DE19748035A1 - Method and device for controlling or regulating the vulcanization process during vulcanization - Google Patents
Method and device for controlling or regulating the vulcanization process during vulcanizationInfo
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Abstract
Description
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vulkanisation ei nes Kautschukteils, insbesondere eines Reifenrohlings eines Fahrzeu greifens, bei dem das Kautschukteil in einer Vulkanisationsform unter Energiezufuhr sowie gegebenenfalls unter Druck vulkanisiert wird, sowie eine Vorrichtung zur Vulkanisation eines Kautschukteils, insbe sondere zur Durchführung des Verfahrens, mit einer beheizbaren Vul kanisationsform, in die ein zu vulkanisierendes Kautschukteil einlegbar ist.The present invention relates to a method for vulcanization egg Nes rubber part, in particular a green tire of a vehicle gripping, in which the rubber part in a vulcanization form Energy supply and optionally vulcanized under pressure, and a device for vulcanizing a rubber part, esp special to carry out the method, with a heatable vul Form of canalization into which a rubber part to be vulcanized can be inserted is.
Obwohl nachfolgend die Erfindung am Beispiel der Vulkanisation eines Reifenrohlings eines Fahrzeugreifens näher beschrieben wird, ist diese besondere Verwendung nicht einschränkend zu verstehen.Although the invention is based on the example of the vulcanization of a Tire blank of a vehicle tire is described in more detail, this is special use is not to be understood as restrictive.
Bei der Vulkanisation wird der Reifenrohling, der aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, in eine geeignete Form eingelegt, wobei unter Einwirkung von Wärme und Druck der Kautschuk des Rohlings vulka nisiert wird. Abhängig von den Umständen werden hierbei bestimmte Heiztemperaturen über einen bestimmten Zeitraum angelegt.During vulcanization, the green tire is made up of several parts is assembled, inserted into a suitable form, under Exposure to heat and pressure of the rubber of the blank vulka is nized. Depending on the circumstances, certain are determined Heating temperatures created over a certain period.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wurden diese Heiz temperaturen praktisch ausschließlich nach Erfahrungswerten festge legt. Dies führt in der Praxis dazu, daß in der Regel zu lange beheizt wird. Neben inkonstanten Ausheizgraden am Vulkanisat, d. h. an dem vulkanisitierten Gummiteil, führt dies zu einem erhöhten Energiever brauch.In the known methods and devices, these were heating temperatures practically exclusively based on experience sets. In practice, this usually leads to heating for too long becomes. In addition to inconsistent degrees of heating on the vulcanizate, i.e. H. to the vulcanized rubber part, this leads to increased energy consumption need.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, daß die ver wendeten Materialien unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Be dingt durch Materialschwankungen im Batchbetrieb, die Weiterverar beitung (beispielsweise Extrusion) oder die Zeitdauer der Lagerung, können sich verschiedene Materialeigenschaften ändern, was zu einem unterschiedlichen Vulkanisationsverhalten führt.Another disadvantage of the known methods is that the ver materials used have different properties. Be due to material fluctuations in batch operation, further processing processing (e.g. extrusion) or the duration of storage, different material properties can change, resulting in a leads to different vulcanization behavior.
Ein zuverlässiges Vulkanisieren läßt sich somit nur auf der Basis von Versuchen oder Erfahrungswerten erreichen, wobei aber in aller Regel aus Sicherheitsgründen zu lange vulkanisiert wird.Reliable vulcanization can therefore only be based on Try or achieve experience, but usually is vulcanized for too long for safety reasons.
Obwohl die Eigenschaften des Materials schwanken, sind die Vulkani sationsbedingungen fest vorgegeben und auf den "worst case" ausge legt. Somit wird auf die längste Vulkanisationszeit bzw. maximal erfor derliche Energie mit zusätzlicher Sicherheit abgestellt.Although the properties of the material fluctuate, the volcanoes are sations conditions fixed and based on the "worst case" sets. Thus, the longest vulcanization time or maximum is required stored energy with additional security.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vulkanisierverfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei dem nicht optimale, meistens zu lange Heizzeiten vermieden und damit der Energieverbrauch gesenkt werden.The object of the present invention is a vulcanization process and propose a device that is not optimal, usually too long heating times avoided and thus energy consumption reduced become.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.According to the invention, this object is achieved through the technical teaching of independent claims solved.
