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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Reifen. Genauer
betrifft sie das Anbringen eines Drahts zur Bildung einer Reifenverstärkung. Insbesondere
schlägt
sie Mittel vor, die insbesondere geeignet sind, eine Verstärkung auf
einer Form herzustellen, die ähnlich
oder identisch zur Form des inneren Hohlraums eines Reifens ist,
d. h. einer fast toroidalen Form, und die den Reifenrohling während seiner
Herstellung trägt.
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Auf
diesem technischen Gebiet kennt man bereits Verfahren und Geräte, die
die Integration der Herstellung der Reifenverstärkung in den eigentlichen Reifenaufbau
gewährleisten.
Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie, anstatt auf Halbfertigprodukte wie
Verstärkungslagen
zurückzugreifen,
eine oder mehrere Verstärkungen
ausgehend von einer Drahtspule in situ, also in dem Moment, in dem
man den Reifen herstellt, erstellen. Von diesen Verfahren und Vorrichtungen
ist die in der Patentanmeldung
EP 1
122 057 beschriebene Lösung
für die
Realisierung einer Karkassenverstärkung auf einem starren Kern gut
geeignet, dessen äußere Oberfläche im Wesentlichen
der Form des inneren Hohlraums des fertigen Reifens entspricht.
Darin wird eine Einrichtung beschrieben, bei der der Draht, der
die Karkassenverstärkung
bilden soll, in aneinander anliegenden Bögen auf einen starren Kern
aufgebracht wird, und zwar mit Hilfe eines Mechanismus aus mindestens zwei
kaskadenartig angebrachten Armen, die eine Hin- und Herbewegung
um den Kern in der Weise beschreiben, dass sie schrittweise und
aneinander grenzend bei jeder Hin-Bewegung und jeder Her-Bewegung
einen Bogen anbringen, wobei Pressfinger verwendet werden, um die
Enden dieser Bö gen
nach und nach auf den festen Kern aufzubringen. Der Kern wurde vorab
gemäß dem herzustellenden
Reifenaufbau mit einer Kautschuk-Rohmasse überzogen, der die interessante
Eigenschaft hat, ein hinreichendes Verkleben der Bögen zu gewährleisten
und sie so zumindest für
die Erfordernisse der Herstellung an ihrem Platz zu halten.
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Der
Stand der Technik kennt mehrere andere Vorrichtungen mit einzelnen
oder mehreren Armen, die als Träger
zur Herstellung eines Reifens dienen und die zum Transport einer
ringförmigen
Kimme (oder einer in ihrer Funktion ähnlichen Vorrichtung zum Anbringen
eines Drahts) Hin- und Her-Bewegungen von einer Seite der Form zur
anderen beschreiben. Es sind z. B. die Patentanmeldungen
EP 0 962 304 ,
EP 1 231 049 und
EP 1 231 050 zu nennen.
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Ist
die Konstruktion einer zur Herstellung von sehr großen Reifen
geeigneten Vorrichtung erwünscht,
kann dies demgemäß zu einem
Raumbedarf in der radialen Abmessung im Vergleich mit der Herstellungsform
führen,
insbesondere einem Raumbedarf, der beträchtlich größer werden kann als bei der
beschriebenen Ketten-Vorrichtung
in der Patentanmeldung
EP 0 580
055 .
