WO2016184446A1 - Andrückeinrichtung für reifenaufbaumaschinen - Google Patents

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WO2016184446A1
WO2016184446A1 PCT/DE2016/000135 DE2016000135W WO2016184446A1 WO 2016184446 A1 WO2016184446 A1 WO 2016184446A1 DE 2016000135 W DE2016000135 W DE 2016000135W WO 2016184446 A1 WO2016184446 A1 WO 2016184446A1
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WO
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pressing device
tire
zones
building machine
tire building
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PCT/DE2016/000135
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English (en)
French (fr)
Inventor
André ARENDS
Jan-Sören MEYERMANN
Albert MILCZAREK
Original Assignee
Harburg-Freudenberger Maschinenbau Gmbh
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Publication date
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Priority to EP16721064.0A priority patent/EP3297815A1/de
Priority to US15/575,003 priority patent/US10792878B2/en
Priority to KR1020177033184A priority patent/KR102401680B1/ko
Priority to BR112017022900A priority patent/BR112017022900A2/pt
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00—Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/06—Pneumatic tyres or parts thereof (e.g. produced by casting, moulding, compression moulding, injection moulding, centrifugal casting)
    • B29D30/08—Building tyres
    • B29D30/20—Building tyres by the flat-tyre method, i.e. building on cylindrical drums
    • B29D30/28—Rolling-down or pressing-down the layers in the building process

Definitions

  • the invention relates to a pressing device for tire building machines, comprising a pressure roller axis and a plurality of disc elements and at least one force application device for realizing a force on at least one of the disc elements.
  • the manufacture of a tire for example for vehicles such as cars or motorcycles, is an extremely complex process that consists of a variety of manufacturing and process steps. The reason for this is the complicated tire structure consisting of a considerable number of different individual components. In addition, this variety of components under pressure and temperature, the so-called vulcanization must be connected to each other. Not only the finished tire as the end product of the tire manufacturing process, but also the green tire is a highly complex component consisting of many semifinished elements. Due to the multi-layered structure, the individual components must be assembled first and before a vulcanization process, ie the tire components are size separated and fed position, position, orientation exactly a carcass drum, which is located within a tire building machine. In this way, the green tire is prepared and prepared for vulcanization.
  • tire components are designed as sheet and / or sheet semi-finished products: various rubber compounds and rubber-based composite materials, textile fabrics or textile cord, steel belt fabrics and rubber-coated bead cores.
  • partial ply servers are used within a tire building machine.
  • pressure rollers serve in particular within tire building machines for realizing a pressing force on the individual components, which are present as sheet-like or sheet-like materials or semi-finished products prior to the production step of the vulcanization and are combined to form a semi-finished tire within the tire building machine.
  • individual components which are present as sheet-like or sheet-like materials or semi-finished products prior to the production step of the vulcanization and are combined to form a semi-finished tire within the tire building machine.
  • core filler wedge strips, side strips and other elements may be pressed.
  • pressure rollers are used for pressing, for example, web and sheet-like materials of the same and or different thickness, profiles and elasticities, which is initiated by an acting pressing force.
  • This will be the geometric conditions of a pressure roller as a rotationally symmetric component following a surface pressure along a - comparatively to the diameter of the pressure roller narrow - applied linear contact surface.
  • pressure rollers In order to provide pressure rollers, in particular in the context of tire building machines or for the tire manufacturing process, which enable either a uniform pressing force even with different thickness dimensions and, or profiled surfaces or specifically to produce locally different surface pressures, pressure rollers have been constructed whose cylindrical surface by a plurality of each other and in radial direction movable elements, so-called disc elements or ring elements are formed, which make it possible to adapt the surface contour of the pressure roller to the geometric conditions of the material to be pressed in terms of thickness and, or contour. In this way, the surface pressure along the contact line either evened or targeted a surface pressure gradient can be introduced.
  • the disk elements are preferably mounted and functionally coupled such that, in addition to the radial mobility, there is at least one rotational degree of freedom with respect to the pressure roller axis.
  • At least one or a group of disc elements with a defined force in Direction of the material to be pressed on causes on the one hand the radial component of movement of the disk element and on the other hand the resulting surface pressure acting on the material to be pressed by the disk element and the respective contact surface.
  • Pressure rollers with a plurality of disc elements and the ability to apply the defined force for each individual disc element by means of suitable, separate force application devices have the advantage that locally different surface pressures can be introduced into the pressure material and / or very accurately adjustable surface pressure gradients can be realized over the contact line.
  • pressure rollers in this constructive design have high costs due to the complicated structure and the large number of force application devices required and are both prone to failure and maintenance-intensive.
  • the teaching of the invention recognizes that these goals can be achieved by a clever combination of Kraftbeetzschlagungs foundeden for individual and group-wise disk elements. Furthermore, the invention proposes to improve the deformation rigidity of the pressure roller local and releasable connection techniques.
  • the invention reduces the design effort and simultaneously increases the deformation stiffness by a combination of individual and group summarized kraftbeetzschlagbaren disc elements.
  • the areas of the semi-finished tire web, which make locally high or changed surface pressures required with a pressure roller constructed in accordance with the invention, comprising different zones equipped with disc elements, pressed, which are each kraftbeaufschlagbar individually or in groups.
