專利名稱：用容積控制來制造輪胎加強結構的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輪胎的制造。更確切地說，涉及鋪設簾線以構成輪胎的加強結構。更具體的是，本發(fā)明提供了一種裝置，其可以在一模型上制造該加強結構，該模型接近于或等于輪胎內腔的形狀，即基本上環(huán)形的形狀，在其制造過程中支撐輪胎坯件。
在該技術領域中，已知在輪胎組裝過程中一體地制造輪胎加強結構的方法和裝置。這就意味著是不使用如加強件簾布層的半成品，而是在制造輪胎的過程中使用單一的一卷簾線在原位制造一個或者多個加強結構。
在這些方法和裝置中，美國專利US4,804,436提出了一種由單一簾線來制造加強結構的方法。該方案特別適用于簾線在胎面下制造加強結構。
已知如何通過條帶制造輪胎的加強結構，該條帶由彼此平行的且嵌在例如膠料的彈性合成物(elastomeric composition)中的加強簾線構成。這種條帶被切割成多段，這些段都彼此鄰近地鋪設到一需要這種結構的制造支撐件上，以制造輪胎設計者想要的輪胎加強結構。在通過條帶制造加強結構的不同方法中，可以參見美國專利US1 728957，在該專利中說明了制造條帶、然后將條帶切成多段、再將條帶布置在基本上環(huán)形的模型上的方法，從而確保了條帶段中相鄰簾線之間的節(jié)距盡可能地不變。
然而，由條帶制造加強結構的技術沒有很多工業(yè)上應用，因為一方面沒有使用簾布層進行生產那樣的生產率，另一方面沒有從單一簾線制造技術的適應性和精確性。當希望根據(jù)在制造過程中提供較少或者根本不提供未硫化產品的技術制造輪胎時，重要的是能夠以很高的精確度鋪設構成要制造的輪胎的加強結構和未硫化的橡膠產品，該很高的精確度涉及到在模型上鋪設材料的數(shù)量和他們的位置。
本發(fā)明的目的是提供一種方法和設備，其可以通過在一制造模型上進行鋪設來制造輪胎加強結構，且布置精度高、效率高，通過使用這種盡可能簡單的方法可以保證很好地工業(yè)上的耐久性。有利的是，該制造模型的形狀接近于要制造輪胎內腔的形狀。
本發(fā)明提供了一種制造輪胎的方法，該輪胎包含一加強結構，該加強結構包括彼此基本上平行布置的簾線，這種方法使用基本上環(huán)形的模型，所述加強結構漸進地鋪設到該模型上，該方法包括下列步驟成形一組彼此基本上平行的簾線，每組都具有多條簾線，通過彈性合成物將簾線結合在一起以形成條帶，沿著預定的軌跡將所述條帶鋪設到所述模型的表面上，其中，為了形成單位長度的條帶，所使用的所述合成物的單位數(shù)量是根據(jù)在輪胎制造過程中將所述單位長度的條帶鋪設到模型之后所述單位長度的條帶所占份額決定的。
本發(fā)明還提出了一種用于制造條帶以及通過容積控制將條帶鋪設到一模型上的裝置，該條帶用于制造輪胎的加強結構。該裝置用于制造輪胎的加強結構，所述加強結構包括彼此平行布置的簾線，所述裝置與基本上環(huán)形的模型共同使用，通過沿著所需的軌跡并排鋪設簾線從而在模型上漸進地構成所述加強結構，該軌跡為所述模型表面上的簾線的軌跡，該裝置包括一組裝器，其包括一接收簾線的入口、一橡膠涂覆腔、一用于在腔中傳送彈性合成物的容積泵、和一用于輸出條帶的出口，該條帶包括通過所述合成物結合在一起的簾線，一用于鋪設所述條帶的裝置包括一參考框架，所述模型可相對于該參考框架安裝在一已知位置，該鋪設裝置包括一壓頭和一滾壓部件，該壓頭具有一用于條帶的引導通道，該滾壓部件與所述模型共同作用，該裝置包括至少一個執(zhí)行器，其用于相對于參考框架引導所述壓頭。
在一特定實施例中，裝置可以使條帶從一層翻轉到另一層地被鋪設到所述模型上。
