СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ НЕПРЕРЫВНОГО УДЛИНЕННОГО ЭЛЕМЕНТА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ СБОРКИ ШИН ДЛЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING DELIVERY OF CONTINUOUS ELONGATED ELEMENT IN PROCESS FOR BUILDING TYRES FOR VEHICLE WHEELS

Предметом настоящего изобретения является способ управления подачей непрерывного удлиненного элемента. В частности, настоящее изобретение также относится к технологическому процессу и устройству, реализующим подобный способ.
Шина для колес транспортных средств, как правило, содержит каркасный конструктивный элемент, содержащий, по меньшей мере, один слой каркаса, имеющий противоположные в аксиальном направлении, концевые края, введенные в контактное взаимодействие с соответствующими кольцевыми удерживающими конструктивными элементами, объединенными в одно целое в зонах, обычно называемых термином «борта». Каркасный конструктивный элемент соединен с брекерным конструктивным элементом, содержащим один или более слоев брекера, расположенных с обеспечением их наложения в радиальном направлении друг на друга и на слой каркаса. В радиальном направлении снаружи по отношению к брекерному конструктивному элементу наложен протекторный браслет, выполненный из эластомерного материала подобно другим полуфабрикатам, образующим шину. Соответствующие боковины, выполненные из эластомерного материала, также наложены в аксиальном направлении снаружи на боковые поверхности каркасного конструктивного элемента, при этом каждая из боковин проходит от одного из боковых краев протекторного браслета до соответствующего кольцевого конструктивного элемента для крепления к бортам. После сборки невулканизированной шины, осуществляемой посредством сборки соответствующих полуфабрикатов, как правило, выполняют обработку, представляющую собой формование в пресс-форме и вулканизацию, направленную на обеспечение стабилизации конструкции шины посредством сшивания эластомерного материала, а также на создание заданного рисунка браслета на протекторном браслете и возможных знаков на боковинах.
Под термином «эластомерный материал» подразумевается композиция, содержащая, по меньшей мере, один эластомерный полимер и, по меньшей мере, один активный наполнитель. Подобная композиция предпочтительно также содержит добавки, такие как сшивающие агенты и/или пластификаторы. Благодаря наличию сшивающих агентов подобный материал может быть подвергнут сшиванию посредством нагрева для образования конечного изготовленного изделия.
Под «полуфабрикатом» подразумевается удлиненный элемент, то есть элемент, в котором один размер является преобладающим по отношению к остальным размерам. Указанный удлиненный элемент предпочтительно выполнен только из эластомерного материала или содержит дополнительные конструктивные элементы. Указанный удлиненный элемент предпочтительно подают на формообразующий барабан для образования, по меньшей мере, одного компонента шины.
Полуфабрикат предпочтительно образуют посредством «непрерывного удлиненного элемента», которому придана форма ленты со сплющенным сечением. Дополнительные конструктивные элементы предпочтительно содержат один или более текстильных или металлических армирующих кордов. Подобные армирующие корды предпочтительно расположены параллельно друг другу, и они предпочтительно проходят вдоль продольного направления самогó удлиненного элемента. Указанный непрерывный удлиненный элемент предпочтительно подают в направлении вдоль окружности на формообразующий барабан, например, с рулона или из экструдера, для образования множества соседних друг с другом и/или частично наложенных друг на друга витков спирали. Непрерывный удлиненный элемент, намотанный в виде витков спирали, предпочтительно образует часть брекерного конструктивного элемента шины.
В документе ЕР 1 595 838 показано, например, устройство для временного хранения, предназначенное для линейного элемента, содержащее множество средств временного хранения, предусмотренных с множеством верхних роликов, расположенных параллельно друг другу вдоль бокового направления и свободно вращающихся; также предусмотрено множество нижних роликов, расположенных под пространствами, ограниченными между соседними верхними роликами, свободно вращающихся и выполненных с возможностью их перемещения ближе к верхним роликам и от верхних роликов. Средства временного хранения ограждают линейный элемент, который перемещается вперед вдоль продольного направления вокруг верхних роликов и нижних роликов для образования «гирлянды». Направляющие средства направляют линейный элемент, подаваемый из выходного элемента одного из средств временного хранения, к входному элементу другого из средств временного хранения.
В документе NL 2001 509 проиллюстрирована установка для наложения полосообразного элемента на барабан, предназначенный для сборки шин. Установка содержит ролик, который служит опорой для полосообразного элемента, намотанного в виде витка спирали, и устройство для хранения (буферное устройство). Управляющее устройство обеспечивает регулирование натяжения полосообразного элемента, и подающее устройство служит для наложения полосообразного элемента на сборочный барабан. Устройство для хранения содержит верхнюю опору, выполненную с множеством неприводных роликов, и нижнюю опору, выполненную с множеством неприводных роликов.
Заявитель заметил, то в устройствах для динамического хранения такого типа, как проиллюстрированные в документах ЕР 1 595 838 и NL 2001 509, обеспечивается перемещение непрерывного удлиненного элемента вдоль зигзагообразной траектории (в виде гирлянды), задаваемой множеством неприводных роликов, перед тем, как он достигнет устройства, предназначенного для наложения непрерывного удлиненного элемента на формообразующий барабан. Указанные устройства для динамического хранения имеют функцию поглощения возможных колебаний и/или перерывов в подаче удлиненного элемента посредством рулона, на который он намотан, так, чтобы данные явления не влияли на наложение, которое происходит дальше по ходу на формообразующем барабане. Указанные устройства для динамического хранения, как утверждается, обычно содержат множество неприводных роликов, вокруг каждого из которых непрерывный удлиненный элемент намотан частично и которые расположены так, чтобы ограничить вышеупомянутую зигзагообразную траекторию.
Заявитель установил в результате наблюдений, что шины, изготовленные посредством устройств, проиллюстрированных выше, могут иметь конструктивные характеристики, которые не отражают расчетных характеристик.
