CN113272123A - 用于将密封剂施加到充气轮胎内表面的施加系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于将密封剂(2)施加于充气轮胎(4)的内表面(3)的施加系统(1)和方法。提供以下步骤：通过支撑装置(5)使充气轮胎(4)围绕转动轴线(6)转动；通过配置在充气轮胎(4)自身内的分配头(10)将密封剂(2)的层施加于充气轮胎(4)的内表面(3)；通过压力辊(12)将刚施加的密封剂(2)的层压靠在充气轮胎(4)的内表面(3)上；通过产生具有期望值(FDES)的力(F)的致动器装置(16)将压力辊(12)推靠在刚施加的密封剂(2)的层上；通过力传感器(18)确定由致动器装置(16)产生的力(F)的测量值(FMSR)；以及根据力(F)的测量值(FMSR)周期性地改变由致动器装置(16)产生的力(F)。

Description

用于将密封剂施加到充气轮胎内表面的施加系统和方法
技术领域
本发明涉及用于将密封剂施加到充气轮胎内表面的施加系统和方法。
背景技术
近年来，充气轮胎的发展已经针对具有内衬的充气轮胎，该内衬是用旨在密封任何刺孔的密封剂制造的。通常，密封剂具有高粘度，以确保与任何孔相关的密封作用及其在内腔内的稳定性，而无论充气轮胎的状况如何。
在充气轮胎与道路接触的区域(即充气轮胎的可能发生刺破的区域)中将密封剂施加到预硫化的充气轮胎。特别地，将密封剂施加在胎面处并且部分地施加在胎侧处。
在已知的密封剂施加系统中，诸如在专利申请EP0080968A1或专利US4398492A1中所记载的，将密封剂施加器装置插入到预硫化的充气轮胎中；施加器装置包括可轴向移动并在一端支撑分配头的臂，密封剂的条从该分配头出现。充气轮胎自身转动(通常借助于充气轮胎载置的电动辊)，并且由臂承载的分配头从充气轮胎的一侧轴向移动到充气轮胎的另一侧，以便在内表面上沉积覆盖内表面自身的螺旋形密封剂(即，密封剂的施加具有螺旋式进程)。
为了确保密封剂层的更大的均匀性以及密封剂层更好地粘附到充气轮胎的内表面，已经提出在分配头上安装压力辊，该压力辊相对于充气轮胎的转动方向配置于分配头的上游，并将刚沉积的密封剂层压靠在充气轮胎的内表面上。将压力辊安装成可动的，以便能够沿径向(即，垂直于充气轮胎的内表面)移动，并通过具有预定负载的弹簧的作用恒定地压靠在刚沉积的密封剂层上；以这种方式，通过利用大体恒定并且等于期望的预定值的力压靠密封剂层，使压力辊适合于使其自身适应密封剂层的形状和充气轮胎内表面的形状。
然而，观察到在已知的施加系统中，压力辊压靠在密封剂层上的实际力可能与期望值相比有显著的偏差(特别是当充气轮胎的转动速度增大以减少完成密封剂施加周期所需的时间时)，因此并不总是可以获得密封剂层的高度均匀性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将密封剂施加到充气轮胎内表面的施加系统和方法，该施加系统和方法没有上述缺点，并且特别地在生产上容易且经济。
根据本发明，根据所附权利要求中阐述的内容，提供了一种用于将密封剂施加到充气轮胎的内表面的施加系统和方法。
权利要求记载了形成本说明书的整体部分的本发明的优选实施方式。
附图说明
现在将参照附图说明本发明，附图图示了示例性实施方式但不限于此，其中：
图1是根据本发明制造的施加系统的示意性侧视图(为了清楚起见而移除了部件)；
图2是图1的细节的放大图；
图3是说明在图1的施加系统的控制单元内实现的控制逻辑的框图；和
图4和图5是两个曲线图，它们示出了根据充气轮胎的角位置的利用图1的施加系统的压力辊压靠在刚施加的密封剂层上的有效的力的进展(progression)。
具体实施方式
在图1中，附图标记1整体上表示用于将密封剂2施加到充气轮胎4的内表面3的(至少)一部分的第一施加系统1。换言之，充气轮胎4具有由外表面和与外表面相对的内表面3界定的环形形状，并且密封剂2被施加到内表面3的(至少)一部分；通常，密封剂2被施加到配置在胎面处的内表面3和配置在侧部处的内表面3的部分(即，在那些通常可能发生刺破的区域内)。
