胎趾护层及气密层从辅助转鼓至 成型转鼓的组合传送 【技术领域】
本发明涉及应用于充气轮胎制造中的材料制备所用的方法及设备。特别是本发明涉及在轮胎部件被传送至轮胎成型转鼓之前把轮胎部件装载至辅助转鼓上的过程。
背景技术
已知在制造车辆轮胎时，例如用于汽车的轮胎，首先通过依次组装几个不同的部件来完成一所谓胎体的制造。换言之，在一生产范围内包括的不同的胎体型式可以根据其上具有的不同的附属部件和/或附属的部件本身的类型学加以相互区别。例如，在生产无内胎的轮胎的，即使用中并不需要有内胎的的轮胎胎体时，各主要部件可被认为是包括一所谓气密层，其为一层弹性体的不透气的材料、一胎体骨架层、一对通常称之为胎圈芯的环形金属元件，胎体骨架层地各相反端围绕该环形金属元件折合、以及一对弹性体材料制成的轮胎侧壁，其在侧面的各相反位置越过胎体骨架层延伸。各附属的部件又可以包括一个或多个附加的胎体骨架层、一个或多个加强条(胎圈包布条)，用以在向上转向胎圈芯的区域覆盖胎体骨架层或各线网层，等等。
与本发明有关的一种轮胎部件是“胎趾护层”。胎趾护层是细长带材料，一般是织物，它配置在轮胎的胎圈区域，在周边上围绕胎圈区域的内表面延伸，并且它包含与轮辋接触的轮胎部分。因此每个轮胎有两个胎趾护层。
人们知道为了提供合适的轮胎性能必须以增进良好的均匀性的方法来组装大多数充气轮胎结构的元件。例如，在加工轮胎时，胎面花纹的绕轮胎周边“委婉”前进将引起摇晃。例如，帘布层歪斜(在轮胎一个侧边的帘布线比另一侧边的长)可能引起轮胎不均匀性变化问题，包括静态不平衡及径向力变化。例如，轮胎不是沿子午线对称(例如胎面中心不在胎圈之间)会引起轮胎不均匀性变化的问题，包括连接不平衡、侧向力变化和圆锥度。因此，为了满足一般轮胎性能要求，轮胎工业通常作了巨大努力来生产具有良好均匀性的轮胎。
轮胎均匀性通常被认为意味着轮胎尺寸及质量的均匀分布及径向地、侧向地、周边地及沿子午线对称，因此对轮胎均匀性测量会产生合理结果，该轮胎均匀性包括静态及动态平衡，也包括当行驶轮在载荷作用下在轮胎均匀性测量机上进行测量时的径向力变化、侧向力变化和切向力变化。虽然某种程度的轮胎非均匀性可在组装制造中(例如通过打磨)和/或在应用中(例如在轮胎/车轮组件的边缘添加平衡重量)进行纠正，但最好(及一般更有效)的是尽可能制成内在的轮胎均匀性。
一般轮胎成型机包括一轮胎成型转鼓，成型转鼓通常是圆柱形的，并且具有的直径近似等于成型的轮胎的胎圈直径，轮胎部件以连续的层料形式缠绕在该转鼓上，这些连续的层料包括例如气密层、胎趾护层、一种或多种帘布层、任选的胎壁加强物及胎圈区域衬垫(例如三角填充胶条)、胎壁和胎圈钢丝圈(胎圈)。在这样加层后，帘布层端部被缠绕在胎圈周围，轮胎被吹起成圆环形状，敷加以胎面/带束包装件。最后使用常规的技术完成轮胎制造。
某些轮胎制造组装线采用不同种类的供应装置来牢固地保持扁平材料如轮胎气密层同时将其切成一定的尺寸。各个供应装置通常是一平坦的输送器型式，例如在英国专利No.1010597(Dunlop橡胶公司)中所示的一种或在U.S.专利No.4722255(Choate等人)中所示的输送器和切割系统，其中一连续的扁平片材在一平坦的输送器上被输送给一切刀并接着切割材料以便放置在被制造的轮胎上。另一这样的输送器系统说明于U.S.专利No.5820726(Yoshida等人)中，其包括一将材料送给输送器系统的“传送转鼓”元件。
