用于构建充气轮胎的方法和设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200680055554.5

申请日:

2006.08.09

公开号:

CN101505949A

公开日:

2009.08.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B29D30/16; B29D30/30; B29D30/60; B29C47/92

主分类号:

B29D30/16

申请人:

倍耐力轮胎股份公司

发明人:

M·马尔基尼; C·阿穆里

地址:

意大利米兰

优先权:

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

乔志员

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内容摘要

在构建轮胎(3)的过程中,通过将以盘圈形式并排和/或叠压布置的纵长元件(30)贴附到受驱转动且在贴附器装置(42)前方横向移动的成型支撑件(16)上,制出至少一个弹性体材料组成部件。通过将来自于挤出机(20)的连续线状元件(25)供送到两造形辊(27)之间来形成纵长元件(30)。在制成纵长元件的过程中,在造形辊(27)附近工作的检测器(33)循环地检测纵长元件(30)的宽度以及连续线状元件(25)的横截面积,以监控靠近造形辊(27)处的连续线状元件(25)的体积流率。通过对挤出机(20)或在挤出机自身下游工作的驱动装置(40)执行反馈控制,对连续线状元件(25)向造形辊(27)供送的速度进行调节,以将体积流率值保持在预定的范围内。

权利要求书

1.  一种用于构建轮胎的方法,其包括在成型支撑件(16)上组装各个弹性体材料组成部件的步骤,其中,所述弹性体材料组成部件的至少之一是利用如下的步骤制成的:
-从挤出机(20)中输送出连续的弹性体材料线状元件(25);
-对来自于挤出机(20)的连续线状元件(25)执行造形处理,以形成具有预定横截面轮廓的纵长元件(30);
-将纵长元件(30)以卷绕盘圈的形式贴附到成型支撑件(16)上,由此来形成轮胎(3)的所述至少一个弹性体材料组成部件;
其中,通过对连续线状元件(25)执行供送而使其穿过一对对转的造形辊(27)来实施所述的造形操作;
所述方法还包括如下的步骤:
对至少一个参数进行监控,该参数代表了在靠近造形辊(27)的位置处连续线状元件(25)的体积流率;
-对供给造形辊(27)的连续线状元件(25)的供送速度进行调节,以将体积流率值保持在预定的范围内。

2.
  根据权利要求1所述的方法,其特征在于:通过将弹性体材料送入到筒柱(21)中来实施所述的输送步骤,筒柱在纵长方向上容纳旋转螺杆(22),以迫使弹性体材料沿筒柱(21)移向挤出机(20)的输出端口(23)。

3.
  根据权利要求2所述的方法,其特征在于输送步骤还包括操作步骤:对弹性体材料执行运送,以使其穿过排量变容泵(24),该变容泵在挤出机(20)的旋转螺杆(22)与输出端口(23)之间工作。

4.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:该方法还包括存储步骤,其用于将连续线状元件(25)蓄积在位于挤出机(20)与造形辊(27)之间的存储长度段(38)中。

5.
  根据权利要求4所述的方法,其特征在于:利用布置在存储长度段(38)下游的至少一个驱动装置(40)将连续线状元件(25)供送给造形辊(27)。

6.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:代表性的参数包括连续线状元件(25)的横截面积。

7.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:代表性的参数包括纵长元件(30)的宽度尺寸(D)。

8.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:通过改变经挤出机(20)输送弹性体材料的速度来调节向造形辊(27)供送连续线状元件(25)的速度。

9.
  根据权利要求8所述的方法,其特征在于:通过改变作为所述挤出机(20)组成部分的旋转螺杆(22)的转速来调节向造形辊(27)供送连续线状元件(25)的速度。

10.
  根据权利要求8和9之一或多个所述的方法,其特征在于:通过改变排量变容泵(24)的驱动速度来调节向造形辊(27)供送连续线状元件(25)的速度,其中的变容泵可操作地布置在挤出机(20)输出端口(23)的上游。

11.
  根据权利要求5到10之一或多个所述的方法,其特征在于:通过对所述的至少一个驱动装置(40)施加作用来调节向造形辊(27)供送连续线状元件(25)的速度。

12.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于造形操作包括步骤:引导连续线状元件(25),使其穿过造形辊(27)之间形成的定形间隙(29)。

13.
  根据权利要求12所述的方法,其特征在于:定形间隙(29)与纵长元件(30)的接合基本上是在纵长元件(30)本身横截面轮廓的整个延伸范围内。

14.
  根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于:所述定形间隙(29)与纵长元件(30)在相对的第一和第二底边侧(30a和30b)、以及第一和第二高度侧(30c、30d)处进行接合,两个高度侧都在所述的第一、第二底边侧(30a、30b)之间延伸。

