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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nutvorrichtung zum
Einschneiden eines Laufstreifenmusters in Reifen.
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Üblicherweise wird allgemein ein Handschneide-Gerät benutzt,
um Reifen von Hand zu nuten, die für Testzwecke oder für
eine kleine Produktion erzeugt werden, d. h. um eine
Laufstreifen-Nutverteilung bei vulkanisierten Glattreifen aus
zubilden, die kein Laufstreifenmuster besitzen. Dieser von
Hand durchgeführte Vorgang erfordert Übung und ist
zeitraubend. Für großvolumige Reifen mit einem relativ einfachen
Nutmuster beschreibt die Japanischen Offenlegungsschrift Sho
56-162633 und die als EP-A-0 038 278 veröffentlichte
entsprechende europäische Patentanmeldung z. B. eine Vorrichtung,
die eine Welle zum Abstützen eines Reifens einen in
Axialrichtung der Welle und senkrecht zur Welle bewegbaren
Stützrahmen und eine an dem Stützrahmen angebrachte
Schneideinrichtung umfaßt, die zu der zu bearbeitenden Fläche des
Reifens hin gerichtet und entsprechend dem Winkel der zu
bildenden Nut verdrehbar ist, so daß ein Schneidmesser erhitzt und
veranlaßt wird, in eine Schulterfläche des Reifens
einzuschneiden. Zum Heizen und zur Bewegung längs des
beabsichtigten Musters wird das Schneidmesser durch einen Computer
entsprechend einem Programm gesteuert.
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Während großvolumige Reifen allgemein einfache
Laufstreifenmuster besitzen, die durch eine relativ einfache Bewegung
eines erhitzten Schneidmessers gebildet werden können,
besitzen kleinformatige Reifen wie Personenwagen-Reifen Nuten von
komplizierter Form, die eine komplizierte Bewegung des
Schneidmessers erfordern. Der Stand der Technik ist nicht
immer fähig, diesen Anforderungen nachzukommen. Da weiter
die Laufstreifennuten durch das erwärmte Schneidgerät
geschnitten werden, wird der Gummianteil um das Schneidgerät
z. B. auf eine Temperatur von etwa 200ºC oder höher erhitzt.
Es ist sehr wahrscheinlich, daß dabei die physikalischen
Eigenschaften des vulkanisierten Gummis sich ändern, die
Elastizität des Gummis beeinträchtigt und die Qualität des
Reifens verschlechtert wird. Die Erhitzung wird auch
wahrscheinlich den benachbarten Reifenabschnitt schmoren oder
schmelzen, so daß dabei keine Nuten mit klar geschnittener Form
hergestellt oder die erforderliche Laufcharakteristik nicht
vollständig zugesichert werden kann. Beim Ausformen von
Nuten mit doppelt gestufter Form wird die Schneideinrichtung
ausbrennen und unwirksam werden. Ein anderes anzutreffendes
Problem ist, daß der Heizvorgang die Standhaftigkeit des
Schneidgeräts verringert.
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Obwohl es möglich erscheint, einen vielgelenkigen Roboter
zum Abstützen des Schneidgeräts zum Einschneiden von Nuten
zu benutzen, muß der Schneidgerätewelle dann eine größere
Freiheit gegeben werden, wodurch wieder das Steuerprogramm
kompliziert und die Reifennuteinrichtung teuer wird.
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Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung zum Einschneiden von Nuten in einen Reifen, welche
enthält eine Reifenstützwelle zum Abstützen des Reifens in
drehbarer Weise und einen Stützrahmen mit einem daran
angebrachten Schneidgerät, wobei das Schneidgerät und die
Reifenstützwelle in einer mit der Reifenstützwelle parallelen
Querrichtung und in einer zu der Reifenstützwelle senkrechten
Richtung relativ zueinander bewegbar sind, ein Schwenkarm an
einer Armstützwelle mit einer Achse schwenkbar angebracht
ist, ein Schneidgeräthalter um eine zu der Achse der
Armstützwelle senkrechte Achse drehbar ist und ein Schneidgerät
an dem Schneidgeräthalter angebracht ist, wobei die
Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Schneidgerät so
angeordnet ist, daß die Schneidstelle P an der Achse der
Armstützwelle liegt.
