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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Kords auf
eine rotierende Aufnahmefläche,
insbesondere zum Herstellen von Reifen.
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Der
Nutzen einer ringförmigen
Verstärkung bei
Reifen über
ihre gesamte Peripherie wie beispielsweise eine Verstärkung der
Karkasse ist seit langem bewiesen. Eine solche Verstärkung kann
insbesondere durch Herstellen einer Lage mit radial auf die Karkasse
des Reifens aufgewickelten Korden gebildet werden; diese Lage wird
im vulkanisierten Reifen häufig
als „Null-Grad-Lage" bezeichnet.
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Unter „Kord" wird hier ein einziger
Textilfaden oder Metalldraht oder mehrere Textilfäden oder
Metalldrähte
verstanden, wobei der Faden oder die Fäden beziehungsweise der Draht
oder die Drähte
außerdem
von einer rohen oder vulkanisierten Gummimischung ummantelt sein
können.
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Zur
Herstellung von Null-Grad-Lagen in bestimmten Reifen wie beispielsweise
Reifen für
LKWs werden insbesondere Metalldrähte verwendet. Nun aber müssen beim
Vulkanisieren der rohen Reifen diese in der Vulkanisierungsform
eine Gestaltung erfahren, die für
die finale Architektur der Reifen zu berücksichtigen ist. Es ist klar,
dass die Verwendung metallischer Korde für Null-Grad-Lagen große Probleme
nach sich zieht, da diese Korde bei der Gestaltung in der Form aufgrund
ihrer Starrheit keine Dehnung zulassen.
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Verschiedene
Lösungen
wurden ins Auge gefasst, um dieses Problem zu beheben. Eine davon bestand
darin, geteilte Metallkorde zu verwenden. Die so erzeugten rohen
Null-Grad-Lagen lassen die Gestaltung zu, die der Reifen beim Vulkanisieren
erfährt.
Solche Lagen bil den jedoch aufgrund von Schnitten zwischen den verschiedenen Kordabschnitten
im vulkanisierten Reifen Schwachstellen im Hinblick auf ihre Oxidationsempfindlichkeit. Diese
Lösung
bleibt damit unbefriedigend.
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Andere
Lösungen
heben auf die Beschaffenheit der Metallkorde ab. So ermöglicht beispielsweise die
Verwendung von bielastischen Metalldrähten einen Kompromiss zwischen
den Eigenschaften der Steifheit und Dehnung der erhaltenen rohen
Lage. Eine solche Lösung
ist zwar interessant, bringt aber große Veränderungen in den gewünschten
rohen und vulkanisierten Reifenarchitekturen mit sich, um die gesunkene
Steifheit der erhaltenen vulkanisierten Null-Grad-Lage zu kompensieren,
so etwa das Vorhandensein einer zusätzlichen Lage, Veränderungen in
den Gummimischungen usw.
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Schließlich hat
sich eine dritte Lösungsart
mit Veränderungen
beim rohen Verlegen von Produkten befasst, die es erlauben, die
gewünschten
Architekturen nach dem Vulkanisieren zu erhalten. So entstand die
Idee, die Korde in gewellter Form im rohen Reifen zu verlegen, damit
sie nach der Gestaltung in der Vulkanisierungsform radial im vulkanisierten
Reifen angeordnet sind.
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Diese
clevere Lösung
ist jedoch schwer umzusetzen.
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Denn
der rohe Reifen wurde auf einer zylindrischen oder leicht ausgebauchten
Trommel montiert, während
der vulkanisierte Reifen, der die Vulkanisierungsform verlässt, gegenüber dieser
ersten Form überbombiert
ist. Folglich sind die Verformungen des Reifens bei der Gestaltung
viel stärker
am Scheitel des Reifens als auf der Höhe seiner Schultern. Man muss
also in der Lage sein, einen Kord sinusförmig auf industrielle Weise
mit verschiedenen Welligkeiten, ja sogar verschiedenen Perioden,
je nach seiner radialen Position zu verlegen, damit die hergestellte Lage
radial ausgerichtete Drähte
aufweist, unabhängig
von ihrer radialen Position in der Nähe des Scheitels oder der Schultern.