15.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:在造形步骤之后,纵长元件(30)被制得具有基本上为梯形的横截面轮廓。

16.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:造形操作包括在纵长元件(30)上形成至少一个凸片形凸起(36)的步骤。

17.
  根据权利要求16所述的方法,其特征在于:所述至少一个凸片形凸起(36)的宽度可变,其宽度随造形辊(27)附近的连续线状元件(25)的体积流率而变化。

18.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:利用至少一个贴附器构件(43)完成将纵长元件(30)贴附到成型支撑件(16)上的操作,贴附器构件(43)被相对于造形辊(27)可操作地支撑,且以顶推的方式朝向成型支撑件(16)作用。

19.
  根据上述权利要求之一或多个所述的方法,其特征在于:在贴附纵长元件(30)的过程中,成型支撑件(16)受到驱动而旋转,并被承载着该成型支撑件(16)本身的机械手(17)横向地移动。

20.
  根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于:成型支撑件(16)是环面支撑件。

21.
  一种用于构建轮胎的设备,其包括:
-至少一个成型支撑件(16);
-至少一个组装装置(19),其用于在成型支撑件(16)上对弹性体材料的组成部件进行组装;
其中,所述的至少一个组装装置(19)包括:
-至少一个挤出机(20),其用于输送出连续的弹性体材料线状元件(25);
-至少一个造形装置(26),其用于对来自于挤出机(20)的连续线状元件(25)执行造形处理,其包括至少一对对转的造形辊(27),该对造形辊与连续的线状元件(25)相接合而形成具有预定横截面轮廓的纵长元件(30);
-至少一个贴附器装置(42),其用于将卷绕成盘圈的纵长元件(30)贴附到成型支撑件(16)上,以便于形成轮胎(3)的所述至少一个弹性体材料组成部件;
其中,所述至少一个造形装置(26)还包括:
-至少一个用于对至少一个参数进行监控的装置(31),该参数代表了在靠近造形辊(27)的位置处连续线状元件(25)的体积流率;
-至少一个调节装置(32),其用于调节向造形辊(27)供送连续线状元件(25)的供送速度,以便于将体积流率值保持在预定的范围内。

22.
  根据权利要求21所述的设备,其特征在于:所述挤出机(20)包括至少一个筒柱(21),该筒柱沿纵向容纳旋转螺杆(22),螺杆用于促使弹性体材料沿着筒柱(21)移向挤出机(20)的输出端口(23)。

23.
  根据权利要求22所述的设备,其特征在于还包括:至少一个排量变容泵(24),其在挤出机(20)的旋转螺杆(22)与输出端口(23)之间工作。

24.
  根据权利要求23所述的设备,其特征在于:所述排量变容泵(24)是齿轮泵。

25.
  根据权利要求21到24之一或多个所述的设备,其特征在于还包括:至少一个存储装置(37),其用于将连续线状元件(25)蓄积在位于挤出机(20)与造形辊(27)之间的存储长度段(38)中。

26.
  根据权利要求25所述的设备,其特征在于还包括:至少一个驱动装置(40),其被布置在存储长度段(38)的下游,用于向造形辊(27)供送连续线状元件(25)。

27.
  根据权利要求26所述的设备,其特征在于:所述至少一个驱动装置(40)包括至少一对对转的驱动转辊。

28.
  根据权利要求21到27之一或多个所述的设备,其特征在于:所述至少一个监控装置(31)包括至少一个用于检测连续线状元件(25)横截面积的检测器(33)。

29.
  根据权利要求21到27之一或多个所述的设备,其特征在于:所述至少一个监控装置(31)包括至少一个用于检测纵长元件(30)宽度尺寸(B、C)的检测器(33)。

30.
  根据权利要求28或29所述的设备,其特征在于:所述检测器(33)在靠近造形辊(27)的位置处工作。

31.
  根据权利要求21到30之一或多个所述的设备,其特征在于:所述至少一个调节装置(32)与挤出机(20)相互作用,以改变经挤出机(20)自身输送出弹性体材料的速度。

32.
  根据权利要求31所述的设备,其特征在于:所述调节装置(32)与挤出机(20)相互作用,改变作为挤出机(20)本身组成部件的旋转螺杆(22)的转速。

33.
  根据权利要求31和32之一或多个所述的设备,其特征在于:所述调节装置(32)与挤出机(20)相互作用,改变排量变容泵(24)的驱动速度,其中的排量变容泵可操作地布置在挤出机(20)输出端口(23)的上游处。

34.
  根据权利要求26到33之一或多个所述的设备,其特征在于:所述至少一个调节装置(32)与所述的至少一个驱动装置(40)相互作用,以调节向造形辊(27)供送连续线状元件(25)的速度。

