CN1817625A - 用于检测弹性条中的外露金属帘线的方法与设备 - Google Patents

Abstract

一种用于检测金属帘线增强弹性体条(17)的切割端中的外露且部分分离的金属帘线(17)的方法与设备包括以下步骤，输送与切割条(17)，分离切割端，使所输送的切割条(17)经过传感装置(40)的检查以便检测任何外露且部分分离的金属帘线或丝。优选的传感装置(40)包括一对间距紧密的导电辊(41、42)，电源连接于辊(41)或(42)之一上。当外露的丝线(26)接触两个辊(41)和(42)时，电路就被闭合从而给出外露帘线状况的指示。

Description

用于检测弹性条中的外露金属帘线的方法与设备

技术领域

本发明整体上涉及轮胎的制造，更具体而言涉及轮胎用金属帘线增强帘布层或带束层结构的切割、拼接与装配。

背景技术

轮胎用带束层或缓冲层结构由形成于条中的帘线增强弹性体或橡胶帘布层或层制成。这些帘线大致互相平行并且均匀隔开由通常称作“铆件”的弹性体或橡胶材料所占据的距离。橡胶或弹性体在其制造期间未被硫化并通常具有粘性，并且其因此容易变形并粘附于自身。

带束层与缓冲帘布层的帘线通常为金属性，将黄铜或带涂层的丝线绞合形成帘线。

美国专利公报US2003/0141021A中描述了带束层或缓冲条的制造。带束层或缓冲条通过以角度θ切割具有沿纵向的增强帘线的橡胶材料的连续卷而制成。切割件呈平行四边形的形状，其具有三角形前尖和三角形尾尖。分离式条被输送至拼接台上，尾尖与前尖在拼接台上对接在一起以便形成使所有帘线以切割角度θ定向的连续条。

在轮胎用带束层的制造过程中，这些条被切割并拼接至预定宽度以便形成带束层。轮胎中的每个带束层一般具有不同的带束宽度并且每个相继的层的帘线相对于邻接层反向定向。通常使用两个层，有时使用三个或四个层。历史上带束层总是成对，但是在现代轮胎中并非总是如此。带束层限制了子午线轮胎中的底层子午线胎体帘布层的增长。子午线轮胎的帘布层帘线相对于轮胎中心面成约90°的角度。带束层的帘线通常成17°至25°定向。斜交轮胎使用两个或两个以上胎体斜交帘布层，所述斜交帘布层的帘线一般处于50°与65°之间并且在相邻层中反向定向。它们使用缓冲层代替带束层，这些缓冲层的帘线角度通常为40°至65°并且在相邻层之间反向定向。对于本发明的用途，本发明的使用并不取决于带束层或缓冲层的类型，并且在一些应用中本发明可以用于将要示出的子午线胎体帘布层。

轮胎构造中的一个主要目标就是成型具有高度均匀性的轮胎。制造这些帘线增强条并将切割条应用于轮胎成型鼓上必须按照均匀一致的方式来实现，以便确保所制造的轮胎达到最高标准。

现代轮胎成型具有极高的设备敏感性并且涉及高度自动化的成型操作。自动化成型的优点在于可靠的一致性和快速性。

难以自动操作的轮胎成型的一个领域就是随机的并且出现率极低的“刺出丝线(wild wire)”。在本文中使用时，“刺出丝线”就是部分与橡胶分离并因此从层或条伸出的位于带束缓冲层或胎体帘布层的切割端处的丝线或帘线。

在帘线中要比纺织或合成帘线中更可能发生刺出丝线。最可能的原因，就是，合成帘线当被嵌入热橡胶中时，易于松弛并且具有很小的残余应力或弹性复原性，这种残余应力或弹性复原性易于象弹簧一样将帘线从橡胶中拉出。然而，金属帘线可以保留一些残余应力或者类似弹簧的弹性复原性。这样，有时候，如果切割刀具切入帘线中，在一侧上刮掉橡胶材料并沿着切割的方向稍微牵拉帘线，那么在切割端处丝线的一部分就可能从层中弹出。类似地，如果切割刀具在帘线上方切割而不切断帘线，那么随着条的分离，帘线将会与最牢固地粘附于帘线上的条层保持在一起，从而将帘线从其它部分上拉出，导致“刺出丝线”。

