DE10036010A1 - Verfahren zur Kontrolle der Verbindungsstellen - Google Patents

Abstract

Bei dem Verfahren zur Kontrolle der Spleiße (39; 48) von streifenförmigen Reifenaufbaumaterialien von Reifenrohlingen DOLLAR A - wird das Reifenaufbaumaterial (34; 40; 47) während des Reifenaufbauprozesses unter mindestens einer Laserquelle (19; ...; 61.1; ...) bewegt; DOLLAR A - projiziert die Laserquelle (19; ...; 61.1; ...) eine streifenförmige Lichtfläche (46; 51.1; ...) auf das Reifenaufbaumaterial (34; 40; 47); DOLLAR A - ermittelt eine auf die Lichtfläche (46; 51.1; ...) gerichtete taktweise arbeitende CCD-Kamera (21, ...; 31, ...; 71, ...) den Höhenverlauf der Oberfläche des Reifenaufbaumaterials (34; 40; 47) im Spleißbereich (39; 48) DOLLAR A - und wird die Position des der Ermittlung des Höhenverlaufs unterzogenen Reifenaufbaumaterials, bezogen auf eine vorgebbare Ausgangslage (35), registriert. DOLLAR A Dabei schneiden sich die streifenförmigen Lichtflächen (46; 51.1; ...) und die zu erfassenden Materialkanten vorzugsweise unter einem Winkel von 45 DEG bis 90 DEG . DOLLAR A Zur Abgabe eines Signals kann der ermittelte Höhenverlauf automatisch durch einen Rechner mit einem vorgebbaren Höhenverlauf verglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Verbindungsstellen oder Spleiße von Reifenaufbaumaterialien bei der Anfertigung von Reifenrohlingen.

Bei der Anfertigung von Reifenrohlingen werden Materialstreifen oder -lagen auf Trommeln aufgewickelt, wobei die Länge der einzelnen Streifen im wesentlichen der Umfangslänge der Trommel bzw. der ggf. bereits auf ihr aufgewickelten Lage entspricht. Ist die Länge des Materialstreifens identisch mit der Umfangslänge, so stoßen die Enden des Materialsstreifens, insbesondere bei Gürtelstreifen, stumpf aneinander und bilden auf Grund der klebenden Wirkung des Materials eine im folgenden auch als Spleiß bezeichnete Verbindungsstelle. Ist die Länge des Materialstreifens dagegen länger als die Umfangslänge, so bildet sich eine Verbindungsstelle mit Überlapptstoß bzw. ein Spleiß mit sich überlappenden Enden, insbesondere bei Gewebestreifen einer Karkasse. Im Einzelfall kann es auch vorkommen, daß ein Materialstreifen zumindest auf einem Teil seiner Breite kürzer ist als die Umfangslänge der Trommel bzw. der ggf. bereits auf ihr aufgewickelten Lage. In diesem Fall kommt es an dieser Stelle zu keinem Spleiß, d. h. zu keiner Verbindung der Enden des Materialsstreifens und damit zu einer unzulässigen Festigkeitsminderung. Die Ausbildung der Spleiße, das ist ihre geometrische Form und ihre Abmessungen, und das Ausschließen eines seitlichen Versatzes der Enden eines Spleißes, eines sog. Spleißversatzes, sind von großer Bedeutung für die Qualität und Betriebssicherheit eines Reifens. Reifen, die von vorgegebenen Normwerten abweichen, müssen daher als Abfall ausrangiert werden. Bei der Anfertigung von Reifenrohlingen werden daher bestimmte Kontrollen hinsichtlich der Materialbreite und der Spleißausbildung zumindest stichprobenartig durchgeführt. Diese Kontrollen erfolgen visuell durch die Bedienungsperson der Reifenaufbaumaschine, den sog. Operator, im Maschinenstillstand. Die in der Reifenindustrie übliche Endkontrolle ermittelt, ob ein Reifen die vorgegebenen Abmessungen und Gebrauchseigenschaften aufweist oder abgewertet oder dem Abfall zugeführt werden muß. Die Gebrauchseigenschaften des fertigen Reifens können im Regelfall nicht verbessert werden.