  • Such areas are present in conventional tire structures especially at the transition points of tire walls and tire tread areas. Special or particularly pronounced profile geometries on the tire tread may also require special surface pressure values.
  • the invention provides that at least two zones are realized within a pressure roller.
  • a first zone is formed by one or a plurality of disc elements, which opens the possibility by at least one Kraftbeaufschlagungs worn, each act on a single disc element with a definable force.
  • the second zone is formed by a plurality of disc elements, which opens the possibility by at least one force application device to apply the plurality of disc elements as a group together with a definable force.
  • a group ie a plurality of disk elements
  • it is intended to realize the force application device by means of an elastic pressure hose which is pressurized by means of a compressible medium and the group of disks benimplantationn uniformly subjected to force, which is supported by the resulting radial displaceability of each disc element in this zone area a uniform surface pressure along the linear contact surface of the pressure roller zone and semi-finished tire web.
  • pressure rollers which have more than two zones.
  • Semi-finished tire webs are typically three-stranded across their web width following the later shape of the finished tire, with the two web outer strands representing the sidewalls of the tire and the center strand representing the tire tread.
  • the teaching of the invention therefore provides, in one embodiment, pressure rollers for use in tire building machines which have at least three zones.
  • the three pressure roller zones can each have the same or differing force application devices, with at least both equal and unequal forces being adjustable in magnitude.
  • the invention recognizes further advantages through the use of further zones in the pressure roller assembly.
  • the outer, ie the side walls of the finished tire forming strands have significantly thinner wall thicknesses, as the tire tread forming the center strand.
  • the transition regions of the strands to each other are therefore characterized by significant thickness jumps, which often make a special expression of the surface pressure gradient required to achieve optimal connection results of the web layers.
  • the invention provides five-zone pressure roller assemblies, i. at the level of the strand transition areas, in addition to the zones for the sidewalls and the tread of the later tire, zones are provided which support these particular manifestations of the surface pressure gradient.
  • the respective zones in the strand transition regions can be subdivided once again and also repeatedly into zones in order to be able to initiate even more precise surface pressures at specific points in the tire semi-finished product web. It is intended to provide pressure rollers which have up to eleven zones.
  • the force application devices can be provided either outside or inside the pressure roller.
  • the disc elements are preferably subjected to force, via contact means, opposite the contact surface between the pressure roller and the web material, without their rotational degree of freedom being restricted.
  • the disk elements are preferably on the inside and facing the contact surface between the pressure roller and the Web material force applied via contact means, which also leave the rotational degree of freedom of the disc elements untouched.
  • the invention provides for the arrangement of the force application devices within the pressure roller.
  • the axis of the pressure roller is preferably formed as a center of rotation for the disk elements at least partially by the Kraftbe aufschlagungs Sken or their elements.
  • the arrangement of the Kraftbeaufschlagungs arise at least in the areas of the adjacent zones and, or individual Kraftbeaufschlagungs noticeden to each other contact points that must be connected in a suitable manner and preferably releasably in order to fulfill the function as Andrückrollenachse.
  • the pressure roller axis must be designed so that the highest possible bending stiffness is supported.
  • the invention provides the right-angled or quadrangular cross-sectional configuration of the pressure roller axis in order to advantageously utilize the deformation resistance, in particular bending, which is very high as a result of the resultant structural strength.
  • the rectangular cross section is provided and aligned relative to the main load direction such that the longer side edges lie parallel to the resultant force action line.
  • the invention provides at the parallel to the resultant line of action side edges of rectangular or square Andrückrollenachsen in the areas of the contact points of the adjacent zones and, or individual Kraftbeaufschlagungsurbanen each other before annular grooves into which reinforcing rings can be inserted.
  • the flexural rigidity is improved even if it is a clearance of the joining partners.
  • the improvements, ie reduction of deformation under load, can be up to a factor of 6 compared to non-reinforcing connection techniques by the reinforcing rings inserted with clearance fit into the annular grooves.
  • connection partners at the contact point are radially displacing the joining partners relative to one another about the play's displacement path.
  • the connection partners with their front shoulders on each other and force and form fit of the reinforcing ring is set within the annular groove, resulting from the then present favorable spacing ratios of the neutral phase compared to the highly loaded tensile / pressure areas in the edge regions of Andrückrollenachse considerably reduced Voltage peaks and a deviating from the rectangular orientation of the resulting stress tensor.
  • FIG. 2 shows two zones of a pressure roller axis in a perspective view with different force application devices and the illustration of some exemplified disc elements, 3 two zones of a pressure roller axis in a perspective view with different Kraftbeaufschlagungs boots and the illustration of a plurality of disc elements in section,
  • FIG. 4 shows exemplary contact points between force application devices within a zone in a perspective view and detail enlargement
  • FIG. 6 shows an embodiment of the pressure roller with different zones in a perspective sectional view
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the pressure roller axle with different zones and annular groove reinforcement ring connections in a three-dimensional representation.
  • FIG. 1 shows the adjacent region of two zones (Z1, Z2) of a pressure roller axis (110) with the resulting zone contact point (141) in a sectional representation.
  • the force application devices of the zones are illustrated.
  • FIG. 2 shows two zones (Z1, Z2) of a pressure roller axis (110) in a perspective view with different force application devices (120) and the illustration of some disk elements (130) shown by way of example.
