轮胎均匀性测试系统的制作方法

相关申请

本申请要求提交于2014年12月2日的第62/086,288号美国临时申请的优先权，所述美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。

本发明总体上涉及轮胎均匀性测试，并且具体地涉及轮胎均匀性测试机器，其具有紧凑的占用区域且可易于在标准装运集装箱中装运。

背景技术：

许多轮胎制造厂，即使不是大部分轮胎制造厂，除了具有轮胎生产设备以外，还具有用于对已经制造的轮胎进行测试和/或定级的轮胎均匀性测试机器。第6,016,695号美国专利中公开了这种机器的一种示例。这些类型的机器非常复杂且包括许多部件，这些部件包括轮胎测试站和测力轮，所述测力轮在测试循环期间接触轮胎且向轮胎施加预定的力。通常呈支撑测力轮的测力计的形式的传感器感测正被测试的轮胎中的轮胎均匀性参数。这信息可用于对轮胎定级，如果已符合制造要求则将所述轮胎定为合格，或者如果不符合要求则将所述轮胎定为不合格。为了执行轮胎均匀性测试，部件必须刚性地附接至框架结构，使得在测试循环期间产生的力不会在测试部件中引起过量的移动、振动等。因此，许多现有技术轮胎均匀性测试机器(诸如上文提及的专利中所公开的机器)占据制造厂中的大量地板空间。在许多制造厂中，地板空间非常珍贵，并且因此需要具有减小或较小的占用区域的轮胎均匀性测试机器。

技术实现要素：

本发明提供新型且改进的轮胎均匀性测试机器，所述轮胎均匀性测试机器相比于现有技术机器占据制造厂中的较小占用区域，而不损害其精确测量正被测试的轮胎中的轮胎均匀性参数的能力。

根据本发明的一个实施例，所述轮胎均匀性测试机器包括：基座；上横向框架构件，在所述基座上方间隔开；以及垂直支撑结构，从所述基座的至少一端向上延伸，以支撑所述上横向框架构件的至少一端。根据本发明，一对间隔开的垂直立柱从所述基座的另一端向上延伸并支撑所述上横向框架构件的另一端。

所述基座限定轮胎测试位置，其中待测试的轮胎可旋转地安装在所述轮胎测试位置处。至少部分地由所述基座支撑的测力轮滑架包括可旋转测力轮，所述测力轮可沿着横向作用线朝向和远离所述轮胎测试站移动。所述测力轮限定可与待测试的轮胎的周边接合的滚动表面，并且所述测力轮和所述轮胎可围绕一对平行的、大致垂直的轴线旋转，使得横向作用线穿过旋转轴线。根据本发明，所述向上延伸的间隔开的立柱被定位成使得所述测力轮的周边部分位于所述支撑件之间，并且所述支撑件限定外占用区域平面，所述外占用区域平面基本不处于正切于所述测力轮的所述滚动表面的外部部分并正交于所述作用线的平面之外。

根据本发明的另一特征，公开一种测力轮滑架组件，包括：一对间隔开的垂直支撑件；以及垂直间隔开的上横档和下横档，由所述垂直支撑件支撑。上测力计和下测力计分别安装至所述上横档和所述下横档，其中测力轮可旋转地支撑在所述测力计之间。当所述滑架组件移动至轮胎测试位置中时，测力轮滚动表面接合待测试的轮胎的周边。根据测力轮滑架组件的这一实施例的特征，所述测力轮包括嵌套在所述垂直立柱之间的部分。至少一个致动器将所述滑架朝向和远离所述轮胎测试位置移动。

根据这一实施例的特征，所述测力轮滑架的垂直支撑件的横截面为三角形，使得所述三角形横截面的斜边面对所述测力轮的滚动表面。根据这一实施例，三角形垂直支撑件、垂直间隔开的上横档和下横档以及其他结构被配置成大致将所述滑架组件框架刚性化，使得能够基本抵抗在所述测力轮与正被测试的轮胎接触时所产生的弯矩。因而基本抑制了所述测力轮安装件中的偏移，这些偏移原本会导致不精准的测量。在优选实施例中，测力轮致动器位于所述测力轮之下，而不是与所述测力轮的中心径向平面对准，并且因此如上文所指示，所述滑架框架被配置为基本是刚性的，因为在优选实施例中，所述致动器和相关联的驱动部件不位于抵抗在轮胎的测试期间施加至所述测力轮的弯矩的位置上。

