DE10350184A1

DE10350184A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Gummibezügen für Transportwalzen

Info

Publication number: DE10350184A1
Application number: DE2003150184
Authority: DE
Inventors: Klaus Pegels
Original assignee: AIG ATLAS INDUSTRIEGUMMI GmbH
Current assignee: AIG ATLAS INDUSTRIEGUMMI GmbH
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Zur Steigerung der Qualität von Gummibezügen für Transportwalzen werden Rohgummistreifen mit Schichten verschiedener Gummiqualität auf Wickeldorne aufgebracht und danach in rohrförmigen Außenformen unter Druck, Temperatur während einer Verweilzeit ausvulkanisiert zu einem rohrförmigen Gummibezug.

Description

Beim Einsatz von Förderbändern in verschiedenen Industriezweigen wie in Kieswerken, Stein- und Braunkohle-Betrieben, sowie in der Lebensmittelindustrie werden die Bandlaufrollen, Tragrollen und Umlenkrollen, die vorzugsweise aus Stahl bestehen, mit Gummibelägen ausgerüstet.

Das hat mehrere Vorteile: Wegen des günstigen Reibwertes von Gummi wird die Mitnahme des laufenden Bandes verbessert.

Besonders bei schweren Schüttgütern, wie zum Beispiel bei Kies, dämpft der Gummibelag die Stöße bei der Aufschüttung und beim Transport und verringert so die Belastung der Walzen.

Von besonderem Vorteil ist die elastische Oberfläche der so belegten Walzen, weil dadurch Anbackungen des Transportgutes auf den Walzen verhindert werden können oder nach erfolgter Anbackung diese sich wieder lösen durch die andauernde Bewegung der elastischen Oberfläche der Walzen im Betrieb.

Nach gewissen Betriebszeiten sind die Beläge so verschlissen, dass sie erneuert werden müssen. Dazu werden die alten Beläge entfernt und neue aufgezogen. Dies muss auch vor Ort an den Förderbändern erfolgen. Dazu werden die Walzen ausgebaut. Nach der Reinigung der Stahloberfläche der Walzen wird diese mit einer Kleberlösung bestrichen und ein vorkonfektioniertes Gummirohr wird von der Stirnseite der Walze aus über die Walze geschoben. Danach findet vermittels des Klebers ohne weiteren Eingriff die Verklebung zwischen dem Gummibelag und der Stahloberfläche der Walze statt. Zur Erleichterung des Aufschiebens des Gummibelages auf die Walze wird mittels einer besonderen Vorrichtung das Gummirohr durch Pressluft aufgeweitet.

Der Innendurchmesser des Gummirohres wird etwas kleiner gewählt als der Außendurchmesser der Stahlwalze, so dass nach dem Aufziehen eine gewisse Spannung vorhanden ist, mit der sich der Gummi selbst auf die Stahloberfläche drückt.

Die Qualität der Gummirohre ist von entscheidender Bedeutung für das wirtschaftliche Betreiben der Förderanlagen und der damit verbundenen Gesamtanlagen. Da zum Austausch der Beläge die Förderbänder und meistens auch die Gesamtanlagen stillgesetzt werden müssen, wird angestrebt, hohe Standzeiten für die Beläge zu erreichen. In erster Linie muss der Gummi eine sehr hohe Festigkeit, insbesondere Verschleißfestigkeit haben. Die Oberflächenbeweglichkeit, die wegen des Effektes der Anbackverhinderung gewünscht ist, ist über die Einstellung der Gummihärte zu beeinflussen. Hierfür wird eher ein weicher Gummi erforderlich, der jedoch im Widerspruch zur geforderten Festigkeit steht, da es leichter möglich ist bei härteren Einstellungen hohe Verschleißfestigkeiten zu erzeugen. Deshalb ist es das Ziel, durch die Wahl des Fertigungsverfahrens, der Produktionsparameter und der Gummimischungen gerade bei sich widersprechenden Eigenschaftenanforderungen eine optimales Produkt zu erzeugen, vor allem ein solches mit besonders hohen Standzeiten. Dazu ist es auch erforderlich, dass in einer Produktionsanlage bei der Herstellung der Gummirohre kontrollierter Zugriff auf alle Parameter, die die Eigenschaften des Gummirohres beeinflussen, möglich ist und das vor allem mit wirtschaftlichen Vorgehensweisen. Das neue Verfahren soll in Verbindung mit darauf abgestimmten neuen Vorrichtungen ein hochproduktives sein, dass die Herstellkosten für die Gummibezüge stark reduzieren kann gegenüber heutigen Vorgehensweisen in der Produktion. Es ist das Ziel der Erfindung, dieses durch neue und fortschrittliche Verfahrensweisen und Vorrichtungen zu erreichen.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Gummirohre auf die bereits beschriebenen Art und Weise als Belag für Stahlwalzen einzusetzen.

