DE3538581C2 - Metallform zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen - Google Patents
Metallform zum Vulkanisieren von FahrzeugreifenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallform zur
Reifenvulkanisation
Bisher wurden die folgenden drei Arten von Metallformen
zur Formgebung von Reifen benutzt.
(1) Eine Metallform bestehend aus einem oberen und unteren
Profilring 50, welche einen unebenen Formteil P′ aufweisen,
entsprechend der Profilschablone P wie in Fig. 6 und 7 gezeigt.
Die Profilringe 50 sind aus Aluminium gegossen und justiert
in einer Schale 51 hergestellt aus Gußeisen oder einem
Schnittstahlstück.
(2) Eine Metallform bestehend aus kleinen Stücken 52 (Schablonensegmenten)
weist einen Formteil auf, entsprechend einer
Profilschablone P wie in Fig. 8 dargestellt. Die kleinen Stücke
52 sind aus Aluminium gegossen und in einer Reihe in Umfangsrichtung
eingebaut und justiert in einer ähnlichen Schale
wie oben beschrieben.
(3) Eine Metallform bestehend aus einer Form aus, zum Beispiel
Gußeisen, welche eine Profilschablone P direkt eingraviert
ist.
Die oben erwähnten konventionellen Metallformen benötigen
aufwendige Arbeitsmaschinen und erfordern eine lange Fertigungszeit
und hohe Fabrikationskosten, weil ein großer Teil der
Arbeiten manuell vorgenommen werden muß, das es zu schwierig
ist, Betriebsdaten zu erlangen und die Arbeit zu mechanisieren.
Diese Arten von Metallformen erfordern weiterhin eine große
Anzahl von Lüftungslöchern zur Entlüftung, wenn die Vulkanisation
von Reifen vorgenommen wird. Darüber hinaus verursachen
diese Arten von Metallformen, im Falle einer notwendigen Ausbesserung von
Fehlern, hervorgerufen durch den Abfall von Partikeln aus der
Formoberfläche, den Abfall von Partikeln aus Blasen bzw. Lunkern im
Aluminiumguß und im Falle des Auswechselns von Profilschablonenteilen
oder ähnlichen Arbeiten lange Arbeitszeiten und hohe
Kosten, weil diese Arbeiten von Hand ausgeführt werden müssen und
Aluminium verschweißt werden muß.
Aus US-PS 22 97 017 ist weiterhin eine Metallform zum
Vulkanisieren von Reifen bekannt, bei der mehrere profilierte
Formteile aufeinander geschichtet und aneinander
befestigt werden und so einen Profilring bilden.
Das Profil entspricht dabei dem negativen Profil des
Fahrzeugreifens bzw. der Lauffläche des Reifens.
Die Formteile dieser Metallform bestehen aus Kreissegmenten,
wodurch es selbst bei präzisester Fertigung an den
Stoßkanten zu Diskontinuitäten kommt, welche sich auch in
dem vulkanisierten Reifen bemerkbar machen. Solche Diskontinuitäten
müssen aber aus Gründen der Laufruhe des Reifens
und auch aus optischen Gesichtspunkten vermieden
werden.
Die Formteile müssen des weiteren aufgrund ihrer erheblichen
Dicke dreidimensional bearbeitet werden, was technisch
kompliziert, zeitaufwendig und teuer ist. Einer
Mechanisierung bzw. Automatisierung ist dieses Verfahren
nur schwer zugänglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Metallform
zur Reifenvulkanisation zu schaffen, welche einfach herzustellen
ist und zum Reparieren, Ausbessern bzw. Auswechseln und ähnlichen Tätigkeiten
auf einfache Weise geeignet ist.
Zu Diskontinuitäten führende Stoßkanten oder Nähte der
Formteile sollen vermieden werden und die gegenseitige
Fixierung der Lamellen soll auf einfache Weise möglich
sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination
des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche
zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, ist eine Metallform mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 zur
Reifenvulkanisation geschaffen worden.
Die Lamellen werden nur in zwei Dimensionen bearbeitet und
erhalten beispielsweise durch Ausschneiden mit einem Laser
ein Profil, welches dem Außenprofil des Fahrzeugreifens,
geschnitten in einer Ebene zur Mittelebene, entspricht.