  • the cross section of the pressure roller axis (1 0) is executed in this embodiment rectangular with beveled edges.
  • FIG. 3 shows two zones (Z1, Z2) of a pressure roller axis (110) in a perspective view with different force application devices (120) and a plurality of disc elements (130) in an end position after the application of force by at least a portion of the intended Kraftbeetzyerungs sexualen (120).
  • FIG. 4 depicts exemplary contact points (140) and force application contact points (142) between force application devices (120) within a zone of a pressure roller axis (110) in a perspective representation and an enlarged detail.
  • FIG. 5 shows the annular groove reinforcing ring connections (150) at contact points (140) of a pressure roller axle (10) in a perspective view.
  • contact points (140) lie parallel to the resultant force action line, side edges of the pressure roller axis (110) are provided with annular grooves into which the reinforcing rings can be inserted.
  • Figure 6 includes an embodiment of the pressure roller (100) with different zones in a perspective sectional view.
  • it is intended to provide the zones in a modular manner with force applying means (120). If cylinders (122) are provided, it is possible to reduce the cylinder density per zone and fill the vacant spaces by place modules (123) according to the present requirements, the characteristic, formation and gradient of the surface pressure along the contact line of the pressure roller (100) to semi-finished tire material ,
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the pressure roller axle (110) with different zones and annular groove reinforcement ring connections in a three-dimensional representation.
  • Zones Z1 to Z5 are matched in their position and training on the preferably three strands of the tire semi-finished product track and their transition areas and equipped with suitable Kraftbeierschlagungs drivingen (120, 121, 122). Zones Z1 and Z5 are opposite the outer strands, i. the later side walls of the finished tire arranged. Due to the desired uniform surface pressure hoses (121) are used in preferably elastic design as Kraftbeaufschlagungs promoteden. By the pressurization of the hoses (121), the force is applied to the disc elements (130), which in turn initiate the surface pressure at the contact line to the semi-finished tire web.
  • Zone Z3 is opposite the middle strand, i. the later tire tread arranged. Again, uniform surface pressures are required, so that in turn hoses (121) are used in preferably elastic design as Kraftbeetzschungs Anlagenen.
  • the zones Z2 and Z4 are provided at the height of the transition zones.
  • the transition regions of the strands to each other are characterized by significant thickness jumps, which require a special expression of the surface pressure gradient in order to achieve optimum connection results of the web layers.
  • a plurality of modular cylinders (122) are provided in zones Z2 and Z4, which can be controlled individually or in groups.
  • the zones Z2 and Z4 are divided once again and four times each, so that the Z2 and Z4 each have four zones.
  • the pressure roller axle (1 0) therefore has a total of eleven zones.
  • the annular groove reinforcing ring connections (150) according to the invention are provided because the correspondingly high bending load in these areas requires a particularly deformation-resistant connection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Andrückeinrichtung für Reifenaufbaumaschinen, aufweisend eine Andrückeinrichtungsachse sowie eine Mehrzahl von Scheibenelementen (130) und wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung (120) zur Realisierung einer Krafteinwirkung auf wenigstens eine der Scheibenelemente (130), wobei die Andrückeinrichtung in wenigstens zwei Zonen (Z1, Z2) unterteilt ist und die Zonen mit verschiedenartigen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen ausgestattet sind, sodass bereichsweise eine vergleichmäßigte Flächenpressung oder ein Flächenpressungsgradient durch die Mehrzahl von Scheibenelementen (130) in eine Reifenhalbzeugbahn eingebracht werden kann.

Description

Andrückeinrichtung für Reifenaufbaumaschinen
Die Erfindung betrifft eine Andrückeinrichtung für Reifenaufbaumaschinen, aufweisend eine Andrückrollenachse sowie eine Mehrzahl von Scheibenelementen und wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung zur Realisierung einer Krafteinwirkung auf wenigstens eine der Scheibenelemente.
Die Herstellung eines Reifens, beispielsweise für Fahrzeuge wie Autos oder Motorräder, ist ein extrem aufwändiger Prozess, der aus einer Vielzahl von Herstellung- und Prozessschritten besteht. Ursächlich dafür ist der komplizierte, aus einer erheblichen Zahl von verschiedenen Einzelkomponenten bestehende Reifenaufbau. Hinzu kommt, dass diese Vielzahl von Komponenten unter Druck- und Temperatureinwirkung, der sogenannten Vulkanisierung miteinander verbunden werden müssen. Nicht nur der fertige Reifen als Endprodukt des Reifenherstellungsprozesses, sondern bereits der Reifenrohling ist ein hochkomplexes und aus vielen Halbzeug- ele- menten bestehendes Bauteil. Infolge des vielschichtigen Aufbaus müssen die Einzelkomponenten zunächst und vor einem Vulkanisierungsvorgang zusammengefügt werden, d.h. die Reifenkomponenten werden größenrichtig vereinzelt und lage- , positions-, orientierungsgenau einer Karkasstrommel zugeführt, die sich innerhalb einer Reifenaufbaumaschine befindet. Auf diese Weise wird der Reifenrohling hergestellt und für die Vulkanisierung vorbereitet.
