-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Luftfederbalgs, bei denen an zumindest einem Ende eines unvulkanisierten Balgrohlings ein Kernring gesetzt und der überstehende Endabschnitt des Balgrohlings in einer Kernschlinge nach außen um den Kernring umgeschlagen sowie an die Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings angedrückt wird.
-
Luftfederbälge werden in die Bauarten Faltenbälge und Rollbälge unterschieden. Bei Faltenbälgen ist der aus mehreren Gummischichten und mehreren gummierten Gewebelagen bestehende Luftfederbalg in Form mehrerer, jeweils durch eine Ringfalte getrennte Torusringe ausgebildet. Beim Ein- und Ausfedern der Faltenbälge vergrößert und verringert sich der Außendurchmesser der Torusringe. Eine Sonderform der Faltenbälge bildet der sogenannte Halbbalg, bei dem der Luftfederbalg in Form eines einzigen Torusrings ausgebildet ist. Halbbälge kommen aufgrund ihrer geringen Bauhöhe bevorzugt in der Sekundärfederung von Schienenfahrzeugen zur Anwendung. Rollbälge sind zylindrisch oder konisch ausgebildet und rollen beim Ein- und Ausfedern zumeist mit ihrem unteren Abschnitt an einem entsprechend geformten Kolben ab.
-
Unabhängig von der Bauart der Luftfederbälge sind diese zu ihrer Befestigung an ihren Endabschnitten umgebuckt, also in einer Kernschlinge auf sich selbst umgeschlagen, wobei dabei zumeist ein Kernring, der aus einem Metalldraht- oder aus einem Textilfaserseil besteht, in das Gummimaterial eingebettet wird. Wenn Rollbälge an ihren Endabschnitten mittels von außen aufgelegten Spannbändern befestigt werden, sind die betreffenden Kemschlingen jedoch üblicherweise ohne Kernringe ausgeführt, also deren Endabschnitte jeweils ohne die Einbettung eines Kernrings auf sich selbst umgeschlagen und an die Außenwand des Hauptabschnitts angelegt.
-
In der
DE 40 11 517 C2 sind mehrere Ausführungen eines Halbbalges und eines Rollbalges beschrieben, bei denen ein im Durchmesser größerer oberer Ringwulst und ein im Durchmesser kleinerer unterer Ringwulst jeweils unter Einbettung eines Kernrings durch das Umbucken des jeweiligen Endabschnitts des Luftfederbalgs gebildet sind. Die Ringwulste weisen jeweils eine konische Dichtfläche auf, mit der sie jeweils an einer entsprechenden Dichtfläche eines Anschlagrings anliegen. Über die Anschlagringe sind die Luftfederbälge jeweils oben an einem Abschlussdeckel oder unmittelbar an einem Fahrzeugkasten und unten an einem Kolben oder Stützkörper eines Achs- oder Drehgestellrahmens befestigt. Um eine Relativbewegung zwischen dem unteren Ringwulst sowie dem unteren Anschlagring und eine dadurch bedingte Beschädigung des Luftfederbalgs zu vermeiden, ist der untere Anschlagring jeweils fest an dem unteren Ringwulst anvulkanisisert.
-
Aus der
EP 3 081 827 A1 ist ein als Halbbalg ausgeführter Luftfederbalg eines Eisenbahnfahrzeugs bekannt, der in Einbaulage seitlich mit zusätzlichen Gewebelagen verstärkt ist. Hierdurch ist die seitliche Flexibilität der den Luftfederbalg umfassenden Luftfeder gegenüber der Flexibilität in Längsrichtung erhöht, so dass das seitliche Versetzen des Wagenkastens bei Kurvenfahrt reduziert, jedoch ein komfortables Anfahren und Abbremsen des Zugfahrzeugs weiterhin möglich ist.
-
Bei der Herstellung eines Luftfederbalgs erfolgt das Setzen der Kernringe und das Umlegen und Andrücken der Endabschnitte des Luftfederbalgs häufig noch manuell. Dabei wird die Lage der Kernringe jeweils mit einem Bandmaß ausgemessen und zum Beispiel mit einem Silberstift auf der Außenwand des auf einer Gürtelbalgmaschine befindlichen Balgrohlings angezeichnet. Nach dem Aufsetzen eines Kernrings und gegebenenfalls dessen provisorischer Fixierung mit einem Hilfswerkzeug wird der überstehende Endabschnitt des Balgrohlings in einer Kernschlinge manuell um den Kernring umgeschlagen und an der Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings angedrückt.
-
Die manuelle Herstellung der Ringwulste setzt jedoch eine große Erfahrung des betreffenden Arbeiters voraus und erfordert relativ hohe Fingerkräfte. Der Zeitaufwand zur manuellen Herstellung der Ringwulste ist vergleichsweise hoch und die Reproduzierbarkeit der manuell hergestellten Ringwulste ist relativ schlecht. Daher sind schon Vorrichtungen als Baugruppen von Gürtelbalgmaschinen vorgeschlagen worden, mit denen das Setzen von Kernringen und das Umschlagen der überstehenden Endabschnitte der Balgrohlinge um den jeweiligen Kernring weitgehend automatisiert durchgeführt werden kann.