Wesentlich hierbei ist, daß während des Vulkanisiervorgangs einer oder mehrere Parameter des zu vulkanisierenden Kautschukteils erfaßt wer den, die geeignet sind, den Fortschritt des Vulkanisierens anzuzeigen, und daß die der Vulkanisationsform zugeführte Energie in Abhängigkeit von der Messung gesteuert oder geregelt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer entsprechenden Meßeinrichtung versehen, die den Vulkanisationszustand mißt.It is important here that one or several parameters of the rubber part to be vulcanized who those who are capable of indicating the progress of vulcanization, and that the energy supplied to the vulcanization form is dependent is controlled or regulated by the measurement. The invention The device is provided with a corresponding measuring device measures the state of vulcanization.
Die erfaßten Parameter werden von einer Kontrolleinheit verarbeitet. In der Grundform der Erfindung ist vorgesehen, daß zunächst nur die Vul kanisationszeit gesteuert oder geregelt wird, was manuell oder auto matisch erfolgen kann. In einer Weiterbildung wird zusätzlich die Heiz temperatur während des Vulkanisierens über einen Regelkreis oder eine Steuerung nachgeführt, das Abschalten erfolgt wie oben beschrieben.The recorded parameters are processed by a control unit. In the basic form of the invention provides that initially only the Vul canation time is controlled or regulated, which is manual or auto can be done matically. In a further training, the heating temperature during vulcanization via a control loop or a Control tracked, the shutdown takes place as described above.
Alternativ oder zusätzlich kann die zugeführte Wärmemenge gesteuert oder geregelt werden.Alternatively or additionally, the amount of heat supplied can be controlled or be regulated.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt bereits darin, daß keine aufwendigen Versuche mehr durchgeführt werden müssen, um das unterschiedliche Vulkanisationsverhalten einzelner Batches zu testen und zu erfassen. Darüber hinaus wird eine On-Line Messung möglich, die direkt verwendet werden kann, um die Heizdauer sowie gegebenen falls die Heiztemperatur des Vulkanisiervorgangs optimal zu steuern oder zu regeln, also in der Regel zu verringern. Es wird weniger Energie verbraucht und die Vulkanisationsform ist über kürzere Zeit belegt.A major advantage of the invention is that none elaborate trials have to be carried out to achieve this to test different vulcanization behavior of individual batches and capture. In addition, an on-line measurement is possible which can be used directly to give the heating duration as well if optimally control the heating temperature of the vulcanization process or to regulate, that is, to reduce as a rule. It becomes less energy consumed and the form of vulcanization is occupied over a shorter period of time.
Weiterhin wird eine Qualitätsverbesserung des Fertigprodukts und eine Steigerung der Kapazität erreicht.Furthermore, a quality improvement of the finished product and a Capacity increase achieved.
Sobald nach Auswertung des oder der gemessenen Parameter der Vul kanisiervorgang beendet ist, kann die Heizung automatisch abgeschal tet werden. In diesem Fall liegt ein geschlossener 2-Punkt-Regelkreis vor. Alternativ kann ein Signal erzeugt werden, das einen Bediener in formiert, der dann die Heizung abschaltet, den fertig vulkanisierten Rei fen entnimmt und einen neuen Rohling einlegt. Hier handelt es sich um eine Steuerung. Selbstverständlich können neben dem Abschalten der Heizung auch das Entnehmen und das Einlegen automatisiert werden.As soon as the Vul If the canning process is finished, the heating can be switched off automatically be tested. In this case there is a closed 2-point control loop in front. Alternatively, a signal can be generated that an operator in formed, which then switches off the heating, the fully vulcanized Rei fen removed and inserted a new blank. This is about a controller. Of course, in addition to switching off the Heating also removal and insertion can be automated.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Änderung der Heiztempera tur in Abhängigkeit vom Grad des Vulkanisierens, ebenfalls durch eine automatische Regelung oder eine manuell vorzunehmende Steuerung. So kann beispielsweise für das Einleiten des Vulkanisierens eine höhere Temperatur erforderlich sein als für das tatsächliche Vulkanisieren. Grund hierfür ist, daß der Kautschuk zunächst aktiviert werden muß, ehe die Vulkanisation beginnt. Es kann somit eine vorgegebene Tempe raturkurve abgefahren werden.In a development of the invention, the heating temperature is changed depending on the degree of vulcanization, also by a automatic control or manual control. For example, a higher one can be used to initiate vulcanization Temperature may be required than for actual vulcanization. The reason for this is that the rubber must first be activated, before vulcanization begins. It can therefore have a given temp raturkurve be driven.
