CN102303417A - 钢丝子午轮胎带束层缠绕装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢丝子午轮胎带束层缠绕装置及方法，其装置包括钢丝覆胶机构、胶片放卷机构和贴合缠绕机构，钢丝覆胶机构设于贴合缠绕机构的钢丝输入端，胶片放卷机构设于贴合缠绕机构的胶片输入端；其方法是钢丝覆胶机构放出覆胶钢丝，同时胶片放卷机构放出胶片，覆胶钢丝和胶片同时送至缠绕头并在带束鼓上进行带束层缠绕。本发明在贴合缠绕工艺中连续使用一根覆胶钢丝和一根胶片进行贴合缠绕，使胶条和钢丝的张力得以控制，使带束层平整，可以有效避免带束层应力集中的现象，同时实现带束层连续贴合缠绕的方法，在带束层质量得到保证的情况下，有效提高了带束层的生产效率，可应用于工业中带束层的大量生产。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造技术领域，特别涉及一种钢丝子午轮胎带束层缠绕装置及方法。
背景技术
钢丝子午轮胎中，带束层的结构对轮胎质量的影响较大，带束层内钢丝的排布越平整，越能有效实现张力均匀，避免应力集中，从而提高轮胎质量。为此，目前对钢丝子午轮胎的研究中，有采用一根覆胶钢丝缠绕多圈构成带束层的结构，实验表明，该结构的带束层与传统带束层相比，其明显特点是整条零度带束层使用一根覆胶钢丝缠绕而成，所以其张力均匀，零度带束层平整，有效避免应力集中；另外，采用一根钢帘布缠绕，无接头，不易产生应力集中和气泡的现象，能较好地提高轮胎的质量。然而，针对该结构的带束层，目前本领域内还没有可实现对其进行大量生产的方法和设备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，该装置可较好地实现采用一根覆胶钢丝缠绕而成的带束层的大量生产，在保证带束层质量的同时提高其生产效率。
本发明的另一目的在于提供通过上述装置实现的一种钢丝子午轮胎带束层缠绕方法，该方法生产效率高，所得到的带束层平整、张力均匀，也避免了应力集中和气泡的现象。
本发明的技术方案为：一种钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，包括钢丝覆胶机构、胶片放卷机构和贴合缠绕机构，钢丝覆胶机构设于贴合缠绕机构的钢丝输入端，胶片放卷机构设于贴合缠绕机构的胶片输入端；贴合缠绕机构包括钢丝换向轮、共同导轮组、第一胶片导轮组、钢丝导轮组、缠绕头、缠绕头驱动组件、缠绕头机架、缠绕中架和中架驱动组件，按照钢丝的输送方向，钢丝换向轮、共同导轮组、钢丝导轮组和缠绕头依次连接，第一胶片导轮组与钢丝导轮组并联设置，第一胶片导轮组两端分别与共同导轮组和缠绕头连接；钢丝覆胶机构与钢丝换向轮连接，胶片放卷机构与共同导轮组连接；缠绕头固定于缠绕头机架上，缠绕头上设有缠绕头驱动组件，缠绕中架设于缠绕头机架与贴合缠绕机构之间，缠绕中架上设有中架驱动组件。
所述钢丝覆胶机构包括钢丝覆胶机架、挤出机、钢丝放卷辊筒和储料组件，按照钢丝的输送方向，钢丝放卷辊筒、挤出机的机头、储料组件和钢丝换向轮依次连接，挤出机、钢丝放卷辊筒和储料组件分别固定于钢丝覆胶机架上。
所述胶片放卷机构包括胶片放卷辊筒、第二胶片导轮组和胶片放卷机架，胶片放卷辊筒固定于胶片放卷机架上，按照胶片的输送方向，胶片放卷辊筒、第二胶片导轮组和共同导轮组依次连接。
