DE60222206T2

DE60222206T2 - Verfahren zum Schneiden von elastomerischen Materialien

Info

Publication number: DE60222206T2
Application number: DE2002622206
Authority: DE
Inventors: Daniel Ray Uniontown DOWNING
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: BR0202007A; EP1262288A2; DE60222206D1; US6755105B2; EP1262288B1; US20020178880A1; BR0202007B1; US20040035271A1; US7526986B2; EP1262288A3

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Schneiden von Elastomermaterial mit niedrigen Abschälwinkeln, insbesondere Schneiden von aus Lagen bestehenden Schichtkörpern aus Elastomermaterialien, einschließlich Lagen, die Verstärkungsmaterialien enthalten. Ein solches Verfahren ist in US-A-5746101 offenbart.
Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen sind zum Schneiden von Platten aus Elastomermaterial verwendet worden. Solches Elastomermaterial könnte aus einzelnen Platten des homogenen Materials oder mehreren aus Lagen bestehenden Platten aus Materialien mit Eigenschaften, die sich voneinander unterscheiden, bestehen. Im Fall mehrerer aus Lagen bestehender Platten aus Elastomermaterial, die aus verschiedenen Gründen zerschnitten werden müssen, kann eine bzw. können mehrere der Lagen aus Metall oder Gewebe hergestellte Verstärkungskorde oder -fasern enthalten. Solche Verstärkungskorde oder -fasern könnten einfach so zueinander ausgerichtet sein, dass sie parallel zueinander sind. Weiterhin können die zu zerschneidenden Elastomermaterialien zur Zeit des Schneidens ausgehärtet oder vulkanisiert sein oder nicht.
Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik umfassen Schneidräder, Ultraschallschneidvorrichtungen, Maschinenmesser, Drahtschneidevorrichtungen und vibrierende Draht-Rollschneidevorrichtungen, deren aktives Schneidprinzip ein Sägeblatt oder eine Klinge oder ein gespannter Draht ist.
Während solche Schneideerfahren des Standes der Technik in unterschiedlichem Umfang effektiv sind, weist jedes Nachteile auf. Beispielsweise ist das Maschinenmesser einigermaßen effektiv beim Schneiden von Elastomer-Verbundmaterialien, jedoch hat es den Nachteil, eine Tendenz aufzuweisen, die Schnittflächen des Elastomermaterials zu verformen, wenn das Messer das Material durchdringt. Solche Verformung der Schnittkante erhöht die Schwierigkeit des anschließenden Spleißens der Enden des Elastomermaterials. Außerdem produziert das Maschinenmesser eine fortschreitend verschlechterte Schnittfläche, wenn die Klinge stumpf wird und wenn verschiedene kleine Elastomerteilchen sich an der Klinge anzusetzen begannen. Ein noch anderer Nachteil war die Unfähigkeit der Klinge, in einem Winkel von weniger als 30 Grad relativ zur Ebene des geschnittenen Materials zu schneiden. Das Maschinenmesser neigt auch dazu, während des Schneidvorgangs Wärme zu erzeugen, sodass, wenn zahlreiche Schnitte vorgenommen werden, die Temperatur des Messers in manchen Fällen genug erhöht wird, um das Vorvulkanisieren unvulkanisierten Elastomers im Schnittbereich in Gang zu setzen, was dann ein anschließendes gutes Verspleißen entlang der Schnittkanten behindert.
Ein anderes, in US-A-5,638,732 offenbartes Schneidsystem und -verfahren des Standes der Technik setzt einen Schneiddraht ein. Dieses System könnte jedoch nicht zum Schneiden zuvor zusammengestellter, Verstärkungskorde enthaltender Elastomerverbundplatten verwendet werden, da die Elastomerkorde selbst, obwohl sie mehr oder weniger parallel zur Richtung des Schnitts ausgerichtet sind, durchtrennt werden. Diese Unzulänglichkeit ist in der Tat nahezu jeder Schneidtechnologie des Standes der Technik inhärent, einschließlich Ultraschallmessern, die zuvor zusammengestellte Elastomerverbundwerkstoffe mit relativ niedrigen Abschälwinkeln schneiden. Das heißt, nahezu alle Schneideerfahren des Standes der Technik neigten dazu, die zur Verstärkung von einer oder mehreren Lagen verstärkter Karkassenlage verwendeten parallel ausgerichteten Korde zu zerschneiden. Idealerweise sollte der Schnitt zwischen den parallel ausgerichteten Verstärkungskorden ausgeführt werden. Eine Ausnahme des Standes der Technik ist die Rollschneidevorrichtung, die mit niedrigen Abschälwinkeln schneiden kann, ohne auch ein Zerschneiden der Verstärkungskorde zu riskieren.
Die Rollschneidevorrichtung kann jedoch aufgrund ihrer Geometrie, die einen an jedem Ende von einer Fassung gehaltenen Draht beinhaltet, ihren Schnitt nicht in einem niedrigen Abschälwinkel durch eine kordverstärkte Platte aus zuvor zusammengestellten Elastomerverbundplatten beginnen. Die Rollschneidevorrichtung muss ihren Schnitt von der Seite des zuvor zusammengestellten Werkstück her beginnen, sodass beim Schneiden Schwierigkeiten auftreten, in die Lage einzudringen, ohne die Verstärkungskorde zu spalten. Selbst bei einem Abschälwinkel von 90 Grad ist die Zuverlässigkeit des nicht Spaltens von Korden fraglich. Bei niedrigen Abschälwinkeln wird es exponentiell schwierig, in die Lage einzudringen, ohne einen Karkassenlagenkord aufzuspalten. Manchmal wird das verstärkte Karkassenlagenende unter den anderen Lagen eingebettet sein, wie etwa, im Fall der Reifenherstellung, der Seitenwandlage oder anderen Lagen, wie der äußersten Kante des zuvor zusammengestellten Werkstücks im Kontext des Hüllenaufbaus. Dies fügt eine weitere Schwierigkeitsdimension für die Draht-Rollschneidevorrichtung hinzu, ein zuvor zusammengestelltes Werkstück mit verstärkten Lagen, wie etwa spezifisch die Karkassenlage von Reifen, zu schneiden.