Sowohl in der Grundform als auch in der Weiterbildung wird die Rege lung bevorzugt.Both in the basic form as well as in the further education is lively preferred.
Als mögliche zu messende Parameter kommen insbesondere der spezi fische Widerstand bzw. die elektrische Leitfähigkeit der Kautschuk mischung in Frage. Bevorzugt wird nicht nach absoluten Werten vor gegangen, sondern die Änderung des oder der Parameter erfaßt. So hat sich bei manchen Kautschukmischungen ein Absinken des spezifischen Widerstands um den Faktor 100 zwischen Beginn und Ende des Vul kanisierens gezeigt. Diese große relative Änderung kann gut gemessen werden.In particular, the speci fish resistance or the electrical conductivity of the rubber mix in question. Preference is not given to absolute values gone, but the change in the parameter or parameters detected. So had With some rubber compounds there is a decrease in the specific Resistance by a factor of 100 between the beginning and end of the vul shown. This large relative change can be measured well become.
Bei einigen Kautschukmischungen steigt der spezifische Widerstand bei Beginn des Vulkanisierens zunächst auf ein Maximum an und fällt im weiteren Verlauf wieder ab. Hier kann das Verhältnis zwischen dem Maximalwert und dem gemessenen Istwert verwendet werden. The resistivity increases with some rubber compounds The beginning of vulcanization initially reaches a maximum and falls in further course again. Here the relationship between the Maximum value and the measured actual value can be used.
Alternativ oder zusätzlich kann die Änderung des gemessenen Parame ters über die Zeit als Kriterium verwendet werden.Alternatively or additionally, the change in the measured parameter can ters can be used as a criterion over time.
Selbstverständlich kann aber auch eine Regelung nach Absolutwerten erfolgen.Of course, regulation based on absolute values can also be used respectively.
Die Messung kann kontinuierlich oder in bestimmten, auch wechseln den Zeitabständen erfolgen. Es ist ebenfalls möglich, zunächst den An fangswert zu erfassen und die zweite sowie gegebenenfalls weitere Messungen erst nach Verstreichen einer bestimmten Zeit, die erfah rungsgemäß stets benötigt wird, durchzuführen. Die Messungswieder holung kann intelligent vorgenommen werden, also von den bereits erfaßten Meßwerten abhängen.The measurement can change continuously or in certain, also the time intervals. It is also possible to start with the An capture the initial value and the second and, if necessary, others Measurements only after a certain amount of time has passed is always required to perform. The measurement again Collection can be carried out intelligently, i.e. from those already depend on the measured values.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Meßeinrichtung verse hen, die mindestens einen Meßfühler aufweist. Die Meßeinrichtung kann in bereits vorhandene Vulkanisationsformen nachgerüstet werden und ist bevorzugt direkt in die Oberfläche der Vulkanisationsform ein gebettet. Sie kann hierbei in einer Vertiefung angeordnet sein.The device according to the invention is verse with a measuring device hen that has at least one sensor. The measuring device can be retrofitted to existing forms of vulcanization and is preferably directly in the surface of the vulcanization mold bedded. It can be arranged in a recess.
Wird der Meßfühler an der Innenseite der Vulkanisationsform am Au ßenumfang angeordnet, so ist er nach dem Einlegen des Reifenrohlings und dem Schließen der Vulkanisationsform in Kontakt mit der aus Kau tschuk bestehenden Lauffläche.If the sensor is on the inside of the vulcanization mold on the Au outer circumference, so it is after inserting the green tire and closing the vulcanization mold in contact with the one from Kau tschuk existing tread.
