CN101462365A - 轮胎成型和硫化工站连接设备与方法 - Google Patents

Abstract

轮胎成型和硫化工站连接设备与方法，将生胎模塑为具有胎面花纹的成品轮胎。生胎在由多个型芯分段构成的环形型芯上构造，型芯分段的外表面部分共同限定了围绕中心轴的环形外表面。型芯将生胎保持在环形外表面上。第一心轴部分沿中心轴位于型芯的第一侧，第二心轴部分沿中心轴位于型芯的第二侧并与第一侧相对。电操作加热元件与型芯分段相连接，且心轴连接器将第一和第二心轴部分与其间多个型芯分段机械连接并与电操作加热元件电气连接以在轮胎硫化操作期间向其提供电力。硫化线对接工站具有在对接时段内和心轴部分的心轴端机械连接的对接设备，包括与心轴连接器机械及电气连接的对接连接器以在至少一部分对接时段内给电操作加热元件提供电力。

Description

轮胎成型和硫化工站连接设备与方法

技术领域

本发明总体涉及自动轮胎生产线，尤其涉及一体化轮胎制造系统中的轮胎成型和硫化型芯连接设备与方法。

背景技术

将未硫化或生胎在模具内硫化是已知的。申请号为10/417849、发明名称为＂一种用于硫化轮胎的方法和一种自锁轮胎模具＂的共同待决的美国专利申请中公开了一种用于在自锁轮胎模具中硫化轮胎的方法。接下来的期望是，在轮胎生产系统内以最大化轮胎生产效率和最小化轮胎生产成本这样的方式来使用这种模具。此外还已知的是，使用模具来硫化在轮胎成型型芯装置上预先构造的生胎。同样也期望的是，以有效和节约成本的方式使用模具来硫化在轮胎成型型芯装置上预先构造的生胎。

发明内容

根据本发明的一个方面，用于将生胎模塑为具有胎面花纹的成品轮胎的硫化线连接设备包括：由多个型芯分段构成的环形型芯，每个型芯分段都具有外表面部分，这些外表面部分共同限定了围绕中心轴的环形外表面。型芯适合于将生胎保持在环形外表面上。第一心轴部分被设置为沿中心轴位于型芯第一侧上，而第二心轴部分被设置为沿中心轴位于型芯第二侧上并与第一侧相对。至少一个电操作加热元件与每个型芯分段相连接，并且至少一个心轴连接器被设置成将第一和第二心轴部分与位于其间的多个型芯分段机械连接并与电操作加热元件电气连接，用于在轮胎硫化操作期间向其提供电力。一个或多个硫化线对接工站具有在相应对接时段内和心轴部分的心轴端相连接的对接设备，对接设备可操作地设置为与心轴连接器机械及电气连接，用于在至少一部分对接时段内给电操作加热元件提供电力。

本发明的另一个方面涉及一种将生胎模塑为具有胎面花纹的成品轮胎的方法，该方法包括将多个型芯分段组装为围绕中心轴的环形的已组装的型芯。每个型芯分段都包括至少一个电操作加热元件，并且型芯分段共同限定了环形外表面。型芯适合于将生胎保持在所述环形外表面上。该方法包括：将第一心轴部分沿中心轴设置在多个已组装的型芯的第一侧上；将第二心轴部分沿中心轴设置在已组装的型芯的第二侧上并与第一侧相对；将第一和第二心轴部分与多个型芯分段机械连接，以将多个型芯分段定位在第一和第二心轴部分之间；将由第一或第二心轴部分中的至少一个所携带的电连接器与电操作加热元件连接，用于在轮胎硫化操作期间向其提供电力。该方法进一步包括：在相应的对接时段内将所述第一或第二心轴部分中的至少一个的心轴端机械连接至一个或多个硫化线对接工站中的对接设备。对接设备包括：设置成用于和至少一个心轴连接器机械连接以及电连接、用于在至少一份部分的对接时段内给电操作加热元件提供电力的至少一个对接连接器。

附图说明

现在将要参照附图以举例的方式来描述本发明，其中：

图1是轮胎硫化线装置的顶部正面透视图。

图2是轮胎硫化线装置的顶部背面透视图。

图3是模具组装工站和模具操作装置的顶部透视图。

图4是模具操作器设备框架的正面透视图。

图5是模具操作器设备框架的底部透视图。

图6是模具夹持装置的上部子装置的底部透视图。

图7是图6中的子装置的顶部透视图。

图7A是图6中的子装置内的压紧子装置的局部顶部透视图，为了图示目的移除了其中的某些部分。

图8是示出了处于模具锁定位置的压紧子装置的放大底部透视图。

图9是示出了处于模具释放位置的压紧子装置的底部透视图。

图10是分段模具的顶部透视图。

图11是位于模具夹持装置的上部子装置下方的分段模具的透视图。

图12是延续图11示出了将模具夹持装置的上部子装置下降到分段模具上的透视图。

图12A是下降到分段模具上的模具夹持装置的上部子装置的底部透视图。

图13是延续图12示出了从致动滚珠螺杆的延伸部的上部夹持环的旋转的视图。

图13A是示出了从致动滚珠螺杆的延伸部的上部夹持环的旋转的底部视图。

图14是延续图13示出了上部夹持环的进一步旋转的视图。

图14A是其底部透视图。

图15是延续图14示出了上部夹持环的进一步旋转的视图。

图15A是其底部透视图。

图16是夹持装置的下部支架子装置的顶部透视图。

图17是下降到下部支架子装置上的分段模具的顶部透视图。

图18是夹持装置的胎面分段操作子装置的透视图。

图19是一个胎面分段操作器装置的正面局部透视图。

图19A是图19中的胎面分段操作器装置的为了图示目的而移除外盖部分后的放大透视图。

图20是胎面分段操作子装置为了图示目的而移除选定封盖后的顶部透视图。

图20A是图20中胎面分段操作子装置的一部分的放大透视图。

图21是一个胎面分段操作装置的一部分的底面透视图。

图22是胎面分段操作子装置、下部夹持子装置和型芯电插接设备的部分透视图。

图23是型芯电插接设备的放大透视图。

图24是沿线24-24截取的图23中的型芯电插接设备的纵向截面图。

定义

＂高宽比＂表示轮胎的截面高度与其截面宽度的比值。

＂轴向＂和＂轴向地＂表示平行于轮胎旋转轴的纹路或方向。

＂胎圈＂或＂胎圈芯＂通常表示包括环形弹性部件的轮胎部分，径向内胎圈用于将轮胎固定至被帘布层缠绕的并且用或者不用其他加固部件例如包布，气錾，三角胶或护胶，护脚板和胎圈包布成型的轮辋。