转鼓供应装置，或所谓“辅助转鼓”供应装置是另一种输送器，用于必须牢固地保持的同时被切割的轮胎的扁平材料或片材。切割以后，片材被转到制造转鼓上在制造中的轮胎上。总体上这样一个辅助转鼓供应装置包括一水平设置的转鼓或圆柱，其可以绕其圆柱轴线旋转。一特别的辅助转鼓式的供应装置包括一圆形的圆柱空心转鼓。转鼓的表面绕其圆周的大部分是穿孔的，并且将足够的容积的空气抽出转鼓，使转鼓内部的低压形成一吸引附着表面，该吸引附着表面可以牢固地保持被切割并被保持在供应装置上的扁平材料或片材。当扁平的片材，如轮胎气密层放在供应装置的穿孔圆柱部分上时，转鼓的内部与外部之间的压力差使扁平材料附着到转鼓表面上同时该材料受到一次切割操作。
穿孔的转鼓式辅助转鼓供应装置的吸引附着部分是其穿孔的圆柱形转鼓表面。辅助转鼓供应装置的直径一般显著地大于成型转鼓的直径。(然而，其直径应该不小于成型转鼓。)在辅助转鼓供应装置上将轮胎部件例如橡胶片材量到一要求的长度，然后在传送到制造转鼓以前将其切割。由于穿过穿孔的圆柱表面的压力差使该圆柱表面成为吸引附着表面，放在辅助转鼓供应装置上的轮胎部件被保持到辅助转鼓供应装置上。
一般，轮胎部件被放置在辅助转鼓上，切割成一定长度，然后传送至成型转鼓，然后下一个部件被放置在辅助转鼓上，切割成一定长度，然后传送至成型转鼓。如果需要，重复这一过程，直至生轮胎胎体的所有部件都已放置在成型转鼓上。当轮胎部件以一次一个的这种方式从辅助转鼓移放至成型转鼓时，可能发生轮胎部件位置上的不准确性。而不准确性不可避免地导致成品轮胎的非均匀性，如在上面已讨论过，这是不希望发生的。
一般应用拾取装置从卷筒上把材料装载在辅助转鼓上。已经知道无数的用于拾取各种轮胎部件及把它们放置在辅助转鼓上的拾取装置。对于本发明，两个特殊的轮胎部件是气密层及胎趾护层。
【发明内容】
本发明的目的是提供如附录权利要求中的一项或多项确定的方法及设备，并且因此具有完成一种或多种下列次要目的的能力。
根据本发明，两种不相似的轮胎部件(例如气密层及跆趾护层)，在该部件传送至成型转鼓之前被放置在辅助转鼓上。然后作为“组合件”(或局部的生轮胎胎体)，它们全体(组合地)一起传送至成型转鼓。两种不相似的轮胎部件最好互相重叠，是“发粘的”并彼此粘附着。例如，一种部件是气密层，而另一种部件是(例如织物)胎趾护层。这样，使胎趾护层面对气密层的定位能更精确地被控制，由此减少轮胎非均匀性问题的一个潜在来源。本发明能应用于任何两种轮胎部件的有关情况下，它们可相对彼此精确地放置在辅助转鼓上，并作为组合件被传送至成型转鼓。
在本发明的一个实施例中，至少两种不相似的轮胎部件被放置在辅助转鼓上，并随后以下列方式一同被传送至成型转鼓。在辅助转鼓静止时，第一轮胎部件被放置在辅助转鼓上，应用负压装置来拾取第一轮胎部件的自由端部并把它放置在辅助转鼓上。辅助转鼓的负压被接通以抓取第一轮胎部件，并且负压装置被关闭以释放第一轮胎部件。应用拾取装置拾取第二轮胎部件的自由端，并放置在辅助转鼓上。把第二轮胎部件的自由端部放置在辅助转鼓上的步骤可在该转鼓已稍微转动之后来进行。辅助转鼓被转动以测量出第一及第二轮胎部件，并把它们切割至所需长度。然后至少两种不相似的轮胎部件被传送至成型转鼓。
本发明的其他目的、特征和优点根据其以下的描述将是显而易见的。
【附图说明】
以下将详细地参照本发明的优选的实施方案，其诸实例示于各个附图中。诸图是用于说明性的，非限定的。虽然基本上在这些优选的实施方案的范围内描述本发明，但应该理解其并不是用来将本发明的精神和范围限于这些特定的实施方案。