Die Herstellung der Gummirohre erfolgt gemäß dem Stand der Technik unter anderem nach dem Extrudierverfahren. Die zäh-plastische Rohgummimasse wird in einem Extruder erhitzt und mit Druck durch eine lange, beheizte Düse geschoben, die in der Form dem gewünschten Rohr entspricht. Während dieses Prozesses findet die erforderliche Vulkanisation statt, die dem Gummiprodukt die gewünschten Eigenschaften verschaffen soll.

Nachteilig an diesem Verfahren ist die zwingende Kombination von Temperatur, Druck und Verweilzeit und den für die Extrudierbarkeit erforderlichen Eigenschaften der Gummimischung, die Kompromisse zu Ungunsten der späteren Gummiqualität fordern. Insbesondere ist die Abstimmung zwischen Temperatur und Verweilzeit, der Temperaturgang, nicht in den Grenzen zu beeinflussen, wie es für ein hochqualitatives Produkt wünschenswert ist. Ein besonders großer Nachteil ist die Begrenzung des Drucks, die sich zwingend aus dem Verfahren ergibt. Es können Drücke nicht in der Höhe erreicht werden, dass die mögliche Spitzenqualität des fertigen Gummis erreicht wird. So ist es bekannt, dass Porösität bei solchen Produkten immer wieder auftritt.

Nach einem anderen Verfahren zur Herstellung von Gummirohren werden Stahlrohre mit Rohgummi in der Dicke belegt, die der Wandstärke des zu erzeugenden Gummirohres entspricht. Dabei wird das Stahlrohr mit seinem Außendurchmesser so bemessen, dass sich daraus der Innendurchmesser des Gummirohres ergibt. Vor dem Belegen wird das Stahlrohr mit einem Trennmittel eingesprüht, um ein gute Enfformbarkeit nach der Vulkanisation zu erreichen. Nach dem Belegen wird eine Bandage um den Belag gewickelt, die während der Vulkanisation die Außenform des Gummirohres sichern soll und einen gewissen Druck während des nachfolgenden Vulkanisierprozesse halten soll. Danach wird in einem Autoklaven unter Temperatur und gegebenenfalls auch Druck die Vulkanisation durchgeführt.

Auch bei diesem Verfahren sind die Nachteile bezüglich zu geringem Druck im Inneren des Gummis erkennbar. Zudem ist das Verfahren aufwändig und ungenau insbesondere bezüglich der genauen Form des Gummirohres. Zudem ist diese Vorgehensweise nicht sehr wirtschaftlich.

Gemäß der Erfindung wird ein neues Verfahren vorgeschlagen, dass einerseits die Qualität der zu erzeugenden Gummirohre bis zu den Machbarkeitsgrenzen zu steigern in der Lage ist und dabei durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen diese hohen Qualitäten sichern kann. Andererseits werden durch Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung wirtschaftliche Produktionsprozesse ermöglicht, wie sie in dieser Sparte bisher nicht bekannt sind. Insbesondere wird durch hohen Automatisierungsgrad eine solche Steigerung im Produktionsausstoß möglich, dass die Kosten pro Stück zu beachtlichen Wettbewerbsvorteilen führen.

Bei dem neuen Verfahren ist es möglich, den Belag in seiner Dicke mit unterschiedlichen Gummischichten zu versehen.

So kann im Innenbereich des Gummirohres, das ist der Bereich in dem die Anhaftung des Gummis durch Verklebung auf der Stahloberfläche stattfindet, eine andere Gummimischung gewählt werden, die z.B. besonders günstige Verklebungseigenschaften aufweist, als im restlichen Bereich, insbesondere im Außenbereich, wo vor allem die hohe Verschleißfestigkeit gefordert wird. Zu diesem Zwecke wird das Rohmaterial, der Rohgummi, als zwei- oder mehrschichtige Kalanderware hergestellt. Diese hat die Form einer großflächigen Schicht von der Dicke, die der Wandstärke des zu erzeugenden Gummirohres entspricht. Die große Fläche wird danach in Streifen von ca. 100mm Breite zerschnitten und die Streifen werden auf Vorratsspulen zu Streifenrollen aufgewickelt.

Die Streifenrollen werden einer Wickelvorrichtung vorgelegt, in der die Streifen von der Rolle abgezogen werden. Die Streifen werden einem Wickeldorn zugeführt. Der Wickeldorn besteht im Wesentlichen aus einem Stahlrohr, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des zu produzierenden Gummirohres in etwa entspricht. In der Praxis wird der Durchmesser des Wickeldorns etwas größer gewählt als der Innendurchmesser des Gummirohres, weil nach Fertigstellung des Gummirohres noch ein Schrumpfprozess folgt. Die Schrumpfmaße werden empirisch ermittelt und entsprechend bei der Festlegung des Wickeldorndurchmessers berücksichtigt. An beiden Enden des Wickeldorns sind Halteflansche angebracht, die für alle Vorgänge beim Transport und Einspannungen und Halten in den Maschinen und Speichern als Aufnahme dienen. In der Wickelmaschine wird durch Drehen des Wickeldornes bei gleichzeitigem Verschieben der Streifenrolle parallel zur Wickeldornachse der Wickeldorn mit einer geschlossenen Rohgummischicht bewickelt. Die Enden der Bewickelung werden kantengerecht beschnitten und verklebt.

