施加橡胶带的装置

摘要

本发明公开了一种将薄且窄的橡胶带施加到旋转物体的装置，其适于用来制造充气轮胎的橡胶部件。所述装置包括：输送带；送出辊，所述输送带在送出辊上行进并且所述橡胶带从送出辊送出；移动台，其沿平行于物体的旋转轴线的X轴方向移动送出辊；径向移位装置，其沿垂直于X轴方向的Y轴方向移动送出辊；倾转装置，用于绕平行于Z轴方向的基准轴线转动送出辊的旋转轴线，所述Z轴方向垂直于X轴方向和Y轴方向。所述输送带设有大致直的部分，所述直的部分相对于一个基准平面以基本恒定的大于0度但不大于70度的倾斜角度θ从送出辊向其上游侧延伸一定的距离，所述基准平面包括所述送出辊的旋转轴线和所述物体的旋转轴线。

权利要求

1.一种将橡胶带(3)施加到旋转物体(4)的表面(S)的装置(1)，包括：用于输送所述橡胶带(3)的输送带(J)；

送出辊(16)，其为最下游侧的辊(R)，所述输送带(J)在该送出辊(16)上行进并且所述橡胶带(3)从该送出辊(16)向所述物体(4)送出；

移动台(21)，其沿平行于所述物体(4)的旋转轴线(i)的X轴方向移动所述送出辊(16)；

径向移位装置(22)，其沿垂直于所述X轴方向的Y轴方向移动所述送出辊(16)；

倾转装置(23)，其绕平行于Z轴方向的基准轴线(zi)转动所述送出辊(16)的旋转轴线(16i)，所述Z轴方向垂直于所述X轴方向和Y轴方向；

所述输送带(J)设有大致直的部分(F)，所述大致直的部分(F)相对于基准平面(K)以基本恒定的大于0度但不大于70度的倾斜角度θ从所述送出辊(16)向其上游侧延伸一定距离，其中所述基准平面(K)包括所述送出辊(16)的旋转轴线(16i)和所述物体(4)的旋转轴线(i)，其特征在于，

所述倾转装置(23)包括：

框架机件(23B、26、27)，其包括支撑臂(27)并围绕所述基准轴线(zi)以可转动的方式受到支撑；和多个带引导辊(R)，其安装在所述支撑臂(27)上，所述带引导辊(R)包括：所述送出辊(16)，其设置在所述支撑臂(27)的前端处；和辊，其位于所述送出辊(16)的上游侧上，以使得所述输送带(J)的所述大致直的部分(F)形成在所述送出辊(16)与位于上游侧上的所述辊之间，从而使得所述大致直的部分(F)能够绕所述基准轴线(zi)与所述送出辊(16)一起转动。

2.如权利要求1所述的装置，其中

所述输送带(J)是环形带，所述橡胶带(3)能够通过所述橡胶带(3)的粘着性粘附在所述输送带(J)上，所述输送带(J)由马达(M1)驱动，并在敷贴器段(17)与设置在用于所述橡胶带(3)的压出机(11)附近的带接收段(14)之间行进，并且在所述敷贴器段(17)与所述带接收段(14)之间形成有收集器段(15)，所述收集器段(15)包括去向带收集器(15A)和回向带收集器(15B)。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中

所述大致直的部分(F)设置有带切割机(31)，所述带切割机(31)具有旋转刀，所述旋转刀能够通过马达(Mc)旋转并受到控制，从而能够切割在移动的所述输送带(J)上的橡胶带。

