CN101450756A - 用于调节线型元件的传送速率的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调整线型元件(12)的传送速率的设备(20)，该设备包括装置(34)，该装置(34)在到达设备的入口和离开设备的出口之间形成用于线型元件(12)的传送路径，在该入口处传送速率基本恒定，在该出口处速率是变化的且基本为周期性的，以及用于改变在预定的周期关系的应用中的线型元件(12)的路径长度的装置(P)。装置(34)包括以正弦方式的周期性直线平移而可移动的多个带轮。

Description

用于调节线型元件的传送速率的设备

技术领域

本发明涉及制造通过径向胎体帘布层而增强的轮胎。

背景技术

公知的用于制造增强轮胎的装置为其中的胎体帘布层由单根连续纱线(yam)构成，该单根连续纱线在轮胎胚体的两个胎圈钢丝之间沿径向前后铺设。

最初储存在线轴上的纱线通过包括头部的铺设构件而铺设在胚体上，该头部沿着围绕胚体大致为圆形的路径以往复运动方式而移动。术语“纱线”应当相当广义地理解，涵盖单丝或复丝的任何线型元件、绳索、捻合线或任何等价组件，而无论构成该纱线的材料(金属或其它)，且无论其可能经过的处理，例如用于加强与橡胶的紧密结合的表面处理，或者甚至环绕橡胶层中的所述纱线以使其直接粘附在轮胎胚体上的挂胶(rubberizing)处理。

公知的方法所使用的是静止的线轴。取决于铺设构件所需的纱线，纱线在由纱线施加的张紧力的作用下而从线轴退绕。为了确保纱线不会过快地从线轴退绕，其将具有使铺设纱线所用的张紧力减小的缺点，使用构件来摩擦该纱线，并阻止该纱线从线轴退绕。

然而，该纱线通常涂覆有一层粘合剂，因此摩擦构件引起该层粘合剂从纱线剥落，并且其会冒使装置变得堵塞的危险。

该问题的解决方案可能在于使用活动线轴，控制该线轴的旋转以退卷按照供给铺设构件所需的纱线数量。这将使得可以略去使用橡胶构件。然而，给定往复铺设的运动和胚体的形状，将纱线供给到铺设构件所需的传送速率是可变的。这使得控制线轴的旋转速度特别复杂。

发明内容

本发明的目的是明确地克服这些缺点。

为此目的，本发明提供一种用于调节用来制造轮胎的线型元件的传送速率的设备，该设备包括路径形成装置，该路径形成装置在到达设备的入口和离开设备的出口之间形成用于线型元件的传送路径，在该入口处传送速率基本恒定，在该出口处速率是变化的且基本为周期性的；该路径的长度在预定的周期关系的应用中是可变的，所述路径形成装置包括：

·多个转向带轮(deflection pulley)，用于使线型元件转向，每个带轮沿共同方向可以直线平移而移动；

·用于移动所述带轮的装置，所述装置配置为以周期性的正弦平移运动而移动所述带轮，该周期为线型元件的传送速率的周期性的倍数，作为驱动带轮的至少一个带轮的运动周期等于线型元件的传送速率的周期；

·用于联结所述带轮的运动的装置，所述装置以下面的方式配置：每个带轮的运动频率为驱动带轮的运动频率的整数倍；以及

·用于每个带轮且用于调整其平移运动的幅度的装置。

换句话说，用于调节线型元件的传送速率的设备包括在到达设备的入口和离开设备的出口之间形成用于线型元件的传送路径的装置，在该入口处传送速率基本恒定，在该出口处传送速率可变且基本为周期性的；以及用于使设备中的线型元件的路径长度在预定的周期关系的应用中变化的装置。

术语“线型元件”用于表示沿主方向延伸的任何元件，例如纱线、条或带。

本发明的设备使得可能使用以恒定速度退卷的纱线的线轴，用来供给用于以可变的且基本为周期性的传送速率在轮胎胚体上铺设纱线的构件。为此目的，本发明的设备介于线轴和铺设构件之间。

