CN102223999A - 在轴向为锥形的表面上形成轮胎零件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明包括在轴向为锥形的构建表面(100)上形成轮胎零件的方法和设备(10)。在具体实施例当中，所述方法包括以下步骤：提供机械系统，该系统包括多个切割构件(42)和应用表面(64)，该应用表面用于将材料传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的表面包括沿着表面的转动轴线而径向变化的旋转表面。具体实施例还可以包括：将材料片材沿着平移路径来平移穿过所述机械系统，并在平移步骤的过程中，利用所述多个切割构件中的一个或多个来从所述片材中切割材料条带。具体实施例还可以包括：将所述材料条带从所述应用表面机械传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的构建表面在平移步骤的过程中绕转动轴线转动。

Description

在轴向为锥形的表面上形成轮胎零件的方法和设备

技术领域

本发明总体涉及在轴向(亦即，横向)为锥形(亦即，径向变化)的旋转表面上形成部件的方法和设备。在具体实施例当中，本发明涉及产生多个材料条带并将该材料条带应用至轴向为锥形的旋转表面从而形成轮胎零件的方法和设备，该轴向为锥形的旋转表面例如举例而言是截头圆锥形或圆锥形表面，或者是圆环面的一部分(亦即，超环面的表面)，其中这种表面在径向上变化，同时在轴向方向上延伸，以形成“轴向为锥形的表面”。锥度(亦即，径向变化)可以是线性的或者非线性的。例如，轴向为锥形的构建表面形成了轮胎的胎侧部分或者轮胎胎体，其更加具体而言可以是环带形或者截头圆锥形。

背景技术

存在有多种工艺来形成包括有轮胎部件(或零件)的带，例如举例而言，轮胎胎面带。这种工艺包括缠绕工艺，其中材料条带缠绕在诸如轮胎胎体的大致圆柱形的构建表面周围，从而构建圆柱带或者缠绕部件。例如，胎面带可以缠绕在轮胎胎体的圆柱表面周围。大致圆柱形被定义成表示轴向延伸的圆柱的外表面在直线或者轻微弓形的路径中轴向延伸。然而，这种工艺无法正确并精确地将材料条带应用至非圆柱形或轴向为锥形的表面，例如举例而言，截头圆锥形或者环带形表面，其可以形成轮胎的胎侧部分。一个问题是轴向为锥形的表面的表面速度在越过它的表面宽度上进行变化，而圆柱形表面的表面速度在越过它的表面宽度上大致恒定。因此，将材料从圆柱形表面传送至非圆柱形表面的时候，特别是在较高速度下传送的时候，产生了困难。此外，材料会受到拉伸，并且当在圆柱形和非圆柱形表面之间传送的时候由于表面速度的改变导致材料会受到更大的拉伸。因此，希望提供一种工艺，其更好的促进了将条带应用至轴向为锥形的表面上，例如举例而言，将胎侧材料应用至轮胎胎体的胎侧部分。

在现有技术当中，在缠绕过程中，可以沿着大致圆柱形的表面对一个或多个条带进行组装，从而形成所需的轮廓。对每个条带的应用包括：起初将条带手工放置在滚筒上，以所需的方式绕滚筒来缠绕条带，随后，当应用了足够量的条带的时候，从供应源中切割条带。可以应用后来的条带，其一般需要将其手工联接至滚筒。第二条带的应用还可能需要替换供应源。整个工艺提供了断续并且低效的工艺，其中在利用随后的条带来构建轮胎零件的时候产生了中断。因此，希望提供一种连续的工艺，其可以自动地形成随后的条带并对其进行应用，而没有不必要的中断或者延迟。

发明内容

本发明包括围绕轴向为锥形的(旋转)表面形成部件的方法和设备，所述表面例如举例而言是轮胎的胎侧部分或者轮胎胎体。因此，本发明包括在轴向为锥形的构建表面上形成轮胎零件的方法和设备。在具体实施例当中，这种方法包括提供机械系统的步骤，该系统包括多个切割构件和应用表面，该应用表面用于将材料传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的表面包括沿着表面的转动轴线而径向变化的旋转表面。具体实施例还可以包括以下步骤：将材料片材沿着平移路径来平移穿过所述机械系统，并且在所述平移步骤的过程中，利用所述多个切割构件中的一个或多个来从所述材料片材中切割出材料条带。具体实施例还可以包括以下步骤：将所述材料条带从所述应用表面机械传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的构建表面在所述平移步骤的过程中绕转动轴线转动。其他步骤包括：将片材绕闭环路径平移，该路径从片材产生器延伸并返回至该片材产生器，以作为输入材料而使用。

本发明的具体实施例包括用来在轴相为锥形的构建表面周围形成轮胎零件的机械系统。这种系统的具体实施例包括切割组件，该切割组件包括多个切割构件，当片材平移穿过所述系统的时候，所述切割构件用来从片材中切割出材料条带。这种系统的具体实施例还可以包括应用表面，当所述片材平移穿过所述系统的时候，该应用表面用于将橡胶材料条带传送至所述构建表面，所述轴向为锥形的构建表面包括旋转表面，该旋转表面沿着所述表面的转动轴线而径向变化。

本发明的以上和其它目标、特性和优点将会从如附图所示的以下的本发明的具体实施例的更加详细描述中变得显而易见，其中相同的附图标记表示本发明相同的部分。

附图说明

图1是根据本发明的实施例，沿着轮胎胎体而在轴相为锥形的表面周围形成轮胎零件的系统的侧视图，该系统包括片材产生器、辊子组件、切割组件、条带应用器组件和回收组件。

图2是根据本发明实施例的图1中所示的轮胎的零件-形成系统的主视图，其中去除了一个回收组件中的若干传送带，以更好的显示回收组件的基本零件，并且显示了片材沿着第二回收组件平移。

