VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON VORMATERIAL FÜR FAHRZEUGREIFEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vormaterial für Fahrzeugreifen.

Bei der Herstellung von Fahrzeugreifen ist bekannt, den Laufstreifen oder andere Bauteile des Fahrzeugreifens als Vormaterial mit einem Extruder herzustellen. Besonders bei der Herstellung des Laufstreifens und der Seitenteile als Vormaterial ist es wichtig, dass die mit dem Extruder herstellte Materiallage das vorgegebene Materialgewicht und die entsprechenden Abmessungen einhält. Signifikante Abweichungen im Materialgewicht führen im Allgemeinen zu einem Materialausschuss. Das Gleiche gilt für den Fall, wenn der hergestellte Materialstreifen nicht die vorgegebenen Abmessungen einhält. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem

Fahrzeugreifen mit einer hohen Fertigungsqualität hergestellt werden können.

Insbesondere sollen bei der Herstellung mit einem Extruder die Vormaterialien eine hohe Fertigungsqualität besitzen. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Schritten:

a) Herstellen einer extrudierten Materiallage aus Elastomermaterial mit mindestens zwei parallel betriebenen Extrudern,

wobei die Materiallage im Querschnitt nach dem Extrusionsprozess

Materialbereiche mit unterschiedlichen Gummimischungen aufweist,

wobei das Querschnittsprofil der Materiallage mit einem Extruderkopf geformt wird,

b) Aufnahme der extrudierten Materiallage durch ein Transportmittel, c) Weiterleiten der Materiallage zu einer Messvorrichtung zur Kontrolle des Querschnittsprofil der Materiallage,

wobei die Messvorrichtung ein berührungsloses Messverfahren umfasst, d) Kontinuierliches Vermessen und Analysieren des Querschnittsprofils der Materiallage mit dem berührungslosen Messverfahren,

wobei das Querschnittsprofil in eine Vielzahl von Segmentflächen unterteilt wird und jeweils mit einem automatisierten Verfahren charakteristische Werte der einzelnen Segmentflächen ermittelt werden,

e) Vergleich der ermittelten charakteristischen Werte der einzelnen Segmentflächen mit vorgegeben Toleranzbereichen,

wobei die Auswertung der charakteristische Werte in Form von Meßdaten mit einer zentraler Steuerung erfolgt,

f) Durchführung einer Regelung an mindestens einem der Extruder,

wenn die gemessenen charakteristische Werte der einzelnen Segmentflächen der

Materiallage jeweils vorgegebene Toleranzbereiche verlassen,

wobei jede Segmentfläche ein Extruder zugeordnet ist und an den jeweils zugeordneten Extrudern der Volumenausstoß erhöht oder reduziert wird, wodurch das Querschnittsprofil der Materiallage nachfolgend wieder auf die vorgegeben Abmessungen für die Materiallage gebracht wird,

wobei verschiedene qualitätsrelevante Kriterien gegeneinender abgewogen, priorisiert und mit unterschiedlichem Ansprech verhalten beeinflusst werden können,

g) Weitertransport und Weiterverarbeitung der Materiallage mit weiteren Schritten.

Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das

erfindungsgemäße Verfahren Vormaterialien für Fahrzeugreifen mit einer hohen

Fertigungsqualität hergestellt werden. Direkt nach dem Verlassen der Materiallage aus dem Extruderkopf erfolgt eine Kontrolle der Abmessungen der Materiallage mit einem berührungslosen Messverfahren (z.b. einem Laser- Lichtschnittverfahren). Mit dem

Lichtschnittverfahren lässt sich das Querschnittsprofil der Materiallage mit einer hohen Genauigkeit kontinuierlich ermitteln. Bei einer signifikanten Abweichung der gemessenen Abmessungen von den vorgegebenen Abmessungen erfolgt ein entsprechender

Regeleingriff. Bei diesem Regeleingriff wird nur der Extruder geregelt, der zu der entsprechenden Abweichung des Querschnittsprofils geführt hat. Insbesondere bei Vormaterialien, die im Querschnitt aus mehreren Gummimischungen bestehen, ist eine gezielte Regelung der einzelnen Extruder wichtig, um eine hohe Fertigungsqualität für die Vormaterialien zu erreichen. Mit der entsprechenden Regelung lässt sich gewährleisten, dass die Materiallage kontinuierlich ein gleich bleibendes Material gewicht und die vorgegebenen Abmessungen einhält.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei den Schritten d) bis f) als charakteristischer Wert die jeweilige Flächenabmessung der Segmentflächen ermittelt und ausgewertet wird.

