CN1659016A - 用容积控制来制造轮胎加强结构的装置 - Google Patents

Abstract

一种制造轮胎加强结构的装置，所述加强结构包括彼此基本上平行布置的帘线，所述装置与基本上环形的模型共同使用，通过沿着所需的轨迹并排铺设帘线从而在模型上渐进地构成所述加强结构，该轨迹为所述模型的表面上的帘线的轨迹，所述装置包括组装器(5)组装器(5)，其包括接收帘线(2)的入口、橡胶涂覆腔(50)、用于在橡胶涂覆腔中传送弹性合成物的容积泵、和用于输出条带(20)的出口，该条带包括通过所述合成物结合在起的帘线，用于铺设所述条带的装置(4)包括参考框架，所述模型的安装位置相对于该参考框架已知。

Description

用容积控制来制造轮胎加强结构的装置

本发明涉及轮胎的制造。更确切地说，涉及铺设帘线以构成轮胎的加强结构。更具体的是，本发明提供了一种装置，其可以在一模型上制造该加强结构，该模型接近于或等于轮胎内腔的形状，即基本上环形的形状，在其制造过程中支撑轮胎坯件。

在该技术领域中，已知在轮胎组装过程中一体地制造轮胎加强结构的方法和装置。这就意味着是不使用如加强件帘布层的半成品，而是在制造轮胎的过程中使用单一的一卷帘线在原位制造一个或者多个加强结构。

在这些方法和装置中，美国专利US4,804,436提出了一种由单一帘线来制造加强结构的方法。该方案特别适用于帘线在胎面下制造加强结构。

已知如何通过条带制造轮胎的加强结构，该条带由彼此平行的且嵌在例如胶料的弹性合成物(elastomeric composition)中的加强帘线构成。这种条带被切割成多段，这些段都彼此邻近地铺设到一需要这种结构的制造支撑件上，以制造轮胎设计者想要的轮胎加强结构。在通过条带制造加强结构的不同方法中，可以参见美国专利US1 728957，在该专利中说明了制造条带、然后将条带切成多段、再将条带布置在基本上环形的模型上的方法，从而确保了条带段中相邻帘线之间的节距尽可能地不变。

然而，由条带制造加强结构的技术没有很多工业上应用，因为一方面没有使用帘布层进行生产那样的生产率，另一方面没有从单一帘线制造技术的适应性和精确性。当希望根据在制造过程中提供较少或者根本不提供未硫化产品的技术制造轮胎时，重要的是能够以很高的精确度铺设构成要制造的轮胎的加强结构和未硫化的橡胶产品，该很高的精确度涉及到在模型上铺设材料的数量和他们的位置。

本发明的目的是提供一种方法和设备，其可以通过在一制造模型上进行铺设来制造轮胎加强结构，且布置精度高、效率高，通过使用这种尽可能简单的方法可以保证很好地工业上的耐久性。有利的是，该制造模型的形状接近于要制造轮胎内腔的形状。

本发明提供了一种制造轮胎的方法，该轮胎包含一加强结构，该加强结构包括彼此基本上平行布置的帘线，这种方法使用基本上环形的模型，所述加强结构渐进地铺设到该模型上，该方法包括下列步骤：

成形一组彼此基本上平行的帘线，每组都具有多条帘线，

通过弹性合成物将帘线结合在一起以形成条带，

沿着预定的轨迹将所述条带铺设到所述模型的表面上，

其中，为了形成单位长度的条带，所使用的所述合成物的单位数量是根据在轮胎制造过程中将所述单位长度的条带铺设到模型之后所述单位长度的条带所占份额决定的。

本发明还提出了一种用于制造条带以及通过容积控制将条带铺设到一模型上的装置，该条带用于制造轮胎的加强结构。该装置用于制造轮胎的加强结构，所述加强结构包括彼此平行布置的帘线，所述装置与基本上环形的模型共同使用，通过沿着所需的轨迹并排铺设帘线从而在模型上渐进地构成所述加强结构，该轨迹为所述模型表面上的帘线的轨迹，该装置包括：

一组装器，其包括一接收帘线的入口、一橡胶涂覆腔、一用于在腔中传送弹性合成物的容积泵、和一用于输出条带的出口，该条带包括通过所述合成物结合在一起的帘线，

一用于铺设所述条带的装置包括一参考框架，所述模型可相对于该参考框架安装在一已知位置，该铺设装置包括一压头和一滚压部件，该压头具有一用于条带的引导通道，该滚压部件与所述模型共同作用，该装置包括至少一个执行器，其用于相对于参考框架引导所述压头。

