-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Lagern von Streifenmaterial. Spezieller richtet sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren
eines Endlos-Materialstreifens auf eine Spule.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Diskussion ist speziell auf die Fertigung von Streifenmaterial
zum Bauen von Reifen gerichtet; jedoch können die zugrundeliegende Technik
und die offenbarte Erfindung auch auf andere Fertigungstypen anwendbar
sein, worin es erforderlich ist, Streifenmaterial zu lagern.
-
Beim
Formen einer Streifenkomponente kann es erwünscht sein, die Komponente
auf eine Weise zu lagern, die die Zerstörung oder Veränderung
jeder vorgeformten Querschnittskonfiguration verhindert. Dies wird
oft vollzogen, indem die Komponente in einer Spiralspulenlagervorrichtung
gelagert wird. Die Komponente wird auf eine Zwischenlage plaziert,
die in der Spule spiralförmig
aufgewickelt wird. Die Beabstandung zwischen benachbarten Reihen
spiralförmig
gewickelter Zwischenlage hindert die benachbarten Lagen aufgewickelten
Materials daran, miteinander in Kontakt zu kommen, wodurch die vorgeformte
Querschnittskonfiguration der Streifenkomponente bewahrt wird.
-
US-A-5.412.132,
JP-A-61-111261 und EP-A-621.124 illustrieren solche Lagervorrichtungen. US-A-5.412.132
offenbart eine Spule mit abgestuften Flanschen, worin eine Zwischenlage
von zunehmender Breite auf den abgestuften Flanschen aufliegt, um
die Komponente innerhalb der Spulenlagervorrichtung zu stützen. JP-A-61-111261 offenbart
eine mit Vorsprüngen,
worauf die Kanten einer Zwischenlage aufliegen können, ausgebildete Spule. EP-A-621.124
offenbart eine Spiralspulenlagervorrichtung, worin die Kanten der
Zwischenlage in an der Innenseite der Spulenflansche geformten durchlaufenden
spiralförmigen
Nuten aufliegen.
-
US-A-4.171.107
offenbart ein Aufwickelverfahren für Papierbahnen.
-
Da
der für
die Kanten der Zwischenlage vorgesehene Raum eine relativ geringe
Abmessung hat, muss die Zwischenlage der Lagerspule präzise zugeführt werden.
JP-A-61-111261 offenbart, dass die Zwischenlage zuerst durch eine
feststehende Metallplatte geführt
wird. Die Platte hat eine gebogene Form mit geflanschten Seiten,
wodurch die Platte eine Breite hat, die kleiner als die Breite der
Zwischenlage ist. Die Zwischenlage wird durch die Platte geführt, innerhalb
der Flansche, wodurch die effektive Breite der Zwischenlage verringert
wird. Nachdem die Zwischenlage die Platte durchlaufen hat, wird
die Zwischenlage auf die Spule geführt. Nach dem Plazieren der
Zwischenlage auf der Spule kehrt diese zu ihrer ursprünglichen
Breite zurück,
was in der Technik als an ihren Platz „springende" Zwischenlage bekannt
ist.
-
EP-A-621.124
lehrt auch die Verringerung der effektiven Breite der Zwischenlage
vor deren In-Position-Führen
auf der Spiralspule. Es sind drei verschiedene Verfahren zur Verringerung
der Zwischenlagenbreite offenbart. Zwei Verfahren wenden die Verwendung
gekrümmter
Stangen an, durch die die Zwischenlage passiert. Die gekrümmten Stangen stehen
in einem festen Winkelverhältnis
zu dem Stab, worauf die Stangen befestigt sind. Das dritte offenbarte
Verfahren verwendet zwei Paar Ablenkstangen. Das erste Paar lenkt
anfänglich
die Kanten der Zwischenlage ab, und das zweite Paar verschiebt sich
relativ zu der Spiralspule, um die richtige Positionierung der Zwischenlage
auf der Spule sicherzustellen.