Die Bewickelung stellt den Gummirohrrohling dar. Zur Vulkanisation wird der bewickelte Wickeldorn in eine Vulkanisierform, Außenform, eingebracht, die im Wesentlichen aus einem Stahlrohr besteht, dessen Innendurchmesser nahezu gleich dem Außendurchmesser des zu erzeugenden Gummirohres ist. Nach dem Einschieben des Wickeldorns mit dem Rohling konzentrisch in das Rohr wird der verbleibende Ringraum im Bereich der Enden der Bewickelung durch verschiebbare rohrförmige Druckstempel geschlossen. Nach dem Schließen werden die Druckstempel weiter in Richtung Gummimasse verschoben, so dass alle Hohlräume im Inneren der Form geschlossen werden. Solche Hohlräume können zwischen den Berührungsflächen der Streifen entstehen und auch zwischen der Außenfläche der Bewickelung und der Innenwand des Außenrohres, das die Außenform darstellt. Dieses Verschieben geschieht unter Druckaufbau im Rohgummi. Dieser Druck wird während des folgenden Vulkanisationsprozessses aufrecht erhalten, kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert.

Die Innenform, der Wickeldorn, und die Außenform werden beheizt. Der Rohling wird in die beheizte Form eingebracht. Unter Kontrolle von Druck, Temperatur und Einwirkzeit findet die Vulkanisation statt.

Nach Ablauf der erforderlichen Zeit werden die Druckstempel zurückgezogen, aus dem Ladebereich der Form entfernt, und der Wickeldorn wird zusammen mit dem fertigen Gummirohr herausgezogen. Danach wird das Gummirohr vom Wickeldorn abgezogen. Es ist auch möglich mit nur einem Druckstempel, der dann nur einseitig wirkt, zu arbeiten. Die beidseitige Druckaufbringung empfiehlt sich vor allem dann, wenn die Gummirohre lang sind.

Es ist allgemeine Praxis, zur Verhinderung des Anbackens in Formen für die Gummiherstellung und zur besseren Ausformbarkeit die Form vor dem Einlegen der Rohgummimasse mit einem Trennmittel einzusprühen. Das hat einige Nachteile. So ist die Emission vor allem beim Verdampfen des Trennmittels für den Bediener gesundheitsschädlich. Im Falle der Bewickelung des Wickeldorns mit den Rohgummistreifen ergibt sich der Nachteil, dass das Trennmittel zwischen die Trennflächen der Streifen gelangen kann, was eine innige Verbindung, die durch die Vulkanisation erreicht werden soll und die dringend erforderlich ist, verhindert.

So ist eine Oberfläche der Forminnenseiten gewünscht, die ohne Einsprühen von entsprechenden Hilfsmitteln eine gute Ausformbarkeit gewährleistet. Dies kann in idealer weise erreicht werden durch Teflonisieren der Stahlwände der Form an allen Kontaktflächen zum Gummi.

Deshalb werden die Innenfläche der Außenform und die Außenfläche des Wickeldorns teflonisiert nach dem Verfahren: Teflonsuspension aufsprühen und danach bei hoher Temperatur einbrennen. Beim Einbrennen bildet sich eine feste und glatte Teflonschicht, die dann fest mit der Stahlfläche verbunden ist. Eine solche Schicht hat eine hohe Lebensdauer, lässt also viele Tausend Ausformungen zu.

Die Gummirohre werden in möglichst großen Längen hergestellt, was wirtschaftliche Gründe hat. Eine praktikable Länge liegt im Bereich von 2 bis 3m. Bei noch größeren Längen würden Nachteile in der Handhabung entstehen und auch die Genauigkeits-Anforderungen wären nicht einzuhalten, da insbesondere hinsichtlich der schlanken Wickeldorne Durchbiegungsprobleme zu beachten sind. Das würde zu unerlaubten Wanddickenschwankungen im zu erzeugenden Gummirohr führen.

Nach der Fertigstellung der Vulkanisate werden die für die zu beziehenden Förderbänder – Stahlwalzen vorgegebenen Längen durch Schneiden aus den vulkanisierten Längen erzeugt.

Der Betreiber der beschriebenen Gummirohrproduktion bezieht die Kalanderware, das Rohgummi – Halbzeug, von einschlägigen Herstellern, von Gummifabrikanten. Das Rohmaterial besteht vorzugsweise aus zwei Schichten, einer Naturkautschukschicht mit beispielsweise ca. 90% der Gesamtdicke und einer Kontaktschicht aus Gummi mit ca. 10% der Dicke. Es können auch mehr als zwei Schichten und andere prozentuale Aufteilungen der Schichten zum Einsatz kommen.

Die Seite der Kontaktschicht wird abgedeckt durch eine entfernbare Schutzfolie. Diese dient dem Schutz der empfindlichen Kontaktschicht während des Transportes, der Lagerung und der Zwischenkonfektionierung im Herstellungsprozess.

