CN103862691B - 用于轮胎成型的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于轮胎成型的方法和设备。一种轮胎成型系统，包括：行进轨道的第一环；可移动地安装在第一环上的多个第一托架壳体；行进轨道的第二环；可移动地安装在第二环上的多个第二托架壳体；和用于相互关连第一环与第二环的第一环的第一传输工位和第二环的第二传输工位。

Description

用于轮胎成型的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于制作充气轮胎的方法和设备。
更特别地，本发明涉及这样的设备和方法，通过其，轮胎成型鼓被安装在可移动的托架上，并且托架被移动至且经过连续序列的服务器，其中的每个提供被卷绕到轮胎组装鼓上的一个或多个部件。
背景技术
常规轮胎成型设备具有托架，在其上安装有轮胎组装鼓。托架可以精确地定位在一系列顺次操作工位处，用以接收用于轮胎的部件。轮胎组装鼓可以与安装在托架上的鼓支承件协同配合，并且选择性地与独立地安装的部件分配器协同配合，所述部件分配器适于相对于轮胎组装鼓定位至少一个胎圈钢丝圈、带束层和胎面胶。随着鼓从其圆柱形膨胀至其环形构造，被承载在部件分配器上的部件可以被组装鼓上的部件精确地且牢固地接合，使得由部件分配器提供的部件的支承可以被有效地传输至鼓，同时维持它们的相对位置的精确性。这种设备在属于Loeffler等人的美国专利4,314,864中公开，其通过引用整体并入本文。
在该常规设备之前，用以成型充气轮胎所需的多个部件被组装在可旋转地安装在人类操作者之前的轮胎成型鼓上。部件由单独的服务器或部件机架提供，其位于轮胎成型鼓的与操作者相对或与她/他相邻的一侧。操作者然后可以旋转鼓，并通过使用机械辅助，将连续的部件引导到它们在轮胎组装鼓上的恰当位置中。
这是用于制作斜交帘布层轮胎(bias ply tire)的传统方法和设备。然而，子午线轮胎可能需要非常精确地放置各种部件，并且对于生产运行，需要能力来精确地重复部件的放置。斜交帘布层轮胎可以以其整体被组装为圆柱形带然后在模子中成形和固化。然而，用于子午线轮胎的壳体一般必须在放置位于胎面胶之下的不可伸展的带之前成形为其环形构造。因此，子午线轮胎是通过两阶段工艺成型的。也就是说，除带束层和胎面胶外的部件可以被组装在第一鼓上，胎圈被设定就位，并且所得的圆柱形带被移除并安装在第二鼓上，其将带膨胀到环形套管中，在其上可以施加带束层和胎面胶。
因此，可能希望的是在单阶段鼓上成型整个轮胎，使得生坯轮胎在移除之前完成。然而，迄今为止难以达成在相同鼓上的精确胎圈放置和精确带束层放置，在很大程度上是由于在单个位置处所需的服务器的多重性和用以在圆柱形表面上放置部件和以后在相同位置处在环形表面上放置部件所需的多个引导，同时使所有部件的放置相关于横切最终产品的旋转轴的单个基准面。不同轮胎结构的切换迄今为止也是极其复杂的。
发明内容
依据本发明的一种轮胎成型系统包括：行进轨道的第一环；可移动地安装在第一环上的多个第一托架壳体；行进轨道的第二环；可移动地安装在第二环上的多个第二托架壳体；和用于相互关连第一环与第二环的第一环的第一传输工位和第二环的第二传输工位。
根据该轮胎成型系统的另一方面，第一托架壳体包括全阶段轮胎成型鼓。
根据该轮胎成型系统的又一方面，第二托架壳体包括缓冲层和胎面鼓。
根据该轮胎成型系统的再一方面，多个第一固定部件施加工位与第一环相关联，并且多个第二固定部件施加工位与第二环相关联。
根据该轮胎成型系统的又一方面，所述多个第一固定部件施加工位包括内衬层(气密层)施加工位、帘布层施加工位、胎圈施加工位、和与第二环相关联的传输工位。
