DE60111798T2

DE60111798T2 - Hochgeschwindigkeits-Schneidevorrichtung zum Schneiden von Verstärkungselementen für Luftreifen.

Info

Publication number: DE60111798T2
Application number: DE60111798T
Authority: DE
Inventors: Claude Debroche
Original assignee: Sedepro SA
Current assignee: Manufacture Francaise des Pneumatiques Michelin SAS
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-04-07
Also published as: US6969438B2; EP1147864B1; JP2001347577A; JP4755356B2; EP1147864A2; DE60111798D1; ATE299079T1; EP1147864A3; US20020003020A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Luftreifen. Sie betrifft genauer die Herstellung von Verstärkungsbewehrungen insbesondere für den Scheitel des Luftreifens.
Es ist bekannt, dass Luftreifen herkömmlich mit Monofilamenten oder Seilen oder anderen aus Einzelsträngen zusammengesetzten Elementen verstärkt werden, die in der vorliegenden Anmeldung mit dem Oberbegriff "Verstärkungselement" bezeichnet werden. Ein wesentlicher Parameter bezüglich des Aufbaus ist der Winkel, den diese Verstärkungselemente in Bezug auf eine dem Fachmann wohl bekannte Referenz bilden, nämlich die senkrecht zur Drehachse des Luftreifens liegende Medianebene. Die vorliegende Patentanmeldung betrifft insbesondere Verstärkungen mit einem Winkel von Null Grad, unabhängig von der genauen Lage der Verstärkungen in dem Luftreifen. Die Verstärkungen können hergestellt werden, indem ein einziger Draht einzeln aufgebracht wird oder indem mehrere parallele Drähte, beispielsweise ein Dutzend paralleler Drähte, gruppenweise gleichzeitig aufgebracht werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ausdruck "Draht" sich gleichermaßen auf einen Einzelstrang, wie ein Monofilament, oder auf ein aus Einzelsträngen zusammengesetztes Element, wie ein Seil, bezieht und dass der Ausdruck "Verstärkungselement" ebenfalls sowohl für einen Einzeldraht als auch für ein Bündel von parallelen Drähten steht. Die Drähte können blank sein oder sie können vorab mit Kautschuk oder einem beliebigen anderen Material überzogen werden, das dazu geeignet ist, die Drähte klebrig zu machen.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Beispiele für die Verwendung von Verstärkungselementen mit einem Winkel von Null Grad zur Ver stärkung der Flanken oder des Gürtels von Luftreifen bekannt. Der wesentliche Nachteil des Einbaus einer solchen Verstärkung besteht jedoch darin, dass sich der Reifenrohling im Verlauf des Herstellungsprozesses während der letzten Schritte der Reifenfertigung nicht mehr oder nur noch schlecht formen lässt.
Eine wohlbekannte Methode zur Lösung der Gestaltungsprobleme besteht darin, die Drähte mit Null Grad in Teilstücke zu schneiden. Unter "Teilstück" wird der zwischen den Schnitten gelegene Drahtabschnitt verstanden. Das Patent US 4,791,973 erläutert diese Methode. Es ist dort ein Luftreifen beschrieben, der einen Gürtel besitzt, der Drähte mit Null Grad enthält. Diese sind in Umfangsrichtung nicht durchgehend. Über den ganzen Umfang folgen mehrere Teilstücke aufeinander.