Durch die visuelle Kontrolle durch die Bedienungsperson im Maschinenstillstand wird der Fertigungsprozeß immer wieder unterbrochen, was zu einer Reduzierung der hergestellten Reifen führt. Abgesehen davon, daß eine umfassende Prozeßkontrolle bei der visuellen Prüfung ohnehin nicht möglich ist, sind die visuellen Kontrollen von dem jeweiligen Sorgfaltsgrad der Bedienungsperson abhängig und damit nur bedingt zuverlässig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Kontrolle der Spleiße von Reifenaufbaumaterialien bei der Anfertigung von Reifenrohlingen dahingehend zu verändern, daß durch die Kontrolle keine Unterbrechung der Fertigung notwendig wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das streifenförmige Reifenaufbaumaterial während des Reifenaufbauprozesses, d. h. während des Zuführens der Reifenaufbaumaterialien, wie Gürtelstreifen, Karkassenlagen, etc. auf die Gürtel- bzw. Konfektioniertrommel, unter mindestens einer Laserquelle bewegt wird, daß die Laserquelle eine streifenförmige Lichtfläche auf das Reifenaufbaumaterial projiziert, daß eine auf die Lichtfläche gerichtete taktweise arbeitende CCD-Kamera den Höhenverlauf der Oberfläche des Reifenaufbaumaterials im Spleißbereich und damit die Länge und die geometrische Beschaffenheit des Spleißes ermittelt, und daß die Position des der Ermittlung des Höhenverlaufs unterzogenen Reifenaufbaumaterials, bezogen auf eine vorgebbare Ausgangslage, während der jeweiligen Höhenermittlung registriert wird.

Die erfindungsgemäße Kontrolle arbeitet berührungslos während des kontinuierlichen Zuführens der Reifenaufbaumaterialien auf einem Förderband bzw. auf die Gürteltrommel bzw. die Konfektioniertrommel ohne Stop, d. h. ohne eine Verlängerung der Fertigungszeit bzw. ohne Unterbrechung des Fertigungsprozesses. Die Ermittlung der Höhe der Oberfläche des Reifenaufbaumaterials, z. B. in Bezug auf eine vorgebbare mittlere Nullage, erfolgt durch eine taktweise arbeitende CCD-Kamera in Verbindung mit einer Laserquelle, die eine streifenförmiges Lichtfläche auf das sich gegenüber der Laserquelle bewegende Reifenaufbaumaterial projiziert. Dabei genügt es, wenn die CCD-Kamera zu einem Zeitpunkt aktiviert wird, zu dem der zu bildende Spleiß in den Bereich der Lichtfläche gelangt. Bei einem Spleiß, der von einem Materialstreifen auf einer Trommel gebildet werden soll, ergibt sich dieser Zeitpunkt bzw. der Drehwinkel der Trommel aus der Augangsposition, in der der Materialstreifen auf die Trommel aufgelegt worden ist, aus dem Winkel zwischen der Auflegeposition und der Meßpostion zuzüglich im wesentlichen einem Vollwinkel. Durch das Ermitteln des Höhenverlaufs der Oberfläche des Reifenaufbaumaterials im Spleißbereich ist eine Aussage über die Beschaffenheit des Spleißes gegeben und damit, ob der Spleiß an der ermittelten Stelle die geforderten Eigenschaften erfüllt. Sofern bei der Ermittlung des Höhenprofils der Spleißzone Abweichungen von zulässigen Toleranzen auftreten, kann die Bedienungsperson eine entsprechende Korrektur einleiten.

Das beschriebene Verfahren arbeitet automatisch und macht die visuelle Kontrolle der Bedienungsperson damit entbehrlich.