Die Daten solcher Schnittebenen sind beispielsweise bei
CAD-Systemen sehr einfach zu gewinnen und können dazu
dienen, eine numerisch gesteuerte Schneidvorrichtung
vollautomatisch zu steuern. Die dritte Dimension der
Schablone tritt dadurch hinzu, daß eine Vielzahl dieser
zweidimensional geformten Lamellen aufeinander geschichtet
und aneinander befestigt werden. Dabei wird eine umso
feinere Profilierung erzielt, je dünner die bearbeiteten
Lamellen sind. Allerdings sind der weiteren Verfeinerung
technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt, so daß
sinnvolle Dicken der Lamellen im Bereich zwischen 0,1 bis
3,0 mm liegen.
Beim erfindungsgemäßen Aufbau der Metallform ist es nicht
notwendig, die einzelnen Lamellen noch mit Profilen zu
versehen, die zur gegenseitigen Fixierung der einzelnen
Lamellen dienen. Diese werden so wie sie sind aufeinander
geschichtet und dann aneinander befestigt.
Die Metallform zur Reifenvulkanisation gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt eine Vielzahl von aufgeschichteten Lamellen,
entsprechend der Vielzahl von Profillinien in der Umfangsrichtung
des Reifens. Damit wird die Schaffung von Betriebsdaten und
die Herstellung so einfach, daß eine Metallform mit einer hohen
Effizienz hergestellt werden kann.
Die Schaffung von Lüftungslöchern
wird vereinfacht und der Durchmesser der Lüftungslöcher
kann verringert werden. Des weiteren sind im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Lamellenaufbau die Ausbesserung der
Metallform bei einem Teildefekt und die Teilumformung der
Metallform einfacher geworden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die nachstehenden Ausführungsbeispiele anhand
von Zeichnungen verwiesen.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform durch eine Metallform
zur Reifenvulkanisation nach der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Behälters in
welchem der halbe Teil einer Metallform eines Profilschablonenteils
der vorliegenden Erfindung enthalten
ist;
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Lamelle zur Formgebung einer
Profilschablone in einer Metallform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht ein Beispiel
eines Oberflächenmodells eines Reifens,
geschaffen durch eine Aneinanderreihung der Querschnitte
von Lamellen nach der vorliegenden Erfindung
unter Benutzung eines CAD-Systemes;
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung eines Querschnittes
der Oberflächenschablone aus Fig. 4 in Umfangsrichtung;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines halben Teils
eines Profilringes zur Formgebung einer Profilschablone
in konventionellen Metallformen;
Fig. 7 Teilschnitt einer Schale einer konventionellen
Metallform, in welcher eine obere und untere Hälfte
eines Profilringes justiert ist;
Fig. 8 eine perspektivische Zeichnung, in der Profilsegmente
zur Formgebung einer Profilschablone in konventionellen
Metallformen dargestellt sind;
Fig. 9(a) eine Draufsicht auf ein Messerblatt, angeordnet in
Umfangsrichtung einer Reifenform entsprechend der
vorliegenden Erfindung; und
Fig. 9(b) eine Draufsicht auf ein Messerblatt, angeordnet in
Querrichtung zur Reifenform entsprechend der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 1 und 3 zeigen eine Ausführungsform einer Metallform zur
Reifenvulkanisation nach der vorliegenden Erfindung. Nummer 1
stellt eine Metallform dar, die eine Vielzahl von aufgeschichteten
Lamellen 2 enthält. Die Lamelle 2 hat einen unebenen
formgebenden Teil 2a, zugehörig zu einer Schablonenform einer Scheibe
(gezeigt in Fig. 5), welche geschaffen werden kann durch die
Aufteilung eines Reifens T gezeigt in Fig. 4 im Lamellenverlauf
parallel zu seiner Mittelebene (i. e. eine Schnittebene
geschaffen durch Schneiden entlang der Mittellinie CL, der
Breite nach in Richtung des äußeren Randes des Reifens) unter
Benutzung eines CAD-Systems. Die Schablonenform der Lamelle 2,
bezüglich der Unebenheiten, ist umgekehrt zur Modellform des
Reifenprofils ausgebildet. Die ungleichen Formen unterscheiden
sich selbstverständlich von den jeweils anderen ein wenig, in
Einklang mit ihrer Position bezüglich des Reifenprofils. Eine
Vielzahl von schmalen Einschnitten 3 sind auf einer oder
beiden Elementen der Lamelle 2 vorgesehen. Nach dem Zusammensetzen
der Lamellen 2 funktionieren die schmalen Einschnitte
als Lüftungsschlitze zur Gasabführung, wenn die Vulkanisation
der Reifen fortgesetzt wird. Darüber hinaus ist ein schmaler
Einschnitt 3′ in Umfangsrichtung vorgesehen, der mit den
schmalen Einschnitten 3 in Verbindung steht und der schmale
Einschnitt 3′ steht mit der Aussparung 4 der Lamelle 2 in
Verbindung, wobei die Aussparung, wie noch näher zu beschreiben
sein wird, der Positionierung dient. Diese zur Positionierung
vorgesehenen Aussparungen 4 sind am äußeren Umfang der Lamelle
2 vorgesehen. Die Aussparungen 4 werden benutzt, wenn die
Lamellen zusammengesetzt sind. Des weiteren sind Löcher 5 in
einer Vielzahl von Teilen der Lamelle 2 angebracht, die der
Fixierung von Bolzen dienen.