-
In der
DE 10 2007 040 918 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umbucken eines unvulkanisierten Balgrohlings beschrieben, gemäß dem beziehungsweise mit der ein Endabschnitt eines Rollbalgs ohne die Einbettung eines Kernrings umgebuckt werden kann. Der schlauchzylindrische Balgrohling ist auf einem Innenwerkzeug aufgebracht, das in axialer Anordnung eine zylindrische Innenhülse, einen Klemmring und einen konischen Dorn umfasst. Zwischen konischen Klemmflächen der Innenhülse und des Klemmrings sowie des Klemmrings und des Dorns ist ein den Klemmring überspannender Blähbalg eingespannt. Über dem Klemmring und dem Dorn ist eine Außenhülse angeordnet. Das Umbucken des Balgrohlings erfolgt durch das Belüften des Blähbalgs bis zum Anlegen des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings an die Innenwand der Außenhülse und eine anschließende Axialverschiebung der Außenhülse in Richtung der Innenhülse. Dabei soll die Position der Umbuckfalte durch eine an die konische Klemmfläche der Innenhülse angrenzende Ringnut festgelegt sein.
-
Aus der
US 3 018 518 A ist dagegen eine Gürtelbalgmaschine bekannt, bei der auf einer aus drei Abschnitten bestehenden Wickeltrommel zunächst ein schlauchzylindrischer Balgrohling hergestellt wird, der anschließend an einem Ende konisch verengt und an dem anderen Ende konisch erweitert wird. An dem einen Ende wird der zugeordnete Abschnitt der Wickeltrommel axial nach außen verfahren und der betreffende Außenabschnitt des Balgrohlings mittels zweireihig angeordneter, konzentrisch radial nach innen verfahrbarer Finger gegen einen innenliegenden konischen Dorn gedrückt und dadurch konisch verengt. Der dortige Kernring wird in eine stirnseitige Ringnut einer axial verfahrbaren Kernsetzhülse eingesetzt und anschließend durch ein axiales Verfahren der Kernsetzhülse bis an die konische Außenwand des Balgrohlings gesetzt und soll dort durch die klebrige Oberfläche der Außenwand gehalten werden. Nach dem Wegfahren der Kernsetzhülse und des Dorns nach axial außen erfolgt das Umbucken des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings durch das Belüften eines radial innen angeordneten Blähbalgs bis zum Anlegen des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings an die zylindrischen Innenwände der Gehäuseringe für die Finger und deren angrenzende Trägerhülse sowie eine anschließende Axialverschiebung der Trägerhülse nach innen.
-
An dem anderen Ende weist der betreffende Abschnitt der Wickeltrommel umfangsseitig verteilt angeordnete, längsgerichtete Schwenkarme auf, die axial innen gelenkig gelagert und axial außen in Führungsnuten eines axial verfahrbaren konischen Dorns geführt sind. Durch ein axiales Verfahren des Dorns nach innen werden die Schwenkarme endseitig radial nach außen geschwenkt, wodurch der betreffende Außenabschnitt des Balgrohlings konisch aufgeweitet wird. Der Kernring wird an diesem Ende des Balgrohlings im Bereich des Dorns manuell in die Außenwand des Balgrohlings aufgesetzt und in eine ringförmige Nut gedrückt, die in dieser Stellung des Dorns durch Nutabschnitte in den Außenwänden der Stege des Dorns und der Schwenkarme gebildet ist. Das Umbucken des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings erfolgt durch eine Axialverschiebung einer benachbarten Trägerhülse nach innen, die mit umfangseitig verteilt angeordneten, längsgerichteten Fingern versehen ist. Diese Finger greifen an den verkürzt ausgeführten Stegen des Dorns zwischen die Schwenkarme ein und stülpen somit den betreffenden Endabschnitt des Balgrohlings um den Kernring um. Das anschließende Andrücken des betreffenden Endabschnitts an die Außenwand des Balgrohlings kann wahlweise manuell oder mittels eines umlaufenden Andrückwerkzeugs automatisiert erfolgen.
-
Da der Verfahrensablauf und der Aufbau der Gürtelbalgmaschine gemäß der
US 3 018 518 A relativ aufwendig und kompliziert ist, lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Herstellung eines Luftfederbalgs der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit denen bei einem möglichst einfachen Verfahrensablauf und einem möglichst einfachen Aufbau einer Vorrichtung eine hohe Reproduzierbarkeit beim Setzen eines Kernrings und Umbucken des betreffenden Endabschnitts eines Balgrohlings erreicht werden kann.
-
Die verfahrensbezogene Aufgabe ist durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die vorrichtungsbezogene Aufgabe ist durch eine Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale den unabhängigen Vorrichtungsanspruch aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweils zugeordneten abhängigen Ansprüchen definiert.
