Gürtelstreifens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung eines Gürtelstreifens, der ein Mittelteil sowie dreieckartige Endstücke aufweist und der derart auf eine Reifenaufbau- trommel aufgewickelt wird, dass sich die dreieckförmigen Endbereiche mindestens bereichsweise nebeneinander erstrecken.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Gürtelstreifens, der ein Mittelteil sowie dreieckartige Endstücke aufweist und der derart auf eine Reifenaufbautrommel aufgewickelt wird, dass sich die dreieckförmigen Endbereiche mindestens bereichsweise nebeneinander erstrecken.

Zur Herstellung von Gürtelreifen vorgesehene Gürtelstreifen werden einer Reifenaufbautrommel typischerweise unter Verwendung von sogenannten Gürtelservern zugeführt. Der Gürtelserver ist dabei quer zu seiner Transportrichtung positionierbar. Dies wird dafür genutzt, dass nach einer Fixierung mindestens eines Teiles eines vorderen dreieck- förmigen Bereiches des Gürtelstreifens im Bereich eines hinter dem Gürtelserver zur Reifenaufbautrommel führenden Transportweges durch eine Querverstellung des Gürtelservers ein Ausgleich von Formabweichungen des Gürtelstreifens von einer idealen rechteckförmigen Form des Mittelteiles vorgenommen werden kann.

Typischerweise erfolgt hierbei eine sogenannte Mittenregelung oder eine Kantenregelung. Die jeweilige Position wird unter Verwendung von optischen Sensoren, beispielsweise von CCD-Kameras, erfasst . Die vorstehend beschriebene Formkorrektur für die Gürtelstreifen hat sich bei der Herstellung von Reifen, die zur Verwendung bei PKW s vorgesehen sind, bewährt. Bei der Herstellung von Reifen, die für die Verwendung bei Lastkraftwagen vorgesehen sind, bestehen jedoch besondere Anforderungen aufgrund der Dimensionierungen der Gürtelstreifen. Hier führen das vorstehend genannte Verfahren sowie die entsprechende Vorrichtung noch nicht immer zu optimalen Ergebnissen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, das eine verbesserte Ausrichtung des Gürtelstreifens unterstützt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens einer der dreieckförmigen Bereiche mindestens bereichsweise hinsichtlich seiner Ausrichtung verändert wird.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass eine verbesserte Ausrichtung des Gürtelstreifens unterstützt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens einer der dreieckförmigen Bereiche mindestens bereichsweise hinsichtlich seiner Ausrichtung verändert wird .

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungs- mäße Vorrichtung wird die Ausrichtung von Gürtelstreifen unterstützt, die insbesondere zur Herstellung von Reifen für Lastkraftwagen vorgesehen sind. Der Trend bei derartigen Reifen geht zu immer kleineren Gürtelwinkeln, derzeit typischerweise minimal in einem Bereich von 15° +/- 1,5°. Derartige kleine Gürtelwinkel führen dazu, dass die Längenausdehnungen der dreieckförmigen Bereiche sehr groß sind im Verhältnis zur Gesamtfläche des Gürtelstreifens. Im Extrem- fall grenzen die beiden dreieckförmigen Bereiche direkt aneinander oder überlappen aneinander in Transportrichtung, ohne zwischenliegenden rechteckförmigen Mittelbereich .

Unter Anwendung des vorliegenden Verfahrens ist es möglich, eine Zusammensetzung des Stoßes der beiden dreieckförmigen Bereiche nach einem Aufwickeln auf die Reifenaufbautrommel in einer ausreichenden Qualität zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden zusammenzusetzenden Materialkanten direkt zueinander ausgerichtet werden. Hierbei wird der aktuell vorhandene Gürtelwinkel in den Sollwert für die betreffende Regelung mit einbezogen.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird somit die größte Wichtigkeit auf die Stoßzusammenwirkung gelegt. Toleranzen im Material führen zu Breitenschwankungen auf der Trommel, die aber symmetrisch zur Mittellinie liegen. Hierdurch werden Anforderungen nach einer höchstmöglichen Qualität der Reifen erfüllt.

