CN1626334A - 用于制造轮胎的轮胎制造模块和方法 - Google Patents

Abstract

由多个轮胎部件制造硫化轮胎的模块。模块有多个沿预定路径位于相隔开的位置的部件敷贴器，以及沿预定路径运动的可移动式轮胎成型台车和两个安装于可移动式台车上的可分离式轮胎成型鼓。轮胎硫化站有轮胎模具，在已装配的轮胎部件被安装于可分离式轮胎成型鼓上时对部件进行硫化。轮胎在位于可移动式轮胎成型台车上的其它可分离式轮胎成型鼓正在敷贴部件时硫化。敷贴器中的一个或更多包括在敷贴器的位置成形轮胎部件的装置。敷贴的部件包括内衬层、一对胎圈芯、帘布层、一对胎侧、一对胎圈包布、一个或更多带束层和胎面。可选地，敷贴的部件包括三角胶芯、楔形垫胶、敷面层、底衬、隔离胶和弹性体嵌件。轮胎硫化站包括感应硫化装置。

Description

用于制造轮胎的轮胎制造模块和方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及以下美国专利申请，其标题为：“一种用于形成环形弹性体轮胎部件的方法和设备”，2002年十一月8日提交，美国序号为10/291,279；“一种用于制造轮胎的胎体帘布层的改进型方法和设备”，2003年二月11日提交，美国序号为10/365,374；“可沿径向膨胀的轮胎成型鼓及用于形成轮胎的方法”，2003年三月14日提交，序号为10/388,773；“胎面带束层组件所用的方法和设备”，2003年五月20日提交，案卷号为DN2003-078；以及“一种用于硫化轮胎的方法和一种自锁式轮胎模具”，2003年四月17日提交，美国序号为10/417,849；“用于在一柔性制造系统上制造轮胎的方法”，2003年五月30日提交，美国序号为10/449,468。

技术领域

本发明涉及自动轮胎制造机，并且更特别而言，涉及用于在多个沿一预定路径运动的轮胎成型鼓上同时装配多个轮胎的方法和设备，其中多个工作站沿着预定路径放置并且一轮胎硫化站包括于装配机中，其中一轮胎由完全装配和硫化的未加工部件来生产。

背景技术

已知在制作交通工具轮胎中，例如汽车所用的轮胎，通过连续地装配若干不同的部件来首先实现一所谓胎体的制造。

换句话说，包括于一生产范围中的不同胎体类型可以根据存在于其上的各种附属部件和/或附属部件自身的类型学来互相区分。

举例来说，当要生产无内胎轮胎所用的胎体，即使用时不需要内胎的轮胎时，主要部件可认为包括一为一层不透气弹性材料的所谓“内衬层”、一胎体帘布层、一对通常被称作胎圈芯的环状金属元件、以及一对由弹性材料制成的胎侧，其中胎体帘布层的相对端部绕着胎圈芯折叠，而胎侧在沿侧向相对的位置处在胎体帘布层上延伸。附属部件可依次包括一个或多个附加胎体帘布层、一个或多个用于在绕着胎圈芯朝上翻的区域处覆盖着胎体帘布层的补强胶带、胎圈包布条、以及其它。

如专利U.S.5,554,242中所公开，带有一第一级轮胎成型鼓结合一第二级轮胎成型鼓的两级轮胎成型在本领域内众所周知并且得到公认，其中两个成型鼓都成一直线并且互相偏移。已知的还有两级轮胎成型带有单个在第一级位置与第二级位置之间摆动的成型鼓，在该第二级位置上，一胶带成型机与第一级成型鼓成一直线。对于这种系统，个别的缓冲层应用和单件新胎面胶在第二级敷贴，而例如三角胶芯、胎圈包布和胎肩楔形垫胶之类的部件则在第一级敷贴。以上部件在分离的操作过程中制作并且进行储存以便在需要时用于两级成型过程中。

尽管这种两级成型过程在其分离的级中容纳着各种部件所用的服务器，但其存在的问题在于两个分离的位置需要很大的工作面积并且需要协调分离的功能以及在适当站处将所有部件归在一起。因此，各个部件通常被储存起来因此易于发生老化，有时会失去其粘性，例如在个别敷贴部件的操作期间就可能如此。即使使用机械服务器来帮助操作人员将轮胎上的这些部件放置于第一和第二级成型鼓上，将轮胎子组件从一级移至另一级的操作也是一种高度劳动密集型的操作。因此，操作过程成本很高。

专利U.S.5,354,404公开了一种利用一种两级过程来装配生胎的系统，其中装配为自动进行并且需要少量的设备占地面积。尽管这种系统克服了某些设备占地面积问题，但其产量仍然有限。

在现有技术中已经知道，如专利U.S.2,319,643中所公开，利用多个在每个站处丢掉的成型鼓来在一条线上制造轮胎。

另外，如专利U.S.1,818,955中所公开，可以利用多个成型鼓来在一条线上制造轮胎，这些成型鼓“排成一列并且提供了一连接装置以用于将芯型从一个装置移至下一个”。胎体(成型鼓)之间的连接性导致不能改变机器以便适应不同尺寸的轮胎构造。专利U.S.3,389,032也公开了一种使用大量互相连接的成型鼓的系统。

而且，如专利U.S.5,354,404中所公开，其中示出了另一种利用多个成型鼓来在一条线上制造轮胎的系统，这些成型鼓“排成一列并且提供了一连接装置以用于将芯型从一个装置移至下一个”。轮胎成型鼓之间的连接性导致了不能改变机器以便适应不同尺寸的轮胎构造。