Nach Anlieferung der großflächigen Rohgummimatten werden diese im Betrieb zur Produktion von Gummirohren in Streifen von vorzugsweise 100mm geschnitten. Das geschieht auf einer Vorrichtung, die einen Tisch enthält, über den die Matte gezogen wird, während parallel im Abstand von 100mm rotierende Scheibenmesser auf dem Tisch in Eingriff gelangen und die Trennschnitte durchführen. Die erzeugten Streifen werden am Ende direkt auf Spulen gewickelt. Diese werden danach in einen Speicher für Streifenwickel überführt. Dieser und auch die im Prozess folgenden weiteren Speicher dienen der materialflusstechnischen Anpassung mit dem Ziel, dass jede im Prozess integrierte Produktionsstation im Dauerbetrieb, das heißt kontinuierlich, ohne Unterbrechung durch Wartezeiten, arbeiten kann.

Die im Prozess folgende Wickelmaschine hat die Aufgabe, die leeren Wickeldorne bei hohem Automatisierungsgrad mit hoher Genauigkeit zu bewickeln. Die Wickelmaschine hat einen ähnlichen Aufbau wie eine Drehmaschine zur Erzeugung von Rotationskörpern. Der Wickeldorn wird dabei in Spannbacken eingespannt. Über diese wird die Drehung des Dorns eingeleitet. Parallel zum Dorn ist eine Führung angebracht auf der ein angetriebener Zuführschlitten traversieren kann. Auf dem Zuführschlitten befindet sich ein angetriebener Zuführkalander, der Streifen abziehen kann von Streifenrollen, die auf Spulen gespeichert sind und an den Zuführschlitten angekoppelt sind, also mit traversieren. Der Zuführkalander und die Wickelrolle sind unter einem Winkel zur Achse des Wickeldornes verstellbar und feststellbar angeordnet, weil beim Wickeln der Streifen schräg auf den Wickeldorn aufläuft. Die Schräge hängt ab vom Durchmesser des zu bewickelnden Dorns und von der Streifenbreite.

Die Antriebe für die Dorndrehung, für den Zuführkalander und für den Zuführschlitten sind nach Art der elektrischen Welle verbunden, so dass sich Synchronlauf ergibt. Über die entsprechende Synchronisationssteuerung werden die Zuordnungen der Drehzahlen zueinander einstellbar gemacht. Über Regelkreise kann in das jeweilige Drehzahlverhältnis eingegriffen werden. So kann beispielsweise die Veränderung des Drehzahlverhältnisses zwischen der Dorndrehung und der Kalanderdrehung die mechanische Spannung im Bereich zwischen dem Kalander und der Auflaufstelle auf dem Wickeldorn so verändert werden, das eine Verlängerung des Rohgummistreifens erzeugt wird, was mit einer Einschnürung des Querschnitts des Streifens verbunden ist. Das hat zur Folge, dass der auflaufende Streifen, je nach Verzug zwischen Kalander und Wickeldorn, dicker oder dünner gehalten wird. Dieser Effekt wird dazu genutzt, die Dicke des Belages auf dem Wickeldorn zu regeln.

Zu diesem Zweck wird vor der Kalanderklemmstelle und nach dieser Klemmstelle je ein Dickensensor angebracht. Sie ermitteln die ankommende Dicke und die unter Verzug stehende Dicke des Streifens am Auslauf des Kalanders. Zur Bestimmung des zu korrigierenden Verzuges wird das Signal des Einlaufsensors genutzt, um eine Vorsteuerung im regeltechnischen Sinne zu bedienen. Der Sensor am Auslauf des Kalanders wird in einem geschlossenen Regelkreis im Sinne einer Rückführung genutzt. Zur Bestimmung der Korrekturgröße für den Verzug wird ein Mischsignal aus beiden Reglern (Vorsteuerung und Regelkreis) gebildet, so dass die Verzugskorrektur zu ca. 30% vom Einlaufsensor und zu 70% vom Auslaufsensor bestimmt wird.

Das Drehzahlverhältnis zwischen der Dorndrehung und Zuführschlittenantrieb ist so einstellbar, dass beim Bewickeln die Streifenseiten zweier benachbarter Lagen so dicht aneinander liegen, dass praktisch keine Lücke entsteht.

Alle Einstellgrößen und Regelparameter werden in einer elektronischen Steuerung gespeichert und im Betrieb von der Steuerung koordiniert. Die Speicher sind chargenbezogen abrufbar, so dass bei Wiederholchargen die Maschine sich weitestgehend selbst einstellen kann.

Die lückenlose Wicklung und eine große Belagsdickengenauigkeit sind wichtige Vorraussetzungen zur Erzeugung einer guten Qualität, da schon im Vorfeld Lufteinschlüsse verhindert werden. Darüber hinaus erleichtert eine gute Außendurchmessereinhaltung des Wickels das Einschieben des bewickelten Dorns in die Außenform, was eine wichtige Voraussetzung für die Automatisierbarkeit des Einschiebeprozesse ist.

