Binnen weniger Wochen die komplette Antriebstechnik einer mehrachsigen Maschine samt Auslegung und Softwareprogrammierung in Betrieb zu nehmen, ist keine Utopie – optimale Beratung, kurze Kommunikationswege zum Steuerungshersteller und clevere Softwarelösungen vorausgesetzt. Altracon hat gute Erfahrungen gemacht mit der Automatisierung einer Vier-Achs-Wasserstrahlschneidmaschine für die Herstellung von Reifenproben. Das Luxemburger Unternehmen Altracon mit Sitz in Echternach in der Nähe von Trier hat sich auf Mess- und Prüfanlagen für Reifen und Elastomere spezialisiert; Hauptprodukte sind klassische Reifen-Rollenprüfstände für unterschiedlichste Zwecke sowie Prüfstände für Elastomere. Zu den Abnehmern der Anlagen zählen Produktions-, Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der internationalen Reifenindustrie sowie Prüfinstitute.

Um Reifenproben zum Beispiel für die Qualitätsprüfung herzustellen, müssen die Reifen in Blöcke oder Streifen geschnitten werden. Anhand der Oberflächenstruktur können Experten optisch den Fließvorgang des Elastomeres, die Verteilung der einzelnen Elastomerschichten, die Lage des Stahlcordes sowie deren Abstände zueinander beurteilen. Bedingung ist die gute Oberflächenqualität der Probe – was schwierig ist beim Materialmix aus weichem Elastomer und Stahlcord. Sägen mit diamantbesetzten Blättern und anschließendes Schleifen zählen heute zur aufwendigen und teuren Standardprozedur. Bei diesem zerspanenden Prozess ist große Vorsicht angesagt, da die Reibung das Elastomer örtlich aufschmelzen und die Schnittfläche stark verschmieren kann – was die Probe unbrauchbar macht.

Dr.-Ing. Dieter Barz, Director Sales and Service bei Altracon: „Versuche mit alternativen Verfahren waren bislang fehlgeschlagen. Das Wasserstrahlschneiden galt nach erfolglosen Versuchen in der Branche sogar als verpönt.“ Prinzipbedingt hat das Wasserstrahlschneiden jedoch einen Vorteil: Die Hitze beim Schneiden wird durch das Wasser optimal abgeführt, und die Schnittflächen bleiben sauber. Problematisch ist die Bewegung des Schneidkopfs: Sie muss besonders laufruhig, ruckfrei und präzise erfolgen. Altracon entschied sich deshalb dafür, von den bisherigen Steuerungskonzepten abzuweichen und den Automatisierer Jetter mit der kompletten Projektierung der Antriebs- und Steuerungstechnik zu beauftragen. Applikationsingenieur Jörg Pfingst, zuständig für die Programmierung der Altracon-Maschinen: „Die überzeugende Präsentation der Möglichkeiten und Funktionen der Jetter-Steuerungs- und Antriebstechnik war für uns am Ende entscheidend.“

Jetter-Subsystem einfach integriert und autark im Motion-Bereich einsetzbar. X-, Y-, Z- und Drehachs-Koordinaten werden im übergeordneten IPC berechnet und aufbereitet. (Foto: Jetter)

Zu diesem Zeitpunkt war die Maschine mechanisch bereits weitgehend fertiggestellt. Auch der übergeordnete Industrie-PC, an dem die Bedienung der Maschine erfolgt, war programmiert. Es fehlten die Steuerung, die Antriebsregler und Motoren für die vier Achsen sowie die damit zusammenhängende Auslegung, Programmierung und letztlich die Inbetriebnahme. Es standen bis dahin nur wenige Wochen zur Verfügung. Jetter ging deshalb mehrgleisig vor: Auswahl, Auslegung und Inbetriebnahme der vier Antriebe, die Programmierung der Vierachssteuerung mit der Bewegungsaufgabe und die Datenübergabe zur übergeordneten Steuerung wurden zeitgleich bearbeitet.

In der Wasserstrahlschneidmaschine vermisst ein Laser die Kontur des eingespannten Reifenstücks entlang der X-Achse. Die Jetter-Steuerung übergibt diese Geometriedaten an den übergeordneten Industrie-PC. Dort werden das Profil, das der Schneidkopf abfahren soll und sämtliche Schnittparameter wie Vorschub, die Zugabe eines abrassiven Mittels und der Wasserdruck festgelegt und softwareseitig an die Vier-Achssteuerung zurückgegeben. Die Jetter-Steuerung ist so programmiert, dass sie die Kontur mit Stützpunkten in einem Zehntel-Millimeter-Raster abfährt. Die Servodrives lesen die Stützpunkte für die Bahnkurve aus Tabellen ein und verschleifen diese durch Interpolation besonders mechanikschonend. Nachdem die Bewegungsaufgabe genau bekannt war, legte Jetter die Antriebe nach den üblichen Kriterien wie Nennströme und -momente sowie unter Berücksichtigung des Massenträgheitsmomentenverhältnisses mit Servosoft aus. Außerdem berechnete Jetter, wie genau die Absolutwertgeber sein müssen, um die geforderte Präzision und Güte bei der Bewegung des Schneidkopfs und damit die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen.

„Kurze Inbetriebnahmezeiten bekommt man nur hin, wenn man als Automatisierer vorhandene Datenstrukturen und Fremdkomponenten weiter verwenden kann. Teillösungen und Datenstrukturen sind im Maschinenbau häufig schon vorhanden. Dort weiß man sehr genau, welche Kinematik, welche Bewegungsfunktionen und welche Visualisierung man benötigt, so war es auch bei diesem Projekt“, erläutert Jetter-Applikationsleiter Dietmar Specht. Für die erforderliche Datenübernahme aus übergeordneten Steuerungen – oder wie in diesem Fall aus einem Industrie-PC – ist in die Steuerungssoftware Jetsym ein Resource-Kit integriert, mit dem man Jetter-Steuerungen leicht an Fremdkomponenten andocken kann. Jörg Pfingst erklärt es so: „Mit dem Resource-Kit lassen sich bestimmte Datenbereiche in der Steuerung reservieren. Auf diese Datenbereiche kann unser IPC zugreifen, dort Daten lesen und schreiben. Das ist einfach und praxisgerecht gelöst.“

Nach der Lieferung der Steuerungskomponenten hat Altracon sie auf dem Schreibtisch als Versuchsaufbau zusammengebaut, die Software Jetsym von der Jetter-Homepage geladen, installiert und im Anschluss mit Jetter telefoniert. Gemeinsam konnten dann innerhalb von zwei Stunden vier Servomotoren in Betrieb genommen werden. pb