专利名称：弹簧加载的工具头部和轮胎帘线敷贴方法
技术领域：
本发明一般涉及制造轮胎环形胎体帘布层的改进装置，并且更具体而言，涉及将单端帘线直接应用至环形轮胎成型表面的敷贴器头部。
背景技术：
一直以来，充气轮胎都被制成为具有胎圈、胎面、带束层加强件和胎体的通常为环形的层状结构。轮胎由橡胶、纤维和钢丝帘线组成。大部分应用的制造工艺包括组装由扁平材料带或者材料层构成的多种轮胎部件。各个部分都设置于成型鼓上并且按所需长度对其进行剪切，使得各部分的末端会合或者覆盖，形成接合。
组装现有技术胎体的第一阶段通常包括组装一个或者多个帘布层和一对侧壁、一对顶点、内衬(用于无内胎轮胎)、一对胎圈包布和可能还有一对橡胶胎肩带。环形胎圈芯可以在轮胎成型的上述第一阶段期间加入，并且所述帘布层可以绕胎圈芯翻转，从而形成帘布层的上卷部分。其它部件也可以使用或者甚至替换上述一些部件。
在组装的第一阶段，此时中间制品为圆柱状成形。然后，在轮胎成型第一阶段完成之后，所述圆柱形胎体膨胀为环形。在轮胎制造的第二阶段，可以使用现有的相同成型鼓或者工作站将加强带束层和胎面加到此中间制品上。
这种由随后形成环形的扁平部件制造轮胎的方式限制了轮胎以极为统一的样式形成的能力。因而，提出了一种改进的方法和装置，所述方法包括将弹性材料层应用到环形表面上和在弹性材料层预定路径上连续放置与缝合一个或多个帘线。所述方法进一步包括从卷筒上分配一个或者多个帘线以及在分配帘线时以预定的路径引导帘线。优选在帘线放置和缝合之后，每个预敷贴橡胶或者未如此敷贴的帘线都保持在弹性材料层上，随后通过反转帘线的方向指引帘线通向另一周向位置，形成环形端部，以及在环形端部形成和帘线路径方向反转之后释放固定帘线。优选地，环形表面的分度(indexing)在离散角距中以特定直径建立起均匀的帘线节距。
上述方法利用用于形成环形帘线加强帘布层的装置执行，所述装置具有环形心轴、帘线分配器、沿预定路径引导已分配帘线的设备、将弹性材料层置于环形心轴上的设备、将帘线缝合在弹性材料层上的设备和当环形端部形成时保持帘线的设备。将帘线缝合至弹性材料层上的设备包括安装在工具支臂上的双向工具头部。一对辊轴构件并排安装在远离工具头部的端部并在它们之间限定了帘线出口孔。所述支臂移动头部穿过建立在鼓或芯上的轮胎胎体的弯曲部分，同时所述帘线进给通过设在辊轴之间的出口孔。当帘线向前和向后穿过环形表面，第一辊轴沿第一定向路径啮合帘线和第二辊轴在逆转相反的第二定向路径上啮合帘线时，辊轴将帘线缝靠在环形表面上。
优选所述环形心轴可以关于它的轴旋转并提供旋转装置，所述旋转装置使得心轴在帘线处于预定的帘线路径时可以进行圆周分度。优选所述导引装置包括多轴机器人计算机控制系统和帘布层机构，该帘布层机构使得帘线路径沿着具有凹面和凸面的心轴外廓走向。
虽然运行良好，但是在上述提出的装置和方法中还存在某些问题。例如，需要工具头部保持与环形表面的恒定最佳压力。过大的压力可能损坏帘线或者下面层，导致成品轮胎中的帘线层少于令人满意的帘线层。过大的压力也可能使帘线断裂，这就需要重新敷贴帘线层，因而不利地增加了制造时间。另一方面，帘线上太小的压力可能导致帘线与下面层的附着小于最佳附着。帘线与下面层之间少于适当水平的附着就可能使帘线在帘线放置过程中或之后偏离其位置，再次导致成品轮胎中有缺陷的帘线层。
然而，现有的工具头部被证明在保持与环形帘线表面的恒定最佳压力方面是不足的。先前敷贴的层的不完整性和辊轴相对于帘线表面的固定空间位置导致了由辊轴施加在环形表面上的接触压力可变。其结果是对帘线敷贴到环形表面上的动作控制不足。
所提出的将单端帘线放置到环形帘线表面上的双向工具头部中的另一个缺点是这种工具头部在成型和维护方面不合需要的复杂和昂贵。这种头部结合了机械指和板，以便在头部横越帘线表面时将帘线环绕和压在层化合物中。然而，考虑到机构本身的复杂性和先前施加的层的表面不规则性，控制这种机构施加在帘线和环形表面上的压力被证明是有问题的。
据此，仍然需要易于构造、操作可行和高效、并且在双向将单端帘线敷贴至轮胎胎体上有效的敷贴器头部。此外，对于敷贴器头部，还存在以下需求其可以有效地应用轮胎帘线，保持与环形帘线表面的恒定最佳压力，以便调整表面层的不规则性和厚度。
发明内容
根据本发明的一方面，一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的工具头部具有可滑动地连接到工具头部组件的突出块组件。突出块组件相对于工具头部壳体沿轴向往复运动并且包括帘线啮合元件。帘线啮合元件横过环形表面沿正反方向与突出块组件一起移动，并且定位成沿正反方向将至少一根帘线啮合在环形表面上。根据本发明，提供了偏置元件，以便接合靠着突出块组件，并且将帘线啮合元件沿正反方向偏置靠在环形表面上。
根据本发明的另一方面，所述帘线啮合元件由多个辊轴代表，这些辊轴中的至少一个辊轴在正向上啮合抵靠于环形表面并在反向上从环形表面上脱离啮合。另一方面包括倾斜机构，用于在帘线啮合元件横过环形表面分别沿正、反方向移动时使突出块组件在第一和第二角度位置之间倾斜。
根据本发明的另一方面，工具头部组件包括一腔室并且偏置元件包括与工具头部组件腔室连通的进气口以便将加压空气引到突出块组件。因而，突出块组件可以保持以基本上恒定的最佳压力与环形芯表面接触，直到通过沿正反方向横过环形表面移动的工具头部完成了帘线层为止。
