DE10103257A1 - Vulkanisiervorrichtung für Luftfeder-Rollbälge - Google Patents

Abstract

Es soll eine Vorrichtung zum heizschlauchlosen Vulkanisieren von Luftfeder-Rollbälgen (4) mit nach innen gerichteten konischen Wülsten (6a, 6b) und evtl. an jeweils einem Ende des Rollbalgs (4) anvulkanisierbarem Metallteil geschaffen werden. DOLLAR A Die Vulkanisiervorrichtung (2) besteht aus einer den Rollbalg-Rohling (4) umgebenden starren Vulkanisationsform (8) und einer in den Rohling (4) einführbaren Klemm- und Spreizvorrichtung (10), die aus einem axial beweglichen Mittenmechanismus (Dorn 12) besteht, auf dem - voneinander beabstandet - zwei tellerförmige, orthogonal zur Achse (14) des Mittenmechanismus (12) angeordnete Segmentsysteme (16, 18) befestigt sind, wobei die wirksamen Radien (22, 24) der Segmentsysteme (16, 18) variabel einstellbar sind. Der Mittenmechanismus (12) besteht aus zwei koaxial relativ zueinander beweglichen Teilen (12a, 12b), die durch eine Feder (20) miteinander verbunden sind. Die Segmente (16a, ...; 18a, ...) weisen im ausgeklappten bzw. ausgefahrenen Zustand jeweils einen einheitlichen, in sich geschlossenen Rand (34, 36) auf, der jeweils die Negativ-Form des zugeordneten Rollbalg-Dichtkonus (6a, 6b) darstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vulkanisieren eines Luftfeder-Rollbalgs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Vulkanisation von Luftfeder-Rollbälgen können zwei verschiedene Methoden zur Anwendung gelangen:
Vulkanisation mit Heizbalg und Vulkanisation ohne Heizbalg.

Bei der Vulkanisation mit Heizbalg wird ein Rollbalg- Rohling zunächst in eine Trenn- und Luftabführungslösung getaucht. Die Konen des Rollbalg-Rohlings werden mechanisch vorgeformt. Anschließend wird der Rohling in eine Form gestellt, die ihn zylindrisch umschließt. Danach wird der Rohling über einen eingefallenen Heizbalg gezogen. Die zunächst beidseitig offenen Enden der äußeren Form werden jeweils mit einem Dichtkonus verschlossen. Durch Beaufschlagung des Heizbalgs mit Druck wird der Rohling vorbombiert bis er fast die Form ausfüllt. Bei Erreichen des vorgegebenen Rohlingdurchmessers fährt die Form automatisch zu und der Vulkanisationsprozeß kann beginnen. Nach Beendigung der Vulkanisation öffnet die Form, der Heizbalg fällt ein und die ausvulkanisierte Luftfeder wird entnommen.

Bei der Vulkanisation mit Heizbalg wird Druck und Temperatur mittels Heißdampf durch den Heizbalg auf den Rohling übertragen. Es ist leicht einzusehen, daß bei der Vulkanisation mit Heizbalg die für die Vernetzung des Kautschuks erforderliche Wärme länger braucht, um an den Rohling zu gelangen. Aus diesem Grunde ist die Vulkanisationszeit der heizbalglosen Vulkanisation kürzer als die der Vulkanisation mit Heizbalg.

Bei der Vulkanisation ohne Heizbalg gelangt der Dampf direkt an den zu vulkanisierenden Rohling. Die balglose Vulkanisation läßt sich jedoch nur bei Luftfedern mit Klemmwulst ausführen, denn nur diese können in der Form fest verankert werden. Ca 90% der derzeit hergestellten Luftfedern weisen Dichtkonen auf, bei denen sich die bisherigen Methoden der balglosen Vulkanisation nicht anwenden lassen.

Die Fig. 7a-7d zeigen die verschiedenen im Handel erhältlichen Rollbalg-Typen, und zwar zeigen die Fig. 7a und 7c zylindrische und die Fig. 7b und 7d konische Rollbälge. Die in Fig. 7a und 7b dargestellten Rollbälge weisen konische Dichtflächen auf, während Rollbälge mit verspannbaren Dichtwülsten in den Fig. 7c und 7d abgebildet sind.