人工或手动应用这种带束层的优点之一在于可以容易地观察并修复刺出丝线。优选的修复方法就是仅需去除刺出丝线并拼接带束层。这样就留下完美的带束层并且不会对轮胎的性能或均匀性产生有害影响。在带束层通过服务器应用的自动化成型中，设备可能不会检测到刺出丝线。在成品轮胎中发生刺出丝线可能不会产生问题，但是，如果这种丝线的端部指向不透气内衬层，那么帘线可能刺穿轮胎的胎冠区域中的内衬层并且可能导致轮胎随着时间的过去而缓慢漏气。在正常情况下，轮胎制造商最关心的就是不要出售不能保持空气的充气轮胎，因此就非常需要完全避免“刺出丝线”。现代轮胎成型设备特别是带束层接合器与服务器已经过设计以便使这种发生率最小化。现有技术的专利EP0649730B1；US 5,720,837；US 5,582,664；US4,976,807；US 4,961,813和US4,769,104均为用于形成带束层或将这种带束层应用于轮胎成型设备上的设备的代表性实例。

尽管如此，仍然存在出现带有“刺出丝线”的带来层的小概率，因此就需要简单且可靠的检测系统，这种检测系统将会向轮胎成型机或设备操作者发出存在“刺出丝线”的警报。

这种检测系统将会使得轮胎能够按照更自动且可靠的方式成型，同时提供了在线检查系统来用于防止将“刺出丝线”的轮胎处理为成品轮胎。

发明内容

公开了一种检测金属帘线增强弹性体条的切割端中的外露且部分分离的金属帘线或丝的方法。这种方法包括以下步骤：在输送装置上输送连续的条；基本上沿着平行于金属帘线的路径切割条；分离条的切割端；使所输送的切割条经过用于探测任何外露且部分分离的金属帘线或丝的传感装置；检测任何部分分离且外露的金属帘线或丝；向设备或操作者发出信号以便停止输送条；以及将弹性体条中的部分分离金属帘线或丝从弹性体材料上除去或重新连接至弹性体材料。

检测的步骤包括使条穿过两个紧密间距的辊，其中第一辊连接于电源上而第二辊连接于控制开关或计算机上。部分分离的金属线接触着两个辊以便闭合电路从而向控制开关或计算机发送电信号。传感器第一与第二辊相对于条长度和输送方向成90°或更小的角度平行定向并跨过条的整个宽度，并且相对于嵌入帘线定向成大于15°的角。

为了执行上述方法，公开了一种改进型金属帘线增强弹性体条切割与进给设备。这种设备具有用于沿纵向将条输送至轮胎成型鼓的输送装置、用于跨过条的整个宽度切割弹性体条以便形成带束层、缓冲层或帘布层部件的切割装置以及用于检测任何外露且与条的切割端部分分离的金属帘线或丝的传感装置。

用于检测的传感装置包括一对导电辊，所述一对导电辊包括第一辊与第二辊；连接于所述第一辊上的电源；连接于所述第二辊上的开关或信号装置，其中外露且部分分离的金属帘线或丝接触着所述第一、第二辊同时电路被闭合以便致动所述开关或信号装置。第一、第二辊间距紧密，但是带有间隙以便打开电路。电源为电池。辊可以为弹簧加载型以便运动至与输送机形成接触以及在切割条经过时离开所述输送机。

定义

“轴向”和“沿轴向”是指平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。

“胎圈”或“胎圈芯”一般是指轮胎的包括环形抗拉构件的部分，胎圈与将轮胎保持于轮辋上相关联，其由帘布层帘线缠绕或者锚定于帘布层帘线上并且成形，带有或不带其它增强元件如外护圈包布、胎跟加强层、三角胶芯或填充物、护趾胶和胎圈包布。

