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Die Erfindung betrifft eine Trommel zur Herstellung eines Reifens, insbesondere zum Wickeln oder Spannen einer Reifenkarkasse, wobei die Trommel eine kreiszylindrische Trommeleinheit umfasst, die aus kreisbogenförmigen Trommelsegmenten gebildet ist, wobei die Trommelsegmente in einer radialen Richtung, quer zu einer Rotationsachse der Trommel, bewegbar sind, derart, dass ein Außendurchmesser der Trommeleinheit veränderbar ist, wobei die Trommel eine Betätigungsvorrichtung umfasst, mittels der die Trommelsegmente bewegbar sind, und wobei die Trommel eine Umlenkvorrichtung umfasst.
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Derartige Trommeln sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und dienen im Wesentlichen zur Herstellung bzw. zum Wickeln einer Reifenkarkasse. Die Trommel ist dabei in Art eines Spanndorns aus einer Mehrzahl von Trommelsegmenten ausgebildet, die über einen Umfang der Trommeleinheit verteilt sind und so die Trommeleinheit ausbilden. Dabei ist vorgesehen mittels der bewegbaren Trommelsegmente den Außendurchmesser der Trommeleinheit zu expandieren und eine Karkasse durch Rotation der Trommel bzw. der Trommeleinheit auf einer Oberfläche der Trommeleinheit zu wickeln bzw. fertig zu stellen. Um die fertige Reifenkarkasse von der Trommeleinheit entfernen zu können, ist es notwendig, den Außendurchmesser der Trommeleinheit durch eine Bewegung der Trommelsegmente quer zu einer Rotationsachse der Trommel zu kontrahieren. Aufgrund eines so bewirkten Spiels zwischen der Reifenkarkasse und der Trommeleinheit, wird es möglich die Reifenkarkasse von der Trommel bzw. von der Trommeleinheit in axialer Richtung zu entfernen. Es ist daher vorgesehen die Trommel lediglich an einem Ende drehbar zu lagern, da das gegenüberliegende Ende zur Entnahme der Reifenkarkasse frei bleiben muss bzw. keine durchgehende Welle aufweisen darf.
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Nachteilig bei den bekannten Trommeln ist, dass diese lediglich eine kleine, radiale Änderung des Außendurchmessers der Trommeleinheit zulassen. Dadurch wird ein Entfernen bzw. Abstreifen einer fertigen Reifenkarkasse von der Trommeleinheit erschwert, da die Reifenkarkasse nur innerhalb des durch die Kontraktion des Außendurchmesser erzeugten Spiels bewegt werden kann. Weiter ist eine axiale Länge der Trommeleinheit begrenzt, so dass nur Reifenkarkassen mit geringen Breiten hergestellt werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Trommel zur Herstellung einer Reifenkarkasse vorzuschlagen, die eine vereinfachte Handhabung einer Reifenkarkasse ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Trommel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Trommel zur Herstellung eines Reifens, insbesondere zum Wickeln oder Spannen einer Reifenkarkasse umfasst eine kreiszylindrische Trommeleinheit, die aus kreisbogenförmigen Trommelsegmenten gebildet ist, wobei die Trommelsegmente in einer radialen Richtung, quer zu einer Rotationsachse der Trommel, bewegbar sind, derart, dass ein Außendurchmesser der Trommeleinheit veränderbar ist, wobei die Trommel eine Betätigungsvorrichtung umfasst, mittels der Trommelsegmente bewegbar sind, wobei die Trommel eine Umlenkvorrichtung umfasst, die schräg angeordnete Führungseinrichtungen aufweist, wobei mittels der Führungseinrichtungen eine axiale Bewegung der Betätigungsvorrichtung in eine radiale Bewegung der Trommelsegmente übertragbar ist, wobei die Führungseinrichtungen als Teleskopführungen ausgebildet sind.