图3是根据本发明的实施例的图1中所示的轮胎的零件-形成系统的局部俯视图，其显示了与轮胎胎体相关联的片材产生器和辊子组件。

图4是根据本发明的实施例的图1中所示的系统的张紧组件的立体图。所示的箭头表示片材21的平移方向。

图5是根据本发明的实施例，图1中所示的系统的条带切割和应用器组件的主视图或端部立体图。

图6是根据本发明的实施例，图1中所示的系统的条带切割和应用器组件的主视图或端部视图。

图7是根据本发明的实施例，显示为与轮胎胎体相关联的图1中所示的系统的条带切割和应用器组件的俯视图。

图8是根据本发明的实施例，图1中所示的条带切割和应用器组件的辊隙和应用器滚筒的俯视图。

图9是根据本发明的实施例，图1中所示的系统的应用器滚筒和返回辊子的侧视图。

图10是根据本发明的实施例，用于平移穿过图1中的系统的材料片材的俯视图，其显示了形成到片材当中的切割路径，条带从所述切割路径中形成并被去除。指向右方的箭头表示了片材21的行进方向。

图11是根据本发明的实施例，将材料条带应用至轮胎胎体的轴向为锥形的表面(亦即，胎侧部分)的应用器组件的俯视图。沿着片材21的箭头表示片材21的平移方向，而沿着轮胎102显示的箭头表示轮胎的转动方向。

图12是根据本发明的实施例的图1中所示的系统的返回组件的局部俯视立体图，其中对回收组件的若干传送带进行了去除，以更好的显示回收组件的基本零件。

图13是根据本发明的实施例，用于图1中所示的系统的可编程逻辑控制器的立体图。

具体实施方式

本发明的具体实施例提供了方法和设备(亦即，机器或者系统)，以用来将材料周向地应用在轴向为锥形的(亦即，径向可变的)旋转表面周围，以形成诸如轮胎零件的部件。轴向为锥形的表面在沿着轴向方向延伸的同时在径向上变化。换言之，轴向为锥形的表面是沿着表面的转动轴线而径向变化的表面，并且可以例如包括任何圆锥形或截头圆锥形表面、圆环面(亦即，超环面的表面)、回转椭球面、圆形抛物面、双曲面或者环带面(在本文所使用的上下文当中，环带面是几何术语，其表示位于两个平行平面之间的球面的一部分，因此具有非线性的轴向锥度，而相对照而言，截头圆锥形表面具有线性的轴向锥度)。由此推断出，轴向为锥形的表面的轴向锥度(亦即，径向变化)可以是线性的或者非线性的。轴向为锥形的旋转表面(部件应用在该表面上)被称为轴向为锥形的构建表面。

大体参考图1-3和图11，其大体显示了系统10，以用来实践本文中所公开的方法的具体实施例。系统10仅仅是系统的一个实例，其可以用于实践本文中所公开的方法的任何实施例或其变型。如图所示，系统10大体上提供材料片材21，该材料片材21平移穿过系统10，从而最终在轴向为锥形的构建表面100上形成部件14。片材21通过切割构件42而被切割成多个条带41，随后通过条带应用表面64而被应用至构建表面100。多个条带41被应用至构建表面100，从而形成部件14，该部件14大体形成了非圆柱形带或者环，其具有轴向为锥形的表面。部件14可以包括由一个或多个条带41形成的一个或多个材料包裹层。

轴向为锥形的构建表面100可以包括如上限定的任何轴向为锥形的旋转表面。参考图1-3，锥形的构建表面100是轮胎的胎侧部分，其大体为环带形表面。当将具有宽度的材料(例如条带41)传送至任何轴向为锥形的表面的时候，被传送的材料可以撕裂、剪切、扭曲、拉伸、弯曲、扭转或者误用到轴向为锥形的表面上。这是因为当表面整体在恒速下绕其转动轴线转动的时候，沿着轴向为锥形的表面的表面速度在轴向上(横向上)发生变化。该可变的表面速度是由于表面(亦即，构建表面100)和它的转动轴线之间的径向距离在轴向上(亦即，沿着表面的横向宽度)发生变化而导致的。因此，如果材料并未以类似于轴向为锥形的表面的速率或速度进行供应的话，则该材料和轴向为锥形的表面之间的速度差可以对条带41的物理尺寸和状态产生不利影响，并且对它应用到轴向为锥形的构建表面100上产生不利影响。

在试图减少或消除可能与条带41应用至轴向为锥形的构建表面100相关联的该有害影响的努力当中，例如如图1-3和图11所示，轴向为锥形的应用表面64将条带41传送至表面100。相对于构建表面100而言，应用表面64是如上限定的轴向为锥形的表面。如图所示，应用表面64与应用器滚筒62相关联，该应用器滚筒62用来在与构建表面100的表面速度相类似的表面速度下将条带41传送至构建表面100。

现在将参考系统10来更加详细地论述本发明。参考图1-2，显示了用来在轴向为锥形的构建表面100上形成部件14的系统10的实施例。在所示的实施例当中，系统10还包括片材产生器20、切割组件40、条带应用器组件60、回收组件70和可编程逻辑控制器90(参见图13)。系统10还包括辊子(传送或张紧)组件30，以用于控制片材21在产生器20和切割组件40之间的平移和/或张紧。在图1所示的实施例当中，构建表面100包括轮胎胎体102的胎侧部分，其安装在可转动的滚筒104上。还如图1所示，两个系统10同时进行操作，例如用来形成沿着轮胎102的相对的胎侧零件。在任何应用当中，可以使用一个或多个系统10来将条带41沿着一个或多个目标物体而应用在不同的位置，每个条带41由相同或者不同的材料形成。

系统10可以包括形成材料片材21的装置。参考图1，形成片材21的装置被称作片材产生器20。片材产生器20将输入材料12转换成片材21以用来形成部件14。片材21可以由任何材料形成，例如举例而言任何聚合物、塑料或弹性体。还可以使用多种材料或者合成物。设有入口22以用来接收输入材料12，该输入材料12可以包括新材料12a和/或之前使用的(再循环的)材料12b。如图所示，之前使用的材料通过回收组件70而被自动返回，而在其它应用当中，再循环的材料可以被手动返回，或者通过其他工艺返回。

