DE3689854T2 - System zur Abstandsmessung der Kabel einer verstärkten Reifenstruktur. - Google Patents

System zur Abstandsmessung der Kabel einer verstärkten Reifenstruktur.

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Description

  • Mit Cord verstärktes Reifengewebe wird üblicherweise in einem kontinuierlichen Kalanderverfahren hergestellt, welches zu einer Sandwichkonstruktion führt, die eine Vielzahl von Cordsträngen mit einer Gummischicht auf jeder Seite umfaßt. Für die Festigkeit des Gewebes und des resultierenden Reifens ist es wesentlich, daß der Raum zwischen den Reifencorden einen bestimmten angegebenen Wert nicht überschreitet. Der Höchstwert könnte zum Beispiel überschritten werden, wenn Corde sich nicht in ihrer Stellung befinden, fehlen, der Corddurchmesser variiert oder bei einer Kombination der vorstehenden Punkte. Ähnlich ist es wichtig, daß der Raum zwischen Corden nicht zu klein ist. Der Grund dafür ist, daß das Gummilatex, das den Körper der Gewebe bildet, beidseitig des Cordkerns aufgetragen wird, und es ist wesentlich, daß das Latex leicht zwischen die Corde fließen und sich zu einer einzigen Masse verbinden kann.
  • Ein System, das lediglich die Anzahl der Corde pro Inch zählt, ist nicht zufriedenstellend, da ein solches System nur den durchschnittlichen Abstand liefert und einen einzelnen Abstandsfehler nicht erfassen kann.
  • Der offene Raum (Öffnung) zwischen Reifencorden ist nicht nur wegen seiner Beziehung zur Festigkeit des Produkts bedeutsam, sondern ist auch bei der kontinuierlichen Bestimmung des Flächengewichts des Produkts während seiner Herstellung nützlich. Bei einem Verfahren zur Bestimmung des Flächengewichts wird die Menge von Betastrahlenstrahlung gemessen, die durch das Gewebe gelangt. Da der Cordabstand die Durchlässigkeit des Gewebes für Betastrahlen beeinflußt, ist eine Korrektur der Berechnung des Flächengewichts aus Betastrahlenmessungen erforderlich. Das Patent der USA Nr. 3854046 und das deutsche Patent Nr. DE-A-2555135 betreffen andere Techniken, die zum Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung nützlich sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich in Verbindung mit mit Stahlcord verstärktem Reifengewebe und wird daher in Verbindung mit dieser Gewebeart erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die hierin beschriebenen Prinzipien in Verbindung mit anderen Arten von Verstärkungscord verwendet werden können, solange der Koeffizient der Strahlungsabsorption des Cordmaterials sich von dem des verwendeten Gummis unterscheidet.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Öffnung zwischen den Corden eines mit Cord verstärkten Reifengewebes mit einem System zu messen, das unabhängig vom Corddurchmesser ist. Der bedeutsame Faktor ist nicht einfach der Absolutwert des offenen Raums zwischen Corden, sondern vielmehr derjenige Bruchteil des Gesamtraums, der offen ist. Das erfundene System umfaßt ein Abtasten des Reifengewebes mit konstanter Geschwindigkeit und unter Verwendung eines hochgradig gleichgerichteten Röntgenstrahlenbündels, das durch das Gewebe gerichtet ist. Vom Stahlcord wird im wesentlichen die gesamte Röntgenstrahlenenergie absorbiert, wohingegen durch den Gummiabschnitt des Gewebes ein erheblicher Teil der Energie übertragen wird. Ein Röntgenstrahlendetektor an der anderen Seite des Gewebes empfängt daher eine schwankende Menge von Strahlung, während das Gewebe abgetastet wird. Ein Taktsteuersignal, das jeweils dem Übergang zwischen Cord und offenem Raum entspricht, steuert einen Zähler, der die Perioden eines Oszillators mit fester Frequenz zählt, so an, daß sich Daten ergeben, die den Abstand von Cord zu Cord und auch den offenen Raum zwischen Corden wiedergeben. Diese Daten werden manipuliert, um die gewünschten Informationen zu erhalten und einen Alarm auszulösen, wenn vorgegebene Grenzen überschritten werden.
  • Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen Kalander für mit Stahlcord verstärktes Reifengewebe, der in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Kontrollvorrichtungsabschnitts der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgenstrahlensensors der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des elektronischen Teils der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 5 zeigt verschiedene im elektronischen Teil erzeugte Wellenformen.
  • Fig. 6 ist ein Taktdiagramm, das das Verhältnis zwischen der Zwischenspeicher- und der Neueinstellungsfunktion zeigt.
  • Fig. 1 zeigt eine hochgradig schematische Draufsicht auf einen Kalander für Stahlcord-Reifengewebe, wie er in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Stahlcord-Reifengewebe wird typischerweise in Breiten von etwa vier Fuß hergestellt und ist gewöhnlich mit etwa 5 bis 20 Verstärkungscorden pro Breiten-Inch versehen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, treten die Stahlcorde 11 links der Maschine ein und gelangen unter die Kalanderrollen 12, die eine Latexlage auf die sich bewegenden Corde ablagern. Das Latexbecken 13 über den Rollen 12 wird von nicht gezeigten Mitteln nachgefüllt gehalten. Ein zweiter (ebenfalls nicht gezeigter) Satz von Kalanderrollen befindet sich unter der Ebene der sich bewegenden Corde, und diese Rollen tragen eine ähnliche Latexlage auf die Unterseite der Corde auf. Während die Latexlagen aufgetragen werden, fließen sie zwischen die Corde und verbinden sich zu einem einzigen Gebilde. Bei dem die Rollen verlassenden Gewebe handelt es sich somit um eine Latexlage mit einem Kern aus beabstandetem Stahl Verstärkungscord.
  • Nach dem Verlassen der Kalanderrollen und möglicherweise nach einer weiteren Verarbeitung wird das Gewebe durch einen Kontrollvorrichtungsabschnitt 20 geführt, um bestimmte Eigenschaften des Gewebes zu bestimmen. Bei einer solchen Eigenschaft, die überwacht werden kann, handelt es sich um den offenen Raum (d. h. die Öffnung) zwischen Corden als einen Bruchteil des Abstands von Cord zu Cord. Der Kontrollvorrichtungsabschnitt, der den erfassenden Teil der erfundenen Vorrichtung enthält, umfaßt einen oberen und einen unteren Querbalken 21 und 22, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Der obere und der untere Querbalken befinden sich, wie ihre Namen andeuten, über bzw. unter der Gewebebahn.
  • Der Kopf 23 der Röntgenstrahlenquelle und der Kopf 24 des Röntgenstrahlensensors sind derart am oberen bzw. am unteren Querbalken angebracht, daß sie sich an den Balken hin und her bewegen können, wobei sich die Gewebebahn im Raum 25 zwischen ihnen bewegt. Nicht gezeigte Mittel halten die Röntgenstrahlenquelle und den Röntgenstrahlensensor aufeinander ausgerichtet und veranlassen, daß beide eine Abtastung mit konstanter Geschwindigkeit hin und her über die Breite des Gewebes vornehmen.
  • Fig. 3 zeigt die Anordnung des Kopfes 23 der Röntgenstrahlenquelle und des Kopfes 24 des Röntgenstrahlensensors. Die von der Glühfadensteuerung 32 und der Anodenspannungsquelle 33 erregte Röntgenstrahlenröhre 31 emittiert ein relativ schmales Röntgenstrahlenbündel abwärts durch das Gewebe 14 und den Öffnungsspalt 34 in die Ionisierungskammer 35. Die Öffnungsspaltbreite beträgt typischerweise 0,010 Inch, wodurch ein schmales Bündel und eine gute Schärfe der Kanten der Corde bereitgestellt wird. Die Ionisierung innerhalb der Kammer 35 erlaubt, daß ein Strom von der Spannungsquelle 36 der Ionisierungskammer zur Mittelelektrode 37 fließt. Der Betrieb von Ionisierungskammerdetektoren zur Messung von Röntgenstrahlen ist wohlbekannt, so daß es nicht als notwendig erachtet wird, den Betrieb dieses Teils der Erfindung näher zu erläutern. Es genügt, darauf hinzuweisen, daß die Ausgangsgröße des Verstärkers 38 niedrig ist, wenn einer der Stahlcorde des Reifengewebes 14 das Röntgenstrahlenbündel blockiert, die Ausgangsgröße des Verstärkers aber hoch ist, wenn sich nur Gummi zwischen der Röntgenstrahlenröhre und der Ionisierungskammer befindet.