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Die angegebene Struktur ist zusätzlich mit Mittel zum
Schwenken des Schneidgeräts in der Schneidrichtung am Beginn und
am Ende des Schneidvorgangs und/oder mit Mitteln zum
Aufheizen des Schneidgeräts versehen. Die Struktur ist ferner mit
Mitteln zum Steuern der Temperatur und/oder der
Bewegungsgeschwindigkeit des Schneidgeräts versehen.
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Mit der Primärstruktur wird die Schneidposition des
Schneidgeräts immer an der Achse der Armstützwelle gehalten und die
Achse kommt in Ausrichtung mit der Schneidposition, so daß
das Bewegungsausmaß des Stützrahmens wie auch des
Schwenkarms leicht errechnet werden kann. Das erleichtert die
Programmierung des Computers für die vorliegende Vorrichtung.
Weiter können, wenn das Schneidgerät nur ausgelegt ist, in
Schneidrichtung für eine Schaufeltätigkeit zu schwenken,
Nuten mit dem Schneidgerät ohne Erwärmen desselben
geschnitten werden.
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Wenn das Schneidgerät dazu veranlaßt wird, im geheizten
Zustand in der Schneidrichtung zu schwenken, kann das
Einschneiden rasch ausgeführt werden, wobei das Schneidgerät
daran gehindert wird, auszubrennen. Weiter wird, wenn ein
Mittel zum Steuern der Temperatur und/oder der
Geschwindigkeit des Schneidgeräts vorgesehen ist, durch das
Steuermittel ein scharfer Schnitt, eine geringere Beschädigung des
Gummis, verlängerte Lebensdauer des Schneidgeräts und
erhöhte Schneidgeschwindigkeit sichergestellt.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die eine erste
Ausführung der Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist eine Frontansicht derselben,
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Fig. 3, 4 und 5 sind Schaubilder, die die Position eines
Schneidgeräts während des Schneidvorgangs
zeigen;
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Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Steuersystems;
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Fig. 7 ist ein Flußdiagramm für den Betrieb der
obigen Ausführung;
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Fig. 8 ist ein Schaltbild der elektrischen
Beschaltung der Schneidgerät-Schalteinrichtung nach
einer zweiten Ausführung der Erfindung;
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Fig. 9(a) und (b) sind Front- bzw. Seitenansichten, die
Mittel zum Erfassen von auf ein Schneidgerät
einwirkende mechanische Spannungen zeigen
nach einer dritten Ausführung der Erfindung;
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Fig. 10 ist ein Flußdiagramm für den Betrieb der
dritten Ausführung;
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Fig. 11(a) ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen
der mechanischen Spannung und der
Gummitemperatur in Abhängigkeit von der Schneidgerät-
Betriebsgeschwindigkeit zeigt, um eine
aufgrund von erfaßter mechanischer Spannung
durchgeführte Steuerung für die dritte
Ausführung darzustellen;
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Fig. 11(b) ist ein Schaubild der Beziehung zwischen der
mechanischen Spannung und der Schneidgerät-
Heiztemperatur bei verschiedenen
Schneidgerät-Betriebsgeschwindigkeiten;
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Fig. 12(a) bis (c) sind Schaubilder zur Verdeutlichung von
drei Steuerverfahren aufgrund erfaßter
mechanischer Spannung;
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Fig. 13(a) und (b) sind Schaubilder zum Darstellen des
Betriebs der ersten Ausführung; und
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Fig. 13(c) ist ein Schaubild zur Darstellung des
Betriebs nach dem Stand der Technik.
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Eine erste Ausführung der Erfindung wird nachfolgend mit
Bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben.
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Es ist bezeichnet bei 1 ein Grundteil, bei 2 eine
Reifenstütze, bei 3 ein Schlitten, bei 4 ein Schwenkarm, bei 5 ein
Schneidgerät und bei 6 ein Reifen.
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Die Reifenstütze 2 ist fest an dem Grundteil 1 angebracht.
Der Reifen 6 ist an einer Reifenstützwelle 21 an der Stütze
2 montiert und wird durch einen Motor 22 über ein nicht
dargestelltes Untersetzungsgetriebe gedreht. Bei 23 ist ein
Reifenbefestigungs-Handgriff gezeigt.
