Lückenloser Nachweis

Je nach Reifentyp misst die Fläche, auf der sich die Kraftübertragung zwischen einem Pkw-Reifen und der Fahrbahn vollzieht, nicht mehr als 150 Quadratzentimeter.

Ein entsprechend kleiner Querschnitt des Reifens muss hierbei Walkbewegungen, Fliehkräfte und seitliche Verformungen abarbeiten. Es dürfte einleuchten, dass vor allem die Verarbeitung der Karkassen- und Gürtelstreifen aus Stahl- oder Textilcord maßgeblich Einfluss darauf haben, ob ein Autoreifen diesen ernormen Belastungen gewachsen ist.

Ein hohes Maß an Aufmerksamkeit widmen daher Reifenhersteller der Verarbeitung der Reifenhalbzeuge innerhalb ihrer Fertigung und hier vor allem der Einhaltung einer konstanten Materialbreite beim Zuschnitt des als Endlosmaterial auf Rollen angelieferten Stahl- bzw. Textilcords.

Die Karl Eugen Fischer GmbH aus Burgkunstadt hat sich u.a. auf die Entwicklung und Herstellung von Stahl- sowie Textilcordschneidanlagen für die Reifenfertigung spezialisiert. Solche Anlagen gehören schon seit Jahren zur Standardausstattung namhafter Reifenproduzenten und gewährleisten den exakten Zuschnitt der Karkassenstreifen und der Gürtelstreifen, verantwortlich für die Festigkeit und für die Rundlaufeigenschaften von Fahrzeugreifen. Das gummierte Stahl- oder Textilcordmaterial wird von einer Kalandermaterial-Rolle von der Schneidanlage abgewickelt und je nach Hersteller, Reifentype, Karkassen- oder Gürtelstreifen in einem bestimmten Winkel (in der Regel 15° bis 90°) und Streifenbreiten zwischen 30 mm und 1000 mm geschnitten. Dabei ergeben sich Schnittlängen zwischen 0,8 m und 6,0 m. Die geschnittenen Streifen werden automatisch zu einem Endlos-Streifen zusammengefügt, auf Wunsch zwecks Erhöhung der Ausbringung symetrisch oder asymetrisch längsgeteilt, je nach Reifentype mit Gummistreifen belegt oder eingefasst und für die Weiterverwendung an den Reifenbaumaschinen auf Rollen aufgewickelt.

Entscheidend beeinflusst wird die Verarbeitungsqualität des Reifenhalbzeuges in diesem Fertigungsabschnitt durch die Materialbreite, die über den gesamten Zeitraum einer gefertigten Losgröße konstant sein muss. „Um diese Anforderungen zu erfüllen, überprüfen Reifenproduzenten mehrmals innerhalb einer Tagesproduktion mit digitalen Messgeräten punktuell die Materialbreite und vergleichen die Messergebnisse mit der zu Beginn des Schneidvorganges eingestellten Sollbreite. In der Regel nehmen die jeweils zuständigen Qualitätsabteilungen zusätzlich Kontrollmessungen vor und dokumentieren diese. Parallel hierzu wird vielfach noch jede Losgröße in den Reifenbaumaschinen geprüft.“

Will man die hohe Qualität der Halbzeugverarbeitung sicherstellen und in diesem Zusammenhang den hohen Qualitätsstandard seiner Fertigung dokumentieren, ist dieser Aufwand zwar unerlässlich, hat aber auch ein gravierendes Manko: Aufgrund der punktuellen Messungen erfolgt keine durchgängige Qualitätssicherung auf Basis einer fortlaufenden Materialbreitenmessung. Bei einem hohen Materialdurchsatz, etwa durch einen kurzfristigen Anstieg der Produktion als Folge einer gestiegenen Nachfrage nach einem bestimmten Reifentyp, kann es freilich immer wieder zu Abweichungen von der Sollbreite des Stahlcordes kommen. Werden diese nicht unmittelbar erkannt, produziert man kostspieligen Ausschuss. Bei Reifenherstellern mit großer Sortenvielfalt hingegen sind kleine zu fertigende Losgrößen keine Seltenheit. Die Folge: Die Breiten der Stahlgürtel wechseln bei jedem Los. Für die Qualitätskontrolle bedeutet dies wiederum noch mehr Messungen und kürzere Prüfintervalle.