Wie aus den in den Fig. 8a und 8b dargestellten Längsschnitten von in verschiedene Formen eingelegten Rohlingen ersichtlich ist, besteht der wesentliche Unterschied bei der Vulkanisation in der Ausbildung der jeweiligen Dichtfläche, wobei bei Rollbälgen mit konischen Dichtflächen bisher stets ein Heizbalg zur Anwendung gelangen mußte, während Rollbälge mit verspannbaren Dichtwülsten bereits als zu vulkanisierende Rohlinge in entsprechende Formteile eingeklemmt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wie sie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 im Prinzip gelöst ist, besteht in der Schaffung einer beidendig wirkenden Klemm- und Spreizvorrichtung für die heizschlauchlose Vulkanisation von Luftfeder-Rollbälgen. D. h.: Es soll eine Vorrichtung zum heizschlauchlosen Vulkanisieren von Luftfeder- Rollbälgen mit nach innen gerichteten konischen Wülsten und evtl. jeweils an einem finde anvulkanisiertem Metallteil geschaffen werden.

Während die bisherigen, heizschlauchlos zu fertigenden Rollbälge einen Bördelwulst aufweisen, der für die Vulkanisation durch von außen radial verfahrbare Formsegmente geklemmt wird, ist es mit der erfindungsgemäßen Klemm- und Spreizvorrichtung erstmals möglich, einen in die Form eingesetzten Rollbalg-Rohling mit nach innen gerichteten konischen Dichtflächen auf seinem Konussitz formgebend zu verspannen und abzudichten und den gegenüberliegenden Wulst darüberhinaus formgebunden gegen einen anzuvulkanisierenden Metallteller zu pressen. Die verspannte Klemm- und Spreizvorrichtung sorgt dafür, daß sich der Rohling während Bombage und Vulkanisation nicht aus seiner festen Einspannung am Wulstkonus ziehen kann, und daß den Schrumpfkräften, die zu einer Produktverkürzung führen, entgegengewirkt wird. Zu diesem Zweck verringern zwei gegenläufig angeordnete Riegel- und Segmentsysteme im entspannten Zustand den Außendurchmesser der Vorrichtung und ermöglichen damit ein überstülpen des Rohlings. Durch Spreizen der Riegel und Segmente werden nacheinander die Wülste von innen formschlüssig gespannt und damit für die Schlauchlos-Vulkanisation abgedichtet.

Für die Fertigung von Rollbälgen mit nach innen gerichteten konischen Dichtflächen entfällt der Einsatz eines Heizbalges, damit verbunden entfallen zusätzliche Formen- und Heizbalgherstellungskosten. Es ergibt sich eine Senkung der Vulkanisationszeit. Ausfall- und Rüstzeiten durch Heizbalgwechsel fallen weg.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemm- und Spreizvorrichtung anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nebst einen in eine Form eingelegten Rollbalg-Rohling;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Klemm- und Spreizvorrichtung im zusammengeklappten Zustand; Fig. 3 eine Klemm- und Spreizvorrichtung im aufgespannten Zustand, ebenfalls im Längsschnitt;

Fig. 4 Querschnitte durch ein Segmentsystem, und zwar:

Fig. 4a im zusammengeklappten Zustand gemäß Fig. 2, und

Fig. 4b im aufgespannten Zustand gemäß Fig. 3;

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen die Riegel/Segment-Paarung.

Die in der Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Vulkanisationsanordnung 2 zeigt den Rohling 4 eines zylindrischen Rollbalgs mit beidends nach innen gerichteten konischen Dichtflächen 6a, 6b. Dieser Rollbalg-Rohling 4 ist von einer metallischen Vulkanisationsform 8 umgeben: und zwar von einem Formoberteil 8a, einem Mittelteil 8b und einem Formunterteil 8c. Formober- 8a, Mittel- 8b und Unterteil 8c sind rotationssymmetrisch ausgebildet. Die drei Teile 8a, 8b und 8c können aber auch jeweils aus mehreren zusammenfügbaren Segmenten zusammengesetzt sein.

Im Innern des Rohlings 4 befindet sich eine erfindungsgemäße Klemm- und Spreizvorrichtung 10. Diese besteht aus einem auf einer Achse 14 verschiebbaren Mittenmechanismus (Dorn) 12, der aus zwei teleskopartig über eine Schraubenfeder 20 axial gegeneinander beweglichen Teilen (Kolbenstange 12a, Streckzylinder 12b) besteht. Jedes der beiden Teile 12a, 12b des Mittenmechanismus (Dorns) 12 weist ein den Dorn 12 rotationssymmetrisch umschließendes, im ausgefahrenen Zustand tellerförmiges Riegel- und Segmentsystem 16, 18 auf. Jedes Riegel- und Segmentsystem 16, 18 besteht abwechselnd aus jeweils einem auf einer zugehörigen radialen Verschieberichtung 26a, 26c, 26e, 26g; 28a, 28c, 28e, 28g verschieblichen Segment 16a, 16c, 16e, 16g; 18a, 18c, 18e, 18g und einem nach Art einer Regenschirmstrebe zu einer zur Längsachse 14 jeweils orthogonalen Achse 26b, 26d, 26f, 26h; 28b, 28d, 28f, 28h nach außen bzw. innen verschwenkbaren und verschiebbaren/zurückziehbaren Riegel 16b, 16d, 16f, 16h; 18b, 18d, 18f, 18h (Fig. 4).