Die Schutzfolie auf der Kontaktseite der Streifen befinden sich in der Wickelrolle auf der Innenseite des aufgewickelten Streifens. Die Schutzfolie muss vor dem Auflaufen des Streifens auf den Wickeldorn in der Wickelmaschine beseitigt werden. Dies geschieht auf der Strecke zwischen Wickelrolle und Kalander. Bei Einführung eines neuen Streifens wird vom Bediener von Hand die Trennung durchgeführt und der Folienstreifen wird in eine unter Saugzug stehende Düse eingeführt, die mit einem Filterkasten verbunden ist, der den abgezogenen Folienstreifen von der Transportluft trennt und die Folienstreifen im Filterkasten sammelt. Nach der Einführung von Hand übernimmt die unter Saugzug stehende Düse das Abziehen der Folie währen des folgenden Produktionslaufes. Das Trennen der Folie wird an der Trennstelle von einem Abstreifer in Form eines laufenden Lederbandes unterstützt.

Die Beladung der Wickelmaschine mit Streifenrollen geschieht mit Hilfe eines Wagens, der mit mehreren Streifenrollen nebeneinander beladen ist. Der Wagen wird von Hand an die Wickelmaschine gebracht und an den Zuführschlitten angekoppelt, so dass er im Betrieb von diesem mitgenommen wird. Vorzugsweise werden fünf Wickelrollen in einem Wagen vorgelegt.

Auf der Beschickungsseite für die Wickeldorne befindet sich ein Zuführungsroboter, der die Beladung mit leeren Wickeldornen und die Entladung der bewickelten Wickeldorne übernimmt. Er transportiert die leeren Wickeldorne vom Speicher für Leerdorne zur Wickelmaschine und die bewickelten Dorne von der Wickelmaschine zum Speicher für bewickelte Dorne und übernimmt an allen Austauschstellen die Übernahme bzw. die Abgabe der Dorne.

Die Wickelmaschine ist mit automatischen Spannbacken ausgerüstet. So wird beispielsweise bei der Beladung mit einem leeren Wickeldorn dieser vom Roboter herangeführt. Die Spannbacken öffnen sich, der Dorn wird vom Roboter eingelegt, der Roboter entfernt sich, die Spannbacken werden geschlossen und der Wickelvorgang kann eingeleitet werden. Beim Entladen des bewickelten Dorns wird in entsprechender umgekehrten Reihenfolge verfahren. Vor Beginn des Wickelvorgangs wird vom Bediener die Zuführung des Streifens über den Schleichgang für die Kalanderdrehung ausgelöst, der Streifen wird von Hand bei einer Umdrehung des Wickeldorns auf diesem aufgelegt und durch Kleber befestigt. Danach wird der automatische Wickelprozess ausgelöst. Am Ende der Bewickelung wird bei reduzierter Drehung des Dorns eine rotierende Messerscheibe eingeschwenkt, die kantengerecht den Streifen am Ende abschneidet. Danach wird bei Stillstand der Maschine das Ende auf dem Dorn von Hand verklebt. Es folgen die Entladung des bewickelten Dorns und die Beladung mit dem leeren Dorn, wie vorher beschrieben per Roboter.

Die Vulkanisierstation besteht aus mehreren parallel angeordneten Außenformen und einer stirnseitig vor diesen verfahrbaren Be- und Entladeeinrichtung, die im folgenden mit Ladewagen bezeichnet wird. Der Ladewagen enthält zwei nebeneinander angeordnete Aufnahmemulden für Wickeldorne, deren Achsen in gleicher Richtung verlaufen wie die Achsen der rohrförmigen Außenformen. Die Form der Mulden ist die eines axial geschnittenen Zylinderrohrabschnitts. Der Zylinderdurchmesser entspricht dabei dem Außendurchmesser des zu erzeugenden Gummirohrs. Die Mulden sind höhenverstellbar, so dass das Zentrum eines eingelegten Dorns in die Höhe des Zentrums einer Außenform gebracht werden kann. Die horizontale Zentrierung auf das Zentrums der Außenform wird über das Verfahren des Ladewagens bewerkstelligt.

Zur Ent- und Beladung einer Außenform laufen die folgenden Vorgänge ab: Der Ladewagen ist in einer Aufnahmemulde mit einem bewickelten Dorn beladen. Die andere Mulde ist leer. Das Zentrum der leeren Mulde wird auf das Zentrum der bereits geöffneten Außenform ausgerichtet in der zuvor beschriebenen Weise. Ein Zugelement ergreift den Dorn an seinem Halteflansch und zieht den Dorn unter gleichzeitiger Drehung um die Dornachse zusammen mit dem Gummirohr aus der Form und auf die Mulde. Danach wird der bewickelte Dorn vor die leere Form gefahren und mit dieser zentriert. Das Zugelement wird in Greif- und Schiebefunktion geschaltet, ergreift am Halteflansch den bewickelten Dorn und schiebt ihn unter Drehung in die geöffnete Form. Nach Entfernen des Schiebers fährt der Ladewagen in die Umladeposition, wo der Dorn mit dem Gummirohr von einem Transportsystem entnommen wird und zu der Abzugsstation gebracht wird. Danach wird mit demselben Transportsystem ein bewickelter Dorn vom Speicher für solche entnommen und zum Ladewagen gebracht und in der entsprechenden Mulde abgelegt.