35.
  根据权利要求21到34之一或多个所述的设备,其特征在于:所述造形辊(27)形成了定形间隙(29),其形态对应于纵长元件(30)的横截面轮廓。

36.
  根据权利要求35所述的设备,其特征在于:所述定形间隙(29)与纵长元件(30)的接合基本上是在纵长元件(30)本身横截面轮廓的整个延伸范围内。

37.
  根据权利要求35或36所述的设备,其特征在于:所述定形间隙(29)具有第一和第二底边侧(30a和30b)、以及第一和第二高度侧(30c、30d),两个高度侧都在所述的第一、第二底边侧(30a、30b)之间延伸。

38.
  根据权利要求21到37之一或多个所述的设备,其特征在于:所述定形间隙(29)的轮廓基本上为梯形。

39.
  根据权利要求21到38之一或多个所述的设备,其特征在于:定形间隙(29)具有至少一个横向空隙(35),用于在纵长元件(30)上形成至少一个凸片形凸起(36)。

40.
  根据权利要求38所述的设备,其特征在于:定形间隙(29)具有至少一个横向空隙(35),该空隙在所述梯形轮廓长底边侧(30a)的延伸方向上延伸,以便于在纵长元件(30)上形成至少一个凸片形凸起(36)。

41.
  根据权利要求39或40所述的设备,其特征在于:所述至少一个横向空隙(35)使得定形间隙(29)的最大宽度(A)大于纵长元件(30)的最大允许宽度(B)。

42.
  根据权利要求21到41之一或多个所述的设备,其特征在于:其中一个所述造形辊(27)基本上为圆柱形,所述定形间隙(29)是由制在另一造形辊上的环周槽(28)构成的。

43.
  根据权利要求21到42之一或多个所述的设备,其特征在于:所述的至少一个贴附器装置(42)包括至少一个贴附器构件(43),其相对于造形辊(27)被可动作地支撑着,该构件以顶推的方式向成型支撑件(16)施加作用。

44.
  根据权利要求21到43之一或多个所述的设备,其特征在于还包括:至少一个机械手(17),其承载成型支撑件(16),以便于在贴附纵长元件(30)的过程中驱动成型支撑件转动,并使其在横向方向上移动。