首先需要指出的是，在本文中應該全面地理解術語“簾線(thread)”，其包括單一絲線、復線、例如纜線和紗線的集合、或組成一起的少量纜線或紗線，不管材料的天然特性，也不管簾線是否事先涂覆有例如橡膠的彈性物。術語“條帶(strip)”用于表示通過一未硫化的橡膠基料結合在一起的多個平行簾線。術語“段(portion)”表示通過切割一定長度的條帶得到的一條帶段。一條帶段能夠進行多個弧段的簾線鋪設?！盎《巍北硎竞熅€的限定長度，其作為硫化后成品從輪胎的一點延伸到另一點?！败壽E”表示成品輪胎上一弧形精確軌跡。在輪胎整個圓周上鋪設一組弧形就形成一加強結構。在這里限定的一弧形段可以形成胎體加強結構的一部分或胎冠加強結構的一部分或其他形式的加強結構。
根本地，本發(fā)明涉及鋪設簾線條帶連續(xù)段的方法，在結構上盡可能地接近于最終成品的結構。加強結構是否通過模型的多個連續(xù)轉動而制成，或是連續(xù)鋪設的段是鄰接鋪設還是相反地在他們之間間隔一定距離地鋪設不是重要的。條帶段在制造模型上的鋪設根據(jù)軌跡進行。在模型的外表面限定了輪胎的內表面的情況下(特定的但非限定性)，其限定了輪胎的內腔，條帶段的鋪設軌跡與輪胎上一弧段簾線的軌跡一致。
當位置、定向或方向被用“徑向、軸向、圓周地”等詞限定時，或當談及半徑時，將制造輪胎的模型或輪胎本身作為參考。該參考幾何軸線是模型的旋轉軸線。
根據(jù)本發(fā)明方法的一具體方面，通過容積控制方式獲得單位量，其根據(jù)所述單位長度所占容積來估算分配的單位量。因此優(yōu)選使用具有容積特性的擠壓機。在一變形實施例中，可以控制重量，且針對重量的分配。一控制單元對所使用的單位數(shù)量的合成物和在模型上鋪設的條帶的單位長度進行同步控制。有利地，空間上處于固定位置的部件成形條帶，然后將條帶供應到鋪設壓頭，至少部件的一個鋪設出口可以相對于模型移動。由于可移動的部件重量輕，所以容易移動他們。優(yōu)選地，計算在成形條帶和鋪設壓頭之間積聚的條帶長度來控制所述單位數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個具體方面，通過在平面內移動鋪設壓頭，該平面包括模型的旋轉軸線，在模型持續(xù)轉動中形成加強結構的改進的結構。為了獲得在模型表面上鋪設條帶所需的所有相對移動，可以橫向和平行于模型旋轉軸線移動鋪設出口，且使模型繞著其軸線轉動，這些移動被適當?shù)亟Y合?？梢栽O計一種控制方式，使單位數(shù)量合成物的控制可以通過鋪設出口和模型之間的相對移動進行控制，反之亦然。有利地，單位數(shù)量的控制通過轉動模型進行控制。優(yōu)選的成形一橫截面不變的條帶，其中單位長度占的所述容積根據(jù)模型上表面的鋪設半徑以及在模型表面上單位長度所占的弧形角度確定。
根據(jù)本發(fā)明提出方法的一具體且沒有限制的特征，為了通過彈性合成物結合簾線，所述簾線平行地導引到組裝器中，該組裝器包括成形腔，所述合成物在該成形腔中被傳送，該組裝器包括一條帶出口。
結合示出了本發(fā)明裝置的特定但非限制性實例的附圖，說明書的其余部分將對本發(fā)明的各個方面進行清楚地說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明裝置的透視圖；圖2是沿圖1中箭頭B方向的視圖；圖3是圖1中用標記5表示部件的詳細放大視圖；圖4是圖1所示的裝置在另一個操作階段的透視圖；圖5是沿圖4中箭頭C方向的視圖；圖6是圖1中用標記41表示部件的詳細放大視圖。
在圖1中示出了一模型1，在該模型上持續(xù)地并且按照輪胎結構的要求鋪設條帶，所有這些部件構成輪胎結構。基本上為剛性的模型1可以例如是由多個件構成的剛性金屬型芯，在歐洲專利申請EP1075928可以找到其說明。