施加系统1包括支撑装置5，该支撑装置5适用于支撑配置于竖直位置的充气轮胎4并且还适用于使充气轮胎4围绕与中心对称轴线重合的转动轴线6转动。通常，支撑装置5包括侧轨(未示出)，其将充气轮胎4稳定保持在竖直位置并且包括电动辊(示意性示出)，充气轮胎4载置在电动辊上并被驱动。
施加系统1包括位置传感器7，其适于确定充气轮胎4围绕转动轴线6的角位置α；例如，位置传感器7可以是联接到支撑装置5的电动辊之一的角度编码器，或者位置传感器7可以直接读取充气轮胎4的位移。
施加系统1包括相机8，相机8在胎侧处面向充气轮胎4的外表面，并且适用于读取施加于胎侧自身的图形识别码(通常为条形码或类似物)；在充气轮胎4中，图形识别码总是施加于相同的位置(也处于相同的角位置)，因此，当相机8检测到图形识别码的存在时，由上下文确定充气轮胎4围绕转动轴线6的相应角位置α，以获得充气轮胎4围绕转动轴线6的角位置α的绝对角基准。
施加系统1包括密封剂2的施加器单元9，其将密封剂2的条沉积在充气轮胎4的内表面3上。施加器单元9包括：分配头10，从该分配头10分配沉积在充气轮胎4的内表面3上的密封剂2的条；以及支撑和移动分配头10的移动装置11(例如机械臂)：在施加开始和结束时，移动装置11分别在充气轮胎4的内部和充气轮胎4的外部移动分配头10，同时在施加期间，移动装置11轴向地(即，平行于转动轴线6)将分配头10从充气轮胎4的一侧移动到充气轮胎4的另一侧，以便在内表面3上沉积覆盖内表面3自身的螺旋形密封剂2(即密封剂2的施加具有螺旋进程)。
分配头10(通常通过软管)连接到密封剂2的进给器，该进给器包括(至少)密封剂2的储存器和泵体，该泵体从储存器中抽出密封剂2并在压力下将其进给到分配头10。
将相对于充气轮胎4的转动方向配置于分配头10上游的压力辊12安装在分配头10上并将刚沉积的密封剂2的层压靠在充气轮胎4的内表面3上；压力辊12的作用是保证密封剂2的层的更大均匀性和密封剂2的层与充气轮胎4的内表面3之间更好的附着力。
根据优选的实施方式，通过低粘附性材料(例如，不粘铁氟龙
Figure BDA0003152293890000041
或类似物)来涂覆压力辊12的外表面。根据优选的实施方式，例如通过与压力辊12一起配置的电阻，将压力辊12的外表面加热到预定温度。不粘涂覆和加热的组合防止了密封剂2附着到压力辊12的外表面上。
如图2中更清楚地示出的，压力辊12安装成围绕转动轴线13转动(与压力辊12的中心对称轴线重合并且平行于充气轮胎4的转动轴线6)并且是自由的，即，其围绕转动轴线13自由地转动。此外，将压力辊12安装成可动的以在径向上(即，垂直于充气轮胎4的内表面3并且垂直于充气轮胎4的转动轴线6)移动(平移)；特别地，将压力辊12铰接在支撑臂14的一端处以围绕转动轴线13转动，而支撑臂14的另一端(即，支撑臂14的与压力辊12相反的端部)自由地铰接在分配头10处，以便相对于分配头10自身围绕平行于压力辊12的转动轴线13的转动轴线15(并因此平行于充气轮胎4的转动轴线6)自由地转动。
设置了气动弹簧16(即，弹力由压力下的气体产生的气弹簧)，其推靠压力辊12，以不断地将压力辊12自身压靠在刚沉积的密封剂2的层上。气动弹簧16产生的载荷(即弹力)是可电动调节的；换言之，作用在气动弹簧16内的集成电致动器上的由气动弹簧16产生的载荷(即弹力)不是恒定的，而是能够根据需要调节的。根据优选的、但不具有约束力的实施方式，气动弹簧16的固定部分通过支架17刚性地安装于分配头10，同时气动弹簧16的可动部分(即活塞)推靠支撑臂14。
力传感器18联接到气动弹簧16(例如测力传感器)，其适于测量由弹簧16(直接地)施加于支撑臂14的力F以及因此(间接地)施加于压力辊12的力F。根据不同且完全等效的实施方式，力传感器18被集成到压力辊12中(例如，在压力辊12的轴承内)以直接测量施加于压力辊12的力F。
