CN100441405C - 用于将条带铺设在一旋转表面上的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置(1)，用于铺设加强条带到一圆周速度为V2的旋转接收表面(2)上，该装置包括供应条带装置(10)，其至少包括一个圆周速度为V1的旋转主动轮(11)，和相对于接收表面横向移动条带的装置(20，30)，该装置执行交替运动，以及在所述接收表面上进行铺设的装置(40)，其特征在于：当构成所述条带的纱线或细绳的帘布层平面大致垂直于接收表面的旋转轴线时，横向移动装置执行所述移动。条带横向移动的振幅可以直接通过速度V1和V2进行控制，且在铺设条带时可以持续地改变。

Description

用于将条带铺设在一旋转表面上的装置
本发明涉及一种用于将加强条带铺设到一旋转接收表面上的装置，特别是用于制造轮胎的装置。
在轮胎的整个圆周上铺设一环形加强件的益处长久以来一直为人们所公认。这种加强件可以由专门的帘布层组成，该帘布层包括沿圆周方向缠绕且沿着轮胎胎体的径向布置的细绳。这种帘布层通常被称为“零度帘布层(zero-degree dry)”。纺织细绳或金属细绳是指单个纱线或结合在一起的多个纱线，所述多个纱线的结合在一起方式使其可以一同工作，或实际上是通过延伸形成的绞合纱线。
在具有一零度帘布层的轮胎的硫化过程中，这种帘布层的细绳在硫化模具中要经历成型过程，为了保证轮胎的最终结构必须考虑该成型过程。然而当在模具中成型时，由于构成帘布层的细绳的刚度(rigidity)使其不能被拉伸，这种现象可能会引起主要问题。
已经构想出各种解决方案来解决这个问题。有些解决方案涉及细绳的自然特性：例如，使用称为“双弹性”金属纱线，可以在获得的帘布层的刚性和延展性之间取得折衷。虽然这是有优点的，但这种方案不可能不影响轮胎的加强特性。因此必须通过增加附加帘布层或改进橡胶混合物来得到补偿，以降低所获得的零度帘布层的刚性。
另一种解决方案提出对未硫化产品的铺设方式进行修改，以使硫化后即可得到所需的结构。该方案的思路提出，将细绳以波动的形状铺设在未硫化的轮胎中，使得一旦他们在硫化模具中成型，他们就不再是波动形状，而是均匀地沿着一个方向排列，该排列方向与圆周方向所成的角度接近零度。
然而，这种有创造性的方案在实际应用中仍存在困难。
实际上，未硫化的轮胎装配在一个圆柱形或稍微成弧形的鼓上，而从硫化模具中脱模出的硫化后的轮胎与其初始形状相比则弧度大得多。因此在成型时，在轮胎中心处的轮胎变形比在胎肩处的轮胎变形要大的多。因此，必须找到一种工业方法，该方法将一细绳根据其横向位置的不同铺设成不同振幅和波长的波形，这样一旦生产的帘布层已经在压力下成型，其纱线就位于近似零度的位置，不管其横向位置接近于中心还是胎肩。
欧洲专利申请EP0724949公开了一种装置，用于以正弦波动的方式将纺织纱线或金属纱线铺设到一旋转表面上。这种铺设方式可以通过相对于纱线的供应方向横向平移纱线的方法来实现，通过监控和控制铺设表面的转速、铺设纱线的元件和位移装置的控制来控制正弦形状的振幅和波长。然而，这些位移装置由一个纱线引导装置构成，该纱线引导装置可以在横向方向上平移且由一电动机通过一连接杆驱动，该连接杆固定在一电机驱动的飞轮上。
实际上这意味着，一旦已经确定了铺设表面的转速，为了持续地改变纱线在该表面上波动的振幅，供应纱线的元件的速度必须改变以改变纱线的供应量，且连接杆相对于飞轮的位置也必须改变以同步改变所形成波动的振幅。因此，很难找到一种方法来持续地实现这种最终的改变。而且很明显，根据需要的正弦形状，必须限制铺设的速度，以便不干扰纱线引导装置的电动机驱动运动。
欧洲专利申请EP1208963公开了一种初步的方案以解决上述问题，但是仍然限于铺设单一纱线或细绳。
然而，为了改善铺设帘布层的时间，已经证明了以下做法具有优点，不只缠绕单一纱线或细绳，而是缠绕一组连续的彼此平行排列的纱线或细绳，且形成一加强条带。该纱线或细绳在条带的长度方向上延伸且通常被涂覆橡胶混合物。在这种情况下，在接收表面上，所需数量的纱线或细绳被敷设成较少的圈数。