-
Während die
obigen Verfahren das Ziel der Zufuhr der Zwischenlage zu der Spiralspule
verwirklichen, erfordern diese Verfahren eine präzise Plazierung der Zwischenlage,
um zu verhindern, dass die Zwischenlage von ihrem Platz wegspringt,
und um Falten und Knittern zu verhindern. Kommen solche Probleme
mit der Zwischenlage vor, dann muss die Endlosfertigung der Komponente
gestoppt werden, um das Problem zu lösen. Die vorliegende Erfindung ist
auf ein Verfahren zur Zufuhr der Zwischenlage zu der Spiralspule
gerichtet, auf eine Weise und durch eine Vorrichtung, die diese
Einschränkungen
und Punkte des bekannten Zufuhrsystems überwindet.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren zur Zufuhr
eines Endlos-Streifenmaterials zu einer Spule, auf die es gewickelt
werden soll, gerichtet. Das Verfahren umfasst den Schritt der Verringerung
der effektiven Breite des Endlos-Streifenmaterials
vor dessen Aufwickeln auf die Spule durch Formen des Streifenmaterials
zu einem gebogenen Querschnitt. Das Formmittel ist um eine Achse parallel
zur Achse der Spule rotierbar. Das Verfahren beinhaltet das Bewegen
der Rotationsachse des Formmittels, während das Streifenmaterial
auf die Spule gewickelt wird, und das Halten der Rotationsachse
des Formmittels parallel zur Spule.
-
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung umfasst das Bewegen der Rotationsachse
des Formmittels in eine vertikale Richtung.
-
In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das Formmittel mehrere
Sätze von
Rollen, die zusammenwirken, um die effektive Breite des Streifenmaterials
zu verringern. Das Füllmittel
kann auch durch einen vollständig
eingeschlossenen Schlitz definiert sein, der die verringerte effektive
Breite des Streifenmaterials aufrechterhält.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird als Beispiel und unter Verweis auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, worin:
-
1 eine
Vorrichtung zum Aufwickeln einer Streifenkomponente illustriert;
-
2 die
Spiralspule beim darauf Aufwickeln der Streifenkomponente und der
Zwischenlage illustriert;
-
3 eine
Querschnittsansicht der Spiralspule entlang Linie 3-3 von 2 ist;
-
4 eine
Perspektivansicht des Vorformers ist;
-
4A eine
Draufsicht des Vorformers ist;
-
4B eine
Unteransicht des Vorformers ist;
-
5 den
Vorformer illustriert;
-
6 das
Zwischenlagen-Zuführsystem
illustriert; und
-
7 eine
zweite Ausführung
des Vorformers illustriert.
-
Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
-
Bezugnehmend
auf 1 ist dort eine die vorliegende Erfindung verwirklichende
Vorrichtung zum Aufwickeln und Lagern einer Streifenkomponente illustriert.
Die Vorrichtung weist eine Spule 4 auf, worin die Streifenkomponente 10 aufgewickelt
wird, einem Ablassmittel 6 für die Streifenkomponente 10, und
einem Zuführsystem 8 für die Zwischenlage 12, worauf
die Streifenkomponente 10 plaziert werden soll. Die Spule 4 ist
auf einer Welle 14 montiert, die mit der Achse der Spule 4 zusammenfällt und
worauf die Spule 4 rotiert. Wenn die Spule 4 rotiert,
wird die Zwischenlage 12 von einer Seite der Spule 4 von
einer Zwischenlagenspule 13 zugeführt, während die Streifenkomponente 10 dann
von der anderen Seite der Spule 4 her auf die Zwischenlage 12 gelegt
wird. Die Streifenkomponente 10 kann unvulkanisierte Elemente
eines Reifens, wie etwa Seitenwände,
Lauffläche,
Kernprofil oder andere Streifenmaterialien sein, die in konventionellen
Lagermechanismen quetschanfällig
sein könnten.
-
Die
Spule 4 besitzt erste und zweite Flansche, siehe 3.
Jeder der Flansche hat eine axial äußere Oberfläche 20 und eine axial
innere Oberfläche 22.
Die axial inneren Oberflächen 22 des
ersten und zweiten Flanschs weisen jeweils eine durchlaufende Spiralnut 24 auf.
