RFID gilt inzwischen als Standard, wenn es um die automatisierte Produktverfolgung geht. Mit anwendungsspezifischen Lösungen und einer durch IO-Link gesteigerten Kommunikationsfähigkeit werden die Einsatzmöglichkeiten noch weitreichender.

Auf den ersten Blick scheinen sich alle Autoreifen sehr ähnlich zu sein. Doch handelt es sich hierbei um hochkomplexe Produkte von großer Variantenvielfalt. Sie sind in vielen Größen, mit verschiedenen Profilen, als Winter-, Sommer-, Ganzjahres- oder Hochgeschwindigkeitsreifen verfügbar und werden zudem aus sehr unterschiedlichen Materialien hergestellt.

Der natürliche Rohstoff Kautschuk etwa hat ein Verfallsdatum und kann daher nur während einer begrenzten Zeit für die Reifenherstellung genutzt werden. Zudem lässt er sich frisch am besten verarbeiten. Deshalb müssen die Hersteller diesen Rohstoff und andere Vorprodukte wie Kunststoffe, Stahlgeflechte und Textilien – wiederum in zahlreichen Varianten – vorhalten, diese zu den richtigen Maschinen befördern und dort die daraus entstehenden Halbfertigprodukte korrekt zuordnen. Schon aus der Auswahl und der Zusammenführung der ursprünglichen Rohstoffe und Ausgangsmaterialien ergibt sich ein beträchtlicher Grad an Komplexität.

Dieser steigt weiter, wenn die Stahl- und Textilgewebe in den sogenannten Cap-Strip-Maschinen mit Gummimasse umhüllt und zu „Gürteln“ verarbeitet werden. Im folgenden Schritt führt die Reifenaufbaumaschine alle Komponenten zum Rohling zusammen, der später durch Vulkanisation zum Endprodukt „gebacken“ wird. An allen Maschinen werden die Vorprodukte – vom Stahlkern über die Wulstverstärker und Seitenstreifen bis zum profilierten Laufstreifen – von Rollen zugeführt.

Lückenlose Verfolgung

Von der Qualität der Reifen hängt nicht nur das Fahrverhalten des Autos, sondern auch die Sicherheit der Insassen ab. Ihre Herstellung muss daher genau dokumentiert werden. Die Produkte folgen dem Track&Trace-Prinzip, das heißt sie müssen rückverfolgbar sein. Auch die Autohersteller – größter Abnehmer der Reifenproduktion – fordern die vollständige Fertigungshistorie. Daher müssen bereits die zugeführten Halbfertigprodukte vor der Weiterverarbeitung in einer Maschine eindeutig identifiziert werden können. Das sicherheitsrelevante Track&Trace kann zudem auch dazu genutzt werden, Produktion und Materialverbrauch zu optimieren oder Qualitätssicherung und Bestandsverwaltung zu vereinfachen.
Für Dokumentation und Zuordnung waren in der Reifenindustrie bisher manuelle Aufzeichnungen auf Papier oder Barcode-Systeme verbreitet. Diese Methoden weisen allerdings Nachteile auf: Sie sind ebenso aufwendig wie fehleranfällig und selbst mit dem Barcode ist nur ein niedriges Automatisierungsniveau möglich. Ebenso offensichtlich sind dagegen die Vorteile der RFID-Technik: Sie ist im Vergleich schneller, kann fehlerhafte Zuordnungen ausschließen und neue Dimensionen der Automatisierung erschließen. Sie benötigt keinen manuellen Eingriff, weil der RFID-Datenträger die Fertigungshistorie unmittelbar festhält. Im Gegensatz zum Barcode nehmen Staub, Dämpfe oder anhaftende Verschmutzung keinen Einfluss.