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Die
Veröffentlichung
EP-0 724 949 stellt eine Vorrichtung zum Aufbringen von Textilfasern
oder Metalldrähten
auf eine rotierende Fläche
mit sinusförmigen
Welligkeiten vor. Mittel zum Querversatz der Drähte gegenüber der Ausgaberichtung der Drähte ermöglichen
ein solches Aufbringen, wobei die Amplitude und die Periode der
Sinuswelle dank der Kontrolle und Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit
der Verlegefläche,
des Elements, das die Drähte
ausgibt, und der Steuerung der Verschiebemittel kontrolliert werden.
Die Verschiebemittel bestehen aus einer in Querrichtung verschiebbaren
Spinndüse,
die von einem Motor über
eine an einer motorisierten Trommel befestigte Stange betätigt wird.
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Die
Rotationsgeschwindigkeit der Verlegefläche steht fest, was in der
Praxis bedeutet, dass man zum kontinuierlichen Verändern der
Amplitude der Welligkeiten der Drähte auf dieser Oberfläche die Geschwindigkeit
des Elements verändern
muss, das die Drähte
ausgibt, um die Menge an ausgegebenen Drähten und die Position der Stange
gegenüber
dem Lenkrad zu verändern
und die Veränderung
der Amplitude der hergestellten Welligkeiten zu synchronisieren.
Die zuletzt genannte Änderung
kontinuierlich durchzuführen,
ist damit schwer vorstellbar. Außerdem ist klar, dass die Verlegegeschwindigkeit
in Abhängigkeit
von der gewünschten
Sinusform ebenfalls begrenzt sein wird, um die motorisierte Bewegung der
Spinndüse
nicht zu stören.
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Die
Erfindung soll all diese Nachteile beheben.
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Erfindungsgemäß und wie
in Anspruch 1 formuliert, umfasst die Vorrichtung zum Aufbringen
mindestens eines Kords auf eine mit einer Geschwindigkeit V2 rotierende
Aufnahmefläche
Mittel zum Ausgeben des Kords mit mindestens einer Windeinrichtung mit
einer Ausgabegeschwindigkeit des Kords V1, Mittel zum wechselweisen
Querversatz des Kords gegenüber
der Aufnahmefläche
und Mittel zum Aufbringen des Kords auf die Aufnahmefläche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mittel zum wechselweisen Querversatz des
Kords zwei erste motorisierte rotierende Wellen aufweisen, die von
einem Körper
getragen werden, wobei die Achsen der ersten Wellen senkrecht zur
Fortbewegungsrichtung des Kords sind, sowie einen Führungskopf
mit einer Stange, die mit den Enden der ersten rotierenden Wellen
durch Schwingarme verbunden ist, wobei die Schwingarme wiederum über zweite
Wellen auf der Stange montiert sind, deren Achsen zu den ersten
Wellen parallel sind, wobei die zweiten Wellen auf der Stange drehbeweglich
montiert sind, wobei die Schwingarme um ihre jeweiligen Achsen um
die ersten und zweiten Wellen rotieren können, und dadurch, dass der
Drehantrieb der ersten und zweiten Wellen einen wechselweisen Querversatz
der Stange erlaubt, wobei die Amplitude des Querversatzes zum Grad
des Schwenkens der Schwingarme um ihre jeweiligen Achsen proportional
ist.
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Die
Schwenkamplitude der Schwingarme ist direkt durch das Verhältnis der
Geschwindigkeiten V1 und V2 bestimmt. Dieses Verhältnis ist
während des
Verlegens des Kords kontinuierlich veränderbar und diese Steuerung
ermöglicht
eine kontinuierliche Veränderung
der Amplitude der vom Kord auf der Verlegefläche gebildeten Sinuswelle,
aber vor allem ermöglicht
sie sehr hohe Geschwindigkeiten beim Verlegen des Kords.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Aufbringen mindestens
eines Kords auf eine rotierende Aufnahmefläche wie in Anspruch 8 formuliert,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Ausgeben
eines Kords in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur
Drehachse der Aufnahmefläche
verläuft,
- – Versatz
des Kords quer zur Fläche,
um Welligkeiten auf dieser zu erzeugen, und
- – Verlegen
des Kords auf der Aufnahmefläche,
dadurch
gekennzeichnet, dass der wechselweise Querversatz des Kords durch
eine Drehbewegung um eine senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Kords
verlaufende Achse erhalten wird, deren Amplitude direkt von der
Menge an ausgegebenem Kord pro Umdrehung der Aufnahmefläche bestimmt
wird. Vorteilhafte Formen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich bei der Lektüre der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung zum Aufbringen eines Kords gemäß der Erfindung, die auf die Zeichnungen
Bezug nimmt.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Aufbringen.