-
Demnach wird die verfahrensbezogene Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfederbalgs gelöst, bei dem an zumindest einem Ende eines unvulkanisierten Balgrohlings ein Kernring gesetzt und der überstehende Endabschnitt des Balgrohlings in einer Kernschlinge nach außen um den Kernring umgeschlagen sowie an die Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings angedrückt wird, mit folgenden Verfahrensschritten:
- a) Anordnen eines schlauchzylindrischen Balgrohlings auf einem mit einem Blähbalg versehenen Innenwerkzeug,
- b) Einlegen eines Kernrings in eine Kernsetzvorrichtung, in welcher der Kernring von radial außen gehalten wird, und axiales Verfahren der Kernsetzvorrichtung in eine Arbeitsposition über dem betreffenden Endabschnitt des Balgrohlings,
- c) Belüften des Blähbalgs bis zum Anlegen des Balgrohlings an den Kernring,
- d) axiales Verfahren einer Balghaltevorrichtung in eine Arbeitsposition über dem Endabschnitt des Balgrohlings und Halten des Balgrohlings von radial innen oder außen,
- e) Entlüften des Blähbalgs sowie radiales und axiales Wegfahren der Kernsetzvorrichtung in eine Ruheposition,
- f) axiales Verfahren einer Umbuckvorrichtung in eine Arbeitsposition über dem Endabschnitt des Balgrohlings und Umbucken des Endabschnittes, wobei der Balgrohling im Bereich des Kernrings von radial innen abgestützt wird, und der Endabschnitt des Balgrohlings durch ein Abrollen der Innenwand des Endabschnitts durch umfangsseitig verteilt angeordnete Umbuckrollen unter axialem Vorschub von radial innen nach radial außen und zurück nach radial innen um den Kernring umgeschlagen sowie an der Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings angedrückt wird, und
- g) Lösen sowie radiales und axiales Wegfahren der Balghaltevorrichtung und der Umbuckvorrichtung in eine Ruheposition
-
Die Erfindung geht demnach von einem Verfahren zur Herstellung eines Luftfederbalgs aus, gemäß dem an zumindest einem Ende eines unvulkanisierten Balgrohlings ein Kernring gesetzt und der überstehende Endabschnitt des Balgrohlings in einer Kernschlinge nach außen um den Kernring umgeschlagen und an die Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings angedrückt wird. Durch das Setzen des Kernrings mit der Kernsetzvorrichtung, das Fixieren des Balgrohlings nach dem Belüften des Blähbalgs und dem Umbucken des Endabschnitts des Balgrohlings mit der Umbuckvorrichtung können alle Verfahrensschritte automatisiert erfolgen. Dadurch ist eine hohe Reproduzierbarkeit der derart hergestellten Ringwulste und damit der gesamten Luftfederbälge gegeben.
-
Sofern die Balghaltevorrichtung umfangsseitig verteilt angeordnete, mechanisch wirksame Halteelemente aufweist, die für die Abstützung des Balgrohlings von radial innen vorgesehen sind, wird die Balghaltevorrichtung schon vor dem Belüften des Blähbalgs axial in ihre Arbeitsposition gefahren. Die Halteelemente werden in diesem Fall beim Belüften des Blähbalgs passiv oder aktiv bis zum Anlegen des Balgrohlings an den Kernring konzentrisch radial nach außen verfahren und dort arretiert. Erst nach dem Umbucken des Balgrohlings werden die Halteelemente wieder radial nach innen verfahren, bevor die Balghaltevorrichtung axial in ihre Ruheposition weggefahren wird.
-
Wenn die Balghaltevorrichtung dagegen umfangsseitig verteilt angeordnete, radial nach innen ausgerichtete pneumatisch oder mechanisch wirksame Halteelemente aufweist, die für das Halten des Balgrohlings von radial außen vorgesehen sind, wird die Balghaltevorrichtung erst nach dem Belüften des Blähbalgs axial in ihre Arbeitsposition gefahren. Die Halteelemente werden in diesem Fall nach dem Belüften des Blähbalgs bis zum Anlegen an den Balgrohling konzentrisch radial nach innen verfahren und dann dort arretiert sowie aktiviert. Die Halteelemente werden nach dem axialen Verfahren der Umbuckvorrichtung in ihre Arbeitsposition, jedoch vor dem Umbucken des Balgrohlings gelöst und wieder radial nach außen verfahren, bevor die Balghaltevorrichtung axial in ihre Ruheposition weggefahren wird.
-
Die Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines Luftfederbalgs erreicht, mit der an zumindest einem Ende eines unvulkanisierten Balgrohlings automatisiert ein Kernring setzbar und der überstehende Endabschnitt des Balgrohlings in einer Kernschlinge nach radial außen um den Kernring umschlagbar sowie an die Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings andrückbar ist. Diese Vorrichtung weist folgende Baugruppen auf:
- a) Ein mit einem Blähbalg versehenes Innenwerkzeug zur Anordnung eines schlauchzylindrischen Balgrohlings auf dem Blähbalg,
- b) eine axial verfahrbare Kernsetzvorrichtung zum Setzen eines Kernrings, welche mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete und konzentrisch radial verfahrbare Kernhalteelemente aufweist, mit denen der Kernring von radial außen haltbar ist,
- c) eine axial verfahrbare Balghaltevorrichtung zum Halten des Balgrohlings, welche mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete und konzentrisch radial verfahrbare Halteelemente aufweist, mit denen der Balgrohling nahe zum Kernring von radial innen oder radial außen haltbar ist, und
- d) eine axial verfahrbare Umbuckvorrichtung zum Umbucken des Endabschnitts des Balgrohlings, welche mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete sowie konzentrisch radial verfahrbare Stütz- und Umbuckelemente aufweist, mit denen der Balgrohling im Bereich des Kernrings von radial innen abstützbar und der Endabschnitt des Balgrohlings nach radial außen um den Kernring umschlagbar sowie an die Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings andrückbar ist.
-
Mit der Kernsetzvorrichtung kann der Kernring automatisiert in seine Arbeitsposition gebracht werden, in welcher der Balgrohling durch die Belüftung des Blähbalgs an den diesen angedrückt wird. Die Haltevorrichtung dient zum Fixieren des Balgrohlings, damit der Blähbalg wieder entlüftet und die Umbuckvorrichtung in ihre Arbeitsposition verfahren werden kann. Mittels der Umbuckvorrichtung wird der betreffende Endabschnitt des Balgrohlings in einer Kernschlinge nach radial außen um den Kernring umgeschlagen und an die Außenwand des Hauptabschnitts des Balgrohlings angedrückt. Ob die Halteelemente der Haltevorrichtung vor oder nach dem Umbucken des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings durch radiales Verfahren nach innen oder außen gelöst werden, hängt von dem konkreten Aufbau und der Wirkungsweise der jeweiligen Haltevorrichtung ab.
