DE69423163T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Wulstringen für Luftreifen - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung von Reifenwulsten und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer Mehrzahl von Reifenwulsten mit entweder Streifen- oder Sechskant- Konfiguration bei gleichzeitiger Verringerung des Verschleisses und der resultierenden Ausfallzeit der Wulst-Fertigungseinrichtung.
• Wulst-Fertigungsgeräte, wie z. B. jene, die in US-A-2,902,083 offenbart sind, beinhalten eine Bildungstrommel, um die ein Draht mehrere Male herumgewickelt wird, um den Wulst zu bilden. Der Draht wird unter Spannung gehalten, um bestimmte Verhaltenseigenschaften in dem Reifenwulst zu erhalten. Leider hat das Aufrechterhalten der erforderlichen Spannung in dem Draht während der Bildung des Wulstes in der Regel einen Verschleiß bestimmter Komponenten der Wulst- Fertigungseinrichtung in relativ kurzer Zeit zur Folge, was teure Ausfallzeiten und Reparaturen erfordert.
• Gegenwärtig ist es üblich, der Wulst-Fertigungseinrichtung für jeden zu bauenden Wulst einen eigenen separaten Draht zuzuführen. Am Extruder wird auf jeden Draht ein Kautschuküberzug extrudiert und jeder einzelne mit Kautschuk beschichtete Draht wird zu der Wulst-Fertigungseinrichtung geleitet.
• Ein Problem bei diesem Ansatz besteht darin, daß das Spannfutter der Wulst- Fertigungseinrichtung den Draht möglicherweise nicht richtig greift, was zur Folge hat, daß einer oder mehrere der Drähte auf dem Laufband auf der ganzen Strecke zurück zum Extruder locker werden. Um die Wulst-Fertigungseinrichtung erneut in Betrieb zu nehmen, müssen der bzw. die Drähte durch das Laufband neu gespannt werden.
• Ein ernsteres Problem bei gegenwärtigen Wulst-Fertigungseinrichtungen besteht darin, daß es aufgrund dessen, daß jeder Draht einzeln am Extruder beschichtet wird und jeder Draht seinen eigenen Satz Laufband-Laufrollen besitzt, keine Möglichkeit gibt, herkömmliche Zugrollen zu verwenden, um den Draht aus den Drahtspulen und durch den Extruder zu ziehen. Statt dessen greift das Formrad der Wulst-Fertigungseinrichtung die Drähte und zieht die Drähte von den Abwickelvorrichtungen und durch den Extruder. Diese Art und Weise, die Drähte mit dem Formrad zu ziehen, trägt zu drei Problemen bei.
• Erstens ist dis Lebensdauer des Formradgreifers aufgrund der Tatsache, daß der Greifer genügend Kraft bereitstellen muß, um die Drähte durch das Laufband, durch den Extruder und aus den Abwickelvorrichtungen zu ziehen, äußerst kurz. Zweitens besteht keine Möglichkeit, die Drahtspannung beim Aufwickeln zu steuern. Drittens muß das Laufband aufgrund der Beschaffenheit der einzelnen Drähte und damit die Abwickelvorrichtungen zwischen jedem gerade gebauten Satz Wulste nicht anzuhalten brauchen, mit Strom versorgt werden, wenn der Wulstbauer einen Satz Wulste fertigstellt, und wird entladen, bevor mit dem nächsten Satz Wulste begonnen wird. Dies erfordert ein komplexes Zusammenspiel der Steuerung zwischen der Wulsteinheit und dem Laufband.
• Das teilweise Wickeln eines Wulstes mit unterschiedlichen Spannungsniveaus direkt auf eine Reifenkarkasse während des Baus des Reifens auf einer Reifenbautrommel wurde in US-A-4,378,042 offenbart.