Sind die radial nach außen verschieblichen Segmente 16a, 16c, 16e, 16g; 18a, 18c, 18e, 18g und die nach außen verschwenkbaren Riegel 16b, 16d, 16f, 16h; 18b, 18d, 18f, 18h gänzlich ausgefahren, so bilden sie jeweils zusammen einen durchgehend geformten Teller, dessen jeweiliger Rand 34, 36 (Durchmesser 22, 24) die Negativ-Form des zu vulkanisierenden Rollbalg-Konus 6a, 6b darstellt.

Die beiden Riegel- und Segmentsysteme 16, 18 sind gegensinnig zueinander angeordnet, wobei das eine Riegel- und Segmentsystem 16 im ausgefahrenen Zustand die Negativ- Form für den einen Rollbalg-Konus 6a bildet, während das am gegenüberliegenden Ende des Dorns 12 befindliche andere Segmentsystem 18 die Form für den am anderen Ende befindlichen Rollbalg-Konus 6b bildet.

Der zweiteilige Dorn 12a, 12b weist eine axiale Bohrung 38 zur Aufnahme mechanischer und/oder hydraulischer Übertragungsmittel auf.

Funktionsweise der Konusklemm- und Spreizköpfe 16, 18.

Durch axiale Bewegung schwenken (gemäß einer bevorzugten Ausführungsform) vier, bezogen auf die Längsachse 14 unter 90° angeordnete Profilriegel 16b, 16d, 16f, 16h über eine Kulissenführung nach innen und führen dabei vier zwischen den Riegeln 16b 16d, 16f, 16h angebrachte Profilsegmente 16a, 16c, 16e, 16g - über eine weitere Kulissenführung betätigt - radial nach innen.

Der größte Durchmesser der eingefallenen Riegel 16b, 16d, 16f, 16h und Segmentteile 16a, 16c, 16e, 16g ist nunmehr kleiner als der. Innendurchmesser der Öffnung 30 des fertigen Produkts 4 (bei Entnahme des fertigen Produkts), bzw. des Rohlings 4 (beim Einbringen des Rohlings 4 in die Vulkanisationsform 8).

Das Spreizen der Profilriegel 16b, 16d, 16f, 16h und -segmente 16a, 16c, 16e, 16g erfolgt durch entgegengesetzt gerichtete axiale Bewegungen.

In der Spreizstellung bilden die Profilriegel 16b, 16d, 16f, 16h; 18b, 18d, 18f, 18h und -segmente 16a, 16c, 16e, 16g; 18a, 18c, 18e, 18g zwei formschlüssige, rotationssymmetrische und formgebundene Einheiten (Riegel- und Segmentsysteme 16, 18).

Der Vulkanisationsvorgang wird folgendermaßen durchgeführt:
Ein beidends mit nach innen gerichteten konischen Dichtflächen 6a, 6b versehener Rollbalg-Rohling 4, der an einem seiner Enden einen anvulkanisierten Deckel aufweisen kann, wird in die aus Ober- 8a, Mittel 8b und Unterteil 8c bestehende metallische Form 8 gegeben. Diese Form 8, dessen Innenoberfläche das Negativ des zu vulkanisierenden Rollbalgs darstellt, umschließt den Rohling 4.

Durch eine der Rollbalg-öffnungen 30, 32 (Fig. 1) wird nun die erfindungsgemäße Klemm- und Spreizvorrichtung 10 in das Innere des Rollbalg-Rohlings 4 eingeführt, bzw. der Rohling wird über die beidseitig entspannte Konusklemm- und Spreizvorrichtung 10 gestülpt und auf die Profilkontur des Formunterteils 8c gesetzt.

Bei Rollbälgen mit anvulkanisiertem Deckel wird die Klemm- und Spreizvorrichtung 10 durch die verbleibende Rollbalg- öffnung 30 bzw. 32 in den Rollbalg-Rohling 4 eingeführt.