在现代生产过程中，不同部件的装配在自动设备中进行，其中自动设备包括多个根据待执行的制造过程而遵循一精确的工作顺序运动的装配鼓。例如，如专利U.S.5,411,626中所公开，这些设备可包括多个按并排关系连续地设置的工作站，其中每个工作站适用于执行将一预定部件敷贴于又被带至其前面的装配鼓上的工作。

专利EPO 0105048公开了一种使用一输送装置来将多个轮胎成型鼓运至多个敷贴器站上的轮胎装配装置，其中当成型鼓完全贯穿输送装置时，各种部件在各个敷贴器站处被敷贴于轮胎成型鼓上以便制作一轮胎，其中轮胎成型鼓相对于输送装置和敷贴器站保持一定角度关系。

特别地，有用于敷贴主要部件的主工作站，其总是一直运行，而不管正在生产的胎体类型。如果需要，与主工作站相交替，有一个或更多用于敷贴辅助部件的辅助工作站。这些辅助工作站的运行或不运行状态取决于轮胎类型。

这些现有技术制造系统存在的问题在于成型鼓的定位对于保证正在构造的轮胎充分适应当今高性能轮胎的要求的均匀性来说不够精确。即，当轮胎成型鼓沿着装配路径的运动停止于在每个工作站处的停靠位置上时，并没有讲授或建议如何将轮胎成型鼓的位置定位于精确的位置上。而且，看来好像用于操纵每个成型鼓的动力被送至每个成型鼓上。这将意味着每个成型鼓的生产更加复杂和昂贵。

众所周知，大多数充气轮胎构造的部件必须按照可促进良好的轮胎均匀性以便提供适当的轮胎性能的方式来装配。例如，一种在轮胎圆周上蛇行的胎面将会在轮胎运行时产生颤动。例如，一歪斜(位于轮胎一侧上的帘线比另一侧长)的胎体帘布层可能会产生多种轮胎不均匀问题，包括静态不平衡和径向力变动问题。例如，一并非子午线对称(例如胎面并未置于胎圈中央)的轮胎可能会产生多种轮胎不均匀问题，包括联接不平衡、侧向力变动、以及锥度问题。因此，为了满足典型的轮胎性能要求，轮胎工业通常花费了相当大的努力来生产具有良好均匀性的轮胎。一般认为，轮胎均匀性指的是轮胎尺寸和质量分布沿径向、侧向、圆周方向、子午线方向均匀且对称，从而当在轮胎均匀性测量机上测量时，对轮胎均匀性的测量，包括静态和动态平衡，并且还包括径向力变动、侧向力变动和切向力变动，能产生可接受的结果，其中该轮胎均匀性测量机在轮胎转鼓试验机上运行着处于负载之下的轮胎。

尽管某种程度的轮胎不均匀性可以在装配后的制造过程(例如通过研磨)，和/或使用过程(例如将平衡锤加于轮胎/轮子组件的边缘上)中来校正，但优选地(并且一般更有效地)要尽量提高固有的轮胎均匀性。典型的轮胎成型机包括一轮胎成型鼓，各个轮胎部件按照连续的层，包括例如一内衬层、一个或更多胎体帘布层、可选的胎侧加硬层和胎圈区域嵌件(例如三角胶芯)、胎侧和轮胎胎边钢丝圈(胎圈)，而被缠绕于成型鼓上。在这样成层之后，将胎体帘布层端部缠绕于胎圈上，将轮胎吹成环状，并且敷贴胎面/带束层组合件。典型地，轮胎成型鼓位于车间地面上的一个固定位置上，并且各层部件利用记录于固定成型鼓上的基准点的模具来手工或者自动敷贴，以便保证部件的定位具有所需的精确度。模具一般相对于轮胎成型鼓固定，例如一位于从支承着轮胎成型鼓的同一框架(机座)延伸的一臂上的导轮。

如此处所述，现有技术在使得有能力在单条能够易于变化以适应不同构造尺寸的制造线上成型具有复杂构造的轮胎方面，例如跑气包用轮胎，仍然具有很多问题。

根据现有技术的发明，在专利EPO 1295701中公开了一种用于同时成型多个轮胎胎体的方法。这种方法包括以下轮胎成型步骤：建立一序列的至少三个并且高达十个工作站；沿着一延伸穿过该至少三个工作站的工作轴线推进至少三个互不相连的圆柱形轮胎成型鼓；以及，在每个工作站处将一个或更多轮胎部件敷贴于轮胎成型鼓上。然后在最后一个工作站处将得到的平型生胎胎体拆下。最后，在平型生胎胎体已被拆下之后，将轮胎成型鼓从最后一个工作站推进至第一个工作站。随后，将带束层和胎面组合件环绕着圆柱或平型生胎胎体放置，将轮胎胎体膨胀至胎面和带束层中以便形成一生胎。

根据该发明，轮胎成型鼓彼此互不相连并且沿着在工作站之间延伸的线性工作轴线独立地推进。每个不相连的轮胎成型鼓单独地沿着工作轴线推进以便使得每个轮胎成型鼓的旋转轴线保持与线性工作轴线对齐。

根据该发明，这些不相连的轮胎成型鼓可利用安装着轮胎成型鼓的单独的、自动推进的装置而同时沿着一工作轴线从一个工作站向另一个推进。这种轮胎成型鼓沿着工作轴线推进以便使得穿过成型鼓的旋转轴线被保持于一恒定的预定高度和位置并且保持与工作轴线平行对齐。

根据该发明，一输入服务器位于每个工作站处，用于操纵轮胎成型鼓。这种输入服务器被联接于成型鼓上，同时将穿过成型鼓的旋转轴线保持于恒定的预定高度和位置并且与工作轴线平行对齐。位于每个工作站处的输入服务器从其在正常情况下缩回的位置向外跨过工作轴线移至一位置上以便与该轮胎成型鼓相联接。然后，在轮胎部件已经敷贴于成型鼓上之后，将成型鼓与输入服务器脱离联接。接着，在现在已经脱离联接的轮胎成型鼓推进至下一工作站之前，将在每个工作站处的输入服务器缩回至其在正常情况下缩回的位置。