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Die
Aufgabe der der vorliegenden Erfindung ist die Erhöhung der
Kapazität
von Vorrichtungen, die auf dem Prinzip von einem oder mehreren Armen
beruhen, die eine Hin- und Her-Bewegung beschreiben, für die Herstellung
von Reifen mit großen
Abmessungen, ohne diese Vorrichtungen dabei zu schwer zu machen
und sie so kompakt wie möglich
zu belassen.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verstärkung für Luftreifen,
wobei die Vorrichtung für
die Herstellung einer Verstärkung dienen
soll, die aus einem Draht gebildet wird, wobei die Vorrichtung einen
Rahmen umfasst und dazu vorgesehen ist, mit einer in etwa toroidalen
Form zusammenzuwirken, die drehbar um eine Drehachse auf dem Rahmen
montiert ist, auf der nach und nach die Verstärkung aufgebaut wird, indem
Bögen dieses Drahts
entlang einer Trajektorie, auf der der Draht liegen soll, auf der
Oberfläche
der Form abgelegt werden, wobei die Vorrichtung umfasst:
- • eine
Ablegeeinrichtung zum Anbringen des Drahts, in der der Draht gleiten
kann,
- • einen
Bewegungsmechanismus, der mindestens einen Arm umfasst, auf den
direkt oder indirekt die Ablegeeinheit montiert ist, wobei der Bewegungsmechanismus
so aufgebaut ist, dass die Ablegeeinrichtung in einer zyklischen
Hin- und Herbewegung transportiert wird und in aufeinander folgenden
Zyklen in die Nähe
der Endpunkte geführt
wird, die für
den Draht in der Trajektorie gewünscht
werden,
- • Pressfinger
in der Nähe
der Endpunkte, um den Draht zumindest an den Enden auf der Form
anzubringen, und dadurch gekennzeichnet ist, dass
- • der
Bewegungsmechanismus über
einen Träger auf
dem Rahmen montiert ist, der wiederum selbst auf Einrichtungen montiert
ist, die in Bezug auf den Rahmen für einen Freiheitsgrad sorgen, der
eine Bewegung innerhalb einer Ebene parallel zur Drehachse der Form
ermöglicht.
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Das
Besondere dieser Bauweise liegt darin, dass dem Bewegungsmechanismus
durch die funktionelle Translation eines Trägers, auf den er montiert ist,
in Querrichtung ein Freiheitsgrad für eine zusätzliche Bewegung verliehen
wird, und so die Auflegekapazität
in der Breite parallel zur Drehachse der Fertigungsform vergrößert wird,
und zwar ohne grundlegende Vergrößerung der
Abmessung der Vorrichtung in radialer Richtung.
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Die
Erfindung kann mit zahlreichen Auflegemechanismen für Verstärkungsdrähte verwendet werden,
unter den bekannten Mechanismen insbesondere mit allen mit einem
oder mehreren, sich hin und her bewegenden Armen, die in den oben
genannten Patentanmeldungen beschrieben sind, oder auch zusammen
mit jenem, der in der Patentanmeldung beschrieben ist, die am gleichen
Tag von den gleichen Anmeldern unter folgendem Titel eingereicht
wurde: "Vorrichtung
zur Herstellung einer Verstärkung
für Reifen
mit mehreren Auflegearmen, die eine Bewegung umfasst, die von einem
Nockenfolger, der in einer Öffnung
gleitet, ausgeführt
wird.".
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Es
werden nachfolgend zwei Anwendungsbeispiele aufgeführt: Ein
Beispiel zeigt einen Bewegungsmechanismus mit nur einem einzelnen,
sich hin- und her bewegenden Arm, auf dessen Ende die Ablegeeinrichtung
direkt montiert ist. Das zweite Beispiel zeigt einen Bewegungsmechanismus,
der mehrere sich hin- und her bewegende Arme aufweist: Der Bewegungsmechanismus
umfasst einen Hauptarm, der auf den Enden zweier Hilfsarme angebracht
ist, und ist direkt auf das Ende des Hauptarms montiert. Selbstverständlich sind
diese Beispiele nicht einschränkend
zu verstehen. Da es sich in allen aufgeführten Beispielen um die Herstellung
eines Reifens mit einer Radialkarkasse handelt, ermöglichen
diese Mittel, die dem Träger
einen Freiheitsgrad geben, eine Bewegung parallel zur Drehachse
der Form, ohne dass dies einschränkend
zu verstehen ist.
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Der
Leser kann beispielsweise insbesondere aus der Patentanmeldung 1
122 057 mehr dazu erfahren, da das Verfahren zur Herstellung eines
Reifens der vorliegenden Anmeldung identisch ist mit dem der genannten
Anmeldung. Die Vorrichtung ist dazu bestimmt, zusammen mit einem
Antriebssystem verwendet zu werden, das die Drehung der Form, den
Bewegungsmechanismus und die Pressfinger synchron steuert. Darüber hinaus
verwendet die vorliegende Erfindung die in der Patentanmeldung
EP 1 122 057 beschriebenen
Pressfinger (Einheit mit einem Hammer und einer Gabel), um das Formen
einer Schlaufe mit dem Verstärkungsdraht zu
gewährleisten
und um diese Schlaufe auf den Kern aufzubringen.