В частности, Заявитель установил в результате наблюдений, что на полуфабрикаты, полученные, начиная с непрерывных удлиненных элементов, выполненных из эластомерного материала, армированного текстильными или металлическими кордами, и управляемые посредством использования вышеупомянутых устройств для хранения (буферных устройств), влияют растягивающие напряжения/деформации, которым подвергаются указанные непрерывные удлиненные элементы в то время, когда они перемещаются через сами устройства для хранения.
Заявитель установил в результате наблюдений, что данное явление еще более резко выражено в случае непрерывных удлиненных элементов, армированных кордами текстильного типа, но оно также может иметь место в непрерывных удлиненных элементах с армирующими кордами металлического типа.
В частности, Заявитель установил в результате наблюдений, что полуфабрикаты, полученные таким образом, имеют тенденцию изменять свою собственную форму после их сборки и/или после сборки всей шины вследствие остаточных растягивающих напряжений, накопленных в материале во время прохождения в устройстве для хранения. В частности, Заявитель заметил, что в случае шин, собранных на формообразующих барабанах, указанные полуфабрикаты стремятся восстановить свою исходную форму после их наложения на указанный формообразующий барабан.
Например, Заявитель установил в результате наблюдений, что шины, содержащие компоненты, полученные путем намотки непрерывных удлиненных элементов в виде соседних в аксиальном направлении или частично наложенных друг на друга витков спирали на формообразующем барабане, - после освобождения их от опоры, на которой они были собраны, - стремятся стягиваться в радиальном направлении (проявлять «бандажирование»), что приводит к получению покрышек с максимальным диаметром, соответствующим беговой поверхности, который меньше расчетного диаметра.
Указанный непрерывный удлиненный элемент действительно стремится восстановить свою исходную длину в течение промежутков времени, более длительных, чем продолжительность подачи, то есть он не способен обеспечить восстановление его исходной длины, сопровождающееся снятием указанных растягивающих напряжений, во время краткого прохождения от устройства для динамического хранения к устройству для наложения на формообразующий барабан.
Заявитель установил в результате наблюдений, что подобное растягивание частично обусловлено разностью растягивающих напряжений между входом удлиненного элемента в устройство для динамического хранения и выходом удлиненного элемента из устройства для динамического хранения. Данная разность необходима для поддержания натянутыми свободных участков материала, находящихся, например, между неприводными роликами, расположенными на поперечинах, и для перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед с преодолением трения качения самих роликов.
Заявитель также установил в результате наблюдений, что прохождение непрерывного удлиненного элемента на неприводных роликах устройства для хранения создает нежелательное растягивание в самóм удлиненном элементе.
В этой связи Заявитель осознал необходимость в повышении производительности технологических процессов сборки шин.
Таким образом, Заявитель установил в результате наблюдений, что при увеличении длины траектории внутри устройства для хранения так, чтобы разместить большее количество непрерывного удлиненного элемента, пригодного при каждом цикле сборки шин, имеет место дополнительное увеличение остаточных растягивающих напряжений в самóм непрерывном удлиненном элементе.
Заявитель также установил в результате наблюдений, что увеличение скорости перемещения материала вперед в пределах траектории в устройстве для хранения, необходимое для обеспечения большей скорости подачи непрерывного удлиненного элемента и, следовательно, для уменьшения продолжительности цикла сборки, влечет за собой дополнительное растягивание подаваемого материала, поскольку трение качения подшипников, которые служат опорой для роликов, увеличивается при увеличении скорости.
В завершение, Заявитель установил в результате наблюдений, что указанное растягивание увеличивается по существу линейно, начиная от входа непрерывного удлиненного элемента в устройство для хранения вплоть до выхода непрерывного удлиненного элемента из устройства для хранения, и что, следовательно, указанное растягивание тем больше, чем больше число неприводных роликов или же длина зигзагообразной траектории, то есть емкость устройства при временном хранении удлиненного элемента.
Заявитель осознал, что путем приложения регулируемого приводного усилия к непрерывному удлиненному элементу в одной или более точках зигзагообразной траектории можно уменьшить внутреннее продольное растягивающее напряжение непрерывного удлиненного элемента.
В завершение, Заявитель обнаружил, что путем прерывания распространения продольного растягивающего напряжения непрерывного удлиненного элемента в пределах зигзагообразной траектории посредством, по меньшей мере, одного приводного элемента, расположенного в, по меньшей мере, одной точке вдоль указанной траектории, можно регулировать растягивающее напряжение непрерывного удлиненного элемента на выходе из устройства для хранения и, следовательно, значительно уменьшить деформации непрерывного удлиненного элемента, имеющегося в собранной шине, которые обусловлены остаточными растягивающими напряжениями.
В частности, в соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к способу управления подачей непрерывного удлиненного элемента в технологическом процессе сборки шин для колес транспортных средств.
Предпочтительно предусмотрено размещение непрерывного удлиненного элемента вдоль зигзагообразной траектории, задаваемой множеством неприводных роликов, на которых частично намотан непрерывный удлиненный элемент.
Предпочтительно предусмотрено перемещение непрерывного удлиненного элемента вперед в направлении подачи вдоль указанной зигзагообразной траектории.
Предпочтительно предусмотрено приложение крутящего момента на, по меньшей мере, одном приводном элементе, расположенном вдоль указанной зигзагообразной траектории, так, чтобы непрерывный удлиненный элемент направлялся в направлении подачи и чтобы продольное растягивающее напряжение в непрерывном удлиненном элементе по ходу за указанным приводным элементом уменьшалось по отношению к продольному растягивающему напряжению по ходу перед указанным приводным элементом.
Предпочтительно предусмотрена подача указанного непрерывного удлиненного элемента в зону вблизи рабочей станции для сборки шин.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к технологическому процессу сборки шин для колес транспортных средств.
Предпочтительно предусмотрена сборка невулканизированной шины посредством формообразования ее компонентов на, по меньшей мере, одном формообразующем барабане.