在图1所示的实施例当中，产生器20包括压延机，其可以利用任何所需数量的压延辊子24来将输入材料12转换成片材21。例如，所示的产生器20利用了四个压延辊子24，以形成三个辊隙25。片材21可以根据任何所需的宽度和厚度而通过本领域的任何已知手段来进行尺寸设计。例如，宽度可以通过侧面切割件来进行控制，厚度可以通过对辊隙的尺寸进行改变而进行控制，该辊隙是形成在毗邻的辊子之间的间隙，材料穿过该辊隙。如果不需要额外的操控的话，每个随后的辊子对的辊隙(如果存在的话)可以被加宽，以避免任何额外的工艺。还可以在片材21行进穿过产生器20和/或系统10的时候，通过对片材21的平移速度和/或张力进行调节，从而对片材21的横截面尺寸进行调节和/或控制。在其它应用当中，产生器20可以包括挤压机，或其它任何形成片材21的已知装置，它们可以替代压延机或者与压延机结合使用。挤压机对输入材料12进行加热，并例如借助螺钉迫使输入材料12穿过模具(亦即，端口)，该模具具有任何所需的横截面形状。在其它应用当中，片材21可以预先形成或者不使用片材产生器20而被供应至系统10。

如上所述，片材21可以根据任何所需的宽度和厚度而进行尺寸设计。并且，希望片材21保持最小厚度，以防止片材21在经过系统10的时候出现任何撕裂。当然，最小厚度可以基于形成片材21的材料性质而变化，和/或基于片材21的操作条件而变化。对于典型的乘客轮胎应用而言，片材21的厚度介于0.5到1.5毫米(mm)之间。为了进一步增强抗撕裂性，片材21可以包括特定的增大厚度的区域，例如举例而言，沿着片材21的横向侧面的区域。进一步地，产生器20可以在片材21的横截面厚度当中提供间歇性的增大，以当系统10在片材的产生当中从延迟中继续操作的时候，防止片材21的任何撕裂。

参考图1至4，在离开片材产生器20的时候，片材21沿着平移路径纵向行进穿过辊子组件30。辊子组件30将片材21在任何所需路径中朝切割系统40和/或应用器组件60进行导引，并且该辊子组件30还可以控制片材21的张力和尺寸。辊子组件30可以包括任何类型和数量的辊子，该辊子根据需要进行布置(定向和定位)，以实现它预期的目的。如图所示，设置了过渡辊子32来改变片材21的平移路径。将过渡辊子32定位成相对于片材21的上游平移方向呈一定角度，这改变了片材21绕辊子32转动的时候的片材21的平移方向。在过渡辊子32之后，辊子34、38被定位成将片材21朝着切割组件40和/或应用器组件60进行导引。辊子34、38被布置成使得片材21沿着穿过这些辊子的交替路径而进行平移，以沿着片材21的平移路径而协作性地对片材21进行约束。因此，片材21能够在辊子34和切割滚筒52之间被拉伸(被拉紧)。在所示的系统当中，辊子32、34、38是圆柱形的，片材21相对于每个这种辊子的转动轴线而垂直地平移。在其它布置当中，可以根据需要来使用其它类型、数量的辊子和/或多个辊子的结合。例如，任何辊子32、34、38可以是非圆柱形的或轴向为锥形的，或者可以不对其进行使用，每个辊子还可以改变片材21的平移路径和/或张紧。仍然进一步地，在其它布置当中，系统10可以不包括辊子组件30，从而产生器20直接将片材21供应至切割组件40和/或应用器组件60。

辊子组件30当中的任何辊子都可以被驱动(或者不被驱动)，以辅助片材21的平移和/或张紧。如图4所示，辊子34被电机36驱动，其接下来驱动片材21穿过组件30。在具体例子当中，电机36的转速与产生器20的速度同步，从而不对片材21进行拉伸或者压缩。在其它例子当中，可以使用一个或多个驱动辊子通过沿着片材21产生速度差来沿着片材21产生张力。还可以通过在辊子组件30和产生器20、切割组件滚筒52和/或应用器滚筒62之间产生速度差来对片材21进行张紧。

大体参考图1至2，更加具体而言参考图5至7和图10，系统10包括切割组件40。切割组件40从片材21中形成了条带41，以用于随后应用到构建表面100上，并用于部件14的形成。具体而言，切割组件40利用多个切割构件42来从片材21中形成多个条带41。每个切割构件42包括切割边缘43，以切割或者割裂片材21。多个切割构件42大体上沿着片材21的长度和切割滚筒52的切割表面50的宽度而隔开。如图所示，切割构件42是自由(独立地未受到驱动的)转动的刀或者盘，其类似于惰轮来进行工作，并且与正在平移的片材21和/或切割表面52一同进行工作。并且，在其它应用当中，转动的刀可以通过任何已知的手段(例如电机)而被独立的驱动。尽管所示的是转动的刀，切割构件42可以包括本领域技术人员熟知的任何其它设备或装置，以用来割裂片材21，或者用来形成条带41，例如举例而言，任何其它的非转动刀、刀片或者刀刃。

参考图5，切割构件42沿着片材21或切割表面50的任何全部或局部宽度而横向平移，或者相对于切割滚筒52轴向平移。通过多个平移构件44来实现该平移，每个平移构件44可以包括本领域技术人员熟知的任何平移装置，例如举例来说，线性致动器、伺服电机或者气动或液压气缸。平移构件44还可以沿着轨迹或者轨道而进行操作。平移可以是线性的或者非线性的。在所示的应用当中，每个平移构件44将切割构件42沿着平移轴线45进行平移。每个切割构件42还可以能够相对于片材21而借助延伸构件47来上下延伸，其目的是与片材21接合以及脱离接合。延伸构件47可以包括任何延伸装置，例如举例来说，伺服器、螺线管或者任何气动或液压气缸。最后，每个切割构件42还可以能够如箭头48大体所示的那样沿着延伸穿过片材21的轴线而进行枢转或转动，其目的是更好的促进了沿着片材21的宽度的成角度切割或者横向切割。可以通过本领域技术人员熟知的任何装置来实现这种转动，其例如可以包括线性致动器或者电磁螺线管。控制器90(在图13中进行显示)大体控制切割构件42的操作和运动，以及控制三种运动的任何一种。控制器90可以与单一或多轴运动控制器一同配合，来对切割构件42的操作和运动进行同步和协调。