在选择的各个图中的某些元件可以不按比例地示出，以便说明清楚。并且，为说明清楚起见，其中即使有横剖视图的话，也可以是“部分”或“近视的”横剖视图的形式，略去某些背景线，否则其在正确的横剖视图中是可见的。
在考虑以下结合诸附图的描述时本发明的当前的优选实施方案的结构、操作和优点将进一步变得明显，其中：
图1A是轮胎胎体的部分叠层的简略剖视图，表示了各种轮胎部件之间的关系；
图1B是成品轮胎的胎圈区域的剖视图，再次表示了各种轮胎部件之间的关系；
图2A、2B及2C是根据本发明的轮胎部件放置到辅助转鼓上的过程的简略立体图示；
图3A、3B、3C、3D及3E是根据本发明的轮胎部件放置在辅助转鼓上的过程的简略侧视图示；和
图4是在轮胎部件传送至轮胎成型转鼓的过程期间与轮胎成型转鼓接合的辅助转鼓的简略侧视图。
【具体实施方式】
图1A是轮胎胎体100的部分叠层的简略剖视图，表现了两种不相似的轮胎部件即轮胎气密层102及两个胎趾护层104之间的关系。另一种轮胎部件，两层胎圈包布106(一般用胎趾护层104挤压)也显示于此图中。这表示了部件将怎样被放置在成型转鼓(未图示)上。一般气密层102是要被放置在成型转鼓上的第一部件，随后例如是胎圈包布106，再随后是胎趾护层104，随后是帘布层、三角胶芯及胎圈。所有这些都是已熟知的。
图1B是示例性成品轮胎的胎圈区域(区段)110的剖视图，并表示了安装在轮辋120上的轮胎中的上述轮胎部件。应当明白本发明不局限于下列示例性轮胎构造，它仅用于容易理解本发明。在图1B中，可看到下列部件：
-气密层102
-胎趾护层104
-胎圈包布106
-胎壁108
-胎圈112
-三角胶芯114
-帘布层(内)116
-帘布层(外)118
如上面指出的，轮胎部件精确地放置在成型转鼓上是非常重要的，因为它们的放置不准确性将导致非均匀性，而这反过来又影响轮胎性能。
本发明提出了两种不相似的轮胎部件相互精确放置的方法，这将扩大它们对轮胎均匀性的帮助(降低其非均匀性方面的影响到最小)。当说到“两种不相似的轮胎部件”时，应当明白两个等同的部件被认为(“算作”)只是一种不相似的部件。例如，两个胎趾护层“算作”只是两种不相似的部件的一种，而气密层被算作两种不相似的部件的另一种。
当轮胎部件在轮胎胎体的叠层中是彼此邻按(叠合)时，本发明在相互精确地布置两种不相似的轮胎部件方面是特别有用的，例如上述的气密层与胎趾护层，或者上述的胎趾护层与胎圈包布。大体上本文后面是讨论气密层与胎趾护层两种不相似轮胎部件的精确位置。
图1A图示了气密层102与胎趾护层104两种不相似的轮胎部件的相对尺寸及位置。气密层102的总宽度尺寸为“a”，并定心于成品轮胎的中心平面(“EP”)上。所有的尺寸取决于被制造的轮胎的尺寸。两个胎趾护层104中每个的宽度尺寸为“b”。如本文所应用的，轮胎部件的“宽度”尺寸是它的平行于成型转鼓轴线的尺寸。本文下面将讨论的轮胎部件的“长度”尺寸是它的绕成型转鼓周边的尺寸。这是假设轮胎是沿子午线对称的。
每个胎趾护层104偏离EP距离为“c”(因此，它们彼此相隔距离2c分布)。如图示的，胎趾护层104在宽度方向延伸得比气密层102更远，而胎趾护层104的内(朝向EP)部分与气密层102外(离开EP)部分的重叠尺寸为“d”。在这个叠合区域内，各自一个胎趾护层104的内(如图示为底部)表面与气密层102的外(如图示为顶部)表面处于表面对表面重叠接触。这和下面的讨论有关-即被彼此精确地放置的两种轮胎部件是处于互相接触的-即至少是部分地重叠。