Ultraschallschneidsysteme, wie in US-A-5,265,508 offenbart, können Lagermaterial mit niedrigen Abschälwinkeln schneiden. Sie erfordern jedoch, dass das Material während des Schneidens an einem Amboss gesichert ist. Ein anderes, in USA-4,922,774 offenbartes System setzt eine Ultraschallschneidvorrichtung ein, die ein Messer vibrieren lässt, das sich quer durch einen Elastomerstreifen bewegt. Dieses System ist jedoch auf das Schneiden von Winkeln zwischen 10 und 90 Grad begrenzt und sieht kein Schneiden zwischen parallel angeordneten Verstärkungskorden innerhalb des Streifens vor, was heißt, dass die Korde durchschnitten werden können.
Verschiedene Verfahren sind versucht worden, um unter Einsatz von Ultraschallmessern durch kordverstärkte Schichtkörper zu schneiden. In WO-A-00/23261 wird ein Paar Ultraschallklingen eingesetzt, wobei, nachdem der zu schneidende Gegenstand in einem zentralen Bereich durchstochen worden ist, die zwei Klingen in entgegengesetzte Richtungen zu jedem Seitenrand des Schichtkörpers hin schneiden.
In WO-A-00/51810 schneidet eine Ultraschallabschälvorrichtung über dem kordverstärkten Element, wobei ein Schneidmesser folgt, das einen zweiten Schnitt durch die Karkassenlage und zwischen parallelen Korden macht, wodurch eine Anschlagfläche für anschließendes Reifenspleißen des auf Länge geschnittenen Segments gebildet wird. Jedes dieser Konzepte erfordert mehrere Schneidmechanismen und man kann behaupten, dass die Ausrüstung in Bau und Wartung komplex ist.
Ein erhebliches Problem bei den Schneidsystemen und -verfahren des Standes der Technik ist die Unfähigkeit, in Winkeln von weniger als 30 Grad in Bezug zur Ebene der geschnittenen Elastomerlagen zu schneiden, ohne das Material zu verformen oder vorzuvulkanisieren. Das kann beispielsweise bei automatisierten Reifenbauvorgängen ein Problem darstellen, wobei das Schneiden präzise und rasch durchgeführt werden muss und wobei die Schneidvorrichtung auch Verbesserungen an der Schnittfläche, die anschließend gespleißt werden soll, verschaffen kann.
Ein ideales Schneideerfahren und -vorrichtung sollte in der Lage sein, Schnitte in niedrigen Winkeln in Bezug zur Ebene der geschnittenen Elastomerplatte zu machen, und es sollte in der Lage sein, das zu tun, ohne die parallel ausgerichteten Verstärkungskorde zu zerschneiden, zwischen denen die Schneidvorrichtung sich idealerweise bewegen sollte. Es sollte auch in der Lage sein, diese Schnitte mit niedrigem Winkel rasch und zuverlässig auszuführen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Verfahren zum Schneiden von Segmenten auf gewünschte Längen aus dem Streifen von Elastomermaterial, wie in Anspruch 1 offenbart. Die Segmente haben eine Breite W, wobei Elastomerstreifen von einer Vielzahl von Reifenkomponenten gebildet werden, wobei mindestens eine der Reifenkomponenten eine kordverstärkte Komponente ist. Die Korde der verstärkten Reifenkomponente sind in der Richtung einer über die Breite W gebildeten Schneidbahn im Wesentlichen parallel orientiert.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bewegens eines Ultraschallmessers in Schnitteingriff mit dem Elastomerstreifen, während der Elastomerstreifen entlang der Schneidbahn gestützt wird. Schneiden des Segments in einem Abschälwinkel α. Einwirken auf einen Kord des kordverstärkten Komponente während des Schneidens, wodurch der Kord beim Schneiden des Segments über das Ultraschallmesser angehoben wird. Der getroffene Kord befindet sich an einem abgeschnittenen Ende benachbart zu der Schneidbahn. Das Verfahren weist weiter den Schritt des Orientierens einer Schneide an dem Ultraschallmesser geneigt in einem spitzen Winkel θ in Bezug auf die Streifenschneidbahn auf. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren weiter den Schritt des bewegbaren Zurückhaltens des Streifens vor dem Schneiden auf.
Der Schritt des Stützens des Streifens kann weiter das Stützen des Streifens in einem Winkel θ₁, kleiner als der Abschälwinkel α, an einer Seite der Schneidbahn, und in einem Winkel θ₂, größer als der Abschälwinkel α, an der gegenüberliegenden Seite der Schneidbahn, umfassen. Dies veranlasst, dass der Standort des getroffenen Kords ungefähr an dem Standort auftritt, in dem der Stützwinkel sich von θ₁ zu θ₂ ändert.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Schritt des Positionierens der Schneide des Ultraschallmessers den Schritt des Einstellens eines Spaltabstands (d) über der Stütze auf ungefähr etwas weniger als oder gleich die Dicke der kordverstärkten Komponente, entlang dem Bereich, in dem die Stütze in dem Winkel θ₁ orientiert ist. Das Verfahren umfasst weiter das Bilden eines abgeschnittenen Endes des Segments, wobei eine Vielzahl von Korden sich unter und benachbart zu einer flachen Schnittfläche befindet.