根据该轮胎成型系统的再一方面，所述多个第二固定施加工位包括缓冲层施加工位、胎面元件施加工位、和与第一环相关联的传输工位。
根据该轮胎成型系统的又一方面，第一托架壳体沿着第一环行进，从而连续地接合多个第一固定施加工位并在每个第一固定施加工位处接收部件。
根据该轮胎成型系统的再一方面，第二托架壳体沿着第二环行进，从而连续地接合多个第二固定施加工位并在每个第二固定施加工位处接收部件。
根据该轮胎成型系统的又一方面，第一托架壳体在第一传输工位处从第二环接收带束层/胎面部件。
根据该轮胎成型系统的再一方面，第二托架壳体在第二传输工位处向第一环供给带束层/胎面部件。
依据本发明的方法成型未固化的充气轮胎。该方法包括以下步骤：电子地控制多个第一托架壳体围绕第一导轨环的移动；维持每个第一托架壳体在部件施加工位处达预定的持续时间，并移动每个第一托架壳体至后续的部件施加工位；通过每个第一托架壳体在第一导轨环的每个部件施加工位处接收胎体部件；电子地控制多个第二托架壳体围绕第二导轨环的移动；维持每个第二托架壳体在部件施加工位处达预定的持续时间，并移动每个第二托架壳体至后续的部件施加工位；通过每个第二托架壳体在第二导轨环的每个部件施加工位处接收带束层/胎面部件，由此从带束层/胎面部件组装带束层/胎面；传输带束层/胎面至第一托架壳体；将带束层/胎面紧固至胎体用以完成未固化的充气轮胎；以及从第一托架壳体卸载未固化的充气轮胎。
根据该方法的另一方面，第一环的部件施加工位包括内衬层施加工位、帘布层施加工位、胎圈施加工位和与第二环相关联的传输工位。
根据该方法的又一方面，第二环的部件施加工位包括缓冲层施加工位、胎面元件施加工位和与第一环相关联的传输工位。
根据该方法的再一方面，第一托架壳体沿着第一环行进，从而连续地接合多个第一部件施加工位并在每个部件施加工位处接收部件。
根据该方法的又一方面，第二托架壳体沿着第二环行进，从而连续地接合多个第二部件施加工位并在每个第二部件施加工位处接收部件。
根据该方法的再一方面，该方法进一步包括：通过第一托架壳体在第一导轨环的传输工位处接收来自第二环的带束层/胎面部件的步骤。
根据该方法的又一方面，该方法进一步包括：通过第二托架壳体在第二导轨环的传输工位处将带束层/胎面部件供给至第一导轨环的步骤。
根据该方法的再一方面，电子地控制的步骤进一步包括以下步骤：通过设置在第一导轨环与第二导轨环之间的固定位置处的集中化监控控制器来无线地控制第一托架壳体和第二托架壳体的移动。
根据该方法的又一方面，第一导轨环和第二导轨环的部件施加包括齿轮泵。
根据该方法的再一方面，该方法进一步包括：以一个的批量尺寸(lot sizes ofone)成型未固化的充气轮胎的步骤。
本发明还提供以下技术方案：
1. 一种轮胎成型系统，包括：
行进轨道的第一环；
可移动地安装在第一环上的多个第一托架壳体；
行进轨道的第二环；
可移动地安装在第二环上的多个第二托架壳体；和
用于相互关连第一环与第二环的第一环的第一传输工位和第二环的第二传输工位。
2. 如技术方案1所述的轮胎成型系统，其中，第一托架壳体包括全阶段轮胎成型鼓。
3. 如技术方案1所述的轮胎成型系统，其中，第二托架壳体包括缓冲层和胎面鼓。
4. 如技术方案1所述的轮胎成型系统，进一步包括：与第一环相关联的多个第一固定部件施加工位和与第二环相关联的多个第二固定部件施加工位。
5. 如技术方案4所述的轮胎成型系统，其中，所述多个第一固定部件施加工位包括内衬层施加工位、帘布层施加工位、胎圈施加工位、和与第二环相关联的传输工位。
6. 如技术方案4所述的轮胎成型系统，其中，所述多个第二固定施加工位包括缓冲层施加工位、胎面元件施加工位、和与第一环相关联的传输工位。