在一特定实施例中，装置可以使条带从一层翻转到另一层地被铺设到所述模型上。

首先需要指出的是，在本文中应该全面地理解术语“帘线(thread)”，其包括单一丝线、复线、例如缆线和纱线的集合、或组成一起的少量缆线或纱线，不管材料的天然特性，也不管帘线是否事先涂覆有例如橡胶的弹性物。术语“条带(strip)”用于表示通过一未硫化的橡胶基料结合在一起的多个平行帘线。术语“段(portion)”表示通过切割一定长度的条带得到的一条带段。一条带段能够进行多个弧段的帘线铺设。“弧段”表示帘线的限定长度，其作为硫化后成品从轮胎的一点延伸到另一点。“轨迹”表示成品轮胎上一弧形精确轨迹。在轮胎整个圆周上铺设一组弧形就形成一加强结构。在这里限定的一弧形段可以形成胎体加强结构的一部分或胎冠加强结构的一部分或其他形式的加强结构。

根本地，本发明涉及铺设帘线条带连续段的方法，在结构上尽可能地接近于最终成品的结构。加强结构是否通过模型的多个连续转动而制成，或是连续铺设的段是邻接铺设还是相反地在他们之间间隔一定距离地铺设不是重要的。条带段在制造模型上的铺设根据轨迹进行。在模型的外表面限定了轮胎的内表面的情况下(特定的但非限定性)，其限定了轮胎的内腔，条带段的铺设轨迹与轮胎上一弧段帘线的轨迹一致。

当位置、定向或方向被用“径向、轴向、圆周地”等词限定时，或当谈及半径时，将制造轮胎的模型或轮胎本身作为参考。该参考几何轴线是模型的旋转轴线。

根据本发明方法的一具体方面，通过容积控制方式获得单位量，其根据所述单位长度所占容积来估算分配的单位量。因此优选使用具有容积特性的挤压机。在一变形实施例中，可以控制重量，且针对重量的分配。一控制单元对所使用的单位数量的合成物和在模型上铺设的条带的单位长度进行同步控制。有利地，空间上处于固定位置的部件成形条带，然后将条带供应到铺设压头，至少部件的一个铺设出口可以相对于模型移动。由于可移动的部件重量轻，所以容易移动他们。优选地，计算在成形条带和铺设压头之间积聚的条带长度来控制所述单位数量。

根据本发明方法的另一个具体方面，通过在平面内移动铺设压头，该平面包括模型的旋转轴线，在模型持续转动中形成加强结构的改进的结构。为了获得在模型表面上铺设条带所需的所有相对移动，可以横向和平行于模型旋转轴线移动铺设出口，且使模型绕着其轴线转动，这些移动被适当地结合。可以设计一种控制方式，使单位数量合成物的控制可以通过铺设出口和模型之间的相对移动进行控制，反之亦然。有利地，单位数量的控制通过转动模型进行控制。优选的成形一横截面不变的条带，其中单位长度占的所述容积根据模型上表面的铺设半径以及在模型表面上单位长度所占的弧形角度确定。

根据本发明提出方法的一具体且没有限制的特征，为了通过弹性合成物结合帘线，所述帘线平行地导引到组装器中，该组装器包括成形腔，所述合成物在该成形腔中被传送，该组装器包括一条带出口。

结合示出了本发明装置的特定但非限制性实例的附图，说明书的其余部分将对本发明的各个方面进行清楚地说明：

图1是根据本发明装置的透视图；

图2是沿图1中箭头B方向的视图；

图3是图1中用标记5表示部件的详细放大视图；

图4是图1所示的装置在另一个操作阶段的透视图；

图5是沿图4中箭头C方向的视图；

图6是图1中用标记41表示部件的详细放大视图。

在图1中示出了一模型1，在该模型上持续地并且按照轮胎结构的要求铺设条带，所有这些部件构成轮胎结构。基本上为刚性的模型1可以例如是由多个件构成的刚性金属型芯，在欧洲专利申请EP1075928可以找到其说明。

使用的加强帘线2存储在设备的上部，例如一组卷轴上，每个卷轴都安装到一心轴上，该心轴构成支架的一部分，该支架用于存储与条带中的帘线一样多的帘线卷轴。帘线2导出装置(pay-off device)(为了简化附图，未示出)使帘线2动作，从而供应帘线到制造轮胎加强结构的装置中。该帘线2导出装置优选地包括与卷轴一样多的电机，每个电机使一个帘线2动作。该帘线2导出装置使帘线2在可很好地控制的张紧下动作，例如尽可能地降低张紧。