施加系统1包括控制单元19，其适于以如下方式控制由气动弹簧16施加于压力辊12(即支撑臂14)的力F：将力F保持为尽可能地等于预定的期望值FDES(其通常是恒定的并且根据充气轮胎4的类型和密封剂2的类型而变化)。特别地，控制单元19周期性地向气动弹簧16(即，气动弹簧16的电致动器)提供致动值PACT，该致动值PACT例如对应于气动弹簧16内的气体的期望压力。换言之，控制单元19周期地改变(如果需要)致动值PACT，利用该致动值PACT驱动气动弹簧16的电致动器以跟随由气动弹簧16施加在压力辊12(即支撑臂14)上的力F的期望值FDES。
如图3所示，控制单元19对由气动弹簧16施加于压力辊12(即支撑臂14)的力F以遵循预定的期望值FDES的方式进行反馈控制，即以如下的方式：使由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的(通过力传感器18的)测量值FMSR尽可能与由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的预定期望值FDES相同。
在图3所示的实施方式中，控制单元19包括存储块20，其提供由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的期望值FDES；通常，期望值FDES是恒定的，并且仅在充气轮胎4的类型、密封剂2的类型以及可能的沉积在充气轮胎4的内表面3上的密封剂2的层的厚度改变时变化。
控制单元19包括减法器块21，其通过计算由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的期望值FDES与(由力传感器18)测量的由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的值FMSR之间的差来计算力误差ε。
控制单元19包括控制块22(通常是PID控制器)，其根据力误差ε确定用于驱动气动弹簧16的电致动器的目标值PTRG。
控制单元19包括计算块23，其根据充气轮胎4围绕转动轴线6的角位置α(由位置传感器7确定)确定校正值PCOR。根据优选的实施方式，由计算块23提供的校正值PCOR能够根据充气轮胎4围绕转动轴线6的角位置α(由位置传感器7确定)而改变，从而使得可以考虑充气轮胎4的不对称性(例如由于胎面花纹中的满空间和空空间的循环交替或连接部的存在)。根据优选的实施方式，计算块23包括存储器24，其中存储有多个根据角位置α的校正值PCOR的可能进展。
根据优选的实施方式，存储在存储器24中的根据角位置α的校正值PCOR的每个进展还与根据角位置α的力F的测量值FMSR的相应进展相关联；使用识别系统(例如基于诸如人工神经网络的人工智能算法)，计算块23在所有的存储在存储器24中的根据角位置α的测量值FMSR的可能进展中识别与由力传感器18实时提供的测量值FMSR的进展最相似的测量值FMSR的进展，并且随后利用校正值PCOR的相关联的进展。换言之，存储在存储器24中的校正值PCOR的每个进展的特征在于测量值FMSR的相应进展，因此，计算块23选择了具有与由力传感器18实时提供的测量值FMSR的进展最相似的测量值FMSR的进展的校正值PCOR。随着时间的推移，计算块23的存储器24逐渐加载校正值PCOR的新进展，逐渐变得越来越“熟练”。根据可能的实施方式，计算块23还可以确定校正值PCOR的进展，其借助于校正值PCOR的两个以上进展的数学插值从外部提供，校正值PCOR存储在存储器24中并具有与由力传感器18实时提供的测量值FMSR的进展类似的测量值FMSR的相关联进展。
根据不同的实施方式，在存储器24中仅存储了根据角位置α的校正值PCOR的进展(即不存在测量值FMSR的相应进展)，并且在这种情况下计算块23根据充气轮胎4的类型、密封剂2的类型和沉积在充气轮胎4的内表面3上的密封剂2的层的厚度来选择待从外部提供的校正值PCOR的进展。
控制单元19包括加法器块25，其通过将由控制块22提供的目标值PTRG和由计算块23提供的校正值PCOR相加(代数地，即考虑符号)来计算致动值PACT。