然而，以正弦波动的形式铺设一条带到一胎冠上面临着一些困难，这些困难与条带的低侧向剪切强度有关，且可能产生不想要的变形或条带折叠回到自身上，且可能引起部分胎冠没有被覆盖。
本发明的目的是提供一种铺设装置，其可以允许多个细绳以加强条带的形式同时铺设，且克服了上述所有缺点。
根据本发明，用于铺设一加强条带到一旋转接收表面上的装置包括条带供应装置、相对于接收表面横向移动的装置、和将条带铺设到所述接收表面上的装置，其特征在于：条带供应装置将条带供应到横向移动装置，使构成条带的纱线或细绳的帘布层的平面大致垂直于旋转接收表面的旋转轴线；以及位于横向移动装置出口的铺设条带装置使构成所述条带的纱线或细绳的帘布层平面绕着一轴线枢转90°，其中该轴线平行于条带的前进方向，以使构成条带的纱线或细绳的帘布层的平面相对于接收表面相切。
在横向移动过程中，构成条带的纱线或细绳的帘布层的平面的特定方向使条带的每个细绳同步波动，而不需要考虑条带的宽度，尤其是没有条带变形的危险。一旦条带已经被枢转，其可以这种波动的方式与接收表面相切地铺设。
一旦铺设完，同时铺设的纱线或细绳的数量通常远少于形成“零度帘布层”的纱线数量。这个数量是根据可以采用的条带最大宽度来确定的。根据经验该宽度是纱线或细绳的刚度和波动振幅的函数，其数值可介于几毫米和几十毫米之间。为了方便以及标准化，该宽度通常介于10和20mm之间，且根据后者的直径和布置，条带包括至少两个和多达几十个纱线和细绳。
本发明还涉及一种铺设加强条带到一旋转接收表面上的方法，尤其是用于制造轮胎的方法，其包括下列步骤：
提供一条带，构成该条带的纱线或细绳的帘布层平面大致垂直于接收表面的旋转轴线；
在垂直于构成条带的纱线或细绳的帘布层平面的方向上交替地移动条带，以在后者中产生波动；
条带绕着一轴线枢转90°，该轴线平行于条带前进的方向，且后者相切地铺设到旋转接收表面上。
通过结合附图，阅读根据本发明的用于铺设加强条带的装置的实施例，可以很明显地看出本发明其他特征和优点，其中：
图1是根据本发明的铺设装置的侧视示意图，
图2是铺设装置沿着图1线II的局部截面图，
图3是沿着图1中的箭头F方向从下向上看的铺设装置的局部图，以及
图4是沿着图1中的箭头F方向从上向下看的铺设装置的局部透视图。
参见图1，装置1用于铺设加强条带B到一旋转接收表面(2)上，该装置包括一本体(5)，该条带沿着大致垂直于所述表面的旋转轴线且与所述表面相切的方向被铺设到接收表面(2)上。接收表面(2)以可控的圆周速度V2转动。
在下文中，术语“条带前进方向”用于表示大致垂直于接收表面(2)的旋转轴线的方向。
本体(5)支撑条带供应装置(10)、条带横向移动装置(20，30)、以及最后将该条带铺设到接收表面(2)上的装置(40)。这些不同部件连续动作，将条带以及条带中的纱线或细绳以所需的波动方式铺设到接收表面(2)上。
如图4所示，供应装置(10)包括至少一个用于送进条带的带轮(12)，这是由供应卷轴(未示出)来供应条带的。这里，带轮(12)的旋转轴线平行于接收表面2的旋转轴线，使得滚筒很容易地供应条带到主动轮(11)上，主动轮(11)的轴线XX′垂直于滚筒(12)的旋转轴线。
离开带轮(12)，条带走向与接收表面(2)相切，但是为了通过主动轮(11)，条带必须绕着其纵向轴线转动90°。离开主动轮(11)，构成条带的纱线或细绳的帘布层平面垂直于接收表面的旋转轴线。因此条带的纱线或细绳相对于接收表面处于同一横向位置，每个细绳的方向与条带前进方向一致，以便为条带横向移动装置(20，30)供应条带。
因此，在离开主动轮时，看上去(参见立面图)就像仅有一个细绳在波动。
主动轮(11)是由一电动机(13)通过一传动带(14)驱动的，以圆周速度V1转动。通过对速度V1和接收表面(2)的圆周速度V2进行同步控制，可以确定旋转表面(2)每转一周时供应到其上的条带的数量。
在图2和图3中详细地示出了移动装置(20，30)，其包括一引导头(20)，该引导头与支撑在本体(5)上的装置(30)协同工作。
引导头(20)包括一连接臂(21)，该连接臂垂直于主动轮(11)的旋转轴线XX′，且在朝向铺设装置(1)外侧的表面(210)上支撑两个导向滚筒(22和23)，该导向滚筒的轴线垂直于所述连接臂(21)且导向滚筒可自由转动地连接到后者上。由于条带平行于滚筒轴线安装，如图3所示安装的两对滚筒有利于改善条带的导向。