Die Segmentflächen können jeweils einem speziellen Extruder zugeordnet werden. Bei einer Abweichung der Flächenabmessung von einer vorgegebenen Flächenabmessung kann die zentrale Steuerung direkt eingreifen und den Volumenfluss an dem

entsprechenden Extruder einstellen, sofern dieser Eingriff nicht zu einer unzulässigen Abweichung eines anderen Qualitätskriteriums führt (wie z.B. einer Überschreitung des Gewichts pro Meter oder der Gesamtbreite des extrudierten Profils).

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das berührungslose Messverfahren (9) ein Lichtschnittverfahren umfasst.

Dadurch erfolgt die Vermessung der Materiallage mit einer hohen Genauigkeit.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei den Schritten d) bis f) als charakteristische Werte die Breiten- und/oder Höhenabmessungen der einzelnen Segmentflächen ermittelt und ausgewertet werden.

Die Breiten- und Höhenabmessungen der einzelnen Segmentflächen sind ebenfalls einfach zu ermittelnde Messgrößen, mit denen geometrische Abweichungen detektiert werden können. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei den Schritten d) bis f) einzelne charakteristische Werte addiert und anschließend die ermittelte Summe ausgewertet wird.

Auf diese Weisen lassen sich ebenfalls Abweichungen von vorgegebenen Sollwerten einfach ermitteln.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine zusätzliche Messvorrichtung zur Kontrolle der hergestellten Materiallage vorgesehen ist, wobei die zusätzliche Messvorrichtung eine Meterwaage umfasst mit der das

Materialgewicht der Materiallage auf einem Fördersystem kontinuierlich in bestimmten Zeitabschnitten ermittelt und mit vorgegebenen Toleranzbereichen verglichen wird.

Das Materialgewicht der Materiallage ist eine wichtige Messgröße, um die

Fertigungsqualität der Materiallage zu überwachen. Dieses Kriterium wird mit den anderen qualitätsrelevanten, gemessenen Kennwerten verglichen und ein Regeleingriff wird unternommen, welcher in keinem Zielkonflikt zu einem der bedeutenden Eigenschaften steht.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messdaten der Meterwaage an die zentrale Steuerung weitergeleitet und die Messdaten ebenfalls bei der Regelung der einzelnen Extruder berücksichtigt werden.

Die Messdaten der Meterwaage werden bei der Regelung der einzelnen Extruder mit einer hohen Priorität berücksichtigt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Schritt a) mit dem Extruderkopf ein Materialstreifen erzeugt wird, wobei der Materialstreifen im Querschnitt ausgeprägte Kanten und/ oder Ecken aufweist.

Auf diese Weise wird die Aufteilung des Querschnittsprofils in einzelne Segmentflächen erleichtert. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Materialstreifen mit einem Extruderkopf erzeugt wird, wobei 5 parallel arbeitende Extruder mit dem Extruderkopf verbunden sind.

Auf diese Weise lässt sich eine Materiallage erzeugen, die im Querschnittsprofil bis zu fünf unterschiedliche Gummimischungen aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem Verfahren ein Laufstreifen für einen Fahrzeugreifen hergestellt wird.

Insbesondere bei der Herstellung von Laufstreifen ist es wichtig, dass dieser im

Querschnitt aus unterschiedlichen Gummimischungen besteht.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem Verfahren eine Seitenwand für einen Fahrzeugreifen hergestellt wird. Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2 und 3: einen extrudierten Materialstreifen in Form eines Laufstreifens in der

Querschnittsansicht

Fig. 4: den Laufstreifen in unterschiedliche Segmentflächen unterteilt

Fig. 5: ein beispielhaftes Messdiagramm.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem Verfahren werden fünf parallel arbeitende Extruder 19, 21, 22, 23 und 24 eingesetzt. Alle fünf Extruder sind mit dem Extruderkopf 16 verbunden, mit dem die

Materiallage 8 in Form eines Laufstreifens hergestellt wird. Durch die Verwendung der fünf parallel arbeitenden Extrudern lassen sich an dem Materialstreifen 8 ein

Querschnittsprofil erzeugen, welches fünf unterschiedliche Gummimischungen umfasst.