Eine Vielzahl von Lamellen 2 sind zusammengefaßt und gruppiert
in zwei Gruppen, die eine obere Form A und eine untere Form B,
in Beziehung zur Mittelebene des Reifens. Jede dieser Gruppen
schließt aufeinandergestapelte Lamellen 2 ein, welche eine
Profilschablonenform bilden (Profilring) und gelagert sind
in einem Behälter 7. In dem ringförmigen Behälter 7 sind
ohrförmige Fixierstücke 9 vorgesehen und innere
Vorsprünge 10 zur Positionierung, welche mit den Aussparungen 4
der Lamellen 2 in Eingriff gelangen. Die Lamellen 2 sind
mittels Bolzen 11 in dem Behälter 7 positioniert, in Reihe aufgestapelt
und fixiert. In der Lamelle 2 ist eine weitere Aussparung 13 vorgesehen,
welche es erlaubt, Bolzen 11
und Fixierstücke 9 zusammenzusetzen, ohne daß es zu
einer Beeinträchtigung bei der korrekten Aufeinanderschichtung
von unteren und oberen Formen im Behälter kommt. Die Benutzung
dieses Typs von Behältern ermöglicht eine einfache Positionierung
der Lamellen 2, wobei diese Lamellen mit Hilfe der
Bolzen auch schon außerhalb des Behälters 14 festgelegt werden
können.
Jeder der Behälter 14, 14′ für die obere halbe Form A und
die untere halbe Form B weist jeweils Vertiefungen 15,
15′ zur Formgebung eines Seitenwandteils und jeweils eines
Wulstteiles auf.
Ein perfekter Hohlraum zur Formgebung eines Reifens kann
erreicht werden, durch Zusammenbringen beider halber Formen
A und B in einen Behälter, worin die oben erwähnten fixierten
Lamellen vom Typ Profilschablonen geschichtet sind. Die
Behälter 7 beinhalten zu einem Profilring fixierte Lamellen 2
und sind eingespannt in die Behälter 14, 14′, welche Vertiefungen
15, 15′ zur Formgebung eines Seitenwandteils und eines Wulstteils
aufweisen. Die Behälter 14 haben, wie gezeigt in Fig. 1,
eine kreisrunde Entlüftungsfuge 18, welche mit den Positionierungsaussparungen
4 in Verbindung steht und eine Vielzahl
von Entlüftungslöchern 19, welche am Umfang angeordnet sind
und mit der Entlüftungsfuge 18 in Verbindung stehen, um Entlüftungsgas
aus der Form zu leiten.
Unter Berücksichtigung der Fabrikationsmethoden der Lamelle 2
kann gesagt werden, daß die Gestalt des Formgebungsteiles der
Lamelle 2 zu erreichen ist durch die Benutzung, z. B. eines
CAD (computer aided design) Systems. Das heißt, nach der Vorbereitung
eines dreidimensionalen Modells
erfolgt computergestützt eine Aufteilung in die
einzelnen Lamellenelemente mit Schnittebenen parallel zur
Mittelebene des Reifens. Von diesen gebildeten Flächen
werden die für die weitere Bearbeitung erforderlichen 2-
dimensionalen Informationen abgeleitet.