根据这个发明，在每个工作站处将一个或更多轮胎部件敷贴于轮胎成型鼓上的步骤包括将轮胎部件敷贴于轮胎成型鼓上同时将穿过成型鼓的旋转轴线保持于恒定的预定高度和位置并且与工作轴线平行对齐。这通过在每个工作站处提供一个或更多用于将轮胎部件敷贴于成型鼓上的敷贴成型鼓来实现。

这种敷贴成型鼓从其正常缩回位置背离工作轴线移至一位置上，在该位置上，可将轮胎部件敷贴于成型鼓上同时将穿过成型鼓的旋转轴线保持于恒定的预定高度和位置并且与工作轴线平行对齐。然后，在轮胎成型鼓推进至下一工作站之前，在每个工作站处将敷贴成型鼓缩回至其在正常情况下缩回的位置。

上述用于自动轮胎装配的现有技术的方法的一个主要局限性被认为在于，将胎体组件所用的部件敷贴于一平成型鼓上然后在敷贴带束层胎面组件之前将所述成型鼓充气成环形。

另一个主要局限性在于将胎面带束层组件敷贴于环形胎体装置上。生胎组件必须进行充气并且进一步膨胀以便与模腔的内表面相配。

本质上，整个自动组件产生的一种最常规的生胎胎体和带束层组件带有制造平轮胎成型方法中的全部固有缺陷。

本发明提出了一种新方法来成型一形状近似于一成品的轮胎同时实现了零件定位的高度自动化和高度精确。

本发明的另一个目的在于实现在生产线中改变轮胎尺寸以允许同时成型各种尺寸而不需要断开生产线来进行尺寸变换的能力。这种能力使得轮胎能够按照自动方式以少至一个轮胎的批量来成型。

本发明的另一个目的在于提供一硫化站以便使得能够在制造模块内由未加工部件到硫化轮胎从头到尾地完成轮胎的制造。

发明内容

公开了一种用于由多个轮胎部件制造一硫化轮胎的模块。这个模块具有多个沿着一预定路径位于相隔开的位置处的部件敷贴器，以及一个用于沿着预定路径运动的可移动式轮胎成型台车和两个安装于可移动式台车上的可分离式轮胎成型鼓。一轮胎硫化站具有一轮胎模具，用于在已装配的轮胎部件被安装于可分离式轮胎成型鼓之一上时对已装配的轮胎部件进行硫化。这种轮胎在位于可移动式轮胎成型台车上的其它可分离式轮胎成型鼓正在敷贴轮胎部件时进行硫化。

这些部件敷贴器中的一个或更多包括一用于在敷贴器的位置处成形轮胎部件的装置。所敷贴的部件可包括一内衬层、一对胎圈芯、一帘布层、一对胎侧、一对胎圈包布、以及一个或更多带束层和一胎面。另外，所敷贴的部件可包括隔离胶、楔形垫胶、敷面层、底衬、三角胶芯和跑气包用或弹性体嵌件。

这种模块具有一用于将可分离式轮胎成型鼓传送至轮胎模具的装置并且还具有一用于在硫化轮胎安装于轮胎成型鼓上时将硫化轮胎从模具上取出的装置。轮胎硫化站包括一感应硫化装置。在模块的一个实施例中，一个或更多部件敷贴器在台车沿着预定路径运动时将弹性体条敷贴于旋转中的轮胎成型鼓上。沿着路径的推进使各条沿着轮胎成型鼓的环形产生侧向运动以便形成所敷贴的部件。这些部件敷贴器包括一个或更多挤压机或齿轮泵以便将部件成形或涂抹成条。替代地，在一个或更多敷贴器绕着环形成型鼓的圆周表面沿侧向运动时，台车和旋转中的成型鼓可保持静止。在本发明的一个实施例中，模块具有两个用于沿着预定路径运动的可移动式轮胎成型台车并且具有三个安装于可移动式台车上的可分离式轮胎成型鼓。轮胎硫化站具有一用于移动可分离式成型鼓的拾取和传送装置和一用于在台车正在沿着预定路径敷贴部件时接收和硫化轮胎的轮胎硫化模具。在这个实施例中，可分离式轮胎成型鼓可被传送至第一台车、第二台车和轮胎硫化站或者从它们送出。在这个模块中，当两个轮胎正在进行装配时，一个轮胎正在进行硫化。在根据本发明的模块之一中，多个部件敷贴器沿着一预定路径位于相隔开的位置处，并且一个具有一用于硫化轮胎的轮胎硫化模具和一用于进行硫化的装置的轮胎硫化站沿着该预定路径位于一个或更多部件敷贴器之间。

上述用于制造和硫化一轮胎的模块允许使用一种独特的制造方法来制造轮胎。这种制造和硫化轮胎的方法具有以下步骤，在沿着一预定路径的相隔开位置处将轮胎部件敷贴于位于一个或更多可沿着预定路径运动的可移动式轮胎成型台车上的可分离式轮胎成型鼓上。这种方法还包括在已装配的轮胎部件安装于可分离式成型鼓之一上时将其安放于一沿着轮胎成型预定路径设置的轮胎硫化模具中。这种方法还包括以下步骤，在一个或更多带有可分离式成型鼓的台车正在敷贴轮胎部件时对模具中的轮胎进行硫化。