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Der Schlitten 3 ist in einer Querrichtung (Y-Richtung)
parallel zur Reifenstützwelle 21 an zur Welle 21 parallelen
Schienen 31 durch einen nicht dargestellten Motor und eine
Schraubenspindel bewegbar. Ein durch den Schlitten 3 abgestützter
Stützrahmen 32 ist nach oben oder unten (Z-Richtung) längs
eines Führungsstabes 33 bewegbar. Der Rahmen 32 ist über
eine Kugelschraube durch Drehen einer Spindel 35 durch einen
Motor 34 bewegbar.
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Der Schlitten 3 kann an Schienen 36 an dem Grundteil 1 längs
eines Führungsstabes 37 durch einen nicht dargestellten
Motor und eine Schraubenspindel bewegbar gemacht werden in
einer zur Achse der Reifenstützwelle 21 senkrechten
Richtung, d. h. von dem Reifen 6 weg bzw. zu ihm hin
(X-Richtung). Diese Bewegung ergibt eine erhöhte Freiheit für das
Schneidgerät zum Schneiden großer Reifen.
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Die von einer Seite des Stützrahmens 32 abstehende
Armstützwelle 38 besitzt eine sich in X-Richtung senkrecht zur
Reifenstützwelle 21 erstreckende Achse 39, die mit der
Schneidposition P für das Schneidgerät ausgerichtet ist, wie in
Fig. 5 gezeigt (s. strichpunktierte Linie). Die Welle 38 ist
um die Achse 39 in Richtung des in Fig. 2 gezeigten Pfeils A
drehbar durch einen Motor in dem Rahmen 32 über ein nicht
dargestelltes Untersetzungsgetriebe, wodurch das
Schneidgerät in einem gewünschten Winkel bezüglich der gebogenen
Oberfläche des Reifen-Laufstreifens gehalten wird. Es ist
besonders erwünscht, daß die Achse 39 gemäß einer Tangente an der
Schneidposition P verläuft.
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Wenn die Schneidposition P an der Achse 39 der Armstützwelle
38 ist, sind die Schneidstelle und das Bewegungszentrum an
der gleichen Stelle, so daß das Ausmaß der Bewegung der
Schneidposition errechnet werden kann in Hinsicht auf die
Bewegungsgröße nur der Achse 39. Das erleichtert die
programmierte Steuerung durch einen Computer.
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In Fig. 13(a) sind die Bewegungsrichtungen des Schneidgeräts
bezüglich der Achse durch A, Y und Z dargestellt. Wie in
Fig. 13(b) zu sehen, fallen die Schneidstellen (1) (vor der
Bewegung) und (2) (nach der Bewegung) mit den
Bewegungszentren (1) bzw. (2) erf indungsgemäß zusammen. Dementsprechend
wird das Ausmaß der Bewegung der Achse A (Achse 39) wie
folgt errechnet:
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Y2 = Y1 + a
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Z2 = Z1 + b
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A2 = A1 + c.
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Bei der erwähnten Vorrichtung nach dem Stand der Technik
unterscheiden sich die Schneidstellen (1), (2) von den
Bewegungszentren (1)' (2)', wie in Fig. 13(c) zu sehen, so, daß
das Bewegungsmaß der A-Achse wie folgt errechnet wird:
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Y2 = Y1 + a + d.sin c
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Z2 = Z1 + b + d (1 - cos c)
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A2 = A1 + c,
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wobei d der Abstand zwischen der Schneidstelle (1) oder (2)
und dem Bewegungszentrum (1)' bzw. (2)' ist. Bei der
Vorrichtung
nach dem Stand der Technik müssen die Bewegungsausmaße
längs der Y-Achse und der Z-Achse zusätzlich zu dem längs
der A-Achse errechnet werden zur Korrektur der Schneidstelle
relativ zu dem Bewegungszentrum.
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Der fest an der Armstützwelle 38 angebrachte Schwenkarm 4
ist mit einem Schneidgerät-Halter 41 an seinem vorderen Ende
versehen. Der Halter 41 ist senkrecht zur Achse 39
positioniert und in Richtung des Pfeils B um eine Schneidgerät-
Haltewelle 46 durch einen Motor 42 über ein dargestelltes
Untersetzungsgetriebe verdrehbar. Durch diese Drehung wird die
Schneidrichtung F des Schneidgeräts 5 (Fig. 4)
übereinstimmend mit der Richtung einer auszubildenden Nut 63 gemacht.
Wie weiter in Fig. 5 zu sehen ist, ist das Schneidgerät 5 an
einer Schwenkwelle 43 angebracht, die an einem Halter 41
befestigt ist, und sich quer dazu erstreckt, so daß die
Schneidposition P an der Achse 39 ist.