Während des Einführens sind die Segmente 16a, . . .; 18a, . . . der tellerförmigen Segmentsysteme 16, 18 wie die Streben eines zusammengeklappten Regenschirms nach innen geklappt bzw. radial nach innen gezogen. Wegen der somit geringen radialen Ausdehnung kann die Klemm- und Spreizvorrichtung 10, d. h. der teleskopartig verschiebliche Dorn 12 nebst zusammengeklappten Segmentsystemen 16, 18 problemlos durch eine der beiden endseitigen Rollbalg-öffnungen 30, 32 gelangen. Im nächsten Schritt wird die Kolbenstange 12a im Streckzylinder 12b des Mittenmechanismus 12 um 40 mm zurückgefahren. Dadurch werden die Riegel 16b, 16d, 16f, 16h; 18b, 18d, 18f, 18h und Segmentteile 16a, 16c, 16e, 16g; 18a, 18c, 18e, 18g gespreizt und legen sich im Rohling 4 innen an. Ein im Mittenmechanismus 12 befindlicher Düsenkopf wird um 14 mm zurückgefahren. Dabei fährt die Kolbenstange 12a diese 14 mm im Streckzylinder 12b mit, um den unteren Klemm- und Spreizkopf im Formunterteil zu zentrieren. Der Rohling 4 wird in seine untere Form 8c gepreßt und ausgeformt.

Anschließend wird die Heizpresse zugefahren. Nach einem Fahrweg von 820 mm setzt das Formoberteil 8a auf den noch entspannten oberen Klemm- und Spreizkopf 16 auf. Die Riegel 16b, 16d, 16f, 16h; 18b, 18d, 18f, 18h und Segmentteile 16a, 16c, 16e, 16g; 18a, 18c, 18e, 18g beginnen sich zu spreizen. Nach 40 mm Hub sind Riegel 16b, 16d, 16f, 16h; 18b, 18d, 18f, 18h und Segmentteile 16a, 16c, 16e, 16g; 18a, 18c, 18e, 18g gespreizt und haben sich an den jeweiligen Rohlingswulst 6a, 6b gelegt. Der Rohling 4 ist nun auch mit seinem oberen Wulst 6a formgebend geklemmt und beidseitig für die Schlauchlos-Vulkanisation abgedichtet. Dann wird die Form 8 geschlossen und die Vulkanisation eingeleitet.

Nach dem Vulkanisationsvorgang erfolgt das Auffahren aus der Vulkanisationsposition:
Der am Mittenmechanismus 12 befindliche Düsenkopf wird im Unterteil der Doppelheizpresse um 14 mm bis zum Anschlag im Formenunterteil 8c vorgefahren. Die Kolbenstange 12a des Mittenmechanismus 12 fährt im Streckzylinder 12b diese 14 mm mit. Dabei kommt der untere Konusklemm- und Spreizkopf 18 aus seinem konischen Sitz im Formunterteil 8c und das Zusammenfahren der Spreizkopfteile 16a, 16b, . . .; 18a, 18b, . . . wird ermöglicht.

Dann wird die Kolbenstange 12a im Streckzylinder 12b des Mittenmechanismus 12 mit der formenabhängigen Verlängerung um 40 mm vorgefahren. Damit fahren die Riegel 16b, . . .; 18b, . . . und Segmentteile 16a, . . .; 18a, . . . der Klemm- und Spreizköpfe 16, 18 zusammen. Der vulkanisierte Luftfederbalg 4 liegt nun im Unterteil 8c frei.

Schließlich wird die Heizpresse aufgefahren. Dabei öffnet sich die Form 8 zwischen dem Mittel- 8b und dem Oberteil 8a. Die Schraubenfeder 20 führt den oberen Konusklemm- und Spreizkopf 16 mit dem sich öffnenden Formoberteil 8a nach bis zum Anschlag in der Teleskopführung. Dabei wird der vulkanisierte Luftfederbalg 4 um den Federweg aus dem Formunter- 8c und Mittelteil 8b herausgehoben. Die im oberen Konusklemm- und Spreizkopf 16 eingebauten Schraubenfedern 20 ziehen beim weiteren Öffnungsvorgang die Spreizkopfteile 16a, . . .; 18a, . . . nach innen. Nach Erreichen der Öffnungsendstellung kann das Produkt 4 aus der Form 8 entnommen werden.