根据本发明的另一方面，使用了一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的方法，该方法包括安装工具头部，该工具头部横过环形表面沿正反方向往复运动，该工具头部在环形表面终端处具有多个环形表面啮合辊轴部件；通过工具头部将一定长度的轮胎帘线供给到工具头部的终端；当工具头部横过环形表面运动时，选择性地在至少一个辊轴部件和环形表面之间传递轮胎帘线；以及当工具头部横过环形表面运动时，将至少一个辊轴部件偏置靠在环形表面上。还可以使用以下方法使用气动弹簧装置，以便当工具头部横过环形表面运动时，以基本上恒定的压力将辊轴部件偏置靠在环形表面上。
定义 “高宽比”指的是轮胎的断面高度与它的断面宽度的比例。
“轴向”和“沿轴向”指的是平行于轮胎的转动轴线的直线或方向。
“胎圈”或者“胎圈芯”通常指的是包括环形抗拉构件的轮胎部分，径向内胎圈与将轮胎保持在轮辋上相关，并由帘布层帘线包绕和成形，带有或不带有其它增强元件如胶织物(flippers)、碎芯(chippers)、三角胶或填料、护趾胶和胎圈包布。
“带结构”或者“加强带”指的是由平行的帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，未锚定于胎圈上，并且左右帘线角度相对于轮胎赤道面均处于17°～27°的范围内。
“周向”指的是沿着垂直于轴向方向的环状胎面表面的周长延伸的线或方向。
“胎体”指的是在帘布层之上的除了带结构、胎面、下胎面之外的轮胎结构，但是包括胎圈，如果应用的话，可以连接在任何可选轮辋上。
“胎身”指的是除了胎面和底胎面之外的胎体、带结构、胎圈、侧壁以及所有其它轮胎部件。
“胎圈包布”是指环绕着胎圈的外侧放置以便保护帘布层与轮辋隔开的窄材料带，分散轮辋上方的挠曲。
“帘线”指的是轮胎中的帘布层所包括的加强线股之一。
“赤道面(EP)”指的是垂直于轮胎的转动轴线并且经过其胎面中心的平面。
“接地印痕”指的是在速度为零并且在正常荷载和压力下，胎面与地平面的接触印痕或者接触面积。
“内衬”指的是形成无内胎型轮胎内表面并且容纳轮胎内膨胀流体的由弹性体或其它材料构成的一层或多层。
“正常充气压力”是指由适当轮胎运行状况标准组织指定的充气压力和荷载具体设计。
“正常荷载”是指由适当轮胎运行状况标准组织指定的充气压力和荷载具体设计。
“放置”指的是通过加压将帘线定位在表面上，从而沿期望的帘布层路径将帘线粘接在放置位置上。
“帘布层”指的是由橡胶涂覆的平行帘线构成的层。
“径向”和“沿径向”指的是沿径向朝向或者背离轮胎转动轴线的方向。
“径向帘布层轮胎”指的是一种带束式或者沿周向约束的充气轮胎，其中至少一个帘布层使得帘布层帘线相对于轮胎的赤道面成65°～90°之间的帘线角度从胎圈延伸到胎圈。
“断面高度”指的是从轮辋名义直径至轮胎赤道面处轮胎外径的径向距离。
“断面宽度”指的是轮胎在无荷载的情况下，已经在正常压力下膨胀24小时之时和之后，平行于轮胎轴线并且在其侧壁外侧之间的最大直线距离，然而在无荷载的情况下，不包括侧壁由于标记、装饰或者保护带而引起的侧壁升高。
“胎肩”指的是刚好位于胎面边缘之下的侧壁上部分。
“胎侧”指的是位于胎面和胎圈之间的轮胎部分。
“胎面宽度”指的是胎面沿轴向，即在平行于轮胎的转动轴线的平面中的弧长。
“缠绕”指的是在张力下将帘线沿直线路径覆盖在凸面上。
本发明将通过实施例和参考附图进行描述，其中图1是应用了多个帘布层布设组件的轮胎形成站透视图，每一组件均根据本发明一方面构造成。
图1A是与图1类似的表示装入保护套内的轮胎形成站的透视图。
图2是显示多个帘布层布设组件围绕轮胎成型芯的空间分配的轮胎形成站侧面正视图。
图3A是相对于为了说明而部分剖开的轮胎成型芯，设置在初始位置的一个帘布层布设组件的放大透视图。
图3B是相对于轮胎成型芯，在后继帘布层布设路径中间位置的示于图3A中的帘布层形成组件的放大透视图。
图3C是相对于轮胎成型芯，在后继末端位置的示于图3A中的帘布层形成组件的放大透视图。
图4是说明根据本发明相对于轮胎成型芯装配在末端位置的帘布层布设装置的部分前视图。
图5是帘布层布设组件的放大透视图。
图6是帘布层布设组件的后方正视图。
图7是以虚线显示支承臂滑动机构顺序操作的帘布层布设组件的侧面正视图。
图8是透过帘布层布设装置的横断面图。
图9是与相邻帘线拉伸和进给组件共同固定的帘布层布设装置的侧面正视图。
图10是帘线拉伸和进给组件的放大透视图。
图11是帘布层布设组件的底部平面图。
图12是经过支臂工具的帘布层布设端部的横断面图。
图13A是经过以收缩位置和以虚线处于轴向延伸位置所示的支臂工具帘布层布设端部的横断面图。
图13B是经过图13A所示的在轴向延伸位置上支臂工具帘布层布设端部的横断面图。
图14是经过图13A所示、向倾斜前方移动的支臂工具帘布层布设端部的横断面图。
图15是经过图13A所示、向反向倾斜方向移动的支臂工具帘布层布设端部的横断面图。
图16为清楚起见，是具有部分剖面的支臂工具的帘布层布设端部的前方右侧透视图。