使用的加強簾線2存儲在設備的上部，例如一組卷軸上，每個卷軸都安裝到一心軸上，該心軸構成支架的一部分，該支架用于存儲與條帶中的簾線一樣多的簾線卷軸。簾線2導出裝置(pay-off device)(為了簡化附圖，未示出)使簾線2動作，從而供應簾線到制造輪胎加強結構的裝置中。該簾線2導出裝置優(yōu)選地包括與卷軸一樣多的電機，每個電機使一個簾線2動作。該簾線2導出裝置使簾線2在可很好地控制的張緊下動作，例如盡可能地降低張緊。
基本上，該裝置適當包括一組裝器5和一鋪設壓頭4。該組裝器5包括一進口51(參見圖3)，單個簾線2單獨地經過該進口(示出在附圖1，3和4中)。該組裝器5包括一供料口53，用于導入未硫化膠料的膠條30，該膠條適用于將來的輪胎中條帶使用。還可以看到所述膠條30纏繞在一卷軸3上。該膠條30輸入到組裝器5的供料口53中。組裝器5包括一具有容積特性的傳送裝置，其被稱為容積泵54。
根據(jù)本發(fā)明的一個特性，根據(jù)在模型上條帶的位置正確地控制用于制造條帶的膠料的數(shù)量。在這里說明的實施例中，通過一機械容積泵來執(zhí)行該控制。該容積泵54例如是一個齒輪泵，如圖所示，或是一個活塞泵。在美國專利US5655891中說明了活塞泵。
傳送裝置(還指“容積泵54”)可以將未硫化的膠條30傳送到形成條帶20的腔50中。組裝器5包括一條帶20的出口52。組裝器5包括兩個滾子56，條帶20纏繞在兩個滾子上。至少其中一個滾子56可以被電機57驅動旋轉。
鋪設壓頭4與模型1相對地布置。鋪設壓頭包括一框架40，一支架41通過下面描述的方式安裝在該框架上。支架41通過一樞軸42連接到一機架43上。由于樞軸42，如圖6所示支架41可以以角度φ定向。鋪設壓頭4還包括一滾壓裝置49，該滾壓裝置包括至少一個滾子47(兩個相同的滾子可以更好地夾緊條帶)。滾壓裝置49可以繞著軸線YY傾斜角δ。滾壓裝置49可以使條帶20以一定壓力施加到模型1上。機架43安裝在一導軌44上，該導軌基本上平行于模型1的旋轉軸線XX。導軌44本身通過兩個滑塊45安裝在兩個橫桿46上，該兩個橫桿彼此平行且基本上垂直于所述導軌44。
在支架41中，一構架6安裝在兩個支撐60上。每個支撐60都包括一狹槽61，該狹槽與支撐60的軸線對中。條帶20可以穿過該狹槽61移動，該狹槽為條帶20提供了一導向通道。構架6可以相對于支架41轉動至少180°。在支架41上的構架6安裝以構成一翻轉機構，并且是鋪設所述條帶的裝置的一個具體的非限制性的實例，其包括一翻轉條帶的機構，能夠使條帶的表面翻轉，其中該條帶表面通過鋪設壓頭與模型接觸。
一切割條帶的部件48與構架6結合一起，從而位于鋪設壓頭4中，該部件例如是一閘刀(如在圖6中所示的刀片，省略了反向的刀片)。
模型1被一輪轂架10支撐，該輪轂架包括一輪轂和必需的動力機構(motorisation)，模型1就附接在該輪轂上，動力機構使模型1動作，模型1的方位角α隨時可控。至少在設備動作時，框架40相對于輪轂架10固定地安裝，至少在裝配操作的過程是這樣(這里不說明有關模型1接近和移開的方法)。
支架41可以位于相對于模型1的任何所需位置(參見圖1，2，4和5)。也就是說其可以相對于模型1徑向移動(箭頭F2)，可以相對于模型1橫向滑動(箭頭F1)，可以相對于模型1繞著軸線YY傾斜(角度δ)，且成角度φ。因此可以結合模型1的轉動，在相對于模型1的任何所需的位置上鋪設條帶20，以確保根據(jù)所需的鋪設軌跡進行的鋪設。因此可以以相對于子午線平面CP的任何角度β鋪設條帶20，以形成任一角度β的加強結構，該角度還可以改變。