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Unter Teleskopführungen im Sinne der Erfindung werden hier verlängerbare Führungseinrichtungen verstanden, die geeignet sind, die Führungseinrichtungen selbst in ihrer Länge zu vergrößern oder zu verkleinern. Dadurch, dass Teleskopführungen zur Bewegung der Trommelsegmente verwendet werden, wird es möglich die Trommelsegmente innerhalb eines vergleichsweise großen Bewegungsbereichs zu bewegen, wodurch ein besonders kleiner, kontrahierter Außendurchmesser der Trommeleinheit bei Bedarf ausgebildet werden kann. Eine fertig gewickelte Reifenkarkasse ist dann besonders einfach handhabbar, da ein vergleichsweise großes Spiel zwischen der Reifenkarkasse und dem kontrahierten Außendurchmesser besteht. Weiter ist vorgesehen die Teleskopführungen zur Bewegung der Trommelsegmente schräg anzuordnen. Eine axiale Bewegung der Betätigungsvorrichtung in Richtung der Rotationsachse der Trommel kann dann einfach in eine Bewegung der Teleskopführungen bzw. in eine radiale Bewegung der Trommelsegmente umgelenkt werden. Da derart angeordnete und ausgebildete Führungseinrichtungen relativ wenig Bauraum benötigen kann ein besonders kleiner, kontrahierter Außendurchmesser ausgebildet werden.
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Vorteilhaft kann die Trommel eine Haltevorrichtung umfassen, wobei mittels der Haltevorrichtung die Trommelsegmente in axialer Richtung gehaltert werden. So kann mittels der Haltevorrichtung wirksam vermieden werden, dass sich die Trommelsegmente in axialer Richtung überhaupt bewegen. Eine axiale Bewegung der Betätigungsvorrichtung kann dann vollständig in eine radiale Bewegung der Trommelsegmente übertragen werden. Die Umlenkvorrichtung kann dann in Art eines Getriebes die Bewegung der Betätigungsvorrichtung in die Bewegung der Trommelsegmente übersetzen. Eine Übersetzung kann dabei in Abhängigkeit eines Winkels α der schräg angeordneten Führungseinrichtungen relativ zur Rotationsachse der Trommel gewählt werden, da sich aus einer Neigung der Führungseinrichtungen bei einer Bewegung derselben eine axiale und eine radiale Bewegungskomponente in Abhängigkeit der Neigung bzw. des Winkels α ergibt. Eine Haltevorrichtung kann hier beispielsweise in Art eines axialen Anschlags ausgebildet sein.
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Die Haltevorrichtung ist besonders einfach ausbildbar, wenn diese radial angeordnete Führungseinrichtungen umfasst, die jeweils die Trommelsegmente in radialer Richtung führen. Dann wird es insbesondere möglich, die Trommelsegmente auch bei einer Bewegung derselben in radialer Richtung axial zu haltern. Eine radiale Führung kann dann auch jegliche axiale Bewegung der Trommelsegmente verhindern. Auch kann dann für jedes Trommelsegment eine Führungseinrichtung ausgebildet sein, um gegebenenfalls voneinander abweichende Bewegungen der Trommelsegmente berücksichtigen zu können.
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Auch die Führungseinrichtungen der Haltevorrichtung können als Teleskopführung ausgebildet sein. Dadurch können die Führungseinrichtungen auch innerhalb der Trommeleinheit angeordnet werden, wodurch eine Anordnung der Führungseinrichtungen grundsätzlich nicht mehr auf ein geschlossenes Ende der Trommeleinheit beschränkt ist. Auch ermöglicht hier die Verwendung der Teleskopführungen eine Ausbildung eines besonders kleinen, kontrahierten Außendurchmessers der Trommeleinheit.