根据本发明的另一特征，所述基座、所述垂直立柱和所述上横向框架构件被配置成使得所述机器限定可装配在标准装运集装箱内的高度尺寸。

根据本发明的另一特征，所述轮胎均匀性测试机器包括可朝向和远离所述轮胎测试位置移动的上卡盘组件。根据这一特征，所述上横向框架构件包括间隙空间和开口，它们使所述上卡盘组件的至少一部分能够在所述上卡盘组件缩回时，被接纳在所述上横向框架构件内。上部结构固定至所述上横向框架构件的顶部，至少部分地支撑用于将所述上卡盘组件朝向和远离所述轮胎测试位置移动的致动器。

根据这一所公开的特征，从所述基座的底部和所述上横向框架构件的顶部测量的所述轮胎均匀性机器的总体高度可被配置为等于或小于标准装运集装箱的高度尺寸(即96英寸)，使得在移除所述上部结构和其他相关联的部件之后，所述轮胎均匀性机器可装载至标准装运集装箱中。这有助于所公开的轮胎均匀性机器的装运并实质上减少装运成本以及在顾客处进行大量重组装的需要。

根据测力轮滑架组件的另一实施例的特征，公开一种滑架组件，所述滑架组件接合安装至基座的轨道，所述轨道支撑所述滑架朝向和远离轮胎测试位置的线性运动。根据这一特征，提供一种连杆布置，所述连杆布置将间隔开的垂直支撑件耦接至所述轨道，使得能够抵抗测试循环期间所产生的所述垂直支撑件中的弯矩。

根据本发明的另一特征，所述轮胎测试机器包括用于控制所述测试机器的人类控制模块。由悬臂携带的控制模块并不需要为了装运机器而移除。特别地，所述悬臂包括至少一个臂段，所述至少一个臂段枢转地连接至安装板。所述安装板可滑动地附接至所述上横向框架构件的一端，直至其使用闭锁紧固件锁定为止。根据本发明，所述悬臂可被提升至其位于所述上横向框架构件的顶表面之上的位置。如果所述悬臂以这种方式永久地附接，那么可仅通过移除所述悬臂的顶部来实现在标准装运集装箱中装运所述轮胎均匀性机器的能力。根据本发明，出于装运目的，所述安装板可通过释放所述闭锁紧固件向下滑动，使得所述悬臂位于所述上横向框架构件的顶表面之下，并且因此并不妨碍在标准装运集装箱中装运所述轮胎均匀性机器的能力。为了获得这一特征，所述安装板包括垂直槽，所述垂直槽允许所述安装板从上操作位置垂直移动至下装运位置。

根据本发明，提供具有较小占用区域的轮胎均匀性测试机器，使得所述机器相比于现有技术机器占据制造商的地板上的较少空间。这种占用区域的减小并不损害所述机器精准测量正被测试的轮胎中的轮胎均匀性参数的能力。

本发明的额外特征将变得明显，并且通过阅读下文中的详细描述并结合附图将会获得更全面的理解。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施例构造的轮胎均匀性测试系统的立体图；