Die beladene Form wird von beiden Enden aus durch rohrförmige Schieber, die den Hohlraum zwischen Dorn und Außenform vollkommen und abdichtend ausfüllen, verschlossen. Dazu fahren diese als Druckstempel arbeitenden Schieber in die Form in axialer Richtung ein. Es wird solange verfahren, bis sich im Gummi der zum Vulkanisieren erforderliche Druck eingestellt hat. Dabei wird der Rohgummi beachtlich zusammengeschoben mit dem Ziel, alle in der Form enthaltenen Hohlräume zu beseitigen. Es ist auch möglich, den Druckschieber nur einseitig zu betätigen.

Die Außenform ist beheizbar mit Thermoöl, mit Dampf oder elektrisch, wobei als bevorzugte Heizung elektrische Widerstandsheizer, die in Manschetten untergebracht leicht auswechselbar um das Rohr der Außenform geschlungen und befestigt werden.

Der Wickeldorn wird vorzugsweise mit Thermoöl beheizt. Dazu sind an den Stirnseiten der Dorne Spezialkupplungen angebracht, die ein schnelles und automatisches Einleiten von Thermoöl in den Innenraum des Dorns zulassen, sowie ein schnelles und tropffreies Entkoppeln der Ölzuleitung nach erfolgter Beheizung des Dorns.

Der gesamte Prozess des Be- und Entladens der Formen und des Ladewagens läuft vollautomatisch in einem während des Betriebes abgesicherten Raumes ab, so dass kein Mensch bei Betrieb Zugang zu Stellen hat, die Verletzungsgefahren darstellen.

Die Steuerung für den automatischen Betrieb koordiniert das Zusammenspiel zwischen Ladewagen und Vulkanisierstationen und auch den gesamten Ablauf im Vulkanisierprozess, wie Einhalten der vorgegebenen Drücke, Temperaturen und Heizzeiten. Alle Produktionsparameter können chargenspezifisch gespeichert und bei Wiederholchargen zur automatischen Selbsteinstellung der Anlage genutzt werden.

Es zeigt:
1 den Schnitt durch eine beladene Außenform,
2 den prinzipiellen Aufbau der Wickelmaschine,
3 die Anordnung der Dickensensoren für die Streifendicke am Kalander,
4 die räumliche Anordnung zwischen Ladewagen und Außenformen.
In 1 ist das zu erzeugende Gummirohr 1 als Bewicklung auf dem Wickeldorn 2 in die Außenform 3 eingeschoben dargestellt. Die Druckstempel 15 und 16 sind in Pfeilrichtung verschiebbar. Die Beheizung für die Außenform 14 besteht aus Widerstandsheizdrähten in einer Manschette, die gleichzeitig die Isolierung gegen Wärmeverluste darstellt.
In 2 ist der Wickeldorn 2 eingespannt in Spannbacken 4, die durch den Antrieb 8 in Drehung versetzt werden und dabei den Streifen aus Rohgummi 13 auf den Wickeldorn wickeln. Der Streifen wird vom Kalander 6 mit seinem Antrieb 10 von der Streifenrolle 7 abgezogen. Der Kalander 6 ist unter dem Winkel Alpha zur Wickeldornachse eingestellt. Der Zuführschlitten 5 ist parallelverschiebbar zur Wickeldornachse. Der Streifenrollenspeicher 7 ist auf einem Wagen 7a angeordnet, der an den Zuführschlitten 5 angekoppelt ist. Der motorische Antrieb 9 leitet die Verschiebebewegung des Zuführschlittens 5 ein.
In 3 wird der Rohgummistreifen 13 von den Kalanderwalzen 6 transportiert. Die Dickensensoren 11 und 12 tasten die Streifendicke vor und nach dem Klemmpunkt des Kalanders ab.
In 4 ist der Ladewagen 17 querverschiebbar dargestellt vor den Stirnseiten der parallel angeordneten Außenformen 3. Die Mulde 18 ist mit einem bewickelten Dorn 21 beladen, während die Mulde 19 leer dargestellt ist. Die Vorrichtung 20 zum Greifen, Verschieben in axialer Richtung und Drehen um die Dornachse ist fest mit dem verfahrbaren Ladewagen 17 verbunden. Der Antrieb 22 bewirkt das Verfahren des Ladewagens auf seinen Führungen 23.