Bezugszeichenliste

2

Vulkanisiervorrichtung, Vulkanisationsanordnung

4

Rollbalg-Rohling, Rollbalg

6

a,

6

b Dichtfläche, Dichtkonus, Dichtwulst

8

Vulkanisationsform, Form

8

a Formoberteil

8

b Mittelteil

8

c Formunterteil

10

Klemm- und Spreizvorrichtung

12

Mittenmechanismus, Dorn

12

a,

12

b Teile des Mittenmechanismus (Dorns):

12

a Kolbenstange

12

b Streckzylinder

14

Achse des Dorns

16

,

18

Segmentsysteme

16

a,

16

c,

16

e,

18

a,

18

c,

18

e radial verschiebliches Segment

16

b,

16

d,

16

f,

18

b,

18

d,

18

f verschwenkbares Segment

20

Feder

22

Durchmesser des Segmentsystems

16

24

Durchmesser des Segmentsystems

18

26

b,

26

d,

26

f,

28

b,

28

d,

28

f zur Drehachse orthogonale Achse

26

a,

26

c,

26

e,

28

a,

28

c,

28

e radiale Verschieberichtung

30

,

32

Rollbalg-öffnung

34

Rand des Segmentsystems

16

36

Rand des Segmentsystems

18

38

Bohrung

Claims (7)

1. Vorrichtung (2) zur Vulkanisieren eines Luftfeder- Rollbalgs (4), der nach innen gerichtete Dichtflächen (6a, 6b) aufweist,
mit einer den Rollbalg-Rohling (4) umgebenden starren Vulkanisationsform (8) und
mit einer in den Rohling (4) einführbaren Klemm- und Spreizvorrichtung (10),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemm- und Spreizvorrichtung (10) aus einem axial beweglichen Mittenmechanismus (Dorn 12) besteht, auf dem - voneinander beabstandet - zwei tellerförmige, orthogonal zur Längsachse (14) des Dorns (12) angeordnete Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) befestigt sind,
wobei die wirksamen Radien (Durchmesser 22, 24) der Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) variabel einstellbar sind.

2. Vulkanisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn (12) aus zwei koaxial zueinander angeordneten Teilen (Kolbenstange 12a, Streckzylinder 12b) besteht, auf denen jeweils ein Riegel- und Segmentsystem (16, 18) befestigt ist,
und wobei die beiden Teile (12a, 12b) des Dorns (12) mit dem ihnen jeweils zugeordneten Riegel- und Segmentsystem (16, 18) relativ zueinander teleskopartig axial beweglich sind.

3. Vulkanisiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (12a, 12b) des Dorns (12) durch mindestens eine Schraubenfeder (20) miteinander verbunden sind.

4. Vulkanisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die tellerförmigen Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) jeweils aus einer geraden Anzahl von Riegel- und Segmenten (16a, 16b, . . .; 18a, 18b, . . .) bestehen,
die alternierend derartig um den Dorn (12) herum angeordnet sind,
daß sie abwechselnd um jeweils eine zu der Dornachse (14) orthogonale Achse (26b, 26d, . . .; 28b, 28d, . . .) verschwenkbar oder in radialer Richtung (26a, 26c, . . .; 28a, 28d, . . .) verschiebbar sind,
wobei die einzelenen Riegel bzw. Segmente (16a, . . .; 18a, . . .) der Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) bei zusammengeklappten Riegeln (16b, 16d, . . .; 18b, 18d, . . .) bzw. radial eingefahrenen Segmenten (16a, 16c, . . .; 18a 18c, . . .) insgesamt jeweils einen - verglichen mit mindestens einer der Rollbalg-öffnungen (30, 32) - geringeren Radius (Durchmesser), und
wobei die einzelnen Riegel bzw. Segmente (16a, . . .; 18a, . . .) der Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) bei ausgeklappten Riegeln (16b, 16d, . . .; 18b, 18d, . . .) und radial ausgefahrenen Segmenten (16a, 16c, . . .; 18a, 18c, . . .) einen - verglichen mit den Rollbalg-öffnungen (30, 32) - größeren Radius (Durchmesser 22, 24) aufweisen.

5. Vulkanisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegel bzw. Segmente (16a, . . .; 18a, . . .) der Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) im ausgeklappten bzw. ausgefahrenen Zustand jeweils einen einheitlichen, in sich geschlossenen Rand (34, 36) aufweisen, der jeweils die Negativ-Form des jeweils zugeordneten Rollbalg-Dichtkonus (6a, 6b) darstellt.

6. Vulkanisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eines der beiden Teile (12a, 12b) des Dorns (12) eine gemeinsame hohlzylindrische Bohrung (38) zur Aufnahme eines mechanischen Gestänges oder einer Hydraulik aufweisen,
mit deren Hilfe sowohl die teleskopartige Relativbewegung der beiden Teile (12a, 12b) des Dorns (12) zueinander als auch das Spreizen bzw. Zusammenlegen der Riegel und Segmente (16a, . . .; 18a, . . .) der Riegel- und Segmentsysteme (16, 18) gesteuert werden kann.

7. Vulkanisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel für eine Längenverstellbarkeit des Mittenmechanismus (Dorn 12) zur Aufnahme in verschieden lange Rollbalg- Rohlinge (4).