Die Nuten 24 sind zur Aufnahme der Kanten 26 der
Zwischenlage 12 ausgebildet. Die Nuten 24 haben
einen Radius, der einen radialen Abstand zwischen den benachbarten
Windungen jeder Nut 24 erzeugt, der größer ist als die kombinierte Dicke
der in die Spule zu wickelnden Zwischenlage 12 und Streifenkomponente 10.
Die radial innere Oberfläche 28 jeder
Nut 24 ist nach unten zur Mittelachse der Spule 4 hin
abgefast. In einer bevorzugten Konstruktion ist die radial nach
innen gelegene Oberfläche 28 abgefast,
sodass sie einen Winkel von etwa 10° mit einer Linie parallel zur
Achse der Spule 4 bildet. Zweck der Abfasung ist es, das
Einsetzen und Entfernen der Zwischenlagenkanten 26 zu erleichtern.
-
Die
Zwischenlage 12 hat eine ausreichende Breite, um sich zwischen
den Spulenflanschen zu erstrecken und es den Zwischenlagenkanten 26 zu
gestatten, in den Spiralnuten 24 aufzuliegen. Die Zwischenlage 12 muss
aus einem ausreichend starken Material geformt sein, sodass das
Gewicht der Streifenkomponente 10, wenn sie auf die Spule 4 gewickelt
ist, nicht verursacht, dass die Zwischenlage 12 abgelenkt
wird und mit der auf radial inneren Windungen der Komponente 10 und
der Zwischenlage 12 gelagerten Komponente 10 in
Kontakt kommt oder diese zerquetscht. Bevorzugte Materialien für die Zwischenlage 12 umfassen
starres Polyethylenterephthalat, Polypropylen und andere gleichartige
Materialien.
-
Die
Spule 4 ist auch durch eine Serie von Öffnungen 30 in den
axial äußeren Oberflächen 20 der Flansche 16, 18 definiert,
siehe 2. Da die Streifenkomponente 10 vorzugsweise
direkt von einem Extruder auf die Spule 4 geladen wird,
ist sie noch heiß und
befindet sich in verschiedenen Stadien des Vulkanisierens. Die Öffnungen 30 der
Spule 4 gestatten das Hin- und Herströmen von Luft durch die Öffnungen 30 und über die
Streifenkomponente 10.
-
Wie
zuvor diskutiert, ist es für
gute Ablieferung der Zwischenlage 12 zur Spule 4 erwünscht, die effektive
Breite der Zwischenlage 12 zu verringern, d.h. die Zwischenlage 12 zu
einer gebogenen Querschnittskonfiguration zu formen. Dies wird innerhalb des
Zwischenlagen-Zuführsystems 8 vollzogen,
das einen auf einem Paar Thomsonschienen 34 montierten
Vorformer 32 umfasst; die Thomsonschienen 34 gestatten
das vertikale Verfahren des Vorformers 32. Der Vorformer 32 ist
mittels des Lagerkörpers 50 an den
Thomsonschienen 34 montiert. Der Lagerkörper 50 ist mit einer
Innenbuchse versehen. Die Buchse gestattet es dem Vorformer 32,
frei um eine Längsachse 35 zu
schwenken, wodurch es dem Vorformer 32 ermöglicht wird,
während
des Durchlaufs der Zwischenlage 12 durch den Vorformer 32 in
einer senkrechten Ausrichtung zu der Zwischenlage 12 zu
bleiben. Der Vorformer 32 ist das Formmittel, das die Zwischenlage 12 zu
der erwünschten
gebogenen Querschnittskonfiguration formt.
-
In
einer Ausführung
weist der Vorformer 32 drei Sätze zusammenwirkender Rollen 36, 38, 40 auf,
die an Stirngestellen 42 montiert sind, siehe 4, 4A, 4B, 5.
Die Rollensätze 36, 38, 40 wirken
zusammen, um die Zwischenlage 12 vor dem Einbringen der
Zwischenlage 12 in die Spule 4 zu einer erwünschten
gekrümmten
Konfiguration zu formen. Der erste Rollensatz 36 kann als
obere Ablenkrollen definiert werden, der zweite Rollensatz 38 ist
Kantenablenkrollen, und der dritte Rollensatz 40 kann als
Unterseitenstützrollen
definiert werden.
