CN1214933C - 将缆索布置在旋转表面上的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将缆索布置在旋转表面上的装置，其用于轮胎制造，所述装置包括缆索进给装置10、相对于接收表面2横向地移动缆索的装置20、30和将缆索定位在所述接收表面上的装置40，所述旋转接收表面具有一个线性表面速度V2，所述缆索进给的装置包括至少一个旋转的主动轮11从而能沿进给方向以线性速度V1进给缆索，横向移动缆索的装置20、30由一绕垂直于缆索行进方向轴线的转动和一在包含所述转动轴线的平面内的旋转运动的组合来实现所述移动，并由速度V1和V2之间的比值确定旋转运动的范围。

Description

将缆索布置在旋转表面上的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种将缆索布置在一个旋转接收表面上的装置及其方法，特别是用于轮胎制造中的装置及其方法。
背景技术
在轮胎中加入环形增强部的益处在很早以前即被证明了，所述环形增强部可用于例如增强胎体的周围所有地方。这种增强部特别由一个帘布层组成，该帘布层包括径向缠绕在轮胎胎体上的缆索；该帘布层在硫化轮胎中通常被称为“零度层”。
在此，术语“缆索”是指一个或者多个纺织或金属线；而且所述线上涂有一层生橡胶或硫化橡胶混合物。
特别是金属线常在某些如承载重负荷的轮胎中用于制造零度层。目前，对未硫化轮胎进行硫化的过程中，轮胎在硫化模具中要经历一个成型过程，为保证轮胎的最终结构必须考虑所述成型过程。很清楚的是使用金属线制造零度层会有更大的难度，因为这些缆索的刚度使其不能在模具中成型期间被延伸。
已经设想出各种解决方案以克服所述问题。其中之一就是使用细分的金属线。这样制造的零度层可以适应轮胎在硫化期间所经受的延伸。然而由于金属线不同截面间的切割作用，这样的帘布层在硫化轮胎中形成了一个更易氧化的区域。因此这种解决方案不能令人满意。
提议使用的其它解决方案涉及金属线的自然特性。例如，使用双弹性金属线可能在所得到的未硫化帘布层的刚度和延展性间取得折衷效果。虽然令人感兴趣是这种方案可以对所得到硫化的零度层的低刚度进行补偿，但是这种方案要求对轮胎的所需未硫化和硫化结构作相当大的改变，如添加附加层、改变橡胶混合物等。
最后，第三种方式是改变未硫化产品的固位装置(position)，这样在硫化之后即可得到所需的结构。该方案可以在未硫化轮胎中以波动形状对缆索进行定位，这样依靠在硫化模具中的成型过程将缆索径向地布置在硫化轮胎之内。
然而这种创造性的解决方法在投入实际生产中仍存在困难。
实际上，未硫化的轮胎已经被装配在一个圆柱形或者稍微弧形的鼓轮上，从硫化模具中取出的硫化轮胎与其初始形状相比已经变得更加弯曲。然后在成型阶段，在所述轮胎的胎面处轮胎所经受的变形比其胎肩部要大的多。因此在工业生产中根据缆索的径向位置，有必要以不同的波动或甚至不同的周期正弦地定位一个缆索，这样生产的帘布层将可使线径向定位，而不管其位置是靠近胎面还是胎肩。
欧洲专利申请EP-0724949公开了一种以正弦波动方式将纺织或者金属线布置(apply)一个旋转表面之上的装置。这种定位方式可通过相对于线的进给方向横向地对其进行平移的方法来得到，可通过测量和调整定位表面、线进给元件的旋转速度以及对移动装置的控制而对正弦波动的幅度和周期进行调节。所述移动装置包括一个线进给器，该进给器可以在横向上移动并由一个电机通过一个布置在电机轮上的连杆进行驱动。
实际上，这意味着由于定位表面的旋转速度是固定的，为了连续改变表面上线的波动幅度，进给元件的线的速度必须是变化的从而改变线的进给量，并且连杆相对于轮子的位置也必须是变化的从而使所产生的波动的波幅同步修改。这样似乎很难连续地得到最终的改变。而且清楚的是作为所需的正弦的一个函数，也必须对定位速度加以限制以便不干扰线进给器的运动。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种将缆索布置在旋转表面上的装置及方法，
