CN101421094A - 轮胎的成型装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种轮胎成型机(1)，包括可转动的滚筒(2)，材料带(7)被送至该滚筒(2)。通过运输机(3)将材料带(7)输送至滚筒(2)。借助于第一传感器(9)感测材料带(7)垂直于其运行方向的运动，并将结果传送给位置控制装置(12)。为了补偿由机器或传送导致的误差，在滚筒(2)区域设置至少一个第二传感器(16)，该第二传感器(16)感测材料带(7)垂直于其运行方向的位置。第二传感器(16)的输出信号有效地连接至位置控制装置(12)，从而相应地校正设定值。

Description

轮胎的成型装置和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前述部分所述的轮胎成型方法，以及一种根据权利要求5的前述部分所述的轮胎成型机。

背景技术

EP 0 776 757 B1公开了一种轮胎成型机，该轮胎成型机具有滚筒，在所述滚筒上缠绕有多种材料片。通过运输机将各材料片送至所述滚筒，该运输机由多个相继布置的导辊构成。这些导辊可侧向移动，从而实现对材料片的侧向引导。已经证明，这种轮胎成型机在实践中非常成功，并构成本发明的出发点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎成型机及其操作方法，其优异之处在于能够提高由此制成的轮胎的质量。

本发明的目的通过权利要求1所述的方法和权利要求5的特征部分得以实现。

根据权利要求1所述的方法，通过运输机将材料带传送并带到滚筒上。这样，可以将相同和/或不同的材料带相互叠置以形成所需的轮胎。例如，各材料带可以由橡胶构成，并根据需要使用不同的橡胶混合物。其它的材料带中通常含有钢筋网，以使制成的轮胎具有必要的强度。另外，材料带可以具有纺织织物，其同样可以提高材料的强度，并从而使得轮胎具有长的使用寿命。这些材料带被一个接一个送至滚筒，从而形成径向的叠层。这样，就可以得到所需的轮胎结构。为了实现高生产量，还可以设置交替叠覆材料带的多个滚筒。然而，原则上单个轮胎成型滚筒就足够了。通过运输机把材料带进给到滚筒，该运输机可以是各种各样的。例如，所述运输机可以是独立的多个导辊或多条传送带。材料带在运输机的引导下垂直于其运行方向穿过位置调节器，因而材料带肯定位置正确地在滚筒上运行。此时该位置调节器作用在与材料带运行方向成锐角或直角的任何需要的方向。这样可使材料带发生侧向移动或转动，或者是这两种运动的结合。然而，在实践中发现，机器误差和材料带向滚筒传递中产生的误差会导致位置误差，从而使各条材料带不再是准确地相互排列。在理想的情况下，所有材料带的纵向中心线应该是相互重合的。中心线偏离理想位置会对成品轮胎的平稳行驶或质量造成损害。为了改善叠置的各条材料带之间的定位，在滚筒上感测材料带垂直于其运行方向——也就是说基本在滚筒的轴向上的位置，并将测量值与设定值相比较。该比较结果提供了材料带和滚筒之间的对准误差的绝对值。该比较结果被输入运输机的位置控制装置，这样在下个传送周期中就能考虑到测得的误差并相应地减小该误差。优选对位置控制装置的设定值校正已知误差或其中一部分。在几个生产周期后，该方法使得材料带之间精确地叠加，充分地补偿了所有的机器和传送误差。以这种方式制成的轮胎相应地具有非常精确的结构，并且在平稳行驶和高质量上非常突出。

由于运输机执行下一个周期时需要用到材料带在滚筒上的位置信号，因此材料带的位置、比较结果或控制器的输出信号被存储起来。此时，一旦送入下一条材料带，所述的存储信号就会作用于运输机的位置调节器。这样，至少滚筒的位置误差得到了补偿。为了同样补偿传递误差和运输机的误差，当同一个运输机执行其下一个传送周期时，存储的信号才会对其起作用。还可以保存该信号直至下个轮胎的同一工作步骤结束。这涉及到为每个运输机存储至少一个信号。运输机的位置调节器仅受到由该运输机所输送的材料带的信号的作用。这样，对各个运输机的误差分别进行校正，而不会相互影响。如果设置有多个滚筒，优选为每个滚筒和运输机的组合存储至少一个信号，以对滚筒的功能进行校正。

根据权利要求2，优选首先将比较结果输入到控制器，该控制器的输出信号被输入到运输机的位置调节器。这样使得位置调节器的作用最优化。通过选择适当的控制增益，实际上可以完全补偿材料带在滚筒上的位置误差。通过控制，逐个周期地调整运输机的位置调节器的设定值，从而对现存的误差进行最佳补偿。

