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Antriebstechnik

Schnelle Antriebstechnik hält Reifenmontagelinie im 8-Sekunden-Takt

| Autor/ Redakteur: Sascha Heck* / Jan Vollmuth

Die Endmontage von Felgen und Reifen ist in den letzten Jahren immer komplexer geworden. Um an seiner Reifenmontagelinie die Taktzahl von 8 Sekunden halten zu können, greift ein Wormser Hersteller auf Antriebs- und Steuerungstechnik von Siemens zurück.

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Unter Druck: Binnen einer Sekunde befüllt die neue Reifenfüllglocke jeden ankommenden Reifen auf den gewünschten Druck, mit einer Genauigkeit von 0,05 Bar.
Unter Druck: Binnen einer Sekunde befüllt die neue Reifenfüllglocke jeden ankommenden Reifen auf den gewünschten Druck, mit einer Genauigkeit von 0,05 Bar.
(Bild: SIEMENS AG / W.Geyer )

Autofahrers Lieblinge: Der Trend zur Vielfalt und Größe der Felgen und Räder ist seit Jahren ungebrochen. Folglich reicht das Spektrum der an den Bändern der Automobilindustrie verbauten Raddimensionen mittlerweile vom kleinen 14-Zoll-Ersatzrad bis zu enormen 24-Zoll-Rädern. Eine große Herausforderung für Hersteller von Reifenmontagelinien wie die Wormser Hofmann Maschinen- und Anlagenbau GmbH, deren Anlagen alle am Band benötigten Räder und Ersatzräder passend zur Kundenbestellung im unsortierten Mixbetrieb montieren.

Antriebstechnik für schnelle Umstellprozesse

Alles auf einen Blick: Über die von Hofmann auf Basis von Simatic WinCC selbst programmierte Benutzeroberfläche sind sämtliche Reifendaten jederzeit einsehbar.
Alles auf einen Blick: Über die von Hofmann auf Basis von Simatic WinCC selbst programmierte Benutzeroberfläche sind sämtliche Reifendaten jederzeit einsehbar.
(Bild: SIEMENS AG / W.Geyer )

Michael Zintel, Leiter Elektrokonstruktion bei Hofmann: „Damit alle 8 Sekunden ein komplett montiertes Rad eine unserer Anlagen verlassen kann, müssen sämtliche Umstellprozesse innerhalb dieser Taktfrequenz erfolgen – egal, welches Rad auf welches folgt.“ Weil bei diesen Umstellprozessen nicht nur Werkzeuge und Spannaufnahmen verfahren, sondern mitunter auch große Massen bewegt werden – 24-Zoll-Leichtmetallfelgen wiegen bis zu 30 kg pro Stück –, haben sich die Wormser Spezialisten schon 2014 für den Umstieg auf Antriebstechnik von Siemens entschieden.

Der für die Automatisierung Verantwortliche bei Hofmann verdeutlicht: „Die Gründe für die Entscheidung pro Siemens lagen damals auf der Hand: Mit den neuen Antrieben profitieren unsere Kunden von der weltweiten Verfügbarkeit von Siemens und wir sparen Platz im Schaltschrank, sind schneller bei der Installation und können anfallende Bremsenergie besser nutzen.”

Antriebssystem mit geringem Platzbedarf im Schaltschrank

Laufruhe in Herstellerqualität. Auch das Auswuchten der Reifen erfolgt im Achtsekunden-Takt – entweder voll- oder wie hier im Bild halbautomatisch.
Laufruhe in Herstellerqualität. Auch das Auswuchten der Reifen erfolgt im Achtsekunden-Takt – entweder voll- oder wie hier im Bild halbautomatisch.
(Bild: SIEMENS AG / W.Geyer )

So werden die als Ein- oder Doppelachsmodule verfügbaren Sinamics S120-Booksize Motor Modules ganz einfach Seite an Seite montiert und per Drive-Cliq verbunden. Zudem ermöglichen die Motor Modules dank ihrer dreifachen Überlastfähigkeit häufig auch die Wahl eines kleineren Moduls, da bei den diskontinuierlichen Reifenmontageprozessen Spitzenlasten in der Regel nur sehr kurz anliegen. „Über den Daumen gepeilt ist z.B. der Schaltschrank unserer Reifenmontagemaschine heute bei gleicher Leistung etwa um 33 % kleiner als früher“, sagt Michael Zintel.

Zudem ermöglicht das Sinamics-S120-Antriebssystem dank zentraler Einspeisung direkte Nutzung anfallender Bremsenergie im Zwischenkreis der Maschine – Energie, die bislang über Bremswiderstände regelrecht verheizt wurde. In der Praxis heißt das, dass bis zu 22 % der Antriebsenergie auf diese einfache Art und Weise eingespart wird.

Effizientes Engineering mit Projektierungstool

Für das effiziente Engineering sind im Siemens-eigenen Projektierungstool Sizer über 30 Sinamics S120 Module hinterlegt, aus denen auf Basis aller verfügbaren technischen Daten wie etwa Reibwerte, Getriebefaktoren und Performance-Anforderungen das richtige Modul ausgewählt wird – wobei die Wormser Spezialisten auch darauf achten, dass nicht zu viele verschiedene Typen im Einsatz sind, damit die Endkunden nur eine überschaubare Anzahl an Ersatzmodulen auf Lager benötigen.