＂带束层结构＂或＂加固带＂表示织物或非织物的、在胎面下的、未锚定至胎圈的至少两个环形层或平行帘线层，并且相对于轮胎的赤道面具有从17°到27°范围的左侧和右侧帘线角。

＂(圆)周向＂表示沿垂直于轴向方向的环形胎面的表面周边延伸的纹路或方向。

＂胎体＂表示除了带束层结构、胎面、底胎面以外的在帘布层上方的，但如果在任何可选轮辋附件上使用了胎圈则包括胎圈的轮胎结构。

＂胎身＂表示胎体、带束层结构、胎圈、侧壁以及轮胎的除了胎面和底胎面以外的所有其他部件。

＂胎圈包布＂是指绕胎圈外侧包裹以保护帘布层免受轮辋影响、在轮辋上挠曲分布的窄带材料。

＂帘线＂表示加固绳的一种，由其构成轮胎内的帘布层。

＂赤道面(EP)＂表示垂直于轮胎旋转轴线并经过其胎面中心的平面。

＂胎印＂表示轮胎胎面在零速度和正常负载及压力下与平面相接触的接触区块或区域。

＂内衬层＂表示构成无内胎轮胎的内表面并在轮胎内包含充气流体的一层或多层弹性体或其他材料。

＂额定充气压力＂表示由适当的标准组织制订的针对轮胎工作条件的具体设计充气压力和载荷。

＂额定载荷＂表示由适当的标准组织制订的针对轮胎工作条件的具体设计充气压力和载荷。

＂安置＂表示通过施加压力在表面上定位帘线，以沿所需的帘布层路径在安置位置粘接帘线。

＂帘布层＂表示一层涂有橡胶的平行帘线。

＂径向＂和＂径向地＂表示朝向或远离轮胎的旋转轴线。

＂径向帘布层轮胎＂表示一种束带或圆周约束的充气轮胎，其中至少一层帘布层具有从胎圈延伸至胎圈并以相对于轮胎赤道面的65°到90°之间的帘线角设置的帘线。

＂截面高度＂表示在轮胎的赤道面从轮辋标称直径到轮胎外径的径向距离。

＂截面宽度＂表示以额定压力但无载情况下给轮胎充气满24小时的或之后的平行于轮胎轴线并且在其侧壁外表面之间的最大直线距离，但侧壁因标识、装饰或保护带而增加的宽度要排除在外。

＂胎肩＂表示恰好在胎面边缘下方的侧壁上部。

＂侧壁＂表示胎面和胎圈之间的轮胎部分。

＂胎面宽度＂表示胎面表面沿轴向方向也就是在平行于轮胎旋转轴线的平面内的弧长。

＂缠绕＂表示将帘线在张力下沿线性路径缠到凸面上。

具体实施方式

首先参照图1和图2，硫化线10被示作一体化轮胎生产线的一部分。硫化线10包括以直线排列方式设置的多个工站，然而，如果需要适应设备和生产要求也可以使用其他的工站设置方式。轮胎生产线将施加至尺寸和结构都接近成品轮胎的分段型芯的部件成型为轮胎。通过引用在此引入的于2003年4月17日递交的申请号为10/417849、发明名称为＂一种用于硫化轮胎的方法和一种自锁定轮胎模具＂的美国专利申请中，介绍了一种在轮胎加工中使用的分段模具。该模具具有中心轴；多个径向可移动的胎面成形分段；两个侧壁成形板；顶侧壁成形板和底侧壁成形板；具有多个在圆周上隔开的用于锁定各分段的装置的顶部锁定尾环，每个用于锁定的装置提供预定的角度路径(angular path)用于在锁定位置关闭模具时径向收缩各分段。用于模塑轮胎的分段模具具有用于接纳生胎装置的放大开口。该模具能够接纳生胎，同时其成型型芯将轮胎的成型尺寸保持为非常接近模塑尺寸。

根据申请号为10/417849的美国专利申请的模具可以与在2005年12月2日递交的、申请号为11/292991、发明名称为＂轮胎成型型芯的闭合和传送机构＂的美国专利申请以及在2005年12月2日递交的、申请号为11/293397、发明名称为＂加热轮胎成型型芯的装置和方法＂的美国专利申请中所公开的类型和结构的轮胎成型型芯装置协同使用，其同样通过引用在此引入。型芯结构提供了一种在自动轮胎生产线中的多个工站之间用于接合和传送轮胎成型型芯的正向机构。连接点就位于型芯的心轴装置的每个端。该机构允许传送机构自动连接/脱离轮胎成型型芯，并有助于轮胎成型型芯以及在其上构造的生胎的移动。

硫化线10应被理解为合并在上述的轮胎生产线内并包括上部型芯操作器12、翻转器设备14、和可操作地接合轮胎成型型芯以及生胎装置15的下部型芯操作器16。上部型芯操作器12通常沿硫化线10在模具组装工站18、下部型芯操作器16和翻转器设备14之间移动型芯装置15。模具操作器传送器装置26跨过硫化线并在来自控制面板28的电子控制下沿导轨装置30移动。感应加热控制面板32被设置在感应罩装置24附近，并在每一个加热和硫化循环中电控感应加热装置24。

参照图3/图4和图5，如本文中所用，可以看出模具操作设备包括：与设置在模具组装/拆卸工站18处的固定的模具组装和拆卸设备29相结合的模具操作器传送器26；和模具存放支架20。模具组装和拆卸设备29是具有上部环形封盖元件36的自支撑环状平台。安装在封盖元件36下方并形成径向向内定向环形阵列的是十五个胎面分段操作器38。型芯电插接单元40被向上定位，并设置在由操作器38形成的环形阵列的下方和中心处。布置在工站18底部的是五个在圆周上隔开分布的电机42，每个电机42像将要介绍的那样驱动三个操作器38。锁定模具44被模具传送设备26在模具组装工站18和硫化工站22之间传送。模具传送设备26包括支撑内部竖直伸长框架48的桥式支架46。支架46包括具有沿导轨装置30在工站18、20和22之间滑动的下端的间隔开的腿部34。内框架48被居中设置在桥式支架46内，并可沿间隔开的竖直轨道50向上和向下往复移动。模具44被内框架48运送，并由此升高和降低。内框架48包括主安装板52，并通过电缆载体54内的电缆被提供电力。滚珠螺杆56被居中安装在框架48内，并且是用于上下移动内框架48的传动装置的一部分。