为了确定周期关系，利用如下事实：能够容易地计算可变速度，其随纱线的铺设频率和胚体的形状而变化。用于控制线轴旋转的恒定速度对应于可变速度的平均值。

通过改变设备内的线型元件的路径长度，确保纱线在其铺设在胚体上时连续处于在张紧力下，而不存在任何使用橡胶设备的需要。

本发明的设备还可以包括一个或多个如下特征。

·形成用于线型元件的路径的装置，所述装置包括至少一个用于使线型元件转向的移动转向器带轮。带轮用于引导设备内部的线型元件，并由此确定其路径。

·用于改变路径长度的装置，所述装置包括用于以周期运动移动带轮的装置。通过移动带轮，改变了线型元件的导向，从而具体地改变经过设备的元件的路径长度。

·带轮的周期运动确定为补偿离开设备的出口处的传送速率的变化。假设线型元件的入口和出口传送速率已知，就可以设置用于带轮运动的参数，以补偿传送速率的变化。

·用于移动每个带轮的装置，包括：

·支撑滑动件，该支撑滑动件形成用于带轮的支撑件且可平移移动；

·驱动轴，该驱动轴用于驱动滑动件；以及

·联结装置，该联结装置用于将滑动件与所述轴联结，从而将所述轴的旋转运动转换为滑动件周期性的平移运动。

由于平移运动的易于复制且其参数可易于设置，对于带轮平移移动是有利的。

·联结装置为曲柄和连杆式、凸轮和凸轮从动件式、或者曲柄和导向槽式。这些不同类型的联结能使所述轴的旋转运动转换为滑动件的平移运动。

·当链接装置为曲柄和导向槽式时，它们包括：

·曲柄形成驱动轮，其支撑于所述轴的一个端部并且从所述轴的主轴线沿径向偏移；以及

·导向槽，其形成于滑动件中并沿基本垂直于滑动件的平移移动方向的方向而延伸，且所述轮与其接合；

在此方式中，当所述轴以恒定速度而转动时，滑动件的运动为正弦的。由于曲柄和导向槽式联结装置能使滑动件获得正弦运动，所以使用这种联结装置是有利的。正弦运动构成基本运动，由于其能使周期运动分解为傅里叶级数，所以特别有利。

·该设备包括用于改变所述轮的径向偏移的装置，从而形成用于调整带轮平移运动的幅度的装置，以便调整滑动件平移运动的幅度。

·该设备带有多个带轮，优选为三个带轮，用于带轮的各自的驱动轴彼此联结，从而驱动带轮的轴为驱动轴，且带轮的轴通过提供相对于驱动轴的减速传动装置(step-down gearing)的装置而成对地联结在一起。

·所述轴的旋转速度彼此有区别，且为驱动轴的速度的倍数。这使得所述轴的旋转速度可以是驱动轴速度的谐波(harmonics)。

·驱动轴的旋转运动的周期基本等于可变的且基本为周期性的传送速率的周期。因而，与驱动轴关联的带轮的运动周期对应于线型元件的传送速率的基本周期，且其它轴的周期对应于所述速率的谐波。

本发明还提供一种用于在轮胎胚体上沿径向铺设线型元件的装置，所述装置包括如上所述的调节器设备。

本发明的装置还可以包括一个或多个以下特征。

·所述装置包括：

·线轴，该线轴形成线型元件缠绕其上的支撑件；

·用于将线型元件以可变的且基本为周期性的速率铺设在胚体上的构件，该构件包括铺设头部和用于移动该头部的装置；

·用于通过使线型元件以基本恒定的传送速率移动而将其从所述线轴退卷的装置；以及

·该传送速率调节器设备介于所述线轴和铺设构件之间。

·所述装置包括联结装置，该联结装置用来将用于移动所述头部的装置与用于使线型元件的路径长度变化的装置联结。

·所述装置包括联结装置，该联结装置用来将用于移动所述头部的装置与用于退绕线型元件的装置联结。

本发明还提供调整如上所述的设备的方法，从而调节线型元件的传送速率，该线型元件以可变的且基本为周期性的速率而传送，所述方法包括以下步骤：

·将线型元件的周期传送速率分解为n阶傅里叶级数(Fourierseries of order n in order)，从而确定第一n次谐波(harmonics)的傅里叶系数；

·使用具有n个转向器带轮的设备；并且

·以如下方式调整转向器带轮平移运动的幅度，对于以等于驱动带轮的运动频率的m倍的频率运动的带轮，其平移运动的幅度设置为随m次傅里叶系数而变化。

附图说明

通过阅读随后仅以实例的方式给定的描述并参考附图，能够更好地理解本发明，在这些附图中：

·图1为本发明的铺设装置的视图；

·图2为显示在铺设过程中由围绕轮胎胚体的纱线所沿循的路径的视图；

·图3a和3b为分别显示纱线在胚体上的铺设速度如何随时间变化以及在离开铺设构件的出口处的纱线的传送速率如何随时间变化的曲线图；

·图4至7为图1的装置的调节设备的详细视图。

·图8为本发明的调节设备的水平剖视图；以及

·图9为本发明的调节设备的垂直剖视图。

具体实施方式

图1显示本发明的装置10，用于将纱线12沿径向铺设在轮胎胚体14上。

纱线12可以例如为金属丝，用于形成轮胎胚体14的胎体增强帘布层。所述丝可以可选地以橡胶涂覆，以增强其粘合性。

装置10包括纱线12缠绕其上的线轴16、绞盘式的纱线张紧轮装置18、用于调节纱线12的传送速率的本发明的设备20、以及用于周期性地将纱线12铺设在胚体14上的构件22。