7. 如技术方案1所述的轮胎成型系统，其中，第一托架壳体沿着第一环行进，从而连续地接合多个第一固定施加工位并在每个第一固定施加工位处接收部件。
8. 如技术方案7所述的轮胎成型系统，其中，第二托架壳体沿着第二环行进，从而连续地接合多个第二固定施加工位并在每个第二固定施加工位处接收部件。
9. 如技术方案1所述的轮胎成型系统，其中，第一托架壳体在第一传输工位处从第二环接收带束层/胎面部件。
10. 如技术方案9所述的轮胎成型系统，其中，第二托架壳体在第二传输工位处向第一环供给带束层/胎面部件。
11. 一种用于成型未固化的充气轮胎的方法，包括以下步骤：
电子地控制多个第一托架壳体围绕第一导轨环的移动；
维持每个第一托架壳体在部件施加工位处达预定的持续时间，并移动每个第一托架壳体至后续的部件施加工位；
通过每个第一托架壳体在第一导轨环的每个部件施加工位处接收胎体部件；
电子地控制多个第二托架壳体围绕第二导轨环的移动；
维持每个第二托架壳体在部件施加工位处达预定的持续时间，并移动每个第二托架壳体至后续的部件施加工位；
通过每个第二托架壳体在第二导轨环的每个部件施加工位处接收带束层/胎面部件，由此从带束层/胎面部件组装带束层/胎面；
传输带束层/胎面至第一托架壳体；
将带束层/胎面紧固至胎体用以完成未固化的充气轮胎；以及
从第一托架壳体卸载未固化的充气轮胎。
12. 如技术方案11所述的方法，其中，第一环的部件施加工位包括内衬层施加工位、帘布层施加工位、胎圈施加工位和与第二环相关联的传输工位。
13. 如技术方案12所述的方法，其中，第二环的部件施加工位包括缓冲层施加工位、胎面元件施加工位和与第一环相关联的传输工位。
14. 如技术方案11所述的方法，其中，第一托架壳体沿着第一环行进，从而连续地接合多个第一部件施加工位并在每个部件施加工位处接收部件。
15. 如技术方案14所述的方法，其中，第二托架壳体沿着第二环行进，从而连续地接合多个第二部件施加工位并在每个第二部件施加工位处接收部件。
16. 如技术方案11所述的方法，进一步包括：通过第一托架壳体在第一导轨环的传输工位处接收来自第二环的带束层/胎面部件的步骤。
17. 如技术方案11所述的方法，进一步包括：通过第二托架壳体在第二导轨环的传输工位处将带束层/胎面部件供给至第一导轨环的步骤。
18. 如技术方案11所述的方法，其中，电子地控制的步骤进一步包括以下步骤：
通过设置在第一导轨环与第二导轨环之间的固定位置处的集中化监控控制器来无线地控制第一托架壳体和第二托架壳体的移动。
19. 如技术方案11所述的方法，其中，第一导轨环和第二导轨环的部件施加包括齿轮泵。
20. 如技术方案11所述的方法，进一步包括：以一个的批量尺寸成型未固化的充气轮胎的步骤。
附图说明
图1是体现本发明的构思的轮胎成型设备的示意性透视图。
图2是图1的设备的一部分的示意性透视图。
图3是图1的设备的另一部分的示意性透视图。
具体实施方式
依据本发明的轮胎成型系统、组件和/或设备是自足式的，并且可以是用于每天组装、固化和处理和终制例如具有类似特性和类似橡胶化合物的轮胎族的高达2000个轮胎的更大系统的一部分。高达20个SKU可以被同时地组装在高达两个胎圈直径例如17"和18"中，循环时间或节拍时间(takt)为35秒或更小。除胎圈外的所有轮胎部件可以由轮胎成型组件组装。向系统的材料输入可以包括帘布层帘线、缓冲层(breaker)或带束层线、胎圈(已经被卷绕至例如17"和/或18"直径)、橡胶化合物、和/或来自宽度等于轮胎周长的卷(roll)的用于内衬层的塑料膜(例如，塑料膜的一个卷用于17"轮胎，一个卷用于18"轮胎)。