Viele der Reifenkomponenten sind als bahn- und, oder bogenförmige Halbzeuge ausgebildet: Verschiedene Gummimischungen und kautschukbasierende Kompositwerkstoffe, Textilgewebe bzw. Textilkord, Stahlgürtelgewebe und kautschukummantelte Wulstkerne. Um diese bahn- und, oder bogenförmige Halbzeuge der Karkasstrommel zuzuführen werden innerhalb einer Reifenaufbaumaschine teilweise Lagenserver verwendet.
Im Rahmen der Reifenherstellung dienen Andrückrollen insbesondere innerhalb von Reifenaufbaumaschinen zur Realisierung einer Presskraft auf die einzelnen Komponenten, die vor dem Herstellungsschritt der Vulkanisation als bahn- oder bogenförmige Werkstoffe bzw. Halbzeuge vorliegen und innerhalb der Reifenaufbaumaschine zu einem Reifenhalbzeug zusammengelegt werden. Neben den eigentlichen Reifenkomponenten können auch Kernfüller, Keilstreifen, Seitenstreifen und weitere Elemente angedrückt werden müssen.
Grundsätzlich dienen Andrückrollen zum Andrücken von beispielsweise bahn- und bogenförmigen Materialien gleicher und, oder unterschiedlicher Dicke, Profile und Elastizitäten, welche durch eine einwirkende Presskraft initiiert wird. Dazu wird den geometrischen Gegebenheiten einer Andrückrolle als rotationssymmetrisches Bauteil folgend eine Flächenpressung entlang einer - vergleichsweise zum Durchmesser der Andrückrolle schmalen - linienförmigen Kontaktfläche aufgebracht.
Ein besonderes Problem besteht, wenn wie bei der Reifenproduktion häufig vorliegend, die anzudrückenden Komponenten ungleiche Dickenabmessungen und, oder eine profilierte Oberfläche aufweisen. Infolge der linienförmigen Kontaktfläche über der Bahnbreite in Verbindung mit lokal ungleichen Dickenabmessungen und, oder profilierten Oberflächen kommt es partiell zu extrem hohen Flächenpressungen, die gegebenenfalls zulässige Grenzwerte übersteigen und das Halbzeug schädigen o- der zerstören können.
Um insbesondere im Umfeld von Reifenaufbaumaschinen beziehungsweise für den Reifenherstellungsprozess Andrückrollen bereitzustellen, die entweder eine gleichmäßige Presskraft auch bei unterschiedlichen Dickenabmessungen und, oder profilierten Oberflächen ermöglichen oder gezielt lokal unterschiedliche Flächenpressungen zu erzeugen, sind Andrückrollen konstruiert worden, deren Zylinderfläche durch eine Mehrzahl von zueinander und in radialer Richtung beweglichen Elementen, sogenannten Scheibenelementen oder Ringelementen gebildet sind, die es ermöglichen, die Oberflächenkontur der Andrückrolle den geometrischen Gegebenheiten des anzudrückenden Materials hinsichtlich Dicke und, oder Kontur anzupassen. Auf diese Weise kann die Flächenpressung entlang der Kontaktlinie entweder vergleichmäßigt oder gezielt ein Flächenpressungsgradient eingebracht werden. Vorzugsweise sind die Scheibenelemente derart gelagert und funktionstechnisch gekoppelt, dass zusätzlich zu der radialen Beweglichkeit wenigstens ein rotatorischer Freiheitsgrad bezüglich der Andrückrollenachse vorliegt.
In Abhängigkeit von der erforderlichen Andrückcharakteristik ist es erforderlich, wenigsten eine oder eine Gruppe von Scheibenelementen mit einer definierten Kraft in Richtung des anzudrückenden Materials zu beaufschlagen. Die jeweils auf ein Scheibenelement wirkende Kraft bewirkt zum einen die radiale Bewegungskomponente des Scheibenelementes und zum anderen die durch das Scheibenelement und die jeweilige Kontaktfläche auf das anzudrückende Material einwirkende resultierende Flächenpressung.
Andrückrollen mit einer Vielzahl von Scheibenelementen und der Möglichkeit, durch geeignete, jeweils separate Kraftbeaufschlagungseinrichtungen für jedes einzelne Scheibenelement die definierte Kraft aufzubringen haben den Vorteil, dass lokal unterschiedliche Flächenpressungen in das Andrückmaterial eingebracht und, oder sehr genau einstellbare Flächenpressungsgradienten über der Kontaktlinie realisiert werden können. Andrückrollen in dieser konstruktiven Ausgestaltung haben jedoch durch den komplizierten Aufbau und die Vielzahl von erforderlichen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen hohe Kosten zur Folge und sind sowohl störanfällig als auch wartungsintensiv.
Weiterhin ist bei Andrückrollen mit jeweils separaten Kraftbeaufschlagungseinrich- tungen für jedes einzelne Scheibenelement die Stabilität und Widerstand gegen Verformungen ein Problem. Um eine kompakte Bauform zu unterstützen, müssen die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen innerhalb der Andrückrolle angeordnet werden, sodass diese Einrichtungen quasi die Achse der Andrückrolle bilden, um die die Scheibenelemente mit rotatorischem Freiheitsgrad bezüglich der Achse angeordnet sind.
