung wünschte der brasilianische Reifenhersteller auch – allerdings sollte aus Kostengründen statt der aufwendigeren Flying-Cut-Version eine preislich günstigere Start-Stopp-Version angeboten werden. Der Wettbewerb am Markt auf dem Sektor einer Stand-alone-Lösung gilt als hart umkämpft; eine Tatsache, die Berstorff dazu zwang, sich mit diesem Angebot vor allem unter dem Aspekt einer notwendigen Kostenreduktion im Sinne einer wettbewerbsfähigen Maschine auseinanderzusetzen.
Die guten Erfahrungen mit Rockwell Automation, Dierikon/Schweiz brachte Berstorff und erstmals Rockwell Automation in Deutschland – und deren Spezialisten für Systeme in Kempen – zusammen. Klaus-Peter Koch, Account-Manager bei Rockwell Automation, alarmierte Andreas Ueding, der von Kempen aus das Projekt leitete und die Gesamtverantwortung übernahm. Aufgabe: die technische Ausrüstung einer wettbewerbsfähigen Start-Stopp-Maschine zum Schneiden von Laufstreifen. Die Steuerung sollte dabei sowohl in der Lage sein, als Stand-alone-Lösung zu laufen als auch – über Netzwerke – in komplett kommunizierende Linien integriert zu werden. Für jeden OEM ist es dabei wichtig, dass alle Rockwell-Netzwerke dort unterstützt werden, genauso aber auch Netzwerke dritter Anbieter wie Profibus, Modbus und Interbus-S. Die in der vorliegenden Start-Stopp-Version verwendeten Servoantriebe sind so ausgelegt, dass sie durch einfache Applikationserweiterungen in gleichem Maße die Funktionen einer Start-Stopp-Applikation als auch die einer Flying-Cut-Version erfüllen; das heißt, sie sind in der Lage, den Messerschlitten auf die Liniengeschwindigkeit des Laufstreifens zu synchronisieren und damit interpolierend einen Schnitt am laufendem Produktstrang auszuführen.
Das Team des Werks Kempen hatte die Lösung schnell gefunden – das optimale Zusammenspiel des Servoachsantriebs 1394-GMC mit der Steuerungseinheit SLC 500, vernetzbar mit der übergeordneten Steuerung der Gesamtlinie über DHplus (Kommunikationsbus von Rockwell Automation). Auch die Anzeige der Daten über das PanelView 550 machte aus der Start-Stopp-Maschine eine wettbewerbsfähige High-Tech-Anlage.
Während des Transportierens wird geschnitten
Mit akribischer Genauigkeit – das heißt mit einer zulässigen Gewichtstoleranz von +/- 1 % und einer Längentoleranz von +/- 2 mm – schneidet sie ungefähr 3 t Laufstreifen pro Stunde beispielsweise in 2,5-kg-Stücke von rund 1,5 m Länge (bei PKW-Reifen) – Schnitt für Schnitt. Während des Schnittes wird der Materialvorschub gestoppt, die Anlagengeschwindigkeit bleibt jedoch konstant, und die Materialmenge wird im Loop vor der Schneidemaschine gespeichert. Nach dem Schnitt beschleunigt das Förderband bis zu maximal doppelter Liniengeschwindigkeit, um das im Loop gespeicherte Material herauszufördern. Ist er geleert, wird die Förderbandgeschwindigkeit der Anlagengeschwindigkeit angepasst. Über Lichtschranken wird der Zustand des Speichers geprüft und dem Antrieb gemeldet.
Für die Kommunikation der Gesamtanlage wurde DHplus verwendet. Da dieses Netzwerk nicht deterministisch arbeitet, ist es für den erforderlichen schnellen Datenaustausch zwischen Antrieb und Steuerung ungeeignet. Hier muss eine schnelle E/A-Kommunikation zum Einsatz kommen: Die integrierte Option der SLC 500 der Backplane-Erweiterung ließ sich hier nutzen – darüber wurde die Servo-Baugrupe angekoppelt. Viele Funktionen im Servoachsantrieb werden so über E/A-Adressen angesprochen und im E/A-Scan des Prozessors bearbeitet. Das macht die Kommunikation zwischen Prozessor und Servoantrieb überaus schnell. wm
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