Die beschriebene Ermittlung der Höhen bzw. des Höhenprofiles des Spleißes kann insbesondere beim Aufwickeln der Gürtellagen und des Laufstreifens auf die Gürteltrommel einer Reifenaufbaumaschine und beim Aufwickeln der Karkasse mit der Innenseele und den Seitenstreifen auf die Reifenaufbautrommel erfolgen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß sich die von den Laserquellen ausgesandten streifenförmigen Lichtflächen und die für die Spleißbildung zu erfassenden Materialkanten unter einem Winkel von 45° bis 90° schneiden, damit eine zuverlässige Messung erfolgen kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Winkel, unter dem sich die streifenförmigen Lichtflächen und die für die Spleißbildung zu erfassenden Materialkanten schneiden, 90° beträgt. Ein Winkel von 90°, ist vor allem für die den Spleiß unmittelbar bildenden Kanten der Reifenaufbaumaterialien bei Karkassenlagen vorgesehen. Auch bei der Ermittlung eines Spleißversatzes ergibt sich eine qualitative Aussage zuverlässig, wenn die streifenförmigen Lichtflächen senkrecht, d. h. unter einem Winkel von 90° zu den Seiten des den Spleiß bildenden Reifenaufbaumaterials ausgerichtet sind.

Zur Kontrolle des Herstellprozesses ist weiter vorgesehen, daß der von dem den jeweiligen Spleiß bildenden Reifenaufbaumaterialien ermittelte Höhenverlauf im Spleißbereich durch den Rechner automatisch mit einem vorgebbaren Höhenverlauf einschließlich Toleranzen verglichen wird. Dieser Vorgang findet während des laufenden Herstellprozesses statt und bedingt keinerlei Verzögerung. Im Falle einer unzulässigen Abweichung des ermittelten Höhenverlaufs von dem vorgebbaren Höhenverlauf und damit im Falle eines nicht ordnungsgemäßen Spleißes wird ein Signal ausgelöst, damit von der Bedienungsperson ggf. eine Nachbesserung eingeleitet werden kann. Soweit eine Korrektur durch Eingreifen der Bedienungsperson nicht möglich ist, wird der Herstellprozeß für den betreffenden Reifen abgebrochen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der schematisch dargestellten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine die Gürteltrommel und die Konfektioniertrommel einer Reifenaufbaumaschine in einer Draufsicht,

Fig. 2 das Anlegen eines Materialstreifens an eine Trommel zum Aufwickeln in einer Seitenansicht,

Fig. 3 einen Zwischenzustand beim Aufwickeln des Materialstreifens an die Trommel in einer Seitenansicht,

Fig. 4 das Bilden eines Spleißes im Falle einer Karkassenlage in einer Seitenansicht,

Fig. 5 das Bilden eines Spleißes im Falle eines Gürtelstreifens in einem Querschnitt senkrecht zur Trommelachse,

Fig. 6 die Konfektioniertrommel mit aufgewickelter, gespleißter Karkassenlage in einer Seitenansicht,

Fig. 7 einen ordnungsgemäßen Seitenwandspleiß in einem Längsschnitt,

Fig. 8 einen Seitenwandspleiß mit einer zu großen Anhäufung von Material in einem Längsschnitt,

Fig. 9 einen Seitenwandspleiß mit einer zu geringen Anhäufung von Material in einem Längsschnitt und