Ein mittels des vorangehend beschriebenen Verfahrens gebildetes Segment ergibt ein erstes abgeschnittenes Ende mit einer geschnittenen Spleißfläche, die sich auswärts von der kordverstärkten Komponente erstreckt, und ein zweites abgeschnittenes Ende mit einer Vielzahl von Korden unter und benachbart zu einer flachen Schnittfläche. Wenn das erste abgeschnittene Ende und das zweite abgeschnittene Ende zusammengefügt werden, bildet das Segment eine Überlappungsspleißstelle mit einem oder mehreren überlappenden Korden.
Ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Abschneiden von Segmenten von einem Streifen aus mehrlagigem, Verstärkungskorde enthaltendem Material, wobei die Korde im Wesentlichen parallel und mehr oder weniger in der Richtung der Schneidbahn orientiert sind, wird durch die folgenden Eigenschaften beschrieben; die Vorrichtung ist zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung geeignet. Ein Schneidelement zum Abschneiden des Streifens zum Bilden abgeschnittener Enden weist eine Schneide auf, die zum Schneiden entlang einer Linie 3 orientiert ist, wobei die Linie 3 Tangente zu einer oder mehreren Korden ist und in einem gewünschten Abschälwinkel α geneigt ist, und ein Mittel zum Stützen des Streifens entlang der Schneidbahn, wobei das Mittel zum Stützen des Streifens eine erste Fläche aufweist, die in einem Winkel θ₁ geneigt ist, der kleiner als der Abschälwinkel α ist, und eine zweite Fläche, die in einem Winkel θ₂ geneigt ist, der größer oder gleich dem Abschälwinkel α ist, und ein Mittel zum Zurückhalten des Streifens gegen das Stützmittel, wobei die Mittel zum Zurückhalten des Streifens vorzugsweise vor dem Schneidelement liegen und bewegbar sind. Die Vorrichtung weist weiter ein Mittel zum Bewegen sowohl des Schneidelements als auch des Rückhaltemittels während des Abschneidens des Streifens auf. In einer Ausführungsform ist an der Vorrichtung das Schneidelement, das eine Schneide aufweist, in einem spitzen Winkel β in Bezug zur Breite des Streifens geneigt. Die Schneide, wenn sie orientiert ist, wie beschrieben, setzt an der Oberfläche, die am weitesten von dem Mittel zum Stützen des Streifens entfernt ist, zum Schneiden an. Der Abschälwinkel α ist normalerweise auf etwa 10° oder weniger eingestellt, wodurch eine Schneidbahn benachbart zu einem oder mehreren Korden des Streifens, der abgeschnitten wird, gebildet wird.
Während das Mittel zum Stützen des Streifens zwei Oberflächen hat, die in Winkeln θ₁ beziehungsweise θ₂ geneigt sind, ist θ₁ vorzugsweise auf etwa 2° weniger als der Abschälwinkel α eingestellt, der Winkel θ₂ beträgt etwa 2° mehr als der Abschälwinkel α. In einer Ausführungsform ist der Abschälwinkel α auf etwa 8° eingestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schneidelement ein Ultraschallmesser. Das Schneidelement weist eine Hobelfläche benachbart zu dem Stützmittel auf. Das Schneidelement weist eine Keilform auf, die von der Schneide weg an Dicke zunimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Mittel zum Stützen des Streifens das Vakuummittel zum Anheften des Streifens an dem Mittel zum Stützen während des Schneidvorgangs.
Definitionen
„Aspektverhältnis" des Reifens bedeutet das Verhältnis der Querschnittshöhe eines Reifens zu seiner Querschnittsbreite.
„Axial" bedeutet die Linien oder Richtungen, die parallel zur Drehachse des Reifens verlaufen.
„Wulst" oder „Wulstkern" bedeutet generell denjenigen Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement umfasst; die radial inneren Wülste werden dem Festhalten des Reifens an der Felge zugeordnet; sie sind durch Lagenkorde umhüllt und, mit oder ohne andere Verstärkungselemente, wie etwa Kernfahnen, Wulstverstärker, Kernprofile oder Kernreiter, Zehen-Gummistreifen und Wulstschutzstreifen geformt.
„Gürtelverstärkungsstruktur" oder „Verstärkungsgürtel" bedeutet mindestens zwei ringförmige Schichten oder Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt, die unter der Lauffläche liegen, nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel im Bereich von 17 Grad bis 27 Grad in Bezug auf die Äquatorebene des Reifens aufweisen.
„Diagonalreifen" bedeutet, dass die Verstärkungskorde in der Karkassenlage sich diagonal von einem Wulst zum anderen in einem 25–65°-Winkel in Bezug zur Äquatorebene des Reifens über den Reifen erstrecken, wobei die Lagenkorde in abwechselnden Lagen in entgegengesetzten Winkeln verlaufen.
„Protektoren" oder „Reifenprotektoren" bedeutet das gleiche wie Gürtel oder Gürtelstruktur oder Verstärkungsgürtel.