45.
  根据权利要求21到44之一或多个所述的设备,其特征在于:所述成型支撑件(16)是环面支撑件。

说明书

用于构建充气轮胎的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于构建充气轮胎的方法,并涉及基于所述方法的、用于构建充气轮胎的设备。
背景技术
轮胎通常包括胎体结构,胎体结构包括至少一个胎体帘布层,帘布层的端部衬带与对应的环形锚固结构相接合,每个环形锚固结构一般是由至少一个基本上为周向的环形嵌入体构成的,在该环形嵌入体上贴附了至少一个填塞嵌入物,该嵌入物在径向方向上从转动轴线向外锥缩。
束带结构在胎体结构的径向外侧位置与其相连,束带结构包括一个或多个带束层,所述带束层被布置成在径向上相互叠压,且叠压到胎体帘布层上,带束层具有织物性的增强线或金属性的增强线,这些增强线与轮胎的环周延伸方向成相交和/或基本上平行的定向状态。
胎面条带被贴附到束带结构的径向外侧位置上,与构成轮胎的其它半成品制品一样,该胎面条带也是由弹性体材料制成的。
在胎面条带与束带结构之间可间置所谓的“下层”弹性体材料,该结构层的特性适于确保对胎面条带本身的稳固固定。
在胎体结构的侧面上还贴附着由弹性体材料制成的对应侧壁,每个侧壁都是从胎面条带的一个侧边缘处延伸到对应的胎边环形锚固结构附近为止。
此处应当指出的是:为了进行当前的描述,采用了“弹性体材料”这一术语,该术语是指这样的混合物:其包括至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填料。优选地是,该混合物例如还包括诸如交联剂和/或增塑剂等添加剂。由于存在有交联剂,所以,通过加热可以使这种材料交联,从而形成最终的制成产品。
在无内胎型的轮胎中,胎体结构的内部涂覆有所谓的胎衬,优选地是,该胎衬是由丁基合成橡胶材料层构成的,其具有最佳的气密特性,并从胎边的一侧延伸到另一侧。
在漏气保用(run flat)型轮胎或用于其它特定应用的轮胎中,胎体结构上还可设置有用弹性体材料制成的辅助支撑嵌入件,其被布置在各个侧壁的轴向内侧位置上。这些辅助支撑嵌入件通常被称为“侧壁嵌入件”,在轮胎出现意外泄气的情况下,该嵌入件让其自身支撑着传递给车轮的负载,以使得车辆能在安全的条件下继续行驶。
在许多种用于制造轮胎的现有方法中,胎体结构和束带结构、以及胎面条带、侧壁和其它任何弹性体材料的结构元件都是在各个工作台上相互独立地制出的,然后,这些结构元件被堆垛到储放工作台或库房中,随后,这些元件再被从储放工作台或库房中取走,以便于沿着轮胎装配生产线相互组装起来。
需要制出的是,在本文的语境中,轮胎的“弹性体材料组成部件”是指轮胎上由弹性体材料制成的任何部件(例如是胎面条带、侧壁、胎衬、下层、胎边区域中的填料、漏气保用轮胎侧壁中的嵌入件、防磨损嵌入件)、或者是这些部件的部分、以及由两个或多个所述部件或它们的部分构成的组件。
更近些年来,例如如属于本申请人的专利文件WO 00/35666所描述的那样,现有技术中还提出了如下的制造方法:在这样的方法中,通过从挤出机中输送出弹性体质的纵长元件而制得轮胎的弹性体材料组成部件,纵长元件被合适地分布在载带着正被加工着的轮胎的环面支撑件上,同时,使得所述轮胎围绕着其轴线进行旋转。与此同时,悬支在机械手上的环面支撑件在挤出机的前方移动,以实现纵长元件的横向分布,由此利用这些纵长元件形成了多个环周方向的盘圈,这些盘圈被布置成在轴向上相互并排、和/或在径向上相互叠压,且在制造过程中,基于预定的淀置规划方案,对这些盘圈的定向参数以及相互叠压参数进行调节,以便于对弹性体材料组成部件的厚度变量进行控制,其中的淀置规划方案是在电子计算机上预先设定的。
在专利文件US 5171394号中,借助于排量变容挤出机在刚性的转鼓上制出轮胎的弹性体材料组成部件,这种挤出机具有小尺寸的输出端口,该端口被布置得靠近弹性体材料所要涂覆的表面。通过使得挤出机相对于受驱转动环面支撑件的表面进行动作、同时输送连续纵长元件形式的弹性体材料,制出轮胎的弹性体材料组成部件。
美国专利US 6955734公开了这样的方案:通过将弹性体材料的纵长元件铺布在成型支撑件上而制得轮胎的弹性体材料组成部件,所述纵长元件是由一种系统输送出来的,该系统包括螺旋挤出单元,该单元的末端是齿轮泵,在该挤出单元的下游设置了具有输送喷嘴的挤出头。在输送喷嘴与成型支撑件之间设置了一对引导辊,它们的圆柱外表面相互分开而形成了标定的通道;因而,纵长元件在从两引导辊之间所形成间隙中穿过的过程中,其厚度就受到了标定,且纵长元件被引导辊进行引导而贴附到成型支撑件上,并被弹性地促顶到成型支撑件本身上。