系统可以被布置到例如两个封闭的组装环或线中(例如，矩形、圆形、三角形等)，围绕其可以传送一系列托架壳体，它们安装有全阶段轮胎成型鼓(胎体鼓)和/或缓冲层和胎面鼓(B&T鼓)。这些壳体可以在使用伺服电动机沿着行进轨道被驱动的精密导轨上行进，所述伺服电动机可以为沿着每个环在多个不同位置处与固定部件施加工位的固定轨道接合的小齿轮提供动力。壳体可以沿着路径停止在这些预定的工位位置处，用于与固定部件施加工位相互作用，来添加轮胎部件至鼓。
例如，胎体鼓可以在第一矩形胎体环中操作，而B&T鼓可以在第二矩形B&T环中操作。固定传输工位可以将来自B&T鼓的缓冲层和胎面部件组装到胎体鼓上，所述胎体鼓已经被施加了胎体部件(胎圈包布、内衬层、帘布层、胎圈和/或侧壁)。当托架壳体到达第一或第二环的预定终点位置时，托架壳体可以进入往复移动器系统，用于运输至其它环。在系统中可以存在例如三个往复移动器。第一往复移动器可以服务胎体托架壳体，第二往复移动器可以服务B&T托架壳体，而可以位于邻近每个环的位置(例如，系统的中心)处的第三往复移动器可以由胎体环和B&T环两者共享。所有轮胎成型操作都可以是全自动的，并且操作者“无需手动操作”。
系统中的鼓的数量可以取决于部件施加工位的数量。对于每个部件或每个部件施加工位可以存在一个鼓。然而，可以在单个部件施加工位处施加多于一个的部件，较短的施加时间。系统可以包括短的支线轨道(spur track)，托架壳体可以被定位到其上。这些支线轨道可以被使用来以特定的成型序列交换托架壳体。例如，带有17"鼓的托架壳体可以退出系统，而带有18"鼓的托架壳体可以进入系统。这些支线轨道还可以将托架壳体运输到系统之外用于维修、鼓变更、机械修理等。
图1-3的示例布局可以在系统10中具有：七个胎体壳体20，其被可移动地安装在包括行进轨道11的环的胎体环12上；和六个B&T壳体30，其被可移动地安装在包括行进轨道11的环的B&T环15上；以及两个附加的胎体壳体40和一个附加的B&T壳体50，其储备在支线轨道22、23上，等待在可能需要鼓直径变更用以成型即将到来的轮胎时进入系统。如果可获得足够的地面空间，则系统10可以是可扩展的，方法是通过添加用于附加轮胎部件和它们的相应施加工位的行进轨道11和托架壳体20、30。这些附加的托架壳体20、30因此可以允许系统10维持35秒的循环时间或节拍时间。例如，为了添加覆层(overlay)至即将到来的SKU，行进轨道11可以被加长用以提供用于覆层施加工位的空间，并且带有B&T鼓的一个附加托架壳体30可以被添加至系统10。
胶料部件可以使用齿轮泵技术来被施加，用以将橡胶化合物施加在卷绕在鼓上的细、窄条中用以形成轮胎部件。齿轮泵可以被用于内衬层(如果未使用一片塑料膜)、胎圈包布、侧壁、胎面底层、胎面烟道(chimney)、胎面冠部、和可能的用于帘布层和/或缓冲层的肩条。可以使用通过常规帘布层制造单元被组装到帘布层中的帘线和化合物来按照需要生产各种胎体帘布层。可以使用通过常规缓冲层制造单元被组装到缓冲层中的缓冲层线和化合物来按照需要生产缓冲层。其它工位可以包括用于将来自B&T环的B&T包运输至胎体环的全阶段胎体鼓的传输环、压合(stitching)工位、胎圈设定工位、和/或生坯轮胎卸载工位。
