DE102019212060A1

DE102019212060A1 - Method of repairing surface anomalies on vulcanized tires

Info

Publication number: DE102019212060A1
Application number: DE102019212060.1A
Authority: DE
Inventors: Bastian Jentgens; Oliver Schramm; Marco Rudolph
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2021-02-18

Abstract

Verfahren zum Ausbessern von Oberflächenanomalien an Positiv- oder Negativstrukturen auf Seitenwänden von vulkanisierten Reifen mit folgenden nacheinander ablaufenden Schritten,a) Überprüfen des Reifens auf fehlerhafte Stellen bzw. Oberflächenanomalien an Positiv- oder Negativstrukturen der Seitenwände,b) Identifizierung und Lokalisierung von fehlerhaften Stellen bzw. Oberflächenanomalien,c) im Bereich der fehlerhaften Stelle bzw. Oberflächenanomalie Begradigen und Einebnen der Reifenoberfläche und/oder Auftragen von unvulkanisierter Gummimischung,d) lokales, flächiges bzw. ebenes Vulkanisieren im Bereich der aufgetragenen Gummimischung,e) Strukturierung des betroffenen Bereiches zur Herstellung der Soll-Oberfläche durch Gravieren der Soll-Struktur mittels eines Computer-unterstützten, über die entsprechenden Daten automatisch gesteuerten Lasers (L),f) Kontrolle des Ergebnisses.Method for mending surface anomalies on positive or negative structures on sidewalls of vulcanized tires with the following successive steps, a) checking the tire for defects or surface anomalies on positive or negative structures of the sidewalls, b) identification and localization of defective areas or Surface anomalies, c) in the area of the defective point or surface anomaly, straightening and leveling the tire surface and / or application of unvulcanized rubber compound, d) local, flat or even vulcanization in the area of the applied rubber compound, e) structuring of the affected area to produce the target -Surface by engraving the target structure by means of a computer-assisted laser (L) automatically controlled by the corresponding data, f) control of the result.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbessern von Oberflächenanomalien an Positiv- oder Negativstrukturen auf Seitenwänden von vulkanisierten Reifen.The invention relates to a method for repairing surface anomalies on positive or negative structures on sidewalls of vulcanized tires.

Im Reifenherstellungsprozess werden die Reifen nach ihrer Vulkanisation auf sichtbare Mängel bzw. fehlerhafte Stellen auf der Reifenoberfläche überprüft. Dabei werden vor allem Positivstrukturen, wie auf den Seitenwänden erhaben ausgebildete Zeichen, beispielsweise Schraffuren, Schriftzeichen, Designelemente, und Negativstrukturen, beispielsweise in den Seitenwänden vertieft eingelassene Schriftzüge, geprüft. Fehlerhafte Stellen oder Oberflächenanomalien an Seitenwänden sind meistens Lufteinschlüsse, im Vulkanisationsprozess nicht korrekt ausgeformte Designelemente, Schriftzeichen oder Schriftzüge und dergleichen. Zur Feststellung und Beseitigung derartiger Oberflächenanomalien ist es üblich, dass in der Produktion beschäftigte Bedienpersonen eine optische und/oder manuelle Inspektion durchführen, fehlerhafte Stellen bei Bedarf mit einem Fräswerkzeug abtragen und auf den betroffenen Flächenbereich eine unvulkanisierte Gummimischung auftragen. Mittels einer entsprechenden Matrize wird der Flächenbereich vulkanisiert und dabei die Oberfläche entsprechend strukturiert, beispielsweise das Designelement, Schriftzeichen und dergleichen wiederhergestellt. Dabei ist die Qualität der manuellen Nacharbeit vom Können und der Verfassung der jeweiligen Bedienperson stark abhängig. Es handelt sich bei dieser Vorgehensweise zudem um ein langwieriges Verfahren, welches nur mit einer sehr niedrigen Taktzeit durchführbar ist, wobei auch ein relativ hoher Personalaufwand erforderlich ist. Darüber hinaus lassen sich größere fehlhafte Stellen manuell oft nicht korrigieren.In the tire manufacturing process, the tires are checked for visible defects or faulty areas on the tire surface after they have been vulcanized. Above all, positive structures, such as raised characters on the side walls, for example hatching, characters, design elements, and negative structures, for example lettering recessed in the side walls, are checked. Defects or surface anomalies on the side walls are mostly air pockets, design elements that have not been correctly formed in the vulcanization process, characters or lettering and the like. To identify and eliminate such surface anomalies, it is common for operators employed in production to carry out a visual and / or manual inspection, remove defective areas with a milling tool if necessary, and apply an unvulcanized rubber mixture to the surface area concerned. The surface area is vulcanized by means of a corresponding die and the surface is structured accordingly, for example the design element, characters and the like are restored. The quality of the manual rework is highly dependent on the ability and condition of the respective operator. This procedure is also a lengthy process that can only be carried out with a very short cycle time, with a relatively high level of personnel expenditure being required. In addition, it is often impossible to correct larger defective areas manually.