„Karkasse" bedeutet ein Laminat aus Reifenlagenmaterial und anderen Reifenkomponenten, die auf Länge geschnitten sind, um zu einer zylindrischen oder kreisringförmigen Form gespleißt zu werden, oder bereits gespleißt sind.
Zusätzliche Komponenten können der Karkasse vor ihrem Vulkanisieren, um den geformten Reifen zu erzeugen, hinzugefügt werden.
„Umfangsgerichtet" oder "in Umfangsrichtung" bedeutet Linien oder Richtungen, die sich entlang dem Außenumfang der Oberfläche der ringförmigen Lauffläche lotrecht zur axialen Richtung erstrecken; es kann sich auch auf die Richtung der Sätze benachbarter kreisförmiger Kurven beziehen, deren Radien die axiale Krümmung der Laufläche, im Querschnitt gesehen, definieren.
„Kord" bedeutet eine der Verstärkungslitzen, einschließlich Fasern, die zur Verstärkung der Lagen verwendet werden.
„Innenisolierung" bedeutet die Lage oder Lagen von Elastomer oder anderem Material, welche die Innenfläche eines schlauchlosen Reifens bilden und die das Füllfluid innerhalb des Reifens enthalten.
„Einsätze" bedeutet die halbmond- oder keilförmige Verstärkung, die typischerweise zur Verstärkung der Seitenwände von Reifen vom Notlauftyp verwendet werden; es bezieht sich auch auf den nicht-halbmondförmigen Elastomereinsatz, der unter der Lauffläche liegt.
„Lage" bedeutet eine durchlaufende Schicht elastomerüberzogener, radial entfalteter oder anderweitig paralleler Korde.
„Radial" bedeutet Richtungen radial zu oder weg von der Drehachse des Reifens.
„Radialstruktur" bedeutet die eine oder mehreren Karkassenlagen, wovon mindestens eine Lage Verstärkungskorde aufweist, die in einem Winkel zwischen 65° und 90° in Bezug zur Äquatorebene des Reifens orientiert sind.
„Radialreifen" bedeutet einen mit Gürteln versehenen oder in Umfangsrichtung zurückgehaltenen Luftreifen, worin die sich von Wulst zu Wulst erstreckenden Lagenkorde in Kordwinkeln zwischen 65° und 90° in Bezug auf die Äquatorebene des Reifens verlegt sind.
„Seitenwand" bedeutet einen Teil eines Reifens zwischen der Lauffläche und dem Wulst.
„Abschälung" oder „Abschälwinkel" bezieht sich auf den Schnittwinkel eines Messers in Bezug auf das zu zerschneidende Material; der Abschälwinkel wird in Bezug zur Ebene des flachen Materials, das geschnitten wird, gemessen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Struktur, Betrieb und Vorteil der Erfindung werden deutlich bei Erwägung der folgenden Beschreibung, zusammengenommen mit den begleitenden Zeichnungen, worin:
1 eine schematische Ansicht eines Mehrkomponentenstreifens aus Elastomermaterial ist, welche eine Bahn zeigt, wo die Enden eines Segments zu bilden sind; die
2 und 3 Detailansichten eines in 1 gezeigten Typs von Mehrkomponentenstreifen aus Elastomermaterial sind;
4A eine Detailansicht eines kordverstärkten Mehrkomponentenstreifens ist, wobei die Korde in einer parallelen Lage vorliegen, die in einem schrägen Winkel in Bezug zur Länge des Streifens orientiert ist;
4B eine Detailansicht eines kordverstärkten Mehrkomponentenstreifens ist, wobei die Korde in einer parallelen Lage vorliegen, die in einem Winkel senkrecht zur Länge des Streifens orientiert ist;
5A eine Kantenansicht eines Elastomerstreifens ist, welche die Bildung der Fläche mit niedrigem Abschälwinkel zeigt;
5B eine Kantenansicht des bevorzugten Verfahrens ist, von nach dem Auftreffen auf einen Kord und dann Bilden des Rests der Abschälfläche mit niedrigem Winkel an einem Elastomerstreifen.
5C eine andere Kantenansicht des bevorzugten Verfahrens zum Formen der Enden an dem Elastomerstreifen von 5B ist, welche den Streifen zeigt, der sich an den abgeschnittenen Enden ablöst:
6A eine Perspektivansicht ist, die das Segment zeigt, wie es zylindrisch um eine Reifenbautrommel geformt wird;
6B eine Perspektivansicht des zylindrisch geformten Segments von 6A ist;
7 eine Perspektivansicht eines ersten Schneidelements zum Formen der Fläche mit niedrigem Abschälwinkel ist, wobei das bevorzugte erste Schneidelement ein Ultraschallmesser ist;
8A eine Kantenansicht des ersten Endes des Segments ist;
8B das zweite Ende ist;
8C das auf Länge geschnittene Segment ist;
9 eine Perspektivansicht der bevorzugten Vorrichtung zum Formen des Segments ist; und die
10A und 10B jeweils einen Querschnitt der abgeschnittenen Enden und eine zusammengefügte Überlappspleißung zeigen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Streifen Elastomermaterial in Schrägansicht dargestellt. Der Streifen 1 hat eine Querbreite W und eine durch die Richtung L bezeichnete indefinite Länge. Der Streifen 1 wird auf einem Fördermittel (nicht dargestellt) in der Richtung D transportiert. Der Streifen 1 umfasst eine oder mehrere Elastomerkomponenten. Die punktierte Linie 3 zeigt den Standort oder die Bahn eines seitlichen Schnitts, der über die Breite des Streifens 1 aus Elastomermaterial vorzunehmen ist.