本发明提供了一种将至少一条缆索布置在旋转接收表面上的装置，用于轮胎制造，其中所述旋转接收表面具有一个表面线性速度V2，包括用于进给缆索的装置、相对于接收表面可选择地横向移动缆索的装置和将缆索定位在所述接收表面上的装置，其中所述进给装置包括至少一个旋转的主动轮从而能沿进给方向以线性速度V1进给缆索，其特征在于：所述可选择地移动缆索的装置包括至少两个由一本体支撑的第一机动旋转心轴所述第一心轴的轴线垂直于缆索的前进方向，和一导向头，该导向头包括一由杠杆连接到所述第一旋转心轴末端的连杆，这些杠杆本身通过第二心轴安装到连杆上，第二心轴的轴线平行于第一心轴的轴线，这些第二心轴被安装成可在连杆内转动，杠杆可绕各自的轴线相对于第一、第二心轴枢转，并且第一、第二心轴的旋转运动赋予连杆一可选择的横向移动，该横向移动的幅度与杠杆绕各自轴线转动的范围成正比。
所述杠杆转动的范围直接由速度V1和V2之间的比率决定，该比率在该缆索定位过程中是连续变化的，该控制可以对由接收表面上的缆索形成的正弦的幅度进行连续地修改，但上述这些情况可以获得非常高的缆索定位速度。
本发明还提供一种将缆索布置在旋转表面上的方法，用于轮胎制造，其包括如下步骤：
将缆索沿大致垂直于接收表面旋转轴的方向进给；
将缆索横向移动到所述表面上从而在所述表面上产生波动；以及
将缆索定位在所述接收表面上；
其特征在于，所述缆索可选择的横向移动可以通过绕垂直于缆索前进方向的轴线的旋转运动而得到，所述运动的幅度范围由接收表面每转一周缆索的进给量直接来确定。
附图说明
本发明的其它特征和优点会通过本发明的用于布置缆索的实施例的而做进一步说明：
图1为根据本发明的装置的侧视示意图；
图2为沿着图1中本发明的装置的剖面线II的局部剖视图；
图3为沿着图1中本发明的装置的箭头F从下向上的局部视图；
图4A到图4D为图3中本发明的装置在其不同工作相位的示意图。
具体实施方式
在图1中是本发明的将缆索布置在旋转表面上的装置1，其包括一个本体5，所述缆索沿一大致与所述表面的旋转轴相垂直并与所述表面相切的方向布置在接收表面2上。接收表面2以一个可控的线性表面速度V2进行旋转。
在下文中，“缆索行进方向”是指大致与接收表面2的旋转轴相垂直的方向。
本体5包括装置10、装置20、30以及装置40，所述装置10用来沿垂直于接收表面的旋转轴的方向上进给缆索，装置20和30用来横向移动缆索，装置40用来将缆索定位在接收表面2上，所述这些装置连续地将缆索以所需的波动方式布置(apply)在接收表面2上。
进给装置10包括至少一个由供线转轴(图中未示出)供给的缆索横向进给皮带轮(infeed pulley)12。此时皮带轮12的旋转轴与接收表面2的旋转轴相平行。这样使供线转轴能很容易地提供一个具有与皮带轮12的轴相垂直轴线XX’的主动轮11。由此，缆索离开主动轮11并沿其大致行进方向前进(emerge)，然后进入到装置20、30中从而对所述的缆索进行横向地移动。
主动轮11由一个电机13通过传动带14驱动，并沿行进方向以线性速度V1进给缆索。通过对速度V1和接收表面2的速度V2进行同步控制从而可能确定出旋转表面每旋转一周进给到旋转表面2上的缆索的量。
在图2和图3中更为详细地示出了移动装置20、30，其包括一个与本体5中装置30协同运行的导向头20。
导向头20包括一个与主动轮的旋转轴XX’相垂直的连杆21，其中连杆21在面向布置装置1的外部的一个表面210上具有两个导向辊轮22和23，所述导向辊轮的轴垂直于连杆并且导向辊轮可相对连杆自由转动。
每一个导向辊轮22、23具有一个中心凹槽221、231，所述中心凹槽用来接收由主动轮11输送的缆索。为了方便地导向缆索并在缆索横向移动时与缆索在一起运动，两个导向辊轮22和23相对于连杆21的表面的中心是不同心的，这样它们与沿缆索行进方向延伸且穿过连杆中心的线相切并且它们在所述方向上是相互错开的。虽然这样的配置很有优势的，但也可以设想将两个辊轮制成不是相互错开的结构。