优选地，敷贴轮胎部件的步骤包括在敷贴部件的位置处成形一个或更多轮胎部件的步骤。还应当理解，成形步骤包括挤压弹性橡胶条的步骤。以上方法允许在一个小模块中成形、敷贴和硫化轮胎。这个模块允许按照很小的批量制造轮胎。

为了改变轮胎尺寸或者成型另一轮胎构造，模块具有为特定轮胎构造预编程的软件。通过简便地更换模具，就允许制造具有不同尺寸和型式的不同轮胎。另外，不同的轮胎成型鼓被应用于台车上以允许制造不同尺寸的轮胎。以上制造模块允许按照比较有效的方式生产小生产批量。

定义

以下术语可用于本文中所给出的整个描述中并且一般被给予以下含义，除非与本文中所给出的其它描述相矛盾或者由其详细阐明。

“三角胶芯”(也称为“胎圈三角胶芯”)指的是沿径向位于胎圈芯上方并且如果轮胎使用了帘布层反包端部时介于帘布层与反包帘布层端部之间或者与其邻近的弹性体填充物。

“轴向”和“沿轴向”指的是位于或平行于轮胎的旋转轴线的方向。

“轴向”指的是平行于轮胎的旋转轴线的方向。

“胎圈”指的是轮胎的包括一环状基本上抗拉的部件的部分，通常包括一封装于橡胶材料中的钢丝绳。

“带束层结构”或“补强带束层”或“带束层组合件”指的是由平行的帘线构成的至少两个环状层或帘布层，经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且相对于轮胎的赤道面的左右帘线角度处于18至30度的范围内。

“胎体”指的是除了带束层结构和胎面之外的轮胎结构，包括胎侧橡胶、胎圈、帘布层以及在EMT或跑气包用轮胎情况下的楔形垫胶嵌件胎侧补强材料。

“胎身”指的是胎体、带束结构、胎圈、以及轮胎的除胎面和胎面底层之外的所有其它部件。

“胎圈包布”指的是在轮辋凸缘区域中环绕着胎圈的补强材料(单独的橡胶，或织物和橡胶)，用于防止轮胎被轮辋部分磨伤。

“胎跟加强层”指的是位于胎圈区域中的织物或钢丝绳的窄带，其功能是加强胎圈区域并且稳定胎侧的径向最内部分。

“圆周”指的是沿着垂直于轴向方向的环状胎面的表面的周长延伸的圆线或方向，并且还可指当沿横截面观察时，其半径限定了胎面的轴向曲度的相邻圆形曲线组的方向。

“帘线”指的是补强线股之一，包括纤维或金属或织物，帘布层和带束层利用其得以补强。

“胎冠”或“轮胎胎冠”指的是胎面、胎面肩部和胎侧的直接相邻部分。

“EMT轮胎”指的是延展机动性技术而EMT轮胎指的是一种“跑气包用”轮胎，其指的是设计用于在当轮胎几乎没有或完全没有轮胎内压时的条件下提供至少有限的操作使用的轮胎。

“赤道面”指的是垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心或者在轮胎的胎圈之间位于正中的平面。

“厚度”一般指的是一种测量结果，常常指厚度尺寸。

“内衬层”指的是形成无内胎型轮胎的内表面并且承放着轮胎内的内充气体或流体的由弹性体或其它材料构成的一层或多层。卤代丁基胶(Halobutyl)高度不透气。

“嵌件”指的是通常用于加强跑气包用型轮胎的胎侧的月牙形或楔形补强材料；其还指位于胎面下方的弹性非月牙形嵌件；其也被称作“楔形垫胶嵌件”。

“侧向”指的是平行于轴向方向的方向。

“子午线轮廓”指的是沿着包括轮胎轴线的平面切出的轮胎轮廓。“帘布层”指的是涂有橡胶的沿径向展开或者平行的帘线构成的由帘线补强的胎体补强部件(层)。

“充气轮胎”指的是一基本上为环形(通常为一敞口圆环)的层压机械装置，具有两个胎圈、两个胎侧和一个胎面，并且由橡胶、化学品、织物和钢或其它材料制成。

“胎肩”指的是刚好位于胎面边缘下方的胎侧的上部。

“胎侧”指的是位于胎面和胎圈之间的轮胎部分。

“轮胎轴线”指的是当轮胎安装于一轮辋上并且正在旋转时轮胎的旋转轴线。

“胎冠”指的是胎面和胎面花纹模制于其中的下方材料。

“反包端部”指的是胎体帘布层从帘布层所缠绕的胎圈向上(沿径向向外)翻起的部分。

附图说明

现在将详细地参照本发明的优选实施例，其实例示于附图中。这些图用于进行示例说明，而非限制性。尽管本发明在这些优选实施例的范围内进行了整体地描述，但应当理解，并非打算将本发明的精神和范围限定于这些特定实施例。

为了清楚示出，在附图的一些选定图中的某些元件可能并非按比例示出。为了清楚示出，如果有的话，此处给出的剖视图可能为“部分切片”或“近视”剖视图的形式，省略了某些否则在实际剖视图中将可看到的背景线条。