Das Patent US 5281289 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens mit einem Verstärkungselement, das aus einem einzigen Draht besteht und in aufeinander folgenden Teilstücken auf einen starren Träger gelegt wird. In dem Patent ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
Da es schwierig ist, bei raschem Durchlauf ein Verstärkungselement mit sehr hoher Geschwindigkeit durchzuschneiden, führt dieses Verfahren zu wesentlich zu langsamen Taktzahlen beim Auflegen der Verstärkungselemente mit einem Winkel von Null Grad, insbesondere dann, wenn nur ein Draht auf einmal und nicht eine Gruppe von parallelen Drähten aufgelegt wird; das Verstärkungselement wird dabei im Verlauf der Fertigung auf den Rohling gewickelt, während zugleich ein Kopf zum Auflegen des Verstärkungselements in transversaler Richtung verschoben wird. Wenn eine einzige Lage aufgelegt werden soll, beispielsweise, indem die Lage beim Zusammenbau des Rohlings einmal um dessen Umfang gewickelt wird, müssen im voraus ge wünschte Einschnitte auf der Lage angebracht werden und es ist bei dem Verfahren zwingend erforderlich, an der Nahtstelle eine gewisse Überlappung vorzusehen, um sicherzustellen, dass die in Umfangsrichtung auftretenden Dehnungsbeanspruchungen aufgefangen werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, Schneidevorrichtungen mit sehr hoher Geschwindigkeit anzugeben, unabhängig davon, ob es sich wie im oben beschriebenen Fall um häufige Schnitte handelt oder ob nur am Ende des Arbeitsgangs für einen Luftreifen geschnitten wird, wie im Fall von Verstärkungselementen mit Null Grad aus Endlosdrähten. Mit der Erfindung können auf industriellem Niveau gute Leistungen beim Auflegen von Drahtstücken für beliebige Verstärkungsanwendungen erzielt werden.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstellung einer Verstärkung für Luftreifen an, wobei die Verstärkung von einem Verstärkungselement gebildet wird, das mit Zubringern zugeführt wird, die das Verstärkungselement in eine Vorschubbewegung mit einer gegebenen linearen Geschwindigkeit in Längsrichtung des Verstärkungselements versetzen, wobei das Verfahren darin besteht, Teilstücke des Verstärkungselements auf einen Träger zu legen und die Teilstücke durch Haftung auf dem Träger auf diesem festzuhalten, wobei die Teilstücke unterhalb der Zubringer wie folgt entnommen werden:

• Das Verstärkungselement wird in einer Führungsvorrichtung gleiten gelassen, wobei eine Öffnung der Führung einen Schneidepunkt definiert;
• ein Schneidmesser wird mit Hilfe einer rotierenden Antriebswelle gemäß einer beliebigen geschlossenen Bahn, die das Messer durch die Umgebung des Schneidepunkts führt, bewegt, wobei das Messer bei jeder n-ten Passage am Schneidepunkt zum Einsatz kommt, wobei n größer oder gleich 2 ist.

Mit Hilfe eines geeigneten Stellglieds kann auf Anforderung geschnitten werden. Alternativ dazu ist die Steuerung so aufgebaut, dass das Schneidmesser bei jeder n-ten Passage am Schneidepunkt zum Einsatz kommt, wobei n größer oder gleich 2 ist.
Die Erfindung sieht vor, ein Schneidmesser mit sehr hoher Geschwindigkeit und in einer geeigneten Kinematik derart rotieren zu lassen, dass das Messer nicht bei jedem Durchlauf in der Nähe des Verstärkungselements zum Einsatz kommt. In der oben beschriebenen Ausführung greift die Erfindung auf die an sich bekannte Anordnung der Planetenräder in bestimmten Reduziergetrieben zurück. Auf diese Weise ist es möglich, das Messer eine Bahn beschreiben zu lassen, die in einer Ebene liegt.