-
Der
Satz oberer Ablenkrollen 36 ist auf einer Achse 44 montiert
und weist zumindest zwei Rollen 46, 48 von unterschiedlicher
Größe auf.
Eine zentrale Rolle 46 hat den größeren relativen Durchmesser, und
zwei Rollen 48 mit kleinerem Durchmesser sind in gleichen
Abständen
von der mittleren Rolle 46 auf der Achse 44 montiert.
Die Rollen 46, 48 sind auf Lagern montiert, um
um die Achse 44 zu rotieren. Die Achse 44 erstreckt
sich durch jedes Stirngestell 42 und in einen Lagerkörper 50.
Die Achse 44 liegt in der Innenbuchse des Lagerkörpers 50 auf.
Diese Konfiguration des Satzes oberer Ablenkrollen 36,
zusammengenommen mit dem zweiten und dritten Rollensatz 38, 40,
biegt die Zwischenlage 12 bei deren Passieren unter dem
Satz Ablenkrollen 36, wodurch sie den effektiven Durchmesser
der Zwischenlage 12 verringert.
-
Es
liegen zwei Sätze
von Kantenablenkrollen 38 vor, wobei jeweils ein Satz 38 an
jedem Stirngestell 42 befestigt ist. Jeder Satz Kantenablenkrollen 38 besteht
vorzugsweise aus zwei Rollen 52, 54 unterschiedlicher
Größe. Es gibt
eine einzelne kurze Mittelrolle 52 und zwei lange äußere Rollen 54.
Die Mittelrolle 52 liegt auf einer Linie mit der Achse 44 des
ersten Rollensatzes 36 und ist vorzugsweise in einem Winkel
relativ zur Achse 44 geneigt. Die langen Rollen 54 erstrecken
sich in einem Winkel relativ zur Achse des ersten Rollensatzes,
in einer entgegengesetzten Richtung von der kurzen Rolle 52,
und sind an dem zugehörigen
Stirngestell 52 benachbart der kurzen Rolle 52 befestigt.
Die Rollen 52, 54 sind auf Lagern montiert, sodass
jede Rolle 52, 54 entlang ihrer Längsachse
rotieren kann, wenn die Zwischenlage den Vorformer durchläuft. Die
kurzen Rollen 52 begrenzen die vertikale und horizontale
Bewegung der Zwischenlagenkanten 26 und die langen Rollen 54 stützen die
Zwischenlage 2 von unten, um die gebogene Zwischenlagenkonfiguration
aufrechtzuerhalten.
-
Der
Satz Unterseitenstützrollen 40 ist
auf einer Achse 56 montiert, die sich zwischen den Stirngestellen 42 erstreckt.
Der Satz 40 besteht aus zwei identischen Rollen 58,
die vom Mittelpunkt der Achse 56 aus gleich beabstandet
sind. Die Achse 56 ist auf derselben langen Achse der Stirngestelle 42 wie
die Achse 44 des ersten Satzes montiert. Die Rollen 58 haben
eine kegelförmige
Konfiguration, wobei der größte Durchmesser
der Rollen 58 zu den Stirngestellen 42 gerichtet
ist. Die Rollen 58 sind auf Lagern montiert, um die Rotation
um die Achse 56 zu gestatten. Zur Verschaffung einer konsistenten
Stütze
für die
Zwischenlage 12 sind die Außenflächen der Rollen 58 vorzugsweise
den Außenflächen der
langen Rollen 54 der zweiten Sätze 38 direkt benachbart. Falls
nötig,
kann eine kleine Rolle zentral zwischen den zwei Rollen 54 montiert
sein, um die Unterseite des mittelsten Punktes der Zwischenlage 12 zu
stützen.
-
Von
den Fachleuten in der Technik würde
gewürdigt,
dass, während
eine bestimmte Rollenkombination und – konstruktion offengelegt
wurde, die offenbarten Rollen durch eine andere Rolle ersetzt werden
können,
solange eine erwünschte
wannenförmige
Bahn aufrechterhalten wird, durch die die Zwischenlage 12 sich
bewegt, wenn sie den Vorformer 32 durchläuft.