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Wenn weiter ein Betätigungsglied 44 nach Fig. 1, 3 und 5
vorgesehen ist, um die Schwenkwelle 43 bei Beginn und Ende des
Schneidvorgangs zu drehen, um das Schneidgerät 5 in der
Schneidrichtung zu schwenken (Pfeil C in Fig. 1), reduziert
die Schwenkung des Schneidgeräts durch das Betätigungsglied
44 die Schneidspannung für das Schneidgerät, wodurch die
Belastung auf die Schneidgerät-Klinge verringert werden kann.
Demzufolge können Laufstreifen-Nuten leicht geschnitten
werden, ohne daß die Notwendigkeit besteht, das Schneidgerät
5 zu beheizen.
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Servomotoren elektrischer oder hydraulischer Art werden als
Motoren benutzt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Schneidgerät
5 von vorne gesehen U-förmig, V-förmig oder auf andere Weise
entsprechend der Form der auszubildenden Nut geformt. Das
Schneidgerät wird durch Klemm-Mittel 52 fest gehalten und
die Position derselben ist in Tiefenrichtung so einstellbar,
daß die Schneidposition P mit der Achse 39 zusammenfällt.
Das Schneidgerät besitzt eine Schneidkante 51 an einer oder
an jeder Kante, wie in Fig. 5 gezeigt.
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Die Motoren und das Betätigungsglied werden durch einen
Computer unter programmierter Befehlsgabe entsprechend dem
Durchmesser und dem Laufstreifenmuster der Reifen gesteuert.
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Fig. 6 zeigt das gesamte Computersteuersystem. Es ist der
Computer 100 dargestellt, die Nutvorrichtung 101 nach der
Erfindung, eine Steuertafel 102 und ein Leistungssteuerkasten
104. Fig. 7 ist ein Betriebs-Flußdiagramm.
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Der Betrieb der ersten Ausführung (bei der das Schneidgerät
unbeheizt ist) wird nun beschrieben. Mit Bezug auf das
Flußdiagramm nach Fig. 7 werden die Achsen auf einen
vorbestimmten Ursprung gesetzt, ein Reifen wird fest an der
Reifenstützwelle 21 angebracht und der Motor 22 wird angeschaltet,
um den Reifen zu drehen.
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Der Schlitten 3 wird längs der Schienen 31 in Y-Richtung
bewegt, und der Stützrahmen 32 in Z-Richtung durch den Motor
34 und die Schraubenspindel 35 abgelassen, um das
Schneidgerät 5 so einzustellen, daß Nuten an der Oberseite des
Reifens 6 geschnitten werden.
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Wenn die Schienen 36 vorgesehen sind, wird der Schlitten 3
in der x-Richtung (zum Reifen hin oder von ihm weg) bewegt,
um die Schneidposition des Schneidgeräts einzustellen.
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Der Winkel des Schwenkarms 4 wird durch Drehen der
Armstützwelle 38 in der Weise eingestellt, daß die Achse 45 des
Schneidgeräts 5 sich mit einem gewünschten Winkel zur
Reifen-Lauffläche erstreckt, wie in Fig. 3 gezeigt.
Beispielsweise wird für eine Vertikalnut 61, wie in Fig. 3
gezeigt, der Arm 4 vertikal gesetzt, während für eine geneigte
Nut 62 der Arm 4 in Richtung A (Fig. 2) entsprechend der
Neigung zum Neigen der Schneidachse 45 gedreht wird. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Schlitten 3 in der Y-Richtung bewegt, und
der Stützrahmen 32 in Z-Richtung entsprechend der Position
der zu schneidenden Nut eingestellt. Bei der vorliegenden
Vorrichtung fällt die Schneidposition mit dem
Bewegungszentrum zusammen. Das erleichtert die Berechnung des
Bewegungsmaßes und die Steuerung durch den Computer. Weiter wird bei
einer Laufstreifenmuster-Nut 63, die zur Mittellinie 60 des
Reifens geneigt ist, wie in Fig. 4 gezeigt, der
Schneidgeräte-Halter 41 durch den Motor 42 in Richtung des Pfeils B
(Fig. 1) um die Schneidgeräte-Haltewelle 46 gedreht, um die
Schneidposition F des Schneidgeräts 5 (in Fig. 4 im Schnitt
gezeigt) in Übereinstimmung mit der Richtung der geneigten
Nut 63 bringen zu lassen.