Um Bedienpersonen bei der Erkennung von Oberflächenanomalien von Reifen zu unterstützen, ist es bekannt, automatische Inspektionsmaschinen zu verwenden. Solche Inspektionsmaschinen umfassen üblicherweise Einrichtungen zum Aufspannen und Drehen der Reifen, Einrichtungen zum Erfassen digitaler Bilder und eine Computerbildverarbeitungssoftware zum Vergleich mit Referenzbildern und zum Identifizieren und zum Lokalisieren von Oberflächenanomalien bzw. fehlerhaften Stellen. Ein derartiges Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung sind beispielsweise aus der WO 2015/044194 bekannt. Die Vorrichtung umfasst zwei Inspektionsstationen, wobei jede Inspektionsstation Antriebsmittel, die den Reifen um seine Achse drehen, entsprechende Bilderfassungseinrichtungen zum Erfassen mindestens eines makroskopischen Bildes der Außen- oder der Innenseite des Reifens und elektronische Mittel zum Vergleichen des erfassten makroskopischen Bildes mit mindestens einem gespeicherten Referenzbild umfasst, um mögliche Abweichungen zu erkennen. Zwischen den beiden Inspektionsstationen wird die Außenfläche des Reifens gereinigt, insbesondere gebürstet. Ein weiteres, ähnliches Inspektionsverfahren ist aus der WO 2017/199173 bekannt.In order to assist operators in detecting surface anomalies of tires, it is known to use automatic inspection machines. Such inspection machines usually include devices for clamping and rotating the tires, devices for capturing digital images and computer image processing software for comparison with reference images and for identifying and locating surface anomalies or defective locations. Such a method and an associated device are for example from WO 2015/044194 known. The device comprises two inspection stations, each inspection station comprising drive means which rotate the tire about its axis, corresponding image acquisition devices for acquiring at least one macroscopic image of the outside or the inside of the tire and electronic means for comparing the acquired macroscopic image with at least one stored reference image to identify possible deviations. The outer surface of the tire is cleaned, in particular brushed, between the two inspection stations. Another, similar inspection procedure is from the WO 2017/199173 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer erforderlichen Ausbesserung von Oberflächenanomalien an Positiv- oder Negativstrukturen auf Seitenwänden von vulkanisierten Reifen die Qualität der nachgearbeiteten Stellen deutlich zu verbessern und ein rationelleres Verfahren zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the object of significantly improving the quality of the reworked areas when there is a need to repair surface anomalies on positive or negative structures on the sidewalls of vulcanized tires and to provide a more efficient method.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit folgenden, nacheinander ablaufenden Schritten:

a) Überprüfen des Reifens auf fehlerhafte Stellen bzw. Oberflächenanomalien an Positiv- oder Negativstrukturen der Seitenwände,
b) Identifizierung und Lokalisierung von fehlerhaften Stellen bzw. Oberflächenanomalien,
c) im Bereich der fehlerhaften Stelle bzw. Oberflächenanomalie Begradigen und Einebnen der Reifenoberfläche und/oder Auftragen von unvulkanisierter Gummimischung,
d) lokales, flächiges bzw. ebenes Vulkanisieren im Bereich der aufgetragenen Gummimischung,
e) Strukturierung des betroffenen Bereiches zur Herstellung der Soll-Oberfläche durch Gravieren der Soll-Struktur mittels eines Computer-unterstützten, über die entsprechenden Daten automatisch gesteuerten Lasers (L),
f) Kontrolle des Ergebnisses.