Die Bahn 3, die über die Breite W des Streifens 1 verläuft, kann senkrecht zu der Länge L des Streifens sein oder die Breite W schräg durchqueren. Wenn der Streifen 1 eine oder mehrere Lagen der parallelen Korde 22 aufweist, die gleichartig orientiert sind, dann wird bevorzugt, dass die Bahn 3 in Bezug auf die Bahn des Kords 22 gleichartig orientiert ist.
In den verschiedenen gezeigten Figuren sind die Elastomerstreifen 1 verschiedene bei der Herstellung von Reifen verwendete Komponenten. Die 2 und 3 sind beispielsweise eine Detailansicht eines Mehrkomponentenstreifens 1 aus Elastomermaterial, wobei der Streifen 1, wie gezeigt, die Lage 20 mit einer Breite Wp von weniger als der Streifenbreite W aufweist, Einsätze 30, Schultergumstreifen 40, eine Innenisolierung 50, ein Paar Wulstschutzstreifen 60, und ein paar Seitenwandkomponenten 70. In 4A und 4B sind Mehrkomponentenstreifen gezeigt. In 4A ist die Kombination von Reifenkomponenten von 2 mit einer Diagonallage 20 kombiniert, die durch Korde 22 verstärkt ist, die parallel und gleichartig in einem schrägen Winkel relativ zur Länge der Lage 20 orientiert sind, generell in einer Winkelorientierung von 30° bis 65°. In 4B ist die Kombination von Reifenkomponenten der 2 und 3 mit einer Lage 20 kombiniert, die parallele und gleichartig orientierte Korde 22 aufweist, die in einem Winkel im Bereich von 65° bis 90° in Bezug zur Länge des Streifens 1 geneigt sind. In den 4A und 4B sind die Korde des Mehrkomponentenstreifens 1 im Wesentlichen kürzer als die Bahn 3 quer durch den Streifen. In einem solchen Fall liegen die Enden der Korde 22 nicht frei, wodurch es sehr schwierig wird, ein Spleißende zu bilden, ohne einen Kord 22 zu zerschneiden oder zu beschädigen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Erzeugung von Spleißflächen für Reifenkomponenten begrenzt und ist auf jeden Elastomerstreifen mit klebrigen Oberflächenhafteigenschaften gut anwendbar.
Beim Praktizieren der Erfindung versteht es sich, dass das Bilden der Enden 12, 14 eines Segments 10, das von einem Streifen 1 aus Elastomermaterial genommen wurde, ungeachtet der Komponententypen auf gleichartige Weise vollzogen wird. Dies gilt, wenn der Streifen 1 mit parallelen Korden 22 senkrecht zur Streifenlänge verstärkt ist oder mit schräg angewinkelten Korden 22 verstärkt ist.
Beim Praktizieren der Erfindung, wie in den 5A bis einschließlich 5C gezeigt, ist ein Streifen 1 aus Elastomermaterial in einer Kantenansicht gezeigt. Wie in 5A gezeigt, wird in dem bevorzugten Verfahren der Streifen 1 an einer zweiten Seite 4 gestützt und passiert ein Schneidelement 120 entlang einer Bahn, welche die gesamte Breite des Streifens 1 durchquert, durch den Streifen 1. Das Schneidelement 120 ist so positioniert, dass es in einem sehr niedrigen Abschälwinkel α von weniger als 30° in Bezug zu der ersten Seite 2 des Streifens 1 schneidet; bevorzugt beträgt der Abschälwinkel α 10° oder weniger.
Wie gezeigt, ist das Schneidelement 120 eine Ultraschallklinge. Die Ultraschallklinge beginnt an einer Seite des Elastomerstreifens 1 mit dem Schneiden, während der Streifen auf einem Stützmittel 110 unterstützt ist. Das Stützmittel 110 ist bevorzugt ein Amboss, der ein Außenfläche benachbart zu der kordverstärkten Reifenkomponente aufweist. Diese Außenfläche hat vorzugsweise eine erste Fläche 111 in einem Winkel von θ₁ geneigt, wobei θ₁ kleiner ist als der Abschälwinkel α. Eine zweite Fläche 112 ist vorgesehen, wobei die zweite Fläche 112 in einem Winkel θ₂ geneigt ist, wobei θ₂ in einem Winkel gleich dem oder größer als der Abschälwinkel α ist. Wie dargestellt, befindet sich die kordverstärkte Reifenkomponente 20 benachbart zu den Flächen 111, 112. Wie ersichtlich ist, ist die Ultraschallklinge 120 in einem geringen Abstand d positioniert, beabstandet über dem Amboss 110. Dieser Abstand erzeugt einen Spalt d von ungefähr 0,0030 Zoll (0,07 mm). Dieser Spalt d ist ausreichend, um zuzulassen, dass die kordverstärkte Reifenkomponente 20 während des Schneidvorgangs unter der Ultraschallklinge 120 passiert.