图16A是支臂工具帘布层布设端部辊轴组件的部分分解透视图。
图16B所示的为不带有外壳的支臂端部工具的左侧透视图，是以说明处于展开状态时的剪切活塞和连杆为目的。
图16C所示的为不带有外壳的支臂端部工具的左侧透视图，是以说明处于收缩状态式的剪切活塞和连杆为目的。
图17是支臂工具帘布层布设端部帘线切削副组件的部分分解透视图。
图18A～D是表示通过根据本发明单帘线敷贴构造帘布层的轮胎成形心轴的顺序视图。
图19～28是可能应用于根据本发明的环形芯表面的具有代表性的帘布层帘线图案。
具体实施例方式首先参照图1、1A和2，显示了用于将轮胎成型在芯组件11上的机械组件10。芯组件11通常为环形，以及通过将轮胎部件顺序层压在环形芯上，轮胎在其上得以形成。可以配备平台12以作为组件10的支撑。当轮胎部件层顺序地施加到环形芯上时，通过常规轴连接一驱动马达14，从而使芯组件11旋转。
上述附图表明了在一优选配置中围绕芯组件而设的四个支臂组件16A-D。虽然在该装置具体实施方案10中包括四个组件，但本发明并不意图如此进行限定。如果期望，也可以使用单个支一臂组件。可选择地，如果期望，多于或者少于四个组件同样可以构成该装置。所述四个支臂组件16A-D以优选的间隔围绕芯组件10进行设置，这使得支臂组件可以同时在相应的环形芯区域构造帘线层。将环形芯的表面面积分成四个扇区，分别分配给四个支臂组件中的一个相应支臂组件，这使得帘线帘布层在全部四个扇区内可以同时得到形成，由此可以加快工艺速度以及节约时间和制造成本。
图中还显示了芯移除组件18，设置为一旦轮胎结构在芯上得以完成，即可将芯组件11从支臂组件16A-D之间移除。适当的工业应用常规计算机控制系统可以用于控制装置10的操作，包括支臂组件16A-D的操作。所示类型的控制系统一般包括包围计算机和系统控制硬件的壳体22。电力控制信号将通过一种或者多种适宜的电缆管道(比如以数字23所示的电缆管道)传输到装置10。
可以用护壳体或者周边防护构件24包围装置10，如图1A所示。用于控制冷却单元20的附加吊装控制单元26安装在防护构件24上。支臂组件16A-D中的每一个组件都通过帘线释放组件或者卷筒28运行，为了清楚起见，在图2中仅仅显示了这四个支臂组件中的一个。为了使从组件28进给的帘线32处于适当拉伸和平衡，将平衡器组件30与各个释放组件28相连。如图所示，帘线32通过平衡器组件30进给支臂组件16D。
在图3A-C和4中，对其中一个支臂组件16D的运行进行了顺序说明，由此将会容易地得到理解。对支臂组件16D进行配置，以使其提供由C-框架支臂36携带的支臂端部的工具组件34，由延伸穿过电缆槽38的适当电缆电力伺服。如先前所释，芯组件11配置有轴向旋转轴40和提供环形外部环面43的部分环形芯主体42。主安装支架44支撑支臂端部的工具组件34以及驱动马达46和离合器组件48。结合考虑图4、5、6、7和8可以得到极好了解，C-框架支臂36可滑动地连接在Z轴垂直滑动构件50上并且沿Z轴移动，从而横断外部芯环面43的宽度。支臂36沿滑动构件50的移动便于在不同尺寸的轮胎芯上布设帘线。图3A表明支臂组件36相对于表面43处于起始位置；图3B为沿横向穿过表面43的路径的中间位置；和图3C为组件36在表面43另一侧的终端横向位置。图7例示说明了支臂组件36沿滑动件50的运动，从而便于理解组件36在图3A-C所示的顺序位置之间的移动。从图8中可以看出，驱动轴51与支臂组件36连接在一起，并且响应控制指令以往复运动的方式沿Z轴路径驱动组件。
支臂端部工具的马达52进一步安装在支臂组件36上并且可旋转地驱动支臂端部工具轴54。支臂端部工具34由双向帘线布设头部组件56、中间壳体组件57和上部壳体组件59组成。支臂端部工具34进一步包括帘线拉伸子组件58，如图9和10中所详示。子组件58包括驱动马达60，马达60固定在S形块62上。所述子组件58还包括第一滑轮64；空间可调整的帘线滑轮65；和第三滑轮66。拉长的闭端式张力带68围绕滑轮64，66布线，如图所示。帘线导引末端管70从滑轮以及组件58的带拉伸区域穿过块62。初始帘线导引路径72进入块62中，并且引导帘线32穿过块和进入组件58的拉伸区域中。带68围绕滑轮64，66布线，并在此转动。应当理解，如图所示帘线32在带68和滑轮65之间布线，并且通过带68的转动经组件58轴向进给。通过调节滑轮65相对于帘线32和带68的相对位置，帘线32可以被置于最佳拉伸状态以在随后路经敷贴器头部。由此，帘线32的拉伸可以得到最优化，从而导致了如下述的穿过块62并到达敷贴器头部的强制进给。由此，在高于或者低于最佳拉伸水平下另外可能存在的帘线断裂可以得到避免。此外，由于帘线低于期望拉伸度所引起的帘线滑移也同样可以得到避免。另外，主帘线拉伸子组件58用以消除在使用辊轴推进帘线直线的系统中可能存在的帘线收缩的作用。从辊轴进给的帘线收缩可以起到将渐进扭曲引入帘线中的作用，当帘线被施加到表面上时帘线扭曲将会得到释放，并导致帘线从其预想的位置移动。组件58通过使用带束帘线推进消除了帘线扭曲并确保了帘线将不带有任何阻抗的平稳推进。