线轴16设计为以恒定速度退卷。为此目的，该系统包括用于以恒定速度退卷线轴的装置(未显示)。

构件22包括铺设头部，其安装为相对构件22的机架26移动。头部24经由两个支臂28而连接到支撑件26，所述两个支臂28布置为使头部24沿着围绕轮胎胚体14的圆形轨迹可移动。

构件22还包括电动机30，其用于驱动头部24进行具有半周期T的往复运动。包括电动机30和支臂28的该组件形成用于移动头部24的装置。

图2显示水平剖面中的胚体14的轮廓。胚体的轮廓在用于轮胎的底部区域的两个增强件之间延伸。图2还显示在围绕胚体14往复运动的过程中头部24所沿循的路径32。如上详述，路径32基本为圆形。

由头部24在其顺时针运动期间所连续占据的位置由位于路径32的多个点表示。显示于图2中的连续的成对的点以恒定的时间间隔而隔开。

图2还显示在每一时刻将头部24连接到胚体14的纱线12的部分33。

由于胚体14的独特形状，纱线12在离开头部24的出口处(at theoutlet from the head)的传送速率随时间变化。相似地，纱线12在胚体14的表面的铺设速度随时间变化。

图3a的图表显示纱线在胚体14表面铺设的瞬时速度V如何随时间变化。该图表还显示铺设纱线的平均速度Vm。可以看到，该变化是周期性的，其周期T对应于从胚体的一个底部区域到另一个底部区域铺设增强纱线所花费的时间。还可以看到，不论沿一个方向还是另一个方向铺设纱线12，速度轮廓都是同样的。这是由于这样的事实：在图2所显示的实例中，胚体14相对于中平面对称。

可以看到，在周期T的倍数的时刻，纱线在胚体上的铺设速度为零。在这些精确的时刻，构件22的头部24与胚体14的胎圈钢丝齐平且正在改变方向。从而其速度为零。

图3b显示在离开头部24的出口处的纱线12的行进速率随时间变化的方式。该变化以周期T而为周期性的，且其围绕平均速率Dm而振荡。用于平均速率的该数值自然是周期T的函数，且必须等于纱线在离开线轴16的出口处的传送速率。

由此可以看到，在离开线轴16的出口处，纱线12以基本恒定的第一速率Dm而行进，而在铺设头部24处，纱线12以基本以周期T而周期变化的第二速率D而行进。

本发明的调节设备20具体用于不同地管理这些传送速率。还可以将设备20当作用于补偿传送速率变化的设备。

设备20包括机架35和多个转向器带轮34，该转向器带轮34用于导向并且形成纱线12在机架35内部行进所沿循的路径。带轮34的一些是可移动的，从而形成用于改变纱线12在机架35内部的路径长度的装置。

设备20带有三个移动带轮P1、P2和P3。每个移动带轮与用于将预定运动施加在带轮上的各自的推进器(mover)装置相关联。用于第一带轮P1的推进器装置更为具体地描述于下文。用于其它带轮的推进器装置与其等同。为了理解下文的描述，利用参考的矩形机架，其中带轮P1、P2和P3的轴线定向在Y方向。

用于移动带轮P1的装置包括滑动件C1，滑动件C1形成用于带轮的支撑件且沿基本对应于参考的所述机架的Z方向的方向而相对于机架35可平移移动。为此目的，且如图5和7所示，机架35包括导轨36，导轨36用于引导滑动件C1且设计成容纳在经过滑动件C1而形成的孔。带轮P1能够围绕Y轴相对于滑动件C1而平移移动，Y轴基本为水平的且垂直于参考的机架的Z方向。

用于带轮P1的推进器装置还包括轴A1，轴A1用于驱动滑动件且设计为被驱动以围绕其主Y轴方向相对于设备30的机架35旋转。

最后，用于移动带轮P1的装置包括用于将滑动件C1与轴A1联结的装置。这些联结装置为曲柄和导向槽式的且包括曲柄形成驱动轮G1，曲柄形成驱动轮G1支撑于轴A1的一个端部并且从轴A1的主轴线沿径向偏移；以及导向槽R1，导向槽R1形成于滑动件C1中并沿基本垂直于滑动件平移移动的Z方向的方向而延伸，即定向为X方向。轮G2接合于槽R1中。