申请人已验证了:利用上述装配方法制得的轮胎存在几何方面的缺陷和结构性缺陷,这些缺陷不但在生产浪费方面带来不利影响,而且影响了产品质量。特别是,尽管在通过螺旋卷绕操作来制造各个弹性体材料组成部件的过程中采取了一些措施并施加了注意,但这些部件的几何特性和尺寸精度通常表现得并不令人满意。对于某些弹性体材料组成部件,这一问题尤其突出,在对轮胎执行了装配之后,这些部件必须要经受所谓的“体积迫移”型模制操作,在该操作中,轮胎或其给定的一些部件—例如胎边被封装在模腔中,模腔的容积与经受模制成型加工的部件中材料所占据的体积基本上相等。事实上,已经验证的是:在这样的条件下,受到模制加工的弹性体材料组成部件如存在少量的材料过量,就会阻碍模具的正确合模,并使得弹性体材料迁移向不同的轮胎区域(例如对于胎边的情况,材料会在径向向外的方向上迁移),而少量的材料短缺则会在最终产品上造成明显的几何缺陷或结构缺陷。
申请人还注意到:在挤出工艺中,加工弹性体材料组成部件时的精度受到多个不同并发因素的影响,这些因素例如是张紧器(strainer)中弹性体材料温度和粘度值的振荡变动、挤出设备内部构件的磨损、在启动和停机步骤过程中挤出设备内部中的压力变动、以及其它一些几乎无法按照可预测、可控方式进行变动的因素。
按照申请人的理解,作为最终的结果,所有这些变量都或多或少地造成贴附到成型支撑件上的纵长元件的横截面尺寸出现突然的重要变动。
发明内容
根据本发明,申请人已经发现了存在如下的可能性:通过提供一对对转的造形辊来消除上述的问题,这对造形辊被布置在张紧器的下游,用于对连续的纵长元件执行造形操作,而且,在工作过程中,通过对从两造形辊之间通过的材料体积流率执行恒定控制,可响应于流率可能出现的变动而改变向造形辊输送材料的线性供送速度,由此可将纵长元件的截面变动保持在预定的范围内。
更详细来讲,本发明的第一方面涉及一种用于装配轮胎的方法,其包括在成型支撑件上组装各个弹性体材料组成部件的步骤,其中,所述弹性体材料组成部件的至少之一是利用如下的步骤制成的:
-从挤出机中输送出连续的弹性体材料线状元件;
-对来自于挤出机的连续线状元件执行造形处理,以形成具有预定横截面轮廓的纵长元件;
-将纵长元件以卷绕盘圈的形式贴附到成型支撑件上,由此来形成轮胎的所述至少一个弹性体材料组成部件;
其中,通过对连续线状元件执行供送而使其穿过一对对转的造形辊来实施所述的造形操作;
所述方法还包括如下的步骤:
-对至少一个参数进行监控,该参数代表了在靠近造形辊的位置处连续线状元件的体积流率;
-对流向造形辊的连续线状元件的供送速度进行调节,以将体积流率值保持在预定的范围内。
根据本发明的第二方面,本申请提出了一种用于构建轮胎的设备,其包括:
-至少一个成型支撑件;
-至少一个组装装置,其用于在成型支撑件上对弹性体材料的部件进行组装;
其中,所述的至少一个组装装置包括:
-至少一个挤出机,其用于输送出连续的弹性体材料线状元件;
-至少一个造形装置,其用于对来自于挤出机的连续线状元件执行造形处理,其包括至少一对对转的造形辊,它们与连续的线状元件相接合而形成具有预定横截面轮廓的纵长元件;
-至少一个贴附器装置,其用于将卷绕成盘圈的纵长元件贴附到成型支撑件上,以便于形成轮胎的所述至少一个弹性体材料组成部件;
其中,所述至少一个造形装置还包括:
-至少一个用于对至少一个参数进行监控的装置,该参数代表了在靠近造形辊的位置处连续线状元件的体积流率;
-至少一个调节装置,其用于对向造形辊供送连续线状元件的供送速度进行调节,以便于将体积流率值保持在预定的范围内。
当监控装置检测到流率低于预定的最小阈值时,执行提高连续线状元件供送速度的操作,如果检测到流率高于预先设定的最大阈值,则减小所述的供送速度。因而,对输送给成型支撑件的弹性体材料量实现了精心控制。从而,通过淀置纵长元件而制得的轮胎各个弹性体材料组成部件的几何精度和尺寸精度得以提高。
采用对转辊来制出纵长元件的操作还包括允许挤出圆形截面或近似圆形截面连续线状元件的操作。因而,弹性体材料从挤出机输出端口输出的出流过程变得更为流畅而直接,从而限制了通常在挤出机出口型模处施加到弹性体材料上的应力,在现有技术中,该应力对截面的变化具有重要的影响,其会造成纵长元件成形为最终的形态。因而,消除了与现有技术中所使用型模的表面磨损相关联的所有问题,并消除了与型模自身中形成沉积和壳渣现象相关的缺陷。还可以降低型模中弹性体材料的温度,从而,在铺布操作的停机步骤中,不会出现过热和/或开始交联的现象。