其次参考图11、12、13A、13B和17，双向帘线布设头部组件56将得到描述。通常，敷贴器头部56位于支臂端部工具组件34的终端。该头部组件，如下所述，起到将帘线施加到为预选图案的环形芯表面43以作为轮胎构造期间建立在芯42上的许多层中的一层的作用。一对敷贴器导辊74，76可转动地串联安装在支臂端部工具34的末端，在辊轴之间限定了帘线出口78，同时优选辊轴的枢轴基本上同轴，但非必要。根据发明目标实践，如果需要，可以使用更多或者更少的辊轴。对双向帘线布设头部56进行构造以提供一个最终帘线导引管80，最终帘线导引管轴向延伸至与设置在辊轴之间的帘线出口孔78相通的远距离端。
中间组件57包括安装在存在于外部壳体块85内的弹簧壳体84中的预荷载螺旋弹簧82。所述双向帘线布设头部组件56通过预荷载螺旋弹簧82向下偏靠在表面43上。O形环86A-F适当地定位在相邻的外壳体块元件之间。所述中间组件57进一步包括将外壳体块89容纳在其中的下壳体88。块89的终端通过端盖90进行闭合，同时通过O形环91进行交叉密封。所述块89表示柱塞或者活塞，为了下述说明的目的，其可滑动地包含在相对于支臂端部工具轴向移动的外壳体88内。支臂端部工具34枢轴安装在支架62上并且通过驱动轴54在方向69上往复旋转，如从图9中所理解的。
图11、12、13A和13B在断面图中表明支臂端部工具34包括组件56、57和59。如图所示，多个进气入口92、94和96延伸到工具组件的相应轴向位置上，筒状体92表示用于辅助进给已割断帘线的端部向下进入支臂端部组件路径的压缩空气入口管；筒状体94提供气压和形成空气弹簧，由此支臂端部工具的头部组件恒压保持在芯的环形表面上；和筒状体96提供压缩空气入口，该入口通过促动启动帘线的剪切。辊轴74，76安装在通过固定销67可滑动地连接在壳体89下端的突出块97上。销67锁定在壳体89的垂直槽内和防止突出块67旋转。由此，块67和辊轴74，76保持在与芯表面43对齐的方向上。
根据图9应当理解，支臂端部工具组件34枢轴安装在支架62上并且与马达轴54固定连接在一起。通过常规方式的计算机控制伺服马达(未显示)，轴54受到驱动旋转。轴54的转动转化为组件34的枢轴运动。当组件34枢轴转动时，辊轴74，76向前和向后倾斜或旋转，选择性地使得辊轴与芯表面43接触。
根据图13A和13B以及图16B-D将得到进一步理解到活塞或者柱塞89在组件壳体88内以往复的方式轴向移动。活塞89独立于双向头部56移动。由此，头部56可以与芯表面保持连续接触，通过压力入口94保持在恒定的最佳压力。当头部56和表面43保持啮合连接时，在处于图13B和图16C所示的伸展位置与图13A和图16D所示的轴向收缩位置之间的弹簧82的作用下，活塞89在壳体88内自由地轴向移动。当活塞89处于图13A和16D中的轴向收缩位置时，弹簧82处于压缩、预荷载状态，荷载来自入口96的压力。通过移除或者降低入口96处的气压，柱塞块89移动到图13B和16C所示的伸展位置，并且弹簧82也伸展开来。在计算机控制下，通过恢复入口96处的控制气压，推动活塞89进入收缩位置并使得弹簧82重新加载。柱塞块89沿支臂端部工具34的中心轴进行直线运动。
最终导管80沿支臂端部工具34的中心轴延伸，并根据图13A和13B可以理解，帘线32沿上组件59、中间组件57和工具34双向帘线布设头部组件56的中间轴布线，从而从辊轴74，76之间的帘线出口孔78伸出(图11，12)。由此，帘线32得到定位并通过辊轴74，76向芯表面43抵靠加压以形成优选图案。根据即将敷贴到表面43上的帘线层图案，本发明的帘线敷贴工艺将需要将帘线切割一次或者多次。优选的切割机构将如下所述。
参考图15B、16、16B和17，所述上组件59包括电缆剪切组件98，其通过一对沿壳体88内活塞89相对侧轴向延伸的杆支臂102，104得以促动。上组件59包括通过螺钉108，110安装在支承板101(图9)上的安装基座凸缘100。支承板101可转动地安装在支架62的端部上。如之前所述，支臂端部工具34可以由此通过马达驱动轴54驱动旋转。根据图17应当理解，弹簧82安置于由弹簧端盖112包围的弹簧壳体84内。弹簧82的前端安置于端盖112内。端盖112包括圆形突起114和贯通的内腔16。如图所示，端盖112容纳于活塞89中。O形环118和垫圈120在端盖112中设置为紧靠弹簧82的前端。
壳体块85包括轴向路径128。开槽的周边突出部分122外切路径128的前端并且穿过内腔124延伸入并穿过壳体突出部分122。滑动销126伸过壳体85的内腔124、盖112的内腔116并伸入壳体89中，如图所示。由此，活塞89可滑动地与块85相连并且如上所述相对于该处往复轴向移动。
横向内腔130从壳体85的一侧贯穿至另一侧，并且与通路128相连通。安装凸缘132，134从壳体85侧面延伸，以及安装螺钉134贯穿凸缘和伸入壳体88中，从而将壳体85紧固到壳体88上。帘线切割组件98包括可旋转地存在于横向内腔130内并且从壳体85的另一侧伸出的管形构件136。连接突耳138从管形构件136的端部向外伸出并且带有向内连接柱螺栓139。管形构件136在另一端具有锁定凸缘140，并且具有中心布置的轴向贯穿内腔142。对具有漏斗形引导入口的横向内腔144进行定位以使管形构件136贯穿其中。