参照图6、图7、图7A和图8，示出了模具夹持装置58。底部环形基板86是独立于装有它和引导装置的较大的方形板61的部件(参见图7A)。大的方形板61是类似84的框架焊接件的一部分。三个间隔开的周边模具引导装置60安装至板86的下侧并自其悬垂。每个装置60都具有用于被气缸68驱动前后共旋转90°的锁定轴62。板86还包括六个间隔开的来回旋转并引导外环66的周边V型辊64。臂70被气缸68旋转并转动一对连接臂72、74。枢轴安装至环66的是三个旋转臂76。臂76被间隔开并从环66的外边缘向外延伸。臂76绕相应的销80转动，并且销78被固定为从每根臂76向下突出。一对滚珠螺杆传动装置82被连接用于旋转外环66。V型辊64的旋转引导环66。顶板84被用螺钉或其他合适的方式连接至由图5详细示出的主安装板52。居中设置的板86被连接至一对压紧装置94。提供了三个拉伸弹簧88，每个弹簧的一端被连接至连接到臂76的致动臂90，而相对的弹簧端被连接至环66。拉伸弹簧88用于径向向内偏置臂66，以对每个臂76的销元件78在径向向内的方向上施加向内的偏置。凸轮从动件92被设置为在环66旋转以克服连接至每个臂76的弹簧88的偏置时接合并向外转动臂76。每个臂76的旋转运动都会像将要介绍的那样把每个销78径向向外移动到解锁位置。

图7A详细示出了两个压紧装置94(示出了其中一个)。每个装置94包括基体支架96，上面连接有气缸98。臂100连接到气缸98，并上升和降低与压紧轴104连接的连接臂102。因此，轴104竖直移动到与型芯心轴100的顶部结合。装置94可操作地活动，以在第一侧壁装置118被升起以防止型芯被堵塞和升起时(在脱模期间)，下推顶部型芯心轴108。

图10示出了已组装的分段模具44，而图12A和图14A以底面透视示出了已组装的模具44。模具接纳并围绕包括轴向心轴装置的轮胎成型型芯装置15。心轴装置包括向外伸出的顶部型芯心轴108和向外伸出的底部型芯心轴208。型芯装置15还包括由已组装的型芯分段外表面形成的环形的轮胎成型表面。如图所示，心轴108、208分别从模具44向上和向下突出。模具具有多个径向可活动的胎面分段126、底部侧壁成形板218和顶部侧壁成形板装置118。顶部和底部侧壁成形板装置118、218由顶部裂口(breach)锁定环122和底部裂口锁定环222所保持。底部裂口锁定环222和顶部裂口锁定环122每个都具有裂隙开口，以在裂口锁定环122、222的打开和闭合期间允许螺纹紧固件螺栓以及螺栓环(132)的通过。顶部和底部裂口锁定环122、222还具有裂隙开口(slotted opening)的内环，用于保持上部或顶部侧壁成形板118和底部侧壁成形板222。该主题类型的分段模具在申请号为10/417849的美国专利申请中公开，上述申请的全部内容在此以引用方式引入。

多个接收插座110，在所示实施例中为8个，延伸进入上部突出心轴108中。插座110每个都接纳电连接器，该电连接器之后连接至轮胎成型型芯中的热电偶，以使模具内的型芯温度被监视和控制。此外，每个心轴108、208都包括多个螺栓孔112、212(在图示的实施例中为8个)，其接纳将法兰114、214连接至心轴端的螺栓。多个间隔开的槽口124(所示实施例中为3个，但并非限制于此)被形成以延伸进入每个顶部和底部尾锁定环122、222的外围缘中。上部侧壁模具分段板118和下部侧壁模具分段板218每个都具有一组位于从每个板外缘向内的槽口116(所示实施例中为3个，但并非限制于此)。在每个槽口116内是被夹持装置58接合的内部底切120。

模具44还包括胎面分段126的周边环形阵列，所示实施例中为15个，但并非限制于此。每个分段126的外壁内为由适当的硬质材料诸如硬化钢形成的插入物128。在插入物中有贯穿的星形孔。在插入物之后在胎面分段126中具有圆的盲孔。提供T形螺母134的圆周阵列，其与每个环122、222上表面内的周边间隔开的螺栓插座132相接合。圆周槽口136在每个尾锁定环122、222的周边侧面上延伸，以与相应的插座132相通。

参照图16，模具加载支架138相当于模具组装/卸载设备内的下部装置。支架138支撑被六个V型辊224往复旋转的上部环板223，该六个V型辊224在环223的内部开口附近的圆周上间隔开。环224的外缘附近间隔开的是枢接的杠杆臂230，每个杠杆臂230都支撑一个向上定向的销232。环224被两个电机226通过滚珠螺杆228旋转。因此，臂230和滚珠螺杆致动系统与前面所述的旋转臂76以及夹持装置的上部旋转环66(参见图7、图11)具有大致类似的结构。环223被框架焊接件142所提升。三个固定的销元件234在环223的内部开口内大致以120度间隔开。

图18-21概括示出了胎面分段操作子装置144的结构。子装置133是独立式的，被底板146所支撑。支撑板147被底板146悬在一个升高的位置。子装置144包括邻接的胎面分段操作器38的环形阵列(图示为15个，但并非限制于此)。如图19和19A所示，每个操作器38包括致动器支架焊接件148和向前突出的锁闩机构(latching mechanism)150。锁闩机构在操作器38的前端支撑环形的星形插销(latch)152，被气缸154通过连杆156和驱动轴158往复旋转。轴158通过连杆162连接至致动器臂160。星形插销152可绕着操作器38的纵向轴线往复旋转。滚珠螺杆传动装置164还连接至每个操作器38，以沿着一对间隔开的轨道166在径向向内(向前)位置和径向向外(缩回)位置之间往复驱动支架148。

