专利名称：悬臂式轮胎成型鼓的稳定器的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮胎自动成型机，特别涉及在轮胎自动成型系统中稳定悬臂安装的轮胎成型鼓的自由端的方法和设备。
背景技术：
众所周知，大多数充气轮胎结构的部件须装配成提高轮胎的均匀性以获得轮胎的正确性能。例如，在轮胎圆周面上呈“蜿蜒”状的胎面会造成轮胎运行时摆动。例如，胎体帘布层的不对称(轮胎一边上的帘线比另一边上的帘线长)会造成许多轮胎不均匀问题，包括静态失衡和径向力偏差。例如，子午线不对称的轮胎(例如胎面不在胎边之间正中位置上)会造成许多轮胎不均匀问题，包括力偶失衡、横向力偏差和锥形。因此，为了满足一般的轮胎性能要求，轮胎工业一般花费大努力生产均匀性良好的轮胎。轮胎均匀性一般指轮胎各尺寸和质量分布均匀、在径向上、横向上、圆周向上和子午方向上对称，从而获得可轮胎均匀性测量的可接受结果，包括静态和动态平衡，还包括在轮胎均匀测试机上测得的径向力偏差、横向力偏差和切向力偏差，该轮胎均匀性测试机在一车轮上并在负载下运行该轮胎。
尽管轮胎非均匀性在一定程度上可在装配后的制造中矫正(例如磨削)和/或在使用中矫正(把平衡块加到轮胎/车轮组件的轮缘上)，但最好(一般更高效)尽可能在装配过程中实现轮胎均匀性。一般的轮胎成型机包括一轮胎成型鼓，轮胎各部件一层一层地包在其上，包括例如气密层、一层或多层胎体帘布层、任选侧壁加强件和胎边区插入件(例如填充胶条)、侧壁和胎边钢丝圈(以下简称为“胎边”)。逐层装配好后，胎体帘布层的两端包住胎边，把该轮胎充气成圆环形，然后施加胎面/带束层组件。轮胎成型鼓一般位于工厂地面上一固定位置上，使用与固定鼓上基准点对准的工具手动或自动施加各层部件，以确保部件精确定位。该工具一般相对轮胎成型鼓固定，例如一从支承轮胎成型鼓的同一机架(机座)上延伸的一臂上的一导轮。
该轮胎成型鼓必须支承成当胎体一层一层包在该轮胎成型鼓上时整个的胎边可施加到轮胎胎体上。此外，当轮胎成型鼓上的轮胎成型过程完成时生轮胎必须能从轮胎成型鼓上取下。该轮胎成型鼓可只在一端上受永久性支承，从而产成一可施加胎边和取下轮胎半成品的“自由端”。这种单端支承通常称为悬臂安装。悬臂安装的一个常见例子为跳水板。
悬臂安装的轮胎成型鼓必须解决各种问题，特别要考虑到轮胎工业对在该鼓上成型的轮胎的均匀性要求，此外还有制造设备的使用寿命问题。例如由于包括轮胎成型鼓的重量、施加在鼓上的轮胎各部件的重量和轮胎部件施加设备(例如把各部件压紧在一起的压合滚轮)的横向力(即轮胎成型鼓转动轴线上的径向力)的各种因素在悬臂式轮胎成型鼓支承上产生很大力矩。如轮胎成型鼓在轮胎成型过程中转动，这些力矩会给定位在该支承中有助于鼓转动的轴承带来问题(例如异常磨损)。如轮胎成型鼓随着作用在其上的力发生弯曲，轮胎就会不均匀，从而例如造成轮胎层铺装成螺旋形。对于悬臂安装的鼓来说，该弯曲可发生在鼓的长度上和/或在轮胎成型鼓由永久性支承固定处发生枢转。为稳定该轮胎成型鼓即防止鼓发生弯曲和/或其他不希望有的运动，悬臂安装的成型鼓必须比两端都受到支承的同类轮胎成型鼓具有更大刚性，必须对该单端支承使用牢固的轴承和其他连接。显然，如此提高的牢固性造成成本提高，通常总重增加；使得设备更复杂，从而更难于维护和维护成本提高。最后，本发明解决由轮胎成型鼓不再固定而是一柔性制造系统(FMS)中一工件造成的另外的悬臂安装的鼓的稳定问题，在柔性制造系统中，轮胎成型鼓在相继工作站中相继施加各部件层的各自动工作站之间移动。本发明结合一FMS予以说明，该FMS的工件(轮胎成型鼓)太大而无法使用精确板式运送器，因此用其他装置移动(移动)轮胎成型鼓，该装置本身不必实现轮胎成型鼓相对工作站的精确定位。每一工作站有一中心线或工作站轮胎装配装置(工具)的“工作轴线”，轮胎成型鼓的轴线必须与每一工作站中的该工作轴线精确对准。这一对准包括确保轮胎成型鼓转动轴线的整个鼓长度上的每一点在工作站工作轴线的指定精确距离内，即对准包括使得轮胎成型鼓转动轴线与工作站工作轴线重合。由于轮胎成型鼓位于一移动平台上，它必须保持所需对准而不对该移动平台造成过大重量负担。此外，由于该移动的轮胎成型鼓可不与一动力源连续连接，因此要求任何鼓支承/稳定器都应能在不连续供应动力的情况下提供稳定支承，不管该动力源是电力、气压还是其他动力源。
本发明为克服现有技术的不足，提供稳定悬臂安装的轮胎成型鼓的方法和设备，特别是转动的轮胎成型鼓，特别是在轮胎成型的柔性制造系统中从工作站移动到工作站的轮胎成型鼓。
发明内容
按照本发明，提供一种稳定一轮胎成型鼓的方法，其中该轮胎成型鼓有两端，一端为悬臂永久支承端，另一端为自由端。该方法包括下列步骤提供一与该自由端接合以便通过限制该自由端作横向运动来稳定该轮胎成型鼓的自由端支承；以及需要时临时收回该自由端支承，恢复该自由端的自由。
按照本发明，恢复自由端的自由是为了能在轮胎成型鼓上施加环形轮胎部件或能从轮胎成型鼓上取下成型好的轮胎。恢复自由端的自由的步骤最好包括下列步骤收回自由端支承，使得自由端支承与自由端以下述方式脱离，即能把没有开口的圆形物件施加到轮胎成型鼓上或从其上取下；等待到自由端不再需要自由；以及延伸自由端支承，直到自由端支承与自由端接合，通过限制自由端作横向运动而稳定轮胎成型鼓。