所述共同导轮组包括依次设置的第一驱动导轮、第一共同导轮、第二共同导轮和第二驱动导轮，第一驱动导轮的输入端分别与第二胶片导轮组和钢丝换向轮连接，第一驱动导轮与第一共同导轮之间和第一共同导轮与第二共同导轮之间分别通过支撑导轮臂连接，第二驱动导轮的输出端分别与第一胶片导轮组和钢丝导轮组连接。共同导轮组中第一驱动导轮与第一共同导轮之间、第一共同导轮与第二共同导轮之间的间距由支撑导轮臂进行调节，第一驱动导轮和第二驱动导轮可调节覆胶钢丝和胶片的张紧程度，保证胶片不被拉长或压缩。
所述胶片放卷辊筒一侧还设有保证胶片放出时与第二胶片导轮组中心线始终对齐用的胶片对中机构。胶片对中机构的作用是保证缠绕胶片始终在中线上，一般需采用电机驱动该机构，使胶片放卷辊筒随放出的胶片的位置实时进行左右移动。
所述缠绕头包括带束鼓、缠绕头压轮、分离导轮和薄膜收卷辊筒，带束鼓和缠绕头压轮相配合并与钢丝导轮组和第一胶片导轮组连接，分离导轮设于带束鼓和缠绕头压轮的输出端，薄膜收卷辊筒设于薄膜输送方向的末端。
所述分离导轮与薄膜收卷辊筒之间还设有驱动薄膜收卷辊筒进行薄膜收卷用的往复丝杆。在薄膜收卷过程中，往复丝杆通过左右摆动来驱动薄膜收卷辊筒进行收卷动作。
所述钢丝覆胶机构和胶片放卷机构垂直布置；钢丝换向轮的的换向角度为90°或270°。根据实际需要，钢丝换向轮的换向角度可为0～360°，但在本发明中，研究表明，90°或270°为最佳角度。
本发明通过上述装置可实现一种钢丝子午轮胎带束层缠绕方法，包括以下步骤：
(1)钢丝放卷辊筒放出钢丝，钢丝被送至挤出机的机头处时，通过挤出机对钢丝进行覆胶，形成覆胶钢丝并送至储料组件储存；
(2)胶片放卷辊筒放出胶片，依次通过第二胶片导轮组、共同导轮组和第一胶片导轮组送至缠绕头；
(3)在步骤(2)中胶条放卷送出的同时，储料组件送出覆胶钢丝，依次通过钢丝换向轮、共同导轮组和钢丝导轮组送至缠绕头处与胶条汇合，覆胶钢丝与胶条在带束鼓上进行螺旋状缠绕一圈，同时缠绕头压轮在缠绕头驱动组件的驱动下对覆胶钢丝和胶条进行压合，使胶片在带束鼓上缠绕一圈的同时，覆胶钢丝覆盖在带束鼓上的胶片表面，然后将胶片和覆胶钢丝裁断，等待下一层的缠绕贴合；
(4)重复步骤(2)和(3)，直至带束鼓上缠绕的覆胶钢丝和胶片的层数达到工艺要求；
(5)胶片在带束鼓上缠绕的同时，胶片表面的薄膜被分离，并通过分离导轮送至薄膜收卷辊筒进行回收。
所述缠绕头压轮在缠绕头驱动组件的驱动下对胶条或覆胶钢丝进行压合时，缠绕头压轮在缠绕头驱动组件的驱动下做弧线移动，缠绕头压轮在中架驱动组件驱动缠绕中架的带动下做水平移动。其中，弧线移动是缠绕头在胎面弧线段上的运动轨迹，根据工控机设定的胎面弧线段的半径R及其虚拟圆心坐标(X0，Y0)，PLC根据圆弧方程
X＝X0+Rgcosα，Y＝Y0+Rgsinα
可分别计算缠绕机在胎面弧线段上各运动轨迹点的横坐标X和纵坐标Y，其中α为缠绕机机头方向与水平方向的夹角；水平移动是缠绕头在胎面直线段上的运动轨迹。缠绕头在胎面弧线段和胎面直线段上个运动轨迹的具体计算方法可见申请号为200910041591.6的发明申请。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明在贴合缠绕工艺中连续使用一根覆胶钢丝和一根胶片进行贴合缠绕，使胶条和钢丝的张力得以控制，使带束层平整，可以有效避免带束层应力集中的现象。
同时，使用一根覆胶钢丝和一根胶片进行贴合缠绕，没有接头，使带束层强度较好，有更好的约束力，也有效克服了传统带束层应力集中和容易产生气泡的缺陷。