每个托架壳体可以是半独立组件，其包括具有PLC处理器的电气面板，用于控制托架功能的部分或全部。用于鼓旋转、鼓宽度调节(用于全阶段胎体鼓)、鼓直径调节(用于B&T鼓)和托架在行进轨道上移动的伺服驱动器还可以被定位在托架壳体的板上电气面板中。胎体托架壳体可以具有板上空气压缩机，其带有贮存器罐和真空泵，用以为全阶段胎体鼓提供气动功能。动力可以通过行进轨道的基座上的固定动力导轨被供给至每个托架壳体，在每个托架壳体上安装有两组动力收集器。因为鼓驱动器和气动装备可以被一直供能，所以当托架壳体在部件施加工位之间行进时，可以进行一些轮胎成型操作，比如鼓测定点位(spotting)和帘布层卷边(例如，由此降低循环时间或节拍时间)。
托架壳体在沿着行进轨道的方向上的移动可以被定义为X轴移动或轴向移动。部件施加工位的部件施加器垂直于行进轨道朝向或远离鼓的移动可以被定义为Y轴或径向移动。齿轮泵可以被安装在X-Y齿轮泵工作台上，用以在托架壳体保持固定的同时提供齿轮泵头的轴向和径向移动。替代地，齿轮泵可以被安装在只有Y轴或径向移动的工作台上。轴向移动要求可以由托架壳体的轴向移动来提供。这可以允许去除数个齿轮泵工作台伺服电动机。
移动的托架壳体与部件施加工位之间的通信可以通过位于生产车间的固定面板处的集中化“监控”来传递。无线以太网连接可以提供通信至移动的托架壳体。安全标签信息也可以经由无线连接传送去往和来自托架壳体。
一些被施加的部件比如由齿轮泵施加的那些可能需要组合数个伺服轴的协调运动，来跟随用于恰当部件放置的指定运动轮廓。齿轮泵Y轴、齿轮泵头旋转轴、托架壳体X轴、和鼓旋转轴可以都由此得到协调。用于运动轮廓的数据可以经由无线网络传送至托架壳体。
系统可以以一个的批量尺寸来组装生坯轮胎。除了胎圈之外，所有其它轮胎部件都可以由该系统生产。因此，每个生坯轮胎可以被组装不同于在前或随后组装的生坯轮胎。系统可以进一步从轮胎SKU的单个或共同“族”定义来成型生坯轮胎。
用于族定义(family definition)的示例分界可以包括两个胎圈直径尺寸(例如，17和18英寸)、有限范围的轮胎宽度和高宽比、共同帘布层帘线、共同缓冲层线、共同胎圈截面和共同橡胶化合物。高达20个不同的SKU可以通过系统同时地以一个的批量尺寸来成型。可以实施基于拉动的操作系统。例如，当固化机装载来自系统的生坯轮胎时，固化机可以示意系统开始组装用于该SKU的另一轮胎。
示例系统10因此可以提供围绕两个矩形形状的环12、15或路径行进的轮胎成型鼓，以传输环25相互关连所述环。系统10可以依赖于行进轨道11来一直精确放置和支承托架壳体20、30。
如图1-3中所示，示例系统10的胎体环12可以包括：第一护趾胶/胎圈包布施加工位201、第二内衬层施加工位202、第三帘布层施加工位203、第四胎圈装载器/设定器施加工位204、第五侧壁施加工位205、用于经由传输环25接收来自B&T环15的带束层/胎面的第六传输工位206、用于附接带束层/胎面至胎体并完成生坯轮胎的第七压合工位207、和用于从系统卸载组装好的生坯轮胎并通过条形码读取器209记录生坯轮胎的第八卸载工位208。
示例系统10的B&T环15可以包括：第一双重带束层施加工位301、第二胶条施加工位302、第三胎面元件施加工位303、第四胎面元件施加工位304、第五胎面元件施加工位205、第六胎面元件施加工位306、和用于经由传输环25传输带束层/胎面至胎体环12的第七传输工位307。
从前述描述，应该清楚的是：本轮胎成型设备达成轮胎组件鼓以操作工位的连续序列与多个服务器的所需精确对齐，用以实现轮胎部件在鼓上的精确放置，并且另外还实现本发明的目的。

Claims (20)

1.一种轮胎成型系统，包括：
行进轨道的第一环；
可移动地安装在第一环上的多个第一托架壳体；
行进轨道的第二环；
可移动地安装在第二环上的多个第二托架壳体；和
用于相互关连第一环与第二环的第一环的第一传输工位和第二环的第二传输工位，
短的支线轨道，托架壳体可以被定位到其上，短的支线轨道可以用于以特定的成型序列交换托架壳体。