Ein aktueller Gürtelwinkel kann messtechnisch auf unterschiedliche Arten ermittelt werden. Beispielsweise können zwei Sensoren verwendet werden, die die Schnittkanten nach einem Schnitt beim Vorwärtstransport erfassen. Vorzugsweise werden aber drei oder mehr Sensoren verwendet, um die Errechnung eines Mittelwertes für den Winkel zu unterstützen. Die Aufhängung eines Sehneidmessers erfolgt seitenbeweglich, um dem Verlauf der Drahtlitzen innerhalb der Winkeltoleranz zu folgen. Die jeweilige Messerauslenkung ergibt zusammen mit der jeweiligen Messerposition, die über einen Servoantrieb vorgegeben und erfasst wird, die erforderliche Information über den aktuellen Winkel.

Um auch Gürtelstreifen mit überlappenden dreieckförmigen Bereichen exakt zentrisch auf der Reifenaufbautrommel anzuordnen, ist es vorteilhaft, die aktuelle Breite bereits in Transportrichtung vor der Schneidvorrichtung zu ermitteln. Hierzu wird eine geeignete Sensorik in Kombination mit einer Wegverfolgung über den Bandantrieb mittels Servomotor verwendet. Gleichzeitig erfolgt auch eine Überwachung der Gürtelbreite auf Maßhaltigkeit.

Vorzugsweise ist daran gedacht, die Transportriemen des Auflegebandes einzeln anzutreiben. Werden Ungleichheiten im Stoßverlauf festgestellt, beispielsweise durch die Messeinrichtung auf der Reifenaufbautrommel, so können diese durch ein geeignetes Verfahren ausgeglichen werden. Es wird hierbei ein entsprechender Offset bei der Vorgabe des Sollwertes für die Regelung als Profil über die gesamte Stoβstelle generiert. Darüber hinaus erfolgt ein Ausgleich durch unterschiedliche Geschwindigkeiten bzw. unterschiedliche Wege der beiden Riemen des Auflegebandes beim Auflegen auf die Trommel. Ziel der Erfindung ist es, einen Gürtelstreifen bestehend aus Spitze, Mittelteil und Spitze, oder in besonderen Fällen ohne paralleles Mittelteil, vollautomatisch so auf eine Aufbautrommel zu bringen, dass der Streifen zentriert und der Stoß geschlossen ist.

Der Gürtelstreifen hat natürlicherweise, auf Grund des Fertigungsverfahrens, eine Breitentoleranz. Auf der Trommel soll die Streifenmitte eine möglichst geringe Abweichung zur Trommelmitte aufweisen. Dadurch erhöht sich die Qualität des Reifens weil die Fertigungstoleranzen minimiert werden .

Die Stoßzusammensetzung des Gürtels muss gemäß den Anforderungen an den Reifen in engen Toleranzgrenzen erfolgen. Üblicherweise wird keinerlei Überlappung der Streifenkanten am Stoß zugelassen. Die Öffnung darf in der Regel eine Gürtelkordteilung nicht übersteigen.

Zur Erfüllung dieser Anforderungen besteht der Gürtelserver im Wesentlichen aus einem Schneideband und einem Auflegeband. Das Schneideband (6) enthält an der Auflauf - seite des Gürtelmaterials eine mechanische Vorzentrierung (7) und die Gürtelschneidvorrichtung (8) . Außerdem ist es seitlich über einen Stellantrieb (9) verschiebbar gelagert. Eine CCD Kamera (10) am Übergang vom Schneideband auf das Auflegeband (11) erfasst die Lage der Streifenkanten bezogen auf die Mitte des Auflegebandes und damit auch auf die Mitte der Aufbautrommel . Die Erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst indem der Gürtel - streifen vom Schneideband auf das Auflegeband gefördert und dabei so ausgerichtet wird, dass seine Streifenmitte auf der Mitte des Auflegebandes liegt und die schräge Kante am Anfang des Gürtel streifens parallel zur schrägen Kante am Ende des Gürtelstreifens positioniert ist. Diese Ausrich ^¬ tung wird beim Übertragen des Gürtelstreifens vom Auflegeband auf die Aufbautrommel beibehalten.