“带束层结构”或“增强带束层”是指由平行帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且左右帘线角度相对于轮胎的赤道面处于17度至30度的范围内。

“缓冲层或缓冲增强层”类似于带束增强层，然而，帘线层一般以与底胎体帘布层成大约相同的角度定向；一般来说，这些增强层存在于斜交轮胎中。

“斜交轮胎”是指胎体帘布层中的增强帘线相对于轮胎的赤道面成大约25-65度的角度从胎圈芯向胎圈芯对角地延伸跨过轮胎，帘布层帘线在交替的层中成相反角度延伸。

“胎体”是指轮胎帘布层材料和其它轮胎部件的层压制品，它们被切成适当长度以便拼接或已经拼接成圆筒形或环形形状。在对胎体进行硫化以便形成模制轮胎之前可以将其它部件加到胎体上。

“圆周方向”是指沿着与轴向垂直的环形胎面表面的周长延伸的线或方向。

“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过轮胎胎面中心的平面。

“内部”是指朝向轮胎的内侧，而“外部”是指朝向轮胎的外侧。

“内衬层”是指用于制造无内胎型轮胎的径向最内侧不透气层。

“侧缘”是指带束层的轴向最外侧边缘，其由平行于中心面并且沿着纵向方向与轴向最外侧边缘的外端相交的平面所限定。

“前端”是指沿输送方向最靠近输送机上的出料端的带束层部分的切割端部。

“径向”和“沿径向”是指沿径向朝向或背离轮胎的旋转轴线的方向。

“子午线轮胎”是指一种带束的或沿圆周方向箍紧的充气轮胎，其中从胎圈延伸至胎圈的帘布层帘线相对于轮胎赤道面放置的帘线角度介于65度与90度之间。

“尾端”是指沿输送方向离输送机上的出料端最远的带束层部分的切割端部。

附图说明

以下将通过实例并参考附图对本发明进行描述，其中：

图1为根据本发明的示例性设备的平面图；

图2为本发明的丝线检测装置和具有分离式丝线的切割弹性体条的放大透视图；

图3为图1的示例性设备的俯视图；

图4为图1的示例性设备的输送装置的示意性平面图；

图5A和5B为端视图，图5A为用于本发明的一对辊而图5B中示出了另一对辊。

具体实施方式

参看图1，示出了用于形成带束条的切割长度的示例性设备。这种带束条进给设备由VMIEPE Holland B.V.制造并且示例说明了本发明可以用于其中以改变设备来提供改进型检测方法的设备类型。所示的示例性设备具有用于将切割带束条的至少一侧调节至基准侧的装置，以下对其基本构造和操作进行简要描述而更多、更具体的描述见于美国专利5,720,837。

用于将带束条进给至旋转式成型鼓1的如图1中示意性示出的带束条进给设备包括两个可互换的供应卷轴2和3以便容纳带束材料。利用装置4和5将带束材料分别从供应卷轴2和3上解开，并通过输送装置6、7、8和6’、7’、8’将其输送至成型鼓1上。每个输送装置包括连续的辊式输送机6、6’、输送带7、7’和用于将带束条安装于成型鼓上的安装输送机8、8’。切割装置9、9’放置于每个辊式输送机6、6’上方以便将带束材料切成带束条。由输送装置6、7、8和6’、7’、8’供应的带束条逐一缠绕着成型鼓1，以便使得包括重叠带束条的包束成型于成型鼓1上。

带束设备包括测定装置10，其放置于从辊式输送机6至输送带7的过渡处。这些测定装置10测定带束条的至少一侧的形状。所测定的至少一侧的形状在比较装置(未示出)中与有关的基准侧的形状进行比较。为此，比较装置连接于测定装置10上并且优选地包括用于存储所测定的条的至少一侧的形状的第一存储器、用于存储有关的至少一个基准侧的形状的第二存储器，用于计算所测定的至少一侧的形状与基准侧的形状之差的计算装置以及用于根据所计算的差控制调节装置(未示出)的控制装置。这些调节装置根据所计算的差来将至少一侧的形状调节至基准侧。为了保持图的简单性，只示出了存在于上部输送装置6、7、8上的带束材料所用的测定装置10。然而，应当清楚，类似的测定装置可以存在于最下部输送装置上。