具有相互平行轴线的心轴24和25通过一个球轴承26可转动地安装在连杆21的末端211和212，心轴24和25的轴线与所述的连杆21相垂直。
连杆21的开口处，该心轴24和25分别具有轴头241和251，该开口形成在相对于装置的连杆的内侧。
移动装置30包括两个相互平行的心轴31和32，所述心轴31和32垂直于轴线XX’，即垂直于缆索行进方向，并在安装于本体5内的球轴承33内旋转，心轴31和32由一个普通的电机(未示出)驱动，该电机分别通过两个相同的传动带35与一个驱动皮带轮36和37相连接，其中每一驱动皮带轮对应于一个心轴。
在面向导向头20的本体的开口处，心轴31和32分别通过轴头311和321向外延伸，这些轴头311和321通过相互平行的杠杆27和28分别与轴头221和231相连从而可以确保将电机的驱动力传送给心轴24和25。
心轴31、32、24、25的旋转速度可以用V3表示。
当缆索在通过时，心轴31和32的转动可以往复地变化杠杆27和28的位置。结果，杠杆27和28绕被固定在轴头311和321上的轴的旋转可以使连杆21相对于心轴31和32被分开(decentralise)。这样在一个平行于连杆的投影平面观看时，在转动过程中连杆21的中心的轨迹为一椭圆。
另外，本体5在其平行于连杆21的表面上具有一个电磁铁38，该电磁铁38可以对连杆21施加一个恢复力从而补偿重力的影响。
将缆索定位在接收表面2上的装置40包括一个定位辊轮41，该定位辊轮41可以围绕其转动轴Y自由旋转并且其外部的旋转表面410与接收表面2相接触，这样缆索可在所述旋转表面和接收表面之间通过。该定位辊轮41位于两个导向辊轮22和23的附近，这样其即可接收来自这些导向辊轮的缆索。
一个臂42在其一个末端420支撑着定位辊轮41，而臂的另一末端421通过本体上的支撑件43进行固定，所述支撑件可旋转运动地(pivot)安装在本体5的一个弹性接头45上，这样可确保缆索在一些力的作用下被布置到旋转表面2之上。
在下文中，参考附图3和4A至4D对在产生周期缆索正弦波动期间的布置装置的操作进行简要描述。
作为该说明的一个导言，应该注意的是在给定的一个接收表面2的线性速度V2下，缆索进给速度V1的调整可以调节表面2每旋转一周缆索进给的量。此外在没有缆索的情况下，因为心轴31和32在旋转，电磁铁38夹住连杆21而杠杆27和28的位置相对于轴头311和321固定，当在一个平行于连杆21的投影面观看时，则连杆的中心的轨迹是一个圆。
当具有缆索且V1＝V2时，缆索定位成直线。当缆索进给速度V1高于旋转表面的线性表面速度V2时，缆索通过施加一个能引起杠杆27和28旋转(pivot)的力来对连杆进行作用，心轴31和32的转动可导致杠杆的位置的往复变化，然后缆索的力又起作用。这样当V1大于V2时，心轴的转动速度V3可确定出表面2每旋转一周杠杆27和28的往复运动，也确定了由所述表面上的缆索形成的波动周期。这些波动的量可以直接从表面2每转动一周缆索进给的量来得到，因为这些量是通过“推动”连杆21来确定杠杆27和28倾斜角度的。
这样很容易对接收表面2上的缆索的波动幅度进行改变，由此得到可根据缆索的径向位置而连续变化的波动幅度，如本文的开头所述，可通过改变表面2每转动一周缆索的进给量以及速度V1。如上所述，波动幅度本身可以自动调节。这样系统本身非常简单从而适应所需的波动变化。
考虑缆索的特性非常重要。实际上如前所述，缆索在连杆21上施加一个推力，因此其必须具有一定刚度才能完成该功能。当选择钢丝索时，很容易的得到这样的刚度。在使用纺织缆索时必需增加电磁铁的磁力，这样后者将是一个更为重要的部分，此时是磁铁而不是缆索来改变横向连杆21的方向。
图4A到图4D展示了连杆21的运动情况，其产生了一个缆索C的幅度为A的波动周期P。