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2 ist
ein Teilschnitt der Vorrichtung zum Aufbringen entlang der Linie
II in 1.
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3 ist
eine Teilansicht von unten der Vorrichtung zum Aufbringen entlang
des Pfeils F in 1.
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Die 4A bis 4D sind
schematische Darstellungen der Vorrichtung zum Aufbringen von 3,
die die verschiedenen Betriebsphasen veranschaulichen.
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Nach 1 umfasst
die Vorrichtung zum Aufbringen 1 eines Kords auf eine rotierende
Aufnahmefläche 2 einen
Körper 5,
wobei der Kord auf der Aufnahmefläche 2 in einer Richtung
aufgebracht wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der
Fläche
tangential zu dieser verläuft.
Die Aufnahmefläche 2 dreht
sich mit einer kontrollierten Geschwindigkeit, die mit V2 bezeichnet
wird.
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Im
Folgenden wird die Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse
der Aufnahmefläche 2 verläuft, als „Fortbewegungsrichtung
des Kords" bezeichnet.
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Der
Körper 5 trägt Mittel 10,
die den Kord in einer Richtung ausgeben, die senkrecht zur Drehachse
der Aufnahmefläche
verläuft,
Mittel zum Querversatz 20, 30 des Kords und schließlich Mittel
zum Verlegen 40 des Kords auf der Aufnahmefläche 2, wobei
diese verschiedenen Organe nacheinander wirken, um den Kord mit
den gewünschten
Welligkeiten auf der Aufnahmefläche 2 aufzubringen.
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Die
Mittel 10 zur Ausgabe umfassen mindestens eine Ankunftsrolle 12 für den Kord,
die von einer nicht dargestellten Versorgungstrommel beliefert wird.
Die Drehachse der Rolle 12 ist hier parallel zur Achse
der Aufnahmefläche 2,
was es der Trommel ermöglicht,
leicht eine Windeinrichtung 11 zu versorgen, deren Achse
XX' senkrecht zu
der Achse der Trommel 12 ist. So tritt der Kord am Ausgang
der Windeinrichtung 11 im Wesentlichen in der Fortbewegungsrichtung
des Kords aus, um die Mittel zum Querversatz 20, 30 des
Kords zu versorgen.
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Die
Windeinrichtung 11 wird über einen Treibriemen 14 von
einem Motor 13 mit einer Drehgeschwindigkeit angetrieben,
die als V1 bezeichnet wird. Die Steuerung der Geschwindigkeit V1
im Gleichlauf mit der Drehgeschwindigkeit V2 der Aufnahmefläche 2 erlaubt
es, die Menge an Kord zu bestimmen, die auf die rotierende Fläche 2 pro
Umdrehung von dieser geliefert wird.
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Die
Versatzmittel 20, 30 sind detaillierter in den 2 und 3 dargestellt
und umfassen einen Führungskopf 20,
der mit den im Körper 5 getragenen
Mitteln 30 zusammenwirkt.
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Der
Führungskopf 20 umfasst
eine Stange 21, die senkrecht zur Drehachse XX' der Windeinrichtung 11 ist
und an ihrer Seite 210, die zur Außenseite der Vorrichtung zum
Aufbringen 1 gerichtet ist, zwei Führungsrollen 22 und 23 trägt, deren
Achsen senkrecht zur Stange sind und die gegenüber dieser frei beweglich montiert
sind.
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Jede
Führungsrolle 22, 23 trägt einen
mittleren Hals 221, 231 zur Aufnahme des von der
Windeinrichtung 11 gelieferten Kords. Um die Führung des Kords
zu erleichtern und ihn bei seinem Querversatz zu begleiten, sind
die beiden Führungsrollen 22 und 23 gegenüber dem
Zentrum der Fläche
der Stange 21 derart versetzt, dass sie die Gerade entsprechend der
Fortbewegungsrichtung des Kords, die durch die Mitte der Stange
verläuft,
tangieren und zueinander in dieser Richtung versetzt sind. Obwohl
diese Anordnung vorteilhaft ist, kommt es durchaus in Betracht,
die beiden Rollen ohne Versatz zueinander anzuordnen.