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Bevor
die neuen Bewegungsmittel der Ablege-Einrichtung zum Anbringen eines
Drahts genau betrachtet werden, wird noch an einige zweckdienliche
Punkte erinnert.
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Zu
erst einmal sei darauf hingewiesen, dass, wie in der bereits genannten
Patentanmeldung
EP 1 122 057 ,
der Ausdruck "Draht" selbstverständlich ganz
allgemein zu verstehen ist, was ein Monofilament, ein Multifilament,
eine Zusammenfügung
wie beispielsweise ein Seil oder einen Zwirn, oder auch eine kleine
Anzahl von gruppierten Seilen oder Zwirnen einschließt, und
dies unabhängig
von der Art des Materials, und der "Draht" gegebenenfalls mit Kautschuk vorbeschichtet
sein kann. In der vorliegenden Schrift wird der Ausdruck "Bogen" zur Bezeichnung eines
Drahtteilstücks
verwendet, das von einem einzelnen Punkt zu einem anderen in der
Verstärkung reicht.
Die Gesamtheit dieser auf dem ganzen Umfang des Luftreifens angeordneten
Bögen bildet
insgesamt die eigentliche Verstärkung.
Ein Bogen in dem hier definierten Sinne kann einen Teil der Karkasse,
der Scheitelbewehrung oder jeden anderen Typs von Verstärkung bilden.
Die Bögen
können
entweder einzeln durch Schneiden des Drahts individualisiert werden
oder in der fertigen Verstärkung
alle miteinander, beispielsweise über Schlaufen, verknüpft sein.
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Grundsätzlich handelt
die Erfindung vom kontinuierlichen Ablegen eines Verstärkungsdrahts
in einer Konfiguration, die der Konfiguration des fertigen Produkts
so nah wie möglich
kommt. Der Draht wird bei Bedarf von einem geeigneten Verteiler
abgegeben, der beispielsweise eine Drahtspule und gegebenenfalls
eine Vorrichtung zur Einstellung der Spannung des von der Spule
abgegebenen Drahts umfasst. Die Vorrichtung zur Herstellung einer
Verstärkung
aus einem einzelnen Draht arbeitet mit einer Form (ein starrer Kern
oder eine armierte Membran), auf der der Luftreifen hergestellt
wird. Es ist nicht so wichtig, ob die Verstärkung in mehreren aufeinander folgenden
Drehungen der Form mit den bereits beschriebenen Ablegeeinrichtungen
mit oder ohne Schneiden des Drahts zwischen zwei aufeinander folgenden
Drehungen hergestellt wird.
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Wenn
Positionen, Richtungen oder Drehrichtugen mit den Bezeichnungen "radial, axial, in
Umfangsrichtung" definiert
werden, oder wenn von Radien die Rede ist, wird der Kern als Bezugspunkt
genommen, auf dem der Reifen herstellt wird, oder man nimmt den
Reifen selbst, was auf das Gleiche hinausläuft. Die geometrische Bezugsachse
ist die Drehachse der Form.
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Darüber hinaus
ermöglichen
die hier beschriebenen Ablegeeinrichtungen zum Anbringen des Drahts
die Herstellung von Verstärkungen,
beispielsweise Karkassenverstärkungen,
bei denen der Verle geabstand, mit dem der Draht abgelegt wurde, variieren
kann. Man versteht unter dem "Verlegeabstand" die Strecke, die
aus der Summe der Abstände zwischen
zwei benachbarten Drähten
und dem Drahtdurchmesser resultiert. Es ist wohl bekannt, dass für eine Karkassenverstärkung der
Abstand zwischen den Drähten
mit dem Radius, bei dem er gemessen wird, variiert. Hier geht es
nicht um diese Abstandsänderung,
sondern um einen variablen Abstand bei einem gegebenen Radius. Hierfür reicht
es aus, die Drehgeschwindigkeit der Form nach jeder geeigneten Vorgabe
zu ändern,
ohne die Arbeitsgeschwindigkeit der Ablegeeinrichtung zu ändern. So wird
ein Luftreifen erhalten, bei dem die Drähte der Karkassenverstärkung, beispielsweise
einer Radialkarkasse, in einem Abstand angeordnet sind, der für eine vorgegebene
radiale Position eine kontrollierte Variation aufweist.
