Anzeige
Beitrag drucken

RFID-Technik für Walzen und Rollen

Tracken in jeder Position

Mit einem ringförmigen RFID-Schreib-/Lesekopf lassen sich rotierende Objekte unabhängig von ihrer Drehposition erfassen. Dies erlaubt die Automatisierung von Prozessen, in denen mit Materialrollen gearbeitet wird. Der Schritt zum umfassenden Track & Trace mit RFID-Technologie hat sich in der Reifenherstellung bereits unter besonders harten Bedingungen bewährt.

(Bild: Pepperl+Fuchs GmbH)

(Bild: Pepperl+Fuchs GmbH)

RFID-Schreib-/Leseköpfe sind standardmäßig darauf angewiesen, dass der RFID-Transponder sich während der Erfassung in einem relativ kleinen Lesebereichsfenster befindet. Diese Einschränkung bedeutete bisher bei drehbaren ringförmigen Objekten, dass der Transponder zunächst durch gezielte Drehung in die Kontaktposition gebracht werden musste. Damit war der Einsatz der RFID-Technologie an Rollen oder Walzen praktisch ausgeschlossen. Dies galt auch für zentrale Prozesse der Reifenherstellung. Dort werden viele verschiedene Materialien auf Rollen bereitgestellt. Ein wichtiger Prozessschritt findet z.B. in der sogenannten Cap-Strip-Maschine zur Herstellung von Spulbandagen statt. In dieser Maschine werden verwobene Stahlfäden mit einer Kautschukmischung beschichtet, das Gewebe wird von Rollen in die Maschine geführt, wo es im Anschluss zu mehreren Cap-Strip-Streifen zusammengefasst und wiederum als Streifen auf Spulenkörper aufgewickelt wird. In der Reifenaufbaumaschine werden die Streifen dann mit weiteren Komponenten zusammengeführt. Auch dabei sind vorwiegend Rollen im Spiel: Stahlkern, Wulstverstärker, Seitenstreifen und profilierter Laufstreifen kommen in dieser Form an, um in Form gebracht und zusammengefügt zu werden. Die abschließende Vulkanisierung macht dann aus dem vielschichtigen Sandwich ein kompaktes – und wieder ringförmiges – Endprodukt.

Lückenlose Dokumentation

Schon ein einzelner Reifen besteht also aus einem vielfältigen Materialmix. Zieht man dazu die verschiedenen Reifenvarianten in Betracht, ergeben sich intralogistische Prozesse von höchster Komplexität. Rohstoffe, Vorprodukte und Textilien müssen in unterschiedlichen Varianten an den richtigen Maschinen zur richtigen Zeit bereitstehen. Dafür werden zuverlässige Identifikationskonzepte gebraucht. Zudem handelt es sich um sicherheitsrelevante Fahrzeugteile, weshalb die Fertigung minutiös dokumentiert werden muss. Der Hersteller hat die vollständige Rückverfolgbarkeit der Produkte nach dem Prinzip Track & Trace zu gewährleisten. Auch die Autohersteller bestehen auf einer lückenlosen Fertigungshistorie. Bisher kamen dabei Barcode-Systeme und oft sogar manuelle Aufzeichnungen auf Papier zum Einsatz. Diese Methoden sind jedoch nicht nur umständlich, sondern auch fehleranfällig, wodurch mehrstufige Kontrollprozeduren nötig werden. Eine vollautomatische Erfassung kann den Qualitäts- und Dokumentationsprozess verbessern und zusätzlich Sicherheit bieten. Da der Datenträger die Fertigungshistorie ohne manuellen Eingriff unmittelbar, automatisch und fehlerfrei protokolliert, lässt sich damit Zeit sparen und die fehlerhafte Zuordnung wirksam ausschließen.

Der am Spulenkörper angebrachte Transponder kann an jeder beliebigen Position innerhalb des ringförmigen Lesekopfes identifiziert werden. (Bild: Pepperl+Fuchs Vertrieb Deutschland GmbH)

Der am Spulenkörper angebrachte Transponder kann an jeder beliebigen Position innerhalb des ringförmigen Lesekopfes identifiziert werden. (Bild: Pepperl+Fuchs GmbH)

Ringförmiger Schreib-/Lesekopf

Ein großer Reifenhersteller war auf der Suche nach einer solchen Lösung, und gab den Anstoß für die Entwicklung des ringförmigen Schreib-/Lesekopfes. Außerdem sollte das anvisierte Track & Trace-System dabei helfen, Produktion und Materialverbrauch zu optimieren sowie die Qualitätssicherung und die Bestandsverwaltung zu erleichtern. Die RFID-Technik kombiniert die Objekterfassung und das aktive Schreiben auf dem Datenträger. Sie nimmt deshalb in intralogistischen Prozessen eine Schlüsselstellung ein. Zudem ist sie im Gegensatz zu Barcode-Systemen bauartbedingt unempfindlich gegen Dämpfe, Staub und andere Verunreinigungen, die in der Reifenherstellung nicht zu umgehen sind. Benötigt wurde also ein Lese-/Schreibkopf, der den Transponder eines runden Objekts, unabhängig von dessen Drehposition erfassen kann. Bei Materialrollen muss der Transponder am runden, beweglichen Spulenkörper befestigt sein. Dieser kann sich an einer beliebigen Drehposition befinden. Das punktuell ausgerichtete Lesefenster eines herkömmlichen RFID-Sensors würde ihn daher nur mit geringer Wahrscheinlichkeit erfassen. Ein weiteres Problem stellt die in der Regel metallene Halterung des Spulenkörpers dar. Diese befindet sich im elektromagnetischen Feld des Schreib-/Lesekopfes und kann Interferenzen bei der Funkkommunikation verursachen. In den Maschinen sind zudem meist mehrere Spulenkörper dicht nebeneinander untergebracht und von weiteren Metallteilen umgeben.