在围绕Y方向旋转的轴A1作用下，轮G1沿槽R1而滑动并驱动滑动件C1沿着Z方向周期地平移移动。当所述轴以恒定速度旋转时，该平移运动基本为正弦的。该运动的频率由轴A1的旋转速度而确定。滑动件C1的平移运动的幅度可以通过改变轮G1相对于轴A1的主轴线的径向偏移而调整。

三根轴A1、A2和A3的主方向彼此基本平行，即平行于Y方向。相似地，滑动件C1、C2和C3平移移动的方向基本平行于Z方向。

另外，轴A1、A2和A3通过齿轮40和42而彼此的旋转联结，齿轮40和42可见于图8中且分别介于轴A1和A2之间以及轴A2和A3之间。轴A1、A2和A3的相对速度能够易于调整为随齿轮旋转而变化，因而形成减速齿轮装置。

还可以通过作用于这些齿轮的简单方式而调整这些轴之间相对于彼此的相位差。

从上文的描述中能够看到，可以根据每个滑动件的运动幅度以及根据这些滑动件的相对频率和相位而调整设备20。调整设备20的方式描述如下。

在图3的视图中，纱线12在铺设头部24处的传送速率相当于在离开设备20的纱线出口处的传送速率，且是以周期T而周期性的。该函数可以分解为n阶傅里叶级数。在所示的实例中，其限定为阶数n＝3。分解可以被计算，或者其可以利用快速傅里叶变换软件而得到。

传送速率随时间变化的方式的傅里叶变换记为H。函数H可以描述如下：

H＝H0+H1+H2+H3

在此：

H0为常数且依赖于纱线的平均传送速率的数值Dm。其它量以如下形式表达：

调节器设备20的函数将补偿穿过头部24的纱线12的传送速率与在离开线轴16的出口处所得到的平均传送速率Dm相比较的差值。从而实现相对于函数H1、H2和H3的补偿。

用于调节设备20的补偿函数记为S。S表达如下：

S＝S1+S2+S3

且：

尔后，其足以设置调节器设备20的参数，使得滑动件C1、C2和C3的各自的幅度数值等于系数a1、a2和a3，且各个滑动件之间的相位差分别等于

和

且滑动件C1、C2和C3的运动周期分别等于T、T/2和T/3。

为了使滑动件C1的运动周期等于头部24围绕胚体14的运动周期T，构件22的电动机30通过联结带42的装置而连接到轴A1，联结带42形成用于将头部驱动装置与用于改变线型元件的路径长度的装置联结的装置。

用于退卷线轴16的装置连接到构件22的电动机30，使得纱线从线轴退卷的速度基本等于离开头部24的纱线的平均传送速率。

应当注意到，通过施加在纱线的路径长度上的变化，本发明的设备20仅具有将纱线12中的张紧力在该系统内保持恒定的效果。纱线12中的张紧力由绞盘18所决定。由于绞盘中纱线的速度恒定，所有即使纱线以高速行进，绞盘18也能够运转。

参考包括三个移动带轮的调节器设备，对本发明进行了以上描述。在多数情况下，利用三个带轮以对纱线传送速率的变化提供适当的近似值，并由此用来适当地补偿在离开线轴的出口与铺设头部之间的纱线传送率差。由此，对于轮胎胚体14的确定的具体形状，可以必要地使用更多数量的移动带轮，以便提高补偿的精度。在此情况下，将附加的移动带轮增加到调节器设备，且所计算的傅里叶级数的阶数等于移动带轮的数量，且每个带轮以与上述方式的同样的方式而调整。

尽管本发明的调节器设备在上文描述为用来将线型元件的传送速度从基本恒定的速度补偿为基本变化的速度，但是该设备能够完全等同地用于相反的方向上，即用来将传送速度从可变的速度补偿为基本恒定的速度。

最后，参考用于制造胎体帘布层的纱线的传送速度描述了本发明。本发明也适用于当线型元件为带状材料，例如橡胶带时的情况。

Claims (14)

1、一种用于调节用来制造轮胎的线型元件(12)的传送速率的设备(20)，该设备的特征在于，其包括路径形成装置(34)，该路径形成装置(34)在到达设备的入口和离开设备的出口之间形成用于线型元件(12)的传送路径，在该入口处传送速率基本恒定，在该出口处速率是变化的且基本为周期性的；该路径的长度在预定的周期关系的应用中是可变的，所述路径形成装置(34)包括：