连接件插头块146连接在管形构件136的端部并且包括与构件136锁定凸缘140相啮合的锁定管套148。连接柱螺栓150从块146向内延伸。活塞89配置成具有圆筒状向后设置的管套152，管套向内步进向前推动具有较小直径的圆筒状部分154。向外突出的销构件156从活塞89的圆筒状部分154的另一侧伸出。应当理解，枢轴支臂102、104的前端158固定地连接在销156上，和支臂102，104的后端分别通过贯穿柱螺栓150、139，从而固定地连接在管形部件136的凸缘146、138上。
管形构件136存在于块85的横向内腔130内并且在其中可以自由旋转。构件136的端部相对于穿过杆支臂102、104的活塞89形成轴颈。漏斗形入口145朝组件34的轴向后方定位。由此帘线32向下穿过构件136的入口145进行分配和布线，并且沿支臂端部的工具组件34的纵向中心轴从横向内腔144伸出。如先前所述，弹簧82在壳体85和活塞89之间处于预荷载、压缩状态，同时帘线32以预设计的图案敷贴到环形外芯表面43上。在帘线布设顺序完成或者在需要的敷贴工艺中间点时，帘线32可以通过剪切组件98的操作得以切断。活塞的轴向运动源于入口94处的气压降低。由此，弹簧82得到拉伸并且作用于活塞89，使其轴向离开壳体85。由于活塞89从壳体85中离开，因此杆支臂102、104反向拉动管形构件136的端部并使其得以在壳体块85内转动。由于构件136旋转，因此限定了漏斗形入口145的边缘旋转入切断延伸穿过构件136的帘线32的啮合态。帘线32由此得到切断。在切断工序之后，帘线32的自由端通常与工具组件34轴线对准排列。
为了恢复布设帘线将帘线32再向下布线至组件34，需要将气压再次施加至入口94，并且将活塞97推动到图13A的更高收缩位置，从而再压缩弹簧82。活塞89向收缩位置的移动使得杆支臂102、104转动地将管形构件136返回到它在块85内的正常方位上。如此定向之后，限定构件136漏斗入口145的剪切边缘与帘线32之间无接触关系，并且漏斗入口145和横向内腔144与工具组件34的中心轴轴向对准排列。此后，帘线32的切断端再沿工具组件34的轴向下布线，离开辊轴72，74之间的缝隙78。为了辅助帘线32的自由端重布线，通过入口92将压缩空气引入，由此加压气流沿它的轴向路径推动帘线32的自由端。从而，将帘线32的末端重定位在出口78上所需要的时间得到了降低和循环时间得到了最小化。由于穿过支臂端部工具的帘线32的平滑线性进给得到了恢复，由此，在辊轴74，76之间出口上的帘线32的自由切断端得到了定位，以将其敷贴至芯表面。
示于图16A中的辊轴74，76可旋转地安装在相应的轴向中心轴166、168上。轴166、168安装在突出块97的凸缘延伸部170和保持器172之间。如此设置，使得辊轴74、76轴向平行并且以足以使得帘线32从其间穿过的一定距离间隔设置。所述保持器172包括将轴166、168的上端容纳于其中的相邻管套174、176。组件小孔178贯穿保持器172的后表面182，如图所示。对各个辊轴74，76进行配置，使得它们提供具有截面外形图和大小与帘线32截面构造相适合的周向路径180。突出块97容纳贯穿它的帘线导管80，同时管80的前端与辊轴74、76之间的缝隙78相邻设置。
根据图13A、13B、16和17，支臂端部工具组件34将非常显然。突出块97通过销67固定连接在壳体88上。马达轴54往复旋转，并且由此使得支臂端部的工具往复转动经过正负三到八度的角位移。如果需要，可以应用较大或者较小范围的枢轴运动。由此，同轴辊轴72、74相应角位移的枢轴运动得到了实现，如图9所示。另外，通过组件34的枢轴运动，使得各个辊轴72，74与芯表面43啮合以及与芯表面43脱离啮合。通过经由入口孔94施加适当的气压，可以对各个辊轴72，74施加到表面43上的压力进行控制。
从图3A、3B、3C、5和7中可以看出，支臂端部的工具34安装在C-框架支臂36上，并且由此被携带朝向和离开芯42的表面43。C-框架支臂36可滑动地安装在Z轴滑件50上，并且横穿表面43以预定的形式交替移动支臂端部的工具34。沿滑件50的Z轴的调整通过计算机控制进行，从而使其与支臂端部的工具34另一轴的调整一致，使得可以将帘线以不同尺寸敷贴到芯上。帘线32从帘线释放卷筒28分配，经过常规的平衡器机构34和送至支臂组件。帘线32的端部在支臂帘线拉伸组件58(图9和10)的端部布线，并且随后进入贯穿支臂端部的工具组件34的轴向路径。通过进入组件34，帘线32穿过电缆剪切组件98的管形构件136，并且随后沿轴向导管80前行至辊轴74，76之间的帘线出口78。帘线容纳于每个辊轴74，76内周向定位的辊轴路径180内，辊轴容纳帘线取决于根据预定图案帘线穿过表面43的意图传送方向。通过辊轴74或者76产生的帘线32对芯42上预敷贴胎体层的适当压力，使得帘线在其预定的位置粘附在胎体层上，由此形成设计的帘线层图案。
