Reifenaufbautrommel mit Spreizeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Reifenaufbaumaschine mit Karkasstrommel, die aus einem feststehenden Trommelmittelteil und zwei axial beweglichen Trommelseitenteilen besteht und die zum Formen eines Reifenrohlingeε mit einem aufblasbaren Balg versehen ist, sowie bei der zum axialen Fixieren eines Kernes des Reifenrohlings eine Spreizeinrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Reifenrohlings unter Verwendung einer Reifenaufbaumaschine mit einer Karkasstrommel, die ein feststehendes Trommelmittelteil und zwei axial bewegliche Trommelseitenteile aufweist, bei dem der Reifenrohling mindestens zeitweilig von mindestens einem aufblasbaren Balg geformt wird und bei dem zwei Kerne des Reifenrohlings mindestens zeitweilig in axialer Richtung von einer Spreizeinrichtung abgestützt werden.
Eine derartige Reifenaufbautrommel ist aus der EP 0 468 580 Bl bekannt. Bei der bekannten Trommel weist die Spreizeinrichtung eine Vielzahl von Spreizsegmenten in Form von Kipphebeln auf, die im angewinkelten,
gespreizten Zustand eine unterbrochene, lückenhafte axiale Druck- oder Stützfläche für den Reifenwulst ergeben. Durch die unterbrochene Druckfläche besteht die Gefahr, daß die Gummilagen um den Kern nicht gleichmäßig genug an den Kern und den Kernreiter angedrückt werden und daß es dadurch zu Lufteinschlüssen kommt, so daß der so hergestellte Reifen nicht den geforderten Anforderungen genügt und als Ausschuß ausgeschieden werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Reifenaufbautrommel zu schaffen, mit der die genannten Lufteinschlüsse vermieden und ein materialmäßig hochwertiger Reifenrohling hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spreizeinrichtung als ein ungeteiltes ringförmiges Fixierelement ausgebildet ist, das aus einem elastisch verformbaren Material besteht, daß das Fixierelement in axialer Richtung einseitig in Richtung auf das Trommelmittelteil befestigt ist und daß der dem Mittelteil abgewandte Bereich des Fixierelementes quer zu einer Längsachse des Trommelmittelteües positionierbar angeordnet ist.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß Lufteinschlüsse bei der Herstellung der Reifenrohlinge vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Spreizeinrichtung ein ungeteiltes ringförmiges Fixierelement aus einem elastisch verformbaren Material verwendet wird, daß der dem Trommelmittelteil abgewandte Bereich des Fixierelementes bei einer
Verfahrbewegung des Trommelseitenteiles in Richtung auf das Trommelmittelteil quer zu einer Längsachse des Trommelmittelteiles positioniert wird und daß während der Positionierung des Fixierelementes mindestens bereichsweise eine homogene elastische Verformung des Fixierelementes durchgeführt wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ist der Spreizring bei einer bevorzugten Ausführungsform winkelförmig mit einem parallel zur Oberfläche des Trommelseitenteils verlaufenden Schenkel und einem senkrecht zur Trommelachse verlaufenden, mit dem Trommelseitenteil verbundenen Schenkel ausgebildet. Ebenfalls erweist es sich als vorteilhaft, daß zwischen den beiden Schenkeln vorzugsweise eine Reduzierung der Materialdicke vorgesehen ist, um das Spreizen des Ringes nach außen zu erleichtern.
Das innere Ende des Balges verläuft nach einer Weiterbildung der Erfindung an der Befestigungsstelle an dem Trommelseitenteil unter einem spitzen Winkel gegenüber der Trommelachse bzw. der Trommeloberfläche, damit der Balg bei gespreiztem bzw. aufgeweitetem Spreizring einen möglichst knickfreien Verlauf hat.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Breite eines verwendeten Spannrings geringer als die Breite der Drucksegmente an ihrem Kopfteil ist . Dadurch kann der Spreizring mit einer unteren bzw. inneren Fläche seines flanschartigen Ringteils bis in eine vollständig gespreizte Position auf Metall, also einer glatten Gegenfläche, gleiten.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Drucksegmente von einem Ringkolben
mit konisch ausgebildeter Druckfläche nach außen drückbar sind, wobei der Ringkolben an seiner von der Druckfläche abgewandten Kolbenfläche mit Zugfedern verbunden ist, die den Ringkolben in seine Grundstellung ziehen. Mit dieser Maßnahme kann der empfindliche Bereich der Drucksegmente von Federn freigehalten werden.
