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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung der
Entformung eines vulkanisierten Fahrzeugluftreifens aus einer Vulkanisierform
mit Formsegmenten und/oder Formteilen, welche mit dem Reifen in
Kontakt sind, unter Einsatz eines unter Druck gesetzten gasförmigen
Mediums, welches über eine Vielzahl von Kanälen
in den Formsegmenten und/oder Formteilen an die Grenzflächen
zwischen dem vulkanisierten Reifen und den Formsegmenten und/oder
Formteilen eingebracht wird. Die Erfindung betrifft ferner eine
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Aus
der
JP-A-2006-341415 ist
es bekannt, Kanäle in den Formteilen/Formsegmenten vorzusehen, über
welche die beim Einformen des Rohreifens in die Form zwischen diesem
und der Forminnenfläche vorhandene Luft abgeführt
wird. Nach dem Vulkanisationsvorgang werden diese Kanäle
zum Einbringen von Druckluft verwendet, um das Ablösen des
fertig vulkanisierten Reifens von der Forminnenfläche zu
erleichtern.
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Die
Kräfte, die beim Entformungsvorgang des fertig vulkanisierten
Reifens aufzubringen sind, um ein Lösen der Formsegmente/Formteile
vom fertig vulkanisierten Reifen zu ermöglichen, haben
unterschiedliche Ursachen. Die Hauptursache ist die aufgrund chemischer
Bindungen verursachte Adhäsion zwischen der Innenfläche
der Formsegmente/Formteile und der Außenfläche
des vulkanisierten Gummis. Darüber hinaus erschweren einerseits
die zwischen der Forminnenfläche und der Gummiaußenfläche
stattfindenden Reibungen die Entformung und andererseits etwaige
erforderliche Verformungen des vulkanisierten Gummimaterials beim
Herausziehen von Formstegen und Lamellen, welche im Laufstreifen
Hinterschnitte gebildet haben. Die zur Entformung erforderlichen
Kräfte können, je nach der gebildeten Laufstreifenprofilierung
und der verwendeten Gummimischung, ausgesprochen groß sein und
zu Beschädigungen am Reifen führen. Um die Adhäsion
und damit die Entformungskräfte zu reduzieren, ist es bekannt,
die Forminnenflächen speziell zu beschichten, was teuer
ist und einen hohen Reinigungs- und Wartungsaufwand erfordert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu verbessern und derart auszuführen, dass
der Entformungsvorgang des vulkanisierten Fahrzeugluftreifens auf
eine besonders effektive und zweckmäßige Weise
unterstützt wird.
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Was
das Verfahren betrifft wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass die Grenzflächen selektiv mit dem
unter Druck gesetzten Gas beschickt werden.
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Diese
Maßnahme gestattet ein besonders wirkungsvolles und effizientes
Lösen der chemischen Bindung an der Grenzfläche
zwischen der Form und dem vulkanisierten Reifen. Bei einem vergleichsweise
geringen Input an Energie wird auf diese Weise ein besonders schnelles
Fortschreiten der Ablösungsfront bzw. der Ablösungsfronten
erzielt.
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Was
die Vorrichtung betrifft wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass Kanäle vorgesehen sind, welche die
zur Ausformung von Nuten im Laufstreifen des Reifens vorgesehenen Formvorsprünge
durchsetzen.
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Es
kann somit an besonders kritischen Stellen der Vulkanisierform,
bei Nuten und Einschnitten, die gegebenenfalls mit Hinterschnitten
gebildet sind, und vor allem zuerst an diesen, die Entformung unterstützt
werden.
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Die
Entformung des Reifens lässt sich besonders effektiv dadurch
unterstützten, dass das unter Druck gesetzte Gas den Grenzflächen
in Druckimpulsen zugeführt wird.
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In
manchen Formbereichen sind höhere Entformungskräfte
aufzubringen als in anderen Formbereichen. Diesem Umstand kann dadurch
Rechnung getragen werden, dass bestimmten Grenzflächenbereichen
unter Druck gesetztes Gas zugeführt wird, während
an anderen Grenzflächenbereichen eine Zuführung
unterbleibt.