Positionsunabhängige Erfassung

Um Spulenkörper im Reifenherstellungsprozess automatisch zu identifizieren wurde bei Pepperl+Fuchs ein ringförmiger HF-Schreib-/Lesekopf mit der Bezeichnung IQH1-F198-V1 entwickelt. Da sich die metallene Halterung des Spulenkörpers im elektromagnetischen Feld des RFID-Schreib-/Lesekopfes befindet, könnte es hier zu Interferenzen bei der Funkkommunikation kommen. Zudem kann sich der am Spulenkörper befestigte RFID-Transponder an einer beliebigen Stelle auf einem Kreissegment um die Spulenhalterung befinden.

Die ringförmige Bauform sorgt dafür, dass die Spulenhalterung durch den Schreib-/Lesekopf geführt wird. Der Transponder befindet sich deshalb unabhängig von seiner Drehposition immer im Lesebereich. Beim Spulenwechsel muss man also nicht auf seine Lage achten. Er kann nicht nur im Stillstand, sondern auch während der Drehbewegung des Spulenkörpers gelesen und beschrieben werden.

Relevante Interferenzen werden durch die HF-Technologie ausgeschlossen. Zur Komplettlösung gehören zudem Auswerteeinheiten zur Weiterleitung der Daten an Profinet, Ethernet/IP oder Ethercat sowie die maßgeschneiderte Verkabelung aus dem breiten Connectivity-Portfolio von Pepperl+Fuchs.
Materialrollen werden auch bei der Verarbeitung von Blechen, Textilien, Folien oder Papier verwendet und maschinell bearbeitet. Der RFID-Schreib-/Lesekopf IQH1-F198-V1 ist auch für diese Bereiche geeignet. Des Weiteren kann er mit Transpondern versehene Teile identifizieren und beschreiben, wenn diese durch Rohre oder rohrförmige Komponenten von Intralogistik-Systemen transportiert werden.

RFID plus IO-Link

Neben der neuen Ring-Bauform hat Pepperl+Fuchs dem Markt auch drei neue HF-RFID-Schreib-/Leseköpfe mit integrierter IO-Link Schnittstelle vorgestellt. Damit wird die RFID-Technik noch umfassender für vernetzte Anwendungen und Industrie-4.0-Umgebungen erschlossen. Sie erlauben den Anschluss an Feldbusmodule mit integriertem IO-Link Master und unterstützen den offenen IO-Link Standard V1.1. Im Easy-Modus können sie ohne Programmieraufwand nach dem Plug&Play-Prinzip in Betrieb genommen werden – ein Funktionsbaustein ist nicht nötig.

Dazu passend bietet Pepperl+Fuchs Ethernet-IO-Module mit integriertem achtfach-IO-Link-Master an. Die multiprotokollfähigen Geräte erlauben sowohl die klassisch-hierarchische Feldbusanbindung als auch die hierarchieübergreifende Konnektivität im Sinne von Industrie 4.0 und Smart Factory inklusive durchgängiger Parametrierung. Bis zu acht IO-Link-fähige RFID-Geräte können angeschlossen werden. Die IO-Link-Schnittstelle verbindet die Schreib-/Leseköpfe zudem von Punkt-zu-Punkt mit jedem beliebigen IO-Link-Master.

Qualität und Leistung der neuen Schreib-/Leseköpfe entsprechen denen der bewährten Produktvarianten ohne IO-Link. Wie diese sind sie für den weitgehend uneingeschränkten Einsatz, auch in rauer industrieller Umgebung, robust und kompakt gestaltet. Durch den Achtfach-Anschluss ergeben sich sehr niedrige Kanalkosten, die wirtschaftliche Gesamtlösung kommt aus einer Hand.
 

Kontakt:
Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim
Tel: +49 621 776 1111

P+F_01_mda0219: Typischer Einsatz des IQH1-F198-V1-Lesekopfes zur Identifikation des Spulenkörpers in der Reifenproduktion.

P+F_02_mda19: Der am Spulenkörper angebrachte Transponder kann an jeder beliebigen Position innerhalb des ringförmigen Lesekopfes identifiziert werden.