在考虑了结合附图进行的以下描述时，将会更加清楚本发明的这些优选实施例的结构、操作和优点，图中：

图1为根据本发明的第一实施例的一种自动轮胎制造模块的示意图；

图2为根据本发明的第二实施例的一种自动轮胎制造模块的透视图；

图2A为根据本发明的自动轮胎制造模块的一示例性初始工作站的顶视图，示出了一联接于一敷贴器站上的轮胎成型鼓；

图2B为在示例性初始工作站处敷贴一轮胎部件的平面图。

图3A、3B、3C为根据本发明的一中间示例性工作站的视图。

图4A-4E为根据本发明的可分离式轮胎成型鼓的视图；

图5和6为自锁式轮胎模具的透视图和部件分解图；

图7为胎体成型鼓组件和安装于模具中并且准备进行硫化的所示胎体的剖视图。

具体实施方式

参看图1和2，示出了根据本发明的自动轮胎制造模块10的示意图。这种系统或模块10准备用于充气轮胎的全部制造过程并且在一个模块中提供了高达两个同时操作的轮胎成型站和一个轮胎硫化站。这个模块10成形轮胎胎体子组件4和轮胎带束层胎面子组件3。如图7中所示，这两个子组件3、4被装配于一可分离式成型鼓22上并且在完成其装配后在成型鼓上插入一轮胎硫化模具50中，在这之后就得以完成。当在轮胎硫化模具处时，模具50就将被封闭并且在模具硫化站100处进行加热，其允许轮胎200受到硫化或者硬化并且从模具50和成型鼓22上拆下。

如图1和2中所示，在轮胎的初始成型处，有一个可移动式轮胎成型台车60、60A，其带有一特定可分离式轮胎成型鼓组件22，设计成用于允许将轮胎胎体4制作于呈环形膨胀的成型鼓组件22上，因此当轮胎胎体形成时，在其被装配好后，其呈非常接近于的成品轮胎尺寸的环形形状。可分离式成型鼓22被安装于被称作可移动式轮胎成型台车60、60A、60B的运输装置上。这些台车60、60A、60B接受成型鼓22并且将沿着一预定路径或线路20、110横向运动，如图1和2中所示。台车60、60A、60B提供了一用于在特定轮胎部件正在敷贴时在每个工作站处旋转轮胎成型鼓22的装置62。工作站和轮胎台车60、60A、60B具有编入每个工作站和台车中的软件并且由管理软件协调，以便在所需的精确时间和位置向轮胎成型鼓22提供适当的部件。

如图1的示例性示意图中所示，一初始工作站111将一胎圈包布部件41敷贴于轮胎成型鼓22和一内衬层42上。

在图2A和2B中示出了一用于敷贴一部件的示例性工作站11。图2A示出了工作站的顶视图。图2A示出了工作站正在敷贴一轮胎内衬层42。如图所示，机器人机构70一条条地直接将挤压出的热橡胶涂抹或敷贴于或者将内衬层42敷贴于轮胎成型鼓22上。应当指出，如果胎圈包布部件41此前已利用类似的方法进行了敷贴，则内衬层42将根据轮胎成型规范的要求直接敷贴于胎圈包布41上。如果需要一可任选的跑气保用嵌件部件或者要敷贴附加的弹性体部件，则可以提供附加的工作站来用于提供这些特征。对用于将部件涂抹于一轮胎成型鼓上的设备的更加完整的详细描述在2002年十一月8日提交的美国序号为10/291,271的“一种用于形成环形弹性体轮胎部件的方法和设备”中进行了描述，其在此全部引入作为参考。这些初始工作站将部件敷贴于如图所示沿着预定路径或线路20进行运输的环形成型鼓22上。每个轮胎成型鼓22被定位于一基本上垂直于工作站的轴线上并且在工作站的前面直接进行运输并且停靠于或者移至一精确的位置上以便允许敷贴轮胎部件。尽管图中所示为在一连接于一计算机控制的机器人70上的供应软管94的端部处使用一涂抹模型90来将弹性体部件直接敷贴和挤压于或者涂抹于成型鼓22和其它位于下方的胎体部件上，但通过提供必要的服务器机构并且通过将部件成层地供于成型鼓22上，就可以使用更为常规的弹性体条敷贴装置来敷贴这些部件，其中每个部件按一定长度切割和进给。当这些部件形成为条时，成型鼓22和台车60、60A、60B可沿着路径移动以便允许该运动被与成型鼓22的旋转运动相联接从而形成这个部件。

在初始部件已经被敷贴于轮胎成型鼓组件22上之后，则组件随后就可以被传送至一中间工作站12，在其中将胎体帘布层44和胎圈45敷贴于成型鼓22上。这些可使用帘布层44的条或叠层和预成型的胎圈45来敷贴，或者，另外，帘布层44也可使用一帘线布置机构80来产生，如图3A、3B和3C中所示。在使用这种机构时，帘布层帘线42A被精确地布置于成型鼓22上，覆盖着一橡胶帘布层涂层和先前所敷贴的胎体部件。如同所示，帘布层帘线路径被按照非常迅速且准确的方式非常精确地定位于轮胎成型鼓上。一旦帘布层帘线42A定位好，就可将一附加弹性体帘布层涂层敷贴于帘布层帘线42A上方，并且环状胎圈芯45随后就可定位于胎体组件4上。

整个组件22随后就被移至下一个成型站或工作站13，在其中可使用如前所述的涂抹或条敷贴方法或者通过使用由更多敷贴装置敷贴的弹性体层，优选地通过敷贴新形成的弹性体缠绕条，来将楔形垫胶47、附加胎圈包布48和胎侧49部件敷贴于胎体子组件4上。在敷贴了胎侧49之后，则在示例性工作站14、15处，将最终弹性体部件如带束层1、2、敷面层6和胎面7敷贴于位于环形成型鼓22上的胎体组件4上。然后，在硫化站处，将带有胎体4和胎面带束层补强结构3的整个成型鼓组件22从可移动式台车60上拆下。如图1中所示，台车60然后就被装载上一空成型鼓22并横向运动回到模块10的开始工作站11中以返回至下一轮胎成型，由此其将被规定路线以便再次穿过系统10以成型一第二轮胎胎体4和胎面带束层补强结构3。