Deshalb besteht die konstruktive Notwendigkeit, die jeweils separaten Kraftbeaufschlagungseinrichtungen zu einer Achse zu verbinden oder zu integrieren mit der Folge, dass bezüglich der Festigkeit der Verbindungstechnik hohe Anforderungen zu stellen sind. Weiterhin müssen die Verbindungsmittel lösbar sein, um den Aus- tausch einzelner Kraftbeaufschlagungseinrichtungen zu ermöglichen. Achsaufbauten bestehend aus lösbar miteinander verbundenen Einzelelementen bieten jedoch nicht die häufig erforderlichen Verformungssteifigkeiten, insbesondere im Umfeld von Reifenaufbaumaschinen und den erforderlichen Presskräften.
Andrückrollen mit einer Vielzahl von Scheibenelementen und der Möglichkeit, durch eine geeignete für alle Scheibenelemente gemeinsame Kraftbeaufschlagungseinrichtung basierend auf pneumatischen Wirkprinzipen zu realisieren, können die Vergleichmäßigung der Flächenpressung und damit die Reduzierung von Flächenpressungsgradienten auch bei unterschiedlichen Dickenabmessungen und, oder profilierten Oberflächen unterstützen. Andrückrollen in dieser konstruktiven Ausgestaltung sind weniger kompliziert aufgebaut und sind dadurch kostengünstig und robust, ermöglichen aber nicht die gezielte lokale Erhöhung der Flächenpressung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine konstruktiv günstige Andrückrolle bereitzustellen, welche die genannten Nachteile überwindet oder zumindest reduziert.
Die erfindungsgemäße Lehre erkennt, dass diese Ziele durch eine geschickte Kombination von Kraftbeaufschlagungseinrichtungen für einzelne und gruppenweise Scheibenelemente erreicht werden können. Weiterhin schlägt die Erfindung zur Verbesserung der Verformungssteifigkeit der Andrückrolle lokale und lösbare Verbindungstechniken vor.
In Abhängigkeit von den Erfordernissen an die Steuerung und Ausprägung eines Flächenpressungsgradienten entlang der Kontaktlinie der Andrückrolle zum Reifenhalbzeugmaterial reduziert die Erfindung den konstruktiven Aufwand und steigert gleichzeitig die Verformungssteifigkeit durch eine Kombination von einzelnen und gruppenweise zusammenfassbaren kraftbeaufschlagbaren Scheibenelementen. Letztlich werden die Bereiche der Reifenhalbzeugbahn, die lokal hohe oder veränderte Flächenpressungen erforderlich machen, mit einer gemäß der Erfindung konstruierten Andrückrolle, aufweisend unterschiedliche Zonen ausgestattet mit Scheibenelementen, angedrückt, die jeweils einzeln oder in Gruppen kraftbeaufschlagbar sind. Solche Bereiche liegen bei üblichen Reifenaufbauten insbesondere an den Übergangsstellen von Reifenwandungen und Reifenprofilbereichen vor. Auch können spezielle oder besonders ausgeprägte Profilgeometrien auf der Reifenlauffläche spezielle Flächenpressungswerte erforderlich machen.
Durch die Unterteilung der Andrückrolle in unterschiedliche Zonen, deren Lage und Ausgestaltung sich an den ungleichen Dickenabmessungen und, oder profilierten Oberflächenbereichen von Reifenhalbzeugbahnen und der linienförmigen Kontaktfläche über der Bahnbreite orientieren, können biegesteife und kostengünstigere Andrückrollen bereitgestellt werden.
Die Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei Zonen innerhalb einer Andrückrolle realisiert werden. Eine erste Zone ist dabei durch eine oder eine Mehrzahl von Scheibenelementen gebildet, die durch wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung die Möglichkeit eröffnet, jeweils ein einzelnes Scheibenelement mit einer definierbaren Kraft zu beaufschlagen. Die zweite Zone ist durch eine Mehrzahl von Scheibenelementen gebildet, die durch wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung die Möglichkeit eröffnet, die Mehrzahl von Scheibenelementen als Gruppe gemeinsam mit einer definierbaren Kraft zu beaufschlagen.
Soll eine Gruppe, d.h. eine Mehrzahl von Scheibenelementen, gemeinsam mit einer definierbaren Kraft beaufschlagt werden, ist daran gedacht, die Kraftbeaufschlagungseinrichtung durch einen elastischen Druckschlauch zu realisieren, der mittels eines kompressiblen Mediums druckbeaufschlagt wird und die Gruppe von Schei- benelementen gleichmäßig kraftbeaufschlagt, wobei durch die sich ergebende radiale Verschiebbarkeit jedes einzelnen Scheibenelementes in diesem Zonenbereich eine gleichmäßige Flächenpressung entlang der linienförmigen Kontaktfläche von Andrückrollenzone und Reifenhalbzeugbahn unterstütz ist.
Soll ein oder eine Gruppe von Scheibenelementen jeweils einzeln mit einer definierbaren Kraft zu beaufschlagt werden, ist daran gedacht, die Kraftbeaufschlagungseinrichtung durch Druckzylindereinheiten zu realisieren, die mittels eines kompres- siblen Mediums druckbeaufschlagt werden und einzeln oder gemeinsam ansteuerbar sind.