-
In einer bevorzugten Ausführung weist die Kernsetzvorrichtung einen Tragring auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug angeordnet ist, der mittels eines Triebkopfes in Schienen eines Maschinenbetts axial verfahrbar ist, und an dem mehrere kreissegmentförmige Kernhaltesegmente angeordnet sind, welche konzentrisch radial verfahrbar sind und welche jeweils eine zylindrische Innenwand mit einer kreissegmentförmigen Innennut zur Aufnahme des Kernrings aufweisen.
-
Die Kernsetzvorrichtung kann zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete, jeweils 180° überspannende Kernhaltesegmente aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kernsetzvorrichtung mit mehr als zwei Kernhaltesegmenten ausgeführt ist, beispielsweise mit drei jeweils 120° überspannenden oder mit vier jeweils 90° überspannenden Kernhaltesegmenten.
-
In einer bevorzugten Ausführung einer Balghaltevorrichtung mit von radial innen mechanisch wirksamen Halteelementen weist die Balghaltevorrichtung einen Tragring auf, welcher koaxial über dem Innenwerkzeug angeordnet ist, und welcher mittels eines Triebkopfes in Schienen eines Maschinenbetts axial verfahrbar ist, und an dem umfangsseitig verteilt mehrere konzentrisch radial verfahrbare Tragarme mit jeweils einem axial in Längsrichtung zum Blähbalg hin ausgerichteten Haltearm angeordnet sind. Mit dieser Ausführung der Balghaltevorrichtung kann der Balgrohling zwar zuverlässig fixiert werden. Aufgrund des Zugriffs der Haltearme von radial innen ist jedoch der Aufbau dieser Balghaltevorrichtung und der steuerungstechnische Aufwand zum Anfahren des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings komplizierter als bei einem Zugriff der Halteelemente von radial außen.
-
In einer dazu ersten alternativen Ausführungsform einer Balghaltevorrichtung mit von radial außen pneumatisch wirksamen Halteelementen weist die Balghaltevorrichtung einen Tragring auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug angeordnet ist, der mittels eines Triebkopfes in Schienen eines Maschinenbetts axial verfahrbar ist, und an dem umfangsseitig verteilt mehrere konzentrisch radial verfahrbare Tragarme mit jeweils einem radial nach innen ausgerichteten Vakuumsaughalter angeordnet sind. Durch den Zugriff der Vakuumsaughalter von radial außen ist der Aufbau dieser Balghaltevorrichtung und der steuerungstechnische Aufwand zum Anfahren des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings zwar relativ einfach, bei Vakuumsaughaltern besteht jedoch das Problem, ein leckagebedingtes Auffüllen des Vakuums und damit einen Verlust der Haltekraft zu vermeiden.
-
Gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform einer Balghaltevorrichtung mit von radial außen mechanisch wirksamen Halteelementen weist die Balghaltevorrichtung einen Tragring auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug angeordnet ist, der mittels eines Triebkopfes in Schienen eines Maschinenbetts axial verfahrbar ist, und an dem umfangsseitig verteilt mehrere konzentrisch radial verfahrbare Tragarme mit jeweils einer Nadelgreifeinheit mit mindestens einem Nadelgreifer angeordnet sind, dessen Nadeln umfangsseitig um ca. 60° zur Senkrechten, also insgesamt um ca. 120°, zueinander geneigt und radial-tangential nach innen gerichtet sind. Durch den Zugriff der Nadelgreifer von radial außen ist der Aufbau dieser Balghaltevorrichtung und der steuerungstechnische Aufwand zum Anfahren des betreffenden Endabschnitts des Balgrohlings zwar relativ einfach. Bei Nadelgreifern besteht jedoch das Problem, dass diese nach dem Eingriff in die Außenwand des Balgrohlings ausreißen und damit ihre Haltekraft verlieren und den Balgrohling beschädigen können. Nadelgreifer sollten daher nur in gewebeverstärkten Abschnitten des Balgrohlings zur Anwendung kommen.
-
Die beiden zueinander alternativen Ausführungsformen der Balghaltevorrichtung können auch miteinander kombiniert sein, indem an den Tragarmen umfangsseitig wechselweise jeweils ein radial nach innen ausgerichteter Vakuumsaughalter und eine Nadelgreifeinheit mit mindestens einem Nadelgreifer angeordnet ist, dessen Nadeln umfangsseitig um ca. 60° zur Senkrechten zueinander geneigt, radial-tangential nach innen gerichtet sind.
