用于切割帘布增强弹性体层压制品的 方法和装置 本发明与切割中间加工制品的专门方法和装置100有关，该中间加工制品是一帘布增强的弹性体层压结构10A。更具体地说，本发明涉及切割未硫化帘布增强弹性体层压制品结构10A的方法和装置，该切割为一定长度的层压制品是胎体10，该胎体在轮胎制造工位成型为圆筒形状，并且是径向线网层气胎的组件。本发明叙述了切割用于径向线网层轻轮胎胎体的方法，但它同样适用于轻型卡车、中型卡车、农业的，不在公路上行驶的和其它径向线网层轮胎胎体结构。
用于制造轮胎的加工技术包括从弹性体材料的扁平带或片组装许多轮胎部件。把每个部件都放到制造转鼓上并切成这样的长度，致使该部件的末端相合或交搭产生一个铰接处。在先有技术中，已知有许多用于切割弹性体材料的方法和装置。这些先有技术切割方法和装置包括切割轮，超声切割器。剪刀型切割器和轧刀。在这些先有技术方法中的明显缺点是不能仅切割线网层而不切割或损坏帘布。另一主要缺点是当以一定角度而不是垂直于线网层长度切割该帘布增强部件时有其固有的困难。由于此原因，当生产层压轮胎胎体时，轮胎生产者一般要使用对接或互搭接头。优选的先有技术方法使用环形有间距的互搭接头。
本发明的装置能以一定角度切割帘布增强材料，而这至今被认为不使未硫化弹性体材料变形或预硫化是无法实现的。此切割可以准确快速地进行。该切割工具为这些接头表面提供了改进。所切割地弹性体材料接头质量大大提高，从而大大改进了接着进行的轮胎制造和硫化工艺中各部件的粘合。
根据本发明，揭示了一种用于切割帘布增强弹性体层压制品10A的新颖的和改进的方法和装置100。
层压制品10A的长为L宽为W。该层压制品10A包括至少一层帘布增强弹性体线网层20和许多层压至该线网层的弹性体构件。该线网层20有相对于层压制品10A长度成65°-90 °角定位的平行帘布22。
切割层压制品10A的方法包括与大半宽度以θ角交叉切割层压制品10A的步骤，相对于垂直该线网层面平行于线网层中帘布22的平面(NP)该θ角大于60°，切割元件120通过线网层和层压构件从层压制品10A的一侧贯穿到另一侧进行切割，直至线网层20和其它层压构件被切割，该切割元件120在线网层20区域内，线网层20的两个相邻平行帘布22之间穿过。
在优选的方法中，切割元件120在大约80°的θ角定位。当切割元件120横向穿过帘布增强弹性线网层20时，最好使其沿着切割轨迹被邻接的帘布导向。
由于帘布22的间隔靠近，因此优选在切割元件120刚好进入线网层之前，将切割元件120和线网层20的相对位置改变为角β，β是相对于平面(NP)测量的，该平面(NP)垂直于线网层20且平行于帘布22，β小于θ，优选45°或更小，最优选相对于平面(NP)为大约0°，或换句话说，垂直于线网层的长度。当切入线网层20一短的距离，足以使切割元件120在两层平行帘布之间定位后，将该切割元件相对于线网层20重新定位θ角，并继续切割该层压制品10A穿越其宽度。
该优选的方法也包括当切割元件120切穿层压制品10A时，振动该切割元件的步骤。