Fig. 10 die Ermittlung eines Spleißversatzes auf einer Konfektioniertrommel. In Fig. 1 ist links die Gürteltrommel 10 (im folgenden zusammen mit dem Bezugszeichen 10 auch nur kurz als Trommel bezeichnet) mit zwei Gürtelzuführbändern oder Gürtelserververn 11, 12 dargestellt. Die Gürteltrommel 10 ist längs ihrer Achse 13 zwischen den beiden Gürtelzuführbändern 11, 12 auf einer Welle 14 längsverschieblich angeordnet, wobei sie in ihrer Position vor dem Gürtelzuführband 11 in gestrichelten und in ihrer Position vor dem Gürtelzuführband 12 in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Die Welle 14 ist in einem Maschinenständer mit einem Servomotor 15 und einem Getriebe 16 antreibbar gelagert. An ihrem von der Gürteltrommel 10 abgewandten Ende ist die Welle 14 mit einem Winkelgeber 17 versehen. Sowohl der Servomotor 15 als auch der Winkelgeber 17 sind über Leitungen zur Übertragung von Informations- und Steuerungsdaten mit einem ersten Schaltschrank 18 verbunden. Jedem Gürtelzuführband 11, 12 sind Laserquellen 19 und CCD-Kameras 21, 22 zugeordnet, auf die im Laufe der weiteren Beschreibung noch näher eingegangen wird.

Rechts in Fig. 1 ist eine Reifenaufbau- oder Konfektioniertrommel 23 (im folgenden zusammen mit dem Bezugszeichen 23 auch nur kurz als Trommel bezeichnet) auf einer Welle 24, die fliegend in einem Maschinenständer mit einem Servomotor 25 und einem Getriebe 26 antreibbar gelagert ist, dargestellt. An ihrem rückwärtigen Ende ist die Welle 24 wiederum mit einem Winkelgeber 27 versehen. Der Servomotor 25 und der Winkelgeber 27 sind über Leitungen zur Übertragung von Informations- und Steuerungsdaten mit einem zweiten Schaltschrank 28 verbunden. Auch der Konfektioniertrommel 23 sind Laserquellen 29.1, 29.2, 30.1 und 30.2 und CCD-Kameras 31, 32 zugeordnet, auf die im Laufe der weiteren Beschreibung noch näher eingegangen wird. Sowohl die Laserquellen 19 und 29, 30 als auch die CCD-Kameras 21, 22 und 31, 32 sind über Leitungen zur Übertragung von Informations- und Steuerungsdaten mit einem Bedienungspult mit Rechner 33, einer sog. Workstation, verbunden.

In den Fig. 2 bis 5 ist die Funktion der Laserquellen und CCD-Kameras erläutert. Fig. 2 zeigt den Zustand, in dem ein Materialstreifen 34, z. B. eine Karkassenlage, an die Konfektioniertrommel 23 angelegt wird. Die Länge des Materialstreifens 34 entspricht dabei im wesentlichen der Umfangslänge der Trommel 23. Der Anlegepunkt 35 befindet sich entsprechend dem Neigungswinkel des Materialstreifens beim Anlegen unter einem Winkel ϕ1 gegenüber der Senkrechten 36 am Umfang der Trommel 23. Laserquelle und CCD-Kamera - der Fig. 2 liegen die Laserquelle 29.1 und die CCD-Kamera 31 zugrunde - befinden sich in einer beispielsweise waagerechten Ebene 37, wobei die CCD-Kamera vor und die Laserquelle hinter der Zeichenebene zu denken ist. Die Ebene 37 geht durch die Achse 23' der Trommel 23 und ist gegenüber der durch die Achse 23' und den Anlegepunkt 35 gehenden Ebene 38 unter einem Winkel ϕ2 angeordnet. Nach dem Anlegen des Materialstreifens 34 wird die Trommel 23 in Drehung versetzt und nach einem Drehwinkel, der dem Winkel ϕ2 entspricht und der durch eine entsprechende Anzahl von Impulsen des Winkelgebers 27 erfaßbar ist, wird die grundsätzlich mit konstanter Wiederhohlrate aufnehmende Kamera 31 aktiviert, um die vordere Kante des Materialstreifens 34 durch eine Höhenprofilbildung auf Grund der Dicke des Materialstreifens zu erfassen (Fig. 3). Nach einer weiteren Drehung der Trommel 23 um im wesentlichen einen Vollwinkel wird die Kamera 31 erneut aktiviert, um ein Höhenprofil des sich durch die vordere und die hintere Kante des Materialstreifens 34 gebildeten Spleißes 39 zu erstellen (Fig. 4). Zur Bestimmung der Position von Anfang und Ende und damit der Länge eines Spleißes ergeben sich aus den Signalen der Winkelgeber 17 bzw. 27 zur Zeit der jeweiligen Ermittlung der Daten. Um in der betrachteten Ebene eine möglichst eindeutige Ermittlung des Profilbildes mit den entsprechenden Profildaten zu erhalten, wird von der Laserquelle eine schmale, längliche Lichtfläche in Form eines Lichtstreifens auf das Objekt - die Trommel bzw. den Materialstreifen - projiziert, vgl. hierzu auch Fig. 6, Bezugszeichen 51.1, . . .