按照本发明，该方法进一步包括下列步骤在自由端支承与自由端接合的同时容许轮胎成型鼓转动。
按照本发明，该方法的特征在于，通过限制自由端在轮胎成型鼓转动轴线的所有径向上作横向运动而稳定轮胎成型鼓。或者，该方法的特征在于，通过限制自由端在轮胎成型鼓转动轴线的一些径向上作横向运动而稳定轮胎成型鼓。这些方向在与垂直向下方向成±90°角的范围内。这些方向也可在与垂直向下方向成±45°角的范围内。
按照本发明，该方法进一步包括下列步骤无需连续的动力输入把自由端支承锁定就位并与之接合从而稳定轮胎成型鼓。最好是，该锁定步骤包括把延伸自由端支承的机械部件移过造成自由端支承与自由端接合的位置；以及在一位置上为机械部件提供一止档，使得由自由端横向运动造成的力(F、Fh、Fv)用来将自由端支承保持在与自由端接合的状态下。
按照本发明，提供一种稳定一轮胎成型鼓(120、220、320)的设备，其中该轮胎成型鼓有两端，一端为悬臂永久支承端，另一端为自由端。该设备包括提供一与该自由端接合以便通过限制该自由端作横向运动来稳定该轮胎成型鼓的自由端支承的装置；以及需要时临时收回该自由端支承，恢复该自由端的自由的装置。
按照本发明，该设备进一步包括收回自由端支承，使得自由端支承与自由端以下述方式脱离，即能把没有开口的圆形物件施加到轮胎成型鼓上或从其上取下的装置；使自由端等待到不再需要自由的控制装置；以及延伸自由端支承，直到自由端支承与自由端接合，通过限制自由端作横向运动而稳定轮胎成型鼓的装置。
按照本发明，该设备进一步包括在自由端支承与自由端接合的同时容许轮胎成型鼓转动的装置。
按照本发明，该设备进一步包括通过限制自由端在轮胎成型鼓转动轴线的所有径向(α，β)上作横向运动而稳定轮胎成型鼓的装置。或者，该设备进一步包括通过限制自由端在轮胎成型鼓转动轴线的一些径向(α，β)上作横向运动而稳定轮胎成型鼓的装置，这些方向在与垂直向下方向成±90°角的范围内。这些方向也可在与垂直向下方向成±45°角的范围内。
按照本发明，该设备进一步包括无需动力输入把自由端支承锁定就位并与之接合从而稳定轮胎成型鼓的装置。最好是，该设备进一步包括把延延伸自由端支承的机械部件移过造成自由端支承与自由端接合的位置的装置；以及在一位置上为机械部件提供一止档，使得由自由端横向运动造成的力(F、Fh、Fv)用来将自由端支承保持在与自由端接合的状态下的装置。
按照本发明，提供无需动力输入把一轮胎成型鼓的自由端支承锁定就位并延伸与之接合从而稳定该轮胎成型鼓的设备，该设备包括两可延伸与自由端接合的支承臂；与每一支承臂连接并在一滑轨上滑动以便延伸该支承臂的滑块；一用动力输入延伸该支承臂的转动致动器；连接在转动致动器与滑块之间以便把转动转换成水平滑动的连杆机构，该连杆机构包括其中心连接在致动器一转动轴上的转动连杆；一端与该转动连杆第一端铰接其另一端与第一滑块铰接的第一滑动连杆以及一端与该转动连杆第二端铰接、其另一端与第二滑块铰接的第二滑动连杆，该转动连杆的转动的特征在于0°转动角造成连杆机构排列成把两滑块分开到最大间距位置，从而完全收回支承臂；180°的转动角造成连杆机构排列成把滑块尽可能拉在一起，从而完全延伸支承臂；以及一把转动连杆的转动停止在一超程状态下的延伸止档，其特征在于，转动连杆转动超过造成支承臂完全延伸的180°位置。
本发明特别适用于与一同时成型许多轮胎胎体的系统结合，例如见本申请人在与本申请同一天申请、专利代理案卷号Dn2001166USA、发明名称为“在柔性制造系统中制造轮胎的方法”的同在审理中的美国专利申请。该专利申请所公开的方法一般包括下列轮胎成型步骤建立一由至少三个并多达十个工作站构成的序列；沿一穿过至少三个工作站的工作轴线移动至少三个不相连的轮胎成型鼓；以及在各工作站上把一个或多个轮胎部件施加在这些轮胎成型鼓上。然后在最后一个工作站上取下所得生轮胎胎体。最后，在取下生轮胎后把该轮胎成型鼓从最后工作站移动到第一工作站。各轮胎成型鼓成型鼓沿工作轴线独立移动。各不相连接的轮胎成型鼓沿工作轴线移动，使得不相连接的轮胎成型鼓的转动轴线与工作轴线对准。这多个不相连接(即可独立移动，互相不连接)的轮胎成型鼓可由将轮胎成型鼓从一个工作站到另一工作站安装其上的自移动装置沿一工作轴线同时移动。这些轮胎成型鼓沿该工作轴线移动，使得成型鼓中的转动轴线保持在与工作轴线平行对准的预定不变高度和位置上。每一工作站上有一引入装置用来操纵轮胎成型鼓。该引入装置在把转动轴线保持在与工作轴线平行对准的预定不变高度和位置上的同时与成型鼓连接。每一工作站上的引入装置从其通常收回位置向外越过工作轴线进入与该轮胎成型鼓连接的位置。然后在轮胎部件施加到成型鼓上后成型鼓与引入装置脱离。接着，各工作站上的引入装置在现已脱开连接的轮胎成型鼓移动到下一个工作站之前退回到其通常收回位置。在各工作站上把一个或多个轮胎部件施加到轮胎成型鼓上的步骤包括在把成型鼓中的转动轴线保持在与工作轴线平行对准的预定不变高度和位置上的同时把轮胎部件施加到轮胎成型鼓上。为此在各工作站上提供一个或多个贴合鼓把轮胎部件施加到成型鼓上。贴合鼓从其通常离开工作轴线的收回位置移动到可在把成型鼓中的转动轴线保持在与工作轴线平行对准的预定不变高度和位置上的同时把轮胎部件施加到轮胎成型鼓上的一位置。然后各工作站上的贴合鼓在轮胎成型鼓移动到下一个工作站之前收回到其通常收回位置。
从对本发明的以下说明中可清楚看出本发明的其他目的、特征和优点。
