CN113226718B - 非充气轮胎未固化轮辐的组装方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种组装未固化轮辐的方法。该方法包括组装未固化轮辐的板(14)、第一基部(24)和第二基部(26)。第一基部(24)和第二基部(26)复合在板(14)上，板从第一基部连续延伸到第二基部。

Description

非充气轮胎未固化轮辐的组装方法

技术领域

本发明的主题涉及一种制造用于非充气轮胎结构中的轮辐的方法。更具体地说，本申请涉及一种方法，该方法采用将轮辐的各种部件复合在一起以形成非充气轮胎的未固化轮辐，以便随后通过模具进行固化。

背景技术

非充气轮胎是那些不需要空气或其它流体来对它们进行充气以供使用的轮胎。一些非充气轮胎具有多个轮辐，所述多个轮辐围绕毂部周向地布置并且附接到毂部。在它们的相对端上，轮辐附接到剪切带(shear band)。为了制造非充气轮胎的轮辐部件，已知将轮辐的未固化部分组合在一起以形成生坯的，未固化轮辐，其随后通过使用模具和加热而固化。参考于2017年12月28日提交的题为“具有枢轴装置用于构造非充气轮胎轮辐的末端执行器”的申请号PCT/US17/68679，示出并描述了一种这样的生坯的未固化轮辐的方法，出于所有目的，其全部内容在此全部并入。在这种方法中，提供了一个扁平夹具，并将各种未固化的轮辐部件提供到该夹具上。诸如枢轴末端执行器(pivoting end effector)之类的拾取和放置装置，可用于从供应输送机或其他传输装置拾取未固化的轮辐部件并将拾取的部件放置在扁平夹具上。一旦所需数量的部件已经组装到扁平夹具上，末端执行器就可以拾取它们并将它们移动到轮辐的鼻(nose)部件搁置在其上的非平坦的第二形式(secondform)。末端执行器可以将各种组装的未固化部件折叠在鼻部件周围并折叠到鼻部件上。然后可以通过末端执行器将这个组件从第二形式上抬起，然后放置在传送带上或以其他方式传送到模具中进行固化。尽管能够组装生的、未固化的轮辐，但是需要制造多部件生的、未固化的轮辐的其他方法。因而，在所属领域中仍有可变和改善的空间。

附图说明

参考附图，在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，在附图中：

图1为非充气轮胎的侧视图。

图2是一个实施例中的非充气轮胎的轮辐的透视图。

图3是能够执行构造非充气轮胎的轮辐的过程的开始步骤的机器的侧视图。

图4是图3的的俯视图。

图5是能够执行构造非充气轮胎的轮辐的过程的结束步骤的机器的侧视图。

图6是图5的的俯视图。

图7是复合到板上的第一和第二基部层(foot layer)的子组件的截面图。

图8是复合到板上的第一和第二基部(foot)的子组件的截面图。

图9是折叠的第一和第二基部层的子组件的截面图。

图10是板切割的子组件的截面图。

图11是第一和第二板上的第一鼻部层的截面图。

图12是在第一鼻部层上的第二鼻部层的子组件的俯视图。

图13是第二鼻部层折叠在第一和第二板下方的子组件的透视图。

图14是具有处于原始位置的辊子的末端执行器的侧视图。

图15是图14的末端执行器的侧视图，其中辊子处于折叠位置。

图16是保持子组件的末端执行器的透视图，其中辊子接合第二鼻部层。

图17是末端执行器的侧视图，其中子组件与鼻部组件夹具上的鼻接合。

图18是第一和第二基部层翻卷的前视图。

在不同的图中使用相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，所述实施例的一个或多个示例在附图中绘示。每个实例都是通过解释本发明的方式提供的，并且不意味着对本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分绘示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生第三实施例。本发明意图包含这些以及其它修改和变化。

本发明提供一种制造用于非充气轮胎10结构中的轮辐12的方法。通过该方法形成的轮辐12是未固化的轮辐，其随后被移动到模具中。在模具中，对轮辐12施加热量和压力以进行固化，然后将固化的轮辐与非充气轮胎10的其他部件组装在一起。生产未固化轮辐12的方法利用复合工艺，其中构成轮辐12的部件连续进给并连接在一起。构成轮辐的部件被折叠并通过辊子施加压力，一旦组装了某些部件，就将子组件的所需宽度切割成表示轮辐的最终深度尺寸的长度。末端执行器也可用于向该轮辐子组件添加附加部件，通过末端执行器上的辊子折叠可以完成未固化的轮辐组装过程。应当理解，如本文所用，未固化的轮辐可以称为生坯轮辐(green spoke)，并且这两个术语可以互换并且指的是在施加热和压力的情况下模制之前的轮辐。