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Wellen 24 und 25 mit
zueinander parallelen Achsen sind in den Enden 211 und 212 der
Stange 21 über
Kugellager 26 drehbeweglich montiert, wobei die Achsen
der Wellen 24 und 25 senkrecht zur Stange 21 sind.
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Diese
Wellen 24 und 25 tragen am Ausgang der Stange 21,
der zur Innenseite der Stange in Bezug auf die Vorrichtung zum Aufbringen
gelegen ist, eine Abdeckung 241 beziehungsweise 251.
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Die
Versatzmittel 30 umfassen zwei zueinander parallele Wellen 31 und 32,
die zur Achse XX' und damit
zur Fortbewegungsrichtung des Kords senkrecht sind, wobei sich der
Kord in den vom Körper 5 getragenen
Kugellagern 33 dreht und mithilfe eines nicht dargestellten,
gewöhnlichen
Motors angetrieben wird, der mit einer Antriebsrolle 36, 37 für jede Welle über einen
Antriebsriemen 35 verbunden ist.
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Die
Wellen 31 und 32 werden am Ausgang des Körpers 5 zum
Führungskopf 20 von
einer Abdeckung 311 beziehungsweise 321 verlängert, die
mit über
zueinander parallelen Schwingarmen 27 und 28 mit
den Abdeckungen 221 beziehungsweise 231 verbunden
sind, was für
die Übertragung
der Motorisierung auf die Wellen 24 und 25 sorgt.
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Die
Drehgeschwindigkeit der Wellen 31, 32, 24 und 25 wird
mit V3 bezeichnet.
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Die
Drehung der Wellen 31 und 32 erlaubt es beim Durchgang
des Kords, den Positionswechsel der Schwingarme 27 und 28 zu
vollziehen. Denn das Verschwenken der Schwingarme 27 und 28 um
ihre an den Abdeckungen 311 und 321 befestigte
Achse erlaubt das Dezentrieren der Stange 21 gegenüber den
Wellen 31 und 32. So beschreibt das Zentrum der
Stange 21 während
der Drehung in Projektion auf eine zur Stange parallele Ebene eine
Ellipse.
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Darüber hinaus
trägt der
Körper 5 an
seiner Seite, die parallel zur Stange 21 ist, einen Elektromagneten 38,
der eine Rückholkraft
auf die Stange 21 ausübt,
um die Schwerkraft zu kompensieren.
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Die
Mittel zum Verlegen 40 des Kords auf der Aufnahmefläche 2 umfassen
eine Verlegerolle 41, die sich frei um ihre Drehachse Y
dreht und deren äußere Rotationsfläche 410 derart
an der Aufnahmefläche 2 gelegen
ist, dass der Kord zwischen der Rotationsfläche und der Aufnahmefläche durchläuft. Die Verlegerolle 41 ist
in der Nähe
der beiden Führungsrollen 22 und 23 derart
angeordnet, dass der von diesen Rollen kommende Kord aufgenommen
wird.
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Ein
Arm 42 trägt
die Verlegerolle 41 an einem seiner Enden 420,
das andere Ende 421 des Arms ist über einen Träger 43 am
Körper 5 befestigt,
wobei der Träger
schwenkbar an einem elastischen Gelenk 45 am Körper 5 montiert
ist, um die Kraft des Aufbringens des Kords auf der rotierenden
Fläche 2 zu
garantieren.
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Im
Folgenden wird kurz auf die Funktionsweise der Aufbringvorrichtung
zur Herstellung einer Periode einer Sinuswelle des Kords unter Bezugnahme
auf die 3 und 4A bis 4D eingegangen.
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Im
Vorfeld sei gesagt, dass aufgrund der Tatsache, dass die Drehgeschwindigkeit
V2 der Aufnahmefläche 2 vorgegeben
ist, es die Steuerung der Geschwindigkeit V1 der Ausgabe des Kords
erlaubt, die Menge an geliefertem Kord pro Umdrehung der Fläche 2 festzulegen.
Wenn kein Kord vorhanden ist, hält
der Elektromagnet 38 bei rotierenden Wellen 31 und 32 außerdem die
Stange 21 mit einer festen Position der Schwingarme 27 und 28 in
Bezug auf die Abdeckungen 311 und 321 und die
Mitte der Stange wird dann in Projektion auf einer zur Stange parallelen
Ebene einen Kreis beschreiben.