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Schließlich beschreiben
der Arm oder die mehreren Arme der Ablegeeinrichtung zum Anbringen
des Drahts eine Bewegung, die in etwa in einer Ebene – die im
folgenden als Bezugsebene bezeichnet wird – senkrecht zur geometrischen
Drehachse des oder der Arm(e) liegt. In bestimmten besonderen Ausführungsformen
der Erfindung wird die Bewegungsebene, ganz so wie in der zuvor
genannten Patentanmeldung
EP
1 122 057 , selbst durch eine Bewegung, deren Funktion nachstehend
klar werden wird, bewegt.
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Die
folgende Beschreibung dient dem besseren Verständnis aller Aspekte der Erfindung,
wobei auf die nachfolgenden Figuren Bezug genommen wird:
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1 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 stellt
die aufeinander folgenden Arbeitsschritte der ersten Ausführungsform
dar;
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3 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 stellt
die aufeinander folgenden Arbeitsschritte der zweiten Ausführungsform
dar.
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Die
Form in 1 (hier und ebenso für alle nachfolgend
beschriebenen Beispiele ohne dass dies einschränkend zu verstehen ist) ist
ein Kern 1 (starr oder abnehmbar), der die Geometrie der
inneren Oberfläche
des Luftreifens festlegt. Dieser Kern ist mit Kautschuk 10 (siehe 2),
zum Beispiel mit einer Gummilage auf Butylkautschukbasis zur Abdichtung,
und mit einer Gummilage überzogen,
die während
der Herstellung die Verankerung der Karkassendrähte auf dem Kern und später deren
Ummantelung im vulkanisierten Reifen sicherstellt. Durch den Kautschuk 10,
der den Kern bedeckt, kann durch eine Klebwirkung der Draht 4 während des
Ablegens gehalten werden. Selbstverständlich wird der Kern 1 von
jeder hier nicht dargestellten, geeigneten Vorrichtung in Drehung
versetzt.
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1 zeigt
einen Bewegungsmechanismus
3 mit einem einzelnen Arm, der
dem in der Patentanmeldung
EP
1 231 049 beschriebenen Arm ähnelt. Es ist ein einzelner
Arm
131 zu sehen, der auf ein Trägerelement
130 montiert
ist. Dieses Trägerelement
130 stellt
einen Träger
dar, der den Bewegungsmechanismus trägt, der hier aus dem einzelnen
Arm
131 besteht. Das Trägerelement
130 ist
so montiert, dass es auf einer Schiene
132 gleitet. Das Trägerelement
130 um fasst
eine Lasche
134, die mit einer Kurbelstange
138 gelenkig
verbunden ist. Die Kurbelstange
138 ist im Übrigen mit
einer Kurbel
137 gelenkig verbunden, die von einem Motor
136 in Drehbewegungen
versetzt wird. Die Drehbewegung des Motors lässt sich nicht umkehren; die
Antriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung ist selbstverständlich proportional
zur Drehgeschwindigkeit des Motors
136. Um die Vorrichtung
mit einer konstanten Antriebsgeschwindigkeit zu betreiben, also
einer konstanten Anzahl von abgelegten Drahtbögen pro Zeiteinheit, kann der
Motor
136 konstant drehen (was allerdings nicht zwangsläufig so
sein muss). Dies ist in der Figur durch einen Pfeil F1, der nur
in eine Richtung zeigt, dargestellt. Das Trägerelement
130, das von
der Schiene
132 geführt
wird, führt
eine Hin- und Herbewegung in Querrichtung aus. Die Amplitude dieser
Bewegung hängt
von der Größe der Kurbel
137 ab,
die einstellbar sein kann (nicht dargestellt).