According to the invention, the problem posed is achieved by a method with the following steps running in succession:

a) Checking the tire for defects or surface anomalies on positive or negative structures on the sidewalls,
b) Identification and localization of defective areas or surface anomalies,
c) in the area of the defective point or surface anomaly, straightening and leveling the tire surface and / or applying unvulcanized rubber compound,
d) local, flat or even vulcanization in the area of the applied rubber mixture,
e) Structuring of the affected area to produce the target surface by engraving the target structure using a computer-assisted laser (L) that is automatically controlled via the corresponding data,
f) Checking the result.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in sämtlichen Schritten automatisch durchführbar und daher weitgehend unabhängig von Bedienpersonen. Die automatische Strukturierung in Schritt e) gewährleistet ein optimales Ergebnis, beispielsweise bei der erforderlichen Herstellung oder Ergänzung von Designelementen, Schriftzügen, Ziffern, Schraffuren und dergleichen. Darüber hinaus lassen sich höhere Taktraten erzielen und größere Oberflächenbereiche bearbeiten.The method according to the invention can be carried out automatically in all steps and is therefore largely independent of operators. The automatic structuring in step e) ensures an optimal result, for example in the required production or addition of design elements, lettering, numbers, hatching and the like. In addition, higher cycle rates can be achieved and larger surface areas can be processed.

Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird in Schritt c) Gummimaterial durch Fräsen oder mittels eines Lasers abgetragen, insbesondere automatisch.In a preferred embodiment of the method, in step c) rubber material is removed by milling or by means of a laser, in particular automatically.

Bevorzugt wird ferner in Schritt c) die unvulkanisierte Gummimischung mittels eines additiven Verfahrens schichtweise aufgebracht. Auch dieser Vorgang kann automatisch mittels eines Roboters durchgeführt werden.Furthermore, in step c), the unvulcanized rubber mixture is preferably applied in layers by means of an additive process. This process can also be carried out automatically by means of a robot.

Bevorzugt wird weiter in Schritt d) der Flächenbereich mittels eines ebenen, glatten Stempels und insbesondere automatisch vulkanisiert.In addition, in step d), the surface area is preferably vulcanized by means of a flat, smooth stamp and in particular automatically.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden die Prozeduren in Schritt c) automatisch oder halbautomatisch mittels zumindest einem, insbesondere einem kollaborativen, Roboter durchgeführt.According to a further preferred embodiment of the method, the procedures in step c) are carried out automatically or semi-automatically by means of at least one, in particular a collaborative, robot.

Um eine einwandfrei strukturierte Oberfläche wiederherzustellen, ist es besonders vorteilhaft, wenn in Schritt e) die Soll-Oberfläche mittels eines Computer-unterstützt automatisch gesteuerten Lasers, beispielsweise eines CO₂-Beschriftungslasers oder eines Faserlasers, erstellt bzw. ergänzt wird.In order to restore a perfectly structured surface, it is particularly advantageous if, in step e), the desired surface is created or supplemented by means of a computer-assisted, automatically controlled laser, for example a CO ₂ marking laser or a fiber laser.

Gänzlich automatisch kann das Verfahren dann ablaufen, wenn in den Schritten a) und b) der Fahrzeugreifen auf einer drehbaren Einrichtung aufgespannt und um seine Achse gedreht wird, wobei gleichzeitig mittels zumindest einer Kamera, insbesondere mittels eines Kamerasystems, Bilddateien der Außenseite des Reifens erstellt werden, die aufgenommenen Dateien in einer Computerbildverarbeitungseinheit analysiert bzw. ausgewertet werden, wobei ein Abgleich mit gespeicherten Referenzbildern - bzw. Daten, beispielsweise mit CAD-Daten der zugehörigen Vulkanisationsform, erfolgt.The method can run completely automatically if, in steps a) and b), the vehicle tire is clamped on a rotatable device and rotated about its axis, image files of the outside of the tire being created at the same time by means of at least one camera, in particular by means of a camera system , the recorded files are analyzed or evaluated in a computer image processing unit, a comparison with stored reference images - or data, for example with CAD data of the associated vulcanization mold, being carried out.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

1 eine schematische Ansicht einer Anlage zum Prüfen eines Fahrzeugreifens und zum Ausbessern von bei der Prüfung festgestellten Oberflächenanomalien,
2 ein Beispiel einer Oberflächenanomalie auf einer Seitenwand eines Fahrzeugreifens,
3 eine Ansicht des wiederhergestellten Seitenwandbereiches.