通过图20A和图21将弄清对于每个操作器38的支架148的运动。五个电机42被安装在支撑板147的下侧，每个电机42在向前和缩回位置之间驱动三个胎面分段操作器38。每个电机42通过皮带传动装置176旋转驱动轴168。然后，驱动轴168旋转通过带174连接在一起的三个从动轮172。每个从动轮172都操作滚珠螺杆传动装置164，以移动胎面分段操作器38。张紧器装置180通过移动电机42而拉紧带182，可移动的滑轮170拉紧带174。编码器提供了旋转位置的反馈，并被来自驱动轴168的皮带传动装置170、171所驱动。每个操作器38由此径向向内移动与模具44的胎面成形分段126相接合，每个操作器38的星形插销152进入相应的星形插座130中。星形插销152的旋转将插销锁定在适当位置，并在操作器38被径向缩回时使胎面成形分段126径向撤回。模具44的胎面分段因此被径向向外地拆卸。将顺序反向则使得分段126径向向内并退入已组装的结构。因此，模具夹持装置58的胎面分段子装置与侧壁分段操作设备配合，以组装或拆卸模具44。

参照图22、图23和图24，其中示出了位于模具加载支架138中心的型芯/电插接设备40，该模具加载支架138低于胎面分段闭合器子装置144的中心开口。该设备40包括：向上突出的截头锥形头部184；围绕头部184的基体端的连接器环190；多个间隔开的电连接器186，其以销的形式在环190的圆周上隔开并从环190轴向平行于头部184而突出。一对致动气缸188，其通过连接臂189连接至环190并在伸展位置和缩回位置之间驱动环190。头部184具有在外表面从前端延伸的轴向延伸的键槽185。三个冲模弹簧192被轴向定向地安装在设备40内。心轴208接纳头部184时，防止旋转凸轮194将下部型芯心轴208内的连接器与设备40中的连接器186对准。头部184被弹簧安装到中间立柱206上。弹簧192处于压缩状态，头部184接合并接纳在下部型芯心轴208的向下开口插座中。螺钉196咬合在狭槽198内，使头部在心轴加载下向下移动以及在心轴208去除后的向上移动时，有助于保持头部184在立柱206上的定位。轴向螺栓199驻留在头部184端之内。所示的螺栓199为栓塞。它将被去除，一较小直径、更长的一个将替代地拧入206的孔中。这就允许弹簧192被压缩，螺钉196被去除，以拆卸/组装机构。三个气缸200绕着中间立柱被隔开，并通过轴202被连接至包围中间立柱206的机架204。气缸200驱使设备40的向上和向下移动。图22所示的设备40、138、144相当于模具组装/拆卸设备的下部设备。

前述的轮胎硫化模具组装和拆卸工站18是硫化线装置10的一部分。其目的在于从硫化工站22传送自锁模具44，打开模具44，使得型芯传送器装置可以去除轮胎成型型芯和硫化后的轮胎，并以轮胎成型型芯和未硫化的轮胎来替换它，重新组装模具44并将自锁模具传送回硫化工站22。所有这些动作优选在全部自动化模式而没有机器操作员的情况下执行。申请号为11/293397的美国专利申请公开了一种轮胎成型型芯，其内容在此以引用方式引入。申请号为10/417849的美国专利申请公开了一种自锁模具，其内容在此以引用方式引入。

图1和图2示出了硫化线。如图1和图2所示，硫化线的工站从右到左为：轮胎翻转器14，其部分被安装在硫化线轨道传送器装置30的上部型芯操作器12所隐藏。型芯装置15从轮胎成型工站(未图示)以枢轴线水平定向地出现在翻转器工站14。在轮胎成型工站，轮胎成型型芯被绕着主水平轴线旋转，在其旋转时生胎被构造在型芯上。当轮胎成型操作完成时，轮胎成型型芯和生胎出现在翻转器工站14，在此型芯装置15被倒放成枢轴线竖直定向。在型芯装置15被倒放之后，上部型芯操作器12携带型芯装置15沿着轨道系统30到达模具组装工站18。模具组装工站18位于模具加载和存放工站20的附近，以及在图示中，模具传送器装置(在此也被称为模具操作装置26)将模具44定位在工站20之上。模具操作装置26沿着轨道系统30在硫化线10的工站之间往复移动。

硫化工站22也被沿硫化线10定位，臂式起重机236在轮胎硫化过程期间将感应硫化罩24定位在硫化工站22之上。

图3示出了模具组装/拆卸设备29，其定位在轮胎硫化模具组装和拆卸工站18处。工站18由两个主要装置组成。模具组装设备29，其被固定到硫化线基座板装置上；以及模具操作装置26，其被连接至硫化线轨道传送器装置30上，并在硫化工站22、模具存放/加载工站20和模具组装工站18之间移动。图3中为了清晰起见，没有示出硫化线传送轨道装置上的连接机构。

模具操作装置26由两个子装置组成：模具传送框架装置46以及模具夹持装置58。图4和图5示出了模具传送器装置46的两个视图。它由附在硫化线传送器装置30上的横向框架以及可竖直移动的内框架48组成，其中内框架48安装在线性导轨或轨道50上并由市售滚珠螺杆传动装置和伺服电机56移动。该装置48的功能在于升起或降低模具夹持装置58以及自锁模具44，使得它们可以在模具组装/拆卸工站18、模具存放/加载工站20和硫化工站22之间移动。

模具夹持装置58具有两个功能。第一个功能在于将附在模具夹持装置58上的插销与自锁模具44的顶部侧壁板118接合或脱离，以用于提升。这还允许在模具组装/拆卸工序期间使自锁模具44的上部侧板装置118升起或从模具其他部分中去除。第二个功能在于旋转上部侧壁尾环122，以锁定或解锁自锁模具44。