图2是图1所示的系统的前视图；

图3是系统的侧视图；

图4是系统的右侧视图；

图5是图1所示的系统的局部图；

图6是系统的俯视平面图，其中多个部分被移除以示出细节；

图7是示出根据本发明的优选实施例构造的测力轮滑架的细节的系统的局部图；

图8是示出框架的部分以及操作性地连接至框架构件的测力轮滑架框架的系统的一部分的立体图；

图9是系统的平面图，其中多个部分被移除以示出根据本发明的优选实施例构造的测力轮滑架组件和测力轮的细节；

图10是示出测力轮滑架的细节的侧视图；

图11是如从图5中的线11-11指示的平面所见的轮胎测试系统的横截面图；

图12是如从图7中的线12-12指示的平面所见的轮胎均匀性测试系统的一部分的视图；

图13是测力轮滑架的立体图；

图14是如从图6中的线14-14指示的平面所见的轮胎测试系统的截面图；

图15是如从图6中的线15-15指示的平面所见的轮胎测试系统的截面图；

图16是如从图6中的线16-16指示的平面所见的轮胎测试系统的截面图；

图17是如从图5中的线17-17指示的平面所见的轮胎测试系统的截面图；以及

图18示出替代测力轮滑架的构造。

具体实施方式

图1示出根据本发明的优选实施例构造的轮胎均匀性测试系统的总体构造。所示设备是对第6,016,695号美国专利中公开的轮胎均匀性测试系统的改进，其中所述美国专利通过引用并入本文。还参照图2至图4，改进的轮胎均匀性测试系统包括大体由附图标记10所指示的框架结构。还参照图17，示出了框架的细节，其中图17是如从图2中的线17-17指示的平面所见的轮胎测试机器的截面图。框架10包括框架的一侧上的一对间隔开的立柱14至16以及框架的相对侧上的一对成角度的立柱20、22。框架10包括基座26，基座26包括如图17所示的处于右侧上的横档26a，其中立柱14、16刚性地附接至横档26a。相对短的横档26b位于基座26的左侧上且包括基座板bp，其中立柱20、22刚性地附接至基座板bp。

在配置上类似于基座26的水平框架构件30附接至柱14、16、20和22的顶部。水平框架构件30可移除地安装了上部结构34，而上部结构34安装了线性致动器36，线性致动器36可操作来朝向和远离主轴组件36b移动宽度可调整的卡盘的上部部分36a，其中主轴组件36b安装至基座构件26。卡盘的上部部分36a和主轴部分36b安装了半轮箍，所述半轮箍用于在测试循环期间夹持轮胎。宽度可调整的卡盘大致类似于第5,992,227号美国专利中公开的卡盘，其中所述美国专利通过引用并入本文。参照图14，详细地示出了本发明的重要特征。特别地，水平框架构件30包括间隙开口30a和切口30b。这种框架构件配置允许上卡盘36a的至少一部分在完全缩回时移动至水平框架构件30中。结合这种特征，上部结构34安装了卡盘致动缸36且安装在框架构件30的顶表面30d上方。在现有技术布置中，卡盘致动缸将被安装至水平框架构件，并且上卡盘部分36a将被提升直至其上端邻接下法兰30c为止。因此，在现有设计中，水平框架构件必须安装成大致高于图14所示的框架构件30，使得可以适应上卡盘部分36a的全部范围的运动。根据图14所示的所公开的布置，机器的基座与水平横向构件的顶表面30d之间的垂直尺寸减小。如果附图标记“s”所指示的高度尺寸小于或等于96英寸，那么一旦上部结构34和相关联的部件松开并从水平横向构件30移除，机器便可装载至标准装运集装箱中。这有助于所公开的轮胎均匀性机器的装运并减少总体装运成本。应当指出，高度尺寸s并不包括可在顾客处用来将机器调平的调平垫39。

立柱16安装了动臂起重机40，如在图6中所见，动臂起重机40包括彼此枢转地附接以允许臂元件铰接的部段40a和40b。臂元件40a枢转地附接至立柱16。图4中最佳地示出了动臂起重机40附接至框架。

还参照图5和图8，框架安装了大体由附图标记50指示的测力轮滑架，所述测力轮滑架可旋转地安装了测力轮52。测力轮可以是常规构造，诸如第5,979,231号美国专利所示的那样，其中所述美国专利通过引用并入本文。特别地，参照图8，测力轮滑架包括可滑动地移动的滑架框架50a(参见图13)。滑架框架50a包括一对间隔开的侧面支撑件54，侧面支撑件54包括可滑动地接合一对线性承载轨道58的承载块60。侧面支撑件54包括水平安装块54a，水平安装块54a刚性地安装了接合轨道58的承载块60(参见图5和图7)。

滑架50还包括上测力计与测力计安装件66和下测力计与测力计安装件68(参见图7和图8)，它们可旋转地支撑测力轮52。测力轮滑架50包括一对立柱70、72，在优选实施例中，立柱70、72形状为三角形且最佳地示出在图12和图17中。根据所公开的构造，立柱的形状围绕测力轮52的一部分且与第5,979,231号美国专利所示的测力轮滑架相比，减小了测力轮和滑架的总体横向尺寸。在优选的且所示出的实施例中，每个三角形立柱的斜边控制测力轮的滚动表面52a。实际上，测力轮的外部部分53嵌套在立柱70、72之间(最佳地示出在图12中)。因此，并且如最佳在图17中示出，轮胎均匀性机器/系统的总体占用区域实质上减小。根据所公开的构造，测力轮52在缩回时，基本可以限定机器的最靠后的平面。在优选实施例中，在缩回时，测力轮的背面和垂直立柱14、16的背面大致在同一平面中(最佳在图17中所见)。