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In
diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die Höhe
des ausgeübten Druckes des zugeführten Gases in
Abhängigkeit vom Ort der Zuführung und/oder vom
Zeitpunkt der Zuführung variiert wird.
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Ist
beispielsweise ein Lösen des Reifens von der Form bereits
in Gang gesetzt, ist es günstig, wenn die Frequenz der
Druckimpulse erhöht wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird computergesteuert
durchgeführt. Eine entsprechende Software sorgt dafür,
dass die Frequenz der Druckimpulse, die Höhe der Druckimpulse, überhaupt
die Höhe des Druckes des zugeführten Gases und
auch der Ort der Zuführung – ob und in welche
Formbereiche bzw. Formteile Gas unter Druck eingeleitet wird – gezielt
variiert werden können.
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Es
ist daher auch von Vorteil, wenn die tatsächlich auftretenden
Entformungskräfte gemessen werden und als Ist-Werte dem
Rechner zugeführt werden und derart in der Programmsteuerung
zur Einstellung der Frequenz der Druckimpulse, der Druckhöhe
und der Bestimmung bzw. Auswahl des Ortes der Zuführung
des unter Druck gesetzten Gases berücksichtigt werden.
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Bei
der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung
können von den Kanälen, welche die zur Ausformung
von Nuten und/oder Einschnitten im Laufstreifen des Reifens vorgesehenen
Formvorsprünge durchsetzen, weitere Kanäle abzweigen,
die zu den Seiten der Formvorsprünge verlaufen. So lassen
sich besonders wirkungsvoll heikle Formbereiche entformen, ohne
Schäden am fertig vulkanisierten Fahrzeugluftreifen zu
verursachen.
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Um
den Entformungsvorgang besonders wirkungsvoll per Rechner steuern
zu können, ist es ferner von Vorteil, wenn in jedem Kanal
ein Ventil angeordnet ist, welches programmgesteuert betätigbar
ist. Dabei kann in bestimmten Formteilen bzw.
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Formbereichen
auch vorgesehen sein, dass eine Anzahl von Kanälen gemeinsam über
ein Ventil programmgesteuert betätigbar ist.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand
der schematischen Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele
darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen:
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1 bis 6 anhand
von Schnittdarstellungen eines Details einer Vulkanisierform das
Prinzip der Erfindung,
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7 einen
Querschnitt durch Formteile und ein Formsegment einer Vulkanisierform
mit einer Ausführungsvariante der Erfindung und
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8 und 9 Diagramme.
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1 bis 6 zeigen
Schnittdarstellungen eines Teilbereiches eines Formsegmentes 1 einer Vulkanisierform
für Fahrzeugluftreifen, die ansonsten nicht näher
dargestellt ist. Je nach Auslegung der Vulkanisierform bilden sechs
bis zehn gleich ausgebildete Formsegmente 1 einen Formring,
der einen Laufstreifen 2 eines ansonsten nicht näher
dargestellten Fahrzeugluftreifens umschließt und während des
Vulkanisationsvorganges ausformt. Vom Laufstreifen 2 ist
in 1 bis 6 jeweils ein Profilpositiv 3,
welches beispielsweise ein Profilblock oder ein Profilband sein
kann, gezeigt. Das Formsegment 1 weist daher eine als „Negativ” dieses
Profilpositivs 3 geformte Vertiefung 4 auf. 6 zeigt
zusätzlich einen stegartigen Vorsprung 5 am Formsegment 1, welcher
im Profilpositiv 3 des Laufstreifens 2 eine schmale
Nut bzw. einen Einschnitt ausformt. Sämtliche vorgesehenen
Formsegmente 1 sind jeweils von einer Vielzahl von Kanälen 6 durchsetzt,
wobei 1 bis 6 jeweils zwei dieser senkrecht
zur Formringachse verlaufenden Kanäle 6 zeigen,
welche an den seitlichen Randbereichen der Vertiefung 4 in
den Forminnenraum münden. Bezogen auf das dargestellte Profilpositiv 3 befinden
sich die Kanäle 6 im Bereich der bzw. nahe den
Schultern des Profilpositivs 3. Die Kanäle 6 stehen über
Zuleitungen mit einem Kompressor 7 in Verbindung und können
mittels Ventilen 8, wie noch beschrieben wird, geöffnet
oder geschlossen werden. Der Kompressor 7 kann sämtliche Kanäle 6 im
Formring gemeinsam mit entsprechendem Druck mit einem gasförmigen
Medium, insbesondere mit Druckluft, Stickstoff oder einem inerten Gas
versorgen, wenn die Ventile 8 geöffnet werden.