Unter Bezugnahme auf 5B wird, wenn die Ultraschallklinge 120 den Streifen 1, der abgeschnitten wird, durchquert, die Klinge 120 anfänglich in Kontakt mit nicht kordverstärkten Komponenten kommen, bevor sie auf die kordverstärkte Komponente 20 trifft. Die Klinge 120 wird auf ein Kord 22 treffen, was dazu führt, dass das Kord 22 etwas von dem Amboss 110 abgehoben wird und somit über die Klinge 120 läuft. An der entgegengesetzten Seite des Schnitts werden die Korde 22 unter die Ultraschallklinge 120 gepresst und nehmen den Spalt d ein, der für diesen Schneidvorgang zwischen dem Amboss 110 und der Klinge 120 vorgesehen war. Wie abgebildet, sind drei oder mehr Korde 22 benachbart zu der flachen Oberfläche 122 der Schneidklinge 120 gezeigt. Die Fähigkeit der Korde 22, über die Klinge 120 angehoben zu werden, gestattet es der Ultraschallmesserklinge 120, durch die Korde 22 zu passieren, ohne einen der Korde 22 zu zerschneiden. Dies gilt, da die Abtrennung der abgeschnittenen Enden 12, 14 durch die scharfe Schneide 121 der Klinge 120 erzeugt wird. Durch Kombinieren der Geschwindigkeitsrate, mit der sich die Klinge 120 bewegt, und der Tatsache, dass die Korde aus einem widerstandsfähigeren Material bestehen als der Elastomergummi, ist es möglich, leicht durch den Gummi zu schneiden, ohne die Korde 22 zu beschädigen. Wie in 5C abgebildet, kann, sobald die Klinge 120 zwischen zwei benachbarte Korde 22 dazwischen gesetzt ist, die sich über die Klinge 120 bewegende Schnittfläche 6 sich frei nach oben bewegen und wird etwas angehoben. Das verhindert, dass die Schnittfläche 6 des Endes 14 sich wieder an das andere abgeschnittene Ende 12 des Elastomerstreifens 1 angeheftet.
Das gesamte Schneiden ist so gezeigt, dass die Komponenten in einer horizontalen Richtung liegen und von oben her geschnitten werden. Es ist anzumerken, dass bei normalem Schneiden und zwecks Einfachheit des Reifenbauvorgangs es manchmal wünschenswert, sogar zu bevorzugen, ist, diese Streifen umzudrehen, sodass die gesamte Figur in Bezug zum Boden umgekehrt werden könnte und dass das Schneiden tatsächlich von unter der Oberfläche nach oben stattfindet. Zum Zweck dieser Erfindung jedoch ist es ausreichend, anzumerken, dass diese Materialien von beiden Richtungen her geschnitten werden können, wie gezeigt, oder in einer umgekehrten Position, wobei von der Unterseite her geschnitten wird.
Wie in 5C abgebildet, verschafft die Ultraschallklinge 120 selbst ein Schlüsselmerkmal, indem sie es ermöglicht, den Streifen derart zu schneiden, dass ein Ende 14 des abgeschnittenen Segments 10 sich anhebt und über die Klinge 120 läuft, wenn die Klinge 120 den Streifen durchquert, während das andere abgeschnittene Ende 12 tatsächlich von der Klinge 120 heruntergehalten wird, wenn die Klinge den Schnitt vollzieht. Wie abgebildet, wird im allgemeinen ein Kord 22 etwas von dem Amboss 110 aufgenommen oder davon abgehoben, wenn die Schneidklinge 120 in den Lagenrand eintritt. Dieser aufgenommene Kord 22 kann oft etwas gebogen und sogar aus der Schnittfläche 56,58 herausgezogen werden. Im Reifenbau wurde festgestellt, dass dieser Kord 22 keinen Einfluss auf die strukturelle Integrität des Reifens hat, indem, wenn der Kord aufgenommen oder gebogen wird, dieser Teil des getroffenen Kords 22 an der Umschlagseite eines Wulsts liegen wird und nicht Teil einer strukturellen Komponente des Reifens oder der wirksamen Komponente der angespannten Lage ist, da der gebogene Teil des getroffenen Kords an dem radial äußeren Teil des Lagenumschlags liegt. Es ist jedoch wichtig, dass der Kord 22, der aufgenommen wird, nicht das gute gleichförmige Verspleißen verhindert. Es wurde festgestellt, dass, indem die Schneide 121 des Schneidelements 120 in einem spitzen Winkel von etwa 60° oder weniger in Bezug zur Breite der Lage schräggestellt wurde, das Schneiden ab der Oberfläche bis zu der ambossunterstützten Fläche verläuft und mit minimaler Beschädigung an dem einen getroffenen Kord 22 vollzogen werden kann.