4.如权利要求1所述的装置，其中

以可移动方式支撑所述送出辊(16)，使得其旋转轴线(16i)保持在所述基准平面(29)之内。

5.如权利要求4所述的装置，其中

所述基准平面(29)垂直于所述Z轴方向。

6.如权利要求1所述的装置，其中

所述基准轴线(zi)穿过所述送出辊(16)的旋转轴线(16i)的长度的二等分点(P)。

7.如权利要求1所述的装置，其还包括

压辊(40)，用于将所送出的橡胶带(3)压靠于所述物体(4)的表面(S)。

8.一种用于制造充气轮胎的橡胶部件的设备，包括如权利要求1-7中任一项所述的将橡胶带(3)施加到旋转物体(4)的表面(S)的装置；

和

作为所述旋转物体(4)的成形鼓(6)。

9.如权利要求8所述的设备，其中

所述充气轮胎的橡胶部件是摩托车轮胎(T)的胎面橡胶，并且所述鼓(6)的轮廓大致与所述轮胎(T)的胎面部(Tt)的内表面的轮廓相同。

10.如权利要求8所述的设备，其中

所述物体(4)的表面(S)和所述送出辊(16)上的所述输送带(J)的表面之间的距离不大于20mm，但不小于3mm。

11.如权利要求8所述的设备，其中

所述送出辊(16)和所述物体(4)的表面(S)之间的距离设置为所述大致直的部分(F)的延伸线大致正切于所述物体(4)的表面(S)。

12.如权利要求8所述的设备，还包括用于压出所述橡胶带(3)的压出机(11)。

13.如权利要求8所述的设备，其中

所述送出辊(16)和所述物体(4)的表面(S)之间的距离设置为使得位于与所述输送带(J)的分离点和与所述物体(4)的表面(S)的接触点之间的所述橡胶带(3)的未受支撑部分的长度不大于20mm。

说明书

施加橡胶带的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在旋转物体的表面上施加橡胶带的装置，其中旋转物体例如为用于构建轮胎橡胶部件的鼓。

背景技术

[0002] 例如，如在日本专利申请2000-94542号文献中公开的，已提出一种制造充气轮胎的方法，其利用了通过重叠卷绕窄且薄的生橡胶带而非相对宽且厚的生橡胶条形成的橡胶部件。

[0003] 为了使此方法适于实际应用，轮胎制造商近年来作出了极大的努力。为了实现高效的生产线，此窄且薄的生橡胶带必须被迅速且精确地卷绕。如图9所示，如果在带敷贴器(a)的下游端处的送出辊(a1)和物体(c)的表面(cs)之间的距离(ds)大，则难以精确地卷绕。如果卷绕速度增加，则薄带(b)易于摆动。这也使得难于精确地卷绕。

[0004] 另一方面，如图7所示，在摩托车轮胎T的情况下，与客车轮胎、轻型卡车轮胎等比较而言，胎面橡胶TR显著地弯曲。当通过卷绕薄橡胶带制造这样的弯曲胎面橡胶TR时，由于物体表面的倾斜，如图9所示，在下游端和表面之间存在的扭转变形变大。如果上述的距离大，带可以柔性地承受此变形。但是，如果将距离做小以精确且迅速地卷绕，则带往往局部地不规则伸长。这样，在带的卷绕层之间往往产生很小的间隙或空腔。此外，如果卷绕速度增加以改善生产效率，则在最坏的情况下，由于扭转变形，生的薄橡胶带变得易于破裂。

[0005] 此外，橡胶部件(例如上述的胎面橡胶等)通常具有变化的厚度。此变化的厚度可以通过改变橡胶带的相邻的卷绕层之间的重叠宽度来实现。因此，带所要卷绕的表面的倾斜度随着卷绕操作的进行而变化。

[0006] 因此，对于获得需要的厚度变化——即所希望的橡胶部件的横截面形状来说重要的是：橡胶带从带敷贴器向带所要卷绕的表面送出(letoff)的方向(此后称为“送出方向”)可以相对于该表面的倾斜度进行调节。

发明内容

[0007] 因此，本发明的目的在于提供一种施加橡胶带的装置，其可以在物体表面附近的某一位置处、沿着适于物体表面的倾斜度的送出方向来送出橡胶带，使得可以增加带卷绕速度，并且橡胶带可以尽可能精确地卷绕成目标横截面形状而未形成诸如卷绕层之间的空腔等缺陷。