Der Meßfühler dringt in das Kautschukmaterial ein. Bei Reifenrohlingen liegt die ideale Eindringtiefe zwischen dem Nylongürtel und der Lauf streifenunterseite. Hier ist die Schwachstelle betreffend die Tempera tur, d. h. der kritische Punkt für die Vulkanisation. Sobald aus dieser Stelle der Abschluß der Vulkanisation gemessen wird, kann von einer vollständigen Vulkanisation des Reifenrohlings ausgegangen werden. The probe penetrates the rubber material. For green tires the ideal depth of penetration is between the nylon belt and the barrel stripe bottom. Here is the weak point regarding tempera door, d. H. the critical point for vulcanization. Once out of this The end of the vulcanization process can be measured from a complete vulcanization of the green tire.
Aus diesem Grund ist der Meßfühler der Meßeinrichtung auch bevor zugt an der Stelle des Reifenrohlings angeordnet, an der der Kautschuk die größte Wandstärke aufweist. Hier kommen der Rand der Lauffläche und/oder der Fuß- bzw. Wulstschutz in Frage. Es kann auch an beiden Stellen gemessen werden.For this reason, the sensor of the measuring device is also before arranged at the location of the green tire where the rubber has the greatest wall thickness. Here comes the edge of the tread and / or the foot or bead protection in question. It can also work on both Digits to be measured.
Für andere zu vulkanisierende Kautschukteile gelten obige Ausführun gen sinngemäß.The above statements apply to other rubber parts to be vulcanized analogous.
Vorteilhaft ist der Meßfühler einstellbar, insbesondere radial zur Mitte der Vulkanisationsform, und an den Reifenrohling anpreßbar. Im Regel fall wird ein einmaliges Einstellen ausreichend sein, da der Reifenroh ling eng an der Innenseite der Form und damit an der Einrichtung an liegt.The sensor is advantageously adjustable, especially radially to the center the vulcanization form, and can be pressed against the green tire. As a rule In this case, a single adjustment will be sufficient as the tire tube ling closely to the inside of the mold and thus to the furnishings lies.
Der Meßfühler weist vorteilhaft zwei beabstandetete Kontakte aufwei sen, zwischen denen gemessen wird. Alternativ kann nur ein Kontakt vorgesehen sein. In diesem Fall ist entweder ein weiterer Kontakt an einem anderen Meßkopf angeordnet oder die Vulkanisationsform selbst dient als zweiter Kontakt.The sensor advantageously has two spaced contacts between which there is measurement. Alternatively, only one contact be provided. In this case either another contact is on another measuring head or the vulcanization form itself serves as a second contact.
In den beigefügten Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfin dung schematisch dargestellt. Dabei zeigtIn the accompanying drawings is an embodiment of the invention shown schematically. It shows
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vulkanisationsform mit eingelegtem Reifenrohling, Fig. 1 is a schematic plan view of an inventive vulcanization mold with pickled green tire,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1, and
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Meßfühlers. Fig. 3 is an enlarged view of the sensor.
Die in Fig. 1 dargestellte Vulkanisationsform 1 besteht aus eine Reihe von Formsegmenten 2, die auf nicht näher dargestellte Weise mitein ander verbunden sind. Ein Reifenrohling 3 ist in die Vulkanisations form 1 eingelegt. Mindestens eines der Formsegmente 2 ist mit einer Meßfühler 4 versehen, der über eine Leitung 7 mit der Meßeinrichtung 8 gekoppelt ist (Fig. 2). Die Meßeinrichtung 8 ist mit der Steuerung oder Regelung der Vulkanisationsform 1 gekoppelt. Es ist auch mög lich, an einem Formsegment 2 mehrere Meßfühler 4 anzubringen.The vulcanization mold 1 shown in Fig. 1 comprises a number of mold segments 2, the way shown on unspecified mitein other are connected. A green tire 3 is inserted into the vulcanization form 1 . At least one of the mold segments 2 is provided with a sensor 4 which is coupled to the measuring device 8 via a line 7 ( FIG. 2). The measuring device 8 is coupled to the control or regulation of the vulcanization mold 1 . It is also pos sible to attach a plurality of sensors 4 to a mold segment 2 .