以下叙述另一优选的切割未硫化橡胶层压制品10A的方法，该层压制品10A是有固定的宽度，而长度比形成胎体所需要的长度长。被切割后的层压制品10A用于形成径向线网层气胎的胎体，该层压制品在轮胎中成为径向定位的线网层20，该线网层由平行的帘布和层压到线网层20上的两个或多个非增强弹性体构件增强。该切割方法的切割步骤如下：a)在与切割元件120隔开的位置支承层压制品10A；b)推进切割元件120至与层压制品10A切割啮合；c)将切割元件120以θ角度定位，该θ是60°或更大，优选70°或更大；d)跨越层压制品10A的大半宽度和厚度进行切割，同时保持切割元件120的大半部分以角度θ啮合层压制品10A，该切割元件120在线网层20的区域内被相邻平行的帘布导向；(e)将已切割的层压制品10A在与其长度平行的方向移开预定的距离，并重复以上的c、d和e步骤，用切割元件120第二次切割层压制品10A，这样就在端面12、14相对的部分形成有表面区域12、14的层压制品10A的切割部分。表面区域12、14间隔开预定的距离，该距离是为使端面12、14拼接在一起，以便从切割部分形成圆筒胎体10。在此方法中，切割元件120优选是金属线，该金属线以往复运动振荡产生切割作用。峰间振幅优选限定为小于25mm。
用于切割帘布增强弹性体层压制品10A的装置100有一用来切割层压制品10的工具102，它跨越层压制品的大半宽度，且相对于垂直线网层20并平行帘布22的平面(NP)的角度θ基本上大于60°。用于切割的该工具102有用于切割层压制品10A、并在线网层20内相邻平行帘布22之间穿过的切割元件120。用于切割的工具102还有移动跨越层压制品10A宽度的切割元件120的工具700，以及用于将切割元件120与平行于帘布22的平面呈一定角度进行定位的工具。
该优选的装置有用于支承层压制品的工具900，和使切割元件120往复运动的工具600，该切割元件120优选是金属线。
图1说明沿图2A1-1线所取断面所示的层压制品的一半。该层压制品是气胎的胎体。
图2A是胎体内表面与配属元件的局部平面图。
图2B是胎体外表面与配属元件的局部平面图，图2A和2B两个视图都稍微倾斜以描绘切口端12和14。
图3A，3B，3C和3D是由切割元件所切割的胎体放大的横向视图。
图4A和4B是胎体在制造转鼓上描绘了其两个切端的圆筒状成型的透视图，图4A显示在搭接之前切口端12，14的一部分。
图5是用于形成并组装胎体的优选装置的图解。
图6是根据本发明所制的优选切割装置的正视图。图6A是图6装置的顶视图。图6B是以角度β定位的切割工具的端视图。图6C是以角度θ定位的切割装置的端视图。
图7是图6所示装置的切割工具的放大图。
图8是图6和7中所示夹紧工具或夹套的所示断面放大的局部不完全视图。
定义
“顶体”指径向设置在胎边芯子之上和在线网层与卷起层之间的弹性体填料。
“胎边”指包括由线网层包封并成型的环型拉伸元件的轮胎部分，带有或不带有其它增强元件如flipper，碎片、顶体、轮胎缘距保护材料和沿口衬层，以符合设计轮缘。
“皮带结构”指平行帘布的至少两个环状层或网状层，编织的或非编织的、铺在外胎面之下、对胎边非锚定的、其相对于轮胎的中纬线平面左和右帘布角为17°-27°范围。
“胎体”指轮胎线网层材料和其它轮胎组件的未硫化层压制品，它们被切割为适于拼接的长度或已叠接为圆筒形或环形，在胎体被硫化形成成型的轮胎之前可加入一些附加组件。
“沿口衬层”指的是环绕胎边外侧放置的窄带材料，它们防止帘布线网层显出轮缘、弯曲分布在轮缘上，并有助于密封轮胎。
“帘布”指一种轮胎中的网布层所包括的增强股线。
“内衬层”指弹性体或其它材料层它们形成无内胎轮胎的内表面，并且在轮胎内包含充气的流体。
“线网层”指连续的平行帘布的橡胶涂覆层。
“径向”和“径向地”指朝向轮胎旋转轴线或由其向外的径向方向。
“径向线网层轮胎”指带状的或圆周方向受限制的气胎，其中从胎边至胎边延伸的网布层帘布以与轮胎中纬线平面成65°和90 °之间的心线角度来设置。
“台肩”指正好在外胎面边缘以下侧壁的上部分。