参考图1-3和图5-7，切割表面50是沿着切割滚筒52形成的轴向为锥形的表面(如上所述与应用表面64相关联)。参考图9，表面50的轴向锥度大体通过角度θ₅₀来进行表示。锥度角θ₅₀可以包括任何所需的角度。例如，在特定应用当中，锥度角θ₅₀大约为23度。在其它应用当中，考虑到切割表面50可以是圆柱形的或大致扁平或者平面的。

可以希望促进切割表面50和片材21之间的暂时粘合，从而保持片材21和条带41的精确定位。正确的粘合足以(亦即，足够)防止条带41被去除组件70去除，同时还允许(亦即，足够小以允许)条带41的去除以及被传送到构建表面100上。可以通过提供大致光滑的切割表面50来实现改进的粘合，该切割表面50例如可以涂覆有铬并且/或者被擦亮或抛光。还可以通过以下方式来改进粘合：控制切割表面50的温度(通过加热或冷却)，以及/或者例如通过辊子54来迫使(施加压力至)片材21抵靠切割表面50。受控的温度和压力程度取决于形成片材21的材料。如图5-7所示，辊子54大体被设计并定向成与切割滚筒52成齿轮关系(在类似的表面速度下)进行操作，并且在所示的布置当中，辊子54的外表面是轴向为锥形的表面，其被设计成与切割滚筒52的轴向为锥形的表面结合来进行操作。至少辊子54的外表面可以由柔顺的或者挠性的材料制成，例如举例来说，硅，其目的是沿着片材21提供所需的并且更加均匀的压力。当然，所述粘合是暂时的，这是因为每个条带41最终都要被去除并被传送，以应用到构建表面100上。

参考图1，可以设置电机56来对切割滚筒52进行驱动，因此，将片材21驱动进入并穿过切割组件40，并且/或者控制片材21的尺寸。电机56可以通过控制器90(图13中进行了显示)而受到控制，其目的是协调多个切割构件42的操作，以从沿着切割表面50进行平移的片材21中切割出条带41。

参考图10，多个切割构件42在平移的片材21中形成了一个或多个条带41。在所示的应用当中，一对切割构件42切割一组相交路径58或周界，以形成条带41。在其它应用当中，多个切割构件42可以沿着片材21而同时切割出两个或更多个条带41。路径58围绕条带41，并可以包括前缘58a、后缘58b和一个或多个侧缘58c。前缘58a和后缘58b中的每一个都分别形成了条带41的开始和末尾，该前缘58a和后缘58b还可以作为侧缘58c来进行工作(或者可以不存在前缘或者后缘)，例如当侧缘58c向内呈锥形从而与后缘58b或者另一个侧缘58c相交的时候，形成三角形或者4个边的菱形条带41时就是这种情况。此外，如图所示，当一对切割构件42a、42b协同操作的时候，该对切割构件沿着片材21的长度而交错布置，从而使得切割构件42a、42b的相对应的切割路径在每个条带41的开始处和/或末尾处相交，其例如如图10所示。可以使用一个或多个额外的切割构件42来切割出路径58的特定部分，例如分别切割出前缘和/或后缘58a、58b。切割构件42可以形成具有任何形状的条带41，其包括恒定宽度的条带41或者可变宽度的条带41，例如如图10的实例所示。如图10的实例所示，可变宽度的条带41可以是呈阶梯状的，或者可以是线性锥形或者具有线性轮廓。在阶梯状的布置当中，多个阶梯之间条带41的每段长度(亦即，阶梯长度)可以大致代表构建表面100的圆周或者可以绕构建表面100的圆周延伸。在其它应用当中，例如当条带41沿着片材21的侧面形成的时候，可以不绕这种条带的周界进行切割来形成条带41。在形成条带41的过程当中或者条带41形成之后，一个或多个切割构件42还可以切割出空气释放狭槽，以促进被捕集的空气从部件14当中去除。

如图10的实例所示，当进行横向切割的时候，每个切割构件42a、42b可以相对于片材21的平移方向或者中心线而言将它的切割边缘43转动至所需的非零角度(或者转动至相对于平移轴线45而言非垂直的角度)，其如图10所示。在其它例子当中，当进行横向切割的时候，任何切割构件42可以不转动。考虑到，前缘和后缘58a、58b分别可以由单一的切割构件42形成，例如关于图10中的后缘5b大体所示的那样，或者由两个或更多个构件形成，其如图10中的前缘58a大体所表示的那样。如图10所示，一对切割构件42a、42b可以形成对于形成条带41而言所必需的所有切口。在其它布置当中，可以存在形成条带41的其它变型或装置。

参考图1-2，在形成一个或多个条带41之后，片材21的剩余部分被导引至回收组件70，以被产生器20重新使用。为了保持连续的片材21自动经过系统10，当一个或多个条带41从节段26中被去除之后，一个或多个连续的节段26保持在片材21当中。每个连续的节段26保持为与片材21的之前和随后的部分相联接。例如如图10所示，一对节段26沿着片材21的横向侧面延伸。在其它例子当中，节段26可以定位在片材21中的任何位置上，包括定位片材21内的中间(内部)(在片材21的横向侧面之间)。为了保持片材21的完整性和连续性，每个节段26的横截面形状尺寸足够大，以防止这种节段26的撕裂。例如，片材21介于0.5-1.5mm厚的时候，所有节段26的结合宽度(亦即，沿着垂直于片材21的平移方向(亦即，行进方向)的横向平面)至少为20mm。通过进一步的实例，当片材21介于0.5-1.5mm厚的时候，每个这种节段26的宽度至少为5mm宽。当然，节段26的尺寸可以根据形成片材21的材料而变化(因为不同的片材材料可以具有不同的撕裂性质)。节段26或者其一部分还可以包括额外的质量或厚度，以进一步地抵抗撕裂。