Claims

Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gummibezügen (Gummirohr) für Transportwalzen dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohgummistreifen auf einen zylindrischen Formkörper (Wickeldorn) 2 lückenlos wendelförmig aufgewickelt wird, der bewickelte Formkörper zentrisch in eine rohrförmige Außenform 3 eingeschoben wird, die Form druckdicht verschlossen wird und unter Einwirkung von Druck und Temperatur während einer Verweilzeit der Vulkanisationsprozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Wickeldorns um den Betrag des empirisch ermittelten Schrumpfmaßes größer ist als der Innendurchmesser des zu erzeugenden Gummirohres und der Innendurchmesser der Außenform um den Betrag des empirisch ermittelten Schrumpfmaßes kleiner ist als der Außendurchmesser des zu erzeugenden Gummirohres.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der erzeugten Gummirohre vorzugsweise im Bereich von 2 bis 3m liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der zu erzeugenden Gummirohre im Bereich zwischen 50 und 250mm liegt und die Wandstärke der Gummirohre im Bereich zwischen 3 und 15mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Bereich von 150 bar liegt, die Temperatur im Bereich zwischen 140 bis 190 Grad C liegt und die Verweilzeit im Bereich zwischen 10 und 35 min liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsparameter Druck, Temperatur und Verweilzeit durch eine Prozesssteuerung geregelt und überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, und 6 dadurch gekennzeichnet, dass das zeitliche Integral der Betriebstemperatur über die Verweilzeit gebildet wird und als Vorgabegröße zur Steuerung des Prozessablaufes der Vulkanisation genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennzahl gebildet wird aus dem Produkt von der Gummimasse, die sich in der Form befindet und dem zeitlichen Integral der Betriebstemperatur über die Verweilzeit und die so ermittelte Kennzahl als Einstellgröße für den Vulkanisierprozess genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte nacheinander ablaufen: Zerschneiden einer Rohgummimatte in vorzugsweise 100 mm breite Streifen, Aufwickeln der Streifen auf Spulen zu Streifenrollen, Vorlage der Streifenrollen an einer Wickeleinheit, Bewickeln von Wickeldornen mit den Streifenrollen einlagig und wendelförmig ohne Lücken, Transportieren der Wickeldorne wahlweise über Zwischenspeicher zu einem Ladewagen und Übergabe an diesen, Positionieren des Ladewagens zentrisch vor eine geöffnete Außenform, Einschieben des bewickelten Dorns in die Außenform, Schließen der Außenform durch Druckstempel, Vulkanisieren unter Druck, Temperatur mit einer Verweilzeit, Öffnen und Entladen der Außenform, Transportieren des Vulkanisats auf dem Wickeldorn zu einer Abzugsstation, Abziehen des Gummirohres vom Wickeldorn, Zerschneiden des Gummirohres zu Längen passend als Walzenbezug.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass Einzelsteuerungen für die im Prozessablauf aufeinanderfolgenden Arbeitsmaschinen vorgesehen sind, die durch eine übergeordnete Anlagensteuerung nach dem Prinzip master – slave miteinander kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass alle wichtigen Prozessdaten in Speichern in der Steuerung Chargen-bezogen abgelegt werden und genutzt werden können zur weitest gehenden Selbsteinstellung der Einzelmaschinen und oder der Gesamtanlage.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Formfläche des Wickeldorns mit einer Haftung verhindernden Beschichtung versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Haftung verhindernde Schicht aus Teflon besteht. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Formfläche der Außenform mit einer Haftung verhindernden Beschichtung versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Haftung verhindernde Beschichtung aus Teflon besteht.
Verfahren nach Anspruch 13 und 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als Teflonsuspension auf die zu beschichtende Fläche aufgetragen wird und danach unter hoher Temperatur eingebrannt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einer Maschine folgende Elemente zur Erzeugung eines Wickels auf einem Wickeldorn vorgesehen sind: drehbare, angetriebene Spannbacken 4 zur Aufnahme eines Wickeldorns 2, parallel zur Wickeldornachse verschiebbarer, angetriebener Zuführschlitten 5, der einen angetriebenen Zuführkalander 6 enthält, Wickelspeicher 7, der an den Zuführschlitten 5 angekoppelt ist und sich zusammen mit diesem bewegt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass für die Drehung des Wickeldorns in den Spannbacken, für die Verschiebung des Führungsschlittens, und für die Drehung der Zuführkalanderwalzen jeweils ein drehzahlregelbarer motorischer Antrieb 8,9,10 vorgesehen ist, wobei die Antriebe über ihre elektrischen Speisungen nach der Art der elektrischen Welle miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass der angetriebene Kalander auf dem Führungsschlitten in einem Winkel Alpha zur Achse des eingespannten Wickeldorns eingestellt werden kann und in der gewählten Schrägstellung fixiert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass der an den Zuführschlitten angekoppelte Wickelspeicher in einem Winkel Alpha zur Achse des eingespannten Wickeldorns eingestellt werden kann und in der gewählten Schrägstellung fixiert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor und nach dem Kalanderspalt Dickensensoren 11,12 zur Ermittlung der Dicke des Rohgummistreifens vorgesehen sind, die während des Transportes des Rohgummistreifens zum Wickeldorn die Dicke stetig messen.