[0008] 根据本发明，将橡胶带施加到旋转物体表面的装置，包括：

[0009] 用于输送橡胶带的输送带；

[0010] 送出辊，其为最下游侧的辊，所述输送带在该辊上行进并且所述橡胶带从该辊向物体送出；

[0011] 移动台，其沿平行于所述物体的旋转轴线的X轴方向移动所述送出辊；

[0012] 径向移位装置，其沿垂直于所述X轴方向的Y轴方向移动所述送出辊；

[0013] 倾转装置，用于绕平行于Z轴方向的基准轴线转动所述送出辊的旋转轴线，所述Z轴方向垂直于所述X轴方向和Y轴方向；

[0014] 所述输送带设有大致直的部分，所述直的部分相对于基准平面以基本恒定的大于0度但不大于70度的倾斜角度θ从所述送出辊向其上游侧延伸一定的距离，所述基准平面包括所述送出辊的旋转轴线和所述物体的旋转轴线。

附图说明

[0015] 现在结合附图详细描述本发明的实施方式。

[0016] 图1是根据本发明的施加橡胶带的装置的示意性立体图。

[0017] 图2是橡胶带施加装置的侧视图。

[0018] 图3是其中结合有橡胶带施加装置的用于制造摩托车充气轮胎的胎面组件的设备的侧视图。

[0019] 图4是解释当从鼓的上方看时送出辊的运动的示意图。

[0020] 图5是解释送出辊的不利的转动运动的示意图。

[0021] 图6是解释敷贴器的带引导方向的侧视图。

[0022] 图7是示例性摩托车轮胎的横截面图。

[0023] 图8是解释现有技术中的问题的示意图。

[0024] 图9是解释现有技术的立体图。

具体实施方式

[0025] 在附图中，根据本发明的施加橡胶带的装置(此后称为“带施加装置1”)是一种将长连续生橡胶带3进给并施加到旋转物体4的卷绕表面S上而由此绕物体4形成橡胶带3的卷绕层5的装置。

[0026] 在此实施方式中，如图3所示，带施加装置1结合在用于制造摩托车充气轮胎T的胎面组件的设备100中，该设备100包括：压出机11，用于压出带3形式的生橡胶；带施加装置1；和成形鼓6。因而，在此实施方式中，上述的旋转物体4总体上指成形鼓6本身和事先绕鼓6卷绕的材料。

[0027] 此外，如图7所示，摩托车轮胎T包括：胎面部Tt；一对轴向间隔的胎圈部Tb，每个胎圈部中带有一个胎圈芯Tc；一对胎侧部Ts，所述胎侧部在胎面边缘TE和胎圈部Tb之间延伸；在所述胎圈部Tb之间延伸的胎体Tp；和胎面增强带束层7，其设置在所述胎面部Tt中的胎体Tp的径向外侧。所述胎面部Tp弯曲成最大轮胎断面宽度位于胎面边缘TE之间。

[0028] 在此示例中，如图1所示，鼓6具有外部周向表面S，其弯曲成与轮胎带束层7——即胎面加强帘线层(例如，诸如无缝螺旋带9的带、诸如交叉帘布缓冲层11的缓冲层等)的内表面的弯曲相一致。因此，鼓6的周向表面S的外径在其宽度中心处变得最大，且直径从中心朝向卷绕表面S的各边缘连续地减小。

[0029] 带束层7首先施加或者卷绕到周向表面S上。然后，生橡胶带3重叠卷绕到带束层7上，由此，胎面橡胶TR由带的卷绕而形成。于是，带束层7和胎面橡胶TR的胎面组件在鼓6上形成。

[0030] 此外，为了移除胎面组件，如现有技术所公知的，鼓6具有可收缩的结构。鼓6由通过控制器CON控制的马达Md旋转。

[0031] 带施加装置1包括环形的输送带J，将生橡胶带3通过其粘着性粘附在所述输送带J上。

[0032] 输送带J由辊R支撑和引导，并在设置在压出机11附近的带接收段14和设置在鼓6附近的敷贴器段17之间行进。

[0033] 在带接收段14中，从压出机压出的生橡胶带3粘附到输送带J上。在敷贴器段17中，生橡胶带3在最下游侧上的辊R的位置处从输送带J分离，并且所分离的带3转移到鼓。在这些段14和17之间，形成收集器段15。