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Bei
vorhandenem Kord und einer Geschwindigkeit V1 = V2 wird der Kord
geradlinig verlegt. Wenn die Geschwindigkeit V1 der Ausgabe des Kords
höher ist
als die Drehgeschwindigkeit V2 der rotierenden Fläche, übt der Kord
einen Schub auf die Stange aus, der ein Verschwenken der Schwingarme 27 und 28 erlaubt;
die Drehung der Wellen 31 und 32 sorgt für den Positionswechsel
der Schwingarme und dann wird mit dem Schub des Kords fortgefahren.
So erlaubt bei V1 größer V2 die
Drehgeschwindigkeit V3 der Wellen 31 und 32, den
Wechsel der Schwingarme 27 und 28 pro Umdrehung
der Fläche 2 und
damit die Periode der vom Kord auf der Fläche erzeugten Welligkeiten
zu bestimmen. Die Amplitude der Welligkeiten wird direkt durch die
Menge an geliefertem Kord pro Umdrehung der Fläche 2 erhalten, da
es diese Menge ist, die durch „Schieben" der Stange 21 den
Neigungswinkel der Schwingarme 27 und 28 bestimmt.
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Möchte man
die Amplitude der Welligkeiten des Kords auf der Aufnahmefläche 2 leicht
verändern,
um wie zu Beginn des Textes erwähnt,
kontinuierlich verschiedene Amplituden je nach der radialen Position
des Kords zu erhalten, genügt
es, die Menge an geliefertem Kord pro Umdrehung der Fläche 2 und damit
die Geschwindigkeit V1 zu ändern.
Die Amplitude der Welligkeiten passt sich von selbst an, wie zuvor
beschrieben. Das System lässt
sich damit sehr leicht anpassen, wenn sich die gewünschten
Welligkeiten ändern.
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Es
ist wichtig, die Beschaffenheit des Kords zu berücksichtigen. Denn wie bereits
erwähnt,
wird der Kord wie ein die Stange 21 schiebendes Element wirken
und um diese Funktion erfüllen
zu können, muss
er eine gewisse Steifheit besitzen. Diese Steifheit ist leicht zu
erhalten, wenn ein Kord aus Metall gewählt wird. Im Fall eines Textilkords
muss die Kraft des Elektromagneten erhöht werden, damit dieser eine
größere Rolle
spielt und damit er es ist und nicht mehr der Kord, der eine Richtungsänderung
der Stange 21 in der Querrichtung bewirkt.
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Die 4A bis 4D veranschaulichen
die Verschiebungen der Stange 21 bei der Herstellung einer
Periode P von Welligkeiten eines Kords C mit einer Amplitude A.
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X'', Y'' und Z'' sind als trigonometrische Achsen festzuhalten,
deren Ursprung das Zentrum der Verlegerolle 41 ist, wobei
Z'' parallel zur Drehachse der
Windeinrichtung 11 ist und die trigonometrische Richtung
berücksichtigt
wird.
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In 4A besitzen
die Schwingarme 27 und 28 eine Winkelposition
gleich null, was bedeutet, dass die Wellen 32 und 31 mit
den Wellen 24 beziehungsweise 25 fluchten; die
Position des Kords im Zentrum der Verlegerolle 41 entspricht
X'' = 0. Das ist der
Beginn der Periode.
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In 4B haben
sich die Wellen 31 und 32 um 90° gedreht,
die Schwingarme 27 und 28 befinden sich also in
einer der beiden äußersten
Positionen, die die Stange 21 einnehmen kann; die Position des
Kords entspricht X'' = A/2.
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In 4C befindet
sich der Kord wieder in einer Position X'' =
0, wobei sich die Wellen 31 und 32 um 180° gedreht
haben; die Schwingarme 27 und 28 fluchten wieder
mit den Wellen 31, 32 und 25, 24.
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In 4D schließlich haben
sich die Wellen 31 und 32 um 270° gedreht
und die Schwingarme 27 und 28 befinden sich in
der zweiten äußersten
Position der Stange 21, das heißt in Bezug auf die Achse Y'Y in der Position,
die der in 4B dargestellten Position gegenüberliegt.
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Aus
diesen Figuren wird deutlich, dass die Welligkeiten des Kords auf
der Fläche 2 durch
die Bewegungen der Stange 21 erzeugt werden.