Предпочтительно предусмотрены формование и вулканизация невулканизированной шины.
Формообразование, по меньшей мере, одного из компонентов невулканизированной шины предпочтительно включает перемещение непрерывного удлиненного элемента вперед по направлению к формообразующему барабану вдоль зигзагообразной траектории, задаваемой множеством неприводных роликов, на которых частично намотан указанный непрерывный удлиненный элемент.
Формообразование, по меньшей мере, одного из компонентов невулканизированной шины предпочтительно включает наложение указанного непрерывного удлиненного элемента на указанный формообразующий барабан, при котором во время перемещения по зигзагообразной траектории указанный непрерывный удлиненный элемент частично наматывается вокруг, по меньшей мере, одного приводного элемента, функционально расположенного между неприводными роликами, при этом указанный приводной элемент приводится во вращение посредством двигателя в одном направлении в соответствии с направлением подачи непрерывного удлиненного элемента по указанной траектории.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к устройству для управления подачей непрерывного удлиненного элемента в технологическом процессе сборки шин.
Предпочтительно предусмотрено устройство для динамического хранения, содержащее множество неприводных роликов, задающих зигзагообразную траекторию для указанного непрерывного удлиненного элемента.
Предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один рулон для подачи, на котором намотан указанный непрерывный удлиненный элемент, при этом указанный рулон расположен по ходу перед устройством для динамического хранения.
Указанное устройство для динамического хранения предпочтительно содержит, по меньшей мере, один приводной элемент, соединенный с двигателем.
Предпочтительно предусмотрено, что указанный, по меньшей мере, один приводной элемент функционально расположен между неприводными роликами для разделения зигзагообразной траектории на, по меньшей мере, два следующих друг за другом участка.
Предпочтительно предусмотрено, что указанный, по меньшей мере, один приводной элемент выполнен с возможностью приведения его во вращение в одном направлении в соответствии с направлением подачи непрерывного удлиненного элемента по указанной траектории.
Заявитель полагает, что при использовании решений в соответствии с настоящим изобретением можно собирать полуфабрикаты, образуемые указанным непрерывным удлиненным элементом, при уменьшении до минимума риска того, что они могут изменить свою форму после сборки шины и вызвать изменение эксплуатационных характеристик шины.
Заявитель действительно полагает, что воздействие, оказываемое приводными элементами, которые предпочтительно образованы соответствующими приводными роликами, обеспечивает мгновенное, подобное ступенчатому уменьшение продольного растягивающего напряжения/деформации в непрерывном удлиненном элементе (в противном случае подобное растягивающее напряжение/подобная деформация продолжало (-а) бы линейно нарастать вплоть до выхода) и, следовательно, создает возможность ограничения максимального растягивающего напряжения/максимальной деформации на выходе и, таким образом, последующего упругого возврата указанного непрерывного удлиненного элемента к исходной форме.
Следовательно, Заявитель полагает, что существует возможность увеличения скорости перемещения в устройстве для временного хранения и его пропускной способности без создания чрезмерных остаточных деформаций.
Настоящее изобретение в, по меньшей мере, одном из вышеуказанных аспектов может иметь один или более из предпочтительных отличительных признаков, которые описаны ниже.
Каждый из приводных элементов предпочтительно представляет собой приводной ролик.
Непрерывный удлиненный элемент предпочтительно содержит армирующие нити.
Указанные армирующие нити предпочтительно являются текстильными, предпочтительно полимерными, предпочтительно выполнены из нейлона.
Армирующие нити предпочтительно ориентированы в продольном направлении вдоль протяженности непрерывного удлиненного элемента в продольном направлении.
Непрерывный удлиненный элемент предпочтительно намотан в виде соседних в аксиальном направлении и/или частично наложенных друг на друга, окружных витков спирали, предпочтительно для сборки брекерных конструктивных элементов с 0°.
Удлиненные элементы, выполненные с армирующими нитями, как описано выше, и используемые для указанной цели, представляют собой те, на которые в наибольшей степени влияют явления повреждения, обусловленные образованием остаточных продольных растягивающих напряжений/деформаций.
Приложенный крутящий момент предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 1 Нм до приблизительно 3 Нм, более предпочтительно - от приблизительно 1,6 Нм до приблизительно 2,4 Нм.
Приводное усилие, приложенное к непрерывному удлиненному элементу у каждого из приводных элементов, предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 10 Н до приблизительно 40 Н, более предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 20 Н до 30 Н.
Подобная величина достаточна для уменьшения растягивающего напряжения/деформации непосредственно за приводным элементом по ходу и, следовательно, также на выходе с зигзагообразной траектории и в то же время является довольно ограниченной для предотвращения возникновения повреждения материала, поскольку в данной точке материал подвергается внезапному изменению его напряженного состояния.
Приложенный крутящий момент/приложенное усилие предпочтительно увеличивают пропорционально скорости перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед. Наклон линии, характеризующей растягивающее напряжение/деформацию в непрерывном удлиненном элементе вдоль зигзагообразной траектории, и, следовательно, также максимальная величина растягивающего напряжения/деформации, которые возникают на выходе с указанной траектории, пропорциональны скорости перемещения вперед (поскольку трение качения подшипников, которые служат опорой для роликов, увеличивается при увеличении скорости). По этой причине для поддержания указанной максимальной величины в пределах приемлемых значений приводное усилие (то есть высоту вышеупомянутой «ступени») постепенно увеличивают по мере увеличения скорости перемещения вперед.
Приложенный крутящий момент/приложенное усилие предпочтительно увеличивают пропорционально числу неприводных роликов. При том же наклоне указанной линии (то есть скорости перемещения вперед) максимальная величина растягивающего напряжения/деформации на выходе пропорциональна числу роликов, то есть длине траектории и, следовательно, емкости устройства для хранения. По этой причине для поддержания указанной максимальной величины в пределах приемлемых значений приводное усилие (то есть высоту вышеупомянутой «ступени») постепенно увеличивают при увеличении емкости/пропускной способности устройства для хранения.