基本上，该装置适当包括一组装器5和一铺设压头4。该组装器5包括一进口51(参见图3)，单个帘线2单独地经过该进口(示出在附图1，3和4中)。该组装器5包括一供料口53，用于导入未硫化胶料的胶条30，该胶条适用于将来的轮胎中条带使用。还可以看到所述胶条30缠绕在一卷轴3上。该胶条30输入到组装器5的供料口53中。组装器5包括一具有容积特性的传送装置，其被称为容积泵54。

根据本发明的一个特性，根据在模型上条带的位置正确地控制用于制造条带的胶料的数量。在这里说明的实施例中，通过一机械容积泵来执行该控制。该容积泵54例如是一个齿轮泵，如图所示，或是一个活塞泵。在美国专利US5655891中说明了活塞泵。

传送装置(还指“容积泵54”)可以将未硫化的胶条30传送到形成条带20的腔50中。组装器5包括一条带20的出口52。组装器5包括两个滚子56，条带20缠绕在两个滚子上。至少其中一个滚子56可以被电机57驱动旋转。

铺设压头4与模型1相对地布置。铺设压头包括一框架40，一支架41通过下面描述的方式安装在该框架上。支架41通过一枢轴42连接到一机架43上。由于枢轴42，如图6所示支架41可以以角度φ定向。铺设压头4还包括一滚压装置49，该滚压装置包括至少一个滚子47(两个相同的滚子可以更好地夹紧条带)。滚压装置49可以绕着轴线YY倾斜角δ。滚压装置49可以使条带20以一定压力施加到模型1上。机架43安装在一导轨44上，该导轨基本上平行于模型1的旋转轴线XX。导轨44本身通过两个滑块45安装在两个横杆46上，该两个横杆彼此平行且基本上垂直于所述导轨44。

在支架41中，一构架6安装在两个支撑60上。每个支撑60都包括一狭槽61，该狭槽与支撑60的轴线对中。条带20可以穿过该狭槽61移动，该狭槽为条带20提供了一导向通道。构架6可以相对于支架41转动至少180°。在支架41上的构架6安装以构成一翻转机构，并且是铺设所述条带的装置的一个具体的非限制性的实例，其包括一翻转条带的机构，能够使条带的表面翻转，其中该条带表面通过铺设压头与模型接触。

一切割条带的部件48与构架6结合一起，从而位于铺设压头4中，该部件例如是一闸刀(如在图6中所示的刀片，省略了反向的刀片)。

模型1被一轮毂架10支撑，该轮毂架包括一轮毂和必需的动力机构(motorisation)，模型1就附接在该轮毂上，动力机构使模型1动作，模型1的方位角α随时可控。至少在设备动作时，框架40相对于轮毂架10固定地安装，至少在装配操作的过程是这样(这里不说明有关模型1接近和移开的方法)。

支架41可以位于相对于模型1的任何所需位置(参见图1，2，4和5)。也就是说其可以相对于模型1径向移动(箭头F₂)，可以相对于模型1横向滑动(箭头F₁)，可以相对于模型1绕着轴线YY倾斜(角度δ)，且成角度φ。因此可以结合模型1的转动，在相对于模型1的任何所需的位置上铺设条带20，以确保根据所需的铺设轨迹进行的铺设。因此可以以相对于子午线平面CP的任何角度β铺设条带20，以形成任一角度β的加强结构，该角度还可以改变。

下面说明根据本发明装置的功能。

根据本发明的一个具体方面，该装置包括一单元，该装置用于控制模型的转动和压头相对于构架的移动和容积泵，所述单元具有这样的结构，使得单位长度的条带的合成物数量是在铺设在模型上的过程中单位长度的条带所占位置的函数，其中该合成物通过容积泵被输入到涂覆腔中。

根据本发明的另一个具体方面，该装置可包括一单元，该装置控制模型的转动和压头相对于框架的移动以及容积泵，所述单元具有这样的结构，使得单位长度的条带的合成物容积是铺设在模型上后单位长度的条带所占容积的函数，其中该合成物通过容积泵被输入到涂覆腔中。

从图1中可以看出，铺设压头41接近于将制成轮胎的右胎肩，通过刚性芯1可以想象将制成轮胎的形状，在该刚性芯上将构造轮胎。条带的自由端事先切成角β的形状并铺设到模型的表面上，通过滚子47将该自由端保持在将制成轮胎胎肩区域的所需点。自然地，铺设条带20所施加的材料必须可以使条带具有保持粘接的趋势。典型地，模型已经被涂覆有未硫化的橡胶，自然会与未硫化胶料30粘接。