Beim Start eines Vorbereitungszyklus für einen neuen Gürtelstreifen wird die Spitze des vorzentrierten Gürtel - Streifens vom Schneideband in Richtung des Auflegebandes gefördert bis sie von der Zeile der CCD Kamera erfasst wird. Die Kamera erfasst sowohl die gerade als auch die schräge Kante. Die Position der geraden Kante bezogen auf ihren Abstand zur Mitte des Auflegebandes wird nun in einem Regelgerät mit dem Sollwert verglichen. Bei Abweichung des Istwertes vom Sollwert gibt das Regelgerät ein Stellsignal an den Stellantrieb. Dieser verschiebt nun das Schneideband mit dem Gürtelstreifen bis der Istwert mit dem Sollwert identisch ist.

Der Sollwert für die gerade Kante entspricht dem Abstand der halben Streifenbreite von der Mitte des Auflegebandes . Da der aktuelle Streifen auf Grund der Fertigungstoleranzen eine von der Rezept -Breite abweichende aktuelle Breite aufweist, muss der aktuelle Wert bei der Ausrichtung der vorderen Spitze als Sollwert zu Grunde gelegt werden. Dadurch wird die gerade Kante der vorderen Spitze auf den gleichen Abstand zur Mitte des Auflegebandes positioniert wie die Kanten des mittleren Streifenbereiches. Auf diese Weise wird eine Unstetigkeit der geraden Kante am Übergang zwischen der vorderen Spitze und dem Mittelteil des Streifens verhindert. Für die aktuelle Streifenbreite kann der Wert des Streifens genommen werden, der unmittelbar davor verarbeitet wurde. Das ist praktikabel, weil sich die Streifenbreite in einer Rolle Gürtelmaterial in der Regel nur langsam über größere Längendistanzen verändert. Alternativ dazu kann die aktuelle Breite auch am Anfang des Schneidebandes (1) gemessen werden (6) .

Nach der Ausrichtung des Anfangs der vorderen Spitze nach dem Sollwert wird der Gürtelstreifen nun unter stetem Regeln auf das Auflegeband gefahren. Beide Förderer müssen dabei mit der exakt gleichen Geschwindigkeit der Gurtoberfläche fahren, um einen Verzug des Gürtels zu verhindern. Dieses wird z.B. durch die Verwendung von formschlüssigen Zahnriemen als Fördergurt sichergestellt. Während der Ausrichtung nach der geraden Kante wird durch die CCD Kamera ebenfalls die schräge Kante erfasst. Diese Werte über die Lage der schrägen vorderen Kante werden dazu verwendet, die schräge Kante am hinteren Ende des Gürtel - Streifens auszurichten. Aus diesen Werten kann ein Winkel errechnet werden, der als Gerade bei der Ausrichtung der hinteren Schräge als Sollwert fungiert. Alternativ kann die Form der vorderen Schräge abgespeichert werden und diese Form dann als Sollwert für die Ausrichtung der hinteren Schräge verwendet werden.

Bei der Ausrichtung der hinteren Spitze wird abweichend von der Ausrichtung der vorderen Spitze der Ist-Wert der schrägen Kante mit dem oben erwähnten Sollwert aus der Lage der vorderen schrägen Kante im Regelgerät verglichen. Bei Abweichungen erhält der Stellantrieb am Schneideband (1) ein Stellsignal vom Regelgerät. Der Stellantrieb verschiebt nun das Schneideband bis der Ist-Wert gleich dem Soll-Wert ist . Da in diesem Fall nach einer Schrägen bezogen auf die Förderrichtung geregelt wird, ändert sich der Sollwert mit dem Fortschreiten der Fördergurtbewegung stetig.