可利用挤出机直接执行向造形辊供送弹性体材料的操作,或者可利用在挤出机自身下游位置工作的一对转辊或其它的驱动装置来执行该操作。在此情况下,有利地是,可执行对弹性体线状元件进行存储的步骤,将线状元件存储在挤出机与造形辊之间的存储长度段内,由此使得连续线状元件在到达造形辊之间之前能实现更好的冷却,并能实现更好的尺寸稳定性。
优选地是,通过使连续线状元件行经造形辊之间形成的定形间隙而完成造形操作,优选地是,造形辊与所述连续线状元件的接合基本上是在该元件的整个截面轮廓延伸长度上进行的,从而使得制出的纵长元件具有所需的横截面轮廓—优选为梯形形态。
在一种优选实施方式中,通过循环地检测定形间隙上游紧邻位置处连续线状元件的横截面面积、或者定形间隙下游紧邻位置处纵长元件的宽度,对弹性体材料在造形辊之间的流率进行监控。在后者的情况下,在造形过程中,有利地是,根据弹性体材料在造形辊之间的流率而在纵长元件上形成至少一个尺寸变化的侧边缘,从而提高了纵长元件宽度值的精度和读取灵敏度。
有利地是,通过改变经挤出机输送弹性体材料的速度、通过对作为所述挤出机组成部件的螺旋送料器和/或排量变容泵的转动实施干预,调节了向造形辊供送线状元件的供送速度,其中的变容泵例如为齿轮型泵,其被布置在挤出机输出端口的上游。
作为备选方案,通过对位于挤出机下游的驱动装置施加作用,对向造形辊供送线状元件的供送速度进行调节。
优选地是,利用至少一个转辊或其它的贴附器装置完成将纵长元件贴附到成型支撑件上的操作,所述的转辊或贴附器装置由造形辊可动地支撑着,并以顶推的关系向成型支撑件施加作用。有利地是,该贴附转辊与造形辊分离开,从而,造形辊不会妨碍贴附转辊在成型支撑件表面上的移动。
附图说明
从下文对根据本发明的、用于装配轮胎的方法和设备的优选实施方式的详细描述,可更加清楚地认识到本发明的其它特征和优点,其中,优选的实施方式并非是排它性的。下文的描述在参照附图进行的,附图表示出了非限定性的实例,在附图中:
图1中的示意性俯视图表示了用于制造轮胎的成套设备,该成套设备包括根据本发明的构建设备;
图2从上方示意性地表示了图1所示成套设备的细节情况;
图3是作为所针对设备的组成部件的、根据第一实施方式的组装装置的示意性侧视图;
图4是图3所示组装装置第二实施方式的示意性侧视图;
图5是沿图3、4中的V-V线所作的放大剖面图;以及
图6是对根据本发明所制得的轮胎实例所作的径向剖面图。
具体实施方式
参见附图,用于制造轮胎的成套设备在总体上被标记为数字1,该设备包括根据本发明的构建设备2。
设备1被用于制造轮胎3(见图6),该轮胎主要包括:至少一个胎体帘布层4,优选地是,该帘布层的内部涂覆有所谓的“胎衬”5或不能透过空气的弹性体材料层;两个所谓的“胎边”6,其带有各自的环形锚固结构7,可能的话,锚固结构与弹性体填料7a相连,并与胎体帘布层4的环周边缘相接合;束带结构8,沿环周方向贴附到胎体帘布层4上;胎面条带9,在轮胎3上的所谓胎冠区域,其沿周向叠压着束带结构8;以及两侧壁10,它们被贴附到胎体帘布层4上的横向对置位置处,两侧壁位于轮胎3的侧面区域处,且每个侧壁都是从对应的胎边6延伸到胎面条带9的对应侧边缘处。
在漏气保用轮胎或用于其它用途的轮胎中,轮胎中还设置了辅助的支撑嵌入件(图中未示出),其通常被称为“侧壁嵌入件”,该嵌入件例如被贴附到靠近侧壁的位置处,并位于胎体帘布层4的内部,或者位于两个成对的胎体帘布层4之间,和/或位于所述至少一个胎体帘布层4的轴向外侧位置处。
构建设备2可包括多个构建工作台11—15,每个工作台12-16例如都被用来在成型支撑件16上直接制成被加工轮胎3的一个组成部件,优选地是,支撑件16为环面的形态,其成型表面16a的形态与装配完成时所制出轮胎3本身的内部形态相对应。作为备选方案,轮胎3上一个或多个被加工的组成部件并非是在环面形态的成型支撑件16上直接制出,而是以半成品的形式提供来的,它们由在先的工作步骤制成,并在成型转鼓上被组装到其它组成部件上,其中,成型转鼓具有圆柱形的形态或不同于上述成型支撑件16的其它形状。
举例来讲,图1中表示出了第一工作台11,在该工作台上,通过将弹性体材料的连续纵长元件卷绕成盘圈而制出胎衬5,其中,盘圈被布置为相互并排的关系,且沿着环面形态成型支撑件16的成型表面16a进行分布。在至少一个第二构建工作台12上,执行的是制造一个或多个胎体帘布层4的工作,通过将条带状的元件以周向接近的位置关系铺布在成型支撑件16上来制得胎体帘布层,其中的,条带状元件是由带有织物性帘线或金属性帘线的弹性体材料连续条带构成的,其中的帘线被布置成平行并排的关系。第三构建工作台13可被用来制造集成在轮胎3胎边6中的环形锚固结构7,通过对为径向叠压盘圈形式、且包括至少一条涂橡胶金属线的连续线状元件执行铺布来形成该锚固结构。至少一个第四构建工作台14可被专用于制造环形的束带结构8,该工作台通过在轮胎3的胎冠部分如下的操作来制造束带结构:对由弹性体材料连续条带构成的、优选地包括金属性丝线的条带状元件以环周接近的方式执行铺布,其中的金属性丝线相互平行;或/或通过将至少一条涂橡胶的、优选为金属性的增强线卷绕成周向上接近的盘圈。至少一个第五构建工作台15可被用于制造胎面条带9和侧壁10。优选地是,通过将由弹性体材料构成的至少一条连续纵长元件卷绕成相互接近的盘圈而制得胎面条带9和侧壁10。