图1示出了非充气轮胎10。非充气轮胎10在其中心具有轴线34，且径向从轴线34延伸。胎面位于剪切带38的外部，并且在圆周方向上围绕非充气轮胎10一直延伸。剪切带38从胎面沿径向方向向内定位并且同样在圆周方向上围绕轴线34延伸360度。一系列轮辐12接合剪切带38，并且沿着径向方向从剪切带38向内延伸到非充气轮胎10的毂部36。可以存在任意数量的轮辐12，并且它们的截面形状可以不同于示出的形状。在一些情况下，在非充气轮胎10中存在64-80个轮辐12。毂部36在径向方向上从轮辐12向内定位，并且可以安装在车辆的车轮上。当非充气轮胎10搁置在地面上，并且当非充气轮胎10在车辆的正常操作中转动时，非充气轮胎10的顶部处的轮辐12处于拉伸状态，并且底部处的轮辐12处于压缩状态。

轮辐12在图2中示出并且包括一对在轮辐12的末端带有基部的支腿(leg)。轮辐12的中心体具有大致三角形的截面并且被称为鼻部(nose)。所示的轮辐12是由公开的方法生产的未固化的生坯轮辐12并且由多个部件制成。这些部件中的每一种可以包括不同的材料，或者可以具有不同量或相同量的相同材料。橡胶、玻璃纤维、氨基甲酸乙酯、聚氨酯和其他材料可以存在于用于组装轮辐12的部件中。轮辐12的部件包括构成轮辐12的腿的第一板16和第二板18。第一板16在一端具有第一基部20并且第一基部层24至少部分地包围第一基部20。第二板18又在一端具有第二基部22并且第二基部层26至少部分地包围该第二基部22。鼻部28位于轮辐12下方并且沿着其大部分长度接合板16、18。在轮辐12的鼻部28的反面，存在第一鼻部层30并且沿其长度接合板16、18。第二鼻部层32铺在第一鼻部层30的顶部并且具有在鼻部28下方折叠并接合板16、18的端部。应当理解，通过该过程形成的轮辐12的形状和尺寸可以根据不同的示例性实施例而变化，并且可以有多种轮辐12的配置。轮辐12从第一端延伸到第二端，以实现轮辐12的宽度40，并且从一端到另一端的延伸可以大于、小于或等于轮辐12的高度。

构造轮辐12的过程包括多个站，这些站供应、复合和以其他方式将材料和子组件加工成生坯轮辐12的最终形式。图3和图4显示了构成组装过程的第一阶段的站，图3是顶视图，图4是图3的侧视图。示出了基部层退绕站42并且包括一个或多个线轴(bobbin)，构成第一和第二基部层24、26的材料缠绕在所述一个或多个线轴上。尽管描述为在线轴上供应，但应理解的是，在轮辐12的构造中使用的各种部件也可以通过挤压供应给进行组装过程的机器。还存在板退绕站44并且包括板14缠绕在其上的线轴。初级输送机46存在并且位于两个站42、44的下游并且具有沿机器方向移动的传送带。初级输送机46可以是传送带、辊子、传送带和辊子的组合，或者能够将部件向下游移动的任何其他机器装置。基部层退绕站42和板退绕站44与初级输送机46在一条线上。这些图包括长度方向54和垂直宽度方向56。长度方向54可以被称为机器方向并且是材料和部件为了复合而行进的方向。宽度方向56可以被认为是侧向。

第一和第二基部层24、26从基部层退绕站42传送到初级输送机46，它们之间在宽度方向56上具有所需的间距量。机械导向装置可用于控制第一和第二基部层24、26在初级输送机46上的位置，并且将压力辊子施加到第一和第二基部层24、26以避免它们与初级输送机46之间的滑动.板14从板退绕站44供应到初级输送机46，并且动态定心(dynamiccentering)用于确保板14相对于初级输送机46的正确定位。基部层和板复合站50存在于初级输送机14上。基部板14在初级输送机46上与第一和第二基部层24、26复合，并且在基部层和板复合站50处施加压力辊子以将这些部件24、26、14挤压到一起。通过所公开的工艺组装的各种生坯轮辐部件具有对它们的天然粘性(stickiness)/粘着性(tackiness)，因此即使它们没有固化，它们也会表现出一定程度的粘合。施加到粘性部件上的压力将进一步增强它们彼此之间的粘附力。因此，部件可以被挤压到一起，并且可以在整个构建过程中通过它们的天然粘性保持连接。参考图7，示出了第一和第二基部层24、26与板14的子组件。