Die Erfindung gibt eine Maschine zur Herstellung einer Verstärkung für Luftreifen an, die einen Verteiler für ein Verstärkungselement, der das Verstärkungselement mit einer gegebenen linearen Geschwindigkeit in eine Vorschubbewegung in Längsrichtung des Verstärkungselements versetzt, und eine Schneidevorrichtung aufweist, die:

• eine Führung für das Verstärkungselement, wobei die Öffnung am Ende der Führung einen Punkt zum Schneiden des Verstärkungselements definiert, und
• ein Schneidmesser umfasst, das auf einer rotierenden Scheibe montiert ist,

Die Erfindung ermöglicht eine direkte Fertigung auf einem Träger; Ausgangspunkt sind Spulen, von denen das Verstärkungselement fortlaufend entnommen wird. Bei dem besagten Träger kann es sich um einen Rotationskörper handeln, auf dem eine Scheiteleinheit hergestellt wird, oder um eine Trommel, die den Rohreifen während des Fertigungsprozesses trägt, oder um einen beliebigen anderen geeigneten Träger, wobei die Erfindung diesen Aspekt als solchen nicht behandelt. Damit das aufgebrachte Verstärkungselement auf dem Träger in seiner Position bleibt, ist es von Vorteil, wenn der Träger mit einer Schicht aus Rohkautschuk überzogen ist, an der das Verstärkungselement kleben oder haften kann oder in die das Verstärkungselement zumindest leicht soweit eindringen kann, dass es auf dem Träger mitgenommen wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung, die nicht einschränkend ist, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser verständlich, wobei in der Zeichnung:
1 eine schematische Ansicht ist, die die wesentlichen Teile zum Auflegen eines Verstärkungselements mit Null Grad zeigt,
2 eine detailliertere Ansicht einer erfindungsgemäßen Schneidevorrichtung ist,
die 3 und 4 die Bahn des Schneidewerkzeugs nach zwei Ausführungsformen der Erfindung darstellen und
die 5 und 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen.
In 1 ist ein Träger 1 zu sehen, auf dem eine Verstärkung angefertigt wird. Der Träger kann von einer beliebigen Form gebildet werden, die die Oberfläche definiert, auf der die Drahtstücke, die die Verstärkung bilden, angeordnet werden, wie beispielsweise von einer aufblasbaren bewehrten Membran oder einer Form mit einstellbarem Durchmesser der Art, wie sie in den Maschinen für die Konfektionierung von Scheiteleinheiten verwendet werden, die ein rein zylindrisches Profil erfordert, oder von einer in transversaler Richtung ausgebauchten Form. Der Träger 1 ist bereits mit sämtlichen Bestandteilen versehen, die er aufnehmen soll, bevor die Verstärkung mit Null Grad hinzugefügt wird. Der Träger 1 wird in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung in eine Drehbewegung versetzt.
Es ist ein Verteiler 2 für das Verstärkungselement zu sehen, der speziell an die Zuführung eines einzelnen Drahts 3 angepasst ist, ohne dass dies als Einschränkung der Erfindung interpretiert werden könnte, die sich auf beliebige Typen von Verstärkungselementen erstreckt. Der Draht 3 wird von einer (nicht abgebildeten) Spule abgewickelt. Der Draht 3 wird über verschiedene Rollen eines Zirkelsystems 32 so geführt, dass er von einem fixen Punkt im Raum (Rolle 33) einen im Raum beweglichen Auflegekopf 34 erreicht. Mit einem 3-Achsen-Roboter 35 (Y, Z, α) kann die korrekte Positionierung des Drahts 3 an einer beliebigen Stelle auf der Oberfläche des Trägers 1 sichergestellt werden, selbst wenn der Träger eine nichtzylindrische Form aufweist.
Auf dem Auflegekopf wird der Draht 3 durch zwei Laufrollen 20, 21 bewegt, zwischen denen er eingeklemmt ist. Die Rolle 20 wird von einem (nicht dargestellten) Vorschubmotor für den Draht 3 angetrieben. Selbstverständlich kann der Vorschubmotor, wie dies mittlerweile üblich ist, einen Geber und einen Koordinatenwandler aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, dem Draht 3 einen sehr genauen line aren Vorschub zu geben und zugleich ununterbrochen genaue Messwerte zu der Menge an Draht 3 zu erhalten, die den nachgeschalteten Teilen der Maschine zugeführt werden.
Am Austritt aus den Rollen 20, 21 wird der Draht in eine Schneidevorrichtung 4 eingeführt, die auf dem Auflegekopf 34 angebracht ist. Genau wie die Verteilervorrichtung für den Draht ist in diesem Beispiel auch die Schneidevorrichtung an ein Verstärkungselement angepasst, das aus einem einzigen Draht besteht. Der Schneidevorrichtung 4 nachgeschaltet befindet sich vorzugsweise eine Aufliegerolle 5, die den Draht 3 gegen den Träger 1 presst, um ihn leicht in den Kautschuk einzudrücken, mit dem der Träger 1 überzogen ist. In der beigefügten Zeichnung ist die Aufliegerolle 5 feststehend, sie kann aber auch auf einer Aufhängung montiert sein, die bezogen auf den Träger in radialer Richtung elastisch ist.