大体参考图1-3、图5-8和图11，系统10还包括应用器组件60，以用来将一个或多个连续条带41应用至构建表面100，从而形成零件14。应用器组件60包括应用表面64，该应用表面64与应用器滚筒62相关联，以同时将一个或多个条带41传送至轴向为锥形的构建表面100。如上所述，并且如图所示，应用表面64是轴向为锥形的表面。具体参考图8-9，应用器滚筒62的应用表面64相对于它的转动轴线而言具有锥度，其大体通过角度θ₆₄来进行表示。锥度角θ₆₄可以包括任何所需的角度。例如，在特定的应用当中，锥度角θ₆₄大约为23度。在其它布置当中，应用表面64可以包括圆柱形表面，其可以需要它的转动轴线与轴向为锥形的构建表面100平行对齐。如图所示，在特定布置当中，应用器滚筒62和应用表面64可以分别作为切割滚筒52和切割表面50而进行操作，反之亦然。

如上所述，轴向为锥形的构建表面100可以包括任何所需的表面，其可以与任何物体或者构建滚筒相关联。例如，参考图1-2，构建表面100可以初始包括轮胎胎体102的胎侧部分，其安装在可转动的滚筒104上。在其它实例当中，构建表面100可以形成构建滚筒104的一部分。一旦条带41已经应用到构建表面的时候，用于随后的条带41的构建表面可以包括之前应用的条带41的至少一部分。

在操作中，根据一个实施例，应用表面64(以及应用器滚筒62)从初始(本地)位置相对于构建表面100而平移至传送或接合位置，其大体如图11的实例所示。当在接合位置的时候，应用表面64将条带41设置成与构建表面100相接触。应用表面64可以保持在该接合位置，并在由于多圈转动或条带41层导致的零件14的直径增大的时候缩回或回退。在其它应用当中，应用表面64起初将条带41设置成与构建表面100相接触，随后缩回到应用位置，从而被应用的任何条带被设置成张紧或拉伸状态，以迫使将该条带应用至构建表面100。

当部件14的外直径由于多圈转动或条带41层而增大的时候，构建表面100(零件14的外表面)的转动速度增大。因此，构建表面100(或者构建滚筒104)的转速可以减小并且/或者应用表面64(或者构建滚筒62)的速度可以增大来补偿零件14的增大的直径。一旦部件14完成之后，应用表面64可以平移并返回至所需位置，例如本地位置，从而提供足够的间隙，以促进离开系统10的轮胎102和/或部件14的处理和运输。滚筒104，考虑到，对在应用处理期间进行平移的应用表面64进行替代或者除了在应用处理的期间进行平移的应用表面64之外，可以平移构建表面100，以实现应用表面64和构建表面50之间的关联平移。

为了获得任何条带41的正确传送和应用，条带41可以通过所需压力而进行应用，以促进条带41和构建表面100之间的正确粘合。可以通过改变应用表面64和构建表面100之间的相对位置而获得足够的压力。另外，在起初的应用之后并在应用到构建表面的时候，可以使用辊子(图中未示)来将压力施加到条带41。利用压力来应用条带还通过减少了捕集在部件14当中的任何空气而可以提高硫化产品中的内聚力。当施加太多压力的时候，条带41可能会在部件14中进行桥接，从而在部件14当中形成被捕集空气的口袋。在减少被捕集空气的进一步的努力当中，应用表面64和构建表面100的其中一个可以在轴相为锥形的路径当中延伸，该路径是弓形的或者非线性的，这可以在相对的表面之间提供初始接触的中心定位点，其将会随着增大的接触或者压力而横向或者向外扩展。

为了进一步地促进将部件14当中的被捕集的空气进行去除，条带41(或片材21)的表面可以利用表面特征来进行纹理化处理，以使得空气穿过零件14的内部部分而到达其外边缘。这种表面特征例如可以包括凹槽、肋、或能够将空气导引至部件14外部的其它凸起的或陷入的特征。可以沿着条带41或在形成条带之前沿着片材21来形成表面特征。可以通过被纹理化处理的辊子来形成表面特征，例如辊子54或系统10中的其他任何辊子，包括压延辊子24。任何纹理化处理的辊子包括纹理-形成特征，其可以大体如图9的实例所示沿着辊子54的表面而在轴向方向上线性延伸，或者可以相对于辊子54的转动轴线而在其他角度上延伸。纹理-形成特征可以是阳性的(从辊子表面向外延伸)或者阴性的(延伸到辊子表面当中)。可选择地，纹理形成特征可以在工艺的其他步骤期间进行应用，例如举例来说，在片材产生器20产生片材的末尾或者产生期间。条带41还可以包括狭槽或者孔，以提供另外的装置来释放被捕集的空气。

为了促进每个切割和应用表面50、64与片材21和/或任何条带41之间的粘合，可以对应用器滚筒62进行温度控制(亦即，加热或冷却)。在特定例子当中，应用器滚筒62被保持在比片材21和/或任何条带41的温度低至少10摄氏度的温度下。在其它实施例当中，应用器滚筒62被保持在大约70摄氏度。并且，可以取决于片材21的物理尺寸和材料性质来保持其它温度和温度差。此外，如上所述，当表面64是有织纹(粗糙的)或者光滑表面的时候，则可以提供改进的粘合。光滑表面可以包括铬镀的或者热铬镀的表面。此外，以上所述的与应用器滚筒62相关联的温度控制和条件以及表面条件和处理还可以被切割滚筒52利用，以改进应用表面50和片材21之间的粘合。