本发明实现带束层连续贴合缠绕的方法，在带束层质量得到保证的情况下，有效提高了带束层的生产效率，可应用于工业中带束层的大量生产。
本钢丝子午轮胎带束层缠绕装置中，钢丝覆胶机构和胶片放卷机成90°垂直布置，可提高生产线的集成度，节约生产用地。贴合缠绕机构中采用共同导轮组，可简化设备，节约成本。
附图说明
图1为本钢丝子午轮胎带束层缠绕装置的结构示意图。
图2为图1中A方向上贴合缠绕机构和胶片放卷机构的机构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例一种钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其结构如图1所示，包括钢丝覆胶机构、胶片放卷机构和贴合缠绕机构，钢丝覆胶机构设于贴合缠绕机构的钢丝输入端，胶片放卷机构设于贴合缠绕机构的胶片输入端；如图1或2所示，贴合缠绕机构包括钢丝换向轮1、共同导轮组2、第一胶片导轮组3、钢丝导轮组4、缠绕头5、缠绕头驱动组件6、缠绕头机架7、缠绕中架8和中架驱动组件9，按照钢丝的输送方向，钢丝换向轮1、共同导轮组2、钢丝导轮组4和缠绕头5依次连接，第一胶片导轮组3与钢丝导轮组4并联设置，第一胶片导轮组3两端分别与共同导轮组2和缠绕头5连接；钢丝覆胶机构与钢丝换向轮1连接，胶片放卷机构与共同导轮组2连接；缠绕头5固定于缠绕头机架7上，缠绕头5上设有缠绕头驱动组件6，缠绕中架8设于缠绕头机架7与贴合缠绕机构之间，缠绕中架8上设有中架驱动组件9。
如图1所示，钢丝覆胶机构包括钢丝覆胶机架10、挤出机11、钢丝放卷辊筒12和储料组件13，按照钢丝的输送方向，钢丝放卷辊筒12、挤出机11的机头、储料组件13和钢丝换向轮1依次连接，挤出机11、钢丝放卷辊筒12和储料组件13分别固定于钢丝覆胶机架10上。
胶片放卷机构包括胶片放卷辊筒14、第二胶片导轮组15和胶片放卷机架16，胶片放卷辊筒14固定于胶片放卷机架16上，按照胶片的输送方向，胶片放卷辊筒14、第二胶片导轮组15和共同导轮组2依次连接。
如图2所示，共同导轮组2包括依次设置的第一驱动导轮17、第一共同导轮18、第二共同导轮19和第二驱动导轮20，第一驱动导轮17的输入端分别与第二胶片导轮组15和钢丝换向轮1连接，第一驱动导轮17与第一共同导轮18之间和第一共同导轮18与第二共同导轮19之间分别通过支撑导轮臂21连接，第二驱动导轮19的输出端分别与第一胶片导轮组3和钢丝导轮组4连接。共同导轮组2中第一驱动导轮17与第一共同导轮18之间、第一共同导轮18与第二共同导轮19之间的间距由支撑导轮臂21进行调节，第一驱动导轮17和第二驱动导轮20可调节覆胶钢丝和胶片的张紧程度，保证胶片不被拉长或压缩。
如图1所示，胶片放卷辊筒14一侧还设有保证胶片放出时与第二胶片导轮组15中心线始终对齐用的胶片对中机构22。胶片对中机构22的作用是保证缠绕胶片始终在中线上，一般需采用电机驱动该机构，使胶片放卷辊筒随放出的胶片的位置实时进行左右移动。
如图2所示，缠绕头5包括带束鼓23、缠绕头压轮24、分离导轮25和薄膜收卷辊筒26，带束鼓23和缠绕头压轮24相配合并与钢丝导轮组4和第一胶片导轮组3连接，分离导轮25设于带束鼓23和缠绕头压轮24的输出端，薄膜收卷辊筒26设于薄膜输送方向的末端。
分离导轮25与薄膜收卷辊筒26之间还设有驱动薄膜收卷辊筒26进行薄膜收卷用的往复丝杆27。在薄膜收卷过程中，往复丝杆27通过左右摆动来驱动薄膜收卷辊筒26进行收卷动作。