图6和图7示出了模具夹持装置58。图6所示的底视图示出了在圆周上间隔开的具有锁定轴62的(3个)模具导架60，其与在自锁模具44的上部侧壁板118之内的在圆周上间隔开的槽口116接合。槽口116或开口示出在图10中。开口(pocket)116被从模具中心径向向外地切割分开成120度，足够窄以在侧面上与模具导架60紧密配合，但足够长以使其端部与模具导架60具有空隙。这就允许模具44在夹持装置58中的精确定位，同时又允许模具随温度变化的膨胀和收缩。当上部尾环被闩锁或未锁上时，模具导架还提供对于模具上的回转力的抗扭强度。

模具到模具夹持装置58的闩锁是用每个模具导架60端的旋转锁定轴62完成的。当位于模具中并扭转这些在模具开口116底部中的接合底切120时，允许模具被提升。图8和图9分别示出了锁定轴62端在闩锁和未锁位置的放大视图(close-ups)。图7，模具夹持装置58的顶部视图，示出了用于旋转锁定轴的机构。单个气缸68旋转被夹紧并用键固定在一个锁定轴62上的臂70。其他两个锁定轴62被将它们连接到第一个锁定轴的连杆所旋转。

提供将上部侧壁尾环122旋转以锁定或解锁自锁模具44的第二个功能的机构示出在图7中。它由旋转圆环66组成，旋转圆环66上安装有三个旋转臂76。每个臂76都具有与模具尾环122中的槽口124相接合的销78。环66被六个V型辊64(在图6中可见)所支撑和引导，并由两个滚珠螺杆转动装置82提供动力。三个等距隔开的销78以及两个等距隔开的传动装置82的使用使得操作自锁模具44所需的较大扭矩的施加并没有引入对于机构的较大的侧向力。

图11至图15示出了为了接合模具以及操作尾环的模具夹持装置58的运行顺序。在图11中，在模具组装/拆卸工站18、模具存放/加载支架20或硫化工站22中，夹持器位于模具的上面。锁定轴62处于未锁位置，滚珠螺杆传动装置82完全地缩回，使安装在尾销接合臂76上的致动臂90靠着凸轮辊92。这就将臂76向外打开，将销78定位在尾环122的直径之外。

图12示出了下一步骤，其中，模具夹持装置58被放下，直至引导销62与模具44的开口116完全接合。然后气缸68伸长，旋转锁定轴62并将模具44闩锁进模具夹持装置中。模具44能被随后提升以传送到其他的工站。图12A从不同角度示出了同一个步骤。从该视图可以清楚看出，尾部接合销78在尾环122之外并不与其接触。

图13和图13A示出了在模具打开顺序中的下一个步骤。此时，滚珠螺杆传动装置82已经部分地伸长，允许安装在尾部销接合臂76上的致动臂90不与凸轮辊92接触。当这些发生时，弹簧88将向内拉伸臂76，直至销78与尾环122接触。

滚珠螺杆传动装置82继续伸长，直至环122转得足够远能将销78落入在模具尾环122外径切出的槽口124中。这些示出在图14和图14A中。每个臂76上的接近开关用于检测：臂现在完全向内以及销78与尾环122相接合。

当需要打开模具时，滚珠螺杆传动装置82完全伸长，尾环122充分转动以使模具解锁。这些示出在图15和图15A中。可注意到的是，模具夹持装置58仅示出解锁和锁定上部尾环122。一个在模具组装工站18内的相同机构同时操作下部尾环222。锁定模具44通过缩进滚珠螺杆传动装置82以及将尾锁定环122旋转回其原始位置而完成。

当模具44将要被留在工站时，模具被简单地降低，直至它被工站的定位销支撑(模具组装/拆卸工站18或模具加载和存放工站20或硫化工站22中的工作台表面)。如上所述，锁定轴62被旋转到未锁位置，模具夹持装置58被升起以离开模具。如果是接合的，尾部咬合销78将从尾环槽口125滑动。在模具夹持装置58完全离开模具44之后，销78通过缩回滚珠螺杆传动装置82可回到其打开位置，模具夹持装置就绪于下一次循环。

模具组装/拆卸工站18中的模具组装/拆卸设备29由三个子装置组成：模具加载支架138；胎面分段闭合器子装置144；以及模具插接设备40。图3共同示出了模具组装/拆卸工站18以及三个子装置138、144、40。

图16示出了空载的模具加载支架138，图17示出了加载有模具44的支架138。在模具被打开时以及型芯被加载/卸载时，其支撑自锁模具44。它具有与模具44底部侧壁板218中的开口216相接合的三个定位销234，用于支撑和定位，类似于顶板118上的开口与模具夹持装置58接合。然而，不同于开口116的是，开口216并不包括类似于底切120和锁定轴62的底切或锁定轴。模具44的重量将其保持在模具加载支架销234上的适当位置。

此外，类似于模具夹持装置58，模具加载支架138具有尾部销接合臂230和销232机构以及滚珠螺杆传动装置226，以锁定和解锁模具44的下部尾环222。其配置在结构上和功能上等同于模具夹持装置58。

胎面分段闭合器子装置144独立地示出在图18中。它的功能在于径向地打开和关闭自锁模具44的十五(15)个胎面分段126。为了完成这个，子装置144具有十五个(15)沿模具44的圆周等距隔开布置的致动器或操作器38。每个致动器38具有锁闩机构150，使其能附在单个胎面分段126上，从而其可以被径向向外拉动以打开模具44。图19示出了致动器支架148以及锁闩机构150。插销150与栓接在胎面分段126的孔中的硬化钢插入物128一起工作。(这些在图10中示出)。每个插入物128具有中心星形插座130，该插座130包括若干从插座向外延伸的径向槽。每个插座130匹配于致动器38端上的星形插销152，从而它能被插入到分段插入物128的插座130中并通过旋转它而闩锁在从插座130伸出的径向槽中。

为了自锁模具44的正确操作，胎面分段必须以同步方式移动。致动器38的运动在两个方面同步。首先，(15个)致动器38被分成五组，每组三个。由于在闭合期间需要较大的力形成轮胎胎面，因此每个致动器38由滚珠螺杆传动装置164驱动。一组中的所有三个传送装置通过公共的同步皮带174(其机械地将它们同步)被单个电机42驱动。图20示出了一组三个致动器38，其中护板36被去除以使传动列可见。然后，基于连接至传动列的编码器的输出以及同步皮带，驱动上述组的五个电机42被电气地同步。图21是胎面分段闭合器子装置144的下侧的局部视图，示出了电机和编码器。驱动轴168通过皮带182被连接至电机42。编码器滑轮170通过带171被连接至轴168。皮带张紧装置180与皮带182接合以控制皮带182的张力。