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Die Teleskopführungen können jeweils aus zumindest zwei Linearführungen gebildet sein. Linearführungen sind vergleichsweise einfach herzustellen und somit kostengünstig erhältlich. Auch ermöglichen Linearführungen, je nach Überdeckungsgrad von Führungselementen, eine Übertragung von vergleichsweise hohen Querkräften. Eine Linearführung kann als Lineargleitführung aus zwei Führungselementen oder Linearwälzführung mit Wälzkörpern zwischen zwei Führungselementen ausgebildet sein. Da zur Ausbildung der Teleskopführungen zumindest zwei Linearführungen vorgesehen sind, kann die Teleskopführung beispielsweise auch aus drei Führungselementen, die zwei Linearführungen ausbilden, ausgebildet sein. Die Linearführung kann in Art einer Schwalbenschwanzführung, Schienenführung oder Rundstabführung gebildet sein. Eine Teleskopierbarkeit der Linearführungen bzw. der Führungselemente kann durch eine parallel versetzte Anordnung der Führungselemente relativ zueinander oder eine koaxiale Anordnung der Führungselemente erzielt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umlenkvorrichtung drehfest mit einer Antriebswelle der Trommel verbunden ist. Die Antriebswelle der Trommel, das heißt die zur Lagerung und Drehung der Trommeleinheit verwendete Welle, kann dann ein Drehmoment unmittelbar über die Umlenkvorrichtung auf die Trommeleinheit bzw. die Trommelsegmente übertragen. Die Trommelsegmente können so drehfest an der Antriebswelle einfach befestigt sein.
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Um eine vergleichsweise breite, eine große axiale Länge aufweisende Trommeleinheit zu erhalten, kann die Trommel eine weitere, zweite Umlenkvorrichtung umfassen, die von der ersten Umlenkvorrichtung beabstandet ist. Die axiale Bewegung der Betätigungsvorrichtung kann dann über beide Umlenkvorrichtungen auf die Trommeleinheit bzw. die jeweiligen Trommelsegmente übertragen werden. So kann vermieden werden, dass es zu einem Verklemmen der Trommelsegmente aufgrund einseitiger Belastung der Trommeleinheit kommt, da eine Betätigungskraft mittels der zwei Umlenkvorrichtungen relativ gleichmäßig auf eine Länge der Trommeleinheit verteilt werden kann. Grundsätzlich wird es so auch möglich, vergleichsweise breite Reifenkarkassen auszubilden oder eine Mehrzahl von Reifenkarkassen gleichzeitig mit der Trommel herzustellen. Je nach Anwendungsfall und Länge der Trommeleinheit können auch weitere Umlenkvorrichtungen vorgesehen sein.
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Die Trommeleinheit kann einen Satz äußere Trommelsegmente und einen Satz innere Trommelsegmente umfassen, die ihrerseits jeweils im Wechsel über einen Umfang der Trommeleinheit angeordnet sein können. Eine Verwendung zweier Arten von Trommelsegmenten ermöglicht es bei einer Kontraktion des Außendurchmessers die jeweiligen Trommelsegmente in geeigneter Weise voneinander zu separieren.
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So kann ein Außendurchmesser D der Trommeleinheit in einer expandierten Position der Trommeleinheit von allen Trommelsegmenten und ein Außendurchmesser d der Trommeleinheit in einer kontrahierten Position der Trommeleinheit von alleine den äußeren Trommelsegmenten gebildet sein. So wird es möglich, dass in der expandierten Position der Trommeleinheit von allen Trommelsegmenten ein im Wesentlichen geschlossener Kreiszylinder ausbildbar ist. Spalte zwischen den Trommelsegmenten am Umfang der Trommeleinheit, wie sie von Spanndornen bekannt sind, können so vermieden werden. Eine Reifenkarkasse kann dann besonders präzise ausgebildet werden. Wenn in der kontrahierten Position die äußeren Trommelsegmente den Außendurchmesser d ausbilden, können die inneren Trommelsegmente innerhalb der Trommeleinheit bzw. des so ausgebildeten Kreiszylinders angeordnet werden. Dadurch wird es ebenfalls möglich den Außendurchmesser d soweit als möglich zu verkleinern.
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Insofern ist es vorteilhaft wenn die Teleskopführungen für die inneren Trommelsegmente eine größere Führungslänge als die Teleskopführungen für die äußeren Trommelsegmente aufweisen. Die inneren Trommelsegmente können dann in radialer Richtung weiter bewegt werden als die äußeren Trommelsegmente. Auch kann über jeweils unterschiedliche Neigungen der Führungseinrichtungen der inneren und äußeren Trommelsegmente unterschiedliche Bewegungslängen bei einer gleichgroßen Bewegung der Betätigungsvorrichtung bewirkt werden.