换言之，由控制块22提供的目标值PTRG被由计算块23提供的校正值PCOR校正，以确定提供给气动弹簧16的、或用于驱动气动弹簧16的电致动器的致动值PACT。
根据未示出的不同实施方式，块24和25不存在，因此用于驱动气动弹簧16的电致动器的致动值PACT由控制块22直接提供，即致动值PACT在不存在校正值PCOR的情况下与由控制块22提供的目标值PTRG一致。
总之，控制单元19接收充气轮胎4围绕转动轴线6的角位置α(由位置传感器7确定)和由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的测量值FMSR(由力传感器18确定)，并在由人工智能算法处理的施加密封剂2的预测模型内将这些量组合，以确定驱动气动弹簧16的电致动器的致动值PACT。
在图4和图5中，示出了如下的结果：根据充气轮胎4围绕转动轴线6的角位置α(由位置传感器7确定)的变化(从0°到360°)的由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的测量值FMSR(由力传感器18确定)的两次实验采集。在图4的采集中，上述控制方法无效，因此能够看出由气动弹簧16施加于压力辊12的力F具有约±10％的变化；相比之下，在图5的采集中，上述控制方法是有效的，因此能够看出由气动弹簧16施加于压力辊12的力F具有净改进了的大约±3％的变化(即，力F的可变性减少到三分之一)。
根据未示出的另一实施方式，气动弹簧16被另一种类型的致动器装置(气动的或另一种类型的)代替，该致动器装置能够向压力辊12施加可变的和电动可调节的力F。
在不脱离本发明保护范围的情况下，此处所说明的实施方式能够相互组合。
上述施加系统1具有许多优点。
首先，在密封剂2的层的施加期间，上述施加系统1可以显著减少(减少到大约三分之一，如从图4和图5中所示的采集的比较中可看出的)由气动弹簧16施加于压力辊12的力F的变化。因此，上述施加系统1可以实现非常均匀的施加(就施加到充气轮胎4的内表面3的密封剂2的珠(bead)的厚度和宽度而言)。
此外，上述施加系统1在所有情况下都是特别有效和高效的，因为其既能够应对不可预见的和偶然的事件(凭借通过反馈控制计算的目标值PTRG)，也能够从经验中学习以越来越准确(凭借通过诸如神经网络的人工智能算法计算的校正值PCOR)。
换言之，在上述施加系统1内，反馈控制和人工智能以协同方式共同作用，以始终确保由气动弹簧16施加于压力辊12的力F在密封剂2的层的施加期间的最小可变性。
附图标记说明
1 施加系统
2 密封剂
3 内表面
4 充气轮胎
5 支撑装置
6 转动轴线
7 位置传感器
8 相机
9 施加器单元
10 分配头
11 移动装置
12 压力辊
13 转动轴线
14 支撑臂
15 转动轴线
16 气动弹簧
17 支架
18 力传感器
19 控制单元
20 存储块
21 减法器块
22 控制块
23 计算块
24 数据库
25 加法器块
F 力
FDES 期望值
FMSR 测量值
PTRG 目标值
PCOR 校正值
PACT 致动值
ε 力误差

Claims (11)

1.用于将密封剂(2)施加于充气轮胎(4)的内表面(3)的施加方法，所述施加方法包括以下步骤：
通过支撑装置(5)使所述充气轮胎(4)围绕转动轴线(6)转动；
通过配置于所述充气轮胎(4)自身内的分配头(10)将密封剂(2)的层施加于所述充气轮胎(4)的内表面(3)；
通过压力辊(12)使刚施加的密封剂(2)的层压靠所述充气轮胎(4)的内表面(3)；以及
通过致动器装置(16)使所述压力辊(12)推靠刚施加的所述密封剂(2)的层，其中所述致动器装置(16)产生具有期望值(FDES)的力(F)；
所述施加方法的特征在于还包括以下步骤：
通过力传感器(18)确定由所述致动器装置(16)产生的所述力(F)的测量值(FMSR)；以及
根据所述力(F)的测量值(FMSR)周期性地改变由所述致动器装置(16)产生的所述力(F)。
2.根据权利要求1所述的施加方法，其特征在于，通过遵循所述期望值(FDES)的反馈控制而周期性地改变由所述致动器装置(16)产生的所述力(F)。