为了便于加强条带的导向以及在横向移动时与条带一起移动，可以规定每对(22和23)导向滚筒在条带前进方向上被偏置，同时与条带在前进方向上通过的直线相切且经过连接臂(21)的中心。也可以布置两个互相不偏移的滚筒，如图2，3和4所示。
轴(24和25)的轴线互相平行，且通过球轴承(26)可自由转动地安装在连接臂(21)的端部(211和212)上，同时轴(24和25)的轴线垂直于所述连接臂(21)。
在连接臂(21)的出口处，相对于铺设装置面对连接臂(21)的内表面，每个轴(24和25)都连接有一轴头(241，251)。
移动装置(30)包括两个彼此平行且垂直于条带前进方向的轴(31和32)，该轴可在本体(5)支撑的球轴承(33)中转动，且被一普通电动机(未示出)驱动，该电动机通过同一个传动带(35)分别与各轴的驱动带轮(36，37)相连。
在朝向引导头(20)的本体(5)的开口处，轴(31，32)分别延伸出轴头(311，321)，这些轴头通过互相平行的连杆(27和28)分别连接到轴头(241和251)上，从而确保了将电动机驱动力传递到轴(24和25)上。
轴(31，32，24和25)的转速用Ω3表示。
轴(31和32)的转动可以使连杆(27和28)的位置随着条带的通过而交替变化。杆(27和28)绕着其固定在轴头(311和321)上的轴线的转动控制连接臂(21)相对于轴(31和32)的偏心移动。于是在这个转动过程中，连接臂21的中心轨迹为投射在垂直于轴(31和32)的旋转轴线的平面上的一圆形。
而且，本体(5)在其平行于连接臂(21)的表面上带有一电磁铁(38)，该电磁铁施加一恢复力在连接臂(21)上。
在接收表面(2)上铺设条带的装置(40)包括一铺设滚筒(41)，该铺设滚筒(41)可绕着其旋转轴线Y自由地转动，且位于铺设滚筒外表面的旋转表面(410)与接收表面(2)接触，使得条带经过所述旋转表面和接收表面之间。铺设滚筒(41)位于两对导向滚筒(22和23)的附近，从而接收来自这些滚动的条带且将其旋转90°，这样构成条带的纱线的帘布层所在的平面与接收表面平行且与其相切。
臂(42)的一端(420)支撑铺设滚筒(41)，该臂的另一端(421)通过一支柱(43)固定在本体(5)上，所述支柱可转动地连接到本体(5)上的一个弹性接头(45)上，以确保条带以适当的力铺设到旋转表面(2)上。
下面简要地说明该铺设装置的操作方法。
需要指出的是，如果已经确定了接收表面(2)的转速V2，就可以调节条带供应速度V1，以使表面(2)每转一周供应到其上的条带的数量固定。
在没有条带的时候，由于轴(31和32)在转动，电磁铁(38)使连接臂(21)处于抬起的位置，且杆(27和28)相对于轴头(311和321)处于最大角位置，于是连接臂21的中心轨迹为投射在垂直于轴(31和32)的旋转轴线的平面上的圆形。该圆形的直径与可能的最大波动幅度一致。
当有条带时，在电磁铁促动的滚筒(22和23)施加的力和条带施加的恢复力之间建立了平衡，其中滚筒施加的力使连接臂(21)处于偏移位置，条带在相对于前进方向的横向移动的作用下被拉紧。
当速度V1等于V2时，连接臂(21)的动作不再使条带横向移动，这样细绳以直线的方式进行铺设。
当铺设条带的速度V1大于旋转表面的速度V2时，电磁铁会通过连杆(27和28)促动连接臂(21)，施加一横向推力在条带上，直到与以这种方式受到拉伸的条带所施加的恢复力达到平衡，同时轴(31和32)的转动导致连杆(27，28)的位置交替地变化。
需要指出的是，当V1大于V2时，轴(31和32)的转速Ω3允许对接收表面(2)每转一周转动来确定连杆(27和28)的往复移动，从而确定细绳在所述表面上波动的周期。这些波动的振幅是通过接收表面(2)每转一周时铺设到其上的条带的数量直接获得的，因为这个数量是通过“推动”连接臂(21)来确定连杆(27和28)的倾斜角的。
还应该明白，考虑细绳的特性很重要。细绳越紧，电磁铁动作的影响就越小。因此需要根据细绳是金属还是纺织品来调节后者施加的力。