参考图12、13B、14和15，支臂端部的工具相对于辊轴74、76选择性地倾斜操作将会得到解释。辊轴74、76沿由角度θ(图14和15)所表示的倾斜路径相对于支臂端部工具的中心线倾斜。可选择地，作为组件34枢轴运动的结果，一个或者另一个辊轴相对于另一辊轴处于从属位置上。在横穿安装在芯表面43上的胎体层的工具组件前方横截方向上，其中一个辊轴将在辊轴路径180内啮合帘线32并且将帘线32缝合在所述层上。对于横穿胎体层的工具头部反向横截方向，组件34以反向倾斜，从而使得第一辊轴从帘线32中脱离并且使得第二辊轴处于与帘线32的啮合关系。然后，第二辊轴实现了在反向横截方向上将帘线32缝靠在安装于芯42上的胎体层上。
支臂端部的工具34的往复枢轴运动小心地与芯42的转动分度和工具组件34的横向运动相协调。参照图5和6，应当理解，所述组件34与芯驱动共同构造了具有三个旋转轴的系统。第一轴由驱动轴54引起的组件34穿过倾斜片的枢轴转动来表示。轴54优选地通过计算机控制的伺服马达52驱动。第二旋转轴是由马达46驱动的组件34的横向旋转。马达46优选(但非必须)为计算机控制的环形马达，其能够响映计算机产生的控制信号，可以精确地沿芯42的外表面43的旋转路径指引组件34。第三旋转轴是通过马达14(图1)驱动的芯轴42的指向。马达14优选(但非必须)为计算机控制的环形马达，其能够响映计算机产生的控制信号，可以精确地指引芯42与旋转驱动组件34的环形马达46配合。
携带有支臂端部工具34的支臂组件16A进一步可沿表示Z轴的直线形轨道调整，如图5、6和7所示。支臂组件16A沿通过同步带驱动49控制的滑件50移动。组件16A沿滑件50的运动由计算机进行控制，从而与帘线敷贴的芯的尺寸相关。一种或者多种计算机(未显示)用于协调芯42的转动(通过环形马达14)；支臂端部工具组件34的转动(通过环形马达46)；组件16A沿Z轴的直线路径调整(通过沿滑件49同步皮带驱动组件16A)；和组件34的倾斜调整(通过伺服马达52)。由此，组件可以在三个旋转轴上和沿直线路径(滑件50)精确控制组件16A的移动，从而使得工具组件34能将预想图案的帘线32放置在不同尺寸的芯42的表面43上，在每个横向端部，不需要专用设备在帘线形成环线。作为每次横切后结果的环形端的构建均通过芯42的指引控制转动来实现。由此，帘线布设组件起形成环线的作用，不需要用以啮合、挤压和分离帘线的指状机构。由此，施加到芯42上的胎体层上的帘线图案适于提供最佳的性能，同时可以节约帘线材料，导致生产成本降低。
应当理解，交替设置辊轴74、76的其中一个与帘线32啮合同时使相对辊轴脱离啮合的支臂端部工具头部的交替枢轴运动产生了一些显著的优点。第一，在使一个辊轴从胎体层脱离的过程中，脱离辊轴的摩擦阻力得到了消除。结果，驱动支臂端部工具的相关驱动马达可以以更大的速度和效率操作。另外，从帘线32中脱离的辊轴与衬垫弹性材料层和帘线的多余和不必要的啮合得到了消除，降低了对帘线32和衬垫胎体层造成损害的可能。此外，通过应用同轴固定的双辊轴，帘线32敷贴到胎体上的帘线敷贴速度将得到提高和驱动装置将得到简化。
应当理解，在通过加压入口94敷贴帘线32期间，工具34头部敷贴的是偏置在芯42表面43上的空气弹簧。由入口94形成的空气弹簧通过突出壳体97对辊轴74、76施加一个基本恒定的作用力。如上所述，辊轴74、76上的偏置作用力被施加到帘线32上，并且用于将帘线32压靠到预先已敷贴的芯表面43的胎体层上。预敷贴层的粘性将帘线32保持在其预期的位置。帘线32更为紧固的定位导致，并且使得帘线32在敷贴后于衬底胎体层上出现任何不期望的、偶然的移动的可能性得到了最小化。在通过剪切组件98切断帘线32的适当时间内，壳体89和85的分离得到了实现，如图15B、16、16B-D先前所述。
如前所述，为了对帘线32的切断端进行重定位以进行另一敷贴周期，压缩空气通过入口孔92引入和气动地作用自由帘线端向下沿轴向路径80到达辊轴74、76之间的帘线出口78。随即，对设置在型芯42上的胎体层的帘线敷贴可以重新开始。
参考图1、1A和2，可以进一步理解，如果用户任选期望的话，许多类似装配的支臂组件16A-D可以在关于芯42的相应切线位置上，切实可行地接近芯表面43进行配置。多个支臂组件中的每一个分配给环形芯表面43的特定区域。根据上述，多个支臂组件可以同时敷贴帘线层到其相应的指定区域。在多个支臂组件之间将帘线环形表面43分段以及通过支臂组件同时敷贴帘线时，得到了更快的循环时间。虽然其中表明了四个支臂组件16A-D，但是如果期望，可以配置较多或者较少的支臂组件。
参考图18A-D、19-27，为了在指定的路径190上推进帘线32，容纳有两个辊轴74、76的支臂端部工具装置34形成了能够使帘线路径190保持在其中心的帘线出口78。如图所示，通过合并嵌入帘线的预先放置在环面43上的弹性体化合物192和表面粘性的未硫化化合物，帘线32得以固定就位。一旦帘线32适当地围绕整个环面43周边得到敷贴，那么随后可以应用弹性体外涂层化合物(未显示)夹层以完成帘布层194的构造。应当理解，如果期望或者需要，可以将多于一个帘线层敷贴到芯42上。另外的弹性材料层可以添加到芯上并且另外的帘线层也可以如上所述进行敷贴。如果期望，任选可以将顶部或者底部弹性体材料涂层除去和将帘线敷贴入连续层内，从而在芯42上形成多层帘布层。