Zur Realisierung einer mechanischen Steuerung der Funktion der Spreizeinrichtung wird vorgeschlagen, daß die Spreizeinrichtung mindestens einen Teil aufweist, daß in Kontakt mit einer konischen Fläche des zugeordneten Trommelseitenteils angeordnet ist.
Zur Gewährleistung einer sicheren Fixierung des Balges während der Formung des Reifenrohlings wird vorgeschlagen, daß der Balg mit seinem von der Trommelmitte abgewandten Ende im zugeordneten Trommelseitenteil befestigt ist.
Eine optimale Abstützung und Formung kann dadurch erfolgen, daß der Balg mit seinem der Trommelmitte zugewandten Ende den Spannring und zumindest teilweise die Spreizeinrichtung bedeckt .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Aufbautrommel in einem Längsschnitt, und zwar in der linken Hälfte in der Grund- oder Aufnahmestellung und in der rechten Hälfte mit aktiviertem Kernspannring und aufgeblasenem Seitenwandaufrichtbalg ,
Fig. 2 das in Fig. 1 in der linken Hälfte dargestellte, äußere Trommelseitenteil in der
Grund- oder Aufnahmestellung in einem auszugsweisen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 das in Fig. 1 in der rechten Hälfte dargestellte, innere Trommelseitenteil mit aktiviertem Kernspannring und aufgeblasenem Seitenwandaufrichtbalg, in einem auszugsweisen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 das Trommelseitenteil gemäß Fig. 3 in einem weiter vergrößerten Maßstab
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Fig. 5 eine alternative Antriebseinrichtung für die den Druck- oder Spannring aufweitende Spannhülse in einem Längsschnitt in vergrößertem Maßstab.
Die Aufbautrommel (1) , die im folgenden auch nur als Trommel bezeichnet wird, weist eine Hohlwelle (2) auf, die an einem Ende über einen Flansch (3) an einem Antriebskopf (4) in einem nicht dargestellten Maschinengestell oder -Ständer gelagert ist. In der Trommelmitte (M) befindet sich auf der Hohlwelle (2) ein scheibenförmiger Halter (5) , um den das hohlzylindrische Trommelmittelteil (6) angeordnet ist. Für verschiedene Reifengrößen können verschieden breite Trommelmittelteile (6) eingebaut werden.
Rechts und links bzw. vor und hinter dem Trommelmittelteil (6) ist je ein Trommelseitenteil (7) , (8) auf der Hohlwelle (2) angeordnet.
Jedes Trommelseitenteil (7) , (8) weist einen Grundkörper (9) , eine mit diesem verbundene Buchse (10) und eine Flanschbuchse (11) auf, die auf der Hohlwelle (2) axial gleitbar gelagert sind. An der Flanschbuchse
(11) ist ein hülsenförmig ausgebildetes sog. Register
(12) mit einem Flansch (13) und einem trommelartigen Tragzylinder (14) befestigt, der das Register am Umfang teilweise umfaßt.
Zwischen dem Register (12) und dem zugehörigen Flansch
(13) befinden sich gleichmäßig am Umfang verteilt eine Vielzahl radial verlaufender Führungen, in denen jeweils ein Drucksegment (15) gleitbar geführt ist. Die aus einem Kopfteil (15') und einem Stempel (15") bestehenden Drucksegmente (15) sind von einem flexiblen Druck- oder Spannring (16) umgeben, der die Drucksegmente in die in Fig. 1, linke Hälfte, und in Fig. 2 dargestellte, zur Trommelachse (17) gerichtete innere Grundposition drückt. Die Drucksegmente (15) werden zusätzlich durch eine Ringfeder (18) in ihre innere Position gedrückt.