成型鼓1可以根据所要生产的充气轮胎的直径而具有各种不同直径。最小直径由实线表示，而成型鼓1的最大直径由虚线表示。为了容许制造直径大大不同的充气轮胎，成型鼓1的框架11构造成使得成型鼓可以互换地安装于其上。

图3示出了图1中所示的带束条进给设备的一部分的示意性俯视图。辊式输送机6由多个支承辊12构造成，其中每一个辊被驱动以便将位于辊式输送机6上的带束材料13输送至输送带7上。带束材料13在此通过位于带束材料13两侧的导向辊14对中于辊式输送机6的开端。当带束材料13已经到达位于可调式切割装置9之下的位置中时，带束材料13在位于例如18度与30度之间的角度θ下被切割。当带束材料13已通过几乎互相平行延伸的钢帘线得以增强时，所述帘线与材料的假想中心线封闭成锐角，带束材料优选地在切割期间并不固定。因此，切割装置9可以切割帘线之间的带束材料，而不会使钢帘线露出。

在切割之后，辊式输送机6沿着输送带7的方向进一步输送切割带束材料13，如图3中所示。辊式输送机6包括两个部分6a和6b，这两部分可以利用电磁联接装置(未示出)而联接起来。部分6a的支承辊在切割装置9处从辊式输送机的一个边缘延伸一定距离，离开或直到由切割装置例如辊12’所确定的切割线。与部分6a的支承辊相反，部分6b的支承辊(未示出)延伸至辊式输送机的另一个边缘。在进一步输送期间，带束材料由位于上方的压力辊(未示出)压在导向辊上。

当带束材料13经过位于辊式输送机6与输送带7之间的过渡处15时，于是，如稍后更详细地描述，带束材料的至少一侧被调节至基准侧。当带束材料13已经从切割装置9覆盖了与带束条的所需长度相应的距离时，就停止输送带束材料并且使切割装置9致动以便切割带束材料，从而形成带束条。这个带束条17被辊式输送机6的部分6b按照如图3中所示的方式进一步输送。

当带束材料13到达输送带7时，该侧的经调节后的形状通过固定装置而被固定，该固定装置将带束材料固定于输送带7上。这些固定装置可以通过放置于输送带7上方的压力带或位于输送带7下面的真空装置形成，供所有类型的带束材料，包括非铁带束材料在内使用。当带束材料已经利用钢帘线增强时，固定装置优选地由磁铁18形成，如图5所示。根据位于输送带7上的带束条的表面情况，当利用磁铁18牵拉带束条离开输送带7时，极大的力就施加于输送带上。如果这些力变得过大，输送带7将会按照未经检查的方式开始滑动，这将会对所调节的形状有害。为了防止输送带按照未经检查的方式滑动，应当在无变动或者恒定(小)滑动的情况下驱动输送带。例如，在无变动或者恒定(小)滑动的情况下驱动输送带7通过利用三个可驱动式驱动辊19、20和21来驱动输送带7而实现。这些驱动辊21之一放置于输送带7的端部并且其中两个放置于输送带7的大约中间处。这两个驱动辊19、20相对于彼此放置成使得输送带7呈S形穿过其间。而且，实践证明，尤其是根据输送带相对于永久磁铁18的速度情况，输送带7可以进行垂直于其行进方向的运动，这对于带束条的至少一侧的所调节形状具有负面影响。通过用于沿侧向限制输送带7的运动自由度的装置来沿侧向限制输送带7，就可以避免这种负面效应。这些装置可以由凸起的边缘形成，输送带7放置于所述凸起的边缘中。