Man hat festgestellt, dass man durch Übergehenlassen der Stütze 110 von einem Winkel θ₁ an einer Fläche 111 zu θ₂ an der anderen Fläche 112 und Fixieren des Spalts 2 an der Übergangsstelle 114 vorhersagen kann, wo das Zusammentreffen des Kords 22 mit dem Klingenrand 121 relativ wiederholt stattfinden wird. Das ist wichtig bei der Erstellung einer genauen Länge des abgeschnittenen Segments 10. Wie in der Querschnittsansicht des Segments 10 gezeigt, weist die Schneidklinge 120 eine flache Fläche 122 auf und ist der untere Teil 41 des Streifens 1 benachbart zu der Stütze 111 an der Oberfläche 112 in einem Winkel θ₂ geneigt, der etwa gleich der unteren Neigung der Fläche 122 der Schneidklinge 120 ist, was gewährleistet, dass der Elastomerstreifen 1 derart abgeschnitten wird, dass eine flache Fläche 8 direkt über zwei oder bevorzugter drei oder mehr der Lagenkorde 22 vorkommt. Das filetiert das Elastomermaterial effektiv direkt über den Lagenkorden, wodurch diese Lagenkorde 22 an einer flachen Schnittfläche 8 freigelegt werden. Diese flache Schnittfläche 8 erleichtert stark die Fähigkeit der Bildung einer überlappenden Spleißverbindung 15 beim Reifenbau. Diese überlappende Spleißverbindung wurde zuvor dadurch behindert, dass die Elastomerkomponenten sich direkt über den überlappten Lagenkorden 22 befanden. Durch Entfernen dieses Materials ist es in dieser einzigartigen Schneidweise möglich, eine überlappende Kordspleißung 15 zu erzeugen, die stärker als andere beim Radialreifenbau verwendete Spleißungen ist. Es ist geläufig, dass man, wenn die Kordspleißungen 15 überlappt sind, eine stärkere überlappverspleißte Verbindung gewährleisten kann. Bis dato wurden diese überlappverspleißten Verbindungen aufgrund der Tatsache vermieden, dass die mehrlagigen Komponenten zu viel Massenunwucht der Überlappspleißung 15 erzeugen würden, teilweise aufgrund der Menge von Material direkt über den Kord 22. In Versuchen, dieses Problem zu verringern, wurde der Abschälwinkel a auf einen sehr kleinen Winkel von 10° oder weniger reduziert. Trotzdem ergab dies noch zu viel Material an der Überlappspleißverbindung, wodurch eine geringe Massenunwucht erzeugt wurde. Daher war in der Vergangenheit empfohlen worden, Stoßspleißungen zu erzeugen, so dass die Korde 22 nicht überlappen. Während dies das Problem der Massenunwucht verhinderte, erzeugt es generell eine Spleißung, die in Massenproduktion schwieriger wiederholt herzustellen ist. Dies gilt aufgrund der Längenschwankung zwischen dem abgeschnittenen Ende 12, 14. Wenn das Segment 10 nur um einige Tausendstel Zoll variiert, kann die Kordbeabstandung beeinträchtigt sein. Das Überlappen der Spleißkorde verhindert, dass dies zu einem Problempunkt wird. Die vorliegende Erfindung gestattet das Überlappspleißen mehrlagiger Komponenten mit überlappenden Korden, ohne eine unzulässige Massenunwucht zu erzeugen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Lage 20, wenn sie geschnitten wird, gestattet wird, sich anzuheben, so dass das Elastomermaterial über dem Schneidelement 120 entfernt wird, wodurch eine flache Schnittfläche 8 für eine Länge von etwa drei oder mehr Korden 22 gebildet wird, wie in der abgebildeten Ausführungsform von 5C gezeigt. Dies gestattet die Herstellung von Überlappspleißungen 15 auf effektive und effiziente Weise. Was ungewöhnlich ist, ist, dass dies ohne zusätzliches Schneiden oder zusätzliche Schritte vollzogen werden kann. Alles Schneiden wird in einem einfachen Arbeitsgang des Durchlaufenlassens der Ultraschallklinge 120 durch die mehrlagige Komponente oder den Streifen 1 vollzogen.
Unter Bezugnahme auf das Stützmittel 110 wird gezeigt, dass das Stützmittel angewinkelt ist, wie vorangehend erörtert, die erste Außenfläche 111 ist in einem ersten Winkel θ₁ geneigt und die zweite Außenfläche 112 ist in einem zweiten Winkel 82 geneigt. Im Inneren des Stützmittels 110 kreuzt eine Vielzahl von Löchern 116 sich mit den Flächen 111, 112 und sind mit einem Vakuumsystem verbunden. Dieses Vakuumsystem hilft, den Streifen 1 während des Schneidvorgangs sicher an der Stütze zu halten und trägt auf diese Weise zur Unterstützung bei. Zur weiteren Unterstützung und dem Festhalten des Elastomerstreifens 1 an Ort und Stelle während des Schneidvorgangs ist ein Rückhaltemittel 130 genau vor dem Schneidelement 120 vorgesehen. Dieses Rückhaltemittel 130 ist, wie abgebildet, ein Rad 132, das sich dreht und entlang derselben Bahn wie das Schneidmittel 120 bewegbar ist. Dieses Rad 132 kreuzt direkt vor der Schneidbahn 3, befindet sich jedoch in einem ausreichenden Abstand, um es dem Streifen 1 zu ermöglichen, sich anzuheben und über die Schneidklinge 120 zu passieren, wenn die Klinge quer hindurchläuft.
Unter Bezugnahme auf die 6A und 6B findet das Zusammenfügen der Spleißenden 12, 14 statt, wenn das auf Länge geschnittene Segment 10 wie abgebildet um eine Reifenbautrommel 5 herum zylindrisch geformt wird. Wie gezeigt, bringt der Reifenbauer idealerweise die Schnittfläche 12, 14 in einem Überlappspleißverhältnis zusammen. Dies gibt präzise die umfangslänge des Segments vor. Die Flächen 6, 8 mit niedrigem Abschälwinkel werden dann in einer üblicherweise als Anrollen bezeichneten Technik aneinandergepresst.