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Die Umlenkvorrichtung kann einen ersten Konusring und einen zweiten Konusring aufweisen, wobei der erste Konusring Teleskopführungen für die äußeren Trommelsegmente und der zweite Konusring Teleskopführungen für die inneren Trommelsegmente haltern kann. Demnach können die jeweiligen Teleskopführungen für die Trommelsegmente an den Konusringen befestigt sein, wobei dann eine Teleskopführung in einem Winkel α relativ zur Rotationsachse der Trommel am Konusring einfach befestigt sein kann. So kann ein Konus des Konusrings insbesondere den Winkel α aufweisen. Weiter kann dann auch eine Bewegung der äußeren Trommelsegmente und der inneren Trommelsegmente getrennt voneinander, durch eine jeweilige Bewegung der Konusringe, bewirkt werden.
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Dazu können die Konusringe konzentrisch auf einer Antriebswelle der Trommel angeordnet und axial bewegbar sein. Die Konusringe können auch mit der Antriebswelle verbunden sein, so dass eine axiale Führung von der Antriebswelle für die Konusringe ausgebildet wird.
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Weiter kann die Betätigungsvorrichtung zumindest einen Fluidkolben aufweisen, der konzentrisch auf der Antriebswelle angeordnet und axial bewegbar ist. Dadurch wird es möglich die Konusringe mittels des Fluidkolbens in axialer Richtung zu bewegen. Der Fluidkolben kann hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein. Weiter ist es auch denkbar, anstelle eiens Fluidkolbens einen elektromechanischen Linearantrieb oder einen nicht konzentrisch auf der Antriebswelle angeordneten Antrieb für die Konusringe vorzusehen. Ein konzentrisch angeordneter Fluidkolben ist jedoch sehr raumsparend und kann große Betätigungskräfte erzeugen.
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Die Betätigungsvorrichtung kann auch einen weiteren Fluidkolben aufweisen, wobei der weitere Fluidkolben einen der beiden Konusringe bewegen kann.
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So kann der erste Konusring mit dem ersten Fluidkolben und der zweite Konusring mit einem zweiten Fluidkolben gekoppelt sein. Folglich können beide Konusringe jeweils von unterschiedlichen Fluidkolben bewegt werden, wodurch für jeden Konusring und damit für die jeweiligen Trommelsegmente unterschiedliche radiale Bewegungslängen erzielt werden können. Die Fluidkolben können getrennt voneinander ausgebildet oder auch in Art einer Reihenschaltung miteinander gekoppelt sein. In diesem Fall muss einer der Fluidkolben lediglich eine Differenz einer Bewegungslänge zwischen den sich jeweils unterscheidenden Trommelsegmenten ausgleichen.
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Sofern der Konusring von dem Fluidkolben beabstandet ist, kann der Konusring mittels einer Verlängerungseinrichtung der Betätigungsvorrichtung an den Fluidkolben gekoppelt sein. So kann auch bei der Verwendung einer zweiten Umlenkvorrichtung ein Konusring derselben an den zugehörigen Fluidkolben gekoppelt sein. Die Verlängerungseinrichtung kann beispielsweise in Art in einer konzentrisch auf der Antriebswelle angeordneten Hülse oder auch durch Stäbe, welche den Konusring mit dem Fluidkolben verbinden, gebildet sein.
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In einer besonders einfachen Ausführungsform kann der Konusring auch von dem Fluidkolben ausgebildet sein. Wenn der Konusring relativ dicht am Fluidkolben angeordnet sein soll, kann der Fluidkolben so ausgeformt sein, dass er einen als Konusring nutzbaren Konus aufweist.
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Um eine an einen Fertigungsablauf angepasste Bewegung der Trommel sowie eine aufeinander abgestimmte Bewegung der jeweiligen Trommelsegmente zur Ausbildung der erforderlichen Außendurchmesser der Trommeleinheit in geeigneter Weise steuern zu können, kann die Betätigungsvorrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegung des Fluidkolbens umfassen. Die Steuereinrichtung kann unter anderem eine gleichzeitige Steuerung mehrerer Fluidkolben sowie eines Rotationsantriebs der Trommel umfassen.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Trommel in einer expandierten Position in einer Seitenansicht;
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2 die Trommel in einer kontrahierten Position in einer Seitenansicht;
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3 die Trommel in einer Schnittansicht entlang einer Linie III-III aus 1;
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4 die Trommel in einer Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV aus 2;
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5 die Trommel in einer Schnittansicht entlang einer Linie V-V aus 1;
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6 eine perspektivische Ansicht einer Vorderseite der Trommel;
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7 eine perspektivische Ansicht einer Rückseite der Trommel.
