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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablängen von Materialbahnen aus zumindest einer Kautschukmischung, vorzugsweise auch zum Formen der beidseitig des Schnittes gebildeten Endabschnitte mittels einer Vorrichtung mit zwei die Materialbahn zwischen sich einklemmenden und durchtrennenden Werkzeugteilen mit zusammenwirkenden Pressflächen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ablängen einer Materialbahn aus zumindest einer Kautschukmischung, insbesondere auch zum Formen der Endabschnitte beidseitig des Schnittes, mit einem oberen und einem unteren Werkzeug, welche Werkzeuge mit Pressflächen versehen sind und aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, wobei am oberen Werkzeug zwischen dessen Pressflächen eine die Position der Schnittlinie bestimmende Trenneinrichtung vorgesehen ist.
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Eine Trennvorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
US 6,988,880 B2 bekannt. Die Trennvorrichtung weist ein oberes und ein unteres Werkzeug auf, wobei am oberen Werkzeug eine Schneide vorgesehen ist, welche zum Durchdringen der Materialbahn mit einer Nut im unteren Werkzeug zusammenwirkt und nach dem Schneidvorgang in diese eindringt. Die Materialbahn wird über eine Fördereinrichtung auf der einen Seite zugeführt und das abgelängte Materialbahnstück wird auf der anderen Seite der Trennvorrichtung mittels einer weiteren Fördereinrichtung abtransportiert. Für einen nachfolgenden Schneidzyklus ist es erforderlich, das Ende der abzulängenden Materialbahn händisch entsprechend zu positionieren, um den nächsten Schnitt durchführen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass aufeinander folgende Trennzyklen ohne ein händisches Eingreifen und demnach auf automatische Weise ablaufen können.
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Was das Verfahren betrifft wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am Beginn eines Trennzyklus eine Fördereinrichtung unter den vom vorhergehenden Trennzyklus auf dem unteren Werkzeug positioniert gebliebenen Endabschnitt der Materialbahn gefahren wird, wobei die Fördereinrichtung die Materialbahn in die nächste Trennposition weiter transportiert, während der Durchführung des Trennvorganges in eine außerhalb des Trennbereiches befindliche Position gefahren wird, nach dem Trennvorgang unter den Endabschnitt des abgelängten Materialbahnstückes gefahren wird und das Materialbahnstück aus der Trennvorrichtung transportiert.
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Was die Vorrichtung betrifft wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine in und gegen die Transportrichtung der Materialbahn auf die Pressflächen des unteren Werkzeuges fahrbare Fördereinrichtung vorgesehen ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein automatisierter Ablauf aufeinander folgender Trennzyklen möglich, ein händisches Eingreifen ist nicht mehr erforderlich. Die Fördereinrichtung übernimmt die zum Positionieren der Materialbahn und die zum Abtransport des abgelängten Materialbahnstückes erforderlichen Schritte.
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Ein automatisierter Ablauf des Verfahrens wird ferner dadurch unterstützt, dass die Fördereinrichtung vor dem Trennvorgang den Endabschnitt der Materialbahn auf eine in Transportrichtung der Trennvorrichtung anschließendes Förderband transportiert.
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Um das Durchtrennen der Materialbahn möglichst exakt durchführen zu können, wird der am Förderband abgelegte Endabschnitt der Materialbahn während des Trennvorganges von einer Klemmeinrichtung in Position gehalten.
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Nach dem Durchführen des Trennvorganges wird das Materialbahnstück durch das Förderband zur Weiterverarbeitung weiter transportiert. Auch dieser Vorgang kann automatisch ablaufen.
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Das Durchführen eines exakten Schnittes kann ferner dadurch unterstützt werden, dass die Materialbahn während des Trennvorganges in Längsrichtung unter Zugspannung gesetzt wird.
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Die von beiden Seiten, in und gegen die Transportrichtung der Materialbahn, auf das untere Werkzeug fahrbare Fördereinrichtung ist bevorzugt in der Art eines Förderbandstückes ausgeführt, welches von unten her auf die Pressflächen fahrbar ist. Die Fördereinrichtung kann somit einteilig und auf besonders einfache zweckmäßige Weise ausgeführt sein.
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Ein exakter Schnitt der Materialbahn lässt sich mit einer Trennnase ausführen, welche im Querschnitt entweder rechteckig oder trapezförmig ausgeführt ist.