“台肩胶接带”指位于胎体台肩区域内的弹性体增强物。
“侧壁”指外胎面和胎边之间的轮胎部分。
“外胎面”指这样的橡胶构件，当其粘合到轮胎胎体时，包括轮胎正常充气时及在正常负荷下与路面接触的轮胎的那一部分。
参考图1，2A，2B和3A，3B，3C和3D，用图解说明了中间加工制品10，该中间加工制品10是切成一定长度的层压制品，该切成一定长度的层压制品是用于径向线网层气胎的胎体10。
图1用图解说明了中间加工制品10，如图示的制品是轮胎胎体10的一半。胎体未图示部分与图示部分等同。该图显示胎体10作为一扁平层压制品复合结构有第一和第二纵向端12、14，并包括许多弹性体构件。如图所示所有的构件都是基本相同长度的片材或带条材料。所示的每一构件都准确地相互横向设置。用于生产此层压结构的方法和装置及其制品在另两份共同申请中揭示，其申请序号分别是08/369，026和08/369192，在此引入作为参考，它们的题目是“气胎和作为其制造的中间制品的未硫化胎体”和“一种制造层压制品以及从轮胎构件组装形成轮胎胎体的方法和装置”。
当如图5所示进行制造时，可将胎体材料10A制成连续的辊210。然后该胎体材料10A可以其预组装状态装备在大辊210上，当把它送至轮胎制造工位时，用本发明的专门的切割装置100将其切成精确的长度(L)。如图2A和2B所示切成一定长度的胎体10，然后被成型为图4A和4B中所示的圆筒形。
图1描绘了帘布增强弹性体元件20，该弹性体元件是用于气胎的线网层，该线网层20用平行的帘布22增强，该帘布被包封在未硫化的橡胶24中。如图2B所示，线网层20宽度是Wp长是L。该线网层20有一对卷起部分26设置在线网层20的横向末端。每一卷起部分26轴向向外延伸至线网层20的横向端29。
附着在线网层20外表面21的是一对顶体30，设置在邻接卷起部位26的线网层上，其位置在后面的轮胎生产组装工序中被环绕卷起并首先卷到胎边上。优选使用的胎边是钢丝胎边型。
顶体30的轴向内部并附着在线网层的内表面23的是一对台肩胶接带40。该台肩胶接带作为胎体10的台肩部分27中的橡胶增强件。 衬层构件50附着在线网层上并在台肩胶接带40之上。该衬层50为无内胎型轮胎径向内部气体腔室造成一透气阻挡层。该衬层一般由卤化J基橡胶构成。该衬层50轴向宽度比线网层20窄。当形成轮胎时，该衬层宽度足以轴向相交胎边的外表，这样就在轮胎和车轮组装之间形成一气密腔室。
沿口衬层构件60示于衬层50的每个横向端51，52。该沿口衬层被附着在衬层50上，后者附着在线网层20的内表面23上，并稍微搭接在侧壁构件70上。该沿口衬层60被轴向定位以在车轮的轮胎和轮缘法兰之间提供一韧性橡胶增强件，因此将其固定在轮胎的胎边区域。
侧壁构件70附着在线网层上并横向延伸线网层20横向端29的外表。该侧壁被沿口衬层60轻微搭接。在制造外字母的轮廓线为白色的轮胎或白色壁轮胎时，可选择性地如图5所示将一白壁带条80和一覆盖带条90加到胎体材料10A上。
可以认为在轮胎结构中不使用钢丝胎边的情况下，优选在后面的步骤中加入顶体30，如图5所示。这可使胎体材料10A卷到大辊210上，而不使压延构件有任何变形。另一方面，在使用顶体和钢丝胎边的情况下，据认为优选将图5的胎体组装装置200与一或多台轮胎制造机相配合，而不需要使胎体材料10A辊压到卷盘210上。这样就可使被制造的胎体10切成一定长度，不会因运输和储存而造成的任何潜在变形。在后一种使用了顶体30的情况下，应在形成胎体材料10A和把切成一定长度的胎体10应用于轮胎制造机之间切割该制品。