Gestiegene Qualitätsansprüche der Automobilhersteller im Sinne der ISO 9000 ff Zertifizierungen führen indes dazu, dass Reifenhersteller zunehmend die Vorzüge einer permanenten Prüfung der Materialbreite an Stahlcordschneidanlagen entdecken. Zu diesem Zweck rüstet die Karl Eugen Fischer GmbH ihre Anlagen auf Kundenwunsch mit dem digitalen Materialbreitenmesssystem WEBcon aus, das man gemeinsam mit der BST Servo-Technik GmbH entwickelte. Die BST mit Hauptsitz in Bielefeld gehört zur elexis AG, die mit ihren Geschäftsbereichen Advanced Automation Systems und Automation Basics auf den Bereich Fertigungsautomatisierung spezialisiert ist.

„Unsere Stahlcordschneidanlagen waren bereits vor unserer Kooperation mit BST Servo-Technik mit einem Materialbreitenmesssystem ausgestattet. Wir haben uns jedoch für WEBcon als optionale Komponente für unsere Stahlcordschneidanlagen entschieden, weil wir hier mehr Möglichkeiten im Hinblick auf eine Erweiterbarkeit und Anpassung der kundenspezifischen Anforderungen sahen,“ berichtete Holzmann.

Key-Komponenten von WEBcon sind mikroprozessorgesteuerte CCD-Kameras, ergänzt durch Regler zur Auswertung und zum Abgleich der Kamerasignale, sowie eine speziell für die Materialbreitenmessung von BST und Karl Eugen Fischer GmbH entwickelte Software. Gemessen wird im sogenannten Durchlichtverfahren, wobei sich eine Lichtquelle unterhalb des zu messenden Materials befindet. Ausgeklügelte Algorithmen der Kamerasoftware gleichen hierbei die durch Materialdicke und -versatz bedingten Verzerrungen zur Materialbreite im Erfassungsbereich der Optik aus.

Die Hochleistungskameras sind eigens für die rauen Betriebsbedingungen in der Reifenfertigung konzipiert, ergo unempfindlich gegen Schmutz. Die Software der CCD-Kameras registriert Verschmutzungen des Objektives oder Lichtkastens und kann diese unmittelbar kompensieren, so dass auch nach längerem Einsatz eindeutige Messergebnisse erzielt werden. Die digitalen Materialbreiten-Messsysteme WEBcon haben je nach Anforderungen eine Genauigkeit bis maximal 1/100 mm, Auflösungen von 5000 bis 30000 Pixeln. Soll z. B. der Stahl- oder Textilcord auf eine maximale Breite von 250 mm geschnitten werden, erkennt die Standardversion WEBcon 5000 mit 5000 Pixeln Auflösung bereits Abweichungen von 0,05 mm in der Materialbreite.

Für die Verarbeitung und Visualisierung der Messergebnisse sorgt das Softwarepaket WEBcon, ein Programm unter Windows NT, dass die Eingabe und Speicherung aller relevanten Materialparameter, etwa die Bezeichnung, Sollbreite sowie obere und untere Fehler- und Warngrenze ermöglicht. Die Software verarbeitet bis zu drei Messstellen gleichzeitig und visualisiert u.a. die Materialbreite als digitalen Wert oder als Grafik auf einem Monitor. Die Ergebnisse der Messungen können zudem in einer Grafik für eine Ausschuss- und Trenderkennung auf dem PC-Bildschirm angezeigt werden. Darüber hinaus ist WEBcon netzfähig und damit eine direkte Kommunikation zu einer zentralen Qualitätssicherungsabteilung für eine übergeordnete Überwachung der Prozessparameter sichergestellt.

Die Vorteile von Cordschneidanlagen mit integriertem digitalen Materialbreiten-Messsystem sind offensichtlich: Bei hohem Materialdurchsatz wird während der Fertigung die Breite der Halbzeuge permanent überwacht, Abweichungen von der Sollbreite der Karkassen- oder Gürtelstreifen erkennt das System sofort – unnötiger Ausschuss wird vermieden.

Bei kleinen, immer wiederkehrenden Losgrößen lassen sich alle relevanten Parameter in WEBcon speichern und sind somit jederzeit abrufbar – zeitraubende Prozeduren, wie die Einstellung der Maschine auf eine neue Materialbreite und häufige punktuelle Qualitätskontrollen, erübrigen sich. Last but not least kann durch exakte Protokollierung aller relevanten Messdaten ein lückenloser Nachweis für die hohe Verarbeitungsqualität jedes einzelnen Reifens geliefert werden.

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