同样，为了容易地改变细绳波动的振幅，从而依次改变在接收表面(2)上的条带波动的振幅，参见说明书开头，以便实现振幅根据帘布的径向位置而连续变化，所需作的全部工作就是改变表面(2)每转一周铺设到其上的条带的数量和速度V1。波动的振幅是自动调节的，参见上面所述。于是该系统以非常简单的方法改变波动。

Claims (12)

1.一种用于铺设加强条带到一旋转接收表面(2)上的装置(1)，该加强条带包括一组彼此平行的纱线或细绳，该纱线或细绳延纵向排列并形成一特定宽度的连续的帘布层，该装置包括供应装置(10)、相对于接收表面上铺设条带方向的条带横向移动装置(20，30)、和铺设条带的装置(40)，其特征在于：供应条带的装置将条带供应到横向移动装置(20，30)中，构成条带的纱线或细绳的帘布层平面大致垂直于旋转接收表面(2)的旋转轴线，以及位于横向移动装置(20，30)出口处的铺设条带的装置(40)使构成所述条带的纱线或细绳的帘布层平面绕着一轴线转动90°，该轴线平行于条带前进方向，以使构成条带的纱线或细绳的帘布层平面的位置相对于接收表面(2)相切。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：横向移动装置(20，30)交替地移动。
3.根据权利要求2所述的装置，该装置用于铺设加强条带到一圆周速度为V2的旋转接收表面(2)上，包含一本体(5)和至少一个圆周速度为V1的旋转的主动轮(11)，其特征在于：横向移动条带的装置(20，30)的交替横向移动的振幅可以通过速度V1和V2直接进行控制，在条带铺设时，可以持续地改变该振幅。
4.根据权利要求2或3所述的装置，该装置用于铺设加强条带，其特征在于：通过将绕着一大致垂直于条带前进方向的轴线旋转运动与在包含所述转动轴线的平面中的枢转运动相结合，移动装置(20，30)的交替横向移动可以获得变化的振幅，该枢转运动量由速度V1和V2的比值来确定。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：横向移动条带的装置(20，30)包括第一轴(31，32)和引导头(20)，该第一轴可以在垂直于条带前进方向的方向上转动，且被本体(5)支撑，该引导头用于导向条带，该条带可转动地安装在所述第一轴上。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：横向移动装置的交替横向移动的周期与第一轴(31，32)的转速Ω3成比例。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：引导头(20)通过连杆(27，28)与第一轴(31，32)相连，这些连杆(27，28)通过第二轴(24，25)安装在该引导头上，第二轴的轴线平行于第一轴的轴线，且第二轴可绕着所述引导头转动。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：引导头(20)包括一连接臂(21)，该连接臂支撑第二轴(24，25)。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述引导头(20)支撑至少两个用于引导条带的滚筒(22，23)，该滚筒轴线垂直于条带前进的方向且可自由转动地安装在引导头上。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：本体(5)支撑一电磁铁(38)，该电磁铁在引导头上施加一恢复力。
11.根据权利要求1所述的装置，该装置用于制造轮胎。
12.一种采用权利要求1所述的装置铺设加强条带到一旋转接收表面上的方法，该方法用于制造轮胎，其包括下列步骤：
提供一条带，构成该条带的纱线或细绳的帘布层平面大致垂直于接收表面的旋转轴线；
在垂直于构成条带的纱线或细绳的帘布层平面的方向上交替地移动条带，以在后者中产生波动；
条带绕着一轴线转动90°，该轴线平行于条带前进的方向，且后者与旋转接收表面(2)相切地铺设到其上。
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