以上对胎体材料10A的叙述包括在本专利申请中所限定的所有需要制造无内胎轮胎胎体10的所有弹性体组分。
作为贯穿此申请所使用的术语层压制品10A或胎体材料10A指的是切成预定长度以前的各组分的组合。一旦切成一定长度，在轮胎制造鼓5上形成圆筒形时，术语胎体10是指成为径向线网层轮胎胎体的制品。
在实施本发明中，所支承的层压材料10A被切割形成第一个倾斜的表面或端面12，在平行于其长度方向移动预定的距离，在此之后，将该层压制品10A第二次切割，由此形成层压制品的切口部分，以下称作胎体10，它在相对的端面部分有表面区域12、14，该表面区域12、14间隔预定的距离，该距离是为使端面12、14从切口部分拼接到一起而形成圆筒胎体10。以下详细叙述层压制品10A的独特切割方法。
图2A和2B描绘了胎体10相应的第一端头12和第二端头14。两个端头12和14都沿轴线或基本横向延伸的直线轨迹切割，该轨迹基本平行于线网层24的帘布22。此基本直线切割产生第一端面或表面区域12和第二端面或表面区域14。该表面区域12和14相对于规定的平面(NP)倾斜其角度θ大于60°，此规定的平面(NP)垂直于线网层20且基本平行于线网层20的帘布22。在优选的实施方案中，角度θ是大约80°。此大角度倾斜在两个端面12，14之间提供了大的粘合表面区域。此两个端头12、14在如图4A和4B所示的轮胎制造鼓上拼接。胎体组件10被卷在轮胎制造鼓5上。该胎体端12和14有两个倾斜的基本平直的平表面，它们是平面P。操作者沿平面P将端面12和14拼接到一起。如图4A所示，优选的切割方法沿切割表面12和14产生棱或隆起物81和槽或沟82。此基本平行的隆起物81和沟82进一步使表面粘合。
参看图3A，3B，是被切割元件120切割的胎体材料10A放大的横截面图，该切割元件如所示的那样是一根振荡金属线120。该振荡金属线120将一卷胎体材料10A切割为一定长度的胎体10。
图6是根据本发明优选的切割装置100的正视图。该优选的装置100包括含有切割元件120的切割工具102。该切割元件120优选是由高抗拉钢材制成的金属线，并有第一端140和第二端160。该金属线120优选断面是圆形的，且直径在0.2-1.3毫米之间。此实施方案的优选金属线直径是0.3毫米(0.012寸)并有一光滑的表面涂层。
金属线120的第一和第二端140、160被夹紧工具夹紧。此实施方案的优选夹紧工具是筒夹220、240。参看图8，图解说明的是筒夹220的放大图。以下对筒夹220的说明也适用于筒夹240。该筒夹220包括第一内圆筒护套280，它有一外螺纹表面320。该筒夹220还包括第二外部圆筒护套或蝶形螺母380，它有丙螺纹表面400，用于与第一护套280的外表面320啮合。该蝶形螺母380可相对于第一护套280旋转，在筒夹体40内夹紧并拉紧金属线120的第二端160。当金属线120操作时，优选使其在张力下放置。
参考图3B，金属线120处于倾斜位置，即，金属线相对于平面(NP)为θ角，平面(NP)垂直于帘布增强弹性体线网层20，并平行于在该材料之内的帘布22。该θ角最好是大于60°，不过优选的角度是大于70°，实质上大约是80°。已经制造的一些实验轮胎其层压制品胎体20的切割角为82°。如图3B、3C和3D所示，邻近帘布22的切割端实际上使金属线切割器120弯曲，致使小部分切割端不安置在平面P内，尽管如此切割端12和14基本上完全在平面P内，只有在帘布22上有小的偏差。因此对本发明可基本认为切口是线性的。