Zwischen der zylindrischen Innenfläche (48) des Registers (12) und der zylindrischen Außenfläche (49) der Buchse (10) ist eine in ihrem Längsschnitt keilförmig ausgebildete Spannhülse (19) , im folgenden auch nur kurz mit Hülse bezeichnet, mit kegelεtumpfförmiger, konischer Druckfläche (20) axial gleitbar geführt. Die Druckfläche (20) hat Flächenkontakt mit entsprechend geneigten Druckflächen am inneren Ende der Stempel (15") der Drucksegmente (15) . Die Hülse (19) ist an den Kolbenstangen (21) von Pneumatikzylindern (22) befestigt, die wiederum an der äußeren Stirnfläche der Flanschbuchse (11) befestigt sind. Auf dem Grundkörper (9) ist ein Schiebering (23)
axial gleitbar gelagert.
Durch einen Außenflansch (24) des Grundkörpers (9) und eine im Durchmesser reduzierte zylindrische Außenfläche des Grundkörpers (9) sowie einen Innenflansch (25) des Schieberings (23) und eine dem Durchmesser des Außenflansches (24) angepaßte zylindrindrische Innenfläche des Schieberings (23) ist eine ringförmige Zylinderkammer bzw. ein Zylinderringraum (26) gebildet, die bzw. der von außen durch eine Leitung (27) mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Dabei setzt sich die Leitung (27), wie beispielsweise in Fig. 1 und teilweise in Fig. 4 dargestellt, aus Leitungsabschnitten zusammen, die durch die Flanschbuchse (11) , die Buchse (10) und den Grundkörper (9) realisiert sind.
An dem Schiebering (23) sind ein Befestigungsring (28) und ein sogenannter Korb (29) befestigt. Der Korb weist außen ein zylindrisches Ringteil (30) auf, dessen Außendurchmesser dem des Trommelmittelteils (6) entspricht. Zwischen dem Schiebering (23) dem Korb
(29) mit dem Ringteil (30) ist der eine Wulstrand (31') eines aufblasbaren Seitenwandaufrieht- und -umschlagbalges (31) eingespannt, der in der Fachwelt weitgehend als Turn-up-Balg, abgekürzt T.U.B., bekannt ist und im folgenden auch nur kurz als Balg bezeichnet wird. Der andere Wulstrand (31") des Balges (31) ist zwischen einem Außen- oder Ringflansch (32) des Registers (12) und dem Tragzylinder (14) eingespannt. Zum Aufblasen des Balges (31) ist eine Leitung (33) durch die Flanschbuchse (11) und das Register (12) vorgesehen.
An dem Schiebering (23) ist außerdem ein an seinem
Umfang ununterbrochener Spreizring (34) aus einem elastisch verformbarem Matrial, z.B. Polyurethan, angeordnet. Dieser Spreizring weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt mit einem stegartigen Fußteil (35) und ein äußeres flanschförmiges Ringteil (36) auf. Das Fußteil (35) ist durch den Befestigungsring (28) an dem Schiebering (23) festgeklemmt. Das Ringteil (36) ist in einem unbelasteten Zustand bzw. in der in Fig. 2 dargestellten Grundstellung mit einer konzentrisch zur Tommelachse (17) ausgebildeten Außenfläche versehen. An der Innenseite kann zwischen dem Fußteil (35) und dem Ringteil (36) eine Materialschwächung in Form einer Innennut oder Ausnehmung (37) vorgesehen sein.
In der in Fig. 1, links, und Fig. 2 dargestellten Grundstellung liegt das vom Fußteil (35) abgewandte Ende des Ringteils (36) auf einer konischen Stützfläche (38) des Flansches (13) auf und die äußere Umfangsflache des Spreizringes (34) bzw. dessen Ringteils (36) ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet .
Innerhalb der Hohlwelle (2) ist, relativ zu dieser drehbar, eine Kugelumlaufspindel (39) angeordnet. Die Spindel (39) besitzt zwei Teile (391), (39") mit entgegengesetzter Steigung, auf denen jeweils eine entsprechende Kugelumlaufmutter (40'), (40") läuft. Die äußeren Umfangsflachen der Kugelumlaufmuttern (40 ' ) bzw. (40") können sich dabei an der Innenfläche eines zylindrischen Hohlraums (41) innerhalb der Hohlwelle (2) abstützen. Die Kugelumlaufmuttern (40') bzw. (40") sind jeweils mit einem Keil (42) verschraubt, der in eine axial ausgerichtete Führungsnut (43) eingreift, so daß die Kugelumlaufmuttern (40') bzw. (40") gegenüber der Hohlwelle (2) zwar axial verschieblich, aber
verdrehtest gelagert sind. Die Keile (42) weisen eine Ausnehmung auf, in die ein am Grundkörper (9) befestigter Mitnehmerzapfen (44) eingreift, so daß auch der Grundkörper der Trommelseitenteile (7) , (8) gegenüber der Hohlwelle (2) und dem Trommelmittelteil (6) axial verschieblich und verdrehfest gelagert ist.