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Eine Zusammenschau der 1, 3 und 5 bis 7 zeigt eine Trommel 10 zum Spannen einer Reifenkarkasse in einer expandierten Position und die 2 und 4 die Trommel 10 in einer kontrahierten Position, in der die hier nicht dargestellte Reifenkarkasse von der Trommel 10 entnommen werden kann. Die Trommel 10 ist im Wesentlichen aus einer kreiszylindrischen Trommeleinheit 11, einer Betätigungsvorrichtung 12 und Umlenkvorrichtungen 13 und 14 sowie einer Haltevorrichtung 15 an einer Antriebswelle 16 gebildet. Die Trommeleinheit 11 ist aus kreisbogenförmigen, äußeren Trommelsegmenten 17 und inneren Trommelsegmenten 18 gebildet, die jeweils im Wechsel über einen Umfang 19 der Trommeleinheit 11 verteilt angeordnet sind. Die Trommelsegmente 17 und 18 sind dabei so übereinstimmend ausgebildet, dass in Verbindungsbereichen 20 der Trommelsegmente 17 und 18 diese einander überlappen und eine Ausbildung von Spalten vermieden wird. Insbesondere überragen hier die äußeren Trommelsegmente 17 die inneren Trommelsegmente 18 auf einer Außenseite 21 der Trommeleinheit 11. Wie aus den 2 und 4 ersichtlich ist, können in einer kontrahierten Position der Trommeleinheit 11 die inneren Trommelsegmente 18 soweit in Richtung der Antriebswelle 16 bzw. einer Rotationsachse 22 der Trommel 10 bewegt werden, dass diese von den äußeren Trommelsegmenten 17 überragt und zu einem großen Teil überdeckt werden.
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Die Antriebswelle 16 der Trommel 10 verfügt über ein Flanschende 23 zur Verbindung mit einem hier nicht näher dargestellten Rotationsantrieb. Weiter ist an einem gegenüberliegenden Ende 24 der Antriebswelle 16 ein Keilwellenabschnitt 25 ausgebildet. Der Keilwellenabschnitt 25 ermöglicht eine axiale Verschiebbarkeit der Umlenkvorrichtung 13 sowie eine Verdrehsicherung derselben auf der Antriebswelle 16, wodurch eine Übertragung eines Drehmoments von der Antriebswelle 16 auf die Trommeleinheit 11 erfolgen kann.
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Die Haltevorrichtung 15 ist aus Teleskopführungen 26 und 27 für jeweils äußere Trommelsegmente 17 bzw. innere Trommelsegmente 18 gebildet. Die Teleskopführungen 26 und 27 verbinden jeweils die äußeren Trommelsegmente 17 bzw. die inneren Trommelsegmente 18 mit dem Ende 24 der Antriebswelle 16 so, dass die Trommelsegmente 17 und 18 in einer axialen Richtung gehaltert und in einer radialen Richtung relativ zur Rotationsachse 22 bewegbar sind. Die Teleskopführungen 26 und 27 sind jeweils aus Rundstäben 28 und 29 bzw. 30 und 31 gebildet, die ihrerseits über ein Führungselement 32 miteinander verbunden sind. Dadurch können die Rundstäbe 28 und 29 bzw. 30 und 31 so ineinander bzw. in das Führungselement 32 eingeschoben werden, dass die Teleskopführungen 26 bzw. 27 verlängert oder verkürzt werden können.