层压制品10A沿着其大半宽度和厚度进行切割，同时保持切割元件120以角度θ与层压制品10A啮合，如图3A、3C和3D所示。如果该层压制品10A由一表面支承，优选在切割元件120的两面被支承，则可非常合适地完成此切割。如图6C所示，支承工具900开槽以允许切割元件通过该层压制品10A。如果该切割作用有一高峰峰之间的振幅，则最好是把该层压制品夹持或固定到支承工具900上。
继续参考图6，6A-6C所示的装置100，臂420和480以预定的振荡速率振荡使金属线120来回运动。在此优选的实施方案中，产生往复运动的工具600是一个偏心轮602。它被固定在一曲柄转动装置652上，后者连接到第二齿轮平衡块650，650连接在变速电机680的输出轴640上。偏心轮602通过曲柄620枢轴连接到第一臂420。变速电机680是可调整的，轴650由此而转动，因此振荡速率可变化至高达2000周/分钟，同时具有高达2.5cm的全峰峰之间的振幅。用较低的振幅可实现较高的振荡速率，而一般用较低的振荡速率可实现较高的振幅。在优选的实施例中，振荡速率可根据各种参数(例如被切割弹性体元件的厚度及类型以及金属线120的运转速度)来调整。一种优选的组合是振荡速率为1200周/分钟而运转速度大约1厘米/秒。
切割工具102进一步包括可滑动框架520和用于在金属线120和被切割工具102切割的弹性体材料之间产生相对运动的工具700。在优选的实施例中，工具700包括连接在轴台751上的球头螺杆740，该球头螺杆740由变速电机780驱动，该电机驱动连接在球头螺杆740上的皮带组件750。框架520安装在线性轴承871上，后者被滑动支承在杆870上，此杆被固定在轴承架820中，轴承架820安装在固定式支承880上，从而使框架520相对于固定式支承达到低摩擦运动。
在操作中，将会有弹性体构件和适于用作轮胎胎体10的帘布增强线网层的细长层压制品10A放在用于支承层压制品的工具900上。该工具900可以是基本扁平的板或台(上面有使切割元件120横向移动的槽)，当层压制品10A被切割时，该带槽的板支承着它。开动电机680，使曲臂620振荡“C”臂450，该“C”臂450有第一臂420，它是臂450的整体部分或通过中心连杆540连接到第二臂480上，该连杆使第二臂振荡从而造成切割金属线120的振荡。实际上，“C”臂450可通过从“C”臂450加工去掉或切削材料而使结构减轻。最好同时保持臂450的结构刚度。为此目的可在“C”臂450上切许多孔或槽。然后开动电机780，使框架如所示向右移动朝向邻近电机780的位置并且与弹性体层压制品10啮合。用另一种方法，“C”臂可有一仅用于振荡金属线120的工具，该工具是一个小的高速气缸，它直接与金属线相连。该工具(未图示)可按以上所述机理以类似方式振荡该金属线120。
当振荡金属线120啮合弹性体层压制品或胎体材料10A时，它在该材料中形成一长缝。然后，当该金属线向前穿过胎体材料10A时，金属线120以小增量移动长缝前的材料，致使该金属线120能均匀向前。据认为通过弹性材料接触层附着到金属线120可便于切割，所发生的附着直至达到接触层的剪应力极限为止。
如图4A所示，切割拼接表面可通过某种工艺面加上条纹，该工艺形成一带有平行棱或隆起物81和槽或沟82的表面，该表面被往复振荡的金属线120涂抹出条纹。优选的金属线120有一光滑的外表面，据认为它可增强此橡胶涂抹作用。使用磨料金属线或表面被弄糙的金属线120也可产生适宜角度的切割表面，然而，这些切割金属线更昂贵，因此是不优选的。得知该被涂抹的切割表面对胎体10切割端12、14的拼接是需要的。