  • Zu Illustrationszwecken wird in Fig. 5 ein kleiner Abschnitt von Reifengewebe zusammen mit Wellenformen gezeigt, die von der elektronischen Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung während eines Durchlaufs der erfassenden Elemente (23, 24) von links nach rechts erzeugt würden. Fig. 5A zeigt den Gewebeabschnitt, der die Corde L-Q enthält. Wie zu sehen ist, sind abgesehen von O/P sämtliche Abstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt gleich. Der Abstand O/P ist geringer als die anderen und ist beispielhaft so klein gezeigt, daß er einen Fehleralarm auslösen würde.
  • Während die Röntgenstrahlenquelle/der Röntgenstrahlensensor 23, 24 die in Fig. 5A dargestellte Cordscheibe durchläuft, erscheint am Ausgang des Verstärkers 38 eine wellige Wellenform. Idealerweise ist die Wellenform trapezförmig, wie in Fig. 5B gezeigt, jedoch sind die Ecken in der Praxis abgerundet, wie in Fig. 5C gezeigt. Die Steigung der vorauslaufenden und der nachlaufenden Kanten der idealen Wellenform 5B resultiert aus dem endlich abgemessenen Durchmesser des gleichgerichteten Röntgenstrahlenbündels, und die abgerundeten Ecken der tatsächlichen Wellenform 5C entstehen wegen Unregelmäßigkeiten im Bündel und der teilweisen Durchlässigkeit der Corde für Röntgenstrahlen.
  • Die Ausgabe des Verstärkers 38 wird zum Spitzendetektor 40 und zum Taldetektor 41 (Fig. 4) gespeist, die die erfahrene Höchst- bzw. Niedrigstspannung bis zur Neueinstellung halten. Die vom Spitzendetektor bzw. vom Taldetektor gehaltene Höchstspannung bzw. Niedrigstspannung wird immer dann zum automatischen Bezugsschaltkreis 42 gespeist, wenn die Detektoren (40, 41) einen "Abtast"-Impuls vom Takt-Logikmodul 44 empfangen. Ansprechend auf eine Eingabe vom Spitzendetektor und vom Taldetektor, erzeugt der automatische Bezugsschaltkreis 42 eine Spannung, die etwa halb so groß wie die Summe aus Spitzenspannung und Talspannung ist, und schaltet diese Spannung mit dem Komparator 43 zusammen, so daß sie als Bezugsspannung für den Komparator wirkt. Idealerweise ist die Bezugsspannung halb so groß wie die Summe aus Spitzenspannung und Talspannung; da aber die tatsächliche Wellenform von Fig. 5C nicht unbedingt völlig symmetrisch ist, ist die erforderliche Bezugsspannung u. U. nicht genau die Idealspannung. Die Bezugsspannung wird gehalten, bis ein anderer Abtastimpuls eine Änderung der Spannung veranlaßt. Die Ausgabe des Komparators 43 ist das geformte Signal mit der Wellenform 5D. Es wird negativ, wenn die Röntgenstrahlenquelle/der Röntgenstrahlensensor die vorlaufende Kante eines Cords passiert, und wird positiv an einer nachlaufenden Kante. Die Bezugsspannung muß u. U. geringfügig nachgestellt werden, so daß die Übergänge in der Wellenform von Fig. 5D dann auftreten, wenn das Röntgenstrahlenbündel über einer Cordkante zentriert liegt.