在图22中，模具插接单元40示出在模具加载支架1380中，在图23中其单独示出。模具插接单元40具有截头圆锥形头部184，其接合于相配的下部型芯心轴208下端的凹入插座209中。当轮胎成型型芯被加载进自锁模具44时，头部184接合于下部型芯心轴208。在头部184和插座209之间的截头圆锥形界面，连同插座209中的键211以及键槽185，使两个部分中的电连接器186、19对准。然后，在模具插接单元40中的气缸200一起插入连接器，提供了一种将电力提供给轮胎成型型芯中的加热器。因此，如从图22所可了解的，当型芯装置15在模具组装/拆卸工站18内时，轮胎成型型芯的加热将可开始。

此外，具有伸长和收缩的两个气缸188，当伸长时，举起支撑模具插接单元40上部的环190。这是在轮胎成型型芯装置15进入模具44的初始加载期间完成的。它允许型芯被加载以及电连接器186、191被插上，但不允许型芯被完全降低。通过将型芯保持大约1/2英寸高处，模具插接单元40防止了模具44的下部侧壁板218与型芯上的轮胎下部侧壁橡胶相接触。换句话说，当模具被组装在型芯装置15周围时，型芯被模具插接单元40提升距离下部侧壁板218上面一定距离。因此，当型芯已组装时，在下部侧壁板218和构造在型芯上的轮胎的下部侧壁部分之间建立了初始的空隙。这就防止了在模具靠近之前的轮胎下部侧壁的过早硫化。当上部侧壁板118已经移回模具44上的位置并向下降低时，在模具插接单元中的气缸188也将被降低，允许型芯被下降至其最终位置，并且模具被关闭。

图24示出了竖直切过模具插接单元40的截面图。上部装置(电连接器机架186、191，致动器气缸188和接合头部184)靠在一组弹簧192上，并在中间立柱206上被径向地和成角度地宽松约束。当型芯被降低到头部184上时，上部装置可自由旋转以及略微径向移动以定位其到型芯插座209中。

在硫化工站22具有类似的模具插接单元(相同，少了支撑气缸188部分)以在硫化期间提供电力给型芯加热器。因此，当头部184和相配的型芯插座209在模具组装/拆卸工站18和硫化工站22被连接时，电连接器配合允许分别在模具组装和硫化循环期间将电力传给型芯加热器。内部加热在硫化工站22处的模具44中的型芯，同时由外部感应加热来加热模具44，允许在硫化期间的更好控制，以及改善品质的成品轮胎。

下面将要描述硫化线以及设备的操作顺序。

初始状态：

1、对于模具/型芯/轮胎装置15，硫化周期在硫化工站22处完成。

2、在硫化工站22的上部感应加热器装置24已经被臂式起重机236升起并旋转出路线(out of the way)，以露出模具/型芯/轮胎装置15。

3、模具组装工站18和模具操作装置26是空的和打开的。

下面描述操作顺序，可理解的是，每个步骤所给定的数字是随意给定的并仅做解释之用。

1、模具操作装置26移动到硫化工站22，通过框架48降低模具夹持装置58，直至它接合于并闩锁于自锁模具44。

2、模具操作装置26提升模具/型芯/轮胎装置并将其移动至模具组装工站18。

3、模具操作装置26降低模具/型芯/轮胎装置直至自锁模具底部的开口216与模具加载支架138的顶部的定位销234相接合。

4、下列(3个)事件同时发生：A)胎面分段闭合器子装置144径向向内地移动致动器支架148，直至星形插销152被插入模具插入物插座130中。星形插销152然后被旋转以闩锁到模具44中。B)模具夹持装置58上的滚珠螺杆传动装置82伸长，使上部尾环接合销78绕着圆周移动，直至它们卡入尾环122上的开口124中。C)模具加载支架138上的滚珠螺杆传动装置226伸长，使下部尾环接合销232绕着圆周移动，直至它们卡入下部尾环222下面的开口124中。

5、下列(2个)事件同时发生：A)模具夹持装置58上的滚珠螺杆传动装置82进一步伸长，解锁上部尾环122。B)模具加载支架138上的滚珠螺杆传动装置226进一步伸长，解锁下部尾环222。

6、胎面分段闭合器子装置144径向向外地移动致动器支架148，将胎面分段126拉出并打开模具。

7、模具操作装置26从模具44剩余部分提升上部侧壁/尾环部件，然后将其移动至模具加载和存放工站20以用于清除。随着这些的完成，如果型芯附在模具的上部侧壁板，压紧装置94下推上部型芯心轴端，以防止型芯提升。

8、上部型芯操作器装置移动到位，从模具中提升轮胎/型芯装置，然后将其传送至轮胎成型型芯组装和拆卸工站。

9、模具插接单元40上的支撑气缸188伸长。

10、上部型芯操作器装置从轮胎翻转器工站带来新的未硫化轮胎/型芯装置，将其定位在模具组装工站18的上方，并将其降低，直至其与模具插接单元40接合并被模具插接单元40所支撑。然后，上部型芯操作器将型芯释放，向上缩回并移出路线。

11、模具操作装置26将上部侧壁/尾环装置移动返回至模具组装工站18的上方。

12、模具操作装置26将上部侧壁/尾环装置降低至模具44剩余部分和型芯上。当其到达型芯时，模具插接单元40上的支撑气缸188缩回，允许型芯被降低到其最终位置。当上部侧壁/尾环装置靠近其闭合位置时，模具操作装置26停止它的向下运动。该运动部分地形成了轮胎的侧壁区域。

13、模具插接单元40上的插接气缸200伸长，使得模具插接单元环190中的电连接器186和下部型芯心轴208在一起，允许所需的电力被施加至型芯加热器。

14、胎面分段闭合器子装置144径向向内地移动致动器支架148，推动模具胎面分段126靠近它们的闭合位置并部分地形成轮胎胎面。

15、下列(2个)事件同时发生：A)模具夹持装置58上的滚珠螺杆传动装置82被缩回至特定位置，锁定上部尾环122。B)模具加载支架138上的滚珠螺杆传动装置226被缩回至特定位置，锁定下部尾环222。这些运动还完全闭合了模具44并完成轮胎成形。