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Für eine exakte Schnittdurchführung ist es ferner von Vorteil, wenn die am oberen Werkzeug vorgesehenen Pressflächen gegensinnig zueinander unter Winkeln, die bis zu 10° betragen, gegenüber der Horizontalen geneigt sind. Die am unteren Werkzeug vorgesehenen Pressflächen können in einer Ebene verlaufen, bzw. eine Ebene bilden oder ebenfalls gegenüber der Horizontalen gegensinnig und unter Winkeln, die bis zu 25° betragen, geneigt sein.
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Eine Anzahl weiterer Maßnahmen kann gesetzt werden, um die Schnittdurchführung bzw. die Durchtrennung der Materialbahn zu erleichtern und an definierter Stelle zu gewährleisten. Zu diesen Maßnahmen gehört beispielsweise, die Pressflächen am unteren Werkzeug mittels einer Stufe gegeneinander versetzt anzuordnen, wobei die Stufe mit einer der Längskanten der Trennnase zusammenwirkt. Alternativ dazu kann zwischen den Pressflächen am unteren Werkzeug eine Vertiefung, welche mit der Trennnase zusammenwirkt, vorgesehen sein. Diese Vertiefung kann an die Querschnittsform der Trennnase angepasst sein und daher im Querschnitt rechteckig oder trapezförmig ausgeführt sein.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 eine schematische Gesamtansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 bis 15 anhand schematischer Seitenansichten die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
- 16 bis 27 Ausführungsvarianten und Kombinationen der den eigentlichen Trenn- oder Schneidvorgang durchführenden Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1. zeigt eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung zum Ablängen von Bahnen aus Kautschukmischungen, insbesondere für Bauteile von Fahrzeugluftreifen, deren Enden überlappend zusammengefügt (überlappend gespleißt) werden. Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung eignet sich beispielsweise zum Ablängen von Kautschukmischungsbahnen zur Herstellung von Innenschichten von Fahrzeugluftreifen. In den Zeichnungsfiguren ist die Arbeitsweise der Vorrichtung anhand der Herstellung eines Mischungsbahnstückes, welches überlappend gespleißt wird, dargestellt.
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Die eigentliche Schneideinrichtung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung weist ein oberes Werkzeug 1 und ein unteres Werkzeug 2 auf. Die Werkzeuge 1, 2 führen auch die zum Herstellen eines einwandfreien Spleißes erforderliche Vorkonturierung und Vorverformung der Endabschnitte der abgelängten Mischungsbahn 7 durch. Die einander zugewandten Bereiche des oberen Werkzeuges 1 und des unteren Werkzeuges 2 sind mit Pressflächen 11, 12 und 21, 22, das obere Werkzeug ist zusätzlich mit einer Trennnase 10 zwischen den Pressflächen 11, 12 versehen, sodass zwischen den Pressflächen 11, 12 und 21, 22 die Materialbahn 7 sowohl verformt und konturiert als auch durchtrennt wird. Die zwischen den beiden Pressflächen 11, 12 am oberen Werkzeug 1 ausgebildete Trennnase 10 erstreckt sich quer oder unter einem spitzen Winkel zur Transportrichtung der Materialbahn 7.
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Am unteren Werkzeug 2 ist eine Fördereinrichtung 3 gelagert, die beispielsweise ein sich in der Transportrichtung der Materialbahn 7 erstreckendes Förderbandstück sein kann, welches aus einer inaktiven Grundstellung, insbesondere inner- oder unterhalb des Werkzeuges 2, von unten her über die Seiten des Werkzeuges 2 sowohl in Transportrichtung vorerst auf die Pressfläche 22 und gegen die Transportrichtung vorerst auf die Pressfläche 21 bewegt werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsvariante erstreckt sich die Fördereinrichtung 3 in der Grundstellung etwa U-förmig seitlich und unterhalb des unteren Werkzeuges 2. Der Antrieb für die Fördereinrichtung 3 kann am unteren Werkzeug 2 vorgesehen sein. Das obere und das untere Werkzeug 1, 2 sind senkrecht zur Transportrichtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar, wobei bei der in 1 bis 15 gezeigten Ausführung lediglich das obere Werkzeug 1 absenkbar und anhebbar ist. Die zugehörigen Antriebe und Einrichtungen sind nicht dargestellt. In Transportrichtung der Materialbahn 7 schließt, mit den Pressflächen 21, 22 fluchtend, ein Förderband 4 an, welches beispielsweise als Endlosschleife ausgeführt ist. Das Förderband 4 ist derart positioniert, dass die abgelängte Materialbahn vom Förderband 4 unmittelbar auf eine Reifenwickeltrommel 8 appliziert werden kann. Eine Klemmeinrichtung 5 ist von oben her in Richtung Förderband 4 absenkbar und anhebbar und stellt eine Klemmfläche 15 zur Verfügung.