参考图1-2和图12，回收组件70对平移穿过切割组件40和/或应用器组件60之后的片材21进行接收，并且将回收的片材12平移回到产生器20，以作为输入材料而重新使用，例如用于片材21的连续形成。回收组件70能够100％重复利用切割并将任何条带41从片材21中去除之后所产生的废料(亦即，片材21的未使用的或者剩余部分)。通过将片材21返回至产生器20，片材21在系统10内沿着闭环平移路径行进。该连续的、闭环路径使得片材21按照所需来自动开始、停止并重新开始，而不需要人工干预。回收组件70可以处理片材21，而不管该片材21是否被切割组件40进行过切割。

回收组件70大体包括一个或多个输送机，以将片材21平移至产生器20。在图1-2和图12所示的布置当中，回收组件70包括第一输送机72和第二输送机80。当从轴向为锥形的表面(例如从切割表面50或者应用表面64)来接收片材21的时候，第一输送机72是可变表面速度的输送机，意味着输送机的平移(亦即，表面)速度在跨过其宽度上横向(亦即，轴向)变化。因为片材21的多个部分在不同的速度或速率下离开轴向为锥形的表面，因此可变表面速度的输送机能够在不同的速率下接收片材21并对其进行平移。因此，当片材21进入回收组件70的时候为了减少片材21的任何撕裂或者阻塞(亦即，堆积)，当片材21离开任何切割和/或应用组件40、60的时候，第一输送机72的表面可以在与片材21相同或类似的速度下进行平移。

具体参考图12，在具体实施例当中，可变表面速度的第一输送机72包括轴向为锥形的辊子73，其例如可以是圆柱形或者截头圆锥形。如图9所示，辊子73的锥度通过角度θ₇₃来表示。锥度角θ₇₃可以包括任何所需的角度。例如，在特定应用当中，锥度角θ₇₃大约为5.4度。在具体实施例当中，沿着辊子73的长度设有多个凹槽74，其目的是为了接纳传送带79。传送带79沿着第一输送机72的长度而布置在凹槽74当中，其目的是在不同速率下进行平移。辊子73被机动化以驱动传送带79，该传送带79可以包括本领域中熟知的任何传送带，其例如可以是V形带、扁平带、圆形带和槽口带。传送带79大体上在输送机棍子73和延伸跨过第一输送机72的宽度的独立滑轮76布置之间延伸。可以为每个滑轮76提供弹簧座或者其它调节装置，从而每个滑轮76可以适配并调节到变化的状况和载荷，并且从而增大或减少沿着对应传送带79的张力。一个或多个转动构件78的布置可以在输送机辊子73和滑轮76布置之间延伸跨过第一输送机72的宽度，从而促进了在传送带79的平移路径中的任何所需的改变。考虑到，转动构件78可以例如包括多个独立的滑轮或者类似于辊子73的锥形辊子。在其它布置当中，考虑到，辊子73可以是非锥形、或者为圆柱形的。在其它实施例当中，可变表面速度的输送机72可以包括任何其它输送机设计或者平移装置，所述平移装置具有横向或轴向可变的表面速度或者能够在可变速度下对片材21进行平移。

参考图1，第二输送机80定位在第一输送机72的远端的下方，以在片材离开第一输送机72的时候接纳片材21。第二输送机80对被回收的片材21进行传送，以将其重新入引入到片材产生器20当中作为输入12b。第二输送机80可以包括任何已知的输送机。例如，第二输送机80可以包括多个非锥形的或者圆柱形的辊子82，其中一个或多个辊子82被机动化以对被回收的片材21进行平移。这种示例性的输送机可以(或者可以不)包括一个或多个输送机传送带84，该输送机传送带84绕多个辊子82进行工作。通过另外的实例，第二输送机80可以包括类似于第一输送机72的可变表面速度的输送机。对图中所示的实施例进行替代的话，考虑到，可以在回收组件70当中使用单一的输送机，或者根据需要来使用任意多个输送机，以将片材21返回至产生器20。

产生器20可以能够在不同速度下制造片材21，其速度范围从零(0)米每分钟(m/min)到50m/min以及更高。这使得系统10在带形成过程中快速地制造片材21，并且能够在需要的时候减缓或者暂时中止片材的产生。公知的是，弹性体材料的过度处理和重新加热对流动性、烧焦性和其它材料性质产生有害影响。因此，当不制造条带41的时候，或者在带形成工艺中具有延迟的时候，系统10和/或产生器20可以被暂时设置成空转模式或者暂时停止，以减少对输入材料的任何不必要的重新处理，从而延长其寿命。当处于空转模式的时候，片材21可以平移，产生器20可以在空转速度下工作。空转速度可以是任何所需的速度，其例如可以是2m/min。当需要形成部件14的时候，系统10可以在制造模式下工作，其中条带41在任何所需的速度下被形成并被应用，例如举例来说，高达大约50m/min。系统10还可以在准备模式下工作，或者在大于空转速度并小于制造速度的速度下进行工作，例如举例来说，20m/min。当在多个模式之间转换的时候，速度可以缓慢地或者规律性地上升或下降，以试图阻止速度突变可能导致的片材21的任何撕裂。