基部退绕站48在基部层和板复合站50的下游。基部退绕站48垂直于长度方向54定位。基部退绕站48包括线轴，第一基部20和第二基部22缠绕到线轴上。基部20、22从基部退绕站48退绕并在宽度方向56上传送到初级输送机46。在接近初级输送机时，使用一个或多个辊子或其他机械导向装置将基部20、22的运输方向从宽度方向56转向长度方向54。动态定心用于确保基部20、22相对于板14的边缘正确定位。如本文所述，术语“动态定心”是在使用机械或视觉手段来确定定位，然后使用机械手段(例如辊子)来正确地定位部件这样的过程来定位部件。基部复合站52存在于基部层和板复合站50的下游，以将基部20、22与板14和基部层24、26的子组件复合。在基部复合站52，基部20、22被放置在板14上并且该子组件如图8所示。在放置基部20、22之后或与其同时，基部复合站52处的过程还起到卷边基部层24、26的作用。参考图9显示了该卷边。在这点上，第一基部层24保持接合到板14的底部，但被向上包裹并覆盖第一基部20的一部分。类似地，第二基部层26保持与板14接合并且被向上包裹并覆盖第二基部22的一部分。在基部复合站52处使用一系列辊子来完成第一和第二基部层24、26的卷边。压力辊子可用于将基部20、22挤压在板14上，并将第一和第二基部层24、26挤压在基部20、22上，以确保比仅通过放置在具有自然粘性的板14上所实现的连接更强的连接。直到组装过程中的这一点，板14是单件并且没有被切成两片并且在宽度方向56上从第一基部/基部层20、24连续地延伸到第二基部/基部层22、26。

图18示出了实现如所公开的卷边的一种方式。这里，辊子88向下推到板14和基部20、22上以将它们保持在用于卷边的位置。子组件在宽度方向56的任一侧的楔子90可以接合第一底基部层24和第二底基部层26以便最初将它们抬离初级输送机46的表面。当子组件沿长度方向54向下游移动时，一系列辊子92依次接合层24、26并起到将它们向上卷到基部20、22的作用。在其他实施例中，折叠第一和第二基部层24、26的附加安排是可能的。

图5和图6示出了之前描述的组装过程的下游部分，图6是图5侧视图的俯视图。在卷边以实现图9的子组件之后，使用切割器58沿子组件的长度切割该子组件，使得切割器58在长度方向54上产生切口。切割器58可以是激光切割器并且可以紧邻初级输送机46的端部存在。在初级输送机46和在初级输送机46的机器方向下游的二级输送机(secondaryconveyor)60之间在长度方向54上可存在空间。切割器58处的二级输送机60不是传送带。辊子可用于在切割器58处压住子组件，以便切割器将子组件分成两个单独的部分。当子组件沿长度方向54向下游移动时，存在楔形轮廓隔板用于在宽度方向56上分离切割子组件的两个部件。两侧的导向辊子用于支撑切割子组件并将其移动到所需的宽度位置。多向辊子64存在于楔形轮廓隔板处以使切割子组件可以在长度方向54和宽度方向56上移动。多向辊子64具有允许在长度和宽度54、56两个方向上移动/滚动的辊子。多向辊子64因此提供在这两个方向上的运动，使得其上的材料不仅可以沿长度54方向移动，还可以沿宽度56方向移动。多向辊子64存在于楔形轮廓隔板处，使得它们在长度方向54上共享一些相同的位置。

由切割器58切割并通过楔形件、多向辊子64和导向辊子分离后的子组件参考图10。如图所示，子组件现在是在宽度方向56上彼此完全隔开的两个单独的部件。这种切割将板14分成接合第一基部20和第一基部层24的第一板16，和依次接合第二基部22和第二基部层26的第二板18。在此将子组件切割成两块的切割过程中，没有添加新材料或部件。这个点处的分离不使用带有传送带的二级输送机60，而是包括辊子和下方的开放区域。切割后的子组件然后可被传送到二级输送机60的传送带部分。因此，初级输送机46在所有点处都可以是传送带，而二级输送机60可以具有带部分和辊子部分，使得它不是在所有点处都是带。