该弹性合成物通过传送装置54被运送到成形腔50中。该传送装置54以一定压力地将未硫化的橡胶导入成形腔50中，使橡胶完全充满成形腔50。同时所有的帘线2经过成形腔50，一被控容积的橡胶被导入成形腔50中。由控制单元提供的用于控制的基本参数是模型1的转动。而且，相对于模型1移动铺设压头4的装置自我控制，从而根据被制造轮胎的结构产生一特定铺设轨迹，该装置的功能将在下面说明。因此可以随时知道条带铺设的半径，从而在给定条带结构的情况下，可以计算铺设模型的容积，该条带结构由轮胎的结构决定。还可以知道加强帘线本身所占的容积。

通过模型1的转动，且考虑已知的外形尺寸和铺设压头41的移动，以及在处理的材料(在成形腔50和条带与模型1的结合点之间存在条带的材料)，从而控制单元确定进入成形腔50中的橡胶的容积。同时，帘线2运动，与这部分相同体积的橡胶被移动到成形腔50之外。于是在出口52出现的条带20包括所有的平行的未绕卷的帘线2和可控数量地注入橡胶30。条带20本身通过滚子56和电机57提供动力，从而以一基本上不变张紧状态移动出腔50之外。

在组装器5和铺设装置4之间可以看到一个补偿区域，在该区域中积累一定(已知)长度的条带。这样可以确保不会影响组装器5的基本上连续操作以及铺设压头4的基本上间断的操作，从而可以相对于模型1的速度变化可平滑地成形条带，关于这个上面已经说明了，其是控制单元提供的用于控制的基本参数。

为了可以避免操作中移动的有害影响，优选测量实际使用的条带的长度，不依赖于连续地计算被制造的条带长度的控制参数。一优选独立于该滚子或者多个滚子47的测量滚子(未示出)，具有一个编码器，通过该编码器可以精确地知道任一时刻铺设到模型1上的条带的长度。这可以调节条带制造中实际铺设到模型1上的数量。

芯1被转动(角α)且支架41可以相对于模型移动。支架从右到左平移(箭头F1)以到达虚线所示的位置，这些都是同步进行的。同时支架41移动一与轮胎胎面下制造的加强结构宽度相应的宽度，芯1被驱动转动一弧形α。在这些移动过程中，条带20通过滚压滚子47被施加到模型1上。在移动的最后，与铺设压头成一体的闸刀切割条带，同时形成与条带末端所需角度一致的角度。这个角度与下面部分边缘必须成形的角度一致。因此在两个连续段中没有浪费材料。

为了实现自动操作，条带持续地与铺设压头4接合。一在切割条带后条带自动进给装置(未示出)使条带的自由端在切割后能再次与滚压装置49接合，从而可以再次位于模型1上并且压在模型上。该控制单元不断地知道条带积累的长度和未定位条带的长度，从而能够在单位长度的条带合成物整个数量的容积控制中考虑在处理的材料。

逐渐地，所需数量的条带段铺设到该模型上，例如彼此邻近地铺设，且渐进地覆盖制造模型的整个圆周。通过这里说明的条带的成形，条带中所有帘线之间的节距是常数。最后，可以布置成在邻近的帘线之间设置相同的节距或不同的节距，这些邻近的帘线是从两个不同的条带出来的。

具有多少条带段，就需要转动多少次模型1进行铺设条带20段的操作，以制造完整的加强结构，或一旦铺设压头与将制成轮胎的左胎肩结合，就回位到相对侧的肩，而不需要中断模型1的转动，从而一旦铺设压头再次与右胎肩结合就铺设另一条带段。该装置足以在两个定位段之间留下一间隔，该定位段与在连续转动中将要铺设的条带段整数量一致。

为了从一层过渡到下一层(换句话说，从一帘布层过渡到下一帘布层)，根据本发明特定的且有利的特征，具有一转动装置，其与铺设压头成一体。该转动装置足以使构架6转动180°，并准备为下一层铺设条带20。然后重复上述的操作运动，除了从左到右动作代之以从右到左的铺设。这在图4中已经说明了。

在一具体应用中，本发明可以制造包括许多弧形段帘线的加强结构，该弧形段帘线通过连续铺设条带邻接段而获得，该条带段通过切割而制成。在又一具体情况中，所述加强结构形成位于胎面下的带束层的一部分。在另一具体情况中，所述加强结构形成胎体的一部分，至少为胎边的一部分。