Further features, advantages and details of the invention will now be described in more detail with reference to the schematic drawing which shows exemplary embodiments. Show it

1 a schematic view of a system for testing a vehicle tire and for repairing surface anomalies found during the test,
2 an example of a surface anomaly on a sidewall of a vehicle tire,
3 a view of the restored sidewall area.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anlage 1, auf welcher ein Prüfprozess eines Fahrzeugreifens 2 und anschließend bei Bedarf ein Reparaturprozess am Fahrzeugreifen 2 durchgeführt wird. Nach seiner Fertigstellung durch Vulkanisation wird der Fahrzeugreifen 2 über einen Zubringer 6, etwa einer Fördereinrichtung, liegend der Anlage 1 zugeführt und von einer Greifeinrichtung 5, beispielsweise einem Greifroboter, erfasst und auf eine drehbare Einrichtung aufgespannt. Zur Prüfung seiner Außenseite wird der Fahrzeugreifen um seine Achse gedreht, wobei gleichzeitig mittels zumindest einer Kamera, insbesondere mittels eines Kamerasystems, Bilddateien der Außenseite des Reifens - des Laufstreifens, der Seitenwände und der Wulstbereiche -erstellt werden. Die Kamera bzw. das Kamerasystem wird insbesondere mittels Roboterarmen entsprechend bewegt. Die aufgenommenen Bilder werden in einer Computerbildverarbeitungseinheit analysiert bzw. ausgewertet, wobei ein Vergleich mit gespeicherten Referenzbildern- bzw. daten, beispielsweise mit CAD-Daten der zugehörigen Vulkanisationsform, erfolgt. Dabei werden etwaige Oberflächenanomalien auf der Reifenaußenseite identifiziert und lokalisiert. Wird eine Oberflächenanomalie identifiziert, wird der Fahrzeugreifen ausgebessert, wie noch beschrieben wird. Wird keine oder keine ausbesserungsfähige Oberflächenanomalie festgestellt, wird der Fahrzeugreifen 2 mittels des Greifeinrichtung 5 aus der Anlage 1 entfernt und seiner weiteren Verwendung zugeführt. 1 shows schematically an embodiment of a plant 1 on which a vehicle tire inspection process 2 and then, if necessary, a repair process on the vehicle tire 2 is carried out. After its completion by vulcanization, the vehicle tire becomes 2 via a feeder 6th , such as a conveyor, lying on the system 1 fed and from a gripping device 5 , for example a gripping robot, captured and clamped on a rotatable device. To check its outside, the vehicle tire is rotated around its axis, with image files of the outside of the tire - the tread, the sidewalls and the bead areas - being created at the same time by means of at least one camera, in particular by means of a camera system. The camera or the camera system is moved accordingly, in particular by means of robot arms. The recorded images are analyzed or evaluated in a computer image processing unit, a comparison being made with stored reference images or data, for example with CAD data of the associated vulcanization mold. Any surface anomalies on the outside of the tire are identified and localized. If a surface anomaly is identified, the vehicle tire is repaired, as will be described. If no surface anomaly or no surface anomaly that can be repaired is found, the vehicle tire is used 2 by means of the gripping device 5 from the plant 1 removed and put to further use.

Bei einer alternativen Vorgehensweise wird die äußere Sichtprüfung der Fahrzeugreifen von Bedienpersonen durchgeführt, welche etwaige Oberflächenanomalien identifizieren, lokalisieren und markieren. Wird eine ausbesserungsfähige Oberflächenanomalie festgestellt, wird der betreffende Fahrzeugreifen einem Ausbesserungsprozess unterzogen.In an alternative procedure, the external visual inspection of the vehicle tires is carried out by operators who identify, localize and mark any surface anomalies. If a surface anomaly that can be repaired is found, the vehicle tire in question is subjected to a repair process.