符号X”、Y”、Z”表示以皮带轮的中心为原点的三角轴(trigonometric axes)，其中Z”平行于主动轮11的旋转轴，并考虑三角方向。
在图4A中，杠杆27和28的角坐标等于0，即是指心轴32和31分别和心轴24及25成一条直线，缆索在皮带轮41中心处的位置相应于坐标值X”＝0。这是周期的开始。
在图4B中，心轴31和32旋转90°，因此杠杆27和28位于连杆21可以移动到的两个极限位置中的一个上，此时缆索的位置相应于X″＝A/2。
在图4C中，缆索又回到X”＝0的位置，心轴31和32转过180°，这样杠杆27和28返回到其位置处，在所述位置处心轴31、32、和25、24成一条直线。
最后在图4D中，心轴31和32转过270°，杠杆27和28位于连杆21的第二个“极限”位置，即与图4B中的位置相比杠杆27和28位于相对于轴Y’Y相对的末端上。
这些附图清楚地示出了连杆21控制表面2上缆索的波动的方式。

Claims (7)

1.一种将至少一条缆索布置在旋转接收表面(2)上的装置(1)，用于轮胎制造，其中所述旋转接收表面(2)具有一个表面线性速度V2，包括用于进给缆索的装置(10)、相对于接收表面(2)可选择地横向移动缆索的装置(20、30)和将缆索定位在所述接收表面上的装置(40)，其中所述进给装置(10)包括至少一个旋转的主动轮(11)从而能沿进给方向以线性速度V1进给缆索，其特征在于：
所述可选择地移动缆索的装置(20、30)包括至少两个由一本体(5)支撑的第一机动旋转心轴(31、32)，所述第一心轴的轴线垂直于缆索的前进方向，和一导向头(20)，该导向头(20)包括一由杠杆(27、28)连接到所述第一旋转心轴末端的连杆(21)，这些杠杆本身通过第二心轴(24、25)安装到连杆(20)上，第二心轴的轴线平行于第一心轴的轴线，这些第二心轴被安装成可在连杆(21)内转动，杠杆(27、28)可绕各自的轴线相对于第一、第二心轴枢转，并且第一、第二心轴的旋转运动赋予连杆(21)一可选择的横向移动，该横向移动的幅度与杠杆(27、28)绕各自轴线转动的范围成正比。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述杠杆(27、28)转动的范围直接由速度V1和V2之间的比率决定，该比率在该缆索定位过程中是连续变化的。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：由所述缆索在所述表面形成的波动周期是由第一心轴(31、32)的旋转速度V3决定的。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述连杆(21)具有两个缆索导向辊轮(22、23)，该导向辊轮可自由转动地安装在连杆上，所述导向辊轮分别具有凹槽(221、231)以接收缆索。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：将缆索定位在所述接收表面的装置(40)包括一由臂(42)携带的定位辊轮(41)，该臂(42)由一弹性接头(45)固定到本体(5)上，该定位辊轮(41)可绕其轴线自由转动，其外部转动表面(410)与接收表面(2)接触以使缆索通过所述转动表面与接收表面之间。
6.如权利要求2至5中的任一个所述的装置，其特征在于：所述本体(5)具有一个电磁铁(38)，该电磁铁可以在连杆(21)上施加一个可对重力进行补偿的恢复力。
7.一种将至少一条缆索布置在旋转接收表面上的方法，用于轮胎制造，其包括如下步骤：
将一缆索沿大致垂直于接收表面的旋转轴的方向进给；
将缆索横向移动到所述表面上以在所述表面上产生波动；以及
将缆索定位在所述接收表面上，
其特征在于：
所述缆索可选择的横向移动可以通过绕垂直于缆索前进方向的轴线的旋转运动而得到，所述运动的幅度范围由接收表面每转一周缆索的进给量直接来确定。
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