In 2 ist eine röhrenförmige Führung 40 zu sehen, deren verstärktes Ende 41 die Position des Schneidepunkts bestimmt und den Draht 3 festhält, wenn er durchgeschnitten wird. Ein Schneidmesser 42 ist auf einer Scheibe 43 montiert, die fest mit einem Planetenrad 44 verbunden ist (wobei die Scheibe 43 und das Planetenrad 44 rotierend auf der gleichen Welle 45 angebracht sind). Das Planetenrad 44 steht mit einem fest montierten, d.h. nicht drehenden Zahnrad 46 in Kontakt (dabei kann es sich gleichermaßen um ein innenverzahntes oder ein außenverzahntes Hohlrad oder beliebige weitere geeignete Anordnungen handeln). Die Welle 45 ist auf einem Planetenträger 47 montiert, der von einem Schneidmotor 48 in Rotation versetzt wird. Die Vorrichtung 4 kann insbesondere aus Gründen der Ausbalancierung eine oder mehrere nicht aktive weitere Hilfsscheiben, wie die Hilfsscheibe 49, mit einem entsprechenden Planetenrad (entsprechenden Planetenrädern) aufweisen.
Bei jeder Umdrehung des Planetenträgers 47 kann das Schneidmesser 42 in Abhängigkeit von der Übersetzung, die auf dem Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des Planetenrads 44 und des Zahnrads 46 beruht, mehrere Umdrehungen beschreiben. Es ist ferner zu beachten, dass das Messer in Abhängigkeit von dem gewählten Verhältnis erst nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen des Planetenträgers 47 den Schneidepunkt vor dem Ende 41 erreicht. 3 zeigt die Bahn des Messers 42 für den Fall, dass es bei jeder zweiten Umdrehung des Planetenträgers 47 an der Schneidestelle vorbei kommt und 4 zeigt die Bahn des Messers 42 für den Fall, dass es die Schneidestelle bei jeder dritten Umdrehung des Planetenträgers quert.
Aufgrund der Übersetzung und der Möglichkeit, die Anzahl der Umdrehungen des Planetenträgers zwischen zwei Einsätzen des Schneidmessers 42 auszuwählen, können hohe Geschwindigkeiten des Schneidmessers 42 mit einer relativ geringen Durchlaufgeschwindigkeit des Drahts in Einklang gebracht werden. Daher kann die Länge der auf den Träger 1 gelegten Drahtstücke 30 durch geeignete Wahl des besagten Übersetzungsverhältnisses sehr leicht angepasst werden. Das Schneiden mit hoher Geschwindigkeit erleichtert außerdem den Zuschnitt von Strängen, die schwerer zu schneiden sind, wie beispielsweise Aramid.
Es ist wichtig, zu beachten, dass der Draht 3 durch den Schnitt nur für einen kürzestmöglichen Augenblick angehalten wird. Es besteht daher nicht das Problem, dass Draht, der durch die dem Schneidmesser vorgeschalteten Rollen 20 und 21 fortlaufend vorgeschoben wird, aufläuft. Zwar wird der Draht 3 in dem Augenblick, in dem er durchgeschnitten wird, für einen sehr kurzen Moment zum Stillstand gebracht, doch ist der von der Erfindung vorgesehene Schnitt so rasch, dass die röhrenförmige Führung 40, die nur das Spiel, das ein Gleiten des Drahts 3 ermöglicht, freilässt, augenblicklich die Menge an Draht 3 enthalten kann, die weiterhin von den Rollen 20, 21 vorangetrieben wird.