下面详细说明本发明各优选实施例。各附图例示出本发明。这些附图是例示性的而非限制性的。尽管以下结合这些优选实施例说明本发明，但应指出，本发明的精神和范围不受这些具体实施例的限制。
为说明清楚起见，某些附图中的某些部件不成比例。为说明清楚起见，剖面图可呈“切片”或“近视”剖面图，在真正剖面图中可看到的某些背景线予以省略。
附图中各包括部件一般如下编号。标号中最主要的数字(百位数)与图号对应。图1中的各部件的标号一般为100-199。图2中的各部件的标号一般为200-299。各附图中相同部件用同一标号表示。例如一图中的部件199可与另一图中的部件299类似或相同。同一图中的类似(包括相同)部件用类似标号表示。例如总的用标号199表示的多个部件中的各部件分别用标号199a、199b、199c等等表示。相关但经改动的部件的标号相同，但用撇号相区别。例如，109、109′和109″为三个在一定程度上类似或相关，但有重大改动的不同部件，例如，静态失衡的轮胎109与设计相同但力偶失衡的不同轮胎109′相对应。从包括权利要求和摘要的整个说明书中可清楚看出同一或不同附图中类似部件之间的这种关系。
从以下结合附图的说明中可清楚看出本发明当前优选实施例的结构、工作情况和优点，附图中图1A为本发明一轮胎自动成型系统(FMS)的示意图；图1B为本发明该FMS的一工作站的立体图，示出一轮胎成型鼓相对一贴合鼓精确定位；图1C为本发明一悬臂安装在一鼓支架上的轮胎成型鼓的侧视图，其自由端用一自由端支承稳定；图2A和2B为一自由端支承第一实施例的端视图，图2A示出支承收回，图2B示出支承延伸以便支承一轮胎成型鼓；图3A和3B为一自由端支承的第二优选实施例的端视图，图3A示出支承收回，图3B示出支承延伸以便支承一轮胎成型鼓；图3C和3D为一自由端支承的该优选实施例的立体端视图，图3C示出支承收回，图3D示出支承延伸；图4A为图3A-3D的自由端支承的致动器连杆机构的示意端视图，示出致动器连杆机构位于与图3C所示自由端支承的收回状态对应的位置；图4B为图4A致动器连杆机构的示意端视图，示出自由端支承部分延伸时致动器连杆机构的对应位置；以及图4B为图4A致动器连杆机构的示意端视图，示出自由端支承部分延伸时致动器连杆机构的对应位置；以及图4C为图4A致动器连杆机构的示意端视图，示出三个连杆中的两个致动器连杆位于与图3D所示自由端支承的延伸状态对应的位置，这两个连杆因超程而锁定在其位置上。
具体实施例方式
本发明涉及稳定一悬臂安装的轮胎成型鼓的自由端。该轮胎成型鼓的自由端为与悬臂安装在一固定鼓支架上的轴向端相反的轴向端。进行该稳定是为自由端提供额外支承，特别是在轮胎成型过程中尽可能减小轮胎成型鼓的弯曲、倾斜和其他运动。进行稳定的第二个目的是减小轮胎成型鼓及其部件的轴承和其他相关机械部件上的应力和所造成的磨损。一般使用悬臂安装，使得预装配成整圆环形的胎边(胎边钢丝圈)可通过旋在自由端上而施加到轮胎成型鼓上以及成型后通过把成型成的胎体滑离自由端而从轮胎成型鼓上取下成型好的轮胎胎体。因此，要求稳定器必须可拆或能断开，以便施加胎边和取下胎体。
本发明结合一轮胎自动成型系统(FMS或柔性制造系统)予以说明，该系统要求轮胎成型鼓之类的机器部件精确定位，以制造高度均匀的轮胎。尽管本文结合FMS说明各实施例和原理，但应指出，本发明稳定装置和方法适用于任何悬臂安装的轮胎成型鼓，不管是转动的还是不转动的成型鼓、可在各工作站之间移动的成型鼓还是固定不动的成型鼓。
当轮胎成型鼓包括一在具有一个或多个工作站的轮胎自动成型系统中的移动工件，该轮胎成型鼓移进(移动)和移出每一个工作站时，轮胎自动成型系统设计成能使轮胎成型鼓相对工具(“贴合鼓”之类的轮胎成型装置)精确定位。每一工作站的贴合鼓在垂直和水平方向上与一工作轴线找正而定位于工作轴线的纵向上，该工作轴线最好从第一到最后一个工作站依次直线延伸通过所有工作站，从而在第一工作站中进行第一轮胎成型操作，在最后一个工作站中进行最后轮胎成型操作。因此只要在各工作站将轮胎成型鼓的轴线和工作轴线精确对准并在各工作站将轮胎成型鼓纵向基准点和对应工作站纵向基准点精确定位即可实现各工作站上的轮胎成型鼓的精确定位。轮胎成型鼓为悬臂安装，因此稳定轮胎成型鼓的自由端的自由端支承进一步有助于在各工作站保持轮胎成型鼓的轴线与工作轴线的对准。轮胎成型鼓一般太大而无法使用精确板式运送器，因此在上述系统中，轮胎成型鼓用搭在工厂地面上的车轮上的自动力车辆移动。由于这些车辆本身无法实现轮胎成型鼓相对工作站贴合鼓的精确定位，因此该系统包括实现轮胎成型鼓精确定位的其他方法和装置。