Im Falle einer Karkassenlage kann der Spleiß 39 durch eine geringfügige Überlappung gebildet sein, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Im Falle des Aufwickelns eines Gürtelstreifens auf der Gürteltrommel 10 ist der Spleiß 48 vorzugsweise durch ein Aneinanderstoßen der vorderen und der hinteren Kante des Gürtelstreifens gebildet, wie dies in Fig. 5 in einem Querschnitt senkrecht zur Trommelachse 13 dargestellt ist.

Der Rechner vergleicht das ermittelte Profilbild des Spleißes mit dem jeweils vorgegebenen und im Rechner gespeicherten Sollprofil einschließlich Toleranzen. Weicht das ermittelte Profilbild von dem Sollprofil ab, so wird der Herstellprozeß unterbrochen und, wenn eine Korrektur durch durch Eingreifen einer Bedienungsperson nicht möglich ist, für den betreffenden Reifen abgebrochen. Bei diesem Vergleich werden sowohl die Höhenwerte als auch ggf. die Länge des Spleißes berücksichtigt, wobei eine "negative" Spleißlänge bedeutet, daß überhaupt keine Materialverbindung, d. h. kein Spleiß, zustande gekommen ist. Dieses ist auch nicht über einen Teil der Breite des Materialstreifens zulässig.

In Fig. 6 ist die Konfektioniertrommel 23 in einem Zustand dargestellt, in dem eine Karkassenlage 40 (in der Reifenindustrie auch unter der Bezeichnung Body Ply bekannt), bestehend aus der Innenseele (sog. Innerliner) 41 und den beiden aufgelegten Seitenwänden 42, bis zur Bildung eines Spleißes 39 aufgewickelt ist. In der rechten Hälfte der Figur sind Lichtstreifen 51.1, 51.2 und 52.1, 52.2 eingetragen, die jeweils von einer Laserquelle 61.1, 61.2, 62.1 bzw. 62.2 auf die Karkassenlage 40 projiziert werden, wobei der Lichtstreifen 51.1 auf die Innenseele 41 und die Lichtstreifen 51.2 und 52.1, 52.2 auf den Seitenstreifen 42 gerichtet sind. Von diesen Lichtstreifen werden die Lichtstreifen 51.1, 51.2 von einer CCD-Kamera 71 und die Lichtstreifen 52.1, 52.2 von einer CCD-Kamera 72 erfaßt. In der linken Hälfte der Fig. 6 sind mehrere Lichtstreifen 53.1 . . . 53.7 eingetragen, die jeweils von einer Laserquelle 63.1 . . . 63.7 projiziert und gemeinsam von einer CCD-Kamera 73 erfaßt werden. Alle Lichtstreifen 52.1, . . . sind zur besseren Ermittlung eines Profilverlaufs des Spleißes 39 an den jeweiligen stellen in Umfangs- bzw. Laufrichtung und damit quer bzw. senkrecht zur Achse 23' der Trommel 23 ausgerichtet.