根据权利要求3，已经证实P(比例)、PI(比例积分)或PID(比例积分微分)功能是成功的控制方法。在最简单的情况下，仅使用精细比例控制，通常已经可以带来令人满意的控制效果。P(比例)控制器的比例因数优选略小于1，以避免控制系统发生振荡。实践证明，比值大约为0.3至0.8时效果良好。为了更好的校正现存的机器误差，而又不导致发生振荡，已经证实在控制作用中增加积分项是十分有效的，从而形成了PI(比例积分)控制器。在特别困难的控制情况下，还可以加入微分项，由此共同实现PID(比例积分微分)作用。

由于控制方法取决于机器周期，因此适宜根据权利要求4，将控制器构造为数字控制器，以运输机的周期作为控制器的时钟。当使用这种数字控制器时，原则上实现控制作用的方法与使用模拟控制器时类似。然而，通过存储以前的值并对存储信息进行数学函数运算，以实现例如为积分器和微分器这样取决于时间的步骤。通常根据固定的时钟来运行这些数学运算。然而在目前的情况下，更适宜将运输机的机器周期用作时钟。对于控制而言，一个特定的运输机输送材料带所需的时间是无关紧要的。重要的是，当同一运输机向滚筒输送下一材料带时，可使用获得的校正信息。对此最简单的实现方法是，将运输机的机器周期用作控制器的时钟。例如，当控制器要进行积分作用时，仅将输入信号乘以给定的系数，并将乘积与同一运输机的上个机器周期所测定的输出值相加。

根据权利要求5所述的轮胎成型机包括可转动的滚筒，材料带可被供应至送到该滚筒上。此时，材料带被铺设在滚筒的外周上，从而可以得到形成轮胎所需的层结构。各材料带优选由橡胶、钢筋网或纺织织物构成。通过运输机来输送材料带，该运输机可以由辊轨或传送带构成。

运输机配备有至少一个传感器，该传感器感测材料带垂直于其运行方向的运动。该传感器也可以感测材料带的中心标记。作为选择，也可以检测材料带的边缘。由于材料带的宽度已知，这样就可以明确地测定材料带的运动。还可以设置至少两个传感器，对材料带的双侧边缘进行感测。这样就可以与材料带宽度无关地测定其中心位置。该运输机还可以具有用于材料带的位置调节器，通过该位置调节器使材料带在垂直于材料带运行方向的方向上对齐。在最简单的情况下，传送带或导轨垂直于材料带的运行方向移动，从而实现所需的材料带对齐。为了补偿滚筒的位置误差和材料带传递至滚筒时产生的过渡误差，在滚筒区域中设置至少一个第二传感器。该第二传感器感测材料带垂直于其运行方向位置，并从而能够测定材料带在滚筒上的位置误差。为了在随后的生产步骤中减小以此方法测得的材料带在滚筒上的位置变动，滚筒侧的传感器经由存储装置与运输机的位置控制装置有效地连接。这样就可以通过相应地改变运输机的设定值而逐步地减小各材料带在滚筒上的位置误差。因此，该轮胎成型机能够非常精确地叠放各材料带，并且还可以自动地对边界变化情况作出反应，从而控制各材料带在滚筒上的定位。

滚筒侧的传感器一个接一个地感测滚筒上所有材料带的位置，而该过程与将材料带送到滚筒的运输机无关。为了确保将以此方式得到的测量结果分配给分别使用的运输机的位置调节器，将滚筒侧的传感器与多路转换器有效地连接。该多路转换器将获得的信号分别传送至各存储器，该存储器是配属于刚刚将其上的材料带传送至滚筒的特定运输机的存储器。如果下次轮到同一运输机时，其可以返回至为上次材料传送所测定的校正数据。

根据权利要求6，适宜使用至少一个第一或第二传感器感测材料带的纵向边缘或标记。这两种状况都可以精确地感测材料带的位置。感测边缘的好处是，非常便于实施，特别是无需对材料带进行预备工作。其伴随而来的缺点是，测量结果与材料带的宽度有关。这个缺点可以通过使用两个传感器从而感测材料带的双侧边缘来加以克服。如果材料带上设置有可感测的标记，优选通过传感器对该标记进行感测。

由于仅当同一运输机执行其下一个传送周期时需要使用获得的校正信息，因此根据权利要求7，运输机的传送周期影响存储器，从而可以相应于周期准确地把信息写入存储器或从存储器读出。