下面說明根據(jù)本發(fā)明裝置的功能。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體方面，該裝置包括一單元，該裝置用于控制模型的轉動和壓頭相對于構架的移動和容積泵，所述單元具有這樣的結構，使得單位長度的條帶的合成物數(shù)量是在鋪設在模型上的過程中單位長度的條帶所占位置的函數(shù)，其中該合成物通過容積泵被輸入到涂覆腔中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個具體方面，該裝置可包括一單元，該裝置控制模型的轉動和壓頭相對于框架的移動以及容積泵，所述單元具有這樣的結構，使得單位長度的條帶的合成物容積是鋪設在模型上后單位長度的條帶所占容積的函數(shù)，其中該合成物通過容積泵被輸入到涂覆腔中。
從圖1中可以看出，鋪設壓頭41接近于將制成輪胎的右胎肩，通過剛性芯1可以想象將制成輪胎的形狀，在該剛性芯上將構造輪胎。條帶的自由端事先切成角β的形狀并鋪設到模型的表面上，通過滾子47將該自由端保持在將制成輪胎胎肩區(qū)域的所需點。自然地，鋪設條帶20所施加的材料必須可以使條帶具有保持粘接的趨勢。典型地，模型已經被涂覆有未硫化的橡膠，自然會與未硫化膠料30粘接。
該彈性合成物通過傳送裝置54被運送到成形腔50中。該傳送裝置54以一定壓力地將未硫化的橡膠導入成形腔50中，使橡膠完全充滿成形腔50。同時所有的簾線2經過成形腔50，一被控容積的橡膠被導入成形腔50中。由控制單元提供的用于控制的基本參數(shù)是模型1的轉動。而且，相對于模型1移動鋪設壓頭4的裝置自我控制，從而根據(jù)被制造輪胎的結構產生一特定鋪設軌跡，該裝置的功能將在下面說明。因此可以隨時知道條帶鋪設的半徑，從而在給定條帶結構的情況下，可以計算鋪設模型的容積，該條帶結構由輪胎的結構決定。還可以知道加強簾線本身所占的容積。
通過模型1的轉動，且考慮已知的外形尺寸和鋪設壓頭41的移動，以及在處理的材料(在成形腔50和條帶與模型1的結合點之間存在條帶的材料)，從而控制單元確定進入成形腔50中的橡膠的容積。同時，簾線2運動，與這部分相同體積的橡膠被移動到成形腔50之外。于是在出口52出現(xiàn)的條帶20包括所有的平行的未繞卷的簾線2和可控數(shù)量地注入橡膠30。條帶20本身通過滾子56和電機57提供動力，從而以一基本上不變張緊狀態(tài)移動出腔50之外。
在組裝器5和鋪設裝置4之間可以看到一個補償區(qū)域，在該區(qū)域中積累一定(已知)長度的條帶。這樣可以確保不會影響組裝器5的基本上連續(xù)操作以及鋪設壓頭4的基本上間斷的操作，從而可以相對于模型1的速度變化可平滑地成形條帶，關于這個上面已經說明了，其是控制單元提供的用于控制的基本參數(shù)。
為了可以避免操作中移動的有害影響，優(yōu)選測量實際使用的條帶的長度，不依賴于連續(xù)地計算被制造的條帶長度的控制參數(shù)。一優(yōu)選獨立于該滾子或者多個滾子47的測量滾子(未示出)，具有一個編碼器，通過該編碼器可以精確地知道任一時刻鋪設到模型1上的條帶的長度。這可以調節(jié)條帶制造中實際鋪設到模型1上的數(shù)量。
芯1被轉動(角α)且支架41可以相對于模型移動。支架從右到左平移(箭頭F1)以到達虛線所示的位置，這些都是同步進行的。同時支架41移動一與輪胎胎面下制造的加強結構寬度相應的寬度，芯1被驅動轉動一弧形α。在這些移動過程中，條帶20通過滾壓滾子47被施加到模型1上。在移動的最后，與鋪設壓頭成一體的閘刀切割條帶，同時形成與條帶末端所需角度一致的角度。這個角度與下面部分邊緣必須成形的角度一致。因此在兩個連續(xù)段中沒有浪費材料。