第一鼻部层退绕站62在长度方向54上位于切割器58的下游，并且垂直于二级输送机60定位。第一鼻部层30在第一鼻部层退绕站62处缠绕到线轴上并且被退绕并在宽度方向56上移动到二级输送机60。第一鼻部层30从宽度方向56翻卷90度以通过辊子或其他机械构件在长度方向54上行进。动态定心用于控制第一鼻部层30相对于二级输送机60的表面或二级输送机60承载的子组件的位置。异型压力辊子可用于将图10的子组件与第一鼻部层30复合，从而在第一鼻部层站66处将第一鼻部层30施加到第一板16和第二板18。图11示出了处于该开发阶段的子组件，其中第一鼻部层30桥接第一和第二板16、18并且在单侧接合它们两者。一旦第一鼻部层30被施加到其上以重新连接部件16、18，该子组件现在可以被认为是单个部件。第一和第二板16、18仍然可以被认为是单独的部件，而不是此时子组件中的单个板14并且向前移动。

切割站68在长度方向54上位于第一鼻部层站66的下游。第一和第二板16、18可以包括多根玻璃纤维缆线(fiberglass cable)，它们被定向成在宽度方向56上延伸。二级输送机60表面下方的切割站68处的视觉系统监视第一和第二板16、18并将切割器定位在切割站68处，或控制二级输送机60相对于切割器的运动，或使对第一和第二板16、18的切割发生在第一和第二板16、18的两条连续缆线之间。切割站68用于确保第一和第二板16、18单丝(monofilaments)互相对齐并在它们之间切割。如果使用刀片切割第一和第二板16、18，那么它可以相对于单丝确定尺寸以允许它在它们之间找到一个位置，使得单丝本身不被切割，而是它们之间的材料被切割.附加地或替代地，使用视觉系统定位可以确保单丝之间的材料而不是单丝被切割。切割站68处的切割器可以是激光器或可以是机械刀片。

子组件在切割站68处被切割，使得切割在宽度方向56上而不是在长度方向54上延伸。进行切割并且在长度方向54上推进子组件并且在宽度方向56上进行另一切割作为获得子组件的所需宽度/长度的点。应当理解，直到此时，子组件是根据向前移动的长度来描述的。现在，在宽度方向56上切割子组件导致一定量的特定最终宽度的最终子组件产品。因此，最终轮辐12产品的宽度与构造最终轮辐12产品的子组件的机械的宽度方向56的含义不同。

在切割站68之后，二级输送机60的传送带在长度方向54的下游终止，并且产品被引导离开二级输送机60的传送带到分度夹具(indexing fixture)72。分度夹具72可以在长度方向54上前后往复运动。切割至宽度子组件被放置在分度夹具72上，并且分度夹具72在长度方向54上向下游移动，使得在分度夹具72/切割子组件和上游切割站68/二级输送机60之间存在空间。压力辊子用于确保二级输送机60的传送带的表面与切割子组件之间的附着摩擦力(traction)。在长度方向54上将切割的子组件移动一小段距离之后，分度夹具72停止。分度夹具72从初级输送机46移开并停止的原因是为了产生一段空的空间。现在暂时转向图16，末端执行器70具有末端执行器部分82，其向下延伸经过接合表面86和由末端执行器70保持的子组件。当末端执行器70与分度夹具72上的子组件接合时，该向下延伸的末端执行器部分82进入刚好由分度夹具72产生的空的空间，从而子组件可以被抓紧并保持在接合表面86上。如果分度夹具72没有产生该空间，则突出的末端执行器部分82将撞击初级输送机46/二级输送机60/分度夹具72并且会产生干扰，从而将不能抓住子组件。

该过程包括第二鼻部层退绕站74，在该处第二鼻部层32缠绕在线轴上。第二鼻部层32可以从线轴退绕并切割成所需长度，该长度比先前切割的子组件的宽度更长。第二鼻部层退绕站74和用于切割第二鼻部层32的切割柱垂直于二级输送机60的机器方向。具有末端执行器70的机器人位于分度夹具72的下游并取回第二鼻部层32的切割件。该拾取的第二鼻部层32片被输送到切割子组件并直接放置在第一鼻部层30上方，端部延伸超出切割子组件的每一侧。图12示出了定位在第一鼻部层30上的第二鼻部层32，其端部在侧面上延伸。当第二鼻部层32覆盖子组件时，端部将稍微下垂。

在具有末端执行器70的机器人的相对侧并且同样垂直于二级输送机60在长度方向54上的行进方向，定位有鼻部退绕站78。鼻部28在鼻部退绕站78处从线轴退绕并且可以由切割柱切割成一定长度。切割鼻部28可以由第二机器人或其他机构放置在鼻部组件夹具76上。在组装过程的这一点上，带有末端执行器70的机器人可以抬起图12中所示的子组件并将其运输到鼻部组件夹具76。末端执行器70具有接合表面86，该接合表面86可以具有能够抓住子组件的吸盘或真空性能并将其从二级输送机60或其他表面抬起以进行运输并将子组件保持在其上。可以释放真空或其他保持特征以从接合表面86移除保持的子组件部件。