Число приводных элементов предпочтительно увеличивают пропорционально скорости перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед.
Число приводных элементов предпочтительно увеличивают пропорционально числу неприводных роликов.
Таким образом, крутящий момент/приводное усилие в каждой одной точке приложения приводного усилия могут поддерживаться по существу не измененными с тем, чтобы избежать возникновения повреждения материала, но общая величина, задаваемая суммой усилий, приложенных в различных приводных элементов, может быть увеличена пропорционально скорости перемещения вперед и/или числу неприводных роликов.
Длина зигзагообразной траектории и удлиненного элемента, расположенного вдоль зигзагообразной траектории, предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 90 м до приблизительно 130 м, более предпочтительно равна приблизительно 110 м. Подобная длина достаточна для завершения цикла сборки шины, даже если по ходу перед зигзагообразной траекторией подача удлиненного элемента будет прервана. Это позволяет предотвратить образование шин при прерванной подаче, которые должны быть отбракованы.
Число неприводных роликов предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 90, более предпочтительно равно приблизительно 70. Такое число роликов позволяет справляться с большими длинами, подобными тем, которые упомянуты выше, при одновременном сохранении компактности устройства.
Скорость перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед вдоль зигзагообразной траектории предпочтительно превышает приблизительно 100 м/мин, более предпочтительно равна приблизительно 120 м/мин.
Скорость перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед вдоль зигзагообразной траектории предпочтительно превышает приблизительно 300 м/мин, более предпочтительно равна приблизительно 400 м/мин.
Данные скорости имеют такие значения для обеспечения соответствия времени цикла сборки шины как при обычных процессах сборки, так и при процессах сборки, которые предусматривают наложение полуфабрикатов на формообразующие барабаны.
Крутящий момент двигателя предпочтительно регулируют так, чтобы он был пропорционален частоте вращения приводного элемента.
Двигатель предпочтительно запрограммирован для подачи крутящего момента, пропорционального частоте вращения приводного элемента.
Крутящий момент двигателя предпочтительно изменяют линейно в зависимости от частоты вращения приводного элемента.
При останове удлиненного элемента двигатель предпочтительно «вносит нулевой вклад» (остается бездействующим); однако при увеличении скорости крутящий момент двигателя постепенно увеличивается. Таким образом существует возможность устранения связи между продольным усилием на выходе и рабочей скоростью.
Кривую крутящего момента предпочтительно задают/программируют заранее.
Двигатель и соответствующий (электронный) управляющий компонент предпочтительно представляют собой независимые элементы относительно системы, предназначенной для управления устройством для динамического хранения и устройством для управления подачей непрерывного удлиненного элемента. Двигатель работает автономно и, следовательно, обеспечивает простоту конструкции устройства для динамического хранения и всего устройства для управления подачей непрерывного удлиненного элемента.
Двигатель предпочтительно обеспечивает подачу максимального крутящего момента, находящегося в диапазоне от приблизительно 5 Нм до приблизительно 10 Нм.
Крутящий момент двигателя при работе предпочтительно поддерживают в диапазоне от приблизительно 0,5 Нм до приблизительно 3 Нм.
Неприводные ролики предпочтительно размещены в определенном порядке так, чтобы обеспечить воздействие продольного статического усилия на непрерывный удлиненный элемент (и, таким образом, придание продольного статического растягивающего напряжения, равного отношению между продольным усилием и площадью сечения непрерывного удлиненного элемента, непрерывному удлиненному элементу), который намотан на них. Подобный эффект получают, например, посредством перемещения роликов друг от друга. Вышеупомянутое продольное статическое усилие также имеется, когда удлиненный элемент находится в неподвижном состоянии на предназначенных для него роликах, то есть он не перемещается вперед в направлении подачи, и величина продольного статического усилия является постоянной на всей длине указанного элемента. Когда вместо этого непрерывный удлиненный элемент находится в движении, к продольному статическому усилию прибавляют/из продольного статического усилия вычитают усилие, которое увеличивается по существу линейно, начиная от входа в устройство для хранения вплоть до выхода из устройства для хранения (результат воздействия приводного усилия по ходу за зигзагообразной траекторией и сил трения, распределенных вдоль зигзагообразной траектории). Из этого следует, что на начальном участке (на входном участке) зигзагообразной траектории суммарное продольное усилие (сумма продольного статического усилия, усилий, действующих со стороны неприводных роликов, и приводного усилия, действующего по ходу за зигзагообразной траекторией) меньше, чем продольное статическое усилие, и на конечном участке (выходном участке) зигзагообразной траектории указанное суммарное продольное усилие больше продольного статического усилия.
Продольное усилие, действующее на непрерывный удлиненный элемент у выхода указанного удлиненного элемента с зигзагообразной траектории, предпочтительно составляет менее приблизительно 60 Н, более предпочтительно - менее приблизительно 50 Н. Подобная величина позволяет ограничить упругий возврат непрерывного удлиненного элемента к исходной форме.
Разность продольных усилий, действующих на непрерывный удлиненный элемент, между входом указанного непрерывного удлиненного элемента на зигзагообразную траекторию и выходом с зигзагообразной траектории, предпочтительно составляет менее приблизительно 30 Н, более предпочтительно - менее приблизительно 20 Н.
Продольное усилие, действующее на непрерывный удлиненный элемент у входа указанного удлиненного элемента на зигзагообразную траекторию, предпочтительно превышает приблизительно 20 Н, предпочтительно превышает приблизительно 30 Н. Такая величина продольного усилия на входе гарантирует то, что непрерывный удлиненный элемент будет сохранять контактное взаимодействие с первыми неприводными роликами и останется направляемым на зигзагообразной траектории. Чрезмерное уменьшение или устранение продольного усилия на входе в действительности привело бы к выходу удлиненного элемента из контактного взаимодействия с неприводными роликами и, следовательно, к останову устройства.