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Vorerst wird anhand der 2 bis 15 die grundsätzliche Funktionsweise der Trennvorrichtung beschrieben. Anschließend werden anhand der 16 bis 27 bevorzugte Ausführungen der eigentlichen Schneideinrichtungen am oberen und am unteren Werkzeug 1, 2 erläutert.
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2. zeigt, ebenso wie 1, die Ausgangslage eines Trennzyklus. Die Materialbahn 7 ist über Transport- und Positionierwalzen 6 zugeführt, der auf der Pressfläche 22 befindliche Endabschnitt ist vom vorhergehenden Schneidzyklus abgelängt und demnach bereits vorkonturiert. Die Fördereinrichtung 3 befindet sich in ihrer Grundstellung unterhalb des unteren Werkzeuges 2. Nun wird die Fördereinrichtung 3 in Richtung des Pfeils P1 in 3 in Bewegung gesetzt, unter den Endabschnitt 7a der Materialbahn 7 gefahren und hebt derart die Materialbahn 7 vom unteren Werkzeug 2 ab. Das oberer Werkzeug 1 befindet sich weiterhin in seiner inaktiven, vom unteren Werkzeug 2 abgehobenen Position. Wie 4 zeigt transportiert die Fördereinrichtung 3 die Materialbahn 7 weiter in Richtung des Förderbandes 4, welches spätestens dann synchron zur Fördereinrichtung 3 in Bewegung gesetzt wird, sobald der Endabschnitt 7a auf dem Förderband 4 abgelegt wird. Der Materialbahntransport wird solange fortgesetzt bis das abzulängende Materialbahnstück seine entsprechende Position bezüglich der Trennnase 10 eingenommen hat. Nun werden die Fördereinrichtung 3 und das Förderband 4 angehalten. Die Klemmeinrichtung 5 wird von oben her auf die am Förderband 4 befindliche Materialbahn 7 unter Druck aufgelegt, wie es in 6 gezeigt ist. Nun wird die Fördereinrichtung 3 in Richtung des Pfeils P2 in 7 in ihre Ausgangsstellung zurückverfahren, sodass die Materialbahn 7 unmittelbar auf den Pressflächen 21, 22 liegt, wie es in 8 gezeigt ist. Jetzt kann die Materialbahn 7 abgelängt werden. Dazu wird das obere Werkzeug 1 auf die Materialbahn 7 unter Druck abgesenkt und die Materialbahn 7 wird zwischen den Pressflächen 11, 12 und 21, 22 mit Hilfe der Trennnase 10 durchtrennt und dabei gleichzeitig verformt und vorkonturiert (9). Anschließend fährt das obere Werkzeug 1 wieder in seine Ausgangsstellung, wie es in 10 gezeigt ist. Die Fördereinrichtung 3 wird in Bewegung gesetzt und in Richtung des Pfeils P3 in 11 unter den soeben gebildeten zweiten Endabschnitt 7b der abgelängten Materialbahn 7 verfahren, hebt den Endabschnitt 7b vom unteren Werkzeug 2 ab und wird angehalten. Anschließend wird die Klemmeinrichtung 5 angehoben und in ihre Grundstellung verfahren, siehe 12. Die Fördereinrichtung 3 und das Förderband 4 werden synchron in Transportrichtung in Bewegung versetzt, wie es in 13 mit den Pfeilen P4 und P5 angedeutet ist. Dabei fährt die Fördereinrichtung 3 in ihre Ausgangs- bzw. Grundstellung und wird in dieser angehalten. Das Förderband 4 transportiert die abgelängte Materialbahn 7 in Richtung und auf die Reifenwickeltrommel 8, die ebenfalls synchron zum Förderband 4 in Rotationsbewegung versetzt wird. Auf diese Weise wird die abgelängte Materialbahn 7 auf der Reifenwickeltrommel 8 über deren Umfang aufgelegt, wobei die beiden Endabschnitte 7a, 7b einen optimalen überlappenden Spleißbereich bilden können. 15 zeigt die Endposition eines Arbeitszyklus. Die Reifenwickeltrommel 8 kann nun zum Aufbringen weiterer Reifenbauteile anderen Stationen zugeführt werden und es wird eine leere Reifenwickeltrommel in entsprechende Position zur Trennvorrichtung, wie in 1 und 2 gezeigt, gebracht.