尽管认为在胎体10切割的全过程振荡金属线120维持在固定角度是理想的，然而也已确定在金属线120刚好进入线网层20的切割啮合之前，最好改变或变换金属线相对于线网层的定位。如图3A所示，如果金属线120被重新定位至角度β，β比角度θ小，则确认金属线120以可重现的方式可靠地进入帘布增强的线网层材料。一旦进入线网层20，振荡切割金属线120可再重新定位回到角度θ，如图3B所示，接着完成跨越构件轴向宽度的彻底切割，如图3C所示。可以看出当切割间隔靠近的帘布增强材料时，振荡金属线120应优选在角度β定位，刚好在金属线进入线网层帘布区之前，相对于平面(NP)β小于45°，优选是金属线相对于平面(NP)定位使β大约为0°。这就可确保振荡金属线不冲击或不切入帘布22，由此可防止振荡金属线切割工具损坏层压制品。
如上所述的装置100，可以切割很薄的帘布增强弹性体片材。工具960可用来设置或固定切割元件120的角度定位。另外，工具960可用来改变切割元件120切割时的位置。如图示的工具960是连接到皮带组件950的驱动电机。当驱动时，电机960可转动皮带950从第一定位至第二定位，并在复原时反演定位。当切割工具横向跨越层压制品10A时，触发最近的开关970从而驱动电机960。如图3B所示，振荡金属线切割器120，相对于垂直线网层20而平行于其帘布22的平面以60°或更大的θ角度进入已定位的层压制品10A。振荡金属线切割器在进入帘布增强的线网层一短距离之后，横向进刀，而且在切割过程中实际上通过与相邻橡胶包覆的帘布保持接触而被导向。如图3B所示，橡胶包覆的帘布作为振荡导线切割器的导向体。
如上所述的装置100，使用圆形振荡金属线切割器120，它由在其上进行切割的增强弹性体层压制品10A的帘布22导向，该装置提供极其可靠安全的工具来切割帘布增强的元件10，而不损坏任何帘布22。其次同等的并非不重要的是振荡金属线切割器120基本在层压制品10A整体宽度之上相当高的角度θ定位，这可使被增强的元件在至今被认为是不可能的角度被切割。此大角度切割造成基本平直的表面12、14平放在平面P中，用于拼接圆筒状胎体10。这此表面12、14提供极佳的粘合性，并能使胎体构件在切割构件10A之前直接层合到帘布增强线网层坯料20上。这样一般可简化气胎胎体10的制造并产生非常高水平的效率。
金属线120在其切割弹性材料时其振荡作用能塑炼橡胶。因此在贯穿胎体10进行切割时(该胎体有白壁或白字母轮廓带条构件80)，据认为塑炼必须保持在最低限定。因为此白色材料是线网层端头29的轴向外侧，因此可以简单地切断侧壁部分，然后在金属线120开始振荡切割胎体材料10A剩余部分之前，让倾斜的金属线穿过预切割长缝。
用另一种方法，可将金属线振荡振幅限制在零点几时，以降低塑炼量。此方法是优选的，因为它能使该层压制品具有几乎完全以角度θ倾斜的表面。
不论在哪种情况下，切割都必须防止白色材料沿拼接线14、16涂污。
正如从以上的说明所看到的，所揭示的切割帘布增强弹性元件的装置和方法非常简单可靠。此外还提供了优于现有技术的拼接接头。
据认为可以使用金属线切割工具102以外其它可能的工具来切割弹性体制品。例如，切割工具102可以使用超声波切割器，水注流切割器，激光切割器或任意数量的其它切割元件120。而此其它切割工具可能都在本发明范围之内。必须记住切割作用应当不损坏增强帘布。申请人对光滑切割金属线120已试验了几种可供选择的切割工具，然而，这些替换物看起来更复杂和更易于损坏帘布。