Häufig und insbesondere bei der Reifenherstellung müssen über der Kontaktfläche der Andrückrolle und entlang des anzudrückenden bahnförmigen Materials kompliziertere Flächenpressungsverläufe beziehungsweise Flächenpressungsgradienten realisiert werden. Diesem Umstand trägt die Erfindung durch Andrückrollen Rechnung, die mehr als zwei Zonen aufweisen.
Reifenhalbzeugbahnen sind der späteren Form des fertigen Reifens folgend in der Regel über deren Bahnbreite dreisträngig, wobei die beiden bahnäußeren Stränge die Seitenwandungen des Reifens und der Mittenstrang die Reifenlauffläche repräsentieren. Die erfindungsgemäße Lehre sieht aus diesem Grund in einer Ausführungsvariante Andrückrollen zur Verwendung in Reifenaufbaumaschinen vor, die über wenigstens drei Zonen verfügen. Die drei Andrückrollenzonen können über jeweils gleiche oder voneinander abweichende Kraftbeaufschlagungseinrichtungen verfügen, wobei wenigstens sowohl gleiche als auch ungleiche Kräfte dem Betrag nach einstellbar sind. Je nach geometrischer Ausprägung der Reifenhalbzeugbahn, insbesondere an den Übergangsbereichen zwischen den Strängen, erkennt die Erfindung weitere Vorteile durch die Verwendung weiterer Zonen im Andrückrollenaufbau. Häufig weisen die äußeren, d.h. die Seitenwandungen des fertigen Reifens bildenden Stränge erheblich dünnere Wandstärken auf, als der die Reifenlauffläche bildende Mittenstrang. Die Übergangsbereiche der Stränge zueinander sind daher durch erhebliche Dickensprünge gekennzeichnet, die vielfach eine besondere Ausprägung des Flächenpressungsgradienten erforderlich machen, um optimale Verbindungsergebnisse der Bahnlagen zu erreichen.
Aus diesen Gründen sieht die Erfindung in diesen Fällen Andrückrollenaufbauten mit fünf Zonen vor, d.h. in Höhe der Strangübergangsbereiche werden zusätzlich zu den Zonen für die Seitenwandungen und die Lauffläche des späteren Reifens Zonen vorgesehen, die diese besonderen Ausprägungen des Flächenpressungsgradienten unterstützen. Die jeweiligen Zonen in den Strangübergangsbereichen können nochmals und auch mehrfach unterteilt werden wiederum in Zonen, um noch genauere Flächenpressungen punktuell in die Reifenhalbzeugbahn initiieren zu können. Es ist vorgesehen Andrückrollen bereitzustellen, die bis zu elf Zonen aufweisen.
Grundsätzlich können die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen entweder außerhalb oder innerhalb der Andrückrolle vorgesehen sein. Im Fall einer außenseitigen Anordnung der Kraftbeaufschlagungseinrichtungen werden die Scheibenelemente vorzugsweise gegenüberliegend der Kontaktfläche zwischen der Andrückrolle und dem Bahnmaterial über Kontaktmittel kraftbeaufschlagt, ohne dass deren rotatorischer Freiheitsgrad eingeschränkt ist. Im Fall einer innenseitigen Anordnung der Kraftbeaufschlagungseinrichtungen werden die Scheibenelemente vorzugsweise innenseitig und zugewandt der Kontaktfläche zwischen der Andrückrolle und dem Bahnmaterial über Kontaktmittel kraftbeaufschlagt, die ebenfalls den rotatorischen Freiheitsgrad der Scheibenelemente unberührt lassen.
Um den Montageaufwand, den Platzbedarf und die Komplexität zu reduzieren, sieht die Erfindung die Anordnung der Kraftbeaufschlagungseinrichtungen innerhalb der Andrückrolle vor. Dabei wird vorzugsweise die Achse der Andrückrolle als Rotationsmittelpunkt für die Scheibenelemente wenigstens teilweise durch die Kraftbe- aufschlagungseinrichtungen oder deren Elemente gebildet.
Durch die Anordnung der Kraftbeaufschlagungseinrichtungen innerhalb der Andrückrolle ergeben sich wenigstens in den Bereichen der angrenzenden Zonen und, oder einzelner Kraftbeaufschlagungseinrichtungen zueinander Kontaktstellen, die in geeigneter Weise und vorzugsweise lösbar verbunden werden müssen, um die Funktion als Andrückrollenachse erfüllen zu können. Die Andrückrollenachse muss derart konstruiert sein, dass eine möglichst hohe Biegesteifigkeit unterstützt ist.
Um dieses Ziel zu erreichen, sieht die Erfindung die recht- oder viereckige Querschnittsgestaltung der Andrückrollenachse vor, um die durch die sich ergebende Gestaltfestigkeit richtungsabhängig sehr hohe Verformungsfestigkeit, insbesondere gegenüber Biegung, in vorteilhafter Weise zu nutzen. Vorzugsweise ist bei besonders hohen Belastungen der Rechteckquerschnitt vorgesehen und relativ zur Hauptbelastungsrichtung derart ausgerichtet, dass die längeren Seitenkanten parallel zur resultierenden Kraftwirkungslinie liegen.