2.如权利要求1所述的轮胎成型系统，其中，第一托架壳体包括全阶段轮胎成型鼓。
3.如权利要求1所述的轮胎成型系统，其中，第二托架壳体包括缓冲层和胎面鼓。
4.如权利要求1所述的轮胎成型系统，进一步包括：与第一环相关联的多个第一固定部件施加工位和与第二环相关联的多个第二固定部件施加工位。
5.如权利要求4所述的轮胎成型系统，其中，所述多个第一固定部件施加工位包括内衬层施加工位、帘布层施加工位、胎圈施加工位、和与第二环相关联的传输工位。
6.如权利要求4所述的轮胎成型系统，其中，所述多个第二固定施加工位包括缓冲层施加工位、胎面元件施加工位、和与第一环相关联的传输工位。
7.如权利要求1所述的轮胎成型系统，其中，第一托架壳体沿着第一环行进，从而连续地接合多个第一固定施加工位并在每个第一固定施加工位处接收部件。
8.如权利要求7所述的轮胎成型系统，其中，第二托架壳体沿着第二环行进，从而连续地接合多个第二固定施加工位并在每个第二固定施加工位处接收部件。
9.如权利要求1所述的轮胎成型系统，其中，第一托架壳体在第一传输工位处从第二环接收带束层/胎面部件。
10.如权利要求9所述的轮胎成型系统，其中，第二托架壳体在第二传输工位处向第一环供给带束层/胎面部件。
11.一种用于成型未固化的充气轮胎的方法，包括以下步骤：
电子地控制多个第一托架壳体围绕第一导轨环的移动；
维持每个第一托架壳体在部件施加工位处达预定的持续时间，并移动每个第一托架壳体至后续的部件施加工位；
通过每个第一托架壳体在第一导轨环的每个部件施加工位处接收胎体部件；
电子地控制多个第二托架壳体围绕第二导轨环的移动；
维持每个第二托架壳体在部件施加工位处达预定的持续时间，并移动每个第二托架壳体至后续的部件施加工位；
通过每个第二托架壳体在第二导轨环的每个部件施加工位处接收带束层/胎面部件，由此从带束层/胎面部件组装带束层/胎面；
传输带束层/胎面至第一托架壳体；
将带束层/胎面紧固至胎体用以完成未固化的充气轮胎；以及
从第一托架壳体卸载未固化的充气轮胎，
提供短的支线轨道，托架壳体可以被定位到其上，短的支线轨道可以用于以特定的成型序列交换托架壳体。
12.如权利要求11所述的方法，其中，第一环的部件施加工位包括内衬层施加工位、帘布层施加工位、胎圈施加工位和与第二环相关联的传输工位。
13.如权利要求12所述的方法，其中，第二环的部件施加工位包括缓冲层施加工位、胎面元件施加工位和与第一环相关联的传输工位。
14.如权利要求11所述的方法，其中，第一托架壳体沿着第一环行进，从而连续地接合多个第一部件施加工位并在每个部件施加工位处接收部件。
15.如权利要求14所述的方法，其中，第二托架壳体沿着第二环行进，从而连续地接合多个第二部件施加工位并在每个第二部件施加工位处接收部件。
16.如权利要求11所述的方法，进一步包括：通过第一托架壳体在第一导轨环的传输工位处接收来自第二环的带束层/胎面部件的步骤。
17.如权利要求11所述的方法，进一步包括：通过第二托架壳体在第二导轨环的传输工位处将带束层/胎面部件供给至第一导轨环的步骤。
18.如权利要求11所述的方法，其中，电子地控制的步骤进一步包括以下步骤：
通过设置在第一导轨环与第二导轨环之间的固定位置处的集中化监控控制器来无线地控制第一托架壳体和第二托架壳体的移动。
19.如权利要求11所述的方法，其中，第一导轨环和第二导轨环的部件施加包括齿轮泵。
20.如权利要求11所述的方法，进一步包括：以一个的批量尺寸成型未固化的充气轮胎的步骤。
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