如先前图解和说明，第一辊轴76将把帘线32嵌入经过如图14中所图解的环面43的前方横截线上。一旦帘线路径190已经传送穿过环面43，装置34将会停止，以及通过芯42的转动，帘线32将沿环面43前进。然后，装置34将其路径190反向，在帘布层帘线路径190上形成环线196。此时，支臂端部工具头部块97的倾斜使得所述对的第一辊轴脱离和第二辊轴74与帘线32啮合，从而牵引帘线32返回经过环面43。在优选的实施方案中，环面43得以转换或推进，以使得在第一帘布层路径向下至第二返回帘布层路径之间存在轻微的周向间隔或者节距(P)。对形成在横截反向上的环线196进行轻微移位，从而形成期望的环线位置。从而，环形端部196可以得到形成以及第二帘布层路径190可以平行于第一帘布层路径安装在环面43上，或者可以通过在连同支臂末端工具头部在正和/或反方向上横跨芯表面43的速度一起的芯指数(转动)中进行选择性变化创建其它的几何路径。
重复工艺，从而形成连续并且具有期望的预定最佳图案的系列帘线32。例如，并不意图对本发明可以进行的实践进行限制，具有环面43的环形芯42与层压在其上的弹性体化合物192可以关于它的轴与辊轴74、76对的每个横截面一起进行均匀转换或者提高，从而形成关于围绕环面43均匀分布的线性平行路径190。当装置34横跨时，通过改变对帘线32的推进，可能形成非线性并联的帘线路径190，从而可以调整轮胎硬度和改变荷载时的曲度。
优选帘线32围绕拉伸器组件58缠绕，从而在帘线32中调整和保持所需要的拉伸(图10)。滑轮65可以进行横向调整，从而改变带68的拉伸强度，带68依次接合从滑轮64、66之下和从滑轮65之上穿过的帘线32。在带68上较大或者较小的拉伸力将转化为帘线32上的较大或者较小拉伸力。如果帘线32过为拉紧，那么当辊轴74、76逆转方向时，将把帘线从敷贴层压层上提起。如果太松，将不能形成恰当长度的环线。此外，施加的拉伸力值必须足够小，使得不能将帘线32从它们在环面43上的位置升起。在适当拉伸力下的帘线将搁置在定位和缝合在弹性材料层192上的环面43上，使得帘线32和弹性材料层192之间的粘接大于由拉伸器组件58施加的拉伸强度。这使得帘线32可以自由地布设在环面43上，在帘布层构建期间不会产生移动或者分离。
参考图18A-D，其中显示了表示帘布层路径190的圆柱形三维视图，其沿通常认为是胎体194胎圈区域198开始，沿轮胎胎壁200朝向环面43的突出区域202，然后横向穿过环面43，横截面积通常称为如图18B所图解的胎冠204。应当指出，在如18B中帘布层帘线路径190以微小的角度布设。虽然帘布层路径190可以为任何角度，包括径向90°或更低，但是帘布层路径190还可以以非线性形式应用。如图18C所示，一旦帘布层帘线32如先前所述完全横向穿过环面43和环线196在另一侧下部形成，帘线32将重新穿过胎冠204，如图18C所示。在图18D中，帘线32随后沿轮胎胎壁200向下朝向胎圈区域198前进，在此它转向形成如先前所述的环线196，在与第一和第二帘布层帘线路径190平行的如图解所示的线性路径190中返回穿过环面43。随着环面43受到指引，该过程在图19和20中重复进行，形成了非常一致和均匀间隔的帘布层帘线路径190。
利用本发明的支臂端部工具34，同样可以设计和实现其它帘线图案。为了产生优选构造的图案，芯42旋转的速度和/或工具头部56前进横穿表面43的速度可以变化。例如，示于图19～28中的帘线布设图案表示样本帘线图案构造。本发明并不意图限于附图所示的那些图案以及本领域技术人员显然可以设计的其它图案。
参考图13和16A，将会注意到，突出块97通过固定销67可滑动的联接到工具头部壳体88。突出块97沿周向往复运动，如图13A中所示。柱塞或活塞89位于壳体88的内腔中并且沿轴向往复运动以便致动帘线切割机构96，如上所述。柱塞89的轴向运动独立于突出块97的运动。也就是说，柱塞89的轴向运动可以致动切割组件机构，而无需移动突出块97与环形芯表面43的相对位置。
进气入口94与壳体88的内腔连通并且将加压空气引到腔室中以便产生空气弹簧。腔室内的加压空气对突出块97施加基本上恒定的最佳压力。所施加到突出块上的空气压力于是将辊轴74、76偏置靠在环形芯表面43上，并且辊轴74、76以最佳压力将帘线32压在表面43上。
因此，支臂工具头部34的端部保持环形表面上恒定的最佳压力以及帘线在下面层上的适当位置。先前施加的层中的不完整性产生了表面不规则性，这使得在恒定压力下敷贴帘线成为问题。通过进气口94施加恒定的空气压力到突出块97，表面不规则性就不会干扰以最佳水平的辊轴压力精确地放置帘线32。
而且，还将注意到，支臂工具头部的端部34结构相对简单，因此制造成本低廉，并且在保持方面可以与具有机械指和板的工具头部相比，该具有机械指和板的工具头部在头部横过芯表面时环绕帘线并且把帘线压在层化合物中。由进气口94产生的空气弹簧使得工具头部能够以高度可控的方式保持对环形芯表面的恒定压力。辊轴72、74和表面43之间的接触由此可以在产生完整的帘线层的整个过程中得以保持，并且由进气口94产生的空气弹簧补偿了紧接下面层或者先前施加到芯部上的层中的任何的表面不规则性。