• Es wurde festgestellt, daß ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Bereitstellung von Spannung in dem Draht zu einem erheblich verbesserten Verhalten der Einrichtung beitragen, die Ausfallzeit stark verringern und die Produktivität erhöhen kann.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Reifenwulsten auf einem Formrad bereitgestellt, welches die Schritte des Beschichtens eines Drahtes mit einem elastischen kautschukartigen Material, des Leitens des Drahtes über eine Bremsscheibe, um die Spannung in dem Draht zu steuern, des Einspannens des Drahtes und des Führens desselben zu dem Formrad, des Greifens eines ersten Endes des Drahtes mit einem Greiffinger auf dem Formrad, des Rotierens des Formrades mit einer vorher festgelegten Anzahl von Umdrehungen, wobei die Bremsscheibe der Umdrehung einen geringen Widerstand bietet, um eine reibschlüssige Haftung des Drahtes an dem Formrad bereitzustellen, während relativ geringe Spannung in dem Draht aufrechterhalten wird, und des Erhöhens des geringen Widerstands der Bremsscheibe, um eine vorher festgelegte höhere Spannung in dem Draht beim Wickeln auf das Formrad bereitzustellen, umfaßt.
• In den Zeichnungen ist
• Fig. 1 eine Seitenansicht einer Wulst-Aufwickelvorrichtung gemäß der Erfindung.
• Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Band aus Drähten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Die hierin beschriebene Wulst-Fertigungseinrichtung verwendet ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Zufuhr der Drähte zu der Wulst-Fertigungseinrichtung. Ein Satz von Düsen und Einsätzen für den Extruder liefert ein Band aus beschichteten Drähten, die durch eine kleine Brücke aus Kautschuk zwischen jedem Draht verbunden sind. Dies erlaubt die Verwendung von herkömmlichen Zugrollen und flachen Laufband-Laufrollen bei der Zufuhr des Wulstdrahtes zu der Wulst- Fertigungsmaschine.
• Das vorgebildete Band wird der Wulst-Fertigungseinrichtung zugeführt und durch eine Reihe von Führungsrollen zu der Längsschneideeinrichtung geführt. Das vorgebildete Band wird dann an der Kautschukbrücke zwischen jedem Draht auseinandergeschnitten und die resultierenden einzelnen Drähte werden dann in das Formrad geführt.
• Dieses Verfahren hat mehrere Vorteile. Da die Drähte in Form eines Bandes gebildet werden, kann ein Fehlgriff an dem Formrad kein Lockerwerden eines Drahtes zurück entlang des Laufbandes bewirken. Da Zugrollen vorhanden sind, die die Zugkraft bereitstellen, um die Drähte von den Abwickelvorrichtungen durch den Extruder zu ziehen, muß der Greifer in dem Formrad außerdem die Drähte nicht mit genügend Kraft greifen, um die gesamte Zugkraft aufzubringen, so daß die Greifeinheit viel länger hält. Bei einigen Anwendungen halten Greifeinheiten, die bisher einen Tag hielten, nun vier bis sechs Monate.
• Ein weiterer Vorteil des hierin offenbarten Verfahrens ist die Möglichkeit, die Aufwickelspannung der Drähte als integrale Funktion des Bauzyklus automatisch zu steuern. Wenn das Band um die Außenoberfläche einer unteren Zufuhr-Laufrolle herumläuft, wird diese Laufrolle direkt mit einer Magnetteilchenbremse wellengekuppelt. Die Teilchenbremse wird durch ein Computersystem gesteuert, das die Wulst-Fertigungseinrichtung antreibt.