-
In einer bevorzugten Ausführung der Umbuckvorrichtung weist diese einen Tragring auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug angeordnet ist, der mittels eines Triebkopfes in Schienen eines Maschinenbetts axial verfahrbar ist, und an dem umfangsseitig verteilt mehrere radial ausgerichtete, konzentrisch radial verfahrbare Tragarme mit jeweils einem axial in Längsrichtung zum Blähbalg hin ausgerichteten Führungsarm sowie einem in diesem in einer Kulissenführung längs- und schwenkbeweglich geführten Umbuckarm mit einer an seinem äußeren Ende drehbar gelagerten Umbuckrolle angeordnet sind.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Umbuckvorrichtung weist jeder der Führungsarme eine umfangsseitig V-förmige Form mit einem längeren radial inneren Schenkel und einem kürzeren radial äußeren Schenkel auf. Der radial innere Schenkel weist eine innen liegende innere Kulissenbahn mit einer Erhebung und axial außen angrenzend eine erhöhte Stützwand mit einer umfangsseitig ausgerichteten Führungsnut auf. Der radial äußere Schenkel weist eine innen liegende äußere Kulissenbahn mit einer Vertiefung auf. Jeder der Umbuckarme ist an seinem inneren Ende über ein Gelenk schwenkbar mit einem Stößel eines zugeordneten Stellmotors verbunden und über eine innere sowie eine äußere Führungsrolle zwischen der inneren Kulissenbahn und der äußeren Kulissenbahn des jeweiligen Führungsarms geführt. Hierbei ist die Erhebung der inneren Kulissenbahn und die Vertiefung der äußeren Kulissenbahn derart ausgebildet und relativ zu den Führungsrollen des Umbuckarms angeordnet, dass die Umbuckrolle bei einer Axialbewegung des Stößels nach axial außen eine bogenförmige Bewegung zum Umbucken des überstehenden Endabschnitts des Balgrohlings um den Kernring ausführt.
-
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt
- 1a - 1b eine Gürtelbalgmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Luftfederbalgs in jeweils einer seitlichen Gesamtansicht, in denen sich bestimmte Baugruppen in unterschiedlichen axialen Positionen befinden,
- 2a - 2h die Gürtelbalgmaschine gemäß den 1a und 1b in jeweils einer ausschnittsweisen Seitenansicht, in denen sich bestimmte Baugruppen und Bauteile in unterschiedlichen axialen und/oder radialen Positionen befinden,
- 3a - 3c die Gürtelbalgmaschine gemäß den 2a bis 2h in jeweils einer ausschnittsweisen Seitenansicht, in denen sich Bauteile einer Umbuckvorrichtung in unterschiedlichen axialen und/oder radialen Positionen befinden,
- 4 - 4a eine erste alternative Ausführung einer Balghaltevorrichtung in einer schematischen Gesamtansicht und eines Ausschnitts daraus in einer vergrößerten Einzelteilansicht, sowie
- 5 - 5a eine zweite alternative Ausführung einer Balghaltevorrichtung in einer vereinfachten schematischen Gesamtansicht und eines Ausschnitts daraus in einer vergrößerten Schnittansicht.
-
Die in den 1a und 1b abgebildete Gürtelbalgmaschine 2 weist ein auf einem Boden montiertes langgestrecktes Maschinenbett 4 auf, in dem mehrere Schienen 6, 8 zur axialbeweglichen Führung von Triebköpfen 30, 42, 52 einer Kernsetzvorrichtung 28, einer Balghaltevorrichtung 40 und einer Umbuckvorrichtung 50 angeordnet sind. An einem hier rechts endseitig angeordneten, nach oben gerichteten Tragarm 10 ist ein drehbar gelagertes Innenwerkzeug 12 befestigt, dessen Mittelachse 14 horizontal beziehungsweise parallel zu den Schienen 6, 8 des Maschinenbetts 4 ausgerichtet ist. Auf einem von dem Tragarm 10 axial entfernten Abschnitt des Innenwerkzeugs 12 ist koaxial zur Mittelachse 14 ein weitegehend schlauchzylindrischer Blähbalg 24 zwischen jeweils zwei Spannringen 16, 20; 18, 22 mit konischen Spannflächen eingespannt. Der von dem Blähbalg 24 eingeschlossene Innenraum 26 kann wahlweise mit Druckluft belüftet oder entlüftet werden.
-
Die Kernsetzvorrichtung 28 weist einen ersten Tragring 32 auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug 12 angeordnet und an dem zugeordneten ersten Triebkopf 30 befestigt ist. An dem ersten Tragring 32 sind mehrere kreissegmentförmige Kernhaltesegmente 34 angeordnet, die konzentrisch radial verfahrbar sind und jeweils in einer zylindrischen Innenwand 36 mit einer kreissegmentförmigen Innennut 38 zur Aufnahme eines Kernrings 94 versehen sind. Vorliegend weist die Kernsetzvorrichtung 28 beispielhaft zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete, jeweils 180° überspannende Kernhaltesegmente 34 auf, die vertikal verfahrbar und nur mit ihrem jeweils vertikalen Querschnitt dargestellt sind. Mittels des ersten Triebkopfs 30 ist die Kernsetzvorrichtung 28 in beziehungsweise auf den Schienen 6, 8 des Maschinenbetts 4 axial verfahrbar.
-
Die Balghaltevorrichtung 40 weist einen zweiten Tragring 44 auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug 12 angeordnet und an dem zugeordneten zweiten Triebkopf 42 befestigt ist. An dem zweiten Tragring 44 sind umfangsseitig verteilt mehrere konzentrisch radial verfahrbare Tragarme 46 mit jeweils einem axial in Längsrichtung zum Blähbalg 24 hin ausgerichteten Haltearm 48 angeordnet.