-
Wie
oben angemerkt, erstreckt sich die Achse 44 durch die Stirngestelle 42 und
in einen Lagerkörper.
Der Lagerkörper
gestattet es dem Vorformer 32, um die Längsachse 35 der Achse 44 zu
schwenken, siehe 1 und 6, wenn
der Vorformer 32 an den Thomsonschienen 34 nach
oben und unten verfährt.
Der Lagerkörper 50 ist
mit einer Innenbuchse versehen. Die Achse 44 liegt in der
Buchse auf. Die Buchse gestattet es der Achse 44, frei
um die Längsachse 35 der
Achse 44 zu schwenken, wodurch es dem Vorformer 32 ermöglicht wird,
beim Durchlaufen der Zwischenlage 12 durch den Vorformer 32 in
einer senkrechten Ausrichtung zu der Zwischenlage 12 zu
bleiben. Die Steifigkeit der Zwischenlage 12 bei deren
Durchlauf durch den Vorformer 32 verursacht das Schwenken
des Vorformers 32. Der Vorformer 32 verfährt auch
entlang der Thomsonschienen 34, um die Ausrichtung der
aus dem Vorformer 32 austretenden Zwischenlage 12 zu der
Stelle, an der die Zwischenlage 12 auf die Spule 4 geführt wird,
aufrechtzuerhalten. Dies gestattet einen flotteren Übergang
der Zwischenlage 12 von der Zwischenlagenspule 13 zur
Lagerspule 4. Somit bewegt sich der Vorformer 32 während des
Betriebs des Zwischenlagen-Zuführsystems 8 in
zwei verschiedenen Richtungen über
zwei verschiedene Ebenen. Der Vorformer 32 rotiert um eine
einzige Achse 35, parallel zur Achse der Spule 4,
und verfährt
vertikal entlang der Thomsonschienen 34. Diese Bewegungskombination
hält die
Zwischenlage 12 in der erwünschten Zuführkonfiguration und -orientation
zur Spule 4 und gestattet das richtige Zuführen der
Zwischenlage 12 in die Lagerspule 4.
-
Benachbart
zur Spule 4 ist ein Satz Ablenkstangen 60 auf
einer Verschiebeplattform 62 montiert. Die Verschiebeplattform 62 ist
entlang einer Schiene 64 verschiebbar, die an einem Unterteil 66 eines
Gestells 68, worauf die Spule 4 montiert ist, montiert
ist. Die Ablenkstangen 60 weisen eine Biegung 70 nächst ihrem
Mittelpunkt auf, die zur Anpassung an die Beschränkungen bestehender Ausrüstungsteile
entworfen ist. Sollten neue Spulen, Gestelle und Auslässe zur
Verwirklichung der Apparatur konfiguriert sein, so ist diese Biegung 70 nicht
mehr erforderlich. Zweck der Verschiebeplattform 62 ist
die Anpassung der Ablenkqualitäten
der Ablenkstangen 60, wenn die Spule 4 sich mit
Zwischenlage 12 und Streifenkomponente 10 füllt. Ist
die Spule 4 nahezu leer, dann befinden sich die Ablenkstangen 60 relativ dicht
bei der Achse der Spule 4. Wenn die Spule 4 rotiert
und mit Zwischenlage 12 und Streifenkomponente 10 gefüllt wird,
dann gleiten die Ablenkstangen 60 radial nach außen weg
von der Achse der Spule 4.
-
Bezugnehmend
auf die 1 und 3 wird das
Verfahren beschrieben, mittels dessen die Zwischenlage 12 und
die Streifenkomponente 10 auf die Spule 4 geladen
werden. Wenn die Spule 4 leer ist und zum Lagern des Streifenmaterials 10 vorbereitet
wird, wird etwa eine Umdrehung des Endes der Zwischenlage 12 um
den Kern 72 der Spule 4 gewickelt und daran durch
Mittel wie etwa Haken- und Schlaufenstreifen 74 gesichert.
Die Kanten 26 der Zwischenlage werden anfänglich in
die erste Öffnung der
Nut 24 eingeführt.