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Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst zwei Pneumatikkolben 33 und 34, wobei der Pneumatikkolben 33 konzentrisch auf der Antriebswelle 16 angeordnet und geführt ist. Eine Zylinderkammer 35 des Pneumatikkolbens 33 ist ebenfalls auf der Antriebswelle 16 montiert. Der Pneumatikkolben 34 ist koaxial auf dem Pneumatikkolben 33 angeordnet, wobei eine Zylinderkammer 36 vom Pneumatikkolben 34 selbst ausgebildet wird. Eine Bewegung des Pneumatikkolbens 33 bewirkt somit gleichzeitig eine Bewegung des Pneumatikkolbens 34, wobei dieser darüber hinaus relativ zum Pneumatikkolben 33 bewegt werden kann. Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst weiter eine Verlängerungseinrichtung 37, welche aus koaxial angeordneten Hülsen 38 und 39 gebildet ist. An der Hülse 38 sind weiter Verlängerungsstäbe 40 angeordnet. Die Hülse 38 ist mit dem Pneumatikkolben 33 und die Hülse 39 mit dem Pneumatikkolben 34 fest verbunden.
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Die Umlenkvorrichtungen 13 und 14 umfassen jeweils schräg angeordnete Führungseinrichtungen 41 und 42 bzw. 43 und 44 sowie einen ersten Konusring 45 und einen zweiten Konusring 46 bzw. einen ersten Konusring 47 und einen zweiten Konusring 48. Im Falle der Umlenkvorrichtung 14 wird der erste Konusring 47 vom Pneumatikkolben 33 und der zweite Konusring 48 vom Pneumatikkolben 34 ausgebildet. Weiter ist der erste Konusring 45 der Umlenkvorrichtung 13 mit der Hülse 38 und der zweite Konusring 46 mit den Verlängerungsstäben 40 bzw. der Hülse 39 fest verbunden. Folglich bewirkt eine Bewegung des Pneumatikkolbens 33 eine Bewegung der ersten Konusringe 45 und 47 sowie eine Bewegung des Pneumatikkolbens 34 eine gleichzeitige Bewegung der zweiten Konusringe 46 und 48, wobei beide Konusringe 46 und 48 ebenfalls durch die Bewegung des Pneumatikkolbens 33 mitbewegt werden.
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Die Führungseinrichtungen 41 und 43 sind jeweils sternförmig an den ersten Konusringen 45 bzw. 47 und die Führungseinrichtungen 42 und 44 an den zweiten Konusringen 46 bzw. 48 angeordnet. Die Führungseinrichtungen 41 und 43 sind als Teleskopführung 49 und die Führungseinrichtungen 42 und 44 als Teleskopführung 50 ausgebildet. Wie am Beispiel der Teleskopführung 49 zu erkennen ist, umfasst diese zwei Linearführungen 51 und 52, die aus Führungsbahnen 53 und 54 und einem Führungsschlitten 55 ausgebildet sind. Die Führungsbahn 53 ist am äußeren Trommelsegment 17 und die Linearführung 52 am ersten Konusring 45 bzw. 47 befestigt. Eine Bewegung der ersten Konusringe 45 und 47 bewirkt demnach eine Bewegung der Teleskopführung 49 und eine Bewegung der zweiten Konusringe 46 und 48 eine Bewegung der Teleskopführung 50 jeweils derart, dass die inneren Trommelsegmente 18 bzw. die äußeren Trommelsegmente 17 in radialer Richtung, bedingt durch die axiale Fixierung der Haltevorrichtung 15, bewegt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Trommel 10 weisen die Konusringe 45 bis 48 jeweils einen Neigungswinkel α relativ zur Rotationsachse 22 auf, wobei je nach Größe des Neigungswinkels α eine Übersetzung einer Bewegung der Pneumatikkolben 33 und 34 in axialer Richtung in eine Bewegung der Trommelsegmente 17 bzw. 18 in eine radiale Richtung erfolgt. Weiter werden im vorliegenden Beispiel die ersten Konusringe 45 und 47 über eine kürzere Strecke, bedingt durch die Anordnung der Pneumatikkolben 33 und 34, als die zweiten Konusringe 46 und 48 bewegt. Hieraus ergibt sich für die radiale Bewegung der äußeren Trommelsegmente 17 ebenfalls eine kürzere Strecke als für die inneren Trommelsegmente 18, so dass die inneren Trommelsegmente 18, wie in 2 ersichtlich, in der kontrahierten Position der Trommeleinheit 11 innerhalb des von den äußeren Trommelsegmenten 17 gebildeten Außendurchmessers d angeordnet sind.