Aber auch bei der Steuerungstechnik stellt die Hofmann GmbH die Weichen auf zukunftsfähige Technologie. Da über den gesamten Prozess der Reifenmontage vom Aufziehen, Matchen und Füllen der Reifen über die Reifensitzoptimierung bis hin zum halb- oder vollautomatischen Auswuchten der Räder immer mehr Messdaten erfasst und gesammelt werden, rüstet die Hofmann GmbH seit 2018 sukzessive alle beteiligten Maschinen auf TIA Portal um.

Reifenfüllglocke bringt Reifen sekundenschnell auf Druck

Pilot ist die Reifenfüllglocke, die mittels vier verschiedener Reifendichtringe und einer Einzelfüllglocke mit einem Luftdruck von 4,2 Bar jeden Reifen binnen einer Sekunde auf den gewünschten Druck bringt – nicht über das Ventil, sondern über die Flanke des Reifens. Damit dieser Prozess auch im unsortierten Mixbetrieb reibungslos funktioniert, steuert eine Simatic S7-1516 SPS den gesamten Füllprozess und überprüft bei jedem Reifen per RFID, ob dieser auch zum Reifendichtring passt.

Alles auf einen Blick: Über die von Hofmann auf Basis von Simatic WinCC selbst programmierte Benutzeroberfläche sind sämtliche Reifendaten jederzeit einsehbar.
Alles auf einen Blick: Über die von Hofmann auf Basis von Simatic WinCC selbst programmierte Benutzeroberfläche sind sämtliche Reifendaten jederzeit einsehbar.
(Bild: Siemens )

Die Firma Hofmann schätzt die Effizienz der Lösung. Dazu Fachbereichsleiter Elektrokonstruktion Michael Zintel: „Im Rahmen der Automatisierung der Reifenfüllglocke mussten wir zwar zahlreiche Kommunikationsbeziehungen neu projektieren – was für uns zunächst einen Mehraufwand bedeutete –, insgesamt aber sehen wir die Vorteile von TIA Portal schon bei unserem zweiten Projekt, der Reifensitzoptimierung sehr deutlich: Wir können wesentlich mehr Softwarebausteine wiederverwenden als früher und sparen uns dank der grafischen Benutzeroberfläche Übersetzungskosten.“

Save the Date: Anwendertreff IndustriegetriebeEin effizienter Antriebsstrang ist das A und O bei jeder modernen Maschine und Anlage. Welche Rolle dabei das Getriebe als mechanische Komponente im mechatronischen Gesamtsystem spielt, wie man das richtige Getriebe auswählt und wie die Integration in den Antriebsstrang effizient und fehlerfrei funktioniert, zeigt der 1. Anwendertreff Industriegetriebe am 25. Juni 2019.
Mehr Informationen: Anwendertreff Industriegetriebe

Neuartiges Kabel reduziert Montageaufwand

Zudem wurden an der Füllglocke erstmals die neuen Sirius-Act-Taster eingesetzt, die per Flachbandkabel verbunden und via Profinet direkt an die SPS angeschlossen wurden. „Im Gegensatz zu früher spart das enorm Montagezeit, weil wir wesentlich schneller verdrahten können und durch das neuartige Kabel Verdrahtungsprobleme von Anfang an verhindern.“

Darüber hinaus bietet der Umstieg auf TIA Portal auch die Möglichkeit, die ständig wachsende Zahl an Daten prozessbegleitend dem jeweiligen Rad zuzuordnen. So verlangen mittlerweile einige Automobilhersteller nicht nur das Erfassen von Reifen-, DOT- und TAG-Nummern der Funkventile sowie des Fülldrucks, sondern auch aller Kräfte, die während der Montage auf den Reifen eingewirkt haben sowie aller Messergebnisse in puncto Reifensitz und Laufruhe. Diese Daten können wir auf Basis von TIA Portal wesentlich leichter als früher jedem einzelnen Rad zuordnen und speichern. Und da wir davon ausgehen, dass die Menge der angefragten Daten in Zukunft weiter zunehmen wird, sind wir mit TIA Portal hier bestens aufgestellt.

Auf künftige Reifen-Trends vorbereitet

*Autor: Sascha Heck ist Promotor/Senior Sales Specialist für Antriebstechnik bei der Siemens AG in Frankfurt/Main.
*Autor: Sascha Heck ist Promotor/Senior Sales Specialist für Antriebstechnik bei der Siemens AG in Frankfurt/Main.
(Bild: www.siemens.com )

Und nicht nur hier sieht sich das Unternehmen optimal für die Herausforderungen der Zukunft gerüstet. Angesichts der wachsenden Elektromobilität rechnen die Wormser Experten mit immer steiferen Reifen, da diese immer höheren Drehmomenten standhalten müssen. Ein Trend, der etwa bei den Montagemaschinen noch mehr Leistung erfordern wird, die, so Zintel „dank der Antriebstechnik von Siemens bei Neuanlagen problemlos integriert und bei Retrofits leicht in bestehende Schaltschränke verbaut werden kann.“ (jv)

Hannover Messe 2019: Halle 9, D35

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