Dazu werden vorzugsweise die folgenden Vorgehensweisen
benutzt:
Einmal werden die Informationen einer Draufsicht
und einer Seitenansicht eines Reifenmodells und eine Information
über einen Abschnitt der Profilrillen in einen Computer gegeben
und dann wird ein Abbild eines Oberflächenmodells erzeugt, welches eine
Profilgestalt aufweist, die in Einklang mit der vorher getätigten
Programmeingabe steht.
Zum anderen wird eine Information über den Außendurchmesser
und die Breite des Reifens sowie die Breite des
Profils in den Computer eingegeben und dann das gewünschte Abbild eines
Planreifens erreicht, in Einklang mit dem vorher eingegebenen
Programm zur Herstellung von Zeichnungen. Die Information
bezüglich der Profilrillen sowie Tiefe und Breite
der Rillen ist in den Computer eingegeben, um eine Abbildung
zu erhalten, welche die gewünschten Querschnitte der Rillen
enthält. Bei der Bewegung der Abbildung weist diese die gewünschten
Querschnitte entlang der oben beschriebenen Abbildung
des Planreifens auf. Eine Abbildung eines Oberflächen- oder
Vollmodells (gezeigt in Fig. 4) besitzt eine Profilschablone,
welche in Einklang steht mit dem vorher eingegebenen Figurenverarbeitungsprogramm.
Wie bereits oben erwähnt, erweist es sich als vorteilhaft,
zur Fabrikation der Lamellen 2 ein CAD-System zu verwenden,
aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses CAD-System
beschränkt. Es ist genauso möglich, die Ausgestaltung der
Lamellen 2, z. B. durch eine zahlenmäßige Berechnung festzulegen.
Metallic-Materialien wie Stahl, korrosionsbeständiger Stahl,
Aluminiumlegierung, Messing und Aluminiumkupferzinklegierungen und technischer Kunststoff
oder ähnliches sind brauchbar für die Lamellen 2. Im Falle der
Herstellung der Lamellen aus metallischem Material, kann vorzugsweise
ein elektrischer Drahtschneider benutzt
werden (electrical discharge wire cutter). Das Benutzen eines
Lasers steigert die Arbeitsgeschwindigkeit. Der Laser kann
ebenso zum Schneiden von Kunststoff genutzt werden.
Die Dicke der Lamellen 2 ist vorzugsweise 0,1 bis 3 Millimeter,
besser jedoch ist eine Stärke von 0,5 bis 3 Millimeter. In den
Fällen, in denen die Stärke der Lamellen 2 größer als der oben
erwähnte Bereich ist, wirkt sich das nachteilig auf die Arbeitsgenauigkeit
aus. Andererseits wird in den Fällen, in denen die
Stärke der Lamellen 2 geringer ist als der oben angegebene
Bereich, die Steigerung der Arbeitsleistung von
der Anzahl der Lamellen begrenzt.
Die Fixierung einer Vielzahl von aufeinander geschichteten
Lamellen kann sowohl durch eine Lötung vorgenommen werden
wie auch durch eine Verschraubung wie in Fig. 1 gezeigt.
Wie auch immer, es ist vorteilhaft, Fixierungsmethoden wie
das Verschrauben zu nutzen, welche eine Demontage erleichtern,
um ein Ausbessern der Lamellen 2 oder eine Veränderung der
Profilschablone zu erleichtern.
Zur Schaffung der schmalen Entlüftungseinschnitte
sind Methoden des Maschinenschneidens, des
Ätzens, des Schleifens und andere Arten anwendbar. In der
Ausführungsform nach Fig. 1 ist nur der Profilformgebungsteil
durch eine Vielzahl von aufeinandergeschichteten
Lamellen 2 ausgebildet. Aber die gesamte Metallform kann
ebenso durch eine Vielzahl von aufeinander geschichteten
Lamellen 2 ausgeformt sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft,
die aufeinander geschichteten Lamellen, welche einen Bereich
SL (von maximal einer Querschnittsbreite von der Seitenwand
zum Wulstteil) bilden, nach der Vervollständigung durch Löten
anzuordnen. Der oben bereits erwähnte Behälter ist dann
natürlich überflüssig.
Die Fig. 9a und 9b zeigen die Anordnung eines Messerblattes
zur Bildung von Rippen bzw. Vorsprüngen 16.
Ein derartiger Vorsprung 16 kann in gleicher Weise nach
den oben erläuterten Methoden hergestellt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9a, Anordnung des
Vorsprungs 16 in Umfangsrichtung des Messerblattes, bedarf
es keiner anderen Sicherung.