  • Das Takt-Logikmodul 44 wird vom Komparator 43 angesteuert und stellt Taktsignale bereit, wie in Fig. 6 gezeigt. Wie aus dem Taktdiagramm von Fig. 6 ersichtlich ist, wird der Zähler 45 jedesmal neu eingestellt, wenn das Röntgenstrahlenbündel einen Cord verläßt und beginnt, einen Raum zu durchlaufen (z. B. bei 60 in Fig. 6 gezeigt). Der Zähler 45 zähle Perioden eines internen Oszillators mit fester Frequenz. Die Frequenz des Oszillators kann, falls gewünscht, so mit der Abtastgeschwindigkeit der Röntgenstrahlenquelle/des Röntgenstrahlensensors in Beziehung gesetzt werden, daß der Zählerstand im Zähler 45 numerisch gleich dem in einer zweckmäßigen Abstandseinheit genommenen Abstand ist, der von der Quelle/vom Sensor zurückgelegt wird. Wenn der bei 60 beginnende Raum durchlaufen ist und das Röntgenstrahlenbündel beginnt, einen Cord (61) zu durchlaufen, wird der Zählerstand im Zähler 45, der dann die Breite des Raums (W in Fig. 5A) wiedergibt, im Zwischenspeicher 46 zwischengespeichert. Zur gleichen Zeit wird ein Abtastimpuls an den Spitzendetektor und den Taldetektor 40, 41 gesendet. Unmittelbar anschließend an den Abtastimpuls werden der Spitzendetektor und der Taldetektor neu eingestellt, um in einem Zustand zu sein, in dem sie die Höchstspannung und die Niedrigstspannung erfassen können, die während der nächsten Periode erzeugt werden, d. h. die Spannungen 52 und 53 von Fig. 5.
  • Die nächste erfaßte Cordkante (62) veranlaßt, daß der Zählerstand im Zähler 45, der zu dieser Zeit proportional zum Cordabstand (S in Fig. 5A) ist, im Zwischenspeicher 47 zwischengespeichert wird. Unmittelbar daran anschließend wird der Zähler für eine neue Periode neu eingestellt.
  • Es mag auffallen, daß die Neueinstellungsimpulse (Fig. 6C und 6E) im Taktdiagramm so gezeigt sind, daß sie anscheinend zur gleichen Zeit wie die Zwischenspeicherimpulse (Fig. 6B und 6D) auftreten. In Wirklichkeit treten die Neueinstellungsimpulse geringfügig später auf, so daß sie die Zwischenspeicher- und die Abtastfunktion nicht stören.
  • Die Zählerstände in den Zwischenspeichern 46 und 47 werden zu Digital-Analog-Umsetzern 48 und 49 gespeist, deren Ausgaben elektrische Signale sind, die zum offenen Raum zwischen den Corden (W) bzw. zum Cordabstand (S) proportional sind. Siehe die Wellenformen 5E und 5F. Der Teiler 50 stellt das normierte Signal für offenen Raum (W/S) bereit, wie in Fig. 5G gezeigt. Die in Fig. 5G gezeigten gepunkteten Linien stellen die vorgeschriebenen Grenzen von W/S darf und die Alarmeinrichtung 51 erzeugt ein Abstandsfehlersignal (Fig. 5H), wenn diese Grenzen überschritten werden. Wie im in Fig. 5 gezeigten Beispiel zu sehen ist, werden die Grenzen für den Raum zwischen den Corden O und P überschritten. Wenn zwischen zwei beliebigen Corden des Beispiels ein großer offener Raum vorhanden gewesen wäre, dann hätte die Alarmeinrichtung 51 auch ein diesem Fehler entsprechendes Fehlersignal erzeugt.
  • Was beschrieben wurde, ist ein zur Zeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Meßsystems für Drahtöffnungen zum Einsatz in Verbindung mit der Herstellung mit Drahtcord verstärkten Reifengewebes. Es versteht sich von selbst, daß zwar ein zur Zeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel offenbart wurde, Fachleuten jedoch ohne Zweifel verschiedene Modifikationen im Rahmen des Erfindungsgedankens einfallen werden, und solche Modifikationen sollen von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein.