-
Die Umbuckvorrichtung 50 weist einen dritten Tragring 54 auf, der koaxial über dem Innenwerkzeug 12 angeordnet und an dem zugeordneten dritten Triebkopf 52 befestigt ist. An dem dritten Tragring 54 sind umfangsseitig verteilt mehrere radial ausgerichtete, konzentrisch radial verfahrbare Tragarme 56 mit jeweils einem axial in Längsrichtung zum Blähbalg 24 hin ausgerichteten Führungsarm 58 und einem in diesem in einer Kulissenführung 78 längs- und schwenkbeweglich geführten Umbuckarm 80 mit einer an seinem äußeren Ende drehbar gelagerten Umbuckrolle 84 angeordnet.
-
Weitere Details zum Aufbau und zur Wirkungsweise der Umbuckvorrichtung 50 im Bereich der Führungs- und Umbuckarme 58, 80 werden weiter unten anhand des vergrößerten Ausschnitts dieses Bereichs der Umbuckvorrichtung 50 in den 3a bis 3c erläutert.
-
Nachfolgend wird anhand der vergrößerten Ausschnitte in den 2a bis 2h der Verfahrensablauf zur Herstellung eines Luftfederbalgs bis zum Umbucken des betreffenden Balgrohlings erläutert.
-
In der Abbildung der 2a befinden sich die Kernsetzvorrichtung 28, die Balghaltevorrichtung 40 und die Umbuckvorrichtung 50 rechts in einer Anfangsposition dicht bei dem Tragarm 10 des Innenwerkzeugs 12. Der Innenraum 26 des Blähbalgs 24 ist entlüftet. In die Kernsetzvorrichtung 28 ist allerdings ein Kernring 94 eingesetzt, der durch ein radiales Verfahren der Kernhaltesegmente 34 radial nach innen in den dadurch eine geschlossene Ringnut bildenden Innennuten 38 fixiert ist und somit von den Kernhaltesegmenten 34 von radial außen gehalten wird.
-
In der Abbildung der 2b ist die Kernsetzvorrichtung 28 mit dem Kernring 94 axial nach links in eine Zwischenposition über dem Blähbalg 24 verfahren worden. Die Balghaltevorrichtung 40 ist ebenfalls axial nach links verfahren worden, allerdings weniger weit in eine Arbeitsposition über dem Blähbalg 24.
-
In der Abbildung der 2c sind die Haltearme 48 der Balghaltevorrichtung 40 bis zum radial äußeren Anliegen an dem Blähbalg 24 konzentrisch radial nach innen verschoben. Die Kernsetzvorrichtung 28 ist nun etwas axial nach rechts in eine Arbeitsposition nahe den Spitzen der Haltearme 48 der Balghaltevorrichtung 40 verfahren worden.
-
In der Abbildung der 2d ist ein schlauchzylindrischer Balgrohling 96 von links nach rechts über den Blähbalg 24 auf das Innenwerkzeug 12 aufgezogen worden, wobei die Haltearme 48 der Balghaltevorrichtung 40 radial zwischen dem Blähbalg 24 und dem benachbarten Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 liegen. Zusätzlich ist die Umbuckvorrichtung 50 axial nach links in eine Zwischenposition über dem freien, von dem Balgrohling 96 nicht überdeckten Abschnitt des Blähbalgs 24 verschoben.
-
In der Abbildung der 2c ist der Blähbalg 24 durch das Belüften seines Innenraumes 26 bis zum Anliegen an den Balgrohling 96 von radial innen an dem von den Kernhaltesegmenten 34 der Kernsetzvorrichtung 28 gehaltenen Kernring 94 aufgebläht. Dabei sind zugleich die Tragarme 46 der Balghaltevorrichtung 40 aktiv oder passiv radial nach außen verschoben worden, so dass die Spitzen der Haltearme 48 unter den betreffenden Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 von radial innen an dem Kernring 94 anliegen, so dass der Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 von radial innen an den Kernring 94 angedrückt wird. Zuvor sind die Tragarme 56 der Umbuckvorrichtung 50 mit den deren Führungsarmen 58 soweit radial nach innen verfahren worden, dass der Blähbalg 24 beim Aufblähen an seinem freien, nicht von dem Balgrohling 96 überdeckten Abschnitt an den radial inneren Außenwänden 70 der Führungsarme 58 abgestützt wird.
-
In der Abbildung der 2f ist der Innenraum 26 des Blähbalgs 24 entlüftet, so dass der Blähbalg 24 radial nach innen eingefallen ist. Zudem sind die Tragarme 56 der Umbuckvorrichtung 50 weiter radial nach innen verfahren worden, so dass die Umbuckvorrichtung 50 mit den längeren radial inneren Schenkeln 60 der Führungsarme 58, welche gegenüber den Trag- und Haltearmen 46, 48 der Balghaltevorrichtung 40 umfangsseitig versetzt angeordnet sind, axial weiter nach links unter den Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 verschoben werden kann.
-
In der Abbildung der 2g ist die Umbuckvorrichtung 50 dementsprechend axial weiter nach links und die Tragarme 56 wieder soweit radial nach außen verfahren worden, dass der Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 außer durch die Haltearme 48 der Balghaltevorrichtung 40 nun auch durch die inneren Schenkel 60 der Führungsarme 58 der Umbuckvorrichtung 50 von radial innen gegen den Kernring 94 gedrückt wird.
-
In der Abbildung der 2h sind die Kernhaltesegmente 34 der Kernsetzvorrichtung 28 zunächst radial nach außen gefahren und die Kernsetzvorrichtung 28 danach axial nach links in eine Ruheposition weggefahren worden.
-
Der Umbuckvorgang wird nachfolgend anhand der nochmals vergrößerten Ausschnittdarstellungen der 3a bis 3c erläutert.