為了實現(xiàn)自動操作，條帶持續(xù)地與鋪設壓頭4接合。一在切割條帶后條帶自動進給裝置(未示出)使條帶的自由端在切割后能再次與滾壓裝置49接合，從而可以再次位于模型1上并且壓在模型上。該控制單元不斷地知道條帶積累的長度和未定位條帶的長度，從而能夠在單位長度的條帶合成物整個數(shù)量的容積控制中考慮在處理的材料。
逐漸地，所需數(shù)量的條帶段鋪設到該模型上，例如彼此鄰近地鋪設，且漸進地覆蓋制造模型的整個圓周。通過這里說明的條帶的成形，條帶中所有簾線之間的節(jié)距是常數(shù)。最后，可以布置成在鄰近的簾線之間設置相同的節(jié)距或不同的節(jié)距，這些鄰近的簾線是從兩個不同的條帶出來的。
具有多少條帶段，就需要轉動多少次模型1進行鋪設條帶20段的操作，以制造完整的加強結構，或一旦鋪設壓頭與將制成輪胎的左胎肩結合，就回位到相對側的肩，而不需要中斷模型1的轉動，從而一旦鋪設壓頭再次與右胎肩結合就鋪設另一條帶段。該裝置足以在兩個定位段之間留下一間隔，該定位段與在連續(xù)轉動中將要鋪設的條帶段整數(shù)量一致。
為了從一層過渡到下一層(換句話說，從一簾布層過渡到下一簾布層)，根據(jù)本發(fā)明特定的且有利的特征，具有一轉動裝置，其與鋪設壓頭成一體。該轉動裝置足以使構架6轉動180°，并準備為下一層鋪設條帶20。然后重復上述的操作運動，除了從左到右動作代之以從右到左的鋪設。這在圖4中已經說明了。
在一具體應用中，本發(fā)明可以制造包括許多弧形段簾線的加強結構，該弧形段簾線通過連續(xù)鋪設條帶鄰接段而獲得，該條帶段通過切割而制成。在又一具體情況中，所述加強結構形成位于胎面下的帶束層的一部分。在另一具體情況中，所述加強結構形成胎體的一部分，至少為胎邊的一部分。
本發(fā)明可以成組地鋪設加強簾線，該加強簾線形成一條帶，其鋪設精確度好于目前現(xiàn)有技術提及的由條帶制造的技術。而且，由于本發(fā)明具有條帶翻轉裝置，可以很快地改變加強簾線的角度從而從一層過渡到下一層，不會降低根據(jù)本發(fā)明裝置的制造速度，也不會浪費材料。
權利要求
1.制造輪胎的方法，該輪胎包括加強結構，該加強結構包括基本上彼此平行布置的簾線，該方法使用基本上環(huán)形的模型，在該模型上漸進地形成所述加強結構，該方法包括下列步驟形成一組多根簾線，這些簾線布置成基本上彼此平行，通過彈性合成物將簾線結合在一起以形成條帶，沿著預定的軌跡將所述條帶鋪設到所述模型的表面上，其中，為了形成單位長度的條帶，所使用的所述彈性合成物的單位數(shù)量是根據(jù)在輪胎制造過程中將所述單位長度的條帶鋪設到模型之后該單位長度的條帶所占份額決定的。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中該所使用的單位數(shù)量是通過容積控制而獲得的，而該份額是根據(jù)所述單位長度所占的容積計算的。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中成形具有不變橫截面的條帶，其中該單位長度所占的所述容積是根據(jù)在模型表面的鋪設半徑和由該模型表面上單位長度所占的弧度來確定的。
4.根據(jù)權利要求1到3中任一個的方法，其中所述條帶由設置在固定空間位置部件形成，其中所述條帶被供應到一鋪設壓頭，該鋪設壓頭的至少一個鋪設出口可以相對于模型移動，且通過考慮在成形條帶和鋪設壓頭之間積累的條帶長度來控制所述單位數(shù)量。
5.根據(jù)權利要求4的方法，其中通過在平面內移動鋪設壓頭，可以在轉動所述模型的同時漸進地形成加強結構，其中該平面包括模型的旋轉軸線，而單位數(shù)量的控制是通過模型的轉動控制的。