• Die Drahtspannung wird wie folgt gesteuert: Nachdem das Band in einzelne Drähte längsgeschnitten und dem Formradgreifer zugeführt wurde, greift der Greifer die Drähte und beginnt mit dem Aufwickelzyklus. An diesem Punkt beträgt die Drahtspannung etwa drei bis vier brit. Pfund (1,34 kg bis 1,79 kg) pro Draht und die Teilchenbremse ist ausgeschaltet. Nach drei Umdrehungen des Formrades aktiviert das Computersystem die Magnetteilchenbremse, bis die Verzögerungskraft auf das Band zwischen 20 und 22 brit. Pfund (9,07 kg und 9,97 kg) pro Draht beträgt. Diese Kraft wird bis zum Ende des Zyklus, an dem die Teilchenbremse abgeschaltet wird und der Zyklus wiederholt werden kann, bei diesem Niveau gehalten. Die Verwendung der Steuerung der Spannung gekoppelt mit den zuvor beschriebenen neuen Aspekten des Geräts erlaubt eine bessere Steuerung während des Wulst- Fertigungsablaufs.
• Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 beinhaltet der Betrieb der Wulst-Baueinrichtung 40 die folgenden Schritte. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Wulstdraht 42 von einem Laufband (nicht gezeigt) aus zugeführt. Der Draht 42 wird in Form eines Sechskant-Wulstbandes 2 ausgebildet, indem man die Drähte 42 mit Kautschuk beschichtet, um eine Brücke 44 zwischen den einzelnen Drähten 42 zu bilden. Das Ausbilden des Drahtes 42 in Form eines Bandes 2 wird nicht als notwendig erachtet, um die vorliegende Erfindung durchzuführen, obwohl es sich um die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform handelt.
• Das Band 2 greift in eine innere obere Zufuhr-Laufrolle 4 ein und wird durch Führungsrollen 3 um die innere obere Zufuhr-Laufrolle herumgeführt. Das Band 2 wird als nächstes um eine untere Laufrolle 5 gewickelt, die an eine Magnetteilchenbremse (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Jede mit gewöhnlichen technischen Kenntnissen für die spezielle Anwendung gewählte Magnetteilchenbremse sollte wirksam sein und es wird nicht für notwendig gehalten, Einzelheiten einer derartigen Bremse hierin zu offenbaren.
• Die Magnetteilchenbremse wird von einer Steuereinheit mit programmierbarer Logik (oder PLC) (nicht gezeigt) gesteuert, die der Vorrichtung 40 die Anweisung gibt, verschiedene Wulstkonfigurationen zu bauen. Das Band 2 verläßt die untere Laufrolle 5 und bewegt sich zu einer oberen äußeren Laufrolle 6 hin. Nach dem Verlassen der oberen äußeren Laufrolle 6 läuft das Band 2 in eine Einweg- Kupplungseinheit 7 und Niederhalterollen 8. Die Einweg-Kupplungseinheit 7 verhindert einen Stau des Bandes 2 am Ende des Wulstbauzyklus. Dann wird das Band 2 durch horizontale Führungsrollen 9 geführt und läuft in einstellbare vertikale Rollen 10, was es dem Bedienpersonal der Vorrichtung 40 ermöglicht, das Band exakt in bezug auf eine Längsschneideeinrichtung 12 zu positionieren.
• Mit Bezug auf Fig. 2 fluchtet jedes Schneidblatt der Längsschneideeinrichtung 12 (nicht gezeigt) mit der Brücke 44 aus Kautschuk, welche die benachbarten Wulstdrähte 42 miteinander verbindet. Das Band 2 verläßt die einstellbaren Rollen 10 und läuft in die Längsschneideeinrichtung 12, in der die Schneidblätter gegen eine Amboß-Rollen-Einheit drücken.
• Mit Bezug auf Fig. 1 verläßt das Band 2 die Längsschneideeinrichtung 12 als einzelne Kautschuk beschichtete Drähte 42 und läuft in Teilzähne 14, die dazu dienen, die einzelnen Drähte getrennt zu halten, bis sie in die Draht-Greifeinheit 15 eintreten. Die Draht-Greifeinheit 15 ist mechanisch mit einer Führungsschiene 16 und einem Druckluftzylinder verbunden, der an einem Punkt 17 befestigt ist. Die einzelnen Drähte 42 treten dann in eine Drahtvorschubeinheit 18 ein und werden durch in ein Mundstück 19 gefräste Schlitze entlang der Länge derselben geführt.
