DE102014214315A1 - Verfahren zur Bestimmung der Materialschichtdicke bei der Herstellung von Reifenbauteilen mit einem Extruder - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Bestimmung der Materialschichtdicke bei der Herstellung von Reifenbauteilen erfolgen kann, wird folgendes Verfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen: a) Bereitstellen eines Reifenbauteiles (2) mit einem Extruder (1), wobei das extrudierte Reifenbauteil (2) mindestens zwei Materialschichten (7, 8) aufweist und die Materialschichten (7, 8) aus einer ersten und einer zweiten Gummimischung bestehen, b) Kontinuierliches Fördern des Reifenbauteiles (2) zu einem mit Wasser gefüllten Behälter, c) Eintauchen des Reifenbauteiles (2) in den mit Wasser gefüllten Behälter (3), wobei im Behälter (3) ein Ultraschallmessgerät (4) angeordnet ist und das Reifenbauteil (2) kontinuierlich an dem Ultraschallmessgerät (4) vorbeigeführt wird, d) Durchführen einer kontinuierlichen Ultraschallmessung am Reifenbauteil (2), wobei mit dem Ultraschallmessgerät (4) Ultraschall-Wellen generiert werden, wobei an den Materialgrenzen (10) zwischen dem Wasser und der ersten Materialschicht (7, 8) sowie der ersten und zweiten Materialschicht Reflektionen in Form von Echos entstehen, wobei mit den vom Ultraschallmessgerät (4) ermittelten Laufzeiten der Echos die Materialschichtdicke (11) der ersten und/ oder zweiten Materialschicht (7, 8) ermittelt werden kann, wobei das Wasser im Behälter als Kopplungsmedium für die Ultraschallmessung genutzt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Materialschichtdicke bei der Herstellung von Reifenbauteilen mit einem Extruder.
- Es ist bekannt, z.B. Laufstreifen für Fahrzeugreifen mit Extrudern herzustellen. Bei Reifenbauteilen aus mehreren Materialschichten ist es wichtig, dass die Materialschicht durchgehend eine konstante Dicke aufweist. Bei der Herstellung kann beispielsweise der Fall eintreten, dass das Bauteil im Querschnitt die vorgegebenen Bauteilabmessungen aufweist, wobei gleichzeitig die Materialschichtgrenze nicht im vorgegebenen Toleranzbereich liegt. Entsprechende Abweichungen in der Materialgrenze des Reifenbauteiles können dazu führen, dass bestimmte Eigenschaften des Fahrzeugreifens wie beispielsweise ein geringer Rollwiderstand nicht erreicht werden. Um die Materialgrenze am Reifenbauteil zu überprüfen, werden Proben beim Extrusionsprozess entnommen. Anschließend wird die Probe in einer Querschnittansicht mikroskopisch untersucht. Diese Untersuchungsmethode wird im Allgemeinen manuell durchgeführt und ist u.a. zeitaufwändig.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine verbesserte Bestimmung der Materialschichtdicke bei der Herstellung von extrudierten Reifenbauteilen erfolgen kann.
- Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruchs 1 mit einem Verfahren mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen eines Reifenbauteiles mit einem Extruder, wobei das extrudierte Reifenbauteil mindestens zwei Materialschichten aufweist und die Materialschichten aus einer ersten und einer zweiten Gummimischung bestehen,
- b) Kontinuierliches Fördern des Reifenbauteiles zu einem mit Wasser gefüllten Behälter,
- c) Eintauchen des Reifenbauteiles in den mit Wasser gefüllten Behälter, wobei im Behälter ein Ultraschallmessgerät angeordnet ist und das Reifenbauteil kontinuierlich an dem Ultraschallmessgerät vorbeigeführt wird,
- d) Durchführen einer kontinuierlichen Ultraschallmessung am Reifenbauteil, wobei mit dem Ultraschallmessgerät Ultraschall-Wellen generiert werden, wobei an den Materialgrenzen zwischen dem Wasser und der ersten Materialschicht sowie der ersten und zweiten Materialschicht Reflektionen in Form von Echos entstehen, wobei mit den vom Ultraschallmessgerät ermittelten Laufzeiten der Echos die Materialschichtdicke der ersten und/ oder zweiten Materialschicht ermittelt werden kann, wobei das Wasser im Behälter als Kopplungsmedium für die Ultraschallmessung genutzt wird,
- e) Kontinuierliches Auswerten der empfangenen Messsignale mit einer Software und Überwachen der Materialschichtdicke der ersten und/ oder zweiten Materialschicht, wobei die ermittelte Materialschichtdicke jeweils mit einer vorgegebenen Materialschichtdicke verglichen wird,
- f) kontinuierliche Weiterführung des Extrusionsprozesses, sofern keine Abweichung von einer vorgegebenen Materialschichtdicke detektiert wird.
- Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das Verfahren eine kontinuierliche Messung der Materialschichtdicke der unterschiedlichen Materialschichten durchgeführt werden kann. Die Materialschichtdickenmessung kann kontinuierlich beim laufenden Extrusionsprozess durchgeführt werden, so dass der Extrusionsprozess bei der Messung nicht unterbrochen werden muss. Außerdem wird mit dem Verfahren die Materialschichtdicke der ersten und/oder der zweiten Materialschicht kontinuierlich überwacht, so dass für das Reifenbauteil eine hohe und gleichbleibende Fertigungsqualität sicher gestellt werden kann. Bei herkömmlichen Herstellungsmethoden wurden Fehler bei der Herstellung von Reifenbauteilen erst nach Fertigstellung des Fahrzeugreifens festgestellt. Mit dem neuen Verfahren kann unmittelbar bei der Herstellung festgestellt werden, ob die Fertigungsqualität einen vorgegebenen Qualitätsstandard nicht mehr erfüllt. Auf diese Weise lässt sich der Materialausschuss am Extruder erheblich reduzieren.
- In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reifenbauteil mit einer Fördergeschwindigkeit zwischen 5 und 50 Meter pro Minute, vorzugsweise 20 und 40 Meter pro Minute, am Ultraschallmessgerät vorbei geführt wird. Trotz der hohen Fördergeschwindigkeit des Reifenbauteiles lässt sich mit dem Ultraschallmessgerät die Materialschichtdicke mit einer hohen Genauigkeit überwachen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Schritt e) bei einer Abweichung von der vorgegebenen Materialschichtdicke ein Regelungssignal an den Extruder erfolgt, wobei mit einzelnen Stellgrößen am Extruder die jeweilige Materialschichtdicke der ersten und/ oder der zweiten Materialschicht auf einen Sollwert zurück geführt wird. Auf diese Weise lässt sich der Materialausschuss am Extruder auf ein Minimum reduzieren. Mit den Stellgrößen lässt sich der Materialfluss der einzelnen Gummimischungen am Extruder vergrößern oder verkleinern, so dass die jeweilige Materialschichtdicke wieder ihren Sollwert annimmt.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Schritt e) bei einer Abweichung von der vorgegebenen Materialschichtdicke ein Regelungssignal an den Extruder erfolgt, wobei der Extrusionsprozess gestoppt wird, um das fehlerhaft produzierte Material zu entfernen. Auf diese Weise lässt sich das fehlerhaft produzierte Reifenbauteil auf einfache Weise und ggfs. automatisch aus dem Extrusionsprozess entfernen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reifenbauteil ein extrudierter Laufstreifen ist, wobei die erste Materialschicht das Base-Bauteil und die zweite Materialschicht das Cap-Bauteil umfasst. Das neue Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Laufstreifenmaterial einsetzen. Bei der Herstellung von Laufstreifenmaterial ist es besonders wichtig, die vorgehenden Werte für die jeweilige Materialschichtdicke einzuhalten, da diese Materialschichten einen hohen Einfluss auf die Reifeneigenschaften besitzen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reifenbauteil ein extrudiertes Seitenwandbauteil aus mindestens zwei unterschiedlichen Gummimischungen ist. Seitenwandbauteile bestehen ebenfalls aus unterschiedlichen Gummimischungen mit mehreren Materialschichten. Um eine gleichbleibende Materialqualität gewährleisten zu können, müssen die Materialschichten in der Seitenwand ebenfalls eine konstante Materialschichtdicke aufweisen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reifenbauteil bei Schritt c) in einen Kühlbehälter getaucht wird, wobei das Reifenbauteil mit dem Wasser auf eine vorgegebene Prozesstemperatur abgekühlt wird. Dadurch kann auf einen zusätzlichen Behälter mit Wasser verzichtet werden.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materiaschichtdicke der einzelnen Materialschichten mit einer Genauigkeit von mindestens 0,1 mm bestimmt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine hohe Fertigungsqualität für die extrudierten Reifenbauteile gewährleisten.
- Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
-
1 : ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren, -
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Mit dem schematisch dargestellten Extruder1 wird beispielsweise Laufstreifenmaterial für Fahrzeugreifen hergestellt. Das Laufstreifenmaterial wird in Förderrichtung6 aus einer Austrittsöffnung am Extruder1 herausgeführt. Das extrudierte Reifenbauteil2 wird einem Behälter3 zugeführt, welches mit Wasser gefüllt ist. Anschließend wird das Reifenbauteil in das Wasser eingetaucht und am Ultraschallmessgerät vorbeigeführt. Das Ultraschallmessgerät4 ist im Behälter3 angeordnet und misst kontinuierlich die Materialschichtdicke der einzelnen Materialschichten des Reifenbauteiles2 . Das im Behälter3 angeordnete Wasser dient als Kopplungsmedium, um den Materialübergang vom Wasser zur ersten Materialschicht detektieren zu können. Die vom Ultraschallmessgerät4 ausgesendeten Ultraschallwellen werden an den einzelnen Materialübergängen reflektiert. Die vom Ultraschallmessgerät detektierten Laufzeiten sind ein Maß für die jeweilige Materialschichtdicke. Die vom Ultraschallmessgerät4 empfangenen Messsignale werden mit dem Computer5 und der entsprechenden Messsoftware ausgewertet. Bei einer Abweichung der Materialschichtdicke der ersten oder der zweiten Materialschicht wird ein Regelungssignal an den Extruder1 weitergegeben. Über Stellgrößen am Extruder wird der Materialfluss der einzelnen Gummimischungen so eingestellt, dass der Sollwert für die jeweilige Materialschichtdicke wieder erreicht wird. Mit der Ultraschallmessung kann die Materialschichtdicke im Reifenbauteil kontinuierlich gemessen und überwacht werden. Auf diese Weise lässt sich eine hohe Materialqualität für das Reifenbauteil gewährleisten. - Die
2 zeigt das Reifenbauteil in Form eines Laufstreifens in einer Querschnittansicht. Der Laufstreifen besitzt eine erste Materialschicht8 in Form eines Base-Bauteiles. Die darüber liegende zweite Materialschicht7 bildet das sogenannte Cap-Bauteil, in welches später das Reifenprofil mit Vulkanisationsformen eingeprägt wird. Zwischen der ersten und der zweiten Materialschicht liegt die Materialgrenze10 , die mit der Ultraschallmessung kontinuierlich gemessen und überwacht wird. Über die Bestimmung der Materialgrenze10 wird die Materialschichtdicke11 ermittelt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Extruder, z.B. zur Herstellung von Laufstreifen
- 2
- Aus dem Extruder austretendes Reifenbauteil in Form eines Laufstreifens
- 3
- Behälter mit Wasser
- 4
- Ultraschallmessgerät
- 5
- Computer mit Messsoftware
- 6
- Förderrichtung
- 7
- 2. Materialschicht: Cap-Bauteil
- 8
- 1. Materialschicht: Base-Bauteil
- 9
- Extrudierter Laufstreifen im Querschnitt
- 10
- Materialgrenze zwischen 1. und 2. Materialschicht
- 11
- Materialschichtdicke
Claims (8)
- Verfahren zur Bestimmung der Materialschichtdicke (
11 ) bei der Herstellung von Reifenbauteilen mit einem Extruder (1 ) mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Reifenbauteiles (2 ) mit einem Extruder (1 ), wobei das extrudierte Reifenbauteil (2 ) mindestens zwei Materialschichten (7 ,8 ) aufweist und die Materialschichten (7 ,8 ) aus einer ersten und einer zweiten Gummimischung bestehen, b) Kontinuierliches Fördern des Reifenbauteiles (2 ) zu einem mit Wasser gefüllten Behälter, c) Eintauchen des Reifenbauteiles (2 ) in den mit Wasser gefüllten Behälter (3 ), wobei im Behälter (3 ) ein Ultraschallmessgerät (4 ) angeordnet ist und das Reifenbauteil (2 ) kontinuierlich an dem Ultraschallmessgerät (4 ) vorbeigeführt wird, d) Durchführen einer kontinuierlichen Ultraschallmessung am Reifenbauteil (2 ), wobei