图1A示出本申请人在与本申请同一天申请、专利代理案卷号Dn2001166USA、发明名称为“在柔性制造系统中制造轮胎的方法”的同在审理中的美国专利申请No.09/＿＿＿所公开的轮胎成型系统的一实施例，该专利包括本发明鼓稳定方法和装置。多个自动力自动引导车辆(AGV)102a、102b、102c、102d、102e(统称“102”)在箭头105所示方向上在多个工作站110a、110b、110c、110d、110e(统称“110”)中移动对应轮胎成型鼓120a、120b、120c、120d、120e(统称“120”)。AGV 102遵从一由一埋置在工厂地面中的引导线路104确定的路径，在图1A中为从第一工作站110a到最后一个工作站110d穿过各工作站110后又绕回到第一工作站110a的椭圆形路径。各工作站110与一共同、呈直线的工作轴线111对准并在该工作轴线上相间距，AGV引导线路在引导线路104穿过各工作站处与工作轴线111大致平行。此外，一包括一V形导轨131(与工作轴线111精确平行)、一平导轨132(与工作轴线111大致平行)、一V形导轨进口坡道133、一V形导轨出口坡道135、一平导轨进口坡道134和一平导轨出口坡道136的导轨系统130也与工作轴线111平行并穿过各工作站110。各工作站110包括一个或多个贴合鼓112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g(统称“112”)、一个或多个供料卷筒113a、113b、113c、113d、113e、113f、113g(统称“113”)和一引入装置114a、114b、114c、114d(统称“114”)。贴合鼓112在垂直和水平方向上与工作轴线111精确对准，在纵向上沿工作轴线111相对为每一工作站110建立的例如引入装置114前面上的一工作站纵向基准点115a、115b、115c、115d(统称“115”)定位。尽管AGV 102自动力并自动遵从引导线路104，但还受外部控制例如受射频信号和/或邻近开关的控制，从而AGV102受控制而在各工作站110中停止合适时间后才进到下一个工作站110。
以下例示在其中成型一生轮胎胎体的轮胎成型FMS 100的工作程序。在一生轮胎胎体的成型过程的第一步骤中，AGV 102a把一空轮胎成型鼓120a移入第一工作站110a中并大致停止在第一工作站110a中的预定停止位置上。引入装置114a横向(箭头107方向)延伸到该轮胎成型鼓120a后方一位置后与轮胎成型鼓120a连接的同时断开轮胎成型鼓120a与AVG 102a的连接，然后使鼓基准点抵靠工作站纵向基准点115a而把轮胎成型鼓120a移入一纵向精确位置。同时，轮胎成型鼓120a用导轨系统130与工作轴线111精确对准，从而实现轮胎成型鼓120a在三维上相对第一工作站110a的贴合鼓112a、112e的精确定位。此时贴合鼓112可施加第一层轮胎部件，从其供料卷筒113拉出轮胎部件。轮胎成型鼓120的动力和控制信号由引入装置115传进/传出。例如一气密层从供料卷筒113e拉出后由贴合鼓112e施加，一对胎趾护层从(双)供料卷筒113a拉出后由贴合鼓112a施加。当工作站110a中的施加过程结束时，引入装置114a松开轮胎成型鼓120a后重新将轮胎成型鼓120a与AGV 102a连接，断开与轮胎成型鼓120a的连接后退回到一不挡住AGV 102和轮胎成型鼓120的路径的位置，使得AGV 102a可把轮胎成型鼓120a移动到下一个工作站110b。为了不挡住该路径，工作站110中的所有AGV 102可大致同时地移动，但不必连接在一起。或者，各AGV 102之间可有供AGV非同步移动的间隙。在生轮胎胎体的成型过程的下一步骤中，AGV 102a把轮胎成型鼓120a移入第二工作站110b后进行与第一工作站110a所述类似的操作，进一步施加第二工作站110b的供料卷筒113b、113f上的轮胎胎体部件。大致与此同时，AGV 102e已把一空轮胎成型鼓102e移入第一工作站110a以施加第一轮胎胎体部件。随着AGV 102在所有工作站110中顺序移动各轮胎成型鼓120重复上述步骤，使得轮胎胎体部件以正确顺序施加到轮胎成型鼓120上。在最后一个工作站110d中完成部件的成型后，可从轮胎成型鼓120上取下成型好的生轮胎胎体，以在其后轮胎制造阶段(未示出)中作进一步处理，从而轮胎成型鼓120e成为空轮胎成型鼓，用AGV 102e把它在引导线路104上移回，以备在第一工作站110a中开始另一轮胎胎体半成品成型过程。一内部钢丝圈可在取下该成型好的生轮胎胎体后的任何时刻施加到该空轮胎成型鼓120e上，方便的作为在最后一个工作站110d中取下轮胎的操作的一部分。
图1B示出一工作站110，其中，一轮胎成型鼓120相对一贴合鼓112(只示出其一部分)精确定位。引入装置114延伸后与轮胎成型鼓120连接，从而确立起轮胎成型鼓120的精确纵向位置。轮胎成型鼓120受一座落在AGV 102上的鼓支架122的支承。导轨系统130的包括V形导轨131和平导轨132的部分通过装在鼓支架122底面上的滑座(可看到一平滑座137)支承并对准轮胎成型鼓120，从而将轮胎成型鼓120与工作轴线111精确对准，即，使轮胎成型鼓120的转动轴线121与工作轴线111精确重合。本发明自由端支承的一实施例140装在鼓支架122上。该自由端支承140垂直延伸，从而位于支承并稳定其另一端125悬臂安装在鼓支架122上的轮胎成型鼓120的自由端123的位置上，从而有助于保持轮胎成型鼓120的转动轴线121与工作站110的工作轴线111的精确对准(重合)。为便于轮胎成型鼓120的转动，自由端支承140与一装在轮胎成型鼓120的自由端123上的自由端环支承124接合。