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Wenn das Schneidgerät 5 in der Nut-Anfangsposition d beim
Start des Nutungsvorgangs in den Reifen 6 einschneiden soll,
wird die Schwenkwelle 43 in Richtung des Pfeils C
(Schneidrichtung) nach Fig. 5 durch das Betätigungsglied 44 (Fig. 1)
gedreht, um das Schneidgerät 5 nur zu schwenken und das
Schneidgerät in Schneidrichtung in die Reifenfläche
einzudrücken. Diese Bewegung reduziert die Schneidspannung und
vermindert die Belastung für das Schneidgerät 5, wodurch die
Wahrscheinlichkeit, daß das Schneidgerät 5 bricht,
vermindert wird, und es der Schneide 51 ermöglicht wird, in den
vulkanisierten harten Laufstreifengummi einzuschneiden.
Damit kann der Reifen leicht geschnitten werden, ohne daß
die Notwendigkeit besteht, das Schneidgerät zu heizen.
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Wenn das Schneidgerät 5 an dem Nutendabschnitt (nicht
dargestellt) von dem Reifen zu entfernen ist, schwenkt das
Betätigungsglied 44 in gleicher Weise das Schneidgerät in der
Abziehrichtung.
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Während des Schneidbetriebs werden der Schlitten, der
Schwenkarm, der Schneidgerät-Halter und das Schneidgerät
unter Beeinflussung durch den Computer 100 nach Fig. 6
bewegt. Für diese Steuerung von Nutzen sind Positionsfühler
wie Kodierer zum Erfassen der Bewegung der Teile der
Vorrichtung 101 durch die Motoren, und ein Spannungsfühler, um die
mechanische Spannung zu erfassen, die auf das Schneidgerät
einwirkt (eine mit einem solchen Spannungsfühler
ausgerüstete
Ausführung wird später beschrieben). Die
Erfassungssignale als Steuerfaktoren werden der Datensteuereinheit
zugeführt, wodurch optimale Schneidbedingungen (z. B.
Schneidgeschwindigkeit bei der vorliegenden Ausführung) bestimmt
werden, um einen glatten Schneidbetrieb fortzusetzen.
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Die vorliegende Erfindung kann so abgewandelt werden, daß
die Armstützwelle 38 für den Schwenkarm 4 an dem Stützrahmen
32 vertikal angebracht wird, um das Schneidgerät 5
unmittelbar neben dem Reifen 6 zu positionieren.
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Die vorstehend beschriebene erste Ausführung bezieht sich
auf Nuten von Reifen ohne Erwärmung des Schneidgeräts,
während eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung ein
entsprechendes Mittel zum Heizen des Schneidgeräts 5
enthält. Diese Ausführung besitzt den Vorteil, daß das
Schneidgerät mit einer höheren Geschwindigkeit mit größerer Schärfe
schneiden kann, als wenn das Schneidgerät nicht beheizt
wird. Bei Erhitzen schneidet das Schneidgerät Nuten leicht
ohne Schwenken, wenn es jedoch zum Schneiden veranlaßt wird,
beginnt das Schneidgerät mit weiter erhöhter Geschwindigkeit
zu schneiden, und das hat den Vorteil, daß der Nachteil
vermieden wird, daß infolge des Ausbrennens des Schneidgeräts
vor dem Schneiden die Schneidgerät-Lebensdauer vermindert
wird.
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Fig. 8 zeigt die elektrische Schaltung des Heizmittels, bei
dem die Primärwicklung eines Transformators T mit einer
Wechselstrom-Versorgung über Relaiskontakte R1 bis R5 verbunden
ist. Das Schneidgerät 5 ist an der Sekundärwicklung des
Transformators über einen Stromwandler CT angeschlossen, der
eventuell aufdrehende Unterbrechungen überprüft, um ein
Versagen des Schneidgeräts zu erfassen.
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Wenn das Schneidgerät 5 zu beheizen ist, wird der
Relaiskontakt R1 geschlossen und einer der Relaiskontakte R2 bis R5
geschlossen. Der Strom durch das Schneidgerät 5 steigt an,
um eine größere Erwärmung durch das Schneidgerät ergeben,
wenn der geschlossene Relaiskontakt vom Kontakt R5 zum
Kontakt R2 hin verschoben wird. Die Relaiskontakte werden
unmittelbar vor dem Schneidvorgang geschlossen, um das
Schneidgerät 5 aufzuheizen und in den Reifen einschneiden zu lassen.