如在图17中所见，安装至基座26的轮主轴36b通过相关联的驱动皮带76a操作性地连接至驱动电机76。编码器78(仅部分地示出)也通过相关联的皮带78a操作性地连接至驱动电机76的输出，并且监测正被测试的轮胎的旋转位置。

测力轮滑架50(其携带了测力轮52)朝向和远离由上卡盘部分36a和下卡盘部分36b固持的轮胎移动。特别地，参照图17，滑架50沿着延伸穿过测力轮52的旋转轴线82和下主轴36b的旋转轴线84的线80(也被指定为中心线cl)移动，使得随着测力轮移动成与由卡盘固持的轮胎接触，测力轮52的旋转轴线82保持与主轴36b的旋转轴线84对准。

还参照图11，使用包括可旋转滚珠丝杠副90的线性致动器来获得测力轮滑架50的移动。滚珠丝杠副90由驱动电机92旋转，其中驱动电机92从齿轮箱94向下悬挂。滚珠丝杠副90以常规方式附接至齿轮箱中的输出齿轮(未示出)。滚珠螺母96经由横向驱动板96a附接至测力轮滑架50(最佳地示出在图8中)。如在图8中所见，滚珠丝杠副90的旋转产生测力轮滑架50沿着线性承载轨道58的线性移动，其中移动的方向取决于滚珠丝杠副90的旋转方向。框架基座26包括固定限位块99，固定限位块99限制测力轮滑架50的向内移动(最佳地示出在图8中)。

测力轮滑架50的构造并且特别是滑架驱动系统的配置实质上减小了所公开的轮胎均匀性机器/系统的占用区域。参照图11，测力轮52分别限定上径向平面p4和下径向平面p5。如最佳在图11中所见，相比于现有技术设计，滑架驱动器位于测力轮52之下，即在下平面p5之下，其中现有技术设计诸如是第5,979,231号美国专利所示的设计，所述美国专利示出了一种构造，其中滑架驱动器安装至测力轮和滑架的侧面和外侧上，从而实质上增大了机器的占用区域。本发明构思滑架驱动器安装在测力轮之上，即平面p4之上。本发明还构思一个或多个滑架驱动器在平面p4和p5之上、之下或之间安装在测力轮52的任一侧上。例如，一个或多个滑架驱动器可被安装成与测力轮立柱70、72成直线和/或耦接至测力轮立柱70、72。

然而，根据所公开的构造，测试循环期间轮胎施加至测力轮的力趋向于将上测力计66推动成不与下测力计安装件68垂直对准。在所公开的构造中，这通过使用三角形立柱70、72以及将立柱的顶部相互连接的刚性横档110进行补偿。滑架框架最佳地示出在图13中，并且除了上横档110之外，还包括刚性下横档112，上横档110和下横档112一起形成大致刚性的框架，所述框架可承受在测力轮被推动成与待测试的轮胎操作性接触时所产生的弯矩。根据所公开的构造，滑架框架50可承受测试期间由测力轮52施加的弯矩，使得上测力计安装件66和下测力计安装件68的位置的净畸变在垂直对准极限内。

如上文所指示，滑架的构造实质上减小了测力轮组件的横向尺寸，且因此测力轮52的背面基本可限定机器的最靠后的平面。在优选实施例中，测力轮的背面和三角形立柱70、72的背面大致在同一平面中。

影响机器的“占用区域”的各种部件之间的关系最佳地示出在图9、图12和图17中。特别地，参照图12，基座的最外侧或左周侧(如图12所示)由附图标记“p1”所指定的平面指示。参照图17，平面p2被限定，其中平面p2正切于测力轮52的滚动表面52a，且还正交于中心线80，中心线80如上文所指示延伸穿过测力轮52的旋转轴线82和下主轴36b的轴线旋转84。如最佳在图9中所见，在优选实施例中，测力轮滑架(其包括垂直支撑件70、72)的最外表面和水平横档110限定平面p3。在优选的且所示出的实施例中，平面p1(由立柱14、16所限定)并未延伸至由测力轮限定的平面p2的左侧，如图12所示。平面p3优选地与平面p2重合或者如图3所示略微位于平面p2的右侧。如最佳在图14中所见，相比于现有技术，占用区域尺寸f1尽可能减至最小。取决于机器在工厂地板上的定位，占用区域尺寸f1可被认为是机器的横向尺寸或从前至后的尺寸(或深度)。