mit dem Ultraschallmessgerät (4 ) Ultraschall-Wellen generiert werden, wobei an den Materialgrenzen (10 ) zwischen dem Wasser und der ersten Materialschicht (7 ,8 ) sowie der ersten und zweiten Materialschicht Reflektionen in Form von Echos entstehen, wobei mit den vom Ultraschallmessgerät (4 ) ermittelten Laufzeiten der Echos die Materialschichtdicke (11 ) der ersten und/ oder zweiten Materialschicht (7 ,8 ) ermittelt werden kann, wobei das Wasser im Behälter als Kopplungsmedium für die Ultraschallmessung genutzt wird, e) Kontinuierliches Auswerten der empfangenen Messsignale mit einer Software und Überwachen der Materialschichtdicke (11 ) der ersten und/ oder zweiten Materialschicht (8 ,9 ), wobei die ermittelte Materialschichtdicke (11 ) jeweils mit einer vorgegebenen Materialschichtdicke verglichen wird, f) kontinuierliche Weiterführung des Extrusionsprozesses, sofern keine Abweichung von einer vorgegebenen Materialschichtdicke (11 ) detektiert wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenbauteil (
2 ) mit einer Fördergeschwindigkeit zwischen 5 und 50 Meter pro Minute, vorzugsweise 20 und 40 Meter pro Minute, am Ultraschallmessgerät (4 ) vorbei geführt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt e) bei einer Abweichung von der vorgegebenen Materialschichtdicke (
11 ) ein Regelungssignal an den Extruder (1 ) erfolgt, wobei mit einzelnen Stellgrößen am Extruder (1 ) die jeweilige Materialschichtdicke (4 ) der ersten und/ oder der zweiten Materialschicht (7 ,8 ) auf einen Sollwert zurück geführt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt e) bei einer Abweichung von der vorgegebenen Materialschichtdicke (
4 ) ein Regelungssignal an den Extruder erfolgt, wobei der Extrusionsprozess gestoppt wird, um das fehlerhaft produzierte Material zu entfernen. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenbauteil (
2 ) ein extrudierter Laufstreifen (4 ) ist, wobei die erste Materialschicht (8 ) das Base-Bauteil und die zweite Materialschicht (7 ) das Cap-Bauteil umfasst. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenbauteil (
2 ) ein extrudiertes Seitenwandbauteil aus mindestens zwei unterschiedlichen Gummimischungen ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenbauteil (
2 ) bei Schritt c) in einen Kühlbehälter getaucht wird, wobei das Reifenbauteil (2 ) mit dem Wasser auf eine vorgegebene Prozesstemperatur abgekühlt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiaschichtdicke (
11 ) der einzelnen Materialschichten (7 ,8 ) mit einer Genauigkeit von mindestens 0,1 mm bestimmt werden kann.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014214315.2A DE102014214315A1 (de) | 2014-07-23 | 2014-07-23 | Verfahren zur Bestimmung der Materialschichtdicke bei der Herstellung von Reifenbauteilen mit einem Extruder |
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DE102014214315.2A Withdrawn DE102014214315A1 (de) | 2014-07-23 | 2014-07-23 | Verfahren zur Bestimmung der Materialschichtdicke bei der Herstellung von Reifenbauteilen mit einem Extruder |
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DE (1) | DE102014214315A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4344849A1 (de) * | 2022-09-27 | 2024-04-03 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Computerimplementiertes verfahren zur ermittlung eines schrumpfverhaltens |
-
2014
- 2014-07-23 DE DE102014214315.2A patent/DE102014214315A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP4344849A1 (de) * | 2022-09-27 | 2024-04-03 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Computerimplementiertes verfahren zur ermittlung eines schrumpfverhaltens |
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