6.根據(jù)權利要求1到5中任一個的方法，其中為了通過彈性合成物結合簾線，所述簾線被平行地導入一組裝器中，該組裝器包括一成形腔，在該成形腔中傳送所述合成物，該組裝器包括一條用于條帶的出口。
7.根據(jù)權利要求1到6任一個的方法，其中所述加強結構包括多個簾線弧形段，該加強結構通過連續(xù)地鋪設鄰接的條帶段而獲得，該條帶段通過切割條帶而獲得的。
8.根據(jù)權利要求1到7任一個的方法，其中所述加強結構形成位于簾線下面的部分帶束層。
9.根據(jù)權利要求1到7任一個的方法，其中所述加強結構形成部分胎體。
10.一種制造輪胎加強結構的裝置，所述加強結構包括彼此基本上平行布置的簾線，所述裝置用于與基本上環(huán)形的模型(1)共同使用，通過沿著所需的軌跡并排鋪設所述簾線而在模型上漸進地構成所述加強結構，該軌跡為所述模型的表面上的簾線的軌跡，所述裝置包括一組裝器(5)，其包括一接收簾線(2)的入口、一橡膠涂覆腔(50)、一用于在腔中傳送彈性合成物的容積泵、和一用于條帶(20)的出口，該條帶包括通過所述合成物結合在一起的簾線，一用于鋪設所述條帶的裝置(4)包括一參考框架，所述模型可相對于該參考框架安裝在一已知位置，該鋪設裝置包括一壓頭和一滾壓部件，該壓頭具有一用于條帶的引導通道，該滾壓部件用于與所述模型共同作用，該裝置包括至少一個執(zhí)行器，該執(zhí)行器用于相對于參考框架引導所述壓頭。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，包括一單元，該單元用于控制模型的轉動和壓頭相對于框架的移動以及容積泵，所述單元構造成使得單位長度條帶的合成物數(shù)量是在模型上鋪設單位長度的條帶過程中該單位長度的條帶所占位置的函數(shù)，其中該合成物通過容積泵被輸入到涂覆腔中。
12.根據(jù)權利要求10所述的裝置，包括一單元，該單元用于控制模型的轉動和壓頭相對于框架的移動以及容積泵，所述單元構造成使得單位長度條帶的合成物容積是在模型上鋪設單位長度的條帶后該單位長度的條帶所占容積的函數(shù)，其中該合成物通過容積泵被輸入到涂覆腔中。
13.根據(jù)權利要求10所述的裝置，包括條帶長度補償區(qū)域，該區(qū)域位于組裝器(5)和鋪設裝置(4)之間。
14.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中鋪設所述條帶的裝置包括一用于切割條帶的部件(48)。
15.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中鋪設所述條帶的裝置包括一翻轉條帶的機構，該翻轉條帶的機構可以使條帶表面翻轉，從而通過鋪設壓頭與模型接觸。
全文摘要
一種制造輪胎加強結構的裝置，所述加強結構包括彼此基本上平行布置的簾線，所述裝置與基本上環(huán)形的模型共同使用，通過沿著所需的軌跡并排鋪設簾線從而在模型上漸進地構成所述加強結構，該軌跡為所述模型的表面上的簾線的軌跡，所述裝置包括組裝器(5)組裝器(5)，其包括接收簾線(2)的入口、橡膠涂覆腔(50)、用于在橡膠涂覆腔中傳送彈性合成物的容積泵、和用于輸出條帶(20)的出口，該條帶包括通過所述合成物結合在起的簾線，用于鋪設所述條帶的裝置(4)包括參考框架，所述模型的安裝位置相對于該參考框架已知。
文檔編號B29C47/50GK1659016SQ03812836
公開日2005年8月24日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權日2002年6月3日
發(fā)明者F·皮亞洛 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司