In zwei Wochen zum Prototypen

Der Reifenhersteller hatte deshalb die Verwendung eines UHF (Ultra High Frequency)-Systems ausgeschlossen und nach einer Lösung mittels HF (Hochfrequenz)-Technologie gesucht. Da diese mit den vorhandenen Systemen auf dem Markt nicht zu finden war, wandte er sich an Pepperl+Fuchs. Der Automatisierungsspezialist verfügt über unterschiedliche RFID-Produkte und hat entsprechende Erfahrung mit dieser Technologie. Durch neue Methoden wie 3D-Druck und Hotmelt-Verfahren gelang es den Entwicklern, in nur zwei Wochen den Prototypen eines neuen ringförmigen Schreib-/Lesekopfes herzustellen. Dadurch war der Machbarkeitsnachweis bereits erfüllt. Inzwischen ist dieser HF-Schreib-/Lesekopf mit der Bezeichnung IQH1-F198-V1 ein Serienprodukt. Das Gerät liegt ringförmig an der Basis der Spulenhalterung. Wird ein Spulenkörper auf ihr befestigt, spielt die Drehposition keine Rolle mehr, eine manuelle Justierung ist nicht nötig. Der RFID-Transponder befindet sich wegen der Ringform des Sensors immer im Lesebereich. Er kann nicht nur im Stillstand, sondern auch während der Drehbewegung des Spulenkörpers ausgelesen und beschrieben werden. Zu dem RFID-System gehören darüber hinaus robuste Transponder für die industrielle Anwendung sowie Auswerteeinheiten zur Weiterleitung der Daten, die Profinet, Ethernet/IP oder Ethercat beherrschen. Eine entsprechende Verkabelung kann aus dem breiten Connectivity-Portfolio zusammengestellt werden. Die Reifenindustrie ist nicht das einzige Anwendungsgebiet für die Lösung. Rollen mit bandförmigen Materialien sind auch in der Verarbeitung von Blechen, Textilien, Folien oder Papier zu finden. Das System eignet sich zudem für die Identifizierung von Teilen, die in Intralogistik-Systemen durch Rohre transportiert werden.


Das könnte Sie auch interessieren:

Mit einer Umsatzsteigerung von 11% sowie einem Anstieg der Erlöse aus dem Cloudgeschäft um 40% hat SAP das 2. Quartal beendet. Der Gewinn des Walldorfer Softwarekonzerns ging im Vergleich zum Vorjahr jedoch zurück.‣ weiterlesen

Produkte werden innovationsgetriebener, intelligenter, personalisierter - kleine Losgrößen sind die Folgen. Domänen wie Mechanik, Elektrik und Elektronik sowie Software und Automatisierung wachsen zusammen - smarte Produkte erfordern ein Umdenken bei Produktstrukturen und Prozessen, wie es im Whitepaper von Siemens dargestellt ist. Vor allem in der Produktion wird Flexibilität zum wichtigen Schlüssel, die Wertschöpfung zu optimieren.‣ weiterlesen

Die Digitalisierung der Instandhaltung geht über IoT und vorausschauende Wartung hinaus. Mit mobiler, cloudbasierter Software können die eigenen Prozesse optimiert und die Qualität der Aufträge besser dokumentiert werden.‣ weiterlesen

Seit 2001 setzt das Unternehmen Mondi in seinem Werk in Gronau auf Industrie-PCs von Noax. Mit ihnen stellt der Hersteller von Verpackungen und Hygieneartikeln eine zuverlässige Prozesssteuerung der gesamten Produktionskette sicher - samt Betriebsdatenerfassung und Dokumentation. Die daraus resultierende Rückverfolgbarkeit kommt dann auch dem Endkunden zu Gute.‣ weiterlesen

Unternehmen erhöhen ihre Investitionen in KI-Systeme zum Schutz vor der nächsten Generation von Cyberangriffen. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie des Capgemini Research Institute. Demnach glauben rund zwei Drittel der Unternehmen, ohne KI nicht in der Lage zu sein, auf kritische Bedrohungen reagieren zu können. Befragt wurden 850 Führungskräfte unterschiedlicher Branchen. ‣ weiterlesen

Ingenieure und Physiker von Giesecke+Devrient Currency Technology entwickeln magnetische, optische und Ultraschallsensoren für modulare Banknotenbearbeitungssysteme. Da experimentelle Messungen kaum möglich sind, sichert eine Multiphysik-Simulation die Präzision der Sensorik ab.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige