CN103097118B - 通过条带制造轮胎毛坯的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在用于制造车辆轮胎的未硫化毛坯的方法中，橡胶复合物条带（30）被挤出并且使该条带在两个构件（18、10）之间通过，所述两个构件中的一个形成用于挤出所述条带的辊子（18），从而使得所述条带的面部（21、23）以彼此不同的线性速度被驱动，所述面部（21、23）在垂直于所述条带的行进方向的平面中形成所述条带的同一个截面，并同时抵靠接触各自的构件，并且使得所述构件（18、10）在所述构件之间拉伸所述条带。

Description

通过条带制造轮胎毛坯的方法和设备
技术领域
本发明涉及通过条带制造胎坯或者未硫化轮胎毛坯。
背景技术
已知的做法是通过在成型鼓上将条带卷绕形成非常多的圈数而制造轮胎毛坯。通过在卷绕期间将条带便捷地定位，毛坯的轮廓被给定特定的形状和尺寸。尤其已知的做法是使用条带形成毛坯的胎面的较大部分，所述条带具有相对较大的截面的表面积，然后与另一种类型的具有相对较小的截面的表面积并因而具有降低的厚度的条带限定了毛坯的外部形状，使能够将更细致的形状给定至毛坯的外部面。
每个条带通过挤出而被制造，然后被立即卷绕，从而形成毛坯。因此，改变条带的形状需要中断制造的干预，例如对挤出机进行新的调节。类似地，当期望制造用于不同类型的轮胎的毛坯时，所述不同类型的轮胎需要具有不同特征的截面的条带，必须修改挤出机的调节。这些干预使对应于不同型号而完全是同一个或者一系列的毛坯的制造速度降低。
发明内容
本发明的一个目的是通过这项技术加速毛坯的制造。
因此，根据本发明，提供了一种用于制造车辆轮胎的未硫化毛坯的方法，其中，橡胶条带被挤出并且使该橡胶条带从两个构件之间通过，所述两个构件中的一个形成用于挤出条带的辊子，从而使得条带的面部以彼此不同的线性速度被驱动，所述面部在垂直于所述条带的行进方向的平面中形成所述条带的同一个截面，并同时压靠各自的构件，并且使得所述构件在所述构件之间拉伸所述条带。
因此，拉伸在条带的同一个横截面之中进行。这样的拉伸导致其横截面表面积的变化，特别是其厚度。因此，通过调整拉伸很容易选择条带的截面的表面积。能够做出这种选择而不用在上游干预所述条带的进给(例如通过挤出)。因此，可以在任何时刻修改用于形成毛坯的条带的特征。
这种修改能够在卷绕期间发生，以便改变用于形成毛坯的条带的厚度。因此，可以使用具有第一横截面表面积的多圈条带制造毛坯的一部分，然后使用具有另一横截面表面积的多圈条带制造毛坯的另一部分。
当涉及连续制造不同类型的毛坯的问题时，可以通过修改应用至所述条带的拉伸，而非常快速地改变所述条带的尺寸特征。
在所有情况下，毛坯的制造从而得到加速，然而，并没有折中地依从于其尺寸特征。
优选地，所述面部在垂直于所述行进方向的平面中的所述条带的同一个截面中以不同的速度被驱动。
这产生了对条带的剪切。
优选地，当所述条带在构件之间通过时，所述条带被卷绕以形成毛坯。
通常，可设想，贯穿整个所述条带的卷绕，在其被卷绕到毛坯之上的时候，其具有径向至毛坯的轴线的截面，所述截面的与该轴线平行的宽度小于毛坯的宽度的四分之一。
也是优选地，执行横向卷绕。
因此，这种相对于构件在平行于卷绕轴线的方向上的卷绕支撑件的滑动使得能够在生产毛坯期间修改在毛坯上的条带的中性轴的位置。使得能够在制造过程中将条带放置在毛坯的轮廓的不同位置上。因此，能够确保位于同一径向平面中的所述条带的截面通常部分重叠。在绝大多数情况下，所述截面不以平面设置而被放置，并且所述截面不在轴线的径向方向堆叠。一些为侧向堆叠。
有利地，至少构件中的一个形成卷绕支撑件。
因而，实施本方法的设备的尺寸减少，并且由于所述条带沿着数量减少的构件通过，毛坯的生产得以加速。
有利地，随着条带从构件中的一个穿行至另一个，沿着上游构件的所述条带的线性速度低于沿着下游构件的所述条带的线性速度。
有利地，线性速度对于非零周期具有恒定的差。
优选地，对于非零周期，例如对于用于制造毛坯的所述条带的整个供应周期，沿着两个构件中的一个(例如当所述条带从构件中的一个穿行至另一个时的上游构件)的条带的线性速度是恒定的。
因此，能够以恒定速度执行例如条带的进给，尤其是其挤出。
有利地，两个构件中的一个(例如当所述条带从构件中的一个穿行至另一个时的下游构件)的旋转速度对于非零周期是变化的。
条带形成例如毛坯的胎面。
根据本发明还提供了用于制造车辆轮胎的方法，其使用了根据本发明的方法。
根据本发明还提供了用于制造车辆轮胎的未硫化毛坯的设备，其包括：
-两个活动构件，所述设备能够使橡胶条带在所述两个活动构件之间通过，所述构件中的一个形成用于挤出条带的辊子，以及
-自动装置，其能够控制所述两个构件，从而使得在通过期间，条带的面部以彼此不同的线性速度被驱动，并且使得所述构件在所述构件之间拉伸条带，所述面部在垂直于所述条带的行进方向的平面中形成条带的同一个截面，并同时压靠各自的构件。
可设想，所述构件以不具有加热装置。
具体而言，能够执行本发明而不需要对所述条带加热的构件。
可设想，所述设备包括用于毛坯的卷绕支撑件，所述支撑件被安装从而使得在平行于卷绕轴线的方向在所述设备的框架上滑动，进给构件将其全部相对于所述设备的框架固定。可以对照地设想，所述支撑件安装为滑动地固定在框架上，进给构件安装为相对于后者滑动。
最后，根据本发明提供了车辆轮胎的未硫化毛坯，其包括不中断的橡胶条带，所述橡胶条带以单股被卷绕数圈并在关于毛坯的主轴线的径向平面中具有截面，所述截面具有沿着所述条带的非恒定的表面积，从而在沿所述毛坯的同一个径向平面延伸且沿着所述条带彼此相随的所述条带的至少两个截面中，所述条带的中性轴沿着轴线分别占据不同的位置。
由于在此情况下所述条带仅为一股，因此没有在其中所述条带被提供用于在同一时刻被以两股或多股的形式卷绕的区域。从而，所述条带在毛坯上被卷绕之前无需提供用于纵向切割条带的装置。因此，在被以单股形式在毛坯上被卷绕的条带的制造和进给期间供给的是整个橡胶。
所述条带的中性轴的移动是由在卷绕期间进行的横向卷绕导致的，即，构件在平行于卷绕轴线的方向上相对于卷绕支撑件的滑动，以便修正在毛坯中的条带的整体位置。
附图说明
通过随后对给出用作非限制性实例的实施方案的描述以及参考附图，本发明的其他特征和优点将变得清楚，其中：
-图1为用于实施本发明的方法的设备的示意图；
-图2为图1中的设备的更具体的图；
-图3为图2中的设备的辊子突出部的图；
-图4为来自图3的细节D更大比例的图；
-图5为使用前述图中的设备而制造的轮胎毛坯的截面中的局部图；以及
-图6为用作图1中的设备的变形的条带的截面的图；
具体实施方式
图1至图4示出了根据本发明的设备2，其用于未硫化轮胎毛坯的制造。这些可以用于载客车辆，多功能车辆，重载货车，或者两轮车辆或者还用于施工机械的车轮轮胎。
优选地，提供的设备通常符合(除下面描述的某些方面之外)在申请人相同的申请FR-2 941 581中给出的描述，更多细节可参考该申请。
将在下面描述的方法用于制造毛坯的胎面，但是本发明并不限于制造毛坯的该部分，并且可以用于生产毛坯的一个或者两个胎侧。
设备2包括挤出机4、挤出刃6、辊子突出部8以及设计用于在毛坯34的制造期间支撑毛坯34的成型件或者成型鼓10。
挤出机4包括装置12，装置12用于接收形成橡胶并且尤其包括橡胶和弹性体的混合物。挤出机4包括送料螺杆14，其促使该混合物通过挤出孔16，所述挤出孔16在挤出刃6和突出部8的辊子18之间形成。所述刃6被部件20支撑，所述部件20形成辊子突出部的拱形物并将橡胶引导至孔16，从部件20处出现形成带的橡胶条带30。辊子18被安装为使得辊子18围绕平行于成型鼓10的旋转轴线24的水平轴线22旋转。在此情况下，突出部8包括用于测量带的厚度的构件26，所述带由穿过孔16挤出的橡胶的条带30形成。因此，该构件能够控制在轴线22的径向方向上测量的该厚度的一致性。部件20支撑用于测量拱形物的温度的构件21，以便控制挤出工艺。
尤其由图5示出的条带30已经在完成的毛坯34上，图5还示出了毛坯的主轴线35。毛坯为具有轴线35的大致为曲面的形状。在此情况下，带30在垂直于其移动方向的平面中具有截面，所述截面为矩形。然而，将能够选择通过给定其他的截面形状而制造条带30，例如图6中示出的透镜形状。
成型鼓10与可变速度驱动装置关联，所述驱动装置未示出并且用于围绕成型鼓10的轴线24旋转成型鼓10。设备2包括控制装置32，其能够控制挤出机4尤其是辊子18的旋转速度，并且所述控制装置32能够控制成型鼓10。这些装置包括计算机元件，例如处理器，内存，以及时钟，所述时钟使所述这些元件控制所述方法的全部步骤或者一部分步骤，所述方法将在下面阐述。该控制使用存储在数据存储介质中的程序执行，所述程序包括代码指令，所述代码指令当其被执行时能够控制所述这些步骤的实施。
在此情况下，成型鼓10被定位从而使得其柱形外周面13反向于辊子的外周面19延伸。在条带30的卷绕期间的任何时刻，条带30在两个构件之间通过，形成用于条带30自身的通道17，并且在两个构件之间被挤出并压靠两个构件。在此情况下提供的具有突出部的挤出机以围绕水平轴线铰接，所述水平轴线未示出，其平行于轴线22和24，以便保持该通道，同时所述条带的圈数在成型鼓上累积并且增加毛坯的总直径。还提供了具有突出部的挤出机以关于水平轴线铰接，所述水平轴线未示出，其垂直于轴线22和24，以便易于将所述条带放置在毛坯上。
下面将阐述使用所述设备而实施本发明的方法。
在本实例中，条带30在毛坯34的制造期间使用挤出机4而被挤出。因此，被进料螺杆14推动的橡胶穿过孔16被挤出以形成矩形横截面的条带。形成其主面的截面的两个较大边局部平行。
条带30首先在其圆周方向沿着辊子18的外柱面19的一部分行进，以通过辊子18旋转的方式，在该情况下在图中为顺时针方向。
然后，条带30进入通道17。在此时刻，条带30与突出部18相接触，并通过条带30的准备离开所述辊子的上面部21而压靠突出部18，并通过在所述成型鼓的外部面之上通过的条带30的下部面23而压靠成型鼓10，所述成型鼓往下游旋转所述条带，在该情况下为逆时针方向。条带30在成型鼓10的圆周方向上关于轴线24在成型鼓10之上被卷绕若干圈，所述轴线24对应于毛坯的轴线35。在开始卷绕时，所述条带的进入部分的下面部23与所述成型鼓相接触。然后，所述下面部23与已经被卷绕的所述条带的圈的外面部相接触。
控制装置32控制辊子18和成型鼓10以各自角速度旋转，从而使得在制造期间的至少某个时刻，在通道17中，条带30的下面部23(在成型鼓10之上通过的)的线性速度Vt大于条带30的上面部21(离开辊子18)的线性速度Vr。该不等式涉及面部21和面部23，所述面部21和面部23在所述条带的沿着垂直于所述条带的局部行进方向的平面中的同一个截面中。对应的两个速度矢量在图4中示出。两个速度矢量是同线的。在两个面部之间，截面的不同水平面的速度在所述两个面部的速度之间具有空间梯度。
在本实例中，其能够在使用所述条带而制造毛坯中的任何时刻发生。随后是条带30在辊子18和成型鼓10之间沿着其截面被持续拉伸。
在这种情况下，拉伸在下面部23之上进行，而无需拉伸上面部21，从而引起在平行于所述条带的局部平面的方向上所述条带的剪切。其结果是所述条带的该截面的形状和尺寸的修改。特别地，该截面的表面积尤其是其厚度减少。正是在该拉伸设置中所述条带在成型鼓10之上被卷绕以形成毛坯34。所述条带的拉伸及其在成型鼓之上的卷绕在其仍然较热的时候进行。在这个阶段，橡胶仍然具有非常高的可塑性，这使得橡胶承受相当大的剪切而不撕裂。
所述线性速度Vr和Vt对于若干非零周期具有恒定的差。也提供了贯穿整个用于制造毛坯的所述条带的供给过程而不变的线性速度Vr。因此，成型鼓10的旋转速度对于若干非零周期是变化的。
因此，所述条带的截面变化同时其被卷绕以形成毛坯。
控制装置32还控制横向卷绕，即，在卷绕期间的成型鼓和毛坯沿着轴线35相对突出部8的滑动，由于其控制旋转速度的变化从而有时候在同一时刻滑动。
这里将注意到所述条带在单股中，所述设备在这种情况下没有提供切割装置。类似地，除了突出部和成型鼓之外没有构件在所述条带的路径上延伸。
因此，在本实例中，在示出的毛坯34的截面上具有若干类型的带30的截面，同时在图5中示出的毛坯的部分通过不间断的卷绕单个的条带30而被制造。图中示出了3种截面类型，分别具有较薄的厚度30a，中等厚度30b，以及较大的厚度30c，这些概念是彼此相对而言的。制造起初通过较薄的条带30a的截面进行，以形成毛坯的内部。通过降低成型鼓10的速度而继续以便增加所述条带的厚度，用以将具有较大厚度的截面30c的条带就位。然后，所述成型鼓的速度再次增加以降低所述条带的厚度并在毛坯上将中等厚度的截面30b就位。然后，通过再次增加成型鼓10的速度以便将具有较薄厚度的条带30a在毛坯的外部就位，而完成制造。
图5示出了所述条带关于毛坯35的轴线转了几十圈的布置。在绝大多数情况下，所述条带的当前截面部分地覆盖至少一个所述条带之前的圈的截面，并且所述当前截面自己被所述条带随后的圈的一个或多个截面覆盖。
在本实例中，条带30在孔16的出口处具有33.3平方毫米的截面并具有3.33米/秒的速度。厚度30a对应于21.2平方毫米的所述条带的截面，用于所述条带在成型鼓10的表面的5.22米/秒的线性速度。对于中等厚度30b，这些数值分别为25平方毫米和4.43米/秒。对于较大厚度30c，这些数值转变成28.7平方毫米和3.87米/秒。自然地，成型鼓10的速度越高，所述条带的截面的表面积以及其在轴线24的径向方向上的厚度越小。
本发明的方法使得能够符合如图5所示的毛坯通常轮廓的结构的不同尺寸的限制。因此，沿着轴线35，毛坯可具有由中空区域42隔开的实心区域或者填充区域40。
在实心区域40中，也称作厚板部，所述条带的至少某个截面被给予较大的表面积。另一方面，在中空区域42，仅有很少的条带厚度具有减少的截面的表面积。该厚度也被用于对整个毛坯的外部涂覆，尤其是厚板部区域40的外部。
本发明的方法提供的在卷绕期间由于滑动而改变所述条带的截面的表面积和改变卷绕区域的可能性使得能够形成仅具有较少层的条带以及较大尺寸精度的中空区域42，同时由于将具有较大的截面表面积的条带的若干圈就位而能够快速制造厚板部40。
所述方法能够精确地符合这两种类型的区域的尺寸。因此，在到轴线35的径向方向上测量的次中空42的尺寸对于胎面的制造是非常重要的，这是因为其直接影响在硫化之后轮胎的胎冠层的台面的随后位置。如果该尺寸不符合，会观察到胎冠层的压痕，这对轮胎的使用寿命是有害的。类似地，由实心区域40形成的厚板部的高度直接影响硫化后的完成的产品的质量。
例如，能够选择辊子18的旋转速度，从而使得所述条带在其表面的速度比所述条带在从挤出孔的出口处的速度小大约20％。
在该情况下，构件18和10没有加热装置，这是因为在本发明的实施期间不必向所述条带供热。
本发明应用的条带，其表面积介于例如15至50平方毫米之间，具有最大为5米/秒的行进速度，用于可上升至10公斤/分钟的条带进给速度。挤出机4和辊子突出部8可安装在三轴线机器人上，与毛坯转动成型鼓10同步。
在所述方法期间，所述挤出机的孔16的形状和尺寸保持不变。这是有利的，这是因为，反过来如果设想通过将挤出孔的尺寸修改至相同的进给速度而将所述条带的截面减少，这将产生剪切速度梯度在所述条带上的增加，并因此产生挤出材料的温度的增加，以及还产生挤出机的进给速度的降低。由于本发明，具有相对较大尺寸的不变的截面的条带被挤出，然后在毛坯的胎冠布置的操作期间被或多或少的拉伸，以便在毛坯的制造期间调整该截面。成型鼓10的旋转速度的修改使得能够在卷绕期间改变所述条带的截面而不用中断制造。
因此，毛坯包括未中断的橡胶条带30，所述橡胶条带30具有单个股，沿着若干圈被卷绕并且在轴线35的径向平面中具有截面，所述截面沿着所述条带具有非恒定的表面积。在所述条带的至少两个截面(这些截面在毛坯的同一个径向平面中延伸并沿着所述条带连续布置)中，所述条带的中性轴37沿着轴线35分别占据不同的位置。
下面给出几项数量信息，从而列出了以平方毫米计的在孔16挤出的条带的截面、以克/秒计的所述条带的进给速度、待制造胎面的的重量、以秒计的用于在毛坯上的所述条带的放置的时间，以平方毫米计的在成型鼓上放置的所述截面的表面积以及最后的以米/秒计的放置速度。仅最后一行与所述条带的拉伸有关。
在毛坯的制造之后，毛坯是轮胎制造的通常步骤的主体，尤其是用于固化毛坯的硫化过程。
在另一个实施方案中，贯穿整个毛坯的制造过程，能够提供用于突出部18和成型鼓10的旋转速度以保持不变。线性速度Vr和Vt保持彼此不同，以便拉伸所述条带。因此，毛坯形成有具有单一截面类型的条带。为了制造另一种类型的毛坯，在制造之后，足以修改旋转速度之间的差。以这种方式，能够将带的截面适应成待制造的毛坯类型，并且并不有害于连续制造这些不同类型的机器的生产率。例如，能够挤出具有33.3平方毫米的截面的带，并且以3.67米/秒连续制造具有介于20平方毫米至30平方毫米之间的带的截面的毛坯。
尽管借助单个拉伸条带制造毛坯的胎面是有利的，但是通过连续或者同时使用若干个拉伸条带实施本发明用于同一个毛坯是可能的。
提供条带被拉伸仅用于卷绕的一部分也是可能的。然后，毛坯包括一个或多个所述条带的截面与挤出的截面大体相同的所述条带的圈，和一个或多个所述条带的截面紧随拉伸之后被修改的所述条带的圈。
在另一个实施方案中，能够提供用于成型鼓18以从辊子10远离的移动，从而使得当所述条带从一个构件通过至另一个构件时，所述条带不与所述两个构件同时接触。因此，具有这样的条带的截面的长度：所述截面长度在所述条带已经离开的突出部和所述条带仍未在其上通过的成型鼓之间被拉伸。控制装置32控制辊子18和成型鼓10以各自角速度旋转，从而使得在制造期间的至少某个时刻，当所述条带30在成型鼓10之上通过时的所述条带30的线性速度Vt大于当所述条带离开辊子18时的所述条带的线性速度Vr。结果是条带30沿着其截面位于在辊子18的出口和成型鼓10的入口之间的长度的整个长度被持续拉伸。这种拉伸引起所述条带的截面的形状和尺寸沿着垂直于所述条带的行进方向的平面的变化。特别地，该截面的表面积(尤其是其厚度)减少。在这种拉伸设置中，所述条带在成型鼓10之上被卷绕以形成毛坯34。这一次，在横截面没有剪切。
然而，该实施方案对于张力能够传递至挤出孔的程度不是很有利，因此，使得难于符合所述挤出条带的尺寸特征。

Claims (15)

1.一种用于制造车辆轮胎的未硫化毛坯(34)的方法，其特征在于：橡胶条带(30)被挤出并且使该橡胶条带在两个构件之间通过，所述两个构件中的一个形成用于挤出所述条带的辊子，而所述两个构件中的另一个形成用于在毛坯制造期间支撑毛坯的支撑件，从而使得所述条带的面部(21、23)以彼此不同的线性速度(Vr、Vt)被驱动，所述面部(21、23)在垂直于所述条带的行进方向的平面中形成所述条带的同一个截面，并同时压靠各自的构件，并且使得所述两个构件在所述两个构件之间拉伸所述条带，以便改变所述条带的横截面表面积，同时所述条带在所述支撑件上卷绕。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述面部在垂直于所述行进方向的平面中的所述条带的同一个截面中以不同的速度(Vr、Vt)被驱动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当所述条带通过所述构件之间时，所述条带被卷绕以形成所述毛坯。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中进行横向卷绕。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述两个构件中的一个形成卷绕支撑件。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，随着所述条带(30)从所述两个构件中的一个穿行至另一个，沿着上游构件的所述条带的线性速度(Vr)低于沿着下游构件的所述条带的线性速度(Vt)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述线性速度对于非零周期具有恒定的差。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于非零周期，沿着所述两个构件中的一个的所述条带(30)的线性速度(Vt)是恒定的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述非零周期为用于制造所述毛坯的所述条带的整个供应周期。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述两个构件中的一个为当所述条带(30)从所述构件中的一个穿行至另一个时的上游构件。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述两个构件中的一个的旋转速度(Vt)对于非零周期是变化的。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述两个构件中的一个为当所述条带(30)从所述构件中的一个穿行至另一个时的下游构件。
13.一种用于制造车辆轮胎的未硫化毛坯(34)的设备(2)，其特征在于，其包括：
-两个活动构件，所述设备能够使橡胶条带(30)在所述两个活动构件之间通过，所述两个活动构件中的一个形成用于挤出所述条带的辊子，而所述两个活动构件中的另一个形成用于在毛坯制造期间支撑毛坯的支撑件，以及
-自动装置(32)，其能够控制所述两个活动构件，从而使得在通过期间，所述条带的面部(21、23)以彼此不同的线性速度(Vr、Vt)被驱动，并且使得所述两个活动构件在所述两个活动构件之间拉伸所述条带以便改变所述条带的横截面表面积，所述面部在垂直于所述条带的行进方向的平面中形成所述条带的同一个截面，并同时压靠各自的构件，同时所述条带在所述支撑件上卷绕。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述两个活动构件不具有加热装置。
15.一种车辆轮胎的未硫化毛坯(34)，其特征在于：其包括不中断的橡胶条带(30)，所述橡胶条带(30)以单股被卷绕数圈并在关于所述毛坯的主轴线(35)的径向平面中具有截面，所述截面具有沿着所述条带的非恒定的表面积，从而在沿所述毛坯的同一个径向平面延伸且沿着所述条带彼此相随的所述条带的至少两个截面中，所述条带的中性轴(37)沿着所述轴线分别占据不同的位置，所述至少两个截面具有不同的截面表面积和厚度。
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