Заявитель полагает, что использование решений в соответствии с настоящим изобретением (приложение приводного (усилия (-й)) крутящего момента вдоль зигзагообразной траектории посредством, например, приводного (-ых) ролика (-ов) позволяет одновременно обеспечить следующее: увеличение продольного усилия на входе и уменьшение продольного усилия на выходе при том же приложенном продольном статическом усилии или уменьшение продольного статического усилия посредством поддержания по существу того же продольного усилия на входе при обеспечении равномерного большего уменьшения продольного усилия на выходе.
В предпочтительном варианте осуществления устройство для динамического хранения содержит:
основание;
верхнюю опорную балку, смонтированную над основанием и несущую верхние неприводные ролики из указанного множества неприводных роликов;
нижнюю опорную балку, смонтированную над основанием и несущую нижние неприводные ролики из указанного множества неприводных роликов;
при этом указанный, по меньшей мере, один приводной элемент расположен на основании, по существу под нижней опорной балкой.
Непрерывный удлиненный элемент проходит последовательно от ролика верхней опорной балки к ролику нижней опорной балки так, чтобы образовать указанную зигзагообразную траекторию.
Приводной элемент, установленный на основании на определенном расстоянии относительно неприводных роликов двух балок, делает возможные операции технического обслуживания, текущего ремонта и/или замены простыми, быстрыми и недорогими.
Верхняя опорная балка и нижняя опорная балка предпочтительно выполнены с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль опорной направляющей, удерживаемой относительно основания, и перемещаются друг от друга посредством исполнительного механизма, предпочтительно пневматического. Воздействие исполнительного механизма обеспечивает придание вышеуказанного продольного статического усилия непрерывному удлиненному элементу, намотанному на неприводные ролики. Фактически исполнительный механизм стремится обеспечить перемещение балок в сторону друг от друга в отличие от «удерживания», обеспечиваемого удлиненным элементом, который, будучи намотанным на неприводные ролики, натянут между указанными двумя балками.
Механизмы предпочтительно обеспечивают соединение верхней опорной балки с нижней опорной балкой так, чтобы их два веса уравновешивали друг друга. При отсутствии сил, которые вызывают их нагружение, то есть в том случае, если они подвергаются воздействию только их собственного веса, две балки остаются в состоянии равновесия на опорной направляющей без их перемещения вверх или вниз. Удерживание таково, что при перемещении верхней опорной балки (или нижней опорной балки) вверх нижняя (или верхняя) опорная балка одновременно и симметрично перемещается вниз и наоборот. Исполнительный механизм, предпочтительно пневматический, выполнен с возможностью приложения усилия к верхней опорной балке (и/или к нижней опорной балке) так, чтобы одновременно оттолкнуть указанные опорные балки друг от друга.
Опорная направляющая предпочтительно имеет удлиненную вертикальную форму, и две балки удерживаются относительно нее в их центральных частях с возможностью скольжения.
Неприводные ролики предпочтительно размещены в определенном порядке в, по меньшей мере, двух группах, приближенных в аксиальном направлении, относительно аксиального направлении, параллельного осям вращения указанных неприводных роликов, при этом каждая из указанных, по меньшей мере, двух групп определяет границы одного из указанных участков, следующих друг за другом. Другими словами, неприводные ролики одной группы определяют границы соответствующего участка зигзагообразной траектории. Неприводные ролики из каждой группы по существу расположены в одной и той же плоскости, и разные группе расположены в плоскостях, которые параллельны и находятся рядом друг с другом. Следовательно зигзагообразная траектория проходит спирально в первой плоскости и затем после этого в другой плоскости, параллельной и расположенной рядом с первой, и, возможно, в третьей плоскости и так далее. Подобное решение позволяет ограничить линейный размер устройства для временного хранения.
Соответствующие неприводные ролики разных групп предпочтительно установлены коаксиально на одних и тех же осях вращения. Другими словами, каждый стержень для вращения, которому соответствует ось вращения, несет - в аксиальном направлении рядом друг с другом - неприводной ролик первой группы, неприводной ролик второй группы и т.д. (соответствующие ролики). Подобное решение является простым и недорогим, поскольку разные участки удлиненного элемента используют одни и те же стержни множество раз. Кроме того, подобное решение гарантирует то, что данные участки всегда будут выровнены друг относительно друга, без необходимости осуществлять также регулирование коэффициента заполнения каждого отдельного участка.
Указанные неприводные ролики предпочтительно расположены в определенном порядке в трех группах, приближенных в аксиальном направлении, так, что каждый стержень для вращения несет три ролика.
Каждая из двух балок предпочтительно проходит вдоль основного направления протяженности, предпочтительно горизонтального, между первой стороной и второй стороной устройства для динамического хранения.
Вышеупомянутая нижняя опорная балка предпочтительно несет ряд стержней с параллельными осями, выровненными вдоль основного направления протяженности, которое ортогонально к указанным стержням. Вышеупомянутая верхняя опорная балка предпочтительно несет ряд стержней с параллельными осями, выровненными вдоль основного направления протяженности балки, которое ортогонально к указанным стержням.
Стержни нижней опорной балки предпочтительно не выровнены в вертикальном направлении относительно стержней верхней опорной балки.
Зигзагообразная траектория предпочтительно проходит между верхней опорной балкой и нижней опорной балкой на, по меньшей мере, одном первом участке, который проходит от первой стороны ко второй стороне устройства для динамического хранения, и на одном втором участке, который проходит от второй стороны к первой стороне устройства для динамического хранения.
Первый приводной элемент предпочтительно расположен на основании ниже концевых неприводных роликов, расположенных у второй стороны устройства для динамического хранения.
Предпочтительно, если непрерывный удлиненный элемент, поступающий с первого участка, опускается к первому приводному элементу, частично наматывается вокруг указанного первого приводного элемента и затем снова поднимается по направлению ко второму участку.