Während der Ausrichtung der hinteren Spitze wird gleichzeitig die gerade Kante durch die Kamera erfasst . Die Auswertung ermöglicht die Kontrolle, ob der Gürtelstreifen im Spleißbereich bezüglich der Mittenabweichung und der Streifenbreite im zulässigen Toleranzbereich liegt.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Draufsicht auf einen Gürtelstreifen,

Fig. 2 der Gürtelstreifen gemäß Fig. 1 mit einer Veranschaulichung eines rechteckförmigen Mittelteiles sowie dreieckförmiger Endstücke mit zusätzlicher Veranschaulichung von Gürtelwinkeln,

Fig. 3 eine Darstellung einer realen Form eines Gürtelstreifens ohne Formkorrektur in durchgezogenen Linien und einer idealen Kontur in gestrichelten Linien,

Fig. 4 die Idealkontur des Gürtelstreifens gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Darstellung eines Gürtelstreifens mit zusätzlichen Hilfslinien,

Fig. 6 einen Gürtelstreifen mit den in einer Transportrichtung überlappenden dreieckförmigen Bereichen ohne rechteckförmigen Verbindungsteil,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf einen Gürtelserver ,

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Gürtelservers mit zugeordneter Reifenaufbautrommel,

Fig. 9 eine Draufsicht gemäß Blickrichtung IX in Fig. 8 und

Fig. 10 eine Skizze zur Veranschaulichung der Regelungskomponenten . Ein wesentliches Verfahrensmerkmal ist darin zu sehen, dass die Positionierung des dreieckförmigen Bereiches nach einer Streifenkante geregelt wird. Ein Sollwert wird aus einer aktuellen Messung des Streifens bereitgestellt. Falls ein rechteckförmiger Mittelteil am Gürtelstreifen zwischen den dreieckförmigen Bereichen vorhanden ist, kann hieraus der Wert für die Breitenmessung ermittelt werden. Überlappen sich die dreieckförmigen Bereiche, dann wird der betreffende Wert der Breitenmessung aus einer separaten Messung gewonnen .

Es erfolgt eine Erfassung der Lage der Schnittkante gleichzeitig zur Durchführung der Breitenmessung. Die zugeordnete Position der Lage wird abgespeichert.

In einem zweiten Prozessschritt erfolgt eine Zentrierung des Mittelteiles, soweit dieses vorhanden ist. In einem abschließenden Prozessschritt wird das in Transportrichtung hintere dreieckförmige Teil nach der Schnittkante geregelt. Der Sollwert hierfür ist die Schnittkante der Streifenspitze .

Gemäß einem alternativen Verfahren wird die Positionierung des dreieckförmigen Bereiches nach der Schnittkante geregelt. Als Sollwert wird hierzu der aktuelle Gürtelwinkel verwendet. Dieser kann beispielsweise aus einer seitlichen Position des Messers beim Schnitt ermittelt werden. Beim nächsten Prozessschritt erfolgt eine Zentrierung des Mittelbereiches und in einem abschließenden Prozessschritt eine Positionierung der hinteren Spitze in Abhängigkeit von der Schnittkante. Als Sollwert wird wieder der aktuelle Gürtelwinkel analog zur Formkorrektur beim vorlaufenden dreieckförmigen Bereich verwendet.

Gemäß einer weiteren Alternative ist es möglich, das Material des Gürtelstreifens ohne Formkorrektur vom Schneideband auf die Auflegevorrichtung zu fahren. Es wird nur die Lage beim Übergang vom Schneideband zum Auflegeband erfasst. Beim Auflegen des Gürtelstreifens auf die Reifenaufbautrommel wird diese axial verfahren. Sollwert ist hierbei die Schnittkante.

Die Ermittlung des Gürtelwinkels erfolgt vorzugsweise mit drei Sensoren. Ebenfalls vorzugsweise erfolgt eine Messung des Gürtelwinkels hinter der Schneidleiste. Die Erfassung der Breite erfolgt vorzugsweise vor der Schneidleiste.