[0034] 带接收段14包括传送辊Ra和缸式致动器(cylinder actuator)18。缸式致动器18由控制器CON控制以在如下两个位置之间移动传送辊Ra，即：距橡胶压出机11的下砑光辊11a一小段距离处的分离位置；和传送辊Ra可以与下砑光辊11a相接触的接触位置。通过将传送辊Ra向接触位置移动，在下砑光辊11a上的生橡胶带3粘附到在传送辊Ra上行进的输送带J。在带粘附到输送带J之后，传送辊Ra返回到分离位置。于是进行带传送。

[0035] 收集器段15包括：去向带收集器15A，用于从压出机11去往鼓6的输送带J；和回向带收集器15B，用于从鼓6向压出机11返回的输送带J。如图3所示，各收集器15A、15B由输送带J的悬杆(festoon)形成。

[0036] 在去向带收集器15A中，输送带J在一系列上水平辊R1U和一系列下水平辊R1L之间卷绕。上水平辊R1U成一排安装在支撑框架19的固定水平梁19A上，而下水平辊R1L成一排安装在可竖直移动的水平框架19C上。

[0037] 在回向带收集器15B中，同样地，输送带J在一系列上水平辊R2U和一系列下水平辊R2L之间卷绕。上水平辊R2U成一排安装在支撑框架19的固定水平梁19B上，而下水平辊R2L成一排安装在可竖直移动的水平框架19D上。

[0038] 带施加装置1包括：第一马达M1，其驱动回向输送带J使其与连续从压出机11压出的带的压出速度同步；第二马达M2，其间歇地驱动去向输送带J以与鼓6的间歇旋转相配合。第一马达M1和第二马达M2由控制器CON控制。

[0039] 通过与第一马达M1相耦接的驱动辊的旋转，从回向带收集器15B取出输送带J，并且将压出的橡胶带3粘附在其上。然后，其上带有橡胶带的输送带J行进到去向带收集器15A中。

[0040] 在鼓6停止旋转期间，其上带有橡胶带3的输送带J被收集在去向带收集器15A中，并且从回向带收集器15B取出要在其上粘附带的输送带J。

[0041] 当鼓6开始旋转时，通过与第二马达M2相耦接的驱动辊的旋转，从去向带收集器15A中取出其上带有橡胶带的输送带J，将橡胶带3进给到鼓，离开在最下游侧的辊R(即“送出辊16”)上行进的输送带J。然后，输送带J返回回向带收集器15B。

[0042] 如图1所示，敷贴器段17包括：(1)移动台21，其沿着平行于物体4或鼓6的旋转轴线(i)方向的X轴方向移动送出辊16；(2)径向移位装置22，其沿着垂直于X轴方向的Y轴方向移动送出辊16，以便能够靠近和离开物体4；以及(3)倾转装置23，其绕基准轴线zi转动送出辊16，以便能够朝向基准线xj的任一侧倾斜，其中基准线xj平行于X轴方向，基准轴线zi平行于与X轴方向和Y轴方向垂直的Z轴方向。

[0043] 移动台21包括：沿X轴方向放置的横向导轨21A；和在横向导轨21A上的主滑架21B。主滑架21B利用例如滚珠丝杠、齿轮、动力传动带等、通过与马达Mx相接合的驱动机构而可在X轴方向上移动。通过移动主滑架21B，送出辊16可以横穿鼓6的整个宽度。主滑架21B的移动速度、移动距离和移动方向可以通过用控制器CON控制马达Mx的旋转而得以完全控制。

[0044] 径向移位装置22包括：沿Y轴方向放置并固定在主滑架21B上的径向导轨22A；和在径向导轨22A上的副滑架22B。副滑架22B利用例如滚珠丝杠、齿轮、动力传动带等、通过与马达My相接合的类似驱动机构而可在Y轴方向上移动。通过将副滑架22B朝前移动，送出辊16接近鼓6。副滑架22B相对于主滑架21B的移动速度、移动距离和移动方向可以通过用控制器CON控制马达My的旋转而得以完全控制。