在抬起和/或运输期间，末端执行器70经由末端执行器70处的一对辊子84，第一和第二板16、18下方的第二鼻部层32向下折叠。图14是末端执行器70的一部分的侧视图，示出了辊子84之一。另一个辊子84未示出，但位于末端执行器70的另一侧。辊子84在图14中处于原始位置，在该位置上它不碍事并且允许接合表面86接合子组件并将其保持在其上。辊子84可以上下移动，也可以横向移动，如图14和15中的一对箭头所示。在图15中，辊子84从原始位置移动并放置到更靠近接合表面86的折叠位置。图16示出了在辊子84处于折叠位置时由接合表面86抓住的子组件部件。第二鼻部层32的延伸片移动到与辊子84接合，辊子84作用于该片以将其折叠在一对板16、18下方。未示出的另一个辊子84在子组件的另一侧以类似方式起作用以折叠在第二鼻部层32的另一个重叠件下方。第二鼻部层32的这种折叠可以在子组件处于平坦方向时进行，因为辊子84可以向下和向内移动以实现这种折叠动作。第二鼻部层32通过材料的粘着性附接到第一和第二板16、18的下侧。图13示出了图12的子组件，其中第二鼻部层32的端部折叠在第一和第二板16、18下方。具有折叠的第二鼻部层32的该子组件被转移到图17中所示的鼻部组件夹具76并进一步向下折叠到鼻部28和鼻部组件夹具76的其他部分上。鼻部28接合第二鼻部层32的折叠下部分，并且还接合第一板16和第二板18的下侧的部分。带有末端执行器70的机器人然后从鼻部组件夹具76抬起这个现在完成的生坯轮辐12并且将其传送到输出输送机80并将其放置在其上。生坯的、未固化的轮辐12然后由输出输送机80传送到模具以进行固化。

尽管已经关于具体实施例和其方法详细描述了本主题，但是应了解，在理解前述内容后，本领域技术人员可易于产生对此类实施例的改变、变化和等效物。因此，本公开的范围是通过实例而不是通过限制的方式，并且本公开不排除对本主题的如显而易见的此类修改、变化和/或添加。

Claims (10)

1.一种组装未固化轮辐的方法，其特征在于，包括：

提供板；

提供第一基部；

提供第二基部；

将第一基部和第二基部复合到板上，使得板从第一基部连续延伸到第二基部，

在将第一基部和第二基部复合到板上之后切割和分离板，使得板被制成第一板和第二板，

将第一鼻部层复合到第一板和第二板上，

将第二鼻部层施加到第一鼻部层上，其中第二鼻部层长于第一鼻部层并且具有延伸超出第一鼻部层的端部；和

将第二鼻部层的延伸端折叠到第一板和第二板上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

将第一基部层和第二基部层复合到板上；

将第一基部层折叠到第一基部上；

将第二基部层折叠到第二基部上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二鼻部层的延伸的端部的折叠由具有一对辊子的末端执行器执行，其中该对辊子接合第二鼻部层的延伸的端部并实现折叠。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一板和所述第二板具有在宽度方向上延伸的细丝，并且还包括在不切割所述细丝的情况下切割所述第一板和所述第二板，其中所述第一板和第二板的切割在将第一鼻部层复合到第一板和第二板上之后发生。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，进一步包括：

提供鼻部组件夹具；

将鼻部放在鼻部组件夹具上；

将第一板和第二板折叠到鼻部上，而鼻部位于鼻部组件夹具上。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过激光切割器进行切割，通过楔形轮廓隔板和多向辊子进行分离。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，在初级输送机上将第一基部和第二基部复合到板上，并且其中在初级输送机上将第一基部层和第二基部层复合到板上。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在初级输送机上将第一基部和第二基部复合到板上，并且其中在二级输送机上将第一鼻部层复合到第一板和第二板上。

9.根据权利要求4所述的方法，其中，还包括在第一板和第二板的切割之后接收第一板、第二板、第一鼻部层、第一基部和第二基部的分度特征，其中分度特征在长度方向上随着第一板、第二板、第一鼻部层、第一基部和第二基部上来回移动。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括将组装的未固化轮辐运输到模具以进行固化。

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