在成型胎体4和胎面带束层结构3的这种整个过程完成的时候，同时对生胎200进行硫化。

继续参看图1，模块10连同台车60机构一起按照程序工作以便不仅成型胎体4而且还成型一特殊胎面带束层结构3。在带束层工作站15处，带束层1和2被敷贴于位于可分离式成型鼓22上的胎体组件4的外周表面上，如图所示。在敷贴了第一宽带束层1和敷贴了第二窄带束层2之后，在工作站15处将一隔离胶5敷贴于第一带束层1的每个边缘上。如果需要，可以提供一可选的敷面层工作站6，在其中沿圆周方向将具有基本上0°或很小角度的敷面层6缠绕并覆盖于位于下方的带束层结构1、2上。一旦这些部件1、2、5和6都被布置于胎体4的外周表面上，就将胎面7敷贴于所有位于下方的部件之上，如图所示。一旦胎面7新被挤压出，就在其仍保持很热的情况下将其作为一个环状条或作为螺旋缠绕的多个条进行敷贴以形成一未硫化的胎面部件7，这就完成了胎面带束层补强结构组件3。假定需要相同的轮胎尺寸或型式，则在这个最终工作站14处，成型鼓22被从台车60上拆下，并且台车60接收一新的空的可分离式成型鼓22并在轨道20A上沿着预定路径20沿侧向移回，以便重复下一个轮胎成型组件的过程。如果需要一不同尺寸的组件，则将访问成型鼓分级区域30，并且通过拆下初始成型鼓22并用一具有所需不同尺寸的第二成型鼓22来代替它，就将提供一特定成型鼓22。

一旦胎面带束层组件3完全形成，则包括胎体4和新形成的并且优选地仍保持很热的胎面带束层补强结构3在内的位于可分离式成型鼓22上的整个生胎200就被从台车60上拆下，并且被送至一位于位置140处的敞口分段模具50。如图5和6中所示，在2003年四月17日提交的美国序号为10/417,849的“用于在一自锁式轮胎模具中硫化轮胎的方法”中描述了一种自锁型模具，其在此全部引入作为参考。在透视图中示出的这种模具50具有一已被拆下的顶板52，并且各段54沿径向膨胀以便接受带有安装于其上的胎面带束层补强结构3和胎体4的成型鼓22。一旦如图7中所示被插入敞口模具50中时，随着轮胎成型鼓组件22和各段54沿径向向内收缩，压着仍保持很暖的胎面7，压着模具50的模56的胎面形成表面，模具50的顶板52就被封闭，如图7中所示。

如图7中所示，安装于成型鼓组件22上的胎体4和胎面带束层结构3现在已经被从台车60上拆下，其可被插入模具50中，并且空台车60容放着一空的可分离式成型鼓22并被移回至初始工作站11以便接收下一个轮胎成型的指令。

在模具50的顶板52敞开时，带有安装于其上的胎体4和胎面带束层组件3的整个成型鼓组件22就可直接插入模具50中。由于模具的胎面模形成段的上部55附连于顶板52上，就使得这点可以实现。这就允许整个生胎200能够直接装入模具50中并使得胎体4和胎面带束层组件3保持就位。一旦插入模具50中，模具50就可被关闭并锁定，并且通过向成型鼓组件22施加内部压力而将胎体子组件4膨胀，而且还将胎面7压入模具50的内表面中。一旦这点完成，就可将模具50加热加压至硫化模具温度和压力，并且模具50随后将完成被封装于模具50中的轮胎200的全部硫化过程。当模具50完成热硫化周期时，其就准备好将模敞开并且将轮胎拆下。在这点上，模具50敞开，各个模段54沿径向膨胀并且带有安装于其上的轮胎的成型鼓芯22被从模具50拆下。

参看图4A、4B、4C、4D和4E，为了更好地理解本发明，必须明白胎体成型鼓芯22可沿径向膨胀和收缩。如图4A中所示，当成型鼓22沿轴向向外膨胀时，内部机构21可沿径向向内折叠。当成型鼓22在两端处沿轴向向内运动时，图中示为互锁三角21A、21B、21C的胎侧支承机构沿径向向外运动，一直到在一个完全关闭的位置中，这些机构21A、21B和21C几乎完全地沿径向延伸，如图4C中所示。结果，在轮胎成型过程中，一还至少在胎冠区域中得到局部补强的弹性体外包层23被安装于这些胎侧支承结构21上方，如图4D中所示。这就产生了一总体上为刚性的成型表面，所有的胎体部件可在该成型表面上制作。如前所述，成型鼓22为轻便型，其可在这种沿径向膨胀的情况下从台车60上拆下并且然后可直接被传送至模具50中以进行硫化，如前所述。然而，一旦完成这点时，轮胎200必须被拆下，并且如图4E中所示，这通过简单地使向下拉着胎侧支承件21的轴向端部向外膨胀就可实现，而支承弹性体外包层23可沿径向收缩以便使得轮胎200可在轮胎分离工作站32处从轮胎成型鼓组件22上拆下。

一旦这点完成时，轮胎成型鼓22就可回到台车60上以便进行第二次轮胎成型，其将由传送装置拾取并且安放于台车60上或者直接移至一台车机构60，由此其将重复成型一个第二轮胎的过程。轮胎成型鼓22在2003年三月14日提交、序号为10/388,773、标题为“可沿径向膨胀的轮胎成型鼓及用于形成轮胎的方法”的专利申请中进行了更详细地描述，并且其内容在此全部引入作为参考。

如图1中所示的自动模块10允许生产少至一个轮胎的轮胎制造批量，而同时又能在不同工作站处生产其它轮胎尺寸。软件包与每个工作站通讯特定轮胎成型所需的橡胶量、部件的形状或轮廓和类型。当成型鼓22前进至工作站前方时，就在适当位置处将适当材料敷贴于胎体成型鼓22或先前所敷贴的部件上。所有这些功能可与轮胎200的硫化同时进行。这些部件一旦形成后，就会产生一完整的轮胎胎体4和一完整的胎面带束层补强结构3。