优选地，输送带7包括用于测量输送带7的运动的编码器22。尽管具有用于测量输送带运动或移动情况的其它装置，其测量结果可被用于测量带束条的某侧的形状，但是优选的是编码器，因为编码器提供实时测量。输送带由带有联接于其上的(另一个)编码器的驱动单元23控制。在这种情况下，驱动辊19、20、21通过齿轮传动带连接于辊式输送机上，因此(另一个)编码器也控制着其运动。

尽管将挠性材料的条如带束条的至少一侧的形状调节至有关的基准侧可以在确定形状之后按照静态方式进行，如美国专利说明书4,608,890中所述，但是将会利用发生于带束材料从辊式输送机转换至输送带期间的动态调节来对本发明进行描述。在这种动态调节中，至少一侧的节段被连续地调节成有关的基准侧的节段。

当通过在带束材料从辊式输送机6转换至输送带7期间15使带束材料13垂直于输送方向30相对于输送带7运动来进行动态调节时，用于输送带束材料、切割带束条、将带束条调节至基准条并且将其进一步输送至成型鼓的周期足够短以便进行批量生产，如图6中示意性所示。这种相对的横向移动通过移动带束材料13所位于的整个辊式输送机6来进行，由垂直于其输送方向30的电子单元控制。因此，位于辊式输送机6上的带束材料相对于输送带7运动，而编码器22和凸起的边缘用于限定输送带7。电子单元控制着辊式输送机的侧向移动，这取决于计算出的带束材料的至少一侧与基准侧的形状之间的差。

在切割并输送带束条17之后，使条17与带束材料17分开，“刺出丝线”可能部分外露从而与带的弹性体材料分离。迄今为止，只能进行人目视检测来保证这种状况不会发生。本发明在战略上将装置40定位于用于切割的装置之后，这种装置40用于检测发生于示例性设备100或者类似机器上带束条17的切割端中的这种刺出丝线情况。如图1中所示，使用了两个此类装置40，分别是一个位于输送带7、7’的上水平面上，一个位于其下水平面上。

参看图2，所示的带束条17穿过用于检测从带束条17的嵌入橡胶或弹性体材料24露出并且部分分离的刺出丝线26的装置40下方。

如所示，安装壳体以虚线示出，因此能够易于看见用于检测的装置的部件。第一辊41和第二辊42跨过条17。如所示，辊41、42平行定向且间距紧密。优选地，这些辊之间的间距被最小化至极小的间隙，最优选地小于几个毫米。每个辊均可导电，其中辊为已经连接于电源如电池(未示出)上的开式电路的一部分。辊41、42的小轴端41a、41b和42a、42b分别安装于绝缘轴承44中。绝缘轴承保证两个辊不会接地，因此当“刺出丝线”26接触着两个辊41、42时，电路就被闭合，因为只要其接触着两个辊，电流就会传送至丝线26。

电路通过刺出丝线26接触着两个辊41、42而完成，这就使得能够打开开关(未示出)从而停止设备100，进而警告操作者检查并修复带束条17。替代地，可以利用电路的闭合来向控制计算机发出信号以便致动警报器或者以其他方式停止设备从而使带束条17能够被修复。如所述，刺出丝线26可以通过将丝线26重新连接于材料24上而被重新定位，或者丝线可以简单地除去。

如所示，这些辊相对于输送方向成约90°定向。替代地，这些辊可以相对于输送方向定向成一定偏置角度。如果正在制造的子午线帘布层胎体帘布层具有如载重轮胎中的金属帘线，那么这样就有益。非常重要的是这些辊相对于帘线以至少15°或以上的角度定向以便于检测并接触相对于辊外露的丝线。

在一个实施例中，这些辊为弹簧加载型以便保证外露的丝线受压于辊与输送机之间。在这种情况下，优选地，辊大致以角度θ定向。这就保证嵌入帘线26的橡胶24不会使辊脱离与帘线26的牢固接触。通常，帘线26相对于整个带束厚度而言足够大，因此嵌入橡胶不会妨碍良好接触。相应地，滚柱轴承可以刚性地固定于壳体上。