Nach dem Schnitt erhält das Drahtstück 30 durch die vorgeschalteten Rollen 20 und 21 keinen Antrieb mehr. Aus diesem Grund wird der Abstand zwischen dem Schneidepunkt und dem Punkt, an dem der Draht aufgelegt wird, vorzugsweise so bemessen, dass das letzte Ende des Drahts 3, das durch den vorhergehenden Schnitt erzeugt wurde, den Punkt, an dem es auf den Träger 1 gelegt wird, erreicht, unmittelbar bevor der Draht 3 nochmals durchtrennt wird. Nach dem Schnitt wird das Teilstück 30 durch die Rotation des Trägers 1, auf dem es haftet, in Bewegung versetzt. Um wirklich sicherzustellen, dass die nach dem Schnitt freien Teilstücke weiter befördert werden, wird der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die Aufliegerolle mit dem Träger in Kontakt tritt, und dem Schneidepunkt vorzugsweise so gewählt, dass er höchstens der Länge der Teilstücke entspricht. Hervorzuheben ist, dass solange die durch die Teilstücke angesammelte kinetische Energie ausreicht, der Betrieb der beschriebenen Maschine selbst dann gewährleistet werden kann, wenn der Abstand zwischen dem Kontaktbereich von Aufliegerolle mit dem Träger und dem Schneidepunkt größer ist als das oben angeführte Maximum.
Die 5 und 6 zeigen eine Schneidevorrichtung 14, die eine weitere Ausführungsform darstellt und die die Schneidevorrichtung 4 von 1 ersetzen kann. Die Schneidevorrichtung 14 ist auf einem Auflegekopf 134 montiert. Sie weist eine der Führung 40 vergleichbare Führung auf, über die das Verstärkungselement zugeführt wird, wobei das Ende 141 der Führung einen Punkt definiert, an dem das Verstärkungselement durchgeschnitten wird. Es ist ein Schneidmesser 142 zu sehen, das auf einer rotierenden Scheibe 143 montiert ist, die (über einen Riemen) durch ein Ritzel 145 in Rotation versetzt wird, wobei das Ritzel 145 rotierend mit einer Kurve 146 verbunden ist. Ein Stab 147 trägt die Achse 144 der Scheibe 143 und die Achse 148 der von der Kurve 146 und dem Ritzel 145 gebildeten Einheit. Der Stab 147 wird von Rollen 137 geführt, die auf dem Auflegekopf 134 montiert sind. Die Kurve 146 und die Scheibe 143 sind daher bezogen auf den Auflegekopf 134 gleitend montiert. Die Kurve weist einen Vorsprung 149 auf und wirkt mit einem Stift 136 zusammen, der mit dem Auflegekopf 134 verbunden ist. Das Schneidmesser 142 wird ununterbrochen in hohe Geschwindigkeit versetzt. In 6 befindet es sich in einer inaktiven Stellung und bewegt sich im gewünschten Augenblick auf den Draht 3 zu, um ihn durchzuschneiden (siehe 5). Die Schneidevorrichtung ist damit so aufgebaut, dass das Schneidmesser 142 eine Bahn beschreibt, die das Verstärkungselement an dem Schneidepunkt quert, wenn der Vorsprung 149 der Kurve an dem Stift (136) einrastet.