Предпочтительно, если непрерывный удлиненный элемент достигает рулона, на который он наматывается, проходит вокруг, по меньшей мере, одного втягивающего ролика и затем частично наматывается на верхний концевой неприводной ролик, расположенный рядом с первой стороной и в аксиальном направлении рядом с верхней опорной балкой, перед тем, как затем он будет опускаться по направлению к нижнему концевому неприводному ролику, расположенному рядом с первой стороной и в аксиальном направлении рядом с нижней опорной балкой, и будет снова подниматься по направлению к следующему верхнему неприводному ролику, «принадлежащему» к той же первой плоскости.
Предпочтительно, если удлиненный элемент продолжается при его вытягивании при намотке в первой плоскости до верхнего концевого неприводного ролика, расположенного рядом со второй стороной и в аксиальном направлении рядом с верхней опорной балкой (в результате чего образуется первый участок зигзагообразной траектории), перед последующим опусканием к первому приводному элементу, который находится на основании и расположен так, что удлиненный элемент, намотанный между последним неприводным роликом и роликом первого приводного элемента, будет выровнен в вертикальном направлении.
Предпочтительно, если непрерывный удлиненный элемент частично наматывается снизу вокруг первого приводного элемента, проходит к верхнему концевому неприводному ролику и частично наматывается вокруг верхнего концевого неприводного ролика, расположенного рядом со второй стороной, и перемещается в аксиальном направлении от верхней опорной балки, то есть размещается во второй плоскости, расположенной бок о бок с первой плоскостью и параллельной первой плоскости.
Предпочтительно, если удлиненный элемент продолжается при его вытягивании при намотке во второй плоскости вплоть до верхнего концевого неприводного ролика, расположенного рядом с первой стороной (в результате чего образуется второй участок зигзагообразной траектории), перед последующим опусканием ко второму приводному элементу, который находится на основании и расположен так, что удлиненный элемент, намотанный между указанным неприводным роликом и роликом второго приводного элемента, будет выровнен в вертикальном направлении.
Зигзагообразная траектория предпочтительно проходит между верхней опорной балкой и нижней опорной балкой на третьем участке, который проходит от первой стороны до второй стороны устройства для динамического хранения.
Первый участок, второй участок и третий участок предпочтительно находятся в аксиальном направлении бок о бок друг с другом по отношению к аксиальному направлению, параллельному осям указанных неприводных роликов.
Второй приводной элемент предпочтительно расположен на основании ниже концевых неприводных роликов, расположенных у первой стороны устройства для динамического хранения.
Предпочтительно, если непрерывный удлиненный элемент, поступающий со второго участка, опускается ко второму приводному элементу, частично наматывается вокруг указанного второго приводного элемента и затем снова поднимается по направлению к третьему участку.
Предпочтительно обеспечивают перемещение непрерывного удлиненного элемента вперед последовательно:
- вдоль первого участка зигзагообразной траектории;
- вокруг первого приводного элемента;
- вдоль второго участка зигзагообразной траектории;
- вокруг второго приводного элемента;
- вдоль третьего участка зигзагообразной траектории.
Предпочтительно, если непрерывный удлиненный элемент частично наматывается снизу вокруг второго приводного элемента, проходит вверх к верхнему концевому неприводному ролику и частично наматывается вокруг верхнего концевого неприводного ролика, расположенного рядом со второй стороной, и удаляется в аксиальном направлении еще дальше от верхней опорной балки, то есть размещается в третьей плоскости, расположенной бок о бок со второй плоскостью и параллельной второй плоскости.
Предпочтительно, если удлиненный элемент продолжается при его вытягивании при намотке в третьей плоскости вплоть до верхнего концевого неприводного ролика, расположенного рядом со второй стороной, (в результате чего образуется третий участок зигзагообразной траектории) перед последующим оставлением зигзагообразной траектории и направлением его к устройству для наложения, при этом он предпочтительно направляется посредством, по меньшей мере, одного передаточного ролика.
Следовательно, непрерывный удлиненный элемент проходит от первой стороны по направлению ко второй стороне устройства для динамического хранения, затем от второй стороны по направлению к первой стороне и затем снова от первой стороны по направлению ко второй стороне. Следовательно, продольные растягивающие напряжения в указанном непрерывном удлиненном элементе направлены в противоположных направлениях на разных участках (на первом и третьем участках в одном направлении и на втором участке в противоположном направлении). Крутящий момент (который передается балкам через стержни неприводных роликов), создаваемый нагрузками на втором участке, по существу компенсирует тот крутящий момент, который создается первым участком. Если бы число участков было четным, компенсация была бы полной. Следовательно, подобное последовательное прохождение в чередующихся направлениях обеспечивает уменьшение нагрузок на балки, которые имеют тенденцию вызывать поворот балок относительно направляющей, и гарантирует то, что соединение между балками и направляющей и, таким образом, их линейное перемещение друг относительно друга будут корректными.
Указанный, по меньшей мере, один приводной элемент предпочтительно имеет ось вращения, ортогональную к осям вращения неприводных роликов. Указанная ось вращения является горизонтальной и ортогональной к осям вращения неприводных роликов, так что непрерывный удлиненный элемент при его прохождении между неприводным роликом, с которого он поступает, и приводным элементом закручивается так, чтобы принять ориентацию, параллельную радиально наружной поверхности указанного приводного элемента, вокруг которого он частичного наматывается.
Указанный, по меньшей мере, один приводной элемент предпочтительно имеет наружный диаметр, по существу равный осевому шагу между неприводным роликом из группы и соответствующим неприводным роликом из группы, соседней в аксиальном направлении.
Это создает возможность перемещения удлиненного элемента - во время его частичной намотки вокруг приводного элемента - на расстояние, равное расстоянию между неприводными роликами из соседних групп, так что ветвь, отходящая от неприводного ролика из группы к приводному элементу, будет параллельна возвратной ветви, проходящей от приводного элемента к неприводному ролику из соседней группы. Следовательно, приводной элемент обеспечивает правильное направление удлиненного элемента к последующему участку зигзагообразной траектории.