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist der Meßfühler 4 versetzt zur Mitte des Formsegments 2 angeordnet. Vorteilhaft wird der Meßfühler 4 bis in die Mitte des größten Querschnitts des Rohlings 3 geführt. Zur Befe stigung des Meßfühlers 4 in der Vulkanisationsform 1 dient eine in die ser vorgesehene Bohrung 5.As can be seen from FIG. 2, the sensor 4 is arranged offset to the center of the mold segment 2 . The sensor 4 is advantageously guided into the middle of the largest cross section of the blank 3 . To fix the sensor 4 in the vulcanization mold 1 , a hole 5 is provided in the water.
Der in Fig. 3 in Einzeldarstellung gezeigte Meßfühler 4 weist zwei be abstandete Kontakte 6 auf, zwischen denen die Messung erfolgt.The sensor 4 shown in Fig. 3 in detail has two be spaced contacts 6 , between which the measurement takes place.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Meßfühler 4 praktisch in die Oberfläche des Formsegments 2 der Vulkanisationsform 1 eingebettet. Eine Verstellung in radialer Richtung kann beispielsweise dadurch erfol gen, daß zwischen den Meßfühler 4 und der Oberfläche des Formseg ments 2 Abstandsscheiben eingelegt werden.In the embodiment shown, the sensor 4 is practically embedded in the surface of the mold segment 2 of the vulcanization mold 1 . An adjustment in the radial direction can be carried out, for example, in that 2 spacers are inserted between the sensor 4 and the surface of the mold segment.
Nachfolgend soll die Funktionsweise erläutert werden.The mode of operation will be explained below.
Zunächst wird der Reifenrohling 3 in die Vulkanisationsform 1 einge legt, die zum Einlegen geöffnet ist. Beim Verschließen wird der Meß fühler 4 automatisch in den Reifenrohling 3 eingepreßt oder angepreßt. Es kann dann der Anfangswert des spezifischen Widerstands des Kau tschuks gemessen werden. First, the green tire 3 is inserted into the vulcanization mold 1 , which is open for insertion. When closing the sensor 4 is automatically pressed into the green tire 3 or pressed. The initial value of the specific resistance of the rubber can then be measured.
Anschließend wird die Vulkanisationsform 1 beheizt. Hierbei ändert sich der spezifische Widerstand, wobei diese Änderung mittels der Meßeinrichtung 8 gemessen wird. Während des Vulkanisierens wer den, falls erwünscht, die Heiztemperaturen nachgeregelt. Sobald die Messung ergibt, daß der Vulkanisiervorgang zu einem gewünschten Prozentsatz oder vollständig abgeschlossen ist, wird die Heizeinrich tung abgeschaltet. Versuche haben gezeigt, daß sich der spezifische Widerstand des Kautschuks vom unvulkanisierten zum vulkanisierten Zustand um etwa den Faktor 100 reduziert. Diese Absenkung kann besonders gut erfaßt werden.The vulcanization mold 1 is then heated. The specific resistance changes here, this change being measured by means of the measuring device 8 . During the vulcanization process, the heating temperatures can be adjusted if desired. As soon as the measurement shows that the vulcanization process has been completed to a desired percentage or completely, the heating device is switched off. Experiments have shown that the specific resistance of the rubber is reduced by a factor of 100 from the unvulcanized to the vulcanized state. This reduction can be detected particularly well.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, während des Vul kanisierens den Fortschritt des Vulkanisierens zu erfassen und die der Vulkanisationseinrichtung zugeführte Energie abhängig von der Mes sung zu steuern oder zu regeln. Dies kann über die Heizzeit oder Heiz temperatur erfolgen. Durch die Messung des Vulkanisationszustands wird eine unnötige weitere Beheizung der Vulkanisationsform vermie den. Hierdurch wird der Energieverbrauch für den Vulkanisiervorgang verringert.With the present invention it is thus possible during the vul Kanisierens to record the progress of vulcanization and that of Vulcanization device supplied energy depending on the measurement solution to control or regulate. This can be about the heating time or heating temperature. By measuring the state of vulcanization unnecessary further heating of the vulcanization mold is avoided the. As a result, the energy consumption for the vulcanization process decreased.
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