为了尽可能精确地补偿由机器引起的材料带的位置误差，根据权利要求8，优选使滚筒侧的传感器与至少一个数字控制器有效地连接。与模拟控制器相比，数字控制器所具有的优势在于，可以毫无问题地实现长的积分时间，特别是没有漂移。另外，可以根据需要设定使用数字控制器时所需的时钟，从而可以通过选择适当的时钟而毫无困难地将控制装置调整到不同的轮胎成型时间。该时钟来自轮胎成型机本身，这样使得设定的控制参数与轮胎成型时间无关。尤其是，各轮胎成型阶段使用的时间是否不同或是整个生产过程是否由于某种原因必须中断都无所谓。在这些情况下，控制器使用的时间单元可以被延长、缩短或完全停止，而不会对控制器参数产生任何影响。该数字控制器的时钟来自运输机的工作周期。在两个传送周期之间，该运输机及其控制器不需要任何信息，此时其同样不输出任何新的信息。因此较短的时钟是无意义的。另一方面，将时钟延长至覆盖运输机的多个工作周期，只能延长控制器的控制时间，并会使得效果较差。

附图说明

下面参照附图中的示例对本发明的发明主题做出说明，但不对保护范围构成限制，其中：

图1示出了轮胎成型机的立体示意图；并且

图2示出了根据图1的轮胎成型机的电路示意图。

具体实施方式

根据图1的轮胎成型机1安装有可转动的滚筒2。该滚筒2配置有运输机3，该运输机3主要由两个可转动支承的转向导辊4和传送带5构成。转向导辊4呈拱形结构，因而其中部直径略大于两端直径。转向导辊4的这种特殊形状导致传送带5的自动运行控制，从而使传送带5在转向导辊4上对中。这样就无需采用控制措施来稳定传送带5的运行。

所述运输机3还配置有刀具6，该刀具6斜切由传送带5输送的材料带7。由刀具6这样对材料带7进行确定长度的切割，即，使材料带7准确地铺设在滚筒2上或已铺设于滚筒2上的材料带7上。斜切还可以保证制成的轮胎在切割处没有薄弱点。

各个运输机3将材料带7输送至滚筒2，该滚筒2在每个传送周期内绕其轴线8至少转动一周。利用这种方法，逐层叠加地切断各条材料带7，从而形成所需的轮胎层状结构。为使材料带7尽可能准确地叠置于滚筒2上，各运输机3具有至少一个传感器9，该传感器9感测材料带7的纵向边缘10。该传感器9优选为光敏操作，因而无接触地操作。作为选择，传感器9也可以是超声波传感器或机械接触式传感器。此外，所述传感器9还可以感测到材料带7的印制标记11。

各传感器9与其位置控制装置12有效地连接，该位置控制装置12接收由传感器9生成的信号作为实际值。为清楚起见，仅示出了一个位置控制装置12。该位置控制装置12作用于电动机13，所述电动机13根据位置控制装置12的输出信号在箭头14指示的方向上移动转向导辊4。以这种方式，对材料带7进行定位。

同样，为了校正滚筒2的定位误差和材料带7在从运输机3到滚筒2的传递中产生的误差，进一步设置一个控制装置15。为滚筒2另外配置的两个传感器16作用于所述控制装置15。该传感器16可以与传感器9相同。传感器16感测材料带7的双侧边缘10。这样，就可以与测量材料带7的宽度无关地感测材料带7中心线。作为选择，可以仅使用一个传感器16，该传感器16仅感测材料带7的一侧纵向边缘10。

滚筒2还配置有另一个传感器16’，其感测滚筒2的边缘。该传感器16’提供一个参考信号，这使得可以将传感器16的信号转换为关于滚筒2的相对值。这样可以校正由滚筒2的定位错误所引起的材料带7的位置误差。

传感器16测定材料带7在滚筒2上的相对位置，从而所有的机器和传送误差都被考虑在内。该误差影响根据误差来计算输出信号的控制装置15。控制装置15的输出信号经由线路17与运输机3的位置控制装置12有效地连接。由此改变位置控制装置12的设定值，从而对于下一个待制轮胎设定值根据测得的误差改变位置控制装置12的设定值。以下述方式实现所述变化，即，至少在制造了一定数量的轮胎之后，以偏置的方式将材料带7引导到滚筒2，从而以此校正由机器和传送引起的误差。

图2示出了根据图1的轮胎成型机1的电路示意图。在图2的最上行示出了运输机3之一的位置控制装置12的电路。该位置控制装置12主要包括加法器18、控制放大器19和功率放大器20。所述加法器18包括一个与传感器9相连的反相输入端21。由此，传感器9将实际值提供给位置控制装置12。加法器18的非反相输入端22与设定值调整器23相连，该设定值调整器23指定材料带7位置的设定值。通常可以对设定值调整器23进行设定。特别地，考虑将设定值调整器23设计为计算机，其根据材料带7的宽度确定材料带7的正确的期望边缘位置。最后，加法器18还具有另外一个反相输入端24，其功能将稍后说明。

加法器18的输出端25与控制放大器19的输入26有效地连接。该控制放大器19具有PID(比例积分微分)作用，并因此具有比例项、积分项和微分项。可以根据需要设定各项的增益因数。所述控制放大器19以数字放大器来实现，时钟线路27形成控制放大器19的时间信号。该时间信号为周期信号，可使其频率适应于实际控制需要。