Ist die Zwischenlage 12 einmal korrekt in die Nut 24 eingeführt, so
folgt sie dem Spiralmuster der Nut 24 und fährt daher
fort, in die gesamte Spule 4 eingeführt zu werden, wenn die Zwischenlagenkanten 26 in
die Nut 24 gezogen werden. Wenn die Spule 4 180º rotiert,
so wird ein neu extrudierter Streifen der Streifenkomponente 10 auf
die radial äußere Oberfläche der
Zwischenlage 12 gelegt. Der Prozess geht weiter, wobei
die Spule 4 rotiert und die Zwischenlage 12 und
Streifenkomponente 10 spiralförmig in die Spule 4 lädt, bis
die Spule 4 voll ist.
-
Eine
alternative Ausführung
des Vorformers 32' ist
in 7 illustriert. Der Vorformer 32' ist aus einem
einzigen Block 78 leichtgewichtigen Materials gebildet.
Ein Schlitz 80, der der gewünschten Krümmung, d.h. verringerten effektiven
Breite, der Zwischenlage 12 entspricht, ist in den Block 78 geschnitten.
An jedem Ende des Blocks 78 sind Rahmen 82 vorgesehen,
sodass der Vorformer 32' an
den Lagerkörpern 50 befestigt
werden kann. Der Vorformer 32' arbeitet gleichartig dem Vorformer 32,
indem, aufgrund der Innenbuchsen in den Lagernkörpern 50, der Vorformer 32' um eine Längsachse 85 parallel
zur Achse der Spule 4 rotieren kann, um ein senkrechtes Verhältnis zur
Zwischenlage 12 aufrechtzuerhalten. Während der Block 78 als
rechteckiges Element abgebildet ist, würde gewürdigt, dass die Längskanten 84 des
Blocks 78 geglättet
sein können,
um sich mehr einer zylindrischen oder röhrenförmigen Konfiguration anzunähern.
-
Über dem
Block 78 ist zumindest eine Rolle 86 montiert.
Abgebildet ist ein Paar Rollen 86, die an Seitenplatten 88 montiert
sind. Die Rollen 86 sind so montiert, dass sie frei rotieren.
Diese Rollen 86 werden eingesetzt, wenn die Streifenkomponente 10 der Spule 4 von
derselben Seite der Spule 4 wie die Zwischenlage 12 zugeführt wird,
und führen
die Streifenkomponente 10 über den Vorformer 32'. Bei einem solchen
Zuführverfahren
läuft die
Zwischenlage 12 durch den Vorformer 32', während die
Streifenkomponente 10 über
dem Vorformer 32' bewegt
wird. Für die
in den 3–6 illustrierte
Ausführung
kann sich die Streifenkomponente 10 über die mittlere Rolle 46 bewegen,
oder der Vorformer 32 kann mit einer getrennten Rolle oder
einem anderen gleichartigen Gerät
versehen sein, das über
dem Vorformer 32 montiert ist, um die Streifenkomponente 10 über den Vorformer 32 zu
führen.
-
Die
Doppelbewegung des Vorformers 32, 32' gestattet das
Zuführen
der Zwischenlage 12 zur Spule 4 in einer haltbareren
Konfiguration, da die Zwischenlage 12 nicht über einen
ausgedehnten Abstand bewegt werden muss, wo die gebogene Konfiguration
geändert
werden könnte,
und erlegt der Zwischenlage 12 weniger Beanspruchung und
Spannung auf. Dies erhöht
die Lebensdauer der Zwischenlage, wodurch die Fertigungs-Ausfallzeit
verringert wird, und verbessert die Präzision der Plazierung der auf
die Zwischenlage 12 gelegten Streifenkomponente 10,
was wiederum die Gleichförmigkeit
des endgültigen
Fertigungsprodukts, in das die Streifenkomponente 10 eingebaut
wird, verbessert. Auch sind das Zuführsystem 8 und der
Vorformer 32, 32' aufgrund
der kompakten Größe leichter
zu beladen als konventionelle Vorformer. Auch dies verringert die Fertigungs-Ausfallzeit
und erhöht
die Lebensdauer der Zwischenlage.