·多个转向带轮(P)，用于使线型元件转向，每个带轮能够沿共同方向以直线平移的方式而移动；

·用于移动所述带轮(P)的装置(C、A、G、R)，所述装置配置为以周期性的正弦平移运动而移动所述带轮，该周期为线型元件的传送速率的周期性的倍数，作为驱动带轮的至少一个带轮的运动周期等于线型元件的传送速率的周期；

·用于联结所述带轮的运动的装置，所述装置以下面的方式配置：每个带轮的运动频率为驱动带轮的运动频率的整数倍；以及

·用于每个带轮且用于调整其平移运动幅度的装置。

2、根据前项权利要求所述的设备(20)，其中所述带轮(P)的周期运动确定为补偿离开设备(20)的出口处的传送速率的变化。

3、根据前项权利要求所述的设备(20)，其中所述用于移动每个带轮(P)的装置(C、A、G、R)包括：

·支撑滑动件(C)，该支撑滑动件(C)形成用于带轮(P)的支撑件且可平移移动；

·驱动轴(A)，该驱动轴(A)用于驱动滑动件(C)；以及

·联结装置(G、R)，该联结装置(G、R)用于将滑动件(C)与轴(A)联结，从而将轴(A)的旋转运动转换为滑动件(C)周期性的平移运动。

4、根据前项权利要求所述的设备(20)，其中所述联结装置(G、R)为曲柄和连杆式或者为曲柄和导向槽式。

5、根据前项权利要求所述的设备(20)，其中所述联结装置(G、R)为曲柄和导向槽式且包括：

·曲柄形成驱动轮(G)，其支撑于轴(A)的一个端部并且从轴(A)的主轴线沿径向偏移；以及

·导向槽(R)，其形成于滑动件(C)中并基本垂直于滑动件(C)的平移移动方向而延伸，且所述轮(G)与导向槽接合；

在此方式中，当所述轴(A)以恒定速度而转动时，所述滑动件(C)的运动为正弦的。

6、根据前项权利要求所述的设备(20)，包括用于改变轮(G)的径向偏移的装置，从而形成用于调整带轮(P)平移运动幅度的装置。

7、根据前面任一项权利要求所述的设备(20)，其中所述带轮的各自的驱动轴(A1、A2、A3)彼此联结，从而所述驱动带轮(P1)的轴(A1)为驱动轴，且所述带轮的这些轴通过用于相对于驱动轴减速的装置而成对地联结在一起。

8、根据前项权利要求所述的设备(20)，其中所述轴(A)的旋转速度彼此有区别，且为驱动轴速度的整数倍。

9、根据权利要求7或权利要求8所述的设备(20)，其中所述驱动轴的旋转周期基本等于基本为周期性的可变传送速率的周期。

10、一种用于在轮胎胚体(14)上沿径向铺设线型元件(12)的装置(10)，所述装置的特征在于，其包括根据前述任意一项权利要求所述的调节器设备(20)。

11、根据前项权利要求所述的装置(10)，包括：

·线轴(16)，该线轴形成线型元件(12)缠绕其上的支撑件；

·用于将线型元件(12)以可变的且基本为周期性的速率铺设在胚体(14)上的构件(22)，该构件包括铺设头部(24)和用于移动头部(24)的装置(28、30)；

·用于通过使线型元件(12)以基本恒定的传送速率移动而将其从线轴(16)退卷的装置；以及

·传送速率调节器设备(20)，其介于线轴(16)和铺设构件(22)之间。

12、根据前项权利要求所述的装置(10)，包括联结装置(42)，该联结装置用来将包括头部(24)的装置(28、30)与用于使线型元件(12)的路径长度变化的装置(34、P)联结。

13、根据权利要求10或权利要求11所述的装置(10)，包括联结装置，该联结装置用来将用于移动头部(24)的装置(28、30)与用于从线轴退绕线型元件(12)的装置联结。

14、一种调整根据权利要求1至9的任意一项所述的设备(20)的方法，为了调整以可变的且基本为周期性的速率行进的线型元件的传送速率，所述方法包括以下步骤：

·将线型元件的周期传送速率分解为n阶傅里叶级数，从而确定第一n次谐波的傅里叶系数；

·使用具有n个转向器带轮(P)的设备(20)；以及

·以下面的方式调整转向器带轮(P)平移运动的幅度，即：对于以等于驱动带轮的运动频率的m倍的频率运动的带轮，其平移运动的幅度设置为随m次傅里叶系数而变化。

Images