图1C为鼓支架122的侧视图，其上装有主要部件。所示鼓支架122安置在AGV 102的顶面上。轮胎成型鼓120的一端125悬臂安装在鼓支架122上，因此可在成型过程中施加胎边之类的整圈环件并取下成型好的生轮胎胎体。轮胎成型鼓120可围绕一中心转动轴线121在轮胎成型鼓120与鼓支架122之间的一个或多个轴承(未示出)上转动。所示自由端环支承124装在轮胎成型鼓120的自由端123上，所示自由端支承140处于延伸状态，与自由端环支承124接合，从而在容许轮胎成型鼓120围绕其轴线121转动的同时稳定轮胎成型鼓120。
图2A和2B为一装在一鼓支架222(比较122)上的自由端支承240(比较140)的第一实施例的端视示意图。鼓支架222静置在一AGV202(比较102)上支承一悬臂安装在鼓支架222上的轮胎成型鼓220(比较120)。轮胎成型鼓220的自由端223(比较123)上装有一自由端环支承224(比较124)。图2A示出自由端支承240处于收回位置(或“状态”)，图2B示出自由端支承240处于延伸位置(或“状态”)以便在其自由端223上稳定轮胎成型鼓220。轮胎成型鼓220有一转动轴线221(比较121)。
自由端支承的第一实施例240为一简单剪刀状装置，包括剪刀刀身那样的第一和第二支承臂242a和242b(统称242)和铰接两支承臂242的剪刀枢轴244，如图2A-2B所示第一支承臂242a位于第二支承臂242b前方。剪刀动作由分别与支承臂242一端铰接并与一滑轨248滑动连接的第一和第二滑块246a和246b(统称246)实现。第一滑块246a与第一支承臂242a连接，第二滑块246b与第二支承臂242b连接。可以看出，对于自由端支承240完全延伸，滑块246必须滑过对方，因此第一滑块246a在滑轨248前侧上滑动，第二滑块246b在滑轨248后侧上滑动。在自由端支承240顶部，两支承臂242各有一形状与自由端环支承224接合的弧形托架243，以稳定支承轮胎成型鼓220。第一托架243a形成在第一支承臂242a上，第二托架243b形成在第二支承臂242b上。支承臂242和托架243的尺寸做成当两滑块246移动到一起时，自由端支承240上升到托架243正好与自由端环支承224接合的最大高度“H”。托架243的形状与自由端环支承224外圆周面相符，最大高度H是轮胎成型鼓220的从自由端223到轮胎成型鼓220的悬臂安装端的轴线221在水平位置上所需保持的高度。
自由端支承240的延伸和收回可用例如在滑轨248上移动滑块246的气缸(未示出)自动实现。显然，由于重力和轮胎成型操作力的作用方向倾向于把托架243推离自由端环支承224从而“打开剪刀”，即，收回自由端支承240，因此，除非用某种闩锁克服这些力把自由端支承240锁定就位，自由端支承很可能无法保持延伸状态。例如，可把一螺线管致动闩销插入滑块246的一孔中。或者，也可保持气缸中的气压，不断迫使自由端支承240处于抵靠自由端环支承的完全延伸位置。后面这种做法的缺点是需要连续气压，而当自由端支承240在工作站110之间位于AGV 202上时得不到连续气压。锁定自由端支承240就位的另一种方法包括使之成为“超程”状态。如自由端支承240的机械部件中具有足够弹性，就可把两滑块246推过它们造成支承臂242的完全延伸位置的位置，从而开始造成自由端支承240的收回。如用一机械止档(未示出)定位阻止两滑块的滑动超过该超程状态，那么把托架推离自由端环支承224的力将保持滑块抵靠该止档而无需连续功力输入即可锁定自由端支承就位。
图3A和3B为一装在一鼓支架322(比较122)上的自由端支承340(比较140)的第二优选实施例的端视示意图。鼓支架322静置在一AGV 302(比较102)上并支承一悬臂安装在鼓支架322上的轮胎成型鼓320(比较120)。轮胎成型鼓320的自由端323(比较123)上具有一自由端环支承324(比较124)。图3A示出自由端支承340处于收回位置(或“状态”)，图3B示出自由端支承340处于延伸位置(或“状态”)而在其自由端323上稳定轮胎成型鼓320。轮胎成型鼓320有一转动轴线321(比较121)。
图3C和3D为自由端支承340该优选实施例的立体端视图，图3C示出支承340位于收回位置，图3D示出支承340位于延伸位置。
如图3A-3D所示，自由端支承340该优选实施例与一剪刀状装置类似，但两“剪刀刀身”独立工作而非互相铰接在一起。此外，自由端支承340用一更复杂装置实现剪刀动作，该装置还能无需连续动力输入即把支承340锁定在延伸位置上。自由端支承340分别包括第一和第二支承臂342a和342b(统称342)，如图3A-3D所示，第一支承臂342a位于第二支承臂342b后方。第一和第二撑杆345a和345b(统称345)分别连接在自由端支承340的支承臂342与支架341之间。第一撑杆345a在第一臂-撑杆枢轴347a(只在图3C中能看到)处与第一支承臂342a铰接，其另一端与自由端支架341铰接。第二撑杆345b在第二臂-撑杆枢轴347b处与第二支承臂342b铰接，其另一端与自由端支架341铰接。剪刀动作由分别与支承臂342一端铰接并与一滑轨348滑动连接的第一和第二滑块346a和346b(统称346)实现。第一滑块346a与第一支承臂342a连接，第二滑块346b与第二支承臂342b连接。自由端支承340要从收回状态(见图3C)延伸到延伸状态(见图3D)，两滑块346移动到一起，水平推动支承臂342的铰接端。撑杆345无法伸长，因此支承臂342一端的水平运动转换成支承臂342另一端的垂直运动。