Nach dem Austritt des Materialstreifens aus dem Extruderkopf wird der Materialstreifen 8 mit dem Lichtschnittverfahren 9 vermessen. Das Lichtschnittverfahren umfasst ein

Abtasten der Materialoberfläche des Materialstreifens 8 mit einem Laser. Anschließend wird aus den ermittelten Messdaten das entsprechende Querschnittsprofil des

Materialstreifens 8 ermittelt. Entsprechende charakteristische Werte 25, wie beispielsweise die Flächenabmessung von bestimmten Segmentflächen des Materialstreifens werden anschließend an die zentrale Steuerung 20 oder eine übergeordnete Steuerung

weitergeleitet. Bei einer Abweichung der charakteristischen Werte von vorgegebenen Sollwerten erfolgt ein Regelungseingriff, der den Volumenausstoß an einem der fünf Extruder anpasst. Beispielsweise kann der Fall eintreten, dass die Randbereiche des Materialstreifens zu kleine Höhenabmessungen aufweisen. Über einen entsprechenden Regelungseingriff würde die zentrale Steuerung 20 diese Information erhalten und anschließend an dem entsprechenden Extruder den Volumenausstoß erhöhen. Denkbar ist ebenfalls die Situation, dass an mehreren Extrudern gleichzeitig ein entsprechender Regelungseingriff erforderlich ist, um wieder das vorgegebene Querschnittsprofil für den Materialstreifen zu erreichen. Nachdem der Materialstreifen 8 mit dem

Lichtschnittverfahren 25 vermessen wurde, erfolgt eine Kontrolle des Materialgewichtes mit der Meterwaage 10. Das Materialgewicht ist ebenfalls eine wichtige Messgröße, die an die zentrale Steuerung 20 weitergeleitet wird. Im Normalfall wird die Materiallage 8 mit einer konstanten Fördergeschwindigkeit 27 weiter gefördert. Im Endbereich der

Vorrichtung erfolgt ein Schneidvorgang, der den Materialstreifen in vorgegebene

Abschnitte zerteilt.

Die Figur 2 zeigt die Materiallage 8 in Form eines Laufstreifens im Querschnitt. Der Lauf streifen besitzt eine Gesamtbreite 6 und eine Schulterbreite 28.

Die Figur 3 zeigt den Laufstreifen 8 im Querschnittsprofil. Der Laufstreifen weist im Querschnitt fünf unterschiedliche Gummimischungen 1 bis 5 auf. Das Base-Bauteil 1 des Laufstreifens 8 befindet sich im Wesentlichen auf der Unterseite. Die seitlichen Bauteile des Laufstreifens 8 werden ebenfalls durch spezielle Gummimischungen gebildet.

Weiterhin umfasst der Laufstreifen 8 eine rechtes Cap-Bauteil 3, ein mittleres Cap-Bauteil 4 und ein linkes Cap-Bauteil 5, die ebenfalls aus speziellen Gummimischungen gebildet werden. Die Figur 4 zeigt das Querschnittsprofil des Laufstreifens 8, nachdem es von dem

Lichtschnittverfahren vermessen wurde. Bei dieser Vermessung wird das

Querschnittsprofil beispielsweise in fünf unterschiedliche Segmentflächen 48 bis 52 unterteilt. Jeder Segmentfläche werden einzelne charakteristische Werte zugewiesen, wie sie in der Figur dargestellt sind. Die Flächenabmessung 29 ist die Flächenabmessung des linken Bauteiles des Lauf Streifens. Außerdem hat die dargestellte Segmentfläche eine mittlere Höhenabmessung 34 und die Breitenabmessung 39. Die zweite Segmentfläche 49 besitzt die Flächenabmessung 30 sowie die Höhenabmessung 35 und die

Breitenabmessung 40. Jede der dargestellten fünf Segmentflächen besitzen im

Allgemeinen unterschiedliche charakteristische Werte bzw. Abmessungen 29 bis 43.