Bei Vollendung des Schneidbetriebs, d. h. unmittelbar bevor
das Schneidgerät 5 aus dem Reifen an die Luft ausgehoben
wird, werden die Relaiskontakte geöffnet, wodurch ein
Ausbrennen des Schneidgeräts verhindert werden kann. Die Größe
des Stroms durch das Schneidgerät 5 wird durch den
Stromwandler CT überprüft, und wenn eine Stromunterbrechung
stattfindet, wird ein Alarm gegeben, um ein Versagen des
Schneidgeräts 5 anzuzeigen.
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Durch das Schneidgerät können Reifen mit Heizen genutet
werden und mit einer gleichartigen Schwenkbewegung durch
Steuern des Klingentemperatur-Steuermittels (Fig. 6), das
eine Stromgrößen-Veränderungsschaltung besitzt und in der
Nutvorrichtung 101 enthalten ist, gemäß einer Programmierung
des Computers 100 (Fig. 6).
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Nach einer dritten Ausführung der Erfindung wird die eben
beschriebene zweite Ausführung weiter mit Mittel zum Erfassen
von auf das Schneidgerät einwirkende mechanische Spannungen
versehen, um die Temperatur und/oder die
Betätigungs-Geschwindigkeit des Schneidgeräts aufgrund des
Erfassungssignals von dem Spannungserfassungsmittel optimal zu steuern.
Diese Ausführung wird mit Bezug auf Fig. 9 bis 11
beschrieben. Fig. 9(a) und (b) zeigen einen Klingenspannungsfühler
53, beispielsweise vom Meßstreifentyp, in Kontakt mit dem
Halterabschnitt des Schneidgeräts 5. Über Leitungsdrähte 54
wird das Erfassungssignal von dem Fühler von der
Nutvorrichtung 101 (Fig. 6) zu einer
Universal-Eingangs/Ausgangs-Einheit (Fig. 6) im Computer 100 eingespeist.
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Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm zum Steuern der
Klingentemperatur und/oder der Betriebs-Geschwindigkeit beim Nuten durch
Ausführen der vorbestimmten Berechnungen, wie später
festgestellt, aufgrund des Erfassungssignals von dem
Spannungsfühler
und Ausführung eines Interrupt-Vorgangs mit bestimmtem
Intervall.
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Die Steuerung aufgrund der Spannungserfassung beruht
grundsätzlich auf Steuerung der Schneidgerät-Heiztemperatur und
-Betriebsgeschwindigkeit, so daß die Temperatur des Gummis
um die Klinge auf einen Wert unter 200ºC gehalten wird (d. h.
einer Temperatur, die noch keine Beschädigung des Gummis
verursacht und einen scharfen Schnitt sicherstellt).
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Zuerst werden die für die Steuerung festzusetzenden Werte
durch die folgenden Vorgänge bestimmt.
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1) Für jeden Reifen mit unterschiedlichen
Laufstreifengemischen wird ein Nutversuch ausgeführt unter Benutzung eines
Fühlers zum Messen der Gummitemperatur um die Klinge, eines
Klingenspannungsfühlers, eines
Schneidgerät-Betriebsgeschwindigkeits-Meßinstruments und eines
Klingenheizungs-Temperaturmeßinstruments zum Messen dieser Temperaturen,
Schneidgerät-Betriebsgeschwindigkeiten (VA, VB, VC, . . .) und
Klingenspannungswerte und zum Aufstellen der Beziehung zwischen der
Gummitemperatur um die Klinge, dem Klingenspannungswert und
der Schneidgerät-Betriebsgeschwindigkeit, wie in Fig. 11(a)
gezeigt und der Beziehung zwischen der Klingenheiztemperatur
(tA, tB, tC, . . .), dem Klingenspannungswert und der
Klingenbetriebsgeschwindigkeit nach Fig. 11(b), und die genannten
Beziehungen, wie sie in Fig. 11 (2) (b) gezeigt sind, sind
auf eine inverse Proportion oder eine Exponentialfunktion
gegründet.