Bei der Anordnung in Querrichtung gemäß Fig. 9b ist eine
andere Befestigung erforderlich.
Eine Lamellenlinie ist jeweils mit dem Bezugszeichen 17
eingetragen.
Das nun angeführte Beispiel hat eine experimentielle Basis,
wobei eine Metallform nach der vorliegenden Erfindung dargestellt
ist.
Zu allererst war für die Benutzung des CAD-Systems ein dreidimensionales
Oberflächenmodell (oder Körpermodell) ein
7.00-15 RiB-Schablonentyp vorzubereiten, wie in Fig. 4 gezeigt.
Von diesem Modell wurden Flächen parallel zur Mittelfläche festgelegt
und zwar in Intervallen von 1 Millimeter von der Mittellinie
des Profils unter Benutzung eines Datenverarbeitungsprogrammes.
Auf diese Weise wird eine Vielzahl von vertikalen
Querschnitten eines Reifens geschaffen (wie in Fig. 5 gezeigt).
Die Herstellung von Lamellen in
Einklang mit einer Vielzahl von vertikalen Querschnitten erfolgt
durch die Benutzung eines NC numerischen Datensteuerungsprogramms.
Die Lamellen selbst wurden hergestellt mit
Hilfe eines elektrischen Drahtschneiders (beispielsweise
"JAPT-3F" von JAPAX INC).
Kaltgewalzte Stahlplatten aus SS 45 (Strukturstahl 45
der Firma Japanese Industrial Standard (JIS),
welcher eine Mindestbiegefestigkeit von 45 kgf/mm² aufweist)
mit einer Dicke von 1 Millimeter wurden als Material für die
Lamellen benutzt. Die Arbeitsbedingungen waren derart, daß
der Durchmesser des Drahtes 0,2 Millimeter betrug, die Arbeitsgeschwindigkeit
12 Millimeter pro Minute, die Voltzahl ungefähr
50 Volt und die Stromstärke ungefähr 3 Ampere. Die
Benutzung eines Lasers statt eines elektrischen
Drahtschneiders ermöglicht es, die Arbeitsgeschwindigkeit um
etwa das 40fache zu steigern, ohne Verschlechterung
der Genauigkeit.
Für dieses Ausführungsbeispiel wurden 148 Lamellen, i. e.
74 für die obere halbe Form und 74 für die untere halbe Form,
zur Schaffung von Reifenprofilteilen fabriziert. Jede Lamelle
wurde mit schmalen Einschnitten von 0,1 Millimeter Tiefe
zur Entlüftung durch Schneidearbeiten versehen. Dabei ist es
nicht immer notwendig, alle Lamellen mit schmalen Einschnitten
zu versehen.
Schließlich wurde die äußere Gestalt der Lamellen zugeschnitten
um eine entsprechend zum eingesetzten Behälter 14 passende Montageform zu erhalten.
Danach wurden die Lamellen im Behälter 7 angeordnet wie gezeigt
in Fig. 2, eingespannt mit den Fixierstücken 9, den Bolzen 11
durch die oberen und unteren Lamellen passend und der Nut 11a.
Der auf diese Weise hergestellte Profilring 1a wird in den
Behälter 14 eingeordnet und es entsteht eine komplette Metallform 1 zur Reifenvulkanisierung.
Diese Metallform 1 konnte zufriedenstellend
zur Vulkanisation von Reifen benutzt werden. Die
Ausschußverringerung von Reifen kann erreicht werden durch die
Benutzung einer Metallform nach der vorliegenden Erfindung,
wobei die schmalen Einschnitte 3 als Entlüftungslöcher dienen und
sehr eng sind.
Claims (3)
1. Metallform (1) zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen
mit einer einen Profilring bildenden Schablone aus einer
Mehrzahl von 0,1 mm bis 3,0 mm dicken in einer bestimmten
Reihenfolge parallel zur Mittelebene des Fahrzeugreifens
aufeinander geschichteten und aneinander befestigten
Lamellen (2), die einen formgebenden Abschnitt (2a) für
die Lauffläche von Fahrzeugreifen bilden.
2. Metallform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) auf einer
oder beiden Ebenen Einschnitte (3; 3′) zur Entlüftung
aufweisen.
3. Metallform nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) aus Stahl,
korrosionsbeständigem Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing
und/oder technischen Kunststoffen bestehen.
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