Der Ablauf eines solchen Ausbesserungsprozess wird nun anhand der 2 und 3 näher erläutert. 2 zeigt einen Ausschnitt 3 einer Seitenwand mit einem bei der Vulkanisation eingeprägten, aus einer Schraffur (parallel verlaufende Erhebungen und Vertiefungen) gebildeten Designelement 4 (im Beispiel eine Positiv-Struktur), welches nicht komplett ausgeformt wurde, es fehlt ein Teil, der in 2 mit einem Oval markiert ist. Der Fahrzeuggreifen 2 wird mittels des Greifroboters 5 der Aufspannvorrichtung entnommen und anschließend derart positioniert und fixiert, dass die fehlerhafte Stelle ausgebessert werden kann. Als Nächstes wird die Oberfläche im und um den Bereich der fehlerhaften Stelle begradigt und eingeebnet, wobei im Beispiel das gesamte Designelement 4 abgefräst wird. Positiv-Strukturen, wie eingeprägte Musterungen, beispielsweise Schraffuren, werden im Bereich der fehlerhaften Stelle durch Materialauftrag, Auftragen einer entsprechenden Kautschukmischung, ausgeglichen. Ist die Oberflächenanomalie ein Loch infolge eines Lufteinschlusses oder eine Vertiefung in einer Negativstruktur erfolgt das Begradigen und Einebnen der Reifenoberfläche durch Materialauftrag ohne vorheriges Abfräsen. Das Abfräsen und der Materialauftrag können beispielsweise mit einem kollaborativen Roboter R ausgeführt werden. Der Oberflächenbereich, auf welchem eine Kautschukmischung aufgebracht wurde, wird anschließend mit einem insbesondere ebenen, glatten Stempel vulkanisiert, sodass eine ebene erhabene Fläche entsteht. Auch dieser Schritt kann Roboter unterstützt automatsch durchgeführt werden. Auf die derart behandelte Fläche wird nun mittels eines Computer-unterstützten, über die entsprechenden Daten automatisch gesteuerten Lasers L, beispielsweise eines CO₂ Beschriftungslaser oder ein Faserlasers, Gummimaterial abgetragen und die Soll-Struktur durch Eingravieren ergänzt bzw. erstellt. 3 zeigt das wiederhergestellte Designelement 4.The sequence of such a repair process is now based on the 2 and 3 explained in more detail. 2 shows a section 3 a side wall with a design element formed during vulcanization and formed from hatching (elevations and depressions running parallel) 4th (in the example a positive structure), which was not completely formed, a part is missing that is in 2 marked with an oval. The vehicle gripping 2 is by means of the gripper robot 5 removed from the jig and then positioned and fixed in such a way that the faulty area can be repaired. Next, the surface in and around the area of the defect is straightened and leveled, using the entire design element in the example 4th is milled off. Positive structures, such as embossed patterns, for example hatching, are compensated for in the area of the defective point by applying material or applying a corresponding rubber mixture. If the surface anomaly is a hole as a result of air inclusion or a depression in a negative structure, the tire surface is straightened and leveled by applying material without prior milling. Milling and material application can be done with a collaborative robot, for example R. are executed. The surface area to which a rubber mixture has been applied is then vulcanized with a particularly flat, smooth stamp, so that a flat, raised surface is created. This step can also be carried out automatically with robot support. The area treated in this way is now applied by means of a computer-assisted laser that is automatically controlled using the relevant data L. , for example a CO ₂ Marking laser or a fiber laser, rubber material removed and the target structure supplemented or created by engraving. 3 shows the restored design element 4th .

Das Abfräsen und der Materialauftrag können auch von einer Bedienperson vorgenommen werden. Der erforderliche Materialauftrag kann ferner mittels eines additiven Verfahrens erfolgen.The milling and the material application can also be carried out by an operator. The required material can also be applied using an additive process.

Anschließend folgt eine Endkontrolle mittels des Kamerasystems und ein Abgleich mit dem Referenzbild/den Referenzbildern.This is followed by a final inspection using the camera system and a comparison with the reference image (s).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Anlageinvestment
22: Reifentires
33: Ausschnitt SeitenwandSection of the side wall
44th: DesignelementDesign element
55: GreifeinrichtungGripping device
66: ZubringerFeeder
LL.: Laserlaser
RR.: Roboterrobot

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2015/044194 [0003]
WO 2017/199173 [0003]

Claims

Process for repairing surface anomalies on positive or negative structures on sidewalls of vulcanized tires with the following sequential steps, a) Checking the tire for defects or surface anomalies on positive or negative structures on the sidewalls, b) Identification and localization of defective areas or surface anomalies, c) in the area of the defective point or surface anomaly, straightening and leveling the tire surface and / or applying unvulcanized rubber compound, d) local, flat or even vulcanization in the area of the applied rubber mixture, e) Structuring of the affected area to produce the target surface by engraving the target structure using a computer-assisted laser (L) that is automatically controlled via the corresponding data, f) Checking the result.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in step c) rubber material is removed by milling.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that in step c) rubber material is removed by means of a laser and in particular automatically.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in step c) unvulcanized rubber mixture is applied in layers by means of an additive process.

Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that in step d) the surface area is vulcanized by means of a flat, smooth stamp and in particular automatically.

Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that step c) takes place automatically or semi-automatically by means of at least one, in particular a collaborative, robot (R).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in step e) the target surface is created by means of a computer-assisted, automatically controlled laser (L), for example a CO ₂ marking laser or a fiber laser.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in steps a) and b) the vehicle tire is clamped on a rotatable device and rotated about its axis, at the same time by means of at least one camera, in particular by means of a camera system, image files of the outside of the tire - the tread, the side walls and the bead areas are created, the recorded files are analyzed or evaluated in a computer image processing unit, a comparison being made with stored reference images or data, for example with CAD data of the associated vulcanization mold.