本发明优于现有技术发明的一个优点在于胎面带束层子组件3和胎体4被直接插入一模具50中，同时新形成和位于轮胎成型鼓22上，由此模具50在轮胎组件上按照这种预成型方式被封闭以便使得其被直接硫化于模具50中。然后独特的自锁式模具50被打开以允许该特定轮胎尺寸的整个胎体4和胎面带束层3被插入模具50中而同时安装于其成型鼓22上。然后模具50被封闭并且加热以便进行一硫化过程，该硫化过程可通过常规蒸汽方法、利用电磁场的感应硫化方法或其它方法进行。一旦完成硫化周期，模具50就被打开并且位于成型鼓22上的硫化轮胎被拆下。在这些全部完成的同时，另一个轮胎200就沿着预定路径20在系统10的不同工作站处利用一可分离式成型鼓22在台车60上连续地进行制作。

如图1中所指出所示，这允许很方便地制作从很小的生产过程开始的批量。然而，其需要分级区域30提供多种用于成型可附连于台车60上的各种尺寸的胎体的成型鼓。成型鼓22分级区域30提供了成型鼓22的现成供应以用于进行轮胎制造。这意味着可以对一天的轮胎生产进行计划，其中可以成型各种批量和轮胎规格而不会存在更换轮胎尺寸所需的任何停工期。常规的高产量、高容量轮胎生产线需要大量的停工期来在轮胎成型站处为不同的部件更换模具并重置所有的成型规格。在常规型第一和第二级轮胎成型系统中情况尤其如此。本发明保证可以进行这种更换而无需停工期。尽管图1和2的实施例示出了通常将可适用于客车和轻型卡车轮胎、以及飞行器、中型卡车、摩托车和越野车的轮胎的示例性轮胎成型制造过程或模块10，但必须理解，可以提供附加的工作站，并且这些工作站可在轮胎成型制造过程中用来添加其它部件，而不会危害轮胎成型的整体灵活性，如前所述。应当理解，附加部件可在正在成型选定特定轮胎时使用或不使用。时常地，许多轮胎需要在其它轮胎中为可选的部件，并且因此成型可能不同。本发明允许这种轮胎装配来处理这种变化，并且部件在生产线上的行进提供了快速的轮胎成型能力。

本发明与现有技术的轮胎制造过程相比令人感兴趣的区别之一在于其考虑在部件仍很热时将其敷贴于成型鼓上，并且尽管这些热部件在胎体成型和胎面带束层组件工作站处新生产出来，它们随后仍然在很热时直接被放于一模具中，模具被封闭而所有部件保持其自身的热不会形成并且随后直接确定路线。这样就具有一个极大的优点，即可以提供部件材料而不会在硫化之前喷出部件之外或者引起被称作硫的粉状物质浸出部件之外。在历史上，轮胎由条制成然后储存起来。这些条放置一段时间后，材料就倾向于喷出至表面或者使得硫或者其它部件浸出至表面。这就产生了轮胎可能会由于各种部件的新鲜度的变化而在制造过程中存在问题的情况。本发明保证了大致尽可能新鲜地敷贴橡胶材料，优选地不带搭接或对接接头。换句话说，当它们被放置于模具中时仍然保持暖热。这样就没有机会因子组件储存和处理而产生污染或变形。这就大大改进了成品的制造质量并且保证了各个部件在敷贴时将得到适当地布置和适当地混合。而且，由于材料保持热状态而并非象此前的方法中那样有意进行冷却以便储存，因而就能节省能量。

参看图2，示出了本发明的第二实施例，其中轮胎制造模块100包括两个沿着一预定路径110横向运动的台车60。如所示，台车60A、60B可将胎体部件如前所述在不同工作站11至13处敷贴于轮胎成型鼓22上，并且随后当台车60A向着预定路径110的中央位置前进时，成型鼓22可被拾取并传送至一第二台车60B。然后台车60B可沿着线路110的剩余部分运动，停靠于多个工作站14至15处，敷贴带束层1、2、敷面层6和胎面7以便完成胎面带束层结构3。这些部件可在台车沿一个方向向外运动时在台车60A、60B的一侧或两侧上进行敷贴，并且可在台车返回时敷贴其它部件，一直到其到达中央传送位置111为止。一旦整个胎体4和胎面带束层组件3被敷贴于可分离式成型鼓22上，台车60B就到达一具有一传送装置160的硫化站150，传送装置160可拾取安装于可分离式成型鼓22上的胎体4和胎面带束层3并且将其直接送至一模具50中。当成型鼓22正被传送时，其绕着其旋转轴线做枢轴转动大约180°至敞口分段模具50，在其中从一水平面绕枢轴转动至一垂直平面然后被移至模具中，由此模具50在组件上封闭并硫化轮胎200。当这正在进行时，一空成型鼓22被放回至台车60A上并且其进行继续成型下一个轮胎组件的过程。当这正在进行时，第二台车60B继续按进度敷贴部件。在这个实施例中，使用了两个台车60A和60B和三个成型鼓22，而当其它两个台车60A、60B正在接收成型鼓22并且正在连续地进行敷贴部件的过程时，一个带有装配轮胎200的成型鼓22在进行硫化。这类似于一个变戏法者在玩三个球。在轮胎成型过程中一直都有持续的运动和持续的活动正在进行，以便在整个模块10处可生产连续流程产品。