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Die
Bewegung des Arms 131 wird durch einen Motor 135 gesteuert,
der eine genutete Welle 133 antreibt. Die genutete Welle 133 läuft durch
das Trägerelement 130 hindurch.
Die Drehbewegung des Motors 135 ist keine durchgängige Bewegung:
Der Motor 135 ist so gesteuert, dass eine Hin- und Herbewegung
mit einer vorgegebenen Amplitude erhalten wird, wobei diese Bewegung
durch eine einfache Bewegungsumkehr im Inneren des Trägerelements 130 auf
den Arm 131 übertragen
wird (nicht dargestellt). Diese Art von Hin- und Herbewegung ist
in der Zeichnung durch den Pfeil F2, der in zwei Richtungen zeigt,
dargestellt. Übereinkunftsgemäß wird diese Bewegungssteuerung "elektrische Nocke" genannt. Vorzugsweise
ist bei dieser Bewegung nicht nur die Richtung änderbar, sondern darüber hinaus
auch die Geschwindigkeit stufenlos einstellbar, so dass die aufeinander
folgenden Stellungen der charakteristischen Punkte, die mit Hilfe
der 2 nachfolgend beschrieben werden, erhalten werden.
Natürlich
laufen die Bewegungen des Trägerelements 130 und des
Arms 131 synchron.
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Die
Translationsbewegung des Trägerelements
130 wird
zusammen mit der Bewegung des Arms
131 in der
2 dargestellt.
Es sind die möglichen
Stellungen a1, a2, a3, a4 bzw. a5 des Rotationszentrums des Arms
131 zu
sehen. Indem diese Querverschiebung mit der eigenen Bewegung des Bewegungsmechanismus
mit einem Arm (d.h. einem Kreis, siehe Patentanmeldung
EP 1 231 049 ) überlagert wird, erhält man die
folgende Gesamtbewegung: die mit großen Unterbrechungen gezeichnete
Kurve, auf der die Bezugszeichen
(1),
(2),
(3),
(4) und
(5) liegen,
stellt die Bewegung des Armendes
16 des Arms
131 dar,
aus dem der Faden
4 abgegeben wird.
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In
einer Variante dazu könnte
die Bewegung des Trägerelements 130 von
einer elektrischen Nocke ausgeführt
werden. Ebenso könnten
die beiden Bewegungen (die des Arms 131 und die des Trägerelements 130)
jeweils von einer elektrischen Nocke ausgeführt werden. In einer weiteren
Variation dazu könnte
entweder die Bewegung des Arms 131 oder die des Trägerelements 130,
oder auch beide, mit Hilfe eines mechanischen Nockensystems ausgeführt werden,
das so ausgelegt ist, dass die bevorzugten, aufeinander folgenden,
in der 2 beschriebenen Stellungen erhalten werden.
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Der
in der
3 beschriebene Bewegungsmechanismus
3 ähnelt dem
in der Patentanmeldung
EP 1 122
057 beschriebenen. Die Ablegeeinrichtung ist eine ringförmige Kimme
6,
die auf das Armende
34 montiert ist. Ein Hauptarm
31 ist
mittels eines vorderen Hilfsarms
32 und eines hinteren
Hilfsarms
33 auf ein Trägerelement
301 mon tiert.
Der vordere Hilfsarm
32 ist auf eine Welle
320 und
der hintere Hilfsarm
33 auf eine Welle
330 montiert.
Das Armende
34 ist in Bezug auf den Hauptarm
31 so
geneigt, dass sich die ringförmige
Kimme
6 dem zukünftigen
Reifenwulst annähert,
und zwar selbst dann, wenn die Herstellungsform auf Höhe des Wulstes
schmaler ist als bei halber Flankenhöhe. Die Wahl des Neigungsgrads,
also die Annäherung
an den Bereich des zukünftigen
Wulsts, wird mit Hilfe einer sinnvollen Steuerung erhalten, deren
Einzelheiten in der Patentanmeldung
EP
1 122 057 zu finden sind. (in der Figur nicht dargestellt,
um diese nicht zu überladen)
Diese Arme führen
keine durchgehende Rotation aus, sondern oszillieren innerhalb der
Grenzen eines Bogens kleiner 360°,
wobei der genaue Wert von dem exakten Aufbau des Bewegungsmechanismus
mit mehreren Armen
3 und der vorgesehenen Anwendung abhängt.