• Zu Beginn eines Wulstbauzyklus wird die Draht-Greifeinheit 15 zu einem Formrad oder einem Spannfutter 20 hin bewegt, indem man die damit verbundene Draht- Vorschubeinheit 18 vorwärts zur Drahtformrad-Einheit 21 hin transportiert.
• Wenn der Drahtvorschub 18 ganz vorne angelangt ist, wird ein Greiffinger 22 aktiviert, der die Drähte 42 gegen eine Greifer-Auflagefläche gelagert 23 greift. Beim Zurückbewegen des Drahtvorschubs 18 weg von dem Spannfutter 20 signalisiert eine Steuereinheit mit programmierbarer Logik einem Servomotor, der das Spannfutter 20 antreibt, den Aufwickelvorgang zu starten. Die Steuereinheit mit programmierbarer Logik befiehlt außerdem einem Stößel 30, sich nach unten zu bewegen, was eine Stößeleinheit 28 nach unten befördert und eine Stößelrolle 29 direkt oberhalb des Spannfutters 20 positioniert.
• Gleichzeitig signalisiert die Steuereinheit mit programmierbarer Logik einem Drahtführungszylinder 24, sich nach unten zu bewegen, wodurch die Wulstdrähte 42 in den Drahtführungsplatten-Schlitzen 25 festgehalten werden und die Drähte in den Rillen der Drahtführungsrollen 26 positioniert werden.
• Dann beginnt das Spannfutter wie in Fig. 1 gezeigt im Gegenuhrzeigersinn zu rotieren. Wenn sich das Spannfutter 20 um 330º gedreht hat, beginnt sich die Draht- Führungseinheit 27 in einer zur Stirnseite des Spannfutters 20 senkrechten Ebene zu bewegen. Wenn das Spannfutter 20 eine Umdrehung von 360 Grad erreicht hat, beendet die Draht-Führungseinheit 27 eine programmierte Bewegung von 0,062 Zoll (0,16 cm) zur Außenseite des Spannfutters 20, was die Drähte 42 zur nächsten Aufwickelposition weitertransportiert.
• Sowohl der Spannfutterantriebs-Servomotor als auch ein Führungsmotor, der ein lineares Stellglied antreibt, werden von einer mehrachsigen Steuereinheit gesteuert. In der bevorzugten Ausführungsform ist die mehrachsige Steuereinheit von Ormec erhältlich. Der Spannfutterantriebs-Servomotor und der Draht-Führungsmotor sind unter Software-Steuerung verbunden, um je nach der gewünschten speziellen Wulstkonfiguration unterschiedliche Umdrehungs- und Fertigungs-Programmteile durchzuführen.
• Die erste, zweite und dritte Umdrehung des Formrades werden bei einem ersten Spannungsniveau in dem Draht durchgeführt. Das erste Spannungsniveau wird durch Einstellen der Magnetteilchenbremse auf ein erstes Widerstandsniveau erzeugt. Der Widerstand der Magnetteilchenbremse beim ersten Widerstandsniveau entspricht dem von dem Greiffinger bereitgestellten Widerstand. Das erste Widerstandsniveau bringt eine Kraft zwischen 0 brit. Pfund und 5 brit. Pfund (2,23 kg) auf den Draht auf.
• Während der vierten Umdrehung des Formrades aktiviert die Steuereinheit mit programmierbarer Logik die Magnetteilchenbremse, so daß ein zweites Widerstandsniveau erreicht wird, und die Spannung in dem Wulstdraht 42 wird bis auf eine vorher eingestellte Grenze, ein zweites Spannungsniveau, erhöht. Das zweite Spannungsniveau übt Kräfte zwischen 15 brit. Pfund (6,7 kg) und 30 brit. Pfund (13,39 kg) auf den Draht 42 aus. Dem erhöhten Widerstand der Bremse wird nicht nur durch den Greiffinger, sondern auch durch die Reibung der vier Windungen von Drähten um das Formrad Widerstand entgegengesetzt. Durch anfängliches Aufwickeln der ersten paar Windungen des Drahtes bei dem niedrigeren ersten Spannungsniveau wird ein Verschleiß des Greiffingers minimiert.