-
Die Führungsarme 58 der Umbuckvorrichtung 50 weisen jeweils eine umfangsseitig V-förmige Form mit einem längeren radial inneren Schenkel 60 und einem kürzeren radial äußeren Schenkel 72 auf. Der radial innere Schenkel 60 weist eine innen liegende innere Kulissenbahn 62 mit einer Erhebung 64 und axial außen angrenzend eine erhöhte Stützwand 66 mit einer umfangsseitig ausgerichteten Führungsnut 68 auf. Radial innen sind die Führungsarme 58 an ihren radial inneren Schenkeln 60 mit einer schrägen Außenwand 70 zur Abstützung des freien, nicht von dem Balgrohling 96 überdeckten Abschnitt des Blähbalgs 24 versehen.
-
Der äußere Schenkel 72 der Führungsarme 58 weist eine innen liegende äußere Kulissenbahn 74 mit einer Vertiefung 76 auf. Über ein Gelenk 82 ist jeder der Umbuckarme 80 an seinem inneren Ende schwenkbeweglich mit einem Stößel 92 eines zugeordneten, hier beispielhaft als ein Elektromotor ausgebildeten Stellmotors 90 verbunden. Der Stellmotor 90 ist ein elektromagnetischer Axialaktuator. An deren äußeren Ende sind die Umbuckarme 80 jeweils mit einer drehbar gelagerten Umbuckrolle 84 versehen. Über eine innere und eine äußere Führungsrolle 86, 88 sind die Umbuckarme 80 jeweils an der inneren Kulissenbahn 62 und an der äußeren Kulissenbahn 74 des jeweiligen Führungsarms 58 geführt. Hierbei sind die Erhebung 64 an der inneren Kulissenbahn 62 und die Vertiefung 76 in der äußeren Kulissenbahn 74 derart ausgebildet und relativ zu den Führungsrollen 86, 88 des Umbuckarms 80 angeordnet, dass die Umbuckrolle 84 bei einer Axialbewegung des Stößels 92 nach außen eine bogenförmige Bewegung zum Umbucken des überstehenden Endabschnitts 100 des Balgrohlings 96 um den Kernring 94 ausführt.
-
In der Abbildung der 3a ist die Umbuckvorrichtung 50 entsprechend 2g axial nach links und die Tragarme 56 soweit radial nach außen gefahren worden, dass der Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 außer durch die Haltearme 48 der Balghaltevorrichtung 40 auch durch die inneren Schenkel 60 der Führungsarme 58 der Umbuckvorrichtung 50 von radial innen gegen den Kernring 94 gedrückt wird. Hierzu liegt der innere Schenkel 60 der Führungsarme 58 jeweils mit der axial außen liegenden, erhöhten Stützwand 66 von radial innen in einer solchen Axialposition an dem Balgrohling 96 an, in welcher die Führungsnut 68 dem Kernring 94 radial gegenüberliegt. Die Umbuckrolle 84 liegt radial innen an dem gegenüber dem Kernring 94 überstehenden Endabschnitt 100 des Balgrohlings 96 an. Entsprechend 2h ist die Kernsetzvorrichtung 28 mit den Kernhaltesegmenten 34 radial geöffnet und axial nach links in deren Ruheposition weggefahren. Der Umbuckarm 80 befindet sich gegenüber dem Führungsarm 58 noch in seiner unbetätigten Ruhestellung.
-
In der Abbildung der 3b ist der Umbuckarm 80 durch einen Betrieb des Stellmotors 90 mittels des Stößels 92 eine gewisse Strecke nach links aus dem Führungsarm 58 hinaus gedrückt worden. Dabei hat der Umbuckarm 80 durch das Auffahren der inneren Führungsrolle 86 auf die Erhebung 64 der inneren Kulissenbahn 62 und das Einfahren der äußeren Führungsrolle 88 in die Vertiefung 76 der äußeren Kulissenbahn 74 eine Schwenkbewegung ausgeführt, durch welche die Umbuckrolle 84 unter Mitnahme des überstehenden Endabschnitts 100 des Balgrohlings 96 eine bogenförmige Bewegung um den Kernring 94 ausgeführt hat.
-
In der Abbildung der 3c ist der Umbuckarm 80 durch einen weiteren Betrieb des Stellmotors 90 über den Stößel 92 weiter nach links aus dem Bereich des Führungsarms 58 hinaus gedrückt worden. Dabei haben die innere Führungsrolle 86 die Erhebung 64 der inneren Kulissenbahn 62 und die äußere Führungsrolle 88 die Vertiefung 76 der äußeren Kulissenbahn 74 wieder verlassen, bei deren Durchfahrt die Kernschlinge 102 des Balgrohlings 96 um den Kernring 94 gebildet wurde.
-
In dem letzten Abschnitt der Stellbewegung ist der Umbuckarm 80 mit der Umbuckrolle 84 weitgehend ohne Schwenkbewegung aus dem Führungsarm 58 herausgefahren, wodurch der innere Teil des überstehenden Endabschnitts 100 des Balgrohlings 96 an die Außenwand des Hauptabschnitts 98 des Balgrohlings 96 angedrückt wurde. Der äußere Teil des überstehenden Endabschnitts 100 des Balgrohlings 96 kann wahlweise manuell oder über ein umlaufendes Werkzeug automatisiert an die Außenwand des Hauptabschnitts 98 des Balgrohlings 96 angedrückt werden.