Im folgenden wird die Funktion der Aufbautrommel im Zusammenhang mit der Herstellung eines Reifenrohlings mit der beschriebenen Aufbautrommel erläutert, wobei einige Einzelheiten lediglich wegen des Zusammenhangs erwähnt werden, in dem die Erfindung steht.
Zum Reifenaufbau werden Materialstreifen aus Seitenwänden, Innenseele und in der Fachwelt weitgehend als Bodyply bezeichnete Lagen für den karkasseitigen Teil des Reifenrohlings der Trommel (1) tangential zugeführt. Nach dem Ansetzen der Streifen dreht sich die Trommel (1) um die eigene Achse (17) und wickelt die Streifen auf, deren Länge derart zugeschnitten ist, daß sie der Umfangslänge der Trommel entspricht.
Danach werden die ringförmigen Kerne (K) mit Kernreitern von außen axial über die Trommel (1) plaziert. Die Pneumatikzylinder (22) drücken den konisch ausgebildeten Spannring (19) zur Trommelmitte (M) , wie dies beispielsweise in Fig. 1, rechte Hälfte, und Fig. 3 dargestellt ist. Der Spannring (16) wiederum drückt die Drucksegmente (15) nach außen, wodurch der Spannring (16) an den jeweiligen Kern (K) mit Kernreitern gedrückt wird und diesen in seiner Lage relativ zum Tragzylinder (14) fixiert. Dabei sind die Kopfteile (15') der Drucksegmente (15) an ihrer äußeren Umfangsflache mit einer Nut ausgebildet, so daß die Kerne (K) mit Kernreitern sowie das Karkassmaterial kraft- und formschlüssig fixiert werden. Dies ist
insbesondere in Fig. 1, rechte Hälfte, dargestellt.
Nach dem Fixieren der Kerne (K) mit Kernreitern werden gleichzeitig die Grundkörper (9) mit den kompletten Trommelseitenteilen (7, 8) durch Drehen der Kugelumlaufspindel (39) zur Trommelmitte (M) gefahren und die Zylinderringräume (26) durch die Leitung (27) mit Druck beaufschlagt, wodurch der Schiebering (23) mit dem Spreizring (34) auf dem Grundkörper (9) von der Trommelmitte (M) weg bewegt wird. Dabei gleitet der Ringteil (36) des Spreizrings (34) auf der Stützfläche (38) des Flansches (13) ebenfalls zur Trommelmitte (M) und wird dabei zwangsweise radial nach außen in die in Fig. 1, rechte Hälfte, und Fig. 4 dargestellte Position aufgerichtet . Hierbei wird das aufgewickelte Karkassmaterial, welches über dem Trommelmittelteil (6) plaziert ist und durch die Kernspannringe (16) gehalten wird, aufgewölbt. Der so gebildete Hohlraum zwischen dem Trommelmittelteil (6) und dem Karkassmaterial wird zusätzlich mit Druckluft beaufschlagt und das Karkassmaterial so bombiert.
Die Seitenwandaufrieht- und -umschlagbälge (Turn-up- Bälge) (31) werden durch die Leitung (33) aufgeblasen und die Materialkanten (45) der Seitewände, die im aufgewickelten Zustand flach auf den Bälgen aufliegen, werden dabei durch die Bälge (31) senkrecht zur Trommelachse (17) nach oben umgeschlagen (vgl. Fig. 4) und durch eine separate, nicht dargestellte, Andrückvorrichtung an die Innenseele des Reifenrohlings angedrückt. Hierdurch wird eine präzise Formgebung gewährleistet. Die dabei auftretenden Kräfte, die durch den jeweiligen Seitenwandaufrieht- und umschlagbalg (Turn-up-Balg) (31) auf die Kerne (K) mit Kernreitern wirken, sowie die Kräfte, die von der Andrückvorrichtung auf den aufgeblasenen Balg ausgeübt
werden, werden von dem aus einem Stück gebildeten Spreizring (34) aufgenommen. Durch dessen ununterbrochene, glatte Außenfläche findet ein flächenmäßig gleichmäßiges Andrücken der Materialkanten (45) der Seitenwände an die Innenseele statt, wodurch eine gute Materialverbindung ermöglicht wird. Nach dem Bombiervorgang werden die Seitenwandaufrieht- und umschlagbälge (31) wieder entlüftet und die Drucksegmente (15) durch Zurückziehen der keilförmig ausgebildeten Spannhülse (19) und der Wirkung des Spannringes (16) und der Ringfeder (18) in die zurückgezogene Grundstellung zurückbewegt.