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Die am oberen Werkzeug 1 vorgesehene Trennnase 10 wird derart angeordnet, dass sie unter einem Winkel von 45° bis 90° zur Transportrichtung der Materialbahn 7 orientiert ist. Bei der in den Zeichnungsfiguren 2 bis 15 schematisch gezeigten Trennvorrichtung ist lediglich eine Bewegung des oberen Werkzeuges 1 relativ zur Materialbahn 7 bzw. zum feststehenden unteren Werkzeug 2 vorgesehen. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, lediglich das untere Werkzeug 2 oder beide Werkzeuge 1, 2 verfahrbar bzw. bewegbar anzuordnen. Die Bewegung des oberen und/oder des unteren Werkzeuges 1, 2 kann programmgesteuert mit konstanter Geschwindigkeit oder mit variabler, entsprechend geregelter Geschwindigkeit erfolgen oder kraftgesteuert mit konstanter Kraft oder mit variabler, entsprechend geregelter Kraft. Die zugehörigen Antreibseinrichtungen sind nicht Gegenstand der Erfindung und daher nicht dargestellt, sie können pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbare Komponenten aufweisen.
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Der Abstand zwischen dem oberen und dem untere Werkzeug 1, 2 kann am Beginn eines Trennzyklus derart eingestellt sein, dass die Materialbahn 7 bereits in Kontakt mit der Trennnase 10 des oberen Werkzeuges 1 kommt. Die Materialbahn 7 kann dabei lose auf dem unteren Werkzeug 2 aufgelegt werden. Es kann auch vorgesehen sein, die Materialbahn 7 mit einer gewissen Spannung in Materiallängsrichtung aufzulegen, wobei die Spannung während des Trennens konstant gehalten oder erhöht werden kann.
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16 und 17 zeigen Varianten der Ausführung der Pressflächen 11, 12 und der Trennnase 10 des oberen Werkzeuges 1 im Längsschnitt. 16 zeigt eine im Querschnitt rechteckige Trennnase 10, deren Höhe h und deren Breite b zwischen 0,1 mm und 5 mm betragen können. Die Pressflächen 11, 12 sind unter Winkeln α1 , α2 gegenüber der Horizontalen geneigt, welche zwischen 0,5° und 10° gewählt werden können, wobei α1 und α2 bevorzugt gleich groß sind.
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17 zeigt eine Ausführung mit einer im Querschnitt trapezförmigen Trennnase 10, wobei die Seitenflächen der Trennnase 10 konisch zusammenlaufen und mit der Senkrechten einen Winkel β, der bis zu 45° betragen kann, einschließen.
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18 bis 22 zeigen unterschiedliche Varianten von Kombinationen eines oberen Werkzeuges 1 mit einem unteren Werkzeug 2. Die gezeigte Ausführung es oberen Werkzeuges 1 entspricht jener gemäß 17. 18 zeigt ein unteres Werkzeug 2, bei dem die beiden Pressflächen 21, 22 eine einzige ebene Pressfläche bilden. Bei der Ausführungsform gemäß 19 sind die beiden Pressflächen 21, 22 in vertikaler Richtung gegeneinander um einen Abstand t, der bis zu 5 mm betragen kann, versetzt. Dabei ist die dem abgelängten Materialbahnstreifen zugeordnete Pressfläche 21 gegenüber der anderen erhöht. Die im unteren Werkzeug 2 gebildete Stufe kann gegenüber der in dieser Zeichnungsfigur linken Längskante der Trennnase 10 um einen Abstand s1 von bis zu 5 mm nach links (in Transportrichtung) versetzt angeordnet sein.
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Bei der in 20 gezeigten Variante befindet sich gegenüber der Trennnase 10 eine Vertiefung 14 am unteren Werkzeug 2, deren Erstreckung bzw. Orientierung der Erstreckung bzw. Orientierung der Trennnase 10 entspricht, und die zentrisch zur Trennnase 10 positioniert ist. Die Breite b2 der Vertiefung 14 kann die Basisbreite b der Trennnase 10 an jeder Seite um den Abstand s1 , s2 von bis zu 5 mm überragen. Die Tiefe t der Vertiefung 14 kann bis zu 5 mm betragen.