如图5A中所示，辊41、42的直径各为25mm并且间距为30mm。替代设计方案可以容许使用较小直径的辊或较小直径的辊与较大直径的辊的组合。此外，在这种组合中，较小直径辊的中心线可以比较大直径的辊低以便容许进一步减少间隙距离，如图5B的剖视图中所示。相邻辊之间的最小间隙y优选地为1mm或更优选地约为5mm，从而在需要的情况下使得距离x能够进一步减少至30mm以下。

应当指出，辊为由钢、铜或黄铜制成的导电型辊，而轴承由电绝缘层制成以便阻止电流过。

传感装置40可以容易地安装于事实上任何条成形或输送设备上。为了安装装置40，优选的是将其安装成使缓冲层或带束层可以完全穿过辊41、42。辊的高度应当构造成相对于输送表面处于同一高度上，优选地刚好与输送表面接触。输送带中的挠性将会容许切割条在辊下方自由穿过。

基本操作原理如下：

在缓冲层长度测量并输送至预备位置期间，缓冲层的整体将会在检测辊下面穿过，其中一个辊由DC24V供电，另一个连接于轮胎机器的可编程逻辑控制器(PLC)输入上。如果发生刺出丝线，那么当其穿过检测辊时，其将来自供电辊的24伏电压传递至另一个并且向PLC发出信号，同时致动警报器。缓冲层将自动地不会被应用于B&T成型鼓上，在将带束层丝线去除之后操作者必须敲击步进按钮以便应用缓冲层。

可以根据本文中所提供的描述对本发明做出各种变化。尽管已经示出了某些特定实施例以便对本发明进行示例说明，但是本领域的普通技术人员将会很容易清楚，在不背离本发明范围的情况下，可以对其做出各种变化与改动。因此，应当理解，可以在所述的实施例中做出变化，这些变化将在如以下附属权利要求所限定的本发明的全部预期范围内。

Claims (10)

1.一种检测金属帘线增强弹性体条的切割端中的外露且部分分离的金属帘线或丝的方法，这种方法的特征在于以下步骤：

在输送装置上输送连续的条；

基本上沿着平行于金属帘线的路径切割条；

分离条的切割端；

使所输送的切割条经过用于探测任何外露且部分分离的金属帘线或丝的传感装置；以及

检测任何部分分离且外露的金属帘线或丝。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于以下步骤：

向设备或操作者发出信号以便停止输送条；以及

将弹性体条中的部分分离金属帘线或丝从弹性体材料上除去或重新连接至弹性体材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测的步骤包括使条穿过两个紧密间距的辊，其中第一辊连接于电源上而第二辊连接于控制开关或计算机上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，检测的步骤还包括使部分分离的金属线接触着两个辊以便闭合电路从而向控制开关或计算机发送电信号。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征还在于，传感器第一与第二辊相对于条长度和输送方向成90°或更小的角度平行定向并跨过条的整个宽度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一和第二辊相对于嵌入帘线定向成大于15°。

7.一种改进型金属帘线增强弹性体条切割与进给设备，其特征在于：

用于沿纵向将条输送至轮胎成型鼓的输送装置；

用于跨过条的整个宽度切割弹性体条以便形成带束层、缓冲层或帘布层部件的切割装置；以及

用于检测任何外露且与条的切割端部分分离的金属帘线或丝的传感装置。

8.根据权利要求7所述的设备，其中用于检测的传感装置的特征还在于：

一对导电辊，其包括第一辊与第二辊；

连接于所述第一辊上的电源；

连接于所述第二辊上的开关或信号装置；以及

其中外露且部分分离的金属帘线或丝接触着所述第一、第二辊同时电路被闭合以便致动所述开关或传感装置。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，第一、第二辊间距紧密，但是带有间隙以便打开电路。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，电源为电池。

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