Weiterhin sieht die Erfindung an den parallel zur resultierenden Kraftwirkungslinie liegenden Seitenkanten der recht- oder viereckigen Andrückrollenachsen in den Bereichen der Kontaktstellen der angrenzenden Zonen und, oder einzelnen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen zueinander ringförmige Nuten vor, in die Verstärkungsringe einlegbar sind. Überraschenderweise wird die Biegesteifigkeit verbessert, auch wenn es sich um eine Spielpassung der Fügepartner handelt. Die Verbesserungen, d.h. Reduzierung der Verformung unter Belastung können durch die Verstärkungsringe eingelegt mit Spielpassung in die ringförmigen Nuten, um bis zu Faktor 6 gegenüber Verbindungstechniken ohne Verstärkungsringe betragen.
Der ursächliche Zusammenhang dieser erheblichen Verbesserung ist durch die Möglichkeit einer radialen Beweglichkeit der Verbindungspartner an der Kontaktstelle gegeben. Anders als bei herkömmlichen Verbindungstechniken unterstützt die Ringnut-Verstärkungsringverbindung in Spielpassungsausführung eine radiale Verschiebung der Fügepartner relativ zueinander um den Verschiebungsweg des Spiels. Liegen nach der Verschiebung die Verbindungspartner mit ihren stirnseitigen Schultern einander an und ist Kraft- sowie Formschluss des Verstärkungsringes innerhalb der Ringnut eingestellt, ergeben sich durch die dann vorliegenden günstigen Abstandsverhältnisse der neutralen Phase gegenüber den hochbelasteten Zug-/Druckbereichen in den Randbereichen der Andrückrollenachse erheblich reduzierte Spannungsspitzen und eine von der Rechtwinkeligen abweichende Ausrichtung des resultierenden Spannungstensors.
In den nachfolgenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 den angrenzenden Bereich zweier Zonen einer Andrückrollenachse in einer Schnittdarstellung,
Fig. 2 zwei Zonen einer Andrückrollenachse in einer perspektivischen Darstellung mit unterschiedlichen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen und der Illustration einiger beispielhaft abgebildeten Scheibenelemente, Fig. 3 zwei Zonen einer Andrückrollenachse in einer perspektivischen Darstellung mit unterschiedlichen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen und der Illustration einer Vielzahl von Scheibenelementen im Schnitt,
Fig. 4 exemplarische Kontaktstellen zwischen Kraftbeaufschlagungseinrich- tungen innerhalb einer Zone in einer perspektivischen Darstellung und Ausschnittsvergrößerung,
Fig. 5 die Ringnut-Verstärkungsringverbindungen an Kontaktstellen einer
Andrückrollenachse in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Andrückrolle mit verschiedenen Zonen in einer perspektivischen Schnittdarstellung,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Andrückrollenachse mit verschiedenen Zonen und Ringnut-Verstärkungsringverbindungen in einer dreidimensionalen Darstellung.
Figur 1 zeigt den angrenzenden Bereich zweier Zonen (Z1 , Z2) einer Andrückrollenachse (110) mit der sich ergebenden Zonenkontaktstelle (141) in einer Schnittdarstellung. Beispielhaft sind die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen der Zonen illustriert.
Figur 2 zeigt zwei Zonen (Z1 , Z2) einer Andrückrollenachse (110) in einer perspektivischen Darstellung mit unterschiedlichen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120) und der Illustration einiger beispielhaft abgebildeten Scheibenelemente (130). Der Querschnitt der Andrückrollenachse (1 0) ist in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig mit gefasten Kanten ausgeführt.
Figur 3 zeigt zwei Zonen (Z1 , Z2) einer Andrückrollenachse (110) in einer perspektivischen Darstellung mit unterschiedlichen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120) und einer Vielzahl von Scheibenelementen (130) in einer Endlagenstellung nach der Kraftbeaufschlagung durch wenigstens einen Teil der vorgesehenen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120).
Figur 4 bildet exemplarische Kontaktstellen (140) und Kraftbeaufschlagungseinrich- tungskontaktstellen (142) zwischen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120) innerhalb einer Zone einer Andrückrollenachse (110) in einer perspektivischen Darstellung und Ausschnittsvergrößerung ab.
Figur 5 zeigt die Ringnut-Verstärkungsringverbindungen (150) an Kontaktstellen (140) einer Andrückrollenachse ( 10) in einer perspektivischen Darstellung. An den parallel zur resultierenden Kraftwirkungslinie liegenden Seitenkanten der Andrückrollenachse (110) in den Bereichen der Kontaktstellen (140) sind ringförmige Nuten eingearbeitet, in welche die Verstärkungsringe einlegbar sind.
Figur 6 beinhaltet ein Ausführungsbeispiel der Andrückrolle (100) mit verschiedenen Zonen in einer perspektivischen Schnittdarstellung. Es ist insbesondere daran gedacht, die Zonen in modularer Weise mit Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120) auszustatten. Werden Zylinder (122) vorgesehen ist es möglich, entsprechend der vorliegenden Anforderungen die Charakteristik, Ausbildung und Gradient der Flächenpressung entlang der Kontaktlinie der Andrückrolle (100) zum Reifenhalbzeugmaterial die Zylinderdichte Pro Zone zu reduzieren und die nicht besetzen Plätze durch Platzhaltemodule (123) zu füllen.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Andrückrollenachse (110) mit verschiedenen Zonen und Ringnut-Verstärkungsringverbindungen in einer dreidimensionalen Darstellung. Es sind fünf Zonen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5) realisiert, die je nach Lage und Anforderungen unterschiedliche Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120) in Form von Druckschläuchen (121) oder wenigstens einem Zylinder (122) aufweisen.