参考图13，系统10可以包括可编程逻辑控制器90，或者具有能够执行已编程的指令的处理器的其他任何装置，例如举例来说个人电脑或主架构电脑。系统10还可以包括用户界面98。控制器90大体上接收输入和/或输出指令，以控制系统10及其每个组件的操作，包括片材21通过系统10的产生和平移，条带41的切割和应用，以及被回收的片材21的回收和操控以用于再生产。控制器90可以包括逻辑处理器92(其可以为微处理器)、记忆存储装置93，例如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、PROM(可编程的只读存储器)，以及至少一个输入/输出(I/O)缆线94，以用于与系统10通信。此外，控制器90可以包括I/O槽95，以用于容放具有I/O缆线连接器96的I/O卡。操作者可以利用用户界面98来将输入提供至控制器90和系统10，并且/或者控制或者指示控制器90和系统10的操作，这包括执行与以下过程相关联的每个步骤和方法：形成和平移片材21，从片材21中切割条带41以及将条带41应用至构建表面以组装被包裹的零件14。用户界面98和控制器90可以通过I/O缆线96而进行通信。还考虑到，可以在控制器90、用户界面98和系统10之间存在无线通信。大体而言，控制器90可以通过任何已知的图形或文本语言进行编程。已编程的指令、数据、输入和输出可以存储在记忆存储装置93当中，处理器92可以访问该记忆存储装置93。记忆存储装置93可以包括任何商业已知的存储装置，例如硬盘驱动器、光学存储装置、闪存装置等等。处理器92执行已编程的指令，并可以执行有助于对系统10进行控制并执行本文所讨论的方法和操作的指令以及任何计算和/或测量。记忆存储装置93还存储输入、输出和其它信息，例如任何滚筒52、62、104、构建表面100和/或切割构件42的几何形状和位置，以及片材21的平移和形成所需的速度。如前所述，控制器90可以与轴线运动控制器进行通信，以通过平移构件44、延伸构件47和/或转动构件48来协调多个切割构件42的操作。此外，控制器90可以与切割滚筒52、应用滚筒62、构建表面100和/或构建滚筒104的每一个进行通信，因此能够确定每个这种滚筒在其转动期间的转动位置。

以上描述的设备(以及，系统或者机器)执行了用来在轴向为锥形的构建表面上形成部件的方法的具体实施例。这种方法的具体实施例可以包括提供机械系统的步骤，例如举例来说，如上所述的系统10及其任何变型。该系统可以包括多个切割构件。切割构件可以形成转动刀，或能够切割、割裂片材或对片材进行穿孔从而形成条带的其他任何装置或设备，或者以上所述的与切割组件40相关联的其他任何构件。该系统还可以包括应用表面，以用来将材料传送至轴向为锥形的构建表面，其中该轴向为锥形的构建表面包括沿着表面的转动轴线而径向变化的旋转表面。构建表面是轴向为锥形的表面，并且具体例子中形成了截头圆锥形表面。在其它例子当中，轴向为锥形的构建表面是轮胎表面，并且所述部件是轮胎零件。在所述系统的具体实施例当中，应用表面也是轴向为锥形的表面。应用表面可以形成截头圆锥形表面、环带形表面或者超环面的一部分。在其它变型当中，此时构建表面和/或应用表面可以形成任何其它轴向为锥形的表面，例如举例来说回转椭球面、圆形抛物面、双曲面或者参考系统10在上文中考虑的其他任何表面。任意一种表面都可以适合于提供改进的粘合力，从而用来将片材和/或任何条带根据需要而保持在这种表面上。具有改进的粘合力的表面可以通过任何已知手段来获得，包括涉及应用表面64和构建表面100在上文中公开的那些，或其它任何辊子和滚筒。

这种方法的具体实施例还包括将材料片材沿着平移路径来平移穿过机械系统的步骤。在具体例子当中，沿着平移路径进行平移包括：平移穿过辊子组件、切割组件和/或应用器组件。沿着这种路径进行平移还可以包括从片材产生器平移，并且/或者沿着回收组件平移以返回至片材产生器。沿着路径的平移还可以发生在如上所考虑的参考系统10的情形。

这种方法的具体实施例还可以包括：在所述平移步骤的过程中，利用多个切割构件中的一个或多个来从所述片材中切割出材料条带。在更加具体的例子当中，切割步骤可以包括：利用所述多个切割构件的一个或多个，而将一个或多个横向延伸的切割路径切割到所述材料片材当中，从而形成所述条带的前缘；切割出从所述前缘延伸的一个或多个侧面切割路径，以形成所述条带的宽度；以及从所述侧面路径切割出一个或多个横向延伸的切割路径，以形成所述条带的后缘。片材还可以用其他任何方式来进行切割，例如举例来说，上述的结合切割组件40所考虑的任何方式。

这种方法的具体实施例还可以包括：将所述材料条带从所述应用表面机械传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的构建表面在所述平移步骤的过程中绕转动轴线转动。换言之，应用表面将条带应用至或者传送至转动的构建表面。在更加具体的例子当中，对所述材料条带进行机械传送的步骤包括：通过使所述构建表面和所述应用表面的至少一个朝另一个进行平移，而将所述条带设置成与所述构建表面进行加压接触。在特定例子当中，所述应用表面从所述构建表面中缩回，同时保持所述条带与所述轴向为锥形的构建表面进行加压接触。对保持加压接触进行取代的话，所述应用表面可以从所述构建表面中缩回，以使所述材料条带受到张力(当材料条带从应用表面传送至构建表面的时候)。可以采用将条带应用至构建表面的其他方法，例如以上的结合应用器组件60所考虑的那样。

这种方法的具体实施例还可以包括如下步骤：将输入材料引入到片材产生器，并通过该片材产生器而形成材料片材。片材产生器可以包括形成材料片材的任何装置，例如举例来说，压延机或者挤压机。输入材料可以包括任何材料，例如举例来说，共聚物或者弹性体，或者以上考虑的任何材料。由此推断出，在特定例子当中，这种方法可以包括以下步骤：将片材绕闭环路径机械地平移，该路径从所述片材产生器延伸并返回至该片材产生器，以作为输入材料而重新使用。因此，输入材料可以包括新材料和/或之前使用的片材(再循环材料)。新材料可以作为必需材料与再循环材料一起添加。在这种方法的具体实施例当中，已使用过的片材可以通过执行以下步骤而获得：从所述片材中切割出条带之后，利用具有可变速度表面的输送机对所述片材的剩余部分进行回收。在具体例子当中，可变速度表面的输送机包括多个独立的传送带，它们沿着锥形辊子而轴向定位。与回收组件70相关联的以上考虑的其它输送机也可以用于这些和其它方法。