Claims (9)

1. System zur Prüfung eines mit Cord verstärkten Materials 14, wobei das System folgendes umfaßt:
a. eine Strahlungsquelle zum Richten eines gleichgerichteten Strahlenbündels durch das mit Cord verstärkte Material (14);
b. einen dem gleichgerichteten Strahlenbündel entsprechend ausgerichteten Sensor (24) zum Erfassen des Strahlenbündels und zum Erzeugen eines elektrischen Signals als Reaktion darauf;
c. eine Einrichtung (21, 22) zum Veranlassen der Strahlungsquelle (23) und des Sensors (24) dazu, einen Abschnitt des mit Cord verstärkten Materials (14) abzutasten, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner folgendes umfaßt:
d. eine auf das vom Sensor (24) erzeugte elektrische Signal reagierende Einrichtung zur Abgabe von Taktsignalen, sobald der Sensor (24) eine vorbestimmte Position in bezug auf jede Kante (60, 61, 62) der Corde (11) im Material (14) passiert, wobei die Takteinrichtung folgendes umfaßt:
(1) eine Einrichtung (40, 41) zum Erfassen aufeinanderfolgender Höchst- und Niedrigstwerte (52, 53) des elektrischen Signals;
(2) eine Einrichtung (42), die eine von den Höchst- und Niedrigstwerten (52, 53) abhängige Bezugsspannung liefert; und
(3) eine Komparatoreinrichtung zum Erzeugen eines der Taktsignale jeweils dann, wenn das elektrische Signal eine vorbestimmte Beziehung zu der Bezugsspannung aufweist; und
e. eine Einrichtung zum Messen der Zeitspannen zwischen dem Auftreten der Taktsignale.
2. System nach Anspruch 1, bei dem das mit Cord verstärkte Material (14) ein Reifengewebe ist.
3. System nach Anspruch 2, bei dem eine größere Strahlungsmenge den Gummi des Reifengewebes (14) als den Cord (11) des Gewebes (14) durchdringt.
4. System nach Anspruch 1, bei dem der Sensor (24) mindestens einen Teil des Strahlenbündels erfaßt, nachdem das Strahlenbündel durch das mit Cord verstärkte Material (14) passiert, wobei die Breite des erfaßten Strahlenbündels geringer ist als der Abstand zwischen benachbarten Corden (11) des mit Cord verstärkten Materials (14), und bei dem der Sensor (24) ein auf die Intensität des erfaßten Strahlenbündels schließenlassendes elektrisches Signal erzeugt.
5. System nach Anspruch 1, bei dem die Abtasteinrichtung (21, 22) die Strahlungsquelle (23) und den Sensor (24) dazu veranlaßt, sich mit konstanter Geschwindigkeit über die Breite des Materials (14) hinweg hin- und herzubewegen.
6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung eine Größe aufweist, die gleich ist wie ungefähr die Hälfte der Summe der Höchst- (52) und Niedrigstwerte (53) des elektrischen Signals.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (43) jeweils dann ein Taktsignal erzeugt, wenn das elektrische Signal gleich der Bezugsspannung ist.
8. System nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (45) zum Messen der Zeitspannen eine Einrichtung zur Bestimmung einer ersten Abtastzeit umfaßt, die die Strahlungsquelle (23) und der Sensor (24) benötigen, um den Abstand zwischen benachbarten Kanten (60, 61) zweier Corde (11) im Material (14) abzutasten.
9. System nach Anspruch 8, bei dem eine Einrichtung (45) zum Messen von Zeitspannen ferner eine Einrichtung zur Bestimmung einer zweiten Abtastzeit zwischen einer der benachbarten Kanten (60) zweier Corde (11) und der entsprechenden Kante (62) des anderen der beiden Corde (11) umfaßt, wobei das System ferner eine Einrichtung (50) zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen der ersten Abtastzeit und dem Wert der zweiten Abtastzeit umfaßt.
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