• Die fünfte Umdrehung ist für beide Motoren gleich. Während der sechsten Umdrehung ändert das lineare Stellglied auf Programmbefehl von der mehrachsigen Steuereinheit die Richtung und bewegt die Draht-Führungseinheit 27 zur Innenseite des Spannfutters 20 hin. Der Vorgang wird wiederholt, bis der programmierte Fertigungsablauf beendet ist.
• Am Ende der programmierten Bauabfolge wird ein Schneidmesser 31 von einem Zylinder 32 nach unten gedrückt, wodurch die Wulstdrähte 42 am Punkt 33 geschnitten werden. Dann zieht sich das Schneidmesser 31 zurück und die Steuereinheit mit programmierbarer Logik befiehlt dem Spannfutter 20, sich um 70º im Gegenuhrzeigersinn zu bewegen, wodurch ein geschnittenes Endes der Drähte 42 in ein Wulstbündel hineingeklemmt wird. Dann befiehlt die Steuereinheit mit programmierbarer Logik dem Stößel 29 und der Drahtführung 26, sich zurückzuziehen. Das Spannfutter 20 dreht sich um 70º im Uhrzeigersinn, was das Spannfutter für die nächste Bauabfolge in Position bringt. Dann befiehlt die Steuereinheit mit programmierbarer Logik dem Spannfutter 20 zusammenzuklappen und die fertigen Reifenwulste werden aus dem Spannfutter entnommen, bereit, den Vorgang zu wiederholen und weitere Wulste zu bauen.
• Das oben beschriebene Verfahren dient dem Bau von Sechskant-Wulsten. Sollte das Bedienpersonal der Vorrichtung 40 den Bau von Wulsten vom Streifen-Typ wünschen, sollten die Vorrichtung 40 und das Verfahren wie folgt modifiziert werden. Das Bedienpersonal würde die Düsen (nicht gezeigt) und Einsätze (nicht gezeigt) in dem Extruderkopf (nicht gezeigt) austauschen, so daß die angemessene Anzahl von Wulstdrähten 42 hinzugefügt wird, um die gewünschte Anzahl und Konfiguration von Wulsten zu bauen. Als nächstes würde das Bedienpersonal das geeignete Bauprogramm auf dem Terminal der mehrachsigen Steuereinheit wählen. Für Sechskant-Wulste wählt das Bedienpersonal einen Baucode wie 5 · 7 · 5. Für Wulststreifen würde das Bedienpersonal einen zu der Anzahl von Windungen in Beziehung stehenden Code, wie z. B. "vier Windungen", wählen. Dann würde das Bedienpersonal das Sechskant-Spannfutter 20 durch Entfernen eines mittleren Befestigungsbolzens (nicht gezeigt) und Einsetzen eines Hebezeugs entnehmen. Dieses entnimmt das Spannfutter 20 aus einer spitz zulaufenden Antriebswelle (nicht gezeigt). Als nächstes trennt das Bedienpersonal vier Schnelltrenn-Luftleitungen (nicht gezeigt) von dem Spannfutter 20 zum Sockel (nicht gezeigt) ab. Dann würden das Wulststreifen-Spannfutter 20 mit geeigneter Größe an der Hauptantriebswelle mit Hilfe des mittleren Befestigungsbolzens befestigt und die vier Luftleitungen wieder angeschlossen werden. Dann würde das Bedienpersonal die Längsschneideeinrichtung 12 durch Entfernen eines Befestigungsbolzens (nicht gezeigt) entnehmen und an ihrer Stelle eine Längsschneideeinrichtung 12 für Wulststreifen installieren. Als nächstes würde das Bedienpersonal den Drahtvorschub 18 durch Entfernen seines Befestigungsbolzens entnehmen und ihn durch den geeigneten Wulststreifen-Drahtvorschub 18 ersetzen. Als nächstes würde das Bedienpersonal die Stößelrolle 29 entnehmen. Die Drahtführungseinheit 27 muß nicht entnommen werden, da sie beim Wulststreifen-Betrieb abgeschaltet wird. Die Vorrichtung 40 ist nun zum Bau von Wulststreifen bereit.