Außerdem wird der Schiebering (23) mit dem Spreizring (34) durch Vakuumbildung in dem Zylinderringraum (26) und durch die Eigenspannung im Spreizring (34) auf dem Grundkörper (9) zur Trommelmitte (M) hin verschoben. Dabei gleitet das Ringteil (36) des Spreizrings (34) an der Stützfläche (38) des Flansches (13) nach innen zurück, bis der Spreizring (34) seine in Fig. 1, linke Hälfte, und Fig. 2 dargestellte Grundstellung wieder erreicht hat. In dieser Position des Spreizrings und der übrigen Trommelteile kann der Reifenrohling zum Einbringen in eine Reifenheizpresse von der Reifenaufbautrommel (1) entnommen werden.
An Stelle der Pneumatikzylinder (22) gemäß Fig. 3 kann die Einrichtung für das Betätigen der konisch ausgebildeten Spannhülse (19) auch den nachstehend, in Anlehnung an Fig. 5 beschriebenen Aufbau aufweisen. Die Spannhülse mit der konischen Druckfläche (20) ist als Ringkolben (19') mit mindestens je einem äußeren und inneren Dichtring (46) bzw. (47) ausgebildet, wobei die Dichtringe den Ringkolben einerseits gegen die hohlzylindrische Innenfläche (48) des Registers (12) und andererseits gegen die zylindrische Außenfläche
(49) der Buchse (10) abdichten. Die von der Trommelmitte (M) wegweisende und senkrecht zur Trommelachse (17) ausgerichtete ebene Fläche des Ringkolbens (19') dient dabei als Kolbenfläche eines - pneumatisch gesehen - einfachwirkenden Ringkolbenzylinders mit der ringförmigen Zylinderkämmer
(50) .
An der ebenen Fläche sind, gleichmäßig am Umfang verteilt, mehrere Gewindeköpfe (51) in den Ringkolben
(19') eingeschraubt, an deren äußerem Ende jeweils ein Ende einer Zugfeder (52) befestigt ist. Das andere Ende der Zugfedern (52) ist jeweils an einem Gewindekopf (53) befestigt, der an einer Stirnwand eines hohlzylindrischen Gehäuses (54) befestigt ist. Das hohlzylindrische Gehäuse (54) weist an seinem anderen offenen Stirnende einen Flansch auf, mit dem es, parallel zur Trommelachse (17) , an der Flanschbuchse (11) befestigt ist. In der Ruhestellung wird der Ringkolben (19') von den Zugfedern (52) in seiner von der Trommelmitte (M) entfernten Endstellung gehalten. Über den Umfang gesehen sind zwischen den Gehäusen (54) Leitungen (55) durch die Flanschbuchse
(11) angeordnet, die in die Zylinderkammer (50) münden. Dies ist beispielsweise in Fig. 1, links unten veranschaulicht .
Zur Betätigung des Ringkolbens (19') wird Druckluft durch die Leitungen (55) in die ringförmige Zylinderkämmer (50) gegeben, wodurch der Ringkolben
(19') zur Trommelmitte (M) hin gedrückt wird, in welcher Stellung die Drucksegmente (15) nach außen gedrückt und der Spannring (16) zur Erfassung des Kerns
(K) expandiert wird. Um den Spannring (16) in seine Ruhe- oder Ausgangsstellung zurückzubringen, wird der Druck in der Zylinderkammer (50) abgebaut und die
Zugfedern (52) ziehen den Ringkolben (19') wieder in seine von der Trommelmitte (M) entfernte Endstellung zurück.