3.根据权利要求2所述的施加方法，还包括以下步骤：
通过计算所述力(F)的期望值(FDES)与所述力(F)的测量值(FMSR)之间的差来计算力误差(ε)；和
根据所述力误差(ε)确定能够用于驱动所述致动器装置(16)的目标值(PTRG)。
4.根据权利要求3所述的施加方法，还包括以下步骤：
通过位置传感器(7)确定所述充气轮胎(4)围绕所述转动轴线(6)的角位置(α)；
根据所述充气轮胎(4)的角位置(α)确定校正值(PCOR)；和
通过将所述校正值(PCOR)应用于所述目标值(PTRG)来确定用以驱动所述致动器装置(16)的致动值(PACT)。
5.根据权利要求4所述的施加方法，其特征在于，通过将所述校正值(PCOR)与所述目标值(PTRG)相加来确定所述致动值(PACT)。
6.根据权利要求4或5所述的施加方法，还包括以下步骤：
在存储器(24)内存储根据所述角位置(α)的所述校正值(PCOR)的多个可能进展；和
利用存储在所述存储器(24)内的所述校正值(PCOR)的可能进展中的至少一者以便确定待应用于所述目标值(PTRG)的所述校正值(PCOR)。
7.根据权利要求6所述的施加方法，还包括以下步骤：
还将存储在所述存储器(24)中的根据所述角位置(α)的所述校正值(PCOR)的每个进展与根据所述角位置(α)的所述力(F)的测量值(FMSR)的相应进展相关联；以及
在存储在所述存储器(24)中的根据所述角位置(α)的所述力(F)的测量值(FMSR)的所有可能进展中识别与由所述力传感器(18)实时提供的所述力(F)的测量值(FMSR)的进展最密切相似的所述力(F)的测量值(FMSR)的进展，并随后利用所述校正值(PCOR)的相关联的进展，以便确定待应用于所述目标值(PTRG)的所述校正值(PCOR)。
8.根据权利要求7所述的施加方法，其特征在于，为了在存储在所述存储器(24)内的根据所述角位置(α)的所述力(F)的测量值(FMSR)的所有可能进展中识别与由所述力传感器(18)实时提供的所述力(F)的测量值(FMSR)的进展最密切相似的所述力(F)的测量值(FMSR)的进展，使用了例如人工神经网络的人工智能算法。
9.根据权利要求6所述的施加方法，还包括以下步骤：
还将存储在所述存储器(24)中的根据所述角位置(α)的所述校正值(PCOR)的每个进展与根据所述角位置(α)的所述力(F)的测量值(FMSR)的相应进展相关联；和
为了确定待应用于所述目标值(PTRG)的所述校正值(PCOR)，在存储在所述存储器(24)内的根据所述角位置(α)的所述力(F)的测量值(FMSR)的所有可能进展中，利用具有与由所述力传感器(18)实时提供的所述力(F)的测量值(FMSR)的进展最相似的所述力(F)的测量值(FMSR)的进展的所述校正值(FCOR)的进展。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的施加方法，其特征在于，所述致动器装置(16)是气动型的，其中弹力由压力下的气体产生。
11.用于将密封剂(2)施加于充气轮胎(4)的内表面(3)的施加系统(1)，所述施加系统(1)包括：
支撑装置(5)，其适用于使所述充气轮胎(4)围绕转动轴线(6)转动；
分配头(10)，其适用于配置在所述充气轮胎(4)内，以便将密封剂(2)的层施加于所述充气轮胎(4)自身的内表面(3)；
压力辊(12)，其适用于使刚施加的所述密封剂(2)的层压靠所述充气轮胎(4)的内表面(3)；和
致动器装置(16)，其产生具有期望值(FDES)的力(F)，以便使所述压力辊(12)推靠刚施加的所述密封剂(2)的层；
所述施加系统(1)的特征在于其包括：
力传感器(18)，其确定由所述致动器装置(16)产生的所述力(F)的测量值(FMSR)；和
控制单元(19)，其根据所述力(F)的测量值(FMSR)周期性地改变由所述致动器装置(16)产生的所述力(F)。
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