Der Seitenwände 42 bestehen ausschließlich aus elastischen Material. Zur Spleißbildung sind sie an der vorderen und hinteren Kante schräg angeschnitten. In Fig. 7 ist eine gute Spleißbildung - zur Vereinfachung in gestreckter Lage - dargestellt, bei der die Oberfläche ohne Höhenunterschiede verläuft und eine "mittlere Nullinie" als Bezug für Höhenabweichungen bildet.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausbildung weist der Seitenwandspleiß eine Erhebung bzw. Verdickung 43 und damit zu viel Material im Spleißbereich auf. Der in Fig. 9 dargestellte Seitenwandspleiß weist zu wenig Material auf und ist an einem im Spleißbereich an der Oberfläche ausgebildeten Tal 44 erkennbar. Durch das beschriebene Meßsystem, bestehend aus Laserquellen und CCD- Kameras und Rechner, lassen sich diese Stellen ohne Unterbrechung des Fertigungsprozesses erkennen. Überschreiten die Abmessungen, insbesondere die längen- bzw. umfangsbezogene Höhenabweichung eines Spleißes gemäß Fig. 8 bzw. Fig. 9, vorgegebene Toleranzwerte, so ist die Lage mit dem Seitenstreifen für den weiteren Reifenaufbau nicht verwendbar.

Ein Spleißversatz 45, wie er bei einem Spleiß 39 einer Karkassenlage 40 auf der Konfektioniertrommel 23 in Fig. 10 dargestellt ist, läßt sich quantitativ einwandfrei ermitteln, wenn die von der betreffenden Laserquelle ausgesandten Lichtstreifen 46 parallel zur Achse 23' der Trommel 23 und damit senkrecht zur Lauf- bzw. Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Auch bei der Spleißmessung von Gürtelstreifen 47 ist es wegen des schrägen Anschnitts der Stirnkanten und damit der schrägen Ausrichtung des Spleißes 48 - vgl. Fig. 1 - günstig, die Lichtstreifen 48 auszurichten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Kontrolle der Spleiße (39; 48) von Reifenaufbaumaterialien (34; 40; 47) bei der Anfertigung von Reifenrohlingen, dadurch gekennzeichnet,
daß das streifenförmige Reifenaufbaumaterial (34; 40; 47) während des Reifenaufbauprozesses unter mindestens einer Laserquelle (19; . . .) bewegt wird,
daß die Laserquelle (19; . . .) eine streifenförmige Lichtfläche (46; 51.1; . . .) auf das Reifenaufbaumaterial (34; 40; 47) projiziert,
daß eine auf die Lichtfläche (46; 51.1; . . .) gerichtete taktweise arbeitende CCD-Kamera (21, . . .; 31, . . .; 71, . .. ) den Höhenverlauf der Oberfläche des Reifenaufbaumaterials (34; 40; 47) im Spleißbereich (39; 48) ermittelt,
und daß die Position des der Ermittlung des Höhenverlaufs unterzogenen Reifenaufbaumaterials, bezogen auf eine vorgebbare Ausgangslage (35), zur Zeit der Ermittlung registriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von den Laserquellen (19; . . .) ausgesandten streifenförmigen Lichtflächen (46; 51.1; . . .) und die für die Spleißbildung zu erfassenden Materialkanten unter einem Winkel von 45° bis 90° schneiden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, unter dem sich die streifenförmigen Lichtflächen und die für die Spleißbildung (39; 48) zu erfassenden Materialkanten schneiden, 90° beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem den jeweiligen Spleiß (39; 48) bildenden Reifenaufbaumaterialien (34; 40; 47) ermittelte Höhenverlauf im Spleißbereich durch den Rechner automatisch mit einem vorgebbaren Höhenverlauf einschließlich Toleranzen verglichen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer unzulässigen Abweichung des ermittelten Höhenverlaufs von dem vorgebbaren Höhenverlauf ein Signal ausgelöst wird.