还如图1A所示，两个胎圈包布部件106的每个的宽度是“e”，而且每个偏离EP的距离是“f”。如图示，胎趾护层104的外部分与胎圈包布106的内部分的重叠尺寸是“g”。在这个重叠区域，各自一个胎趾护层104的内(如图示是底部)表面与胎圈包布106的外(如图示是顶部)表面处于表面对表面的重叠接触。胎趾护层104与胎圈包布106是不相似的轮胎部件，而它们至少也是部分地重叠。然而，如以前提到的，本发明的说明将主要指向不相似的、重叠的气密层与胎趾护层轮胎部件。
如附图中所示的各尺寸仅是示例性的以易于理解本发明，并从轮胎到另一轮胎的尺寸是会改变的，并且可能超出陈述的示例性范围，或者较大或者较小。本专利本身不指向轮胎的尺寸。
在辅助转鼓上测量及切割轮胎部件
本文上面已经讨论了辅助转鼓及它们在轮胎制造过程中的作用。简要地说，轮胎部件一般被送进到辅助转鼓上面，辅助转鼓在尺寸上一般大于轮胎成型转鼓，并且轮胎部件在辅助转鼓上被测量和切割。然后，轮胎部件被传送至成型转鼓。轮胎部件可利用负压压力而固定在辅助转鼓上。轮胎部件材料应用拾取装置通常从卷筒装载到辅助转鼓上，该拾取装置应用负压“抓取”轮胎部件材料(原料)的自由端部。
图2A-2C图示了把两种不相似的轮胎部件204放置在辅助转鼓220上的过程200。如上面指出的，辅助转鼓220通常是转鼓或圆柱体，它能绕它的圆柱体轴线转动。通常，辅助转鼓220的表面是穿了孔(未图示)的，使得泵出该转鼓的空气将产生吸力，用于固定材料(即轮胎部件)，这些材料被放置在辅助转鼓的表面上。辅助转鼓220可设置有切割器和/或专门的切割表面，其所有的方面都是熟知的。
在图2A中，显示转鼓220处于初始位置，如由转鼓的可见端部上标号222的垂直位置所指示的(标号222不需要标在转鼓220本身上面。这包括了仅是为了图示清晰)。显示了当转鼓处于这个初始位置时两个胎趾护层204(比较104)被置放在辅助转鼓220上。每个胎趾护层204是细长的带料，具有宽度尺寸b，并且它们彼此间隔距离2c分布，如同本文上面所描述的(参见图1A)。显示了胎趾护层204的前(引导)端部(边缘)近似处于转鼓220上的称为“11点钟”的位置，此时转鼓220在其初始位置上。
最终，当辅助转鼓220在箭头224方向上转动时，胎趾护层204将从各个供料卷筒(或多个卷筒)进行进给，并将要被切割成预定长度，该预定长度近似等于成型转鼓的一个完整周长(通常跨在辅助转鼓上的轮胎部件短于辅助转鼓的一个完整周长，因为通常辅助转鼓的直径大于成型转鼓的，并且最终部件跨距实际上确实是一个完整的成型转鼓周长)。
图2B显示略微转动(例如3°)了的辅助转鼓220转至略微前方的位置。气密层202(比较102)以其前缘处在该转鼓的所谓“10点钟”位置而放置于辅助转鼓220上，而辅助转鼓220是在其略微前方的位置上。照此，气密层202的引导边缘比胎趾护层204的前端部偏“后”6°(实际的角度其实不重要。要做到的要点是气密层202的引导边缘在周边上偏离胎趾护层带204的前端部)。
然后辅助转鼓220再次在箭头224方向进一步转动，并且当它转动了预定量时，胎趾护层204被切割成一定长度。然后，该转鼓再次转动，并且如下面描述的，拾取垫330下降以固定住气密层的端部，然后该气密层被切割至一定长度，导致如图2C所示的在辅助转鼓上的一叠层。如同可以从图2C最佳看到的，当气密层202被放置在辅助转鼓上时，气密层202径向上处在胎趾护层204的外面，这将是它们在成型转鼓上应该放置的相反顺序(和它们在成品轮胎出现的相反顺序)。当然一个与本发明关系密切的技术人员明白：当这两种部件从辅助转鼓220传送至成型转鼓时，在辅助转鼓上的部件的外部-内部顺序必然固定地与在成型转鼓上的内部-外部顺序相反-即胎趾护层204配置在气密层202的外表面上，其方式如图1A所示。