如图1所示，钢丝覆胶机构和胶片放卷机构垂直布置；钢丝换向轮1的换向角度为90°或270°。根据实际需要，钢丝换向轮1的换向角度可为0～360°，但在本实施例中，研究表明，90°或270°为最佳角度。
本实施例通过上述装置可实现一种钢丝子午轮胎带束层缠绕方法，包括以下步骤：
(1)钢丝放卷辊筒12放出钢丝28，钢丝28被送至挤出机11的机头处时，通过挤出机11对钢丝进行覆胶，形成覆胶钢丝29并送至储料组件13进行储存；
(2)胶片放卷辊筒14放出胶片30，依次通过第二胶片导轮组15、共同导轮组2和第一胶片导轮组3送至缠绕头5；
(3)在步骤(2)中胶条放卷送出的同时，储料组件13送出覆胶钢丝29，依次通过钢丝换向轮1、共同导轮组21和钢丝导轮组4送至缠绕头5处与胶条汇合，覆胶钢丝29与胶条在带束鼓23上进行螺旋状缠绕一圈，同时缠绕头压轮24在缠绕头驱动组件6的驱动下对覆胶钢丝和胶条进行压合，使胶片在带束鼓23上缠绕一圈的同时，覆胶钢丝覆盖在带束鼓上的胶片表面，然后将胶片和覆胶钢丝裁断，等待下一层的缠绕贴合；
(4)重复步骤(2)和(3)，直至带束鼓上缠绕的覆胶钢丝和胶片的层数达到工艺要求；根据实际的工艺要求，覆胶钢丝和胶片可缠绕不同的层数；
(5)胶片在带束鼓23上缠绕的同时，胶片表面的薄膜被分离，并通过分离导轮25送至薄膜收卷辊筒26进行回收。
上述过程中，缠绕头压轮24在缠绕头驱动组件6的驱动下对胶条或覆胶钢丝进行压合时，缠绕头压轮24在缠绕头驱动组件6的驱动下做弧线移动，缠绕头压轮24在中架驱动组件9驱动缠绕中架7的带动下做水平移动。其中，弧线移动是缠绕头在胎面弧线段上的运动轨迹，根据工控机设定的胎面弧线段的半径R及其虚拟圆心坐标(X0，Y0)，PLC根据圆弧方程
X＝X0+Rgcosα，Y＝Y0+Rgsinα
可分别计算缠绕机在胎面弧线段上各运动轨迹点的横坐标X和纵坐标Y，其中α为缠绕机机头方向与水平方向的夹角；水平移动是缠绕头在胎面直线段上的运动轨迹。缠绕头在胎面弧线段和胎面直线段上个运动轨迹的具体计算方法可见申请号为200910041591.6的发明申请。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (10)
1.钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，包括钢丝覆胶机构、胶片放卷机构和贴合缠绕机构，钢丝覆胶机构设于贴合缠绕机构的钢丝输入端，胶片放卷机构设于贴合缠绕机构的胶片输入端；贴合缠绕机构包括钢丝换向轮、共同导轮组、第一胶片导轮组、钢丝导轮组、缠绕头、缠绕头驱动组件、缠绕头机架、缠绕中架和中架驱动组件，按照钢丝的输送方向，钢丝换向轮、共同导轮组、钢丝导轮组和缠绕头依次连接，第一胶片导轮组与钢丝导轮组并联设置，第一胶片导轮组两端分别与共同导轮组和缠绕头连接；钢丝覆胶机构与钢丝换向轮连接，胶片放卷机构与共同导轮组连接；缠绕头固定于缠绕头机架上，缠绕头上设有缠绕头驱动组件，缠绕中架设于缠绕头机架与贴合缠绕机构之间，缠绕中架上设有中架驱动组件。
2.根据权利要求1所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述钢丝覆胶机构包括钢丝覆胶机架、挤出机、钢丝放卷辊筒和储料组件，按照钢丝的输送方向，钢丝放卷辊筒、挤出机的机头、储料组件和钢丝换向轮依次连接，挤出机、钢丝放卷辊筒和储料组件分别固定于钢丝覆胶机架上。
3.根据权利要求1所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述胶片放卷机构包括胶片放卷辊筒、第二胶片导轮组和胶片放卷机架，胶片放卷辊筒固定于胶片放卷机架上，按照胶片的输送方向，胶片放卷辊筒、第二胶片导轮组和共同导轮组依次连接。
4.根据权利要求3所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述共同导轮组包括依次设置的第一驱动导轮、第一共同导轮、第二共同导轮和第二驱动导轮，第一驱动导轮的输入端分别与第二胶片导轮组和钢丝换向轮连接，第一驱动导轮与第一共同导轮之间和第一共同导轮与第二共同导轮之间分别通过支撑导轮臂连接，第二驱动导轮的输出端分别与第一胶片导轮组和钢丝导轮组连接。
5.根据权利要求3所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述胶片放卷辊筒一侧还设有保证胶片放出时与第二胶片导轮组中心线始终对齐用的胶片对中机构。
6.根据权利要求1所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述缠绕头包括带束鼓、缠绕头压轮、分离导轮和薄膜收卷辊筒，带束鼓和缠绕头压轮相配合并与钢丝导轮组和第一胶片导轮组连接，分离导轮设于带束鼓和缠绕头压轮的输出端，薄膜收卷辊筒设于薄膜输送方向的末端。
7.根据权利要求6所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述分离导轮与薄膜收卷辊筒之间还设有驱动薄膜收卷辊筒进行薄膜收卷用的往复丝杆。
8.根据权利要求1所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕装置，其特征在于，所述钢丝覆胶机构和胶片放卷机构垂直布置；钢丝换向轮的的换向角度为90°或270°。
9.根据权利要求1～8任一项所述装置实现一种钢丝子午轮胎带束层缠绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)钢丝放卷辊筒放出钢丝，钢丝被送至挤出机的机头处时，通过挤出机对钢丝进行覆胶，形成覆胶钢丝并送至储料组件储存；
(2)胶片放卷辊筒放出胶片，依次通过第二胶片导轮组、共同导轮组和第一胶片导轮组送至缠绕头；
(3)在步骤(2)中胶条放卷送出的同时，储料组件送出覆胶钢丝，依次通过钢丝换向轮、共同导轮组和钢丝导轮组送至缠绕头处与胶条汇合，覆胶钢丝与胶条在带束鼓上进行螺旋状缠绕一圈，同时缠绕头压轮在缠绕头驱动组件的驱动下对覆胶钢丝和胶条进行压合，使胶片在带束鼓上缠绕一圈的同时，覆胶钢丝覆盖在带束鼓上的胶片表面，然后将胶片和覆胶钢丝裁断，等待下一层的缠绕贴合；
(4)重复步骤(2)和(3)，直至带束鼓上缠绕的覆胶钢丝和胶片的层数达到工艺要求；
(5)胶片在带束鼓上缠绕的同时，胶片表面的薄膜被分离，并通过分离导轮送至薄膜收卷辊筒进行回收。
10.根据权利要求9所述的钢丝子午轮胎带束层缠绕方法，其特征在于，所述缠绕头压轮在缠绕头驱动组件的驱动下对胶条或覆胶钢丝进行压合时，缠绕头压轮在缠绕头驱动组件的驱动下做弧线移动，缠绕头压轮在中架驱动组件驱动缠绕中架的带动下做水平移动。
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