本发明可以成组地铺设加强帘线，该加强帘线形成一条带，其铺设精确度好于目前现有技术提及的由条带制造的技术。而且，由于本发明具有条带翻转装置，可以很快地改变加强帘线的角度从而从一层过渡到下一层，不会降低根据本发明装置的制造速度，也不会浪费材料。

Claims (15)

1、制造轮胎的方法，该轮胎包括加强结构，该加强结构包括基本上彼此平行布置的帘线，该方法使用基本上环形的模型，在该模型上渐进地形成所述加强结构，该方法包括下列步骤：

形成一组多根帘线，这些帘线布置成基本上彼此平行，

通过弹性合成物将帘线结合在一起以形成条带，

沿着预定的轨迹将所述条带铺设到所述模型的表面上，

其中，为了形成单位长度的条带，所使用的所述弹性合成物的单位数量是根据在轮胎制造过程中将所述单位长度的条带铺设到模型之后该单位长度的条带所占份额决定的。

2、根据权利要求1的方法，其中：该所使用的单位数量是通过容积控制而获得的，而该份额是根据所述单位长度所占的容积计算的。

3、根据权利要求1或2的方法，其中：成形具有不变横截面的条带，其中该单位长度所占的所述容积是根据在模型表面的铺设半径和由该模型表面上单位长度所占的弧度来确定的。

4、根据权利要求1到3中任一个的方法，其中：所述条带由设置在固定空间位置部件形成，其中所述条带被供应到一铺设压头，该铺设压头的至少一个铺设出口可以相对于模型移动，且通过考虑在成形条带和铺设压头之间积累的条带长度来控制所述单位数量。

5、根据权利要求4的方法，其中：通过在平面内移动铺设压头，可以在转动所述模型的同时渐进地形成加强结构，其中该平面包括模型的旋转轴线，而单位数量的控制是通过模型的转动控制的。

6、根据权利要求1到5中任一个的方法，其中：为了通过弹性合成物结合帘线，所述帘线被平行地导入一组装器中，该组装器包括一成形腔，在该成形腔中传送所述合成物，该组装器包括一条用于条带的出口。

7、根据权利要求1到6任一个的方法，其中：所述加强结构包括多个帘线弧形段，该加强结构通过连续地铺设邻接的条带段而获得，该条带段通过切割条带而获得的。

8、根据权利要求1到7任一个的方法，其中：所述加强结构形成位于帘线下面的部分带束层。

9、根据权利要求1到7任一个的方法，其中：所述加强结构形成部分胎体。

10、一种制造轮胎加强结构的装置，所述加强结构包括彼此基本上平行布置的帘线，所述装置用于与基本上环形的模型(1)共同使用，通过沿着所需的轨迹并排铺设所述帘线而在模型上渐进地构成所述加强结构，该轨迹为所述模型的表面上的帘线的轨迹，所述装置包括：

一组装器(5)，其包括一接收帘线(2)的入口、一橡胶涂覆腔(50)、一用于在腔中传送弹性合成物的容积泵、和一用于条带(20)的出口，该条带包括通过所述合成物结合在一起的帘线，

一用于铺设所述条带的装置(4)包括一参考框架，所述模型可相对于该参考框架安装在一已知位置，该铺设装置包括一压头和一滚压部件，该压头具有一用于条带的引导通道，该滚压部件用于与所述模型共同作用，该装置包括至少一个执行器，该执行器用于相对于参考框架引导所述压头。

11、根据权利要求10所述的装置，包括一单元，该单元用于控制模型的转动和压头相对于框架的移动以及容积泵，所述单元构造成使得单位长度条带的合成物数量是在模型上铺设单位长度的条带过程中该单位长度的条带所占位置的函数，其中该合成物通过容积泵被输入到涂覆腔中。

12、根据权利要求10所述的装置，包括一单元，该单元用于控制模型的转动和压头相对于框架的移动以及容积泵，所述单元构造成使得单位长度条带的合成物容积是在模型上铺设单位长度的条带后该单位长度的条带所占容积的函数，其中该合成物通过容积泵被输入到涂覆腔中。

13、根据权利要求10所述的装置，包括条带长度补偿区域，该区域位于组装器(5)和铺设装置(4)之间。

14、根据权利要求10所述的装置，其中：铺设所述条带的装置包括一用于切割条带的部件(48)。

15、根据权利要求13所述的装置，其中：铺设所述条带的装置包括一翻转条带的机构，该翻转条带的机构可以使条带表面翻转，从而通过铺设压头与模型接触。

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