Die Zonen Z1 bis Z5 sind in ihrer Lage und Ausbildung auf die vorzugsweise drei Stränge der Reifenhalbzeugbahn und deren Übergangsbereiche abgestimmt und mit geeigneten Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120, 121 , 122) ausgestattet. Die Zonen Z1 und Z5 sind gegenüber den äußeren Strängen, d.h. den späteren Seitenwänden des fertigen Reifens angeordnet. Infolge der gewünschten gleichmäßigen Flächenpressung werden Schläuche (121) in vorzugsweise elastischer Ausführung als Kraftbeaufschlagungseinrichtungen eingesetzt. Durch die Druckbeaufschlagung der Schläuche (121) erfolgt die Krafteinwirkung auf die Scheibenelemente (130), die wiederum an der Kontaktlinie zur Reifenhalbzeugbahn die Flächenpressung initiieren.
Die Zone Z3 ist gegenüber dem mittleren Strang, d.h. der späteren Reifenlauffläche angeordnet. Auch hier sind gleichmäßige Flächenpressungen erforderlich, sodass wiederum Schläuche (121) in vorzugsweise elastischer Ausführung als Kraftbeaufschlagungseinrichtungen eingesetzt sind.
In Höhe der Strangübergangsbereiche sind die Zonen Z2 und Z4 vorgesehen. Die Übergangsbereiche der Stränge zueinander sind durch erhebliche Dickensprünge gekennzeichnet, die eine besondere Ausprägung des Flächenpressungsgradienten erforderlich machen, um optimale Verbindungsergebnisse der Bahnlagen zu erreichen. Um diese Anforderungen zu erfüllen werden in den Zonen Z2 und Z4 eine Mehrzahl von modular einsetzbaren Zylindern (122) vorgesehen, die einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind. Im gezeigten Beispiel sind die Zonen Z2 und Z4 nochmals und jeweils vierfach unterteilt, sodass die Z2 und Z4 jeweils vier Zonen aufweist. Die Andrückrollenachse (1 0) verfügt daher über insgesamt elf Zonen. Jeweils im Bereich der Zonen Z2 und Z4 sind die erfindungsgemäßen Ringnut-Verstärkungsringverbindungen (150) vorgesehen, weil die entsprechend hohe Biegebelastung in diesen Bereichen eine besonders verformungsfeste Verbindung erfordert.

Claims

Patentansprüche
1. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine, aufweisend eine Andrückeinrichtungnachse (110) sowie eine Mehrzahl von Scheibenelementen (130) und wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung (120) zur Realisierung einer Krafteinwirkung auf wenigstens eine der Scheibenelemente (130), dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtung (100) in wenigstens zwei Zonen (Z1, Z2) unterteilt ist und die Zonen (Z1, Z2) mit verschiedenartigen Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120, 121, 122) ausgestattet sind, sodass bereichsweise eine vergleichmäßigte Flächenpressung oder ein Flächenpressungsgradient durch die Mehrzahl von Scheibenelementen (130) in eine Reifenhalbzeugbahn eingebracht werden kann.
2. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120) durch Zylinder (122) gebildet sind.
3. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtungnachse (110) die Zylinder (122) modular aufnehmen kann.
4. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Andrückeinrichtungnachse (110) Platzhaltemodule (123) anstelle von Zylindern (122) aufnehmbar sind.
5. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen ( 20) durch wenigstens einen Schlauch (121) gebildet sind.
6. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120, 121 , 122) wenigstens teilweise integraler Bestandteil der Andrückeinrichtungnachse (110) sind.
7. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtungnachse (110) wenigstens teilweise durch die Kraftbeaufschlagungseinrichtungen (120, 121 , 122) gebildet sind.
8. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtungnachse (110) Kontaktstellen (140, 141 , 142) aufweist, die wenigstens teilweise durch Ringnut-Verstärkungsringverbindungen (150) verbunden sind.
9. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtung (100) wenigstens drei Zonen (Z1 , Z3, Z5) aufweist und diese derart ausgebildet und angeordnet sind, dass durch jeweils eine Zone eine der drei Stränge einer Reifenhalbzeugbahn flächenpressungsbeaufschlagbar ist.
10. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtung (100) wenigstens zwei zusätzliche Zonen (Z2, Z4) aufweist und diese derart ausgebildet und zwischen den Zonen (Z1 , Z3, Z5) angeordnet sind, dass durch jeweils eine der zusätzlichen Zonen in die Übergangsbereiche der drei Stränge einer Reifenhalbzeugbahn ein Flächenpressungsgradient einprägbar ist.
11. Andrückeinrichtung (100) für eine Reifenaufbaumaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei zusätzliche Zonen (Z2, Z4) der Andrückeinrichtung (100) in jeweils wenigstens zwei weitere Zonen unterteilt sind, sodass ein Flächenpressungsgradient in die Übergangsbereiche der drei Stränge einer Reifenhalbzeugbahn einprägbar ist.
12. Reifenaufbaumaschine zur Herstellung von Reifen gekennzeichnet durch eine Andrückeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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