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21 zeigt Ausführungsvarianten eines unteren Werkzeuges 2 mit einer Stufe zwischen den Pressflächen 21, 22. Die Stufe weist eine gegenüber der Vertikalen schräg gestellte Fläche auf, deren Neigungsrichtung mit der Neigungsrichtung der zugeordneten Seitenfläche der Trennnase 10 überstimmt. Der Winkel δ der Stufenfläche gegenüber der Vertikalen beträgt bis zu 45°. Bei der in 22 gezeigten Ausführungsform ist eine sich nach unten erweiternde Vertiefung 14 mit schräg gestellten Seitenflächen vorgesehen, deren Winkel δ relativ zur Senkrechten bis zu 45° beträgt. Die Größen der Abstände t, s1 und s2 entsprechen den bereits angegebenen Werten.
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23 bis 27 zeigen Ausführungsvarianten von unteren Werkzeugen 2 mit gegenüber der Horizontalen geneigten Pressflächen 21, 22. Die Neigungsrichtung der Pressflächen 21, 22 entspricht der Neigungsrichtung der Pressflächen 11, 12 am oberen Werkzeug 1, die zugehörigen Neigungswinkel γ1 , γ2 betragen bis zu 25°, sind jedoch geringer als die Neigungswinkel α1 , α2 der Pressflächen 11, 12 am oberen Werkzeug 1, um die erwünschte Konturierung der abzulängenden Materialbahn sicherzustellen. Die beiden Pressflächen 21, 22 können unmittelbar aneinander angrenzen. Bei der in 23 gezeigten Variante ist vorgesehen, dass der Trennnase 10 am oberen Werkzeug 1 gegenüberliegend am unteren Werkzeug 2 ein schmaler ebener Streifen 15 mit einer Breite p von bis zu 7 mm vorgesehen ist.
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24 zeigt eine zu 19 analoge Ausführung eines unteren Werkzeuges 2 mit einer Stufe, jedoch mit geneigten Pressflächen 21, 22 und einem Streifen 15. Bei der in 25 gezeigten Ausführungsvariante ist analog zu 20 eine rechteckförmige Vertiefung 14, der Trennnase 10 des oberen Werkzeuges 1 gegenüberliegend, vorgesehen.
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26 zeigt eine Ausführungsvariante, die analog zur Ausführungsvariante gemäß 21 mit einer geneigten Stufenfläche ausgeführt ist. Bei der in 27 gezeigten Ausführungsvariante ist analog zur Ausführungsvariante gemäß 22 eine nach oben zu breiter werdende Vertiefung 14 im unteren Werkzeug 2 zwischen den beiden Pressflächen 21, 22 vorgesehen. Bezüglich der Größe der Abmessungen p, t, s1 , s2 wird auf die bereits angegebenen Werte verwiesen.
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Die Trennnase 10 kann mit jenen Bestandteilen des oberen Werkzeuges 1, welche die Pressflächen 11, 12 aufweisen, einteilig ausgeführt sein. Die Trennnase 10 kann jedoch auch ein gesondert hergestelltes Bauteil sein, welches aus einem anderen Material besteht, als das Material der Pressflächen 11, 12. Bevorzugt werden das obere und das untere Werkzeug 1, 2 beheizt, wobei eine Heiztemperatur im Bereich von 30°C bis 150°C einstellbar sein sollte. Es ist jedoch auch denkbar, eines der Werkzeuge oder beide Werkzeuge 1, 2 unbeheizt zu lassen. Zusätzlich können die Pressflächen 11, 12 und die Trennnase 10 außenseitig mit einer speziellen Beschichtung, die eine große Härte und/oder eine Antihaftwirkung aufweist, versehen sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Ablängen von einteiligen oder mehrteiligen Kautschukmischung-Materialbahnen zur Herstellung von Bauteilen für Fahrzeugluftreifen. Die Materialbahn kann beispielsweise dafür vorgesehen sein, die Innenschicht des Reifens zu bilden, Gleichermaßen eignet sich die Vorrichtung zum Schneiden von Materialbahnen für die Seitenwände, die Apexprofile und/oder den Laufstreifen eines Reifens. Die Dicke der Materialbahnen kann zwischen 0,1 mm und 20 mm betragen, der sich durch die Ablängung und den Konturierungsvorgang ergebende Winkel zwischen den gespleißten Materialendabschnitten kann zwischen 45° und 90° betragen.