Die Figur 5 zeigt ein Beispiel für eine Regelung der fünf Extruder. Auf der Abszisse ist die Zeit in Sekunden aufgetragen. Auf der Ordinate sind die Messdaten der Meterwaage und des Lichtschnittverfahrens aufgetragen. Die oberste Linie zeigt den Messdaten verlauf 44 der Meterwaage. Bis zum Zeitpunkt ti wird mit der Meterwaage gemessen, dass das Materialgewicht der Materiallage kontinuierlich abgenommen hat. Zum Zeitpunkt 24 erfolgt der Regelungseingriff mit der zentralen Steuerung. Bei diesem Regelungseingriff wird einer der entsprechenden Extruder so eingestellt, dass der Volumenausstoß an diesem Extruder erhöht wird. Die zweite Linie zeigt den Messdaten verlauf 45 der Summe der Breitenabmessungen 40, 41 und 42. Über diese Messdatenerfassung kann ebenfalls eine Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert selektiert werden. Die dritte Linie zeigt den Messdatenverlauf 46 der Flächenabmessung 31. Dieser Messdatenverlauf zeigt ebenfalls eine erhebliche Abweichung vom vorgegebenen Sollwert. Durch eine

Auswertung der drei Messdaten Verläufe 44, 45 und 46 lässt sich automatisiert feststellen, an welchem der fünf Extruder ein Regelungseingriff zu erfolgen hat. Anschließend wird der Volumenstrom an dem jeweiligen Extruder erhöht, damit nach dem Zeitpunkt ti wieder der vorgegebene Sollwert für das Querschnittsprofil und das Materialgewicht erreicht wird. Bezugszeichenliste

(ist Teil der Beschreibung)

1 Base-Bauteil des Laufstreifens

2 Seitliche Bauteile des Laufstreifens

3 Rechtes Cap-Bauteil des Laufstreifens

4 Mittleres Cap-Bauteil des Laufstreifens

5 Linkes Cap-Bauteil des Laufstreifens

6 Gesamtbreite des Laufstreifens

7 Schneidvorrichtung

8 Materiallage in Form eines Laufstreifens im Querschnitt

9 Berührungsloses Messverfahren zur Messung des Querschnittprofiles (z.B. Lichtschnittverfahren)

10 Meterwage

11 Förderstrecke

12 Stückgewichts waage oder Meterwaage

13 Messvorrichtung nach Schneidprozess

14 Extrudersystem mit 5 Extrudern

15 Fließkanal bzw. Endteil des ersten Extruders

16 Extruderkopf

17 Bauteil des Extruderkopf

18 Bauteil des Extruderkopf

19 Erster Extruder

20 Zentrale Steuerung (Controller)

21 Zweiter Extruder

22 Dritter Extruder

23 Vierter Extruder

24 Fünfter Extruder

25 charakteristische Werte der Segmentflächen

26 Metergewicht der Materiallage

27 Transportgeschwindigkeit der Materiallage 28 Breite der Schulter des Laufstreifens

29 Flächenabmessung des ersten Flächensegmentes der Materiallage

30 Flächenabmessung des zweiten Flächensegmentes der Materiallage

31 Flächenabmessung des dritten Flächensegmentes der Materiallage

32 Flächenabmessung des vierten Flächensegmentes der Materiallage

33 Flächenabmessung des fünften Flächensegmentes der Materiallage

34 Höhenabmessung des ersten Flächensegmentes der Materiallage

35 Höhennabmessung des zweiten Flächensegmentes der Materiallage

36 Höhenabmessung des dritten Flächensegmentes der Materiallage

37 Höhenabmessung des vierten Flächensegmentes der Materiallage

38 Höhenabmessung des fünften Flächensegmentes der Materiallage

39 Breitenabmessung des ersten Flächensegmentes der Materiallage

40 Breitenabmessung des zweiten Flächensegmentes der Materiallage

41 Breitenabmessung des dritten Flächensegmentes der Materiallage

42 Breitenabmessung des vierten Flächensegmentes der Materiallage

43 Breitenabmessung des fünften Flächensegmentes der Materiallage

44 Messdatenverlauf der Meterwage

45 Messdatenverlauf der Summe aus Breitenabmessung 40 bis 42

46 Messdatenverlauf der Flächenabmessung 31

47 Zeitpunkt an dem ein Regelungseingriff mit der zentralen Steuerung erfolgt

48 Segmentfläche 1

49 Segmentfläche 2

50 Segmentfläche 3

51 Segmentfläche 4

52 Segmentfläche 5