Указанный, по меньшей мере, один приводной элемент предпочтительно расположен в аксиальном направлении между двумя из указанных групп. Другими словами, ось вращения приводного элемента выровнена в вертикальном направлении относительно зоны разделения между двумя неприводными роликами из двух соседних групп. Таким образом, вышеупомянутые отходящая ветвь и возвратная ветвь являются вертикальными.
Первый приводной элемент и второй приводной элемент предпочтительно смещены друг относительно друга. Первый приводной элемент расположен между первой и второй группами, и второй приводной элемент расположен между второй и третьей группами. Следовательно, каждый из приводных элементов обеспечивает правильное направление непрерывного удлиненного элемента к последующему участку зигзагообразной траектории.
Дополнительные отличительные признаки и преимущества будут более ясными из подробного описания предпочтительного, но не единственного варианта осуществления установки и технологического процесса сборки шин для колес транспортных средств в соответствии с настоящим изобретением.
Подобное описание будет приведено ниже со ссылкой на комплект чертежей, представленных только для демонстрации в примера и, следовательно не для ограничения, в которых:
- фиг. 1 показывает схематический вид сверху установки для изготовления шин для колес транспортных средств в соответствии с настоящим изобретением;
- фиг. 2 показывает вертикальный вид сбоку устройства, принадлежащего установке по фиг. 1, и первого участка непрерывного удлиненного элемента, управляемого указанным устройством;
- фиг. 3 показывает вид устройства в соответствии со стрелкой «А» по фиг. 2;
- фиг. 4 показывает вид устройства в соответствии со стрелкой «В» по фиг. 2;
- фиг. 5 показывает вертикальный вид сбоку устройства по фиг. 2 и второго участка непрерывного удлиненного элемента;
- фиг. 6 показывает вид устройства в соответствии со стрелкой «С» по фиг. 5;
- фиг. 7 показывает вертикальный вид сбоку устройства по фиг. 2 и третьего участка непрерывного удлиненного элемента;
- фиг. 8 показывает вид устройства в соответствии со стрелкой «D» по фиг. 7;
- фиг. 9 представляет собой радиальное полусечение шины для колес транспортных средств, полученной посредством технологического процесса и устройства по настоящему изобретению;
- фиг. 10 показывает вид в перспективе с разрезом непрерывного удлиненного элемента в предпочтительном варианте осуществления.
На фиг. 1 ссылочная позиция 1 обозначает в целом установку для изготовления шин 100 для колес транспортных средств в соответствии с настоящим изобретением.
Шина 100, полученная в указанной установке и в соответствии со способом и технологическим процессом согласно настоящему изобретению, проиллюстрирована на фиг. 9 и содержит, по меньшей мере, один каркасный конструктивный элемент, содержащий, по меньшей мере, один слой 101 каркаса, имеющий соответственно противоположные концевые края, введенные в контактное взаимодействие с соответствующими кольцевыми удерживающими конструктивными элементами 102, называемыми сердечниками бортов, возможно, соединенными с наполнительным шнуром 104 борта. Зона шины, содержащая сердечник 102 борта и наполнительный шнур 104 борта, образует бортовой конструктивный элемент 103, предназначенный для удерживания шины на соответствующем монтажном ободе, который не проиллюстрирован.
Каждый бортовой конструктивный элемент соединен с каркасным конструктивным элементом посредством загибания назад противоположных боковых краев данного, по меньшей мере, одного слоя 101 каркаса вокруг кольцевых удерживающих конструктивных элементов 102 так, чтобы образовать так называемые загнутые части 101а каркаса.
Антиабразивная лента 105, полученная посредством эластомерного материала, может быть предусмотрена снаружи каждого бортового конструктивного элемента 103.
Каркасный конструктивный элемент соединен с брекерным конструктивным элементом 106, содержащим один или более слоев 106а, 106b брекера, расположенных с обеспечением их наложения друг на друга и на слой каркаса в радиальном направлении, имеющих металлический или текстильный усилитель. Подобные армирующие корды могут иметь ориентацию с перекрещиванием относительно направления протяженности шины 100 вдоль окружности. Под направлением «вдоль окружности» подразумевается направление, в общем направленное в соответствии с направлением вращения шины. Дальше снаружи в радиальном направлении по отношению к слоям 106а, 106b брекера может быть наложен, по меньшей мере, один усилительный слой 106с с нулевым углом, широко известный как «брекер с 0°», который, как правило, включает в себя множество армирующих кордов, как правило, текстильных кордов, ориентированных по существу в направлении вдоль окружности, следовательно, образующих угол, составляющий только несколько градусов (например, угол от приблизительно 0° до 6°) относительно экваториальной плоскости шины, и покрытых эластомерным материалом.
Снаружи в радиальном направлении по отношению к брекерному конструктивному элементу 106 наложен протекторный браслет 109, который выполнен из эластомерной смеси. Соответствующие боковины 108, выполненные из эластомерной смеси, также наложены в аксиальном направлении снаружи на боковые поверхности каркасного конструктивного элемента, при этом каждая боковина проходит от одного из боковых краев протектора 109 до соответствующего бортового конструктивного элемента 103. В радиальном направлении снаружи протекторный браслет 109 имеет поверхность 109а качения, предназначенную для входа в контакт с грунтом. Окружные канавки, которые соединены поперечными бороздками так, чтобы образовать множество блоков различной формы и размера, распределенных по поверхности 109а качения, как правило, образованы на данной поверхности 109а, которая для простоты показана гладкой на фиг. 9.