Verfahren nach den Ansprüchen 17 und 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Dickenmessungen über Regelungen in die Antriebskreise für die Dorndrehung und die Kalanderwalzendrehung derart eingreifen, dass der Verzug im Gummistreifen auf dem Wege zwischen Kalander und Wickeldorn durch Veränderung der Synchronisation der beiden Antriebe verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass das Dickensignal des Sensors vor dem Kalander genutzt wird , eine Vorsteuerung im regeltechnischen Sinne zu bedienen, die in Abhängigkeit von der Dicke den Verzug derartig verändert, dass bei zu großer Dicke der Verzug erhöht wird mit dem Ziel, auf dem Wickeldorn eine möglichst konstante vorgegebene Dicke zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass das Dickensignal des Sensors nach dem Kalander als Rückführung im regeltechnischen Sinne genutzt wird, so dass der Verzug derartig verändert wird, dass bei längerzeitig zu großer Dicke des Gummistreifens der Verzug erhöht wird mit dem Ziel, auf dem Wickeldorn eine möglichst konstante vorgegebene Dicke zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Korrekturgröße für den Verzug ein Mischsignal beider Regelungen (Vorsteuerung und Regelkreis) gebildet wird, wobei die Verzugskorrektur vorzugsweise zu 30% vom Einlaufregler mit dem Sensor vor dem Kalander und zu 70% von dem Auslaufregler mit dem Sensor nach dem Kalander bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17 und 22 dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelmaschine eine Steuerung zugeordnet wird, die alle Funktionsabläufe beim Herstellprozess der Wickel auf dem Wickeldorn koordiniert.
Vorrichtung nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass alle Einstellparameter für die Maschinenabläufe, der Beschickung, Entladung und für die Regelungen in Speichern abgelegt werden können, so dass bei Wiederhohlchargen diese abgerufen werden können und zur weitest gehenden Selbsteinstellung der Maschine genutzt werden können.
Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Gummibezügen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiger Außenformkörper 3 (Außenform) aus vorzugsweise Stahl versehen ist mit einer Heizung 14 an der Außenfläche des Stahlrohres und mit einem oder zwei stirnseitig angeordneten rohrförmigen Druckstempeln 15,16, die zentrisch zur Stahlrohrachse in Richtung dieser Achse verschiebbar sind und in den Stahlrohrkörper eindringen können, wobei der Außendurchmesser der Druckstempel gleich dem Innendurchmesser des Außenformkörpers ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der rohrförmigen Druckstempel 15,16 gleich ist dem Außendurchmesser eines Innenformkörpers (Wickeldorn) 2, der zusammen mit seinem Belag 1 zur Vulkanisation in die Außenform 3 eingeschoben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28 und 29 dadurch gekennzeichnet, dass nach Einschieben des bewickelten Dorns der oder die Druckstempel 15,16 in der Lage sind, die Form druckdicht zu verschließen und während der nachfolgenden Vulkanisation den Druck aufrecht zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstempel 15,16 in der Position außerhalb der Form zur Be- und Entladung der Form wegschwenkbar sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Außenformen 3 parallel nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig vor den nebeneinander angeordneten Außenformen 3 gemäß Anspruch 32 ein Ladewagen 17 quer verfahren kann, der eine oder mehrere Mulden 18,19 enthält, die in ihrer Form dem Außendurchmesser der zu erzeugenden Gummirohre entsprechen, deren Länge in etwa der Länge der Gummirohre 1 entsprechen, die achsparallel zu den Achsen der Außenformen 3 angeordnet sind, die in ihrer Höhenlage verstellbar sind und so eine Zentrierung zwischen der Außenform 3 und dem bewickelten Dorn 21 ermöglichen mit dem Ziel eine automatische Be- und Entladung der Außenform zu erreichen.
Vorrichtung nach Anspruch 33 dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ladewagen 17 eine Be- und Entladevorrichtung 20 vorgesehen ist, die einen Greifer enthält der die Halteflansche an den Wickeldornen ergreifen kann, der axial zu den Formen verschiebbar ist und sowohl in Schieberichtung als auch in Ziehrichtung geschaltet werden kann und der währen der Schiebe und Ziehfunktion gleichzeitig eine Drehung um die Achse des Wickeldorns vollführen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 33 dadurch gekennzeichnet, dass beim Querverfahren des Ladewagens die Position vor einer Außenform 3 über Wegsensoren ermittelt wird, die am Ladewagen und an den Außenformen angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 28 und 33 dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung den Außenformen und dem Ladewagen zugeordnet ist, die alle Abläufe der Einzelaggregate und deren Zusammenspiel koordiniert, die auch mit den vor- und nachgeschalteten Abläufen prozessoptimierend zusammenarbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 36 dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung alle wichtigen Steuerungs- und Prozessdaten, insbesondere die für die Temperatur, den Druck und die Verweilzeit während der Vulkanisation gespeichert werden, so dass sie chargenbezogen abgerufen werden können und auch zur weitest gehenden Selbsteinstellung der Anlage genutzt werden können.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgummistreifen 13 in seiner Dicke mit Schichten von unterschiedlichen Gummiqualitäten, die unterschiedliche Gummieigenschaften haben, versehen ist.