[0045] 倾转装置23包括：从副滑架22B竖直地延伸的支撑轴杆23A；和由可绕轴杆23A的轴线23i转动的支撑轴杆23A支撑的转动台23B。在此示例中，支撑轴杆23A的轴线23i限定了上述的基准轴线zi。转动台23B通过传动装置(未示出)与马达Mz相接合。转动台23B的转动速度、转动角度和转动方向可以通过用控制器CON控制马达Mz的旋转而得以完全控制。此外，通过诸如编码器等的角度传感器检测转动角度，并基于传感器的输出通过控制器CON确定转动角度。

[0046] 作为另一个可替选的设置，还可以交换移动台21和径向移位装置22的位置，以将主滑架21B设置在副滑架22B之上，并将转动台23B设置在滑架21B上。

[0047] 在此示例的转动台23B中，在其上设置有台状框架26，带引导件25设置在框架26上而定位在几乎与鼓的旋转轴线相同的高度处。在此示例中的带引导件25包括：固定到台状框架26的顶部的板状支撑臂27；和多个水平地安装在支撑臂27上的辊R。

[0048] 辊R包括：设置在支撑臂27的前端处的上述送出辊16；和用于驱动与上述第二马达M2相耦接的输送带J的大直径驱动辊28。

[0049] 在此实施方式中，送出辊16的旋转轴线16i定位在标准平面29之内，所述标准平面29为垂直于Z轴方向并包括鼓6的旋转轴线(i)的平面4S。换句话说，平面4S(标准平面29)包括轴线16i和垂直于Z轴方向的轴线(i)两者。因此，在标准平面29之内，送出辊16的旋转轴线16i可以沿X轴方向(横向方向)和Y轴方向(朝向鼓的旋转轴线的来回方向)两个方向移动，并且还可以绕基准轴线zi转动，如图4所示。

[0050] 当沿X轴和Y轴方向移动时，控制器CON可以控制移动台21、径向移位装置22和倾转装置23的运动，使得送出辊16的旋转轴线16i变得大致与在标准平面29中露出的卷绕表面S的轮廓线相平行。

[0051] 如图4所示，优选地，基准轴线zi穿过送出辊16的宽度的二等分点P，更具体而言是穿过送出辊16的旋转轴线16i的长度的二等分点。如果基准轴线zi没有穿过二等分点P，如图5所示，在X轴方向和Y轴方向的误差Δx和Δy根据转动角度变化，于是必须计算和控制带的进给速度，并考虑在移动台21和径向移位装置22沿X轴和Y轴方向移动时的可变误差。

[0052] 在此，送出辊16比输送带J宽，输送带J比橡胶带宽。送出辊16的直径与鼓的直径相比要小得多。例如，送出辊16的直径小于鼓直径的20％。

[0053] 如图2所示，在卷绕表面S和送出辊16上的输送带J的表面之间的距离L不大于20mm，优选地不大于15mm，更优选地不大于10mm，但是不小于3mm，优选地不小于5mm，更优选地不小于7mm。如果距离L大于20mm，变得难于精确地控制重叠宽度。如果距离L小于
3.0mm，在橡胶带3的卷绕开始端处易于发生例如收缩等的不规律情况。

[0054] 如图6所示，在送出辊16之前的部分F中，去向输送带J相对于基准平面K成恒定角度θ行进一定的距离，其中，基准平面K是包括送出辊16的轴线16i和物体4的旋转轴线(i)的平面。因此，在垂直于物体4的旋转轴线(i)的垂直平面中，基准平面K是在轴线16i和轴线(i)之间延伸的直线，如图3所示。