还参照图6，示出了横向于尺寸f1的机器的占用区域尺寸，且将之标记为f2。占用区域尺寸f2优选地与尺寸f1相同或比f1小。在优选的所示出的实施例中，占用区域尺寸f2更小。在许多大型轮胎制造厂中，使用了多条轮胎生产线，它们各自向相关联的轮胎均匀性机器送给。这些轮胎生产线通常以或多或少平行的关系并排地定位。过道位于每条轮胎生产线之间。这些邻近的轮胎生产线的间隔受轮胎均匀性机器的横向尺寸(即f1尺寸)的影响。通过减小大型制造机器中的每个轮胎均匀性机器的f1尺寸，可在给定空间中容纳额外的轮胎生产线，这是因为邻近轮胎均匀性机器所占据的空间减小。因此，可容纳较多机器和相关联的轮胎生产线。此外，通过将f1尺寸减至最小，允许本发明的轮胎均匀性机器装配在较有限的可用空间内。此尺寸通过本发明减至最小，且因此相比于现有技术中这种类型的机器，所公开的轮胎均匀性机器占据制造环境中更小的占用区域。

参照图1，轮胎均匀性测试系统包括使得系统能够易于在装运集装箱中装运的特征。特别地，并且如最佳在图1中所见，可铰接的悬臂120从机器的侧面延伸并安装了hmi126。优选的是，悬臂120的第一臂段120a安装在横向构件30之上的高度处，使得在不干扰顶部框架构件30的情况下，可适应全部范围的悬臂运动。可铰接的臂120携带来自人类操作的控制模块126的多根信号导线(未示出)。为了防止需要悬臂120和相关联的信号导线与主框架切断连接，悬臂的上端附接至安装板130，安装板130可滑动地附接在上横向构件30的一端处。基座构件26的底部与横向构件30的顶部30d之间的垂直尺寸(示出在图14中)被设计成使得机器可装配在装运集装箱内。因此，为了将测试系统/机器10装载至装运集装箱中，从横向构件30移除压力箱140和上方的上部结构34(其安装了线性致动器36)。最佳在图1中所见，悬臂120的上端安装至板130，板130包括槽130a。将板130固持至上水平框架构件30的端部的螺栓132被松开以便允许板130向下滑动，使得悬臂120降低，使得其上连杆120a处于由横向构件30的顶表面302所建立的水平面之下。悬臂120继而可适当地折叠在机器的侧面上，并且因此允许测试系统装载至标准装运集装箱中。

图18示出测力轮滑架50'的替代构造。在替代构造中，滑架包括刚性框架结构150，刚性框架结构150携带一对垂直对准的测力计/测力轮安装件66'、68'。测力计可旋转地安装了测力轮52。如之前所讨论的，在测试循环期间，测力轮进行的轮胎的装载在框架上施加弯矩，从而趋向于使上测力计66和下测力计68未对准。根据图18所示的构造，一对平行连杆156在滑架框架150与刚性横档160之间延伸。横档160安装了一对间隔开的承载块(未示出，但是与前文所讨论的承载块60相同或相似)，所述承载块可滑动地接合线性承载轨道(示出在图8中)。框架150(其可旋转地固持测力轮52)还包括一对承载块(未示出，但是与图2和图5的承载块60相同或相似)，所述承载块也接合线性承载轨道58，使得框架150和刚性横档160作为组件沿着线性承载轨道58移动。当在测试循环期间测力轮52与轮胎接触时，在测力轮框架150与横档160之间延伸的连杆156抵抗施加在测力轮框架50上的弯矩。连杆156抵抗将造成上测力计66'和下测力计68'的未对准的畸变力。连杆布置抵抗滑架150中超出精确测试的允许极限之外的畸变。

尽管本发明已在某种特定程度上进行描述，但是应理解，本领域技术人员可以对本发明进行各种改变而不背离权利要求书所要求的本发明的精神或范围。