从前面内容可知，本发明实现了一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的工具头部，其连接突出块组件(例如块97和辊轴72、74)和工具头部组件(例如壳体88)。突出块组件相对于工具头部壳体沿轴向往复运动并且包括安装在远端上的帘线啮合元件(例如辊轴72、74)。帘线啮合元件横过环形表面沿正反方向与突出块组件一起移动，并且定位成沿正反方向将至少一根帘线32啮合在环形表面43上。根据本发明，提供了偏置元件(进气口94)，以便接合靠着突出块组件，并且将帘线啮合元件沿正反方向偏置靠在环形表面上。
所述帘线啮合元件由多个辊轴72、74代表，这些辊轴中的至少一个辊轴在正向上啮合抵靠于环形表面并在反向上从环形表面43上脱离啮合。还可以使用一个倾斜机构，用于在帘线啮合元件横过环形表面分别沿正、反方向移动时使突出块组件(轴54)在第一和第二角度位置之间倾斜。
工具头部组件包括一腔室并且偏置元件包括与工具头部组件腔室连通的进气口94以便将加压空气引到壳体88和突出块组件。因而，突出块组件可以保持以基本上恒定的最佳压力与环形芯表面43接触，直到通过沿正反方向横过环形表面移动的工具头部完成了帘线层为止。
根据本文提供的说明书，可知本发明的变体也是可能的。虽然为了说明本发明的目的，在此说明了某些代表性的实施方案和细节，但是对于本领域熟练的技术人员，很显然可以在其中进行多种改变和变型，这并不背离本发明的范围。由此，可以理解，对所述具体实施方案所进行的改变将包括在本发明如下所限定的附加权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的工具头部，该头部的特征在于工具头部壳体；突出块组件，联接到工具头部组件并且沿着工具头部壳体的轴线往复运动；帘线啮合元件，联接到突出块组件并且横过环形表面沿正反方向移动，帘线啮合元件沿正反方向将至少一根帘线定位在环形表面上；接合靠着突出块组件的偏置元件，用于沿正反方向将帘线啮合元件偏置靠在环形表面上。
2.根据权利要求1所述的工具头部，其特征在于，所述帘线啮合元件包括多个辊轴，这些辊轴中的至少一个辊轴在正向上啮合抵靠于环形表面并在反向上从环形表面上脱离啮合。
3.根据权利要求1所述的工具头部，其特征在于，突出块组件至少部分地位于工具头部组件腔室内，并且偏置元件包括与工具头部组件腔室连通的进气口以便将加压空气引到突出块组件。
4.根据权利要求1所述的工具头部，其特征在于还包括角度倾斜机构，用于在帘线啮合元件横过环形表面分别沿正、反方向移动时使突出块组件在第一和第二角度位置之间倾斜。
5.根据权利要求4所述的工具头部，其特征在于，所述帘线啮合元件包括多个辊轴，响应于倾斜机构在第一和第二角度位置之间的枢转运动，这些辊轴中的至少第一辊轴在正向上啮合抵靠于环形表面并在反向上从环形表面上脱离啮合。
6.一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的工具头部组件，该头部的特征在于工具头部壳体，横过环形表面沿正反方向往复运动；辊轴，联接到该壳体以便沿正反方向将至少一根帘线定位在环形表面上；联接到壳体上的倾斜机构，用于在相应的正、反方向上，将辊轴装置相对于环形表面重新角度定位在交替的正向、反向方位；和偏置元件，构制成沿正反方向将辊轴偏置靠在环形表面上。
7.根据权利要求6所述的工具头部，其特征还在于包括多个辊轴，这些辊轴中的至少一个辊轴在正向上啮合抵靠于环形表面并在反向上从环形表面上脱离啮合。
8.根据权利要求6所述的工具头部，其特征还在于包括多个辊轴，响应于辊轴在正向和反向方位位置之间的枢转运动，这些辊轴中的至少第一辊轴在正向上啮合抵靠于环形表面并在反向上从环形表面上脱离啮合。
9.一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的方法，该方法的特征在于安装工具头部，该工具头部横过环形表面沿正反方向往复运动，该工具头部在环形表面处具有多个环形表面啮合辊轴部件；通过工具头部将一定长度的轮胎帘线供给到工具头部的终端；当工具头部横过环形表面运动时，选择性地在至少一个辊轴部件和环形表面之间传递轮胎帘线；以及当工具头部横过环形表面运动时，将至少一个辊轴部件偏置靠在环形表面上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括以下步骤使用气动弹簧装置，以便当工具头部横过环形表面运动时，以基本上恒定的压力将辊轴部件偏置靠在环形表面上。
全文摘要
一种用于将轮胎帘线双向敷贴到环形表面上的工具头部横过环形表面沿正反方向往复运动。该工具头部包括壳体；突出块组件，联接到壳体并且相对于工具头部壳体沿轴向往复运动；一对帘线啮合辊轴，安装到突出块组件的远端并且横过环形表面沿正反方向移动，辊轴沿正反方向将至少一根帘线定位在环形表面上；以及接合靠着突出块组件的偏置元件，用于将辊轴交替地偏置靠在环形表面上。
文档编号B29D30/08GK1974193SQ20061016305
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者A·I·德尔加多, J·-C·吉拉尔 申请人:固特异轮胎和橡胶公司