16、胎面分段闭合器子装置144径向向外地移动致动器支架148一个短距离，直至作用在星形插销152上的力被解除。然后，星形插销152被旋转以将其从模具44中解锁。

17、胎面分段闭合器子装置144径向向外地移动致动器支架148，直至星形插销152离开模具。

18、模具插接单元40上的插接气缸200被缩回，将电连接器从型芯中拔去。

19、模具操作装置26提升模具/型芯/轮胎装置，并将其移动至硫化工站22。

20、模具加载支架138上的滚珠螺杆传动装置226被缩回，打开下部尾环接合销232。

21、模具操作装置26降低模具/型芯/轮胎装置在硫化工站22上。

22、模具夹持装置58从模具中解锁。

23、模具操作装置26提升模具夹持装置58，并移动至模具加载和存放工站20以用于清除。

24、模具夹持装置58上的滚珠螺杆传动装置82被缩回，打开上部尾环接合销78。

25、硫化工站22循环开始。

硫化线10可用于单个模具和单个型芯应用场合，其中每次仅使用一个模具和型芯。然而，可替换地，也可以有合适的交替顺序，其允许系统同时操作(2个)模具和(3个)型芯。利用额外的模具，硫化工站22将提供一段时间的热量，以使模具/型芯/轮胎装置到硫化温度。一旦达到这个，模具操作装置26将模具/型芯/轮胎装置移动至模具加载和存放工站20，并将其置于支架上，其中轮胎将继续硫化而不需附加功率。然后，模具操作装置26将其他模具/型芯/轮胎装置从模具组装工站18传送到硫化工站22。当第一模具/型芯/轮胎装置完成硫化时，模具操作装置将其传送至模具组装工站18，用于根据上面的顺序进行拆卸。

将可理解的是，本硫化线10在所有类型的轮胎以及非轮胎制品(例如气囊和管套)的制造中都是有效的。该生产线的使用并不受材料制约的限制，并可用于橡胶以及非橡胶硫化的应用场合。

从前述事项中进一步可理解的是，模具加载支架装置138提供了一种用于将生胎和型芯装置定位在环形模具44中的方法。支架装置138的框架焊接件142上的销234提供了用于有效接纳和支撑在其上的下部模具侧壁成形分段的支撑表面。设备40表现出心轴接合装置，其通过支撑环223中心开口向上突出，并将头部184可操作地连接至轮胎成型型芯15的下部心轴端208。在向上伸出位置的设备将轮胎成型型芯15上的生胎侧壁悬挂在位于框架焊接件142的销234上的下部模具侧壁成形分段218上面的一段距离。缝隙消除了侧壁成形分段218和生胎侧壁之间的接触，直至整个模具44围绕轮胎成型型芯15被组装。由此防止了生胎侧壁相对分段218的过早冷却。心轴接合设备在上升位置和降下位置之间轴向地移动。在降下位置，设备40将生胎的侧壁表面放置在框架焊接件142的销234上的第一模具侧壁成形分段218上。

因此，支架装置138的操作包括：

a.将模具侧壁成形分段218定位在框架焊接件142的销234上；

b.使心轴接合装置40伸过环中心开口并与轮胎成型型芯装置15的心轴端进入接合关系；

c.将轮胎成型型芯装置15上的生胎侧壁悬挂在模具侧壁成形分段218上一定距离；

d.组装模具分段118、218、126、122、222以包围生胎；包括

e.通过降低装置来降低生胎侧壁，直至生胎侧壁通过位于框架焊接件142的销234上的模具侧壁成形分段218而接合。

进一步应注意的是，本硫化线10用于将生胎模塑成具有胎面和侧壁花纹的成品轮胎。硫化线10包括由多个型芯分段组成环形的型芯装置15，其中每个都具有外表面部分，该外表面部分共同限定了围绕中心轴的环形外表面。型芯适合于将生胎保持在所述环形外表面上。于2005年12月2日提交的、申请号为11/292991、名称为＂轮胎成型型芯闩锁和传送机构＂的美国专利申请以及于2005年12月2日提交的、申请号为11/293397、名称为＂加热的轮胎成型型芯装置和方法＂教导了这样的一种型芯装置15，上述申请以参见方式在此引入。第一心轴部分108沿中心轴设置成位于型芯的第一侧上，而第二心轴部分208沿中心轴设置成位于型芯第二侧上并与第一侧相对。至少一个电操作发热元件被与每个型芯分段相连接，并且至少一个心轴连接器被设置成将第一和第二心轴部分与位于其间的多个型芯分段机械连接并与电操作加热元件电连接，用于在轮胎硫化操作期间向其提供电力。

在此被称为型芯电插接单元40的硫化线对接工站(dockingstation)具有对接设备(头部184)，用于在对接时段内机械地与型芯装置15的心轴端208相连接。对接单元40包括多个配置成机械和电气地与心轴连接器连接的对接连接器186，用于提供电力给型芯分段的电发热元件。型芯被降低，使得心轴端208与头部184接触。随着心轴端208中的键与头部184中的键槽185的接合，该锥体至锥体的接触将连接器186与另外的连接器半212对齐。然后，连接器通过伸长气缸188而接合。一旦连接器186与心轴端208中的连接器建立起机械和电气连接，电力将可以被供应给型芯分段，成形型芯环形表面承受生胎。在模具围绕型芯装置15被组装的同时加热型芯分段，使型芯保持在最佳温度。如果在模具组装和拆卸工站18上没有加热型芯装置，则将发生型芯装置的冷却，这将延长随后的硫化周期或导致不均匀的轮胎硫化。从而，通过从插接单元40经过心轴连接器208到达型芯的电力流动，加热可以产生在型芯分段内部。根据需要，在硫化线工站18处的型芯装置15的加热可用于整个对接时段或对接时段的一部分，以将型芯装置保持在所需温度。