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Das
Trägerelement 301 ist
gleitend auf zwei parallelen Stangen 302 angebracht. Das
Trägerelement 301 enthält eine
Leiste 3010, an deren Inneren eine Öffnung 3011 ausgebildet
ist. Das Trägerelement 301 kann,
geführt
von den Stangen 302, mit Hilfe eines Motors 361,
der einen Hebel 362 antreibt, eine Translationsbewegung
vor und zurück
ausführen.
Die Rotation des Motors lässt
sich nicht umkehren, was in der Zeichnung durch einen Pfeil F3,
der nur in eine Richtung zeigt, dargestellt wird (was wiederum unterschiedliche
Geschwindigkeiten nicht ausschließt). Am Ende des Hebels 362 ist
ein Zapfen 363 angebracht, der in die Öffnung 3011 eingreift.
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Die
Bewegung des Bewegungsmechanismus 3 mit mehreren Armen
wird durch einen Motor 351, der eine Welle 320 über eine
Teleskopwelle 353 antreibt, gesteuert. Die Welle 330 wird
von einer Welle 320 über
eine auf dem Trägerelement 301 angeordnete
Kaskade von Zahnrädern
angetrieben, die in der Weise ausgeführt ist, dass die Welle 320 mit
einer Amplitude von beispielsweise etwa 240° oszillieren kann. Diese Art
von Hin- und Herbewegung wird in der Figur durch einen Pfeil F4,
der in zwei Richtungen zeigt, dargestellt. In dieser Ausführungsform,
wie auch in der zuvor beschriebenen, können zahlreiche Variationen
der Bewegungssteuerung eingesetzt werden, indem mechanische oder
elektrische Nocken verwendet werden.
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Die
Translationsbewegung des Trägerelements 301 in
Kombination mit der Bewegung des Bewegungsmechanismus 3 mit
mehreren Armen ist in der 4 dargestellt.
Es sind die entsprechenden Stellungen x1, x2 und x3 zu sehen, die
den Verlauf einer imaginären
Ebene darstellen, die die geometrischen Achsen der Wellen 320 und 330 verbindet.
Die Verschiebung des Trägerelements 301 hat
eine Verschiebung der Wellen 320 und 330 zur Folge,
also eine Verschiebung der Drehzentren der vorderen und hinteren
Hilfswelle 32 und 33. Indem diese transversale
Verschiebung mit der eigentlichen Bewegung des Bewegungsmechanismus 3 mit
mehreren Armen, wie in 2 verdeutlicht wurde, überlagert wird,
erhält
man die folgenden Gesamtbewegungen: die unterbrochene, dick gezeichnete
Linie, auf der die Bezugszeichen (1), (2) und (3) liegen,
stellt die Bewegung der ringförmigen
Kimme 6 dar; die gestichelte Linie, auf der die Bezugszeichen
a1, a2 und a3 liegen, stellt die Bewegung im Bereich der Achse 310 dar,
also auch die Bewegung im Bereich des Rotationszentrums 31R des
Hauptarms 31; schließlich stellt
die Linie, auf der die Bezugszeichen b1, b2 und b3 liegen, die Bewegung
im Bereich des Zapfens 311 dar.
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Der
gesamte Bewegungsmechanismus 3 mit einem einzelnen oder
mehreren Armen, ist ziemlich kompakt. Die Gesamtheit der Able geeinrichtungen, nämlich der
Bewegungsmechanismus mit mehreren Armen 3, die Bewegungssteuerung
des Trägerelements
sowie der Pressfinger 2 einschließlich des Motors und des Antriebsmechanismus
bilden eine Untereinheit, die leicht an dem Kern in geeigneter Weise angebracht
werden kann, und die beispielsweise entfernt werden kann, um an
dem Kern andere, zur Herstellung von Luftreifen verwendete Vorrichtungen
anzubringen oder den Kern zu anderen Stationen der Reifenherstellung
zu transportieren.