所述控制放大器19的输出与功率放大器20有效地连接，该功率放大器将计算得出的控制信号放大到足够的功率，以使其能够控制运输机3的电动机13。

在图中的第二排示出了另一运输机3的另一位置控制装置12。该第二位置控制装置12的结构与前述的结构完全相同，因此不对其做出详细说明。在实际应用中，为每个运输机3分别配备有位置控制装置12。然而，为使整体更清晰，在图2中仅示出了两个位置控制装置12。

在第三行中示出了控制装置15。控制装置15包括加法器28、多路转换器29、存储器30和控制放大器31。

加法器28具有两个反相输入端32，这两个反相输入端32与滚筒侧的传感器16相连。这样，计算出滚筒两侧的传感器的信号总和，这个信号总和是比例中间值，因此表示材料带7的中心线位置。所述加法器28还具有一个非反相输入端33，该非反相输入端33与感测滚筒2边缘的传感器16’相连。由于加法器28将一边的传感器16和另一边的传感器16’的信号做减法运算，因此加法器28的输出端34提供的信号与材料带7关于滚筒2的中心线位置成比例。由此，该信号再给出材料带7的准确位置误差。

加法器28的输出端34与多路转换器29有效地连接，该多路转换器29根据地址35将所述信号传入存储器30。此时地址35指明当时起作用的运输机3。该存储器30相应地存储各个运输机3的材料带7关于滚筒2的实时偏移量。

所述存储器30分别与控制放大器31相连，该控制放大器31与控制放大器19的构成相同。然而，与控制放大器19的主要差别在于，控制放大器31不是接收实际信号作为时钟信号。作为代替，控制放大器31及其时钟输入36与多路转换器29相连，该多路转换器29与加法器28的输出信号一同实现对机器时钟信号37的切换。该机器时钟信号37为运输机3的每个操作周期提供一个有效的时钟脉冲沿。这样，实际上根据运输机3的工作周期计算控制放大器19的时变I(积分)项和D(微分)项。

控制放大器31的输出端经由线路17与加法器18的输入24有效地连接。这使得控制放大器31能够这样作用于位置控制装置12，即，从一个轮胎到另一个轮胎逐渐地校正已测得的材料带7在滚筒2上的偏移量。因此，在生产了少量轮胎后，材料带7就与滚筒2非常精确地对准。在简单的应用中，还可以省去控制放大器31。此时存储器30直接作用于加法器18。

Claims (8)

1.一种用于轮胎成型的方法，其中通过运输机(3)将材料带(7)送到至少一个滚筒(2)，并且在垂直于其运行方向上通过位置调节器进行输送，以便接着将其送至滚筒(2)，其中，在滚筒(2)上感测材料带(7)垂直于其运行方向的位置，并与设定值比较，将比较结果输入至少一个运输机(3)的位置调节器，其特征在于，材料带(7)的位置、比较结果和/或控制器(15)的输出信号被存储起来，在运输机(3)供入下一个材料带(7)时，该存储的信号作用于该运输机(3)的位置调节器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较结果被传送至控制器(15)，该控制器(15)的输出信号被输入到位置调节器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制器(15)具有P、PI或PID功能。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制器(15)构造为数字控制器，以所述运输机(3)的工作周期作为控制器(15)的时钟。

5.一种轮胎成型机，包括可转动的滚筒(2)，可以通过运输机(3)将材料带(7)输送至该滚筒(2)，通过至少一个第一传感器(9)感测材料带(7)垂直于其运行方向的运动，该第一传感器(9)与位置控制装置有效地连接，在滚筒(2)的区域中设有至少一个第二传感器(16)，其与位置控制装置(12)有效地连接并感测材料带(7)垂直于其运行方向的位置，其特征在于，至少一个第二传感器(16)与第一存储器有效地连接，该第一存储器的输出端与至少一个多路转换器(29)有效地连接，该多路转换器(29)将存储的信号传送给运输机(3)配置的存储器(30)，并且在运输机(3)供入下一个材料带(7)时，该存储的信号作用于该运输机(3)的位置调节器。

6.根据权利要求5所述的轮胎成型机，其特征在于，至少一个第一传感器(9)和/或第二传感器(16)感测材料带(7)的纵向边缘(10)和/或标记(11)。

7.根据权利要求5或6所述的轮胎成型机，其特征在于，运输机(3)的传送周期(37)影响所述存储器(30)。

8.根据权利要求5至7之一所述的轮胎成型机，其特征在于，至少一个第二传感器(16)与至少一个数字控制器(31)有效地连接，该数字控制器(31)的时钟信号来自运输机(3)的周期信号(37)。

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