Die Vorrichtung 100 weist ein Mittel 120 zur Bildung einer Fläche mit niedrigem Abschälwinkel über die Breite des Streifens auf. Das Mittel ist bevorzugt ein Schneidelement 120. In der höchstbevorzugten Vorrichtung ist das Schneidelement 120 ein Ultraschallmesser. Wie in 7 gezeigt, hat das Messer 120 bevorzugt eine etwas keilartige Form mit einer Schneide 121, die in einem festen Winkel alpha in Bezug auf die Streifenschneidbahn 3 orientiert ist und auch in einem Winkel β abgeschrägt ist, sodass die Schneide 121 in Bezug zur Breite der Lage etwas in einem spitzen Winkel geneigt ist. Diese doppelte Winkeleinstellung des Schneidelements 120 erzielt einen überlegenen, gleichförmigeren Schnitt, da die Schneide 124 des Messers in Wirklichkeit die Spitze eines meißelartigen Schneidwerkzeug ist. Anders als ein herkömmliches Ultraschallmesser mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz, das entlang einer Seite der Klinge schneidet, hat die Klinge vom Meißeltyp keinen Knotenpunkt entlang der Schneide 121, da die Schneide 121 in Wirklichkeit die Spitze der Klinge ist, die gekippt und etwas schräggestellt ist. Das bedeutet, dass die Erregungsfrequenz sich entlang der gesamten Schneide 121 in demselben Abstand bewegt. Diese Tatsache ermöglicht ein gleichförmigeres Schneiden des Gummis als herkömmlich durch Standard-Schneidvorrichtungen vom Ultraschallklingentyp.
Ein zweites Merkmal der bevorzugten Vorrichtung 100 ist ein Mittel zum Bewegen des Formgebungsmittels 120 und des Rückhaltemittels 130. Das Bewegungsmittel 140 umfasst vorzugsweise einen motorbetriebenen Mechanismus, welcher das Formgebungsmittel 120 und das Rückhaltemittel 130 verschiebbar über die Breite des Streifens 1 überquert. Das Mittel 120 kann idealerweise in Bezug zu der Streifenlänge angewinkelt bewegt werden, um das Schneiden entlang jedes Schrägwinkels zu ermöglichen.
Das Bewegungsmittel 140 kann auch ein Mittel 141 zum Orientieren des Schneidelements 120 in einem Bereich von Winkeln umfassen, um das optimale Abschälflächengebiet zu erzielen. Wie in 9 gezeigt, kann die bevorzugte Vorrichtung 100 ein Fördermittel 150 umfassen, um den Streifen 1 entlang der Richtung der Länge des Streifens 1 vorzuschieben; vorzugsweise wäre das Fördermittel 150 in der Lage, den Streifen 1 bis auf einen vorbestimmten Abstand vorzuschieben, um das Abschneiden des Streifens 1 zu ermöglichen, um ein Segment 10 zu bilden, das eine feste Länge L zwischen den Schnittflächen 12, 14 an einer Stelle S1 und S2 aufweist, wie vorangehend gezeigt.
Sobald das Segment 10 abgeschnitten ist, werden seine abgeschnittenen Enden 12, 14 zusammengefügt und bildet der Streifen 1 zylindrisch einen Reifen, wie vorangehend erörtert. Das Segment 10, wie in den 8A, 8B und 8C gezeigt, kann dick, dünn, flach oder unregelmäßig umrissen, eine mit einem einzigen Kord verstärkte Komponente 20 oder eine Mehrfachkomponente sein, wie erörtert. Die Winkelorientierung der Flächen 6, 8 kann in Hinblick auf optimale Überlappverbindungsspleißung für den jeweiligen Streifen ausgewählt werden, wie in den 10A und 10B gezeigt.
Während der Streifen einiger vulkanisierte oder teilvulkanisierte Komponenten umfassen kann, wird bevorzugt, dass Teile dieses Streifens 1 unvulkanisiert oder mindestens teilweise unvulkanisiert sind. Dies gestattet, dass die gespleißten Flächen 6, 8 die Klebe- und Selbsthaftungseigenschaften aufweisen, um die Verbindungshaftung an der Überlappspleißung 15 zu erleichtern.

Claims

Verfahren zum Zerschneiden eines Streifens (1) aus Elastomermaterial in Segmente (10) einer gewünschten Länge, wobei die Segmente (10) eine Breite (W) aufweisen, wobei der Streifen (1) von einer Vielzahl von Reifenkomponenten gebildet wird, wobei mindestens eine der Reifenkomponenten eine kordverstärkte Komponente ist, wobei die Korde (22) im Wesentlichen parallel und in der Richtung einer Schneidbahn (3) orientiert sind, die über die Breite (W) des Streifens (1) gebildet ist, wobei das Verfahren das Positionieren eines eine Schneide (121) aufweisenden Schneidelements (120) in Schneideingriff mit dem Streifen (1) umfasst, während der Streifen (1) entlang einem Amboss (110) gestützt wird, um in einem Abschälwinkel (α) in Bezug zur Ebene des Streifens (1) und in einem Spaltabstand (d) über dem Amboss (110) zu schneiden, wobei der Spaltabstand (d) ungefähr etwas kleiner als die oder gleich der Dicke der kordverstärkten Komponente ist, sodass auf einen Kord der kordverstärkten Komponente eingewirkt und besagter Kord über das Schneidelement (120) angehoben wird, und wobei das Schneidelement (120) entlang einer Bahn (3), welche die gesamte Breite (W) des Streifens durchquert, durch den Streifen (1) passiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Orientieren der Schneide (121) in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Schneidbahn (3) umfasst.
Verfahren von Anspruch 1, weiter den Schritt des bewegbaren Zurückhaltens des Streifens (1) vor dem Schneiden umfassend.
Verfahren von Anspruch 1, wobei das gesamte Schneiden in einem Arbeitsgang des Führens des Schneidelements (120) durch den Streifen (1) ausgeführt wird.