当沿着闭环路径进行工作的时候，可以改变连续片材的形成和平移速率。因此，降低或者停止片材的平移，例如举例来说，当停止形成或者应用任何条带的时候，可以重新处理较少的材料，如果片材产生器在该材料上执行较少的工作的话，这可以延长片材材料的寿命。因此，所述方法还可以包括如下步骤：在对一个或多个条带进行机械地应用或者传送的步骤期间，在第一速度下平移所述片材，并且当不执行对一个或多个条带进行应用或者传送的步骤的时候，在第二速度下平移所述片材，该第二速度小于第一速度。在特定例子当中，第一速度可以高达每分钟50米或者更高，第二速度可以是每分钟2米或者更小。第二速度还可以是每分钟0米，从而提供了暂时的暂停。该片材产生和平移当中的暂时的暂停的持续时间可以基于所使用的产生器的具体组成和类型而进行时间限制，从而在材料开始降解或者改变之前限制了材料暴露于工作和/或热量。当完全形成了部件的时候，可以具有延迟，同时已完成的部件被去除并且另一个构建表面被返回以用于随后的另一个部件的组装。因此，该方法还可以包括以下步骤：在轮胎零件已经形成之后对形成一个或多个条带的步骤进行终止，同时所述片材继续绕闭环路径平移。因此，通过重复所述方法的具体步骤，可以在构建表面上形成新的部件。

尽管已经参考本发明的具体实施例而对其进行了描述，应当理解到，这种描述是通过示例性的方式而并非是限制的方式。随后，本发明的范围和内容仅仅被所附的权利要求的术语所限定。

Claims (27)

1.一种在轴向为锥形的构建表面上形成轮胎零件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供机械系统，该系统包括多个切割构件和应用表面，该应用表面用于将材料传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的表面包括沿着表面的转动轴线而径向变化的旋转表面；

将材料片材沿着平移路径来平移穿过所述机械系统；

在平移步骤的过程中，利用所述多个切割构件中的一个或多个来从所述片材中切割材料条带；以及

将所述材料条带从所述应用表面机械传送至所述轴向为锥形的构建表面，所述轴向为锥形的构建表面在平移步骤的过程中绕转动轴线转动。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述轴向为锥形的构建表面是轮胎的胎侧部分。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述轴向为锥形的构建表面形成截头圆锥形表面。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述应用表面是轴向为锥形的表面。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述应用表面形成截头圆锥形表面、环带形表面、或圆环面的一部分。

6.如权利要求1所述的方法，其中对所述材料条带进行机械传送的步骤包括：通过使所述构建表面和所述应用表面的至少一个朝另一个进行平移，而将所述条带设置成与所述构建表面进行加压接触。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述应用表面从所述构建表面中缩回，同时保持所述条带与所述轴向为锥形的构建表面进行加压接触。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述应用表面从所述构建表面中缩回，以使所述材料条带受到张力。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述条带包括多种表面特征，以用来促进对定位在所述轮胎零件当中的空气进行去除。

10.如权利要求1所述的方法，其中多个切割步骤中的每个步骤包括以下步骤：

利用所述多个切割构件的一个或多个，而将一个或多个横向延伸的切割路径切割到所述材料片材当中，从而形成所述条带的前缘；

切割出从所述前缘延伸的一个或多个侧面切割路径，以形成所述条带的宽度；

从侧面路径切割出一个或多个横向延伸的切割路径，以形成所述条带的后缘。

11.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

将输入材料引入到片材产生器当中；以及，

利用所述片材产生器来形成所述材料片材；

12.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

将片材绕闭环路径机械地平移，该路径从所述片材产生器延伸并返回至该片材产生器，以作为输入材料而重新使用。

13.如权利要求1或12所述的方法，还包括以下步骤：

从所述片材中切割出条带之后，利用输送机对所述片材的剩余部分进行回收，该输送机具有可变速度表面。

14.一种在轴向为锥形的构建表面周围形成轮胎零件的机械系统，所述系统包括：

切割组件，该切割组件包括多个切割构件，当片材平移穿过所述系统的时候，所述切割构件用来从该片材中切割出材料条带；以及，

应用表面，当所述片材平移穿过所述系统的时候，该应用表面用于将橡胶材料条带传送至所述构建表面，所述轴向为锥形的构建表面包括旋转表面，该旋转表面沿着所述表面的转动轴线而径向变化。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述轴向为锥形的构建表面是轮胎的胎侧部分。

16.如权利要求14所述的系统，其中所述轴向为锥形的构建表面形成了截头圆锥形表面。

17.如权利要求14所述的系统，其中所述应用表面是轴向为锥形的表面。

18.如权利要求17所述的系统，其中所述应用表面形成截头圆锥形表面、环带形表面、或圆环面的一部分。

19.如权利要求14所述的系统，还包括：

片材产生器，该产生器从输入材料中形成所述片材。

20.如权利要求19所述的系统，其中所述片材产生器包括两个或更多个压延辊子。

21.如权利要求20所述的系统，其中所述片材能够在闭环路径当中平移穿过所述系统，该路径从所述片材产生器延伸并返回至该片材产生器。

22.如权利要求14或15所述的系统，其中第二系统将第二材料条带从第二材料片材应用至第二轴向为锥形的构建表面，两个构建表面都形成了同一物体的一部分。

23.如权利要求19所述的系统，还包括：

过渡辊子，所述过渡辊子定位在所述片材产生器和所述切割组件之间，该过渡辊子改变在所述片材产生器和所述切割组件之间延伸的所述片材的平移路径。

24.如权利要求19所述的系统，还包括：

片材回收组件，该片材回收组件与所述片材和片材产生器能够操作性的进行通信，当所述条带已经从片材中切割出之后，该回收组件将正在平移的片材回收到所述产生器，以作为输入材料而被该产生器重新使用。

25.如权利要求24所述的系统，其中所述回收组件包括输送机，该输送机具有可变速度表面，该输送机沿着所述片材的平移路径而定位在锥形的应用器滚筒之后，从而片材的被回收部分从所述锥形的应用器滚筒平移至可变表面速度的输送机。

26.如权利要求25所述的系统，其中所述可变表面速度的输送机包括沿着锥形辊子轴向定位的多个独立的传送带。

27.如权利要求26所述的系统，其中一个或多个传送带的每一个带还在独立滑轮的周围延伸。

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