在自由端支承340顶部，两支承臂342各有一形状与自由端环支承324接合的弧形托架343，以稳定支承轮胎成型鼓320。第一托架343a形成在第一支承臂342a上，第二托架343b形成在第二支承臂342b上。支承臂342和托架343的尺寸做成当两滑块346移动到一起时，自由端支承340上升到托架343正好与自由端环支承324接合的最大高度“H”。托架343的形状与自由端环支承324外圆周面相符，最大高度H是轮胎成型鼓320的从自由端323到轮胎成型鼓320的悬臂安装端的轴线321在水平位置上所需保持的高度。
托架343的弧长适合于包住自由端环支承324，稳定轮胎成型鼓320，无法作由垂直向下方向之外方向上的横向(“横向”指轮胎成型鼓转动轴线321的径向)力造成的运动。第一托架343a从垂直向下方向(轮胎成型鼓转动轴线321的径向)展开一α角，第二托架343b从垂直向下方向(轮胎成型鼓转动轴线321的径向)展开一β角。两角α和β一般相同，但不必如此，托架弧长角可根据在轮胎成型设备100中的情况如贴合鼓112的工作情况下预期的力和力方向加以确定。事实上，只要合适设计自由端支承340伸长时的托架343的路径，即可用弧长角α和β等于180°的两托架包住整个自由端环支承324。在本发明中，小于等于90°的弧长角α和β足够，最好约为45°。换句话说，托架343最好包住自由端环支承324从垂直向下方向起0°-±45°。
自由端支承340使用一例如用气压驱动的转动致动器350自动延伸和收回。通过本发明一组致动器连杆机构460(见图4A)，用转动致动器350的转动在滑轨348上移动滑块346。显然，由于重力和轮胎成型操作力(例如图3B所示力“F”)的作用方向倾向于把托架343推离自由端环支承324从而“打开剪刀”，即，迫使两滑块346分开(例如如水平力箭头“Fh”所示)而收回自由端支承340，因此，除非用某种闩锁克服这些力把自由端支承340锁定就位，自由端支承很可能无法保持延伸状态。本发明连杆机构460提供所需闩锁作用，这在下文交代。从图3C和3D的详图中可看得最清楚，一转动连杆352的中心装在一转动致动器轴353上，从而每当转动致动器350造成其转动致动器轴353转动时转动连杆352与转动致动器轴353一起转动。在转动连杆352的对称于转动致动器轴353分布的两端上，第一和第二滑动连杆354a和354b(统称354)的一端分别与转动连杆352铰按。滑动连杆354的另一端与滑块346铰接，第一滑动连杆354a与第一滑块346a铰接，第二滑动连杆354b与第二滑块346b铰接。可以看出，当自由端支承340位于图3C所示收回状态时，顺时针(箭头355所示方向)转动转动连杆352将拉动滑动连杆354，造成两滑块346相向滑动，从而造成自由端支承340向图3D所示延伸状态移动。
下面结合图4A-4C详细说明致动器连杆机构460的工作情况，为清楚说明连杆机构460的工作情况，图4A-4C为只示出转动连杆452(比较352)和滑动连杆454(比较354)的端视示意图，自由端支承340的其余部分未示出。可以看出，仍为清楚起见，图4C中只示出两滑动连杆454中的一个。转动连杆452的中心装在一转动致动器轴453(比较353)上。在转动连杆452的对称于转动致动器轴453分布的两端上，第一和第二滑动连杆454a和454b(统称454，比较354)的一端分别与转动连杆452铰接。滑动连杆354的另一端与滑块346铰接，第一滑动连杆354a与第一滑块346a铰接，第二滑动连杆354b与第二滑块346b铰接。第一转动连杆-滑动连杆枢轴459a铰接转动连杆452的一端与第一滑动连杆454a的一端。第二转动连杆-滑动连杆枢轴459b铰接转动连杆452的另一端与第二滑动连杆454b的一端。转动连杆-滑动连杆枢轴459a和459b(统称459)对称分布在转动致动器轴453的两侧上，从而转动连杆452的转动造成两滑动连杆454等量运动。每一滑动连杆454的另一端用一滑动连杆-滑块枢轴457a、457b与一滑块(未示出，例如滑块346)铰接。第一滑动连杆454a用第一滑动连杆-滑块枢轴457a与第一滑块(未示出，例如346a)铰接，第二滑动连杆454b用第二滑动连杆-滑块枢轴457b与第二滑块(未示出，例如346b)铰接。滑动连杆-滑块枢轴457被约束在一与滑轨(未示出，例如348)平行的水平路径449上，因为它们与在滑轨348上滑动的滑块(未示出，例如346)连接。最好是，致动器连杆机构460布置成使得路径449也通过转动致动器轴453的中心。
图4A示出致动器连杆机构460位于与图3C所示自由端支承340的收回状态对应的位置上；图4B示出自由端支承340部分延伸时致动器连杆机构460的对应位置；图4C示出连杆机构460的一部分位于与图3D所示自由端支承340的延伸状态对应的位置上。当自由端支承340位于图3C和4A所示收回状态时，在箭头455(比较355)所示方向上转动转动连杆452将拉动两滑动连杆454，造成滑动连杆-滑块枢轴457相向滑动，从而造成自由端支承340向图3D和4C所示延伸状态运动。如上结合图3B所述，自由端支承340把一把托架343推离自由端环支承的力F转变成水平力Fh。在图4B和4C中，力Fh用一标有“Fh”的箭头表示，所述箭头表明力Fh的方向经第二滑动连杆一滑块枢轴457b作用在第二滑动连杆454b上。一滑动连杆作用线456通过第二滑动连杆-滑块枢轴457b和第二转动连杆-滑动连杆枢轴459b的中心。一路径-滑动连杆角θ示出第二滑动连杆454b与路径449之间的角度关系。