构建工作台11、12、13、14、15可在被加工的对应轮胎3上同时工作,该轮胎被对应的成型支撑件16承载着,且被机械手17或其它合适的装置从一个构建工作台依次地传送给随后的构建工作台。
由设备2进行构建的轮胎3随后被传送给至少一个硫化单元18,该单元被包含在该成套设备1中。
根据本发明,轮胎3上至少一个弹性体材料的组成部件—例如胎衬5、填料7a和/或胎边6中弹性体材料质的其它部件、侧壁10、胎面条带9、下带层、胎面条带下层、抗磨损嵌入件和/或其它部件是由总体标注为19的组装装置制得的。
组装装置19包括至少一个挤出机20,其上设置有筒柱21,弹性体材料被引入到该筒柱21中。筒柱21被加热到受控的温度上,仅作为例示值,该温度处于约50℃到100℃之间,该筒柱内可动地容纳着旋转螺杆22,利用该螺杆的作用而沿着筒柱21促顶弹性体材料,将其顶向挤出机20的输出端口23。如果需要的话,可利用排流变容泵24来输送弹性体材料,该变容泵例如是齿轮泵,其在旋转螺杆22与输出端口23之间工作,以确保流经该端口的流率更为均匀。
因此,由弹性体原材料构成的、横截面轮廓基本上为圆形的连续线状元件25通过输出端口23输送出来。作为备选方案,输出端口23的形态、进而连续线状元件25的横截面轮廓可以是椭圆体类型。在所述的两种情况下,优选地是,输出端口23的横截面面积在约10mm2到约200mm2之间。
所述的尺寸特征使得连续线状元件25能被按照所需的线速度进行输送,该线速度对应于体积流率的所谓“目标值”,仅作为例示,该数值处于约1cm3/s到约70cm3/s之间,这样的速度不会在靠近输出端口23的弹性体材料质量上施加太大的变形。因而,最好是将输出端口23处弹性体材料的温度保持在相对降低的数值上—例如在约80℃到约110℃之间。
从挤出机20输出的连续线状元件25被引导向造形装置26,该造形装置26包括至少一对对转的造形辊27。第一造形辊27a可以是大体为圆柱形的形态,而至少一个第二造形辊27b具有至少一条环周槽28,其具有合适的形态。因而,在相互接近的两造形辊27之间形成了定形间隙29,该定形间隙位于包含造形辊本身转动轴线的铺布平面内,该间隙的面积优选地是挤出机20输出端口23面积的约50%到约100%。
经造形辊27供送出的连续线状元件25的形状被塑造成这样:其形成了具有预定横截面轮廓的纵长元件30,该横截面轮廓与定形间隙的形态相对应。从图5可清楚地看出,优选地是,定形间隙29的轮廓基本上为梯形,且其与纵长元件30的接合基本上是在纵长元件横截面轮廓的整个延伸范围内。更详细来讲,定形间隙29与纵长元件30之间的接合是在两个相对的第一和第二底边侧30a、30b处、第一和第二高度侧边30c和30d处发生的,其中,高度侧边30c和30d在所述的第一、第二底边侧30a、30b之间延伸。
在造形辊27附近工作的装置是至少一个用于对至少一个参数进行监控的装置31,该参数指代了连续线状元件25的体积流率。监控装置31与至少一个调节装置32相互作用,以对将连续线状元件25供送给造形辊27的体积流率进行调节。
监控装置31例如可包括激光束类型或其它类型的超声波检测器33,其被定位在造形辊27上游紧邻的位置(见图4),并对连续线状元件25进行作用,以按照一定的频率循环地检测该元件的横截面积,其中的频率在约1Hz到约50Hz之间,但该数值仅是例示。
如图3所示,根据另一种优选的实施方式,监控装置31包括至少一个激光束、超声波、或作用在其中一个造形辊27上的其它检测器,其中的造形辊优选为圆柱形态的第一造形辊27a,且作用位置位于定形间隙29的下游,以便于按照约1Hz到约50Hz的频率循环地检测从定形间隙本身中输出的纵长元件30的宽度尺寸“D”。
可通过在定形间隙29的轮廓上设置至少一个横向空隙35而增大检测器33读取宽度的灵敏度。在图示的实例中,设置了两个横向空隙35,它们分别位于间隙自身梯形轮廓的长底边侧30a延伸长度的相对两侧,优选地是,设置这些空隙是为了使得定形间隙29的最大宽度“A”至少与纵长元件30宽度的最大允许值“B”等大。