• Die Vorrichtung 40 kann auch Wulste mit unterschiedlichen Durchmessern bauen. Das Bedienpersonal muß nur ein Spannfutter 20 mit geeignetem Durchmesser montieren und eine rückwärtige Platte mit Hilfe einer zwischen der rückwärtigen Platte und dem Hauptrahmen befestigten Stellschraube nach oben oder unten justieren.
• Windungs-Kombinationen werden mit Hilfe des Schnittstellenterminals der mehrachsigen Steuereinheit gewählt. Das Bedienpersonal der Vorrichtung 40 blättert durch die verfügbaren Windungs- und Baukombinationen auf dem Display des Terminals, bis die gewünschte angezeigt und gewählt wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Reifenwulsten (42) auf einem Formrad (20), umfassend:

a) Befestigung eines Endes eines Drahtes (42) an dem Formrad (20); gekennzeichnet durch

b) anfängliches Wickeln des Drahtes (42) um das Formrad durch Rotieren des Formrads mit einer vorher festgelegten Anzahl von Umdrehungen, wobei das anfängliche Aufwickeln bei einem ersten Spannungsniveau in dem Draht (42) erfolgt, wobei das erste Spannungsniveau durch ein sich der Aufwicklung mit einem Greiffinger (22)-Widersetzen und eine Bremseinrichtung (64) bei einem ersten Widerstandsniveau erzeugt wird; und

c) Fortsetzen der Aufwickelns bei einem vorher festgelegten zweiten Spannungsniveau in dem Draht (42), das höher ist als das erste Spannungsniveau, wobei das zweite Spannungsniveau nach der Rotation des Formrades (20) mit der vorher festgelegten Anzahl von Umdrehungen dadurch erzeugt wird, daß der Aufwicklung mit einer Bremseinrichtung (64) bei einem zweiten Widerstandsniveau, das größer ist als das erste Widerstandsniveau, Widerstand entgegengesetzt wird, wodurch dem erhöhten Widerstand der Bremseinrichtung (64) durch die Reibung der Draht-Umwicklungen (42) um das Formrad herum Widerstand entgegengesetzt wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Reifenwulsten (42) nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß vor der Befestigung des Drahtes (42) an dem Formrad (20) eine Mehrzahl paralleler Drähte (42) einschließlich des Drahtes (42) mit einem elastischen kautschukartigen Material beschichtet wird und die Drähte (42) mit einer Bahn (44) des Materials verbunden werden, um ein Band (12) zu bilden.

3. Verfahren zur Herstellung von Reifenwulsten (42) nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch den Schritt der kontinuierlichen Steuerung der Spannung in dem Draht (42) während des Wickelns des Drahtes (42) um das Formrad (20) herum.

4. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das erste Spannungsniveau eine Kraft zwischen 0 brit. Pfund (kg) und 5 brit. Pfund (2,23 kg) auf den Draht ausübt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das zweite vorher festgelegte Spannungsniveau eine Kraft zwischen 15 brit. Pfund (6,70 kg) und 30 brit. Pfund (13,39 kg) auf den Draht ausübt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine durch Wicklungen des Drahtes (42) um das Formrad (20) herum erzeugte Reibung zwischen dem Draht (42) und dem Formrad (20), welche den Draht (42) an dem Formrad (20) verankert und dem zweiten vorher festgelegten Spannungsniveau Widerstand entgegensetzt.