[0055] 通过提供此直的部分F，橡胶带的残余应力和应变可以在运行此部分F的期间得以减小。为了达到此效果，优选地此直的部分F的长度为约60到100cm。

[0056] 考虑到橡胶带的卷绕开始端相对表面S的平滑转移和粘附，角度θ优选地不小于20度，更优选地不小于30度，但是不大于70度，优选地不大于60度，更优选地不大于50度。最优选地，直的部分F的延伸线T正切于卷绕表面S，并且橡胶带3沿着该线行进，如图
6所示。

[0057] 在此实施方式中，带切割机31设置在此直的部分F中。带切割机31具有旋转刀，其通过马达Mc的旋转通过控制器CON控制，从而能够切割在移动的输送带J上的橡胶带。

[0058] 此外，敷贴器段17包括压辊40，至少其表面由可以容易地弹性变形的海绵材料形成。压辊40由保持器可旋转地水平支撑，所述保持器附接到安装在支撑臂27上的缸式致动器41的杆端部。通过供应高压空气而致动缸式致动器41，压辊40可以将橡胶带3压靠卷绕表面S。当橡胶带3的卷绕开始端粘附到卷绕表面S上时，在至少一个点处使用压辊40。而且，在卷绕期间可以一直使用压辊40以便将橡胶带3压靠卷绕表面S。此缸式致动器41也由控制器CON控制。

[0059] 如现有技术所公知的，上述的控制器CON是包括中央处理单元、存储器、输入和输出装置(例如键盘、显示器、打印机)等的计算机。上述的马达Md、M1、M2、Mx、My、Mz、Mc和促动器18、41通过接口适配器连接到该计算机上。此外，各种用于检测送出辊16的转动角度和位置的传感器和用于在各位置处的橡胶带的传感器等也通过接口适配器连接到计算机上。因此，控制器CON可以根据存储在存储器中的程序和传感器的输出操作带施加装置1。

[0060] 比较测试

[0061] 使用上述如图3所示的设备，通过如表1所示限制移动台21、径向移位装置22和倾转装置23的运动而制造各种胎面组件。例如，通过限制径向移位装置22和倾转装置23的运动，带施加装置1可以模仿如图8和9所示的现有技术的装置。用此方法可以制造参考例1的胎面组件。

[0062] 在各情况下，橡胶带3卷绕在事先卷绕在鼓上的带束层上。鼓的卷绕表面的宽度为185mm。在中心处的卷绕表面的直径Dc和在边缘处的直径Ds的差(Dc-Ds)为120mm。

[0063] 用此胎面组件制造出摩托车充气轮胎(轮胎尺寸190/55R17)。对轮胎检查了轮胎均匀性(径向力变化)和在胎面表面处的胎面橡胶的缺陷(即，橡胶带卷绕)。

[0064] (1)均匀性测试

[0065] 使用轮胎测试仪，根据日本汽车标准组织JASO-C607，“汽车轮胎均匀性测试方法(Testing method for automobile tireuniformity)”测量径向力变化RFV(整体)。在此测试中，对于每个测试轮胎，测量30块，并获得平均值。结果如表1所示。

[0066] (2)胎面表面中的缺陷

[0067] 还在此测试中，对于每个测试轮胎，制备30个块并视觉检查在胎面表面上的橡胶裸露(即橡胶缺失)并评价为如下三个等级A、B和C。计算每个等级的轮胎数量。结果如表1所示。

[0068] A：没有缺陷

[0069] B：可以忽略

[0070] C：不可接受

[0071] 表1参考例1 参考例2 例1 例2 例3 例4 例5 例6
送出辊
横向运动(X轴) 是 是 是 是 是 是 是 是
径向运动(Y轴) 否 否 是 否 否 是 否 是
转动运动(Z轴) 否 是 是 否 是 是 是 是
距离L(mm) 10 10 10 7 15 20 25 10
使用压辊 否 否 否 否 否 否 否 是
均匀性(N) 51 48 42 40 41 44 45 38
胎面表面中的缺陷
等级A 24 26 29 30 30 29 28 30
等级B 3 3 1 0 0 1 2 0
等级C 3 1 0 0 0 0 0 0