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2) Eine optimale Gummitemperatur (unter 200ºC) t1 um die
Klinge wird wahlweise für jede zu schneidende Nutform (oder
für jede Schneideinheit (in der gleichen Richtung))
bestimmt. Die Temperatur t1 hängt ab von der Gummimasse, dem
Schneidgerät-Abbrechverhältnis, den Schneidbedingungen
(rasches oder langsames Schneiden) usw. Die
Schneidgerät-Heiztemperatur und -Betriebsgeschwindigkeit sind so zu steuern,
daß die Gummitemperatur um die Klinge bei einem konstanten
Wert t1 ist.
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3) Mit Bezug auf Fig. 11(a) wird die optimale
Gummitemperatur t1 um die Klinge festgesetzt in Hinsicht auf einen
optimalen Klingenspannungswert τ1 (im Falle der
Anfangs-Betriebsgeschwindigkeit VB). Die Anfangs-Betriebsgeschwindigkeit
wird durch die Form der Nut (Tiefe, Breite, gerade oder
gekrümmt) bestimmt.
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4) Mit Bezug auf Fig. 11(b) wird eine optimale
Klingenheiztemperatur tB bestimmt, die den optimalen
Klingenspannungswert τ1 ergibt (bei der Anfangs-Betriebsgeschwindigkeit VB).
Die Temperatur tB ist ein für Computersteuerung
einzustellender Zustand.
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Die Steuerung aufgrund der festgesetzten Werte kann durch
drei Verfahren bewirkt werden, d. h. einem ersten Verfahren
105, bei dem die Klingenheiztemperatur verändert wird,
während die Schneidgerät-Betriebsgeschwindigkeit bei einem
konstanten Wert bleibt, einem zweiten Verfahren 106, bei dem
die Schneidgerät-Betriebsgeschwindigkeit verändert wird bei
konstant gehaltener Schneidgerät-Heiztemperatur
(einschließlich dem Fall, daß das Schneidgerät nicht beheizt wird) und
einem dritten Verfahren 107, bei dem die
Schneidgerät-Heiztemperatur und die Betriebsgeschwindigkeit verändert werden,
wie in Fig. 10 gezeigt. Durch diese Steuerverfahren können
die Gummitemperatur um die Klingen, mit anderen Worten der
(mechanische) spannungswert bei einer konstanten
(vorbestimmten) Größe gehalten werden.
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Die Temperatur des Schneidgeräts wird durch das
Klingentemperatur-Steuermittel gesteuert mit Hilfe der
Stromwert-Änderungsschaltung, die bereits mit Bezug auf die zweite
Ausführung beschrieben wurde. Die Betriebsgeschwindigkeit ist
durch eine Positions-Steuereinheit und durch eine
Servo-Steuereinheit (Fig. 6) des Mikrocomputers 100 beeinflußbar. Die
Steuerung wird nicht nur während des Nutens bewirkt, sondern
auch während der Schwenkbewegung (zu Beginn und Ende des
Schneidvorgangs).
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Die Temperatur der Schneidklinge, d. h. die Größe des durch
die Klinge hindurchzuleitenden Stromes und die
Betriebsgeschwindigkeit der Klinge zum Beginnen eines Schneidvorganges
sind Werte, die entsprechend der Gummitemperatur, der
Zusammensetzung der Gummimischung, der Form der auszubildenden
Nut usw. vorher festgesetzt werden. Diese Werte werden in
der angegebenen Weise in einem bestimmten Zeitabstand
errechnet aufgrund der erfaßten Spannung.
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Die drei Verfahren 105, 106 und 107 werden einzeln mit Bezug
auf Fig. 12(a), (b) und (c) beschrieben.
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1) Erstes Verfahren, bei dem die Heiztemperatur verändert
und die Klingen-Betriebsgeschwindigkeit konstant gehalten
wird.
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Nach Fig. 12(a) (ähnlich Fig. 11(a)) sei angenommen, daß der
festgesetzte Spannungswert gleich τ1 ist, und der erfaßte
Spannungswert 72 (dasselbe wie nachher). Falls τ2 > τ1, wird
die Klingenheiztemperatur um eine kleine
Temperatur-Differenz Δt erhöht zwischen dem gegenwärtigen Wert und der
optimalen Heiztemperatur (eingestellter Wert). Die
Klingenheiztemperatur erreicht deshalb den eingestellten Wert und die
Spannung wird auch auf den eingestellten Wert korrigiert, so
daß die Gummitemperatur auf einem vorbestimmten konstanten
Pegel gehalten wird. Dieses Verfahren steuert nur die
Schneidtemperatur und stellt so eine einfache Nutsteuerung
sicher.