在自由端支承340部分延伸的图4B中，路径-滑动连杆角θ为正值(路径449上方角度，滑动连杆作用线456位于转动致动器轴453上方，从而作用在第二转动连杆-滑动连杆枢轴459b上的垂直分力Fv如标有“Fv”的箭头所示方向向上。可以看出，方向向上的力Fv抵抗转动连杆452在方向455上的转动。换句话说，如转动致动器350的转动力矩不足，方向向上的力Fv会收回自由端支承340。
在图4C中，自由端支承340基本完全延伸。一延伸止档462防止转动连杆452在方向455上转过所示位置。例如，第二滑动连杆454b的一边461停靠在第一转动连杆-滑动连杆枢轴459a上。本发明的一个特征是，延伸止档462的定位成当转动连杆452转动角度大到处于“超程”状态时致动器连杆机构460停止(到达一停止位置)。换句话说，路径-滑动连杆角θ已通过0°并停止在负方向(路径449下方)的若干度上，从而滑动连杆作用线456位于转动致动器轴453中心的下方，从而作用在第二转动连杆-滑动连杆枢轴459b上的垂直分力Fv指向向下如图4C中标有“Fv”的箭头所示。可以看出，方向向下的力Fv帮助转动连杆452在方向455上转动。换句话说，即使不给予转动致动器350动力，由水平力Fh(由把托架343推离自由端环支承324的力F造成)造成的方向向下力Fv的作用也能使连杆机构460保持压靠在延伸止档462上，从而把自由端支承340保持在延伸状态下，稳定轮胎成型鼓320的自由端323。可以看出，当路径-滑动连杆角θ等于0°时自由端支承340处于全延伸状态，因此最好是，托架343在路径-滑动连杆角θ等于0°之前(例如1-2°之前)就与自由端环支承324全接合；最好是，到达停止位置的超程大小为路径-滑动连杆角θ等于0°的之后(例如1-2 °之后)。
尽管以上结合附图详细示出、说明了本发明，但该说明应看成例示性的而非限制性的，应该指出，以上只示出和说明了优选实施例，在本发明精神内的所有改动和修正都应得到保护。本发明领域的普通技术人员显然可对上述“主题”作出其他许多“改动”，这些改动应看成落入本文公开的本发明范围内。
权利要求
1.一种用于稳定一轮胎成型鼓(120、220、320)的方法，其特征在于，该轮胎成型鼓有两端，一悬臂支承端(125)为永久支承，另一端为自由端(123、223)；并且该方法包括下列步骤提供一与该自由端接合以便通过限制该自由端作横向运动来稳定该轮胎成型鼓的自由端支承(140、240、340)；以及需要时临时收回该自由端支承，恢复该自由端的自由。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于恢复自由端的自由是为了能在轮胎成型鼓(120、220、320)上施加环形轮胎部件或能从轮胎成型鼓上取下成型的轮胎。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该恢复自由端的自由的步骤包括下列步骤收回自由端支承(140、240、340)，使得该自由端支承与自由端(123、223)以下述方式脱离，好能把没有开口的圆形物件施加到轮胎成型鼓(120、220、320)上或从其上取下；等待到该自由端不再需要自由；以及延伸该自由端支承，直到该自由端支承与该自由端接合，通过限制该自由端的横向运动来稳定该轮胎成型鼓。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括下列步骤在自由端支承(140、240、340)与自由端(123、223)接合的同时容许轮胎成型鼓(120、220、320)转动。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过限制自由端(123、223)在该轮胎成型鼓转动轴线(121、221)的所有径向上的横向运动来稳定轮胎成型鼓(120、220、320)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过限制自由端(123、223)在该轮胎成型鼓转动轴线(121、221)的一些径向上的横向运动来稳定轮胎成型鼓(120、220、320)，这些方向在与垂直向下方向成±90°角的范围内。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于这些方向在与垂直向下方向成±45°角的范围内。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于下列步骤无需不断输入功力把自由端支承(140、240、340)锁定就位并与自由端(123、223)接合从而稳定轮胎成型鼓(120、220、320)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该锁定步骤包括把延伸自由端支承(140、240、340)的机械部件(460)移过造成自由端支承与自由端(123、223)接合的位置；以及在一位置上提供一用于机械部件的止档(462)，使得由该自由端横向运动造成的力(F、Fh、Fv)用来将该自由端支承保持在与该自由端接合的状态下。