如上面描述的，最好是胎趾护层204和气密层202的前/引导端部/边缘在周边上彼此是交错(偏移)的。这是熟知的顺序，并避免在成品轮胎的一个周边位置处具有多个拼接(例如对接头)。虽然这是在胎趾护层204已被敷设和在辅助转鼓已略微转动之后，已图示作为开始把气密层202放置在辅助转鼓220上面的结果。在基本相同时间(即基本是同时地)使胎趾护层及气密层两者能开始进给到辅助转鼓上，这肯定是在本发明的范围内，但最好是进给到周边上相隔的位置上(如图示)。两个胎趾护层带的前端部在周边上彼此错开也在本发明范围内。
也已经知道轮胎部件的端部被切成斜的(不平行于转鼓轴线)，使得给出的对接头“扩散”过周边位置范围。在这个例子中，显示了胎趾护层204在其端部具有斜切口。这部分地是由于胎趾护层带的编织织物(例如45°的单丝或编织材料)造成的。胎趾护层将由编织材料组装而成也在本发明的条款内。这也会是这种情况，例如其内配置了帘线的帘布层是斜的。然而，应该明白本发明不是指向部件端部的角度或对接头本身的制作。例如，部件端部的角度可以小至如0°。
本发明包括把两种不相似的轮胎部件(例如胎趾护层及气密层)安置(测量及切割)在辅助转鼓上，然后把两种不相似的轮胎部件作为“组合件”一同传送到成型转鼓上。这可以彼此不重叠的轮胎部件或以彼此重叠的轮胎部件来做到。最有利的是，以彼此重叠的轮胎部件(例如胎趾护层与气密层)做到这点，而最好的是以粘着的及彼此粘结的轮胎部件来做到这点，使得在辅助转鼓上确立的精确尺寸(例如间隙)容易地转移到放置在成型转鼓上的胎体上。这保证了精确的定位及对中，否则，通过把两种轮胎部件单独地从辅助转鼓传送至成型转鼓将难于达到以上两点。现在稍为更详细描述该过程。
图3A-3E图示了把两种不相似的轮胎部件放置在辅助转鼓320上的过程300，基本上类似于上面描述的过程200。所描述的过程是关于把胎趾护层304(比较204)及气密层302(比较202)放置在辅助转鼓上的。在图3A-3E的视图中，辅助转鼓320如箭头324所指示的逆时针转动。
图3A-3E显示的辅助转鼓320(比较220)形式是技术上一般已熟知的，它具有通过其外表面上的吸力来固定轮胎部件的穿孔的表面，而且它具有与其相联的切割机构326(图3E)，用于切割已在辅助转鼓上测量完的轮胎部件材料。
图3A-3E还显示了用于拾取气密层材料302(比较202)的原料自由端部的机构的拾取垫330。拾取垫330可能是诸如技术上一般已知的吸取装置。
图3A-3E还显示了用于进给胎趾护层材料304(比较204)的带至辅助转鼓上面和切割胎趾护层材料的进给机构340。这种装置在技术上一般是已知的，并且通常含有吸取装置(杯)342及切割器344。
图3A显示了过程的第一步骤。辅助转鼓320是静止的，并处于“缩回”位置(离开成型转鼓350)，并在气密层进给机构的拾取垫330的正下方。拾取垫330被启动(例如“接通”负压)并使气密层302的自由(进给)端部固定在拾取垫下面。还有，胎趾护层吸取杯342被接通/启动(例如“接通”负压)，然后下降以抓取胎趾护层材料304的自由(进给)端部(当然是两个带)。然后胎趾护层吸取杯342上升(应该明白这个过程可针对两个胎趾护层来完成)。