-
In 4 ist eine erste alternative Ausführungsform einer Balghaltevorrichtung 104 in einer Axialansicht abgebildet, mit welcher der Balgrohling 96 an seinem Endabschnitt 100 nahe des Kernrings 94 von radial außen gehalten werden kann. An einem Tragring 106, der in nicht dargestellter Weise koaxial über dem Innenwerkzeug 12 angeordnet und über einen zweiten Triebkopf 42 in Schienen 6, 8 des Maschinenbetts 4 axial verfahrbar ist, sind umfangsseitig gleichverteilt acht radial nach innen gerichtete Vakuumsaughalter 108 befestigt. Die Vakuumsaughalter 108 sind an sich an Tragarmen 46 befestigt, die gegenüber dem Tragring 106 konzentrisch radial verfahrbar sind. Da es sich in der Abbildung von 4 jedoch um einen provisorischen Versuchsaufbau handelt, sind die Vakuumsaughalter 108 dort starr an dem Tragring 106 befestigt. Wie dem in 4a vergrößert abgebildeten Ausschnitt A aus 4 zu entnehmen ist, sind die Vakuumsaughalter 108 an ihrem inneren Ende mit einer flexiblen Dichtmanschette 110 versehen, durch die bei einem radialen Anfahren des Balgrohlings 96 ein druckdichter Kontakt mit der Außenwand des Balgrohlings 96 herstellbar ist.
-
In 5 ist eine zweite alternative Ausführungsform einer Balghaltevorrichtung 112 in einer perspektivischen Schrägansicht abgebildet, mit welcher der Balgrohling 96 an seinem Endabschnitt 100 nahe des Kernrings 94 von radial außen gehalten werden kann. An einem vorliegend nicht abgebildeten Tragring 44, der koaxial über dem Innenwerkzeug 12 angeordnet und über einen zweiten Triebkopf 42 in Schienen 6, 8 des Maschinenbetts 4 axial verfahrbar ist, sind umfangsseitig verteilt mehrere konzentrisch radial verfahrbare Tragarme 114 mit jeweils einer Nadelgreifeinheit 116 mit mindestens einem Nadelgreifer 118, 124 angeordnet.
-
In 5 ist nur eine einzige, nahe des Kernrings 94 an der Außenwand eines Endabschnitts 100 des Balgrohlings 96 positionierte Nadelgreifeinheit 116 abgebildet. Der vergrößerten axialen Schnittansicht der 5a ist zu entnehmen, dass die Nadelgreifeinheit 116 vorliegend beispielhaft zwei Nadelgreifer 118, 124 mit jeweils zwei Nadeln 120, 122; 126, 128 umfasst, die jeweils umfangsseitig um ca. 60° zur Senkrechten, also insgesamt um ca. 120° zueinander geneigt, radial-tangential nach innen gerichtet und radial gestaffelt in der Nadelgreifeinheit 116 angeordnet sind. Bei einer Betätigung der Nadelgreifeinheit 116 greifen die Nadeln 120, 122; 126, 128 der Nadelgreifer 118, 124 somit paarweise umfangsseitig beabstandet in die Wand des Balgrohlings 96 ein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Gürtelbalgmaschine
- 4
- Maschinenbett
- 6
- Erste Schiene
- 8
- Zweite Schiene
- 10
- Tragarm
- 12
- Innenwerkzeug
- 14
- Mittelachse
- 16
- Spannring
- 18
- Spannring
- 20
- Spannring
- 22
- Spannring
- 24
- Blähbalg
- 26
- Innenraum
- 28
- Kernsetzvorrichtung
- 30
- Erster Triebkopf
- 32
- Tragring
- 34
- Kernhalteelement, Kernhaltesegment
- 36
- Innenwand
- 38
- Innennut
- 40
- Balghaltevorrichtung
- 42
- Zweiter Triebkopf
- 44
- Tragring
- 46
- Tragarm
- 48
- Halteelement, Haltearm
- 50
- Umbuckvorrichtung
- 52
- Dritter Triebkopf
- 54
- Tragring
- 56
- Tragarm
- 58
- Stützelement, Führungsarm
- 60
- Innerer Schenkel
- 62
- Innere Kulissenbahn
- 64
- Erhebung
- 66
- Stützwand
- 68
- Führungsnut
- 70
- Außenwand
- 72
- Schenkel
- 74
- Äußere Kulissenbahn
- 76
- Vertiefung
- 78
- Kulissenführung
- 80
- Umbuckelement, Umbuckarm
- 82
- Gelenk
- 84
- Umbuckrolle
- 86
- Innere Führungsrolle
- 88
- Äußere Führungsrolle
- 90
- Stellmotor, Elektromotor
- 92
- Stößel
- 94
- Kernring
- 96
- Balgrohling
- 98
- Hauptabschnitt
- 100
- Endabschnitt
- 102
- Kernschlinge
- 104
- Balghaltevorrichtung
- 106
- Tragring
- 108
- Halteelement, Vakuumsaughalter
- 110
- Dichtmanschette
- 112
- Balghaltevorrichtung
- 114
- Tragarm
- 116
- Nadelgreifeinheit
- 118
- Halteelement, Nadelgreifer
- 120
- Nadel
- 122
- Nadel
- 124
- Halteelement, Nadelgreifer
- 126
- Nadel
- 128
- Nadel
- A
- Ausschnitt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4011517 C2 [0004]
- EP 3081827 A1 [0005]
- DE 102007040918 A1 [0008]
- US 3018518 A [0009, 0011]