Ein Beginn der Ausrichtung des dreieckförmigen Bereiches nach der Seitenkante erfolgt unter Berücksichtigung der aktuellen Breite bei einer gleichzeitigen Erfassung der schrägen Schnittseite.

Nach Abschluss der Formkorrektur für den dreieckförmigen Bereich am Streifenanfang wird der Istwert an der Schnittkante als ein Sollwert für die Regelung nach der Schnittkante am Streifenende verwendet. Der Sollwert wird ab diesem Zeitpunkt anhand des messtechnisch ermittelten oder interpolierten Gürtelwinkels vorgegeben. Kurz vor einem Übergang in die Mittenregelung wird die Formkorrektur für den dreieckförmigen Bereich außer Funktion gesetzt und kurz nach dem Übergang die Mittenregelung aktiviert .

Kurz vor einem Übergang in die Kantenregelung des in Transportrichtung hinteren dreieckförmigen Bereiches wird die Regelung wieder deaktiviert und kurz nach dem Übergang erneut aktiviert.

Der Istwert einer schrägen Kante wird als Sollwert verwendet und ab dem betreffenden Zeitpunkt erfolgt anhand des ermittelten Gürtelwinkels eine Berechnung und Verwendung für die weiteren Regelungsvorgänge als Sollwert .

Hinsichtlich der Formkorrektur der dreieckförmigen Bereiche ist insbesondere daran gedacht, zumindest die einander abgewandt angeordneten spitzzulaufenden Endbereiche der Formkorrektur zu unterwerfen, da diese aufgrund Ihrer relativ geringen Materialbreite zu einem besonders starken Verziehen neigen. Im Extremfall können die spitzzulaufenden Endbereiche ohrenartig verlaufen.

Fig. 1 zeigt einen Gürtelstreifen (1) , der ein Mittelteil (2) sowie dreieckartige Endstücke (3, 4) aufweist. Fig. 2 veranschaulicht den Gürtelstreifen (1) gemäß Fig. 1 mit zusätzlich eingezeichneten Bereichen sowie einem Gürtelwinkel (5) .

Fig. 3 zeigt in gestrichelten Linien eine ideale Kontur eines Gürtelstreifen (1) und in durchzogenen Linien eine reale Kontur .

Fig. 4 Veranschaulicht nochmals eine ideale Kontur und Fig. 5 eine ideale Kontur mit zusätzlichen Bereichsdefinitionen.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 6 liegt eine für LKW- Reifen typische Kontur des Gürtelstreifens (1) vor.

Fig. 7 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht für einen Gürtelserver.

Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht des Gürtelservers und Fig. 9 eine Draufsicht auf den Gürtelserver.

Fig. 10 veranschaulicht die einzelnen Komponenten gemäß Fig. 7 bei einer Einbindung in einen Regelkreis zur Durchführung der Ausrichtungsvorgänge.

Zu erkennen sind das Schneidband (6) , das Auflegeband (11) , die Kamera (10) sowie der Stellantrieb (9) . Zusätzlich eingezeichnet sind ein Differenzbildner (12) sowie ein Regelverstärker (13) . Die Kamera (10) ist an einer Auswertungs- einrichtung (14) angeschlossen, die in drei Arbeitsschrit- ten arbeiten kann. In einem ersten Arbeitsschritt wird eine vordere Schräge erfasst und die schräge Kante gespeichert. Es wird dann der Winkel als Soll-Wert für die hintere Schräge gebildet. Alternativ die komplette Form als Sollwert .

In einem zweiten Arbeitsschritt erfolgt eine Ermittlung und Speicherung der Streifenbreite für den Mittelteil. Dies ist der Soll -Wert für die vordere gerade Kante.

In einem dritten Schritt erfolgt eine Ermittlung und Speicherung der hinteren geraden Kante. Dies dient zur Kontrolle der Mittenabweichung und zur Kontrolle der Streifenbreite im Spleißbereich.