图3B显示了该过程的下一个步骤。胎趾护层进给机构340前进至辅助转鼓320而吸取杯342下降，使得胎趾护层304的自由端部接触辅助转鼓的表面。辅助转鼓320的吸力被接通以抓住胎趾护层304，而胎趾护层吸取杯342中的吸力被断开以释放胎趾护层。然后吸取杯342升起、离开，并且胎趾护层进给机构340离开辅助转鼓320而缩回(这基本是同时地针对两个胎趾护层材料而完成的)。因此胎趾护层304为进给而固定在辅助转鼓320上，进行测量和切割。
图3C显示了该过程的下一个步骤。辅助转鼓320略微转动(例如5°-30°)，然后停止。辅助转鼓320的负压仍“接通”。气密层拾取垫330下降，使得气密层302的自由端部接触辅助转鼓320的表面。辅助转鼓320的吸力仍“接通”，所以它抓取气密层302，而气密层拾取垫330的吸力被关断以释放气密层。然后气密层拾取垫330上升、离开。因此气密层302的引导端部为进给而被固定在辅助转鼓320上，进行测量和切割。
图3D显示了该过程的下一个步骤。辅助转鼓320转动，以测量出胎趾护层材料304及气密层302的长度，该长度等于成型转鼓450的周边长度。开动胎趾护层切割器344以切割胎趾护层材料(最好是在辅助转鼓停止时)。然后，辅助转鼓320再次略微转动(例如5°-30°)，然后停止。辅助转鼓320的这个略微转动使胎趾护层带304的自由后端部被“装载”在辅助转鼓上。注意发粘的气密层材料粘在发粘的胎趾护层材料上。
图3E显示了该过程的下一个步骤。拾取垫330下降到气密层302上而拾取垫的负压被接通。开动切割器326并切割气密层302。然后，拾取垫330带着气密层302的新的引导端部上升。
图4显示了该过程的最终步骤。辅助转鼓420(比较转鼓320)转动至另一个位置，并前进至成型转鼓450。在受控的变化下，辅助转鼓420与成型转鼓450两者转动，以使气密层302及胎趾护层304共同地、彼此一起(联合)地作为中间组件(组合件)从辅助转鼓传送至成型转鼓上。在这样做时，在位于辅助转鼓420上的气密层的内侧表面上的胎趾护层将以图1A所示的方式终止于位于成型转鼓450上的气密层的外表面上。结果是气密层及胎趾护层的联合敷设。
本发明的优点是相对直接地把轮胎部件精确地放置在辅助转鼓上。在从辅助转鼓传送轮胎部件至成型转鼓过程期间导致了发生错误(例如轻微的不对中)的机会。本发明通过在至少两种不相似的轮胎部件之间建立精确的定位关系来克服这个问题。虽然主要描述的是关于胎趾护层及气密层，附加的部件(例如胎圈包布106)可包括在放置在辅助转鼓上的组合件中。
最好是在放置在辅助转鼓上的轮胎部件之间有些重叠。然而，这不是绝对需要的。在重叠时，生轮胎部件的粘性将使它们粘结在一起，并协助保证在联合传送至成型转鼓期间使它们保持它们互相间的定位关系。没有重叠时，在联合传送至成型转鼓之前，在不管任何不相似的轮胎部件之间至少建立了精确定位关系的这些轮胎部件被放置在辅助转鼓上。在某些情况下，可能希望引入附加的轮胎部件，例如非常薄的橡胶片，以把彼此没有重叠的轮胎部件连接在一起(即在轮胎部件之间的间隙上桥接)。这些情况的任何一种情况下，轮胎部件都用精密的接头精确地及快速地敷设。
虽然本发明已以附图及前述说明加以图示及详细说明，同样应被认为是解释性质的而非限制性质的-应该明白已显示及描述的仅是优先实施例，而所有的变化及改变都落入希望要被保护的本发明的精神范围内。无疑地，对于一个具有初步的与本发明关系极其密切的技术的人员，可以产生有关本文上面陈述的“主题”的许多其它“变化”，而这些变化往往是在如本文所公开的本发明的目标内。