Anhand dieser Beschreibung kann der Fachmann leicht Ausführungsformen realisieren und Anpassungen vornehmen, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es kann beispielsweise gewünscht sein, Drähte aus Textil aufzulegen. Alle Drähte, die keine Beständigkeit gegenüber Kompression aufweisen, müssen unbedingt gut unter Spannung gehalten werden. Überall dort, wo es erforderlich ist, kann ein pneumatischer Antrieb der Art verwendet werden, wie er unter der Bezugszahl 56 in dem Patent US 3 894 906 gezeigt ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verstärkung für Luftreifen, wobei die Verstärkung von einem Verstärkungselement gebildet wird, das mit Zubringern zugeführt wird, die das Verstärkungselement in eine Vorschubbewegung mit einer gegebenen linearen Geschwindigkeit in Längsrichtung des Verstärkungselements versetzen, wobei das Verfahren darin besteht, Teilstücke des Verstärkungselements auf einen Träger zu legen und die Teilstücke durch Haftung auf dem Träger auf diesem festzuhalten, wobei die Teilstücke unterhalb der Zubringer wie folgt entnommen werden: • Das Verstärkungselement wird in einer Führungsvorrichtung gleiten gelassen, wobei eine Öffnung der Führung einen Schneidepunkt definiert; • ein Schneidmesser wird mit Hilfe einer rotierenden Antriebswelle gemäß einer beliebigen geschlossenen Bahn bewegt, die das Messer durch die Umgebung des Schneidepunkts führt, wobei das Messer bei jeder n-ten Passage am Schneidepunkt zum Einsatz kommt, wobei n größer oder gleich 2 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn in einer Ebene liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungselement mit einer Aufliegerolle auf den Träger aufgebracht wird, die sich in Auflage an dem Träger befindet, wobei die Rolle durch die Bewegung des Trägers in Rotation versetzt wird und wobei der Ab stand zwischen dem Kontaktpunkt der Aufliegerolle mit dem Träger und dem entsprechenden Schneidepunkt höchstens der Länge der Teilstücke entspricht.
Maschine zur Herstellung einer Verstärkung für Luftreifen, die einen Verteiler für ein Verstärkungselement, der ein Verstärkungselement in eine Vorschubbewegung mit einer gegebenen linearen Geschwindigkeit in Längsrichtung des Verstärkungselements versetzt, und eine Schneidevorrichtung (4 oder 14) aufweist, die: • eine Führung, die das Verstärkungselement leitet, wobei das untere Ende (41 oder 141) der Führung einen Schneidepunkt für das Verstärkungselement definiert, und • ein Schneidmesser (42 oder 142) umfasst, das auf einer rotierenden Scheibe (43 oder 143) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe in einer Kinematik bewegt wird, die dazu geeignet ist, das Messer mit sehr hoher Geschwindigkeit rotieren zu lassen und dazu, dafür zu sorgen, dass das Messer nicht bei jeder Passage in der Nähe des Verstärkungselements zum Einsatz kommt, wobei die Schneidevorrichtung so aufgebaut ist, dass das Schneidmesser eine Bahn beschreibt, die das Verstärkungselement an dem Schneidepunkt kreuzt, und dadurch, dass die Maschine Elemente zum Aufbringen aufweist, die das Verstärkungselement unterhalb des Schneidepunkts aufnehmen und es bis zu einem Punkt befördern, an dem das Verstärkungselement auf einen Träger zur Fertigung der Verstärkung gelegt wird.
Maschine nach Anspruch 4, wobei die geeignete Kinematik durch Montage der rotierenden Scheibe (43) auf einer Welle erzielt wird, die mit einem Planetenrad (44) in Rotation versetzt wird, das mit einem festgestellten Zahnrad (46) in Eingriff ist, wobei das Plane tenrad (44) durch einen Planetenträger (47) so angetrieben wird, dass sich das Planetenrad auf dem festgestellten Zahnrad bewegt.
Maschine nach Anspruch 4, wobei die Schneidevorrichtung (14) auf einem Auflegekopf (134) montiert ist und wobei die geeignete Kinematik dadurch erzielt wird, dass die rotierende Scheibe (143) durch ein Ritzel (145) in Rotation versetzt wird, wobei das Ritzel (145) in Rotation mit einer Kurve (146) fest verbunden ist, wobei die Kurve und die Scheibe bezogen auf den Auflegekopf (134) gleitend montiert sind und wobei die Kurve einen Vorsprung (149) aufweist und mit einem Stift (136) zusammenwirkt, der mit dem Auflegekopf (134) verbunden ist, wobei die Schneidevorrichtung so aufgebaut ist, dass das Schneidmesser eine Bahn beschreibt, die das Verstärkungselement an dem Schneidepunkt kreuzt, wenn der Vorsprung (149) der Kurve an dem Stift (136) einrastet.
Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Elemente zum Aufbringen eine Aufliegerolle (5) umfassen, die so angeordnet ist, dass sie am Auflegepunkt auf das Verstärkungselement wirkt.
Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Führung röhrenförmig ist.