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Die
Kanäle 6, von welchen beispielsweise 2000 bis
3000 im Laufstreifen-Formring vorgesehen sind, dienen auch als Entlüftungskanäle, über
welche die zwischen dem Laufstreifen und der Formfläche vor
und während des Einformens des noch plastischen Gummimaterials
des Reifens vorhandene Luft abgeführt wird.
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1 zeigt
den Laufstreifen des auf herkömmliche Weise unter Zufuhr
von Wärme vulkanisierten Fahrzeugluftreifens, wobei die
Ventile 8 geschlossen sind.
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Das
Lösen des fertig vulkanisierten Reifens aus der Vulkanisierform
erfordert das Überwinden von Entformungskräften,
welche verschiedene Ursachen haben. Die Hauptursache ist die Adhäsion – chemische
Verbindungen an der Grenzfläche 10 – zwischen
der Außenfläche des Reifens und der Innenfläche
der Vulkanisierform, weitere Ursachen sind die Reibung zwischen
dem Reifen und der Vulkanisierform sowie jene Kräfte, die
aufzubringen sind, wenn Formteile, insbesondere Stege und Lamellen,
welche Hinterschnitte im Laufstreifen gebildet haben, unter elastischer
Verformung von Gummimaterial herausgezogen werden. Dabei ist vorerst die
Adhäsion zu überwinden, anschließend
sind Reibungskräfte und die erwähnten mechanischen
Verformungskräfte zu überwinden.
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Zur Überwindung
der Adhäsion zwischen der Reifenform und dem Gummimaterial
wird in die Grenzfläche 10 über die Kanäle 6 unter
hohem Druck das gasförmige Medium eingebracht. Das gasförmige
Medium wird entweder bereits vor dem Öffnen der Formteile
bzw. Formsegmente 1 zugeführt oder unmittelbar
nach bzw. bei Beginn des Öffnungsvorganges, wie es in 2 mit
dem Pfeil P angedeutet ist. In 3 sind durch
die Pfeile p die Ausbreitungswege des unter Druck zugeführten
gasförmigen Mediums angedeutet, 4 verdeutlicht
das weitere Fortschreiten des unter Druck zugeführten Gases
in der Grenzfläche 10 zwischen der Vulkanisationsform
und der Laufstreifenoberfläche des vulkanisierten Reifens. 6 zeigt
zusätzlich das Fortschreiten der Gasfronten zwischen dem
stegartigen Vorsprung 5 und den Wänden des im
Profilpositiv 3 gebildeten Einschnittes.
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7 zeigt
schematisch eine Ausführungsform eines Gesamtsystems. Die
das Formsegment 1 durchsetzenden Kanäle 6 sind
mit einem zentralen Tank 9 in Verbindung, wobei jeder Kanal 6 mit
einem Ventil 8 versehen ist. Über einen zentralen
Rechner 11 kann jedes Ventil 8 unabhängig
von den anderen Ventilen 8 bezüglich Öffnen
und Schließen gesteuert werden, wobei auch Gruppen von
Ventilen 8 übereinstimmend gesteuert bzw. gleichzeitig
geöffnet oder geschlossen werden können. Der Rechner 11 steuert ferner
den Kompressor 7, der das im Tank 9 gespeicherte
gasförmige Medium unter Druck den Kanälen 6 zuführt.