当使用弹性体条敷贴部件时，这些条作为新形成的带被敷贴于被旋转的成型鼓上。这种装配方法的一个优点在于进行了软件编程以便使得沿着预定路径20、110的运动可增量地前进，因此当轮胎成型鼓22正在旋转时，这些条就被均匀地敷贴于成型鼓或胎体胎冠上。这就保证了台车60、60A、60B的整个侧向运动使得当台车如图1和2中所示运动时，部件敷贴器能够在特定位置处简便地敷贴各条。这种增量运动可由软件进行精确地控制，并且使得能够沿着预定路径在任意位置处敷贴多层条以便改变厚度。这种装配方法被认为在轮胎成型方面非常独特并且迄今为止并未不为人知。

尽管在形成处进行敷贴的这些部件无疑地会在新鲜度方面产生极大的制造优点，但另外还有一个优点在于部件材料能够以相当大量的形式提供至每个工作站。部件材料的制造由于不需要储存，因而不需要使用进行保存所需的处理辅助手段如防老化成份和硫化促进剂，这就大大减少了材料成本。而且，可以省除在轮胎成型中常见的许多部件处理设备。因此，中间部件的库存可以降至非常低的数量，并且在弹性体部件的情况下，这些中间物品的储存实际上可以省除。这种非常紧凑、设备占地面积得以降低的轮胎成型模块大大减少了需要作为部件储存的原料的吨数，并且省除了此类辅助装置如备品架和手推车，大大减少了支承它们所需的人力和维护费用。

Claims (21)

1.一种用于由多个轮胎部件制造一硫化轮胎的模块；这种模块的特征在于：

多个沿着一预定路径位于相隔开的位置处的部件敷贴器；

用于沿着预定路径运动的可移动式轮胎成型台车；

两个安装于可移动式台车上的可分离式轮胎成型鼓；以及

一轮胎硫化站，具有一个轮胎模具，用于在位于可移动式轮胎成型台车上的其它可分离式轮胎成型鼓正在敷贴轮胎部件时，对安装于可分离式轮胎成型鼓之一上的已装配轮胎部件进行硫化。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，这些部件敷贴器中的一个或更多包括一用于在敷贴器的位置处成形轮胎部件的装置。

3.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所敷贴的部件包括：一内衬层、一对胎圈芯、一帘布层、一对胎侧、一对胎圈包布、一个或更多带束层和一胎面，以及可选的楔形垫胶、三角胶芯、敷面层、底衬、隔离胶和弹性体嵌件。

4.根据权利要求1所述的模块，其特征还在于，一用于将可分离式轮胎成型鼓传送至轮胎模具的装置。

5.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，用于传送的装置包括一用于将硫化轮胎从模具上取出的装置。

6.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，轮胎硫化站包括一感应硫化装置。

7.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，一个或更多部件敷贴器在台车沿着预定路径运动时将弹性体条敷贴于旋转中的轮胎成型鼓上。

8.根据权利要求7所述的模块，其特征在于，这些部件敷贴器包括一个或更多挤压机以便将部件成形为条。

9.一种用于由多个轮胎部件制造一硫化轮胎的模块；这种模块的特征在于：

多个沿着一预定路径位于相隔开的位置处的部件敷贴器；

两个用于沿着预定路径运动的可移动式轮胎成型台车；

三个安装于可移动式台车上的可分离式轮胎成型鼓；

一轮胎硫化站，具有一用于移动可分离式成型鼓的拾取和传送装置、一用于接收和硫化位于轮胎成型鼓上的已装配轮胎部件的轮胎硫化模具、以及一硫化轮胎拆除站；以及

其中，可分离式轮胎成型鼓可被传送至第一台车、第二台车和轮胎硫化站或者从它们送出。

10.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，这些轮胎部件敷贴器中的一个或更多包括一用于在敷贴器的位置处成形轮胎部件的装置。

11.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，所敷贴的部件包括：一内衬层、一对胎圈芯、一帘布层、一对胎侧、一对胎圈包布、一个或更多带束层和一胎面，以及可选的三角胶芯、楔形垫胶、敷面层、底衬、隔离胶和弹性体嵌件。

12.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，轮胎硫化站还包括一用于在轮胎模具中硫化已装配轮胎部件的装置。

13.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，用于传送的装置包括一用于将硫化轮胎从模具上取出的装置。

14.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，轮胎硫化站包括一感应硫化装置。

15.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，一个或更多部件敷贴器在第一和第二台车沿着预定路径运动时将弹性体条敷贴于旋转中的成型鼓上。

16.根据权利要求15所述的模块，其特征在于，这些部件敷贴器包括一个或更多挤压机以便将部件成形为条。

17.一种用于由多个轮胎部件制造一硫化轮胎的模块；这种模块的特征在于：

多个沿着一预定路径位于相隔开的位置处的轮胎部件敷贴器；

一轮胎硫化站，具有一个用于硫化轮胎的轮胎模具和一用于进行硫化的装置，沿着预定路径位于一个或更多部件敷贴器之间。

18.一种制造和硫化一轮胎的方法，其特征在于以下步骤：

在沿着一预定路径的相隔开位置处将轮胎部件敷贴于位于一个或更多可沿着预定路径运动的可移动式轮胎成型台车上的可分离式轮胎成型鼓上；

在已装配的轮胎部件安装于可分离式成型鼓之一上时将其安放于一沿着轮胎和预定路径设置的轮胎硫化模具中；

在一个或更多带有可分离式成型鼓的台车正在敷贴轮胎部件时对模具中的轮胎进行硫化。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，敷贴轮胎部件的步骤包括在敷贴部件的位置处成形一个或更多部件的步骤。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，成形步骤包括挤压弹性橡胶条的步骤。

21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于以下步骤：

在硫化了所述轮胎之后，将硫化轮胎从可分离式轮胎成型鼓上分离。

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