在对连续线状元件25进行造形的过程中,横向空隙35的存在造成了两个凸片形的凸起36,这些凸起位于纵长元件30长底边30a的延伸方向上,举例来讲,这些凸起36的厚度“S”在约0.1mm到约0.5mm之间。由于厚度相对较薄,所以,随着行经定形间隙29的弹性体材料的流率变动,凸片形的凸起36将表现出明显的宽度变化,即使流率的变化是小数值的情况下也如此。事实上,由于定形间隙29是梯形的形态,所以,进入到间隙本身中的弹性体材料将趋于填充梯形结构上靠近短底边的部分,并随后扩展到长底边的区域中。因而,弹性体材料的残余部分将在或多或少的重要程度上填充到横向空隙35中,具体的重要程度取决于流经定形间隙29的流率。结果就是,即使流率出现小的变动,也会造成沿纵长元件30边缘形成的凸片形凸起36的尺寸出现重要的变化,因而,在给定的时刻,纵长元件30本身的宽度“D”会出现变化。连续线状元件25的线速度是已知的,这是因为在设置了编码器(图中未示出)的情况下,该参数是可被测量的,编码器例如与造形辊27的驱动电机相关联,作为调节装置32组成部分的电子处理单元34可容易地计算出由检测器33所执行的各个数值读取循环中的对应流率。
与电子处理单元34相关联的比较器将由检测器33循环测得的流率参数与预先存储的理想流率数值进行比较,以便于使得调节装置32能对连续线状元件25供送向造形辊27的供送速度进行调节,从而可将流经定形间隙29和输出端口23的体积流率保持为基本上等于所述的预定目标值,优选地是,误差小于0.5%。
更详细来讲,如果检测器33检测到纵长元件的宽度对应于或小于预定的最小可接受数值“C”,则调节装置32就允许增大向造形辊27供送连续线状元件25的速度。反之,如果检测器33检测到纵长元件的宽度对应于或大于预定的最大可接受数值“B”,则调节装置32就允许降低向造形辊27供送连续线状元件25的速度。因而,可将纵长元件的宽度“D”保持在所述的最大可接受数值与最小可接受数值之间。
可通过改变弹性体材料经挤出机20输送出的速度来调节线状元件的供送速度,例如对旋转螺杆22的旋转速度施加作用,或者在排量变容泵24的情况下改变泵本身的驱动速度来实现该调节。
如图3中的虚线框所示,在一种备选实施方式中,可在挤出机20与造形辊27之间设置了至少一个用于蓄积连续线状元件25的存储装置37,从而允许临时性地增快、减慢、或停止挤出机20的工作,而且不必对应地增快、减慢或停止造形辊27的工作,反之亦然。为此目的,从挤出机20输出的连续线状元件25被传送到环形的存储长度段38处,该长度段从一个中间辊39处延伸到驱动装置40处为止,其中,中间辊39例如被布置得靠近挤出机20的输出端口23,而驱动装置40则构成了相对的转辊,这些转辊例如被布置在存储长度段38的下游,以便于向造形辊27供送连续线状元件25。在此情况下,调节装置32与驱动装置40相互作用来调节向造形辊27供送连续线状元件25的速度。作用在存储长度段38底部上的光学读取器41对旋转螺杆22或排量变容泵24(如果存在的话)实施反馈控制,以调节挤出机20的工作,从而将存储长度段38的纵向尺寸保持在预定的范围内。
贴附器装置42在造形辊27的下游处工作,其将来自于造形辊27的纵长元件30贴附到成型支撑件16上。在贴附过程中,由一个所述机械手17以悬支形式承载着的成型支撑件16受到驱动而转动,并在贴附器装置42的前方合适地移动,以便于将纵长元件30排布成盘圈的形式,这些盘圈被布置成并排和/或叠压的关系,由此例如形成了胎衬5或被加工轮胎3上的其它弹性体材料组成部件。
贴附器装置42包括至少一个转辊或其它的贴附器构件43,其相对于造形辊27被可动地支撑,并离开造形辊一段距离,例如借助于气动作动器44的作用,该构件以顶推的形式向成型支撑件16施加作用,由此将纵长元件30贴附到成型支撑件16本身上。

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在构建轮胎(3)的过程中,通过将以盘圈形式并排和/或叠压布置的纵长元件(30)贴附到受驱转动且在贴附器装置(42)前方横向移动的成型支撑件(16)上,制出至少一个弹性体材料组成部件。通过将来自于挤出机(20)的连续线状元件(25)供送到两造形辊(27)之间来形成纵长元件(30)。在制成纵长元件的过程中,在造形辊(27)附近工作的检测器(33)循环地检测纵长元件(30)的宽度以及连续线状元件(25)。

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