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2) Zweites Verfahren, bei dem die Betriebsgeschwindigkeit
verändert und die Heiztemperatur konstant gehalten wird.
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Wie in Fig. 12(b) (aus Fig. 11(b) bestimmt) zu sehen, wird,
falls τ2 > τ1, die Betriebsgeschwindigkeit um die kleine
Geschwindigkeits-Differenz ΔV zwischen der gegenwärtigen
Geschwindigkeit und der optimalen Betriebs-Geschwindigkeit
(eingestelter Wert) vermindert. Dadurch kann die
Betriebsgeschwindigkeit den eingestellten Wert erreichen und der
Spannungswert wird auf den eingestellten Wert korrigiert, so
daß die Gummitemperatur bei dem vorbestimmten konstanten
Wert gehalten wird. Das Verfahren ist besonders für
Gummigemische geeignet, die zu einem Schaden infolge Erhitzung
neigen.
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3) Drittes Verfahren, bei dem sowohl die Heiztemperatur als
auch die Betriebsgeschwindigkeit verändert werden.
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Wenn τ2 > τ1, wie in Fig. 12(c) gezeigt, wird die
Heiztemperatur um Δt erhöht, und die Betriebsgeschwindigkeit wird um
ΔV vermindert. Dieses Verfahren sichert eine Steuerung mit
größerer Genauigkeit als die Verfahren (1) und (2).
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Die drei Steuerverfahren 105, 106 und 107 mit den
vorstehenden Berechnungen ermöglichen es dem Schneidgerät, den
Reifengummi mit verbesserter Schärfe und verminderter Beschädigung
des Gummis zu schneiden und ergeben eine verbesserte
Lebenszeit für das Schneidgerät. Das zweite und das dritte
Verfahren 106 und 107 steuern den Schneidbetrieb mit höherer
Genauigkeit.
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Außer diesen Steuerverfahren kann eine PID (Proportional-,
Integral-, Differential-)Steuerung angewendet werden
aufgrund des erfaßten Spannungswertes, um eine Steuerung mit
verbesserter Genauigkeit zu erzielen.
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So schafft die vorliegende Erfindung einer Vorrichtung zum
Nuten eines Reifens eine Primärstruktur, welche umfaßt ein
an einem Stützrahmen angebrachtes Schneidgerät und eine
Reifenstützwelle zum drehbaren Abstützen des Reifens, die
zueinander in Querrichtung parallel zur Welle und in einer
Richtung senkrecht zur Welle bewegbar sind, eine von dem
Stützrahmen abstehende Armstützwelle, einen an der Armstützwelle
fest angebrachten Schwenkarm, einen Schneidgerät-Halter an
dem Schwenkarm, der rechtwinklig zu der Achse der
Armstützwelle
angeordnet ist, und ein an dem Schneidgerät-Halter
angebrachtes Schneidgerät, wobei die Schneidposition des
Schneidgeräts an der Achse liegt. Die Vorrichtung ist
deswegen geeignet, veränderbare Nutmuster nach einem
vereinfachten Steuerprogramm auszubilden und ist insgesamt nicht sehr
kostenaufwendig. Wenn das Schneidgerät in der
Schneidrichtung ohne Heizung schwenkbar ist, können Schwierigkeiten,
wie ein Verschmoren des Reifens, ein Zusammenfallen der
genuteten Abschnitte und eine Beschädigung des Schneidgeräts
vermieden werden. Wenn das Schneidgerät beim Heizen schwenkbar
gemacht wird, beginnt das Schneidgerät den Schneidvorgang
mit höherer Geschwindigkeit bei reduziertem Auftreten von
Ausbrennen der Klinge.
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Die Klingentemperatur und/oder -Geschwindigkeit kann
gesteuert werden aufgrund der Größe der erfaßten mechanischen
Spannung, so daß die Gummitemperatur um die Klinge bei einem
Optimalwert gehalten wird. Das ermöglicht es der
Schneidvorrichtung, den Reifengummi mit erhöhter Schärfe und
verringerter Beschädigung des Gummis zu schneiden, wodurch auch eine
verlängerte Lebensdauer des Schneidgeräts erreicht wird.