10.一种用于稳定一轮胎成型鼓(120、220、320)的设备，其特征在于，该轮胎成型鼓有两端，一悬臂支承端(125)为永久支承，另一端为自由端(123、223)，并且该设备包括用于提供与该自由端接合以便通过限制该自由端的横向运动来稳定该轮胎成型鼓的自由端支承(140、240、340)的装置；以及用于在需要时临时收回该自由端支承来恢复该自由端的自由的装置(246、346、350、460)。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，其还包括用于收回自由端支承(140、240、340)，使得该自由端支承与自由端(123、223)以下述方式脱离，即能把没有开口的圆形物件施加到轮胎成型鼓上或从其上取下的装置(246、346、350、460)；用于使等待直到该自由端不再需要自由时的控制装置；以及用于延伸该自由端支承直到该自由端支承与该自由端接合以便通过限制该自由端的横向运动来稳定轮胎成型鼓的装置(246、346、350、460)。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，其还包括用于在自由端支承(140、240、340)与自由端(123、223)接合的同时容许轮胎成型鼓(120、220、320)转动的装置(124、224、324)。
13.如权利要求10所述的设备，其特征在于，其还包括用于通过限制该自由端(123、223)在轮胎成型鼓转动轴线(121、221)的所有径向(α，β)上的横向运动来稳定轮胎成型鼓(120、220、320)的装置(243、343)。
14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，其还包括用于通过限制该自由端(123、223)在轮胎成型鼓转动轴线(121、221)的一些径向(α，β)上的横向运动来稳定轮胎成型鼓的装置(243、343)，这些方向在与垂直向下方向成±90°角的范围内。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于这些方向在与垂直向下方向成±45°角的范围内。
16.如权利要求10所述的设备，其特征在于，其还包括用于无需输入动力把自由端支承(140、240、340)锁定就位并与自由端(123、223)接合从而稳定轮胎成型鼓(120、220、320)的装置(460)。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，其还包括用于把延伸自由端支承(140、240、340)的机械部件(460)移过造成自由端支承与自由端(123、223)接合的位置的装置；以及用于在一个位置上提供机械部件的一止档(462)，使得由该自由端横向运动造成的力(F、Fh、Fv)用来将该自由端支承保持在与该自由端接合的状态下的装置。
18.用于无需动力输入把一轮胎成型鼓(120、220、320)的自由端支承(140、240、340)锁定就位在延伸并与自由端(123、223)接合的位置上从而稳定该轮胎成型鼓的设备，该设备的特征在于两个可延伸以便与该自由端接合的支承臂(342)；一与每一支承臂连接并在一滑轨(348)上滑动以便延伸该支承臂的滑块(346)；一用动力输入延伸该支承臂的转动致动器(350)；连接在该转动致动器与该滑块之间以便把转动转换成水平滑动的致动器连杆机构(460)，致动器连杆机构包括其中心连接在一转动致动器轴(353、453)上的转动连杆(352、452)；其一端与该转动连杆第一端铰接并且其另一端与第一滑块(346a)铰接的第一滑动连杆(354a、454a)以及其一端与该转动连杆第二端铰接并且其另一端与第二滑块(346b)铰接的第二滑动连杆(354b、454b)；该转动连杆的转动(355、455)包括0°转动角造成该连杆机构以下列方式排列，即把该滑块分开到最大间距位置从而完全收回该支承臂；180°的转动角造成连杆机构以下列方式排列，即把该滑块尽可能拉在一起从而完全延伸该支承臂；以及一把转动连杆的转动停止在一超程状态下的延伸止档(461)，其中该转动连杆转动到超过造成该支承臂完全延伸的180°位置。
全文摘要
用于稳定一轮胎成型鼓(120、220、320)的方法和设备，该成型鼓有两端，一端为悬臂支承端(125)，另一端为自由端(123、223)。该方法包括提供与自由端接合以便通过限制自由端的横向运动来稳定轮胎成型鼓的自由端支承(140、240、340)；以及需要时通过临时收回自由端支承恢复自由端的自由，以便例如可把环形轮胎部件施加到轮胎成型鼓(120、220、320)上或从轮胎成型鼓上取下成型好的轮胎。最好是，自由端支承在自由端支承与自由端接合的同时容许轮胎成型鼓转动。一优选实施例使用致动器连杆机构的超程停止压靠一延伸止档，从而无需连续动力输入就可把自由端支承锁定就位与自由端接合从而稳定轮胎成型鼓。
文档编号B29D30/00GK1410254SQ02142508
公开日2003年4月16日 申请日期2002年9月23日 优先权日2001年9月21日
发明者F·科尔尼特, M·勒迈尔 申请人:固特异轮胎和橡胶公司