可进一步理解的是，一个或更多个对接工站，例如工站18和硫化工站22可设有与心轴208的连接接口。从而每个工站可以顺序地接纳并连接至具有连接在环形型芯表面上的生胎的型芯装置。每个对接工站18、22具有对接设备，用于机械地与心轴端208连接。可注意到的是，用于工站18、22的对接设备被类似地构造成包括设置为如上所述的机械和电气连接于心轴端208中的连接器的截头锥形头部184。因此，在两个工站上的型芯装置可以被提供电力给电操作加热元件，用于每个工站的全部或部分对接时段。在硫化工站22处将型芯温度保持在最佳水平将允许硫化工艺的进一步控制，并能缩短硫化生胎所需的时间。

应理解的是，上述的利用轮胎硫化线连接以及对接设备的方法包括：将多个型芯分段组装成围绕中心轴的环形的已组装的型芯。每个型芯分段包括至少一个电操作加热元件，所述型芯分段共同限定了环形的外表面。型芯适合于将生胎固定在所述环形外表面上。该方法包括：将第一心轴部分108沿中心轴放置在多个已组装的型芯的第一侧上；将第二心轴部分208沿中心轴放置在已组装的型芯的第二侧上并与第一侧相对；机械连接第一和第二心轴部分与多个型芯分段，以将多个型芯分段定位在第一和第二心轴部分之间；将第一或第二心轴部分中至少一个携带的电连接器与电操作加热元件相连接，用于在轮胎硫化操作期间供应电力。该方法进一步包括：在相应的对接时段内在一个或更多个硫化线对接工站处(例如工站18、22)将心轴端208机械连接至对接设备。对接设备40包括至少一个配置成机械和电气地与心轴连接器连接的对接连接器186，用于供应电力。

根据在此提供描述的启示本发明可能有各种变化。尽管为了说明本发明的目的已经示出了某些典型实施例和细节，但是对本领域普通技术人员来说显而易见的是可以在不脱离本发明范围的情况下对本发明作出各种修改和变形。因此，应该理解可以对介绍的特定实施例进行修改，其将落入由下附权利要求所限定的本发明的完整保护范围之内。

Claims (10)

1、一种用于将生胎模塑为具有胎面花纹的成品轮胎的硫化线，其特征在于，包括：

由多个型芯分段构成的环形型芯，每个型芯分段都具有外表面部分，这些外表面部分共同限定了围绕中心轴的环形外表面，所述型芯适合于将生胎保持在所述环形外表面上；

第一心轴部分，其被设置为沿中心轴置于所述多个型芯分段第一侧上；

第二心轴部分，其被设置为沿中心轴置于所述多个型芯分段的第二侧上并与所述第一侧相对；

至少一个电操作加热元件，其与每个所述的型芯分段相连接；

至少一个心轴连接器，其被设置为将第一和第二心轴部分与其间的所述多个型芯分段机械连接，并与电操作加热元件电气连接以用于在轮胎硫化操作期间向其提供电力；

至少一个硫化线对接工站，其具有在对接时段内与所述第一及第二心轴部分中的至少一个的心轴端机械连接的对接设备，对接设备包括至少一个对接连接器，对接连接器设置为与至少一个心轴连接器机械和电气连接以用于提供电力给电操作加热元件。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，对接设备和心轴端包括可操作地匹配的突出物和插座，并且心轴端包括轴向插座，该轴向插座成形为在其中延伸并设置成容纳互补构造的配合对接设备突出物。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于，心轴端插座和对接设备突出物具有互补的截头圆锥形结构。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，型芯分段的加热元件被可操作地致动，以在至少一部分对接时段内给型芯分段提供热量。

5、如权利要求4所述的设备，其特征在于，对接工站包括模具组装和拆卸工站，其中，在模具组装时段期间组装由多个模具分段构成的模具以包围型芯分段和生胎，每个模具分段都具有内表面部分，这些内表面部分共同限定了要在生胎上成形的胎面和侧壁花纹，并且在至少部分模具组装时段内热量被提供给型芯分段。

6、如权利要求5所述的设备，其特征在于，对接工站包括轮胎硫化工站，其中，热量在模具硫化时段期间被引入包围型芯分段和生胎的环形模具，模具由多个模具分段构成，每个模具分段分别具有内表面部分，这些内表面部分共同限定了要在生胎上成形的胎面和侧壁花纹，并且在至少部分模具硫化时段内热量被提供给型芯分段。

7、如权利要求1所述的设备，其进一步的特征在于，至少第一和第二对接工站，每个对接工站都具有对接设备，对接设备用于分别在第一和第二对接时段内与所述第一及第二心轴部分中至少一个的心轴端机械连接，对接设备包括至少一个对接连接器，对接连接器设置为与至少一个心轴连接器机械及电气连接以用于在至少一部分第一和第二对接时段内给电操作加热元件提供电力。

8、如权利要求7所述的设备，其特征在于，第一和第二对接工站分别包括模具组装和拆卸工站以及模具硫化工站。

9、一种将生胎模塑为具有胎面花纹的成品轮胎的方法，其特征在于：

将多个型芯分段组装为围绕中心轴的环形的已组装的型芯，每个型芯分段包括至少一个电操作加热元件，并且各型芯分段共同限定了环形外表面，所述型芯适合于将生胎保持在所述环形外表面上；

将第一心轴部分沿中心轴设置在多个已组装的型芯的第一侧上；

将第二心轴部分沿中心轴设置在已组装的型芯的第二侧上并与第一侧相对；

将第一和第二心轴部分与多个型芯分段机械连接，以将多个型芯分段定位在第一和第二心轴部分之间；

将由第一或第二心轴部分中至少一个所携带的电连接器与电操作加热元件相连接，用于在轮胎硫化操作期间向其提供电力；

在第一对接时段内将所述第一和第二心轴部分中至少一个的心轴端机械连接至第一硫化线对接工站内的对接设备，对接设备包括至少一个对接连接器，对接连接器设置成与至少一个心轴连接器机械及电气连接以用于在至少一部分对接时段内给电操作加热元件提供电力。

10、如权利要求9所述的方法，其进一步的特征在于，在所述环形外表面上重新定位型芯和生胎；以及在第二对接时段内将所述第一和第二心轴部分中至少一个的心轴端机械连接至第二硫化线对接工站内的对接设备，对接设备包括至少一个对接连接器，对接连接器设置成与至少一个心轴连接器机械及气电连接以用于在至少一部分第二对接时段内给电操作加热元件提供电力。

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