Das in 7 gezeigte Formsegment 1 weist stegartige
Vorsprünge 5' auf, welche im Laufstreifen 2 des
Fahrzeugluftreifens Umfangsnuten ausbilden. Die stegartigen Vorsprünge 5' sind
jeweils von zumindest einem Kanal 6, der an der Spitze
des Vorsprunges 5' nach außen mündet,
durchsetzt. Vom Kanal 6 können Seitenkanäle 6' abzweigen,
welche an den Stegseiten nach außen münden. Diese
Maßnahmen unterstützen ein Lösen der
Adhäsion zwischen dem Gummi und den Formvorsprüngen 5'.
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Von
besonderem Vorteil ist ein selektives Beaufschlagen mit dem unter
Druck gesetzten gasförmigen Medium, derart, dass bestimmte
Grenzflächen beaufschlagt werden, während andere
nicht beaufschlagt werden, wobei diese wiederum dann mit unter Druck
gesetztem Gas beschickt werden, wenn andere unbeschickt bleiben.
Insbesondere ist es günstig, wenn Grenzflächen
in ausgeformten Nuten, Einschnitten und dergleichen zuerst mit Gas
beaufschlagt werden, um ihr Ablösen zu unterstützen.
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Um
die Entformung des Reifens durch Zufuhr von unter Druck gesetztem
Gas besonders effektiv zu unterstützen, werden Druckimpulse – das Gas
wird unter hohem Druck in kurzen zeitlichen Abständen zugeführt – erzeugt.
Der zentrale Rechner 11 steuert über ein entsprechendes
Programm die Frequenz der Druckimpulse und deren Druckhöhe, wobei
Frequenz und Druckhöhe beliebig – örtlich und/oder
zeitlich – variiert werden können. Ist beispielsweise
das Lösen des Reifens von der Form bereits in Gang gesetzt,
ist es von Vorteil, die Druckimpulse mit einer hohen Frequenz einzubringen.
Auf diese Weise wird örtlich das Gummimaterial plastisch verformt,
die Verbindungsstellen zwischen Gummi und Form werden senkrecht
zur Formoberfläche gedehnt und auseinander getrennt.
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Die
in 7 dargestellte Ausführungsvariante arbeitet ähnlich
einem Common-Rail-System, wie es zur Einspritzung bei Dieselmotoren
verwendet wird. Dabei können spezielle Ventile, etwa piezoelektronische
Ventile, eingesetzt werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, während der Entformung die tatsächliche
Entformungskraft in den einzelnen Formbereichen zu messen und diese Ist-Werte
im Rechner als Parameter zur Steuerung der Ventile 8 zu
verwenden. In Abhängigkeit von den jeweiligen Entformungskräften
können beispielsweise die Frequenz der Druckimpulse und/oder
die Druckhöhe eingestellt bzw. gesteuert werden. Übersteigt
beispielsweise eine gemessene Entformungskraft eine gewisse Höhe,
kann ein kurzfristiges Anhalten der Entformungsbewegung des betreffenden Formteiles/Formsegmentes
erfolgen. Während des Anhaltens kann gezielt unter Druck
gesetztes Gas in den betroffenen Teil der Form eingebracht werden, Druck
und Frequenz können entsprechend variiert bzw. angepasst
werden. Das Steuerungsprogramm arbeitet mit empirisch ermittelten
Werten und kann ferner eine lernfähige Software beinhalten.
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8 und 9 zeigen
schematische, lediglich die Funktion darstellende Diagramme, bei welchen
auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse der auf das Gas ausgeübte
Druck aufgetragen sind. Die Druckimpulse sind Rechtecke, wobei in 8 der
Druck über der Zeit variiert wird und in 9 Druckimpulse
gleicher Stärke dargestellt sind. Die strichlierten Linien
verdeutlichen Beispiele eines zugehörigen Verlaufes der
Bewegung des Formsegmentes.
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- 1
- Formsegment
- 2
- Laufstreifen
- 3
- Profilpositiv
- 4
- Umfangsnut
- 5
- stegartiger
Vorsprung
- 5'
- stegartiger
Vorsprung
- 6
- Kanal
- 6'
- Seitenkanal
- 7
- Kompressor
- 8
- Ventil
- 9
- Tank
- 10
- Grenzfläche
- 11
- Rechner
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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