Подслой 111 в возможном варианте может быть расположен между брекерным конструктивным элементом 106 и протекторным браслетом 109. Полоска, образованная посредством эластомерного материала 110, широко известная как «минибоковина», в возможном варианте, может присутствовать в зоне соединения между боковинами 108 и протекторным браслетом 109, при этом данную минибоковину, как правило, получают посредством совместной экструзии с протекторным браслетом 109, и она обеспечивает возможность улучшения механического взаимодействия между протекторным браслетом 109 и боковинами 108. Концевая часть боковины 108 предпочтительно непосредственно закрывает боковой край протекторного браслета 109.
В случае шин без воздушной камеры слой 112 резины, -общеизвестный как «внутренний герметизирующий слой», который придает необходимую непроницаемость по отношению к воздуху, которым накачана шина, - может быть предусмотрен в радиальном направлении внутри по отношению к слою 101 каркаса.
Жесткость боковины 108 шины может быть повышена посредством выполнения бортового конструктивного элемента 103 шины с усилительным слоем 120, общеизвестным как «крыльевая лента», или с дополнительной полосообразной вставкой. Крыльевая лента 120 представляет собой усилительный слой, который образован путем намотки вокруг соответствующего кольцевого удерживающего конструктивного элемента 102 и наполнительного шнура 104 борта так, чтобы по меньшей мере частично окружить их, при этом указанный усилительный слой расположен между данным, по меньшей мере, одним слоем 101 каркаса и бортовым конструктивным элементом 103. Крыльевая лента обычно находится в контакте с указанным, по меньшей мере, одним слоем 101 каркаса и указанным бортовым конструктивным элементом 103. Крыльевая лента 120, как правило, содержит множество металлических или текстильных кордов (например, выполненных из арамида или вискозы), включенных в подвергнутый сшиванию, эластомерный материал.
Бортовой конструктивный элемент 103 шины может содержать дополнительный защитный слой 121, который общеизвестен под термином «бортовая лента шины» или защитная полоска и который имеет функцию повышения жесткости и целостности бортового конструктивного элемента 103. Бортовая лента 121 шины обычно содержит множество кордов, включенных в подвергнутый сшиванию, эластомерный материал. Корды, как правило, выполнены из текстильных материалов (например, из арамида или вискозы) или из металлических материалов (например, стальные корды).
Вышеупомянутые компоненты шины 100 собирают на одном или более барабанах путем перемещения указанных барабанов между различными станциями для подачи полуфабрикатов; на каждой станции соответствующие устройства осуществляют наложение вышеуказанных полуфабрикатов на барабан (-ы).
Установка 1, схематически проиллюстрированная в целом на приложенной фиг. 1, содержит линию сборки 2 каркасов, на которой формообразующие барабаны 3 перемещаются между различными станциями 4 для подачи полуфабрикатов; подобные станции 4 расположены и выполнены с возможностью образования - на каждом формообразующем барабане 3 - каркасного рукавного элемента, содержащего слои 101 каркаса, внутренний герметизирующий слой 112, кольцевые удерживающие конструктивные элементы 102, крыльевые ленты 120, бортовые ленты 121 и, возможно, по меньшей мере, одну часть боковин 108.
Одновременно на линии 5 сборки наружных рукавных элементов один или более вспомогательных формообразующих барабанов 6 последовательно перемещаются между различными рабочими станциями 7, выполненными и расположенными с возможностью образования наружного рукавного элемента на каждом вспомогательном барабане 6, при этом подобный наружный рукавный элемент содержит, по меньшей мере, брекерный конструктивный элемент 106, протекторный браслет 109 и, возможно, по меньшей мере, одну часть боковин 108.
Установка 1 также содержит станцию 8 сборки, на которой наружный рукавный элемент соединяют с каркасным рукавным элементом для образования собранной невулканизированной шины 100.
В завершение собранные невулканизированные шины 100 перемещают к, по меньшей мере, одному модулю 9 для придания формы, формования и вулканизации.
На, по меньшей мере, одной из рабочих станций 7 линии 5 сборки наружных рукавных элементов может быть предусмотрено устройство для подачи непрерывного удлиненного элемента 11 и управления непрерывным удлиненным элементом 11, выполненным из эластомерного материала, которое обеспечивает подачу и наложение указанного непрерывного удлиненного элемента 11 на поверхность, радиально наружную по отношению к вспомогательному формообразующему барабану 6, в соответствии с расположенными в аксиальном направлении бок о бок или частично наложенными друг на друга, окружными витками спирали для образования усилительного слоя 106с с нулевым углом в брекерном конструктивном элементе 106 шины 100.
Непрерывный удлиненный элемент 11 (подробно проиллюстрированный на фиг. 10) содержит множество параллельных и расположенных бок о бок, армирующих кордов 12, заделанных в матрицу 13 из эластомерного материала.
Устройство (проиллюстрированное на фиг. 2-8) содержит устройство 10 для динамического хранения, выполненное с возможностью размещения и перемещения участка непрерывного удлиненного элемента 11 вперед подобно гирлянде вдоль зигзагообразной траектории.
Устройство 10 для динамического хранения содержит основание 14, от которого опорная направляющая 15, которой придана форма стойки, проходит вдоль вертикальной оси “Z-Z”.
Верхняя опорная балка 16 удерживается относительно опорной направляющей 15 так, что обеспечивается возможность ее скольжения в вертикальном направлении вдоль вышеупомянутой вертикальной оси “Z-Z”; подобная верхняя опорная балка 16 имеет основную протяженность вдоль горизонтальной оси “Y-Y”, то есть оси, ортогональной к опорной направляющей 15. Верхняя опорная балка 16 удерживается относительно опорной направляющей 15 в ее промежуточной части. Верхняя опорная балка 16 имеет множество выступающих частей 17, которые выступают по направлению к основанию 14 так, чтобы обеспечить придание такой формы самóй балке 16, которая аналогична гребенке.
Каждая из выступающей частей 17 несет стержень 18 для вращения (видный на фиг. 3, 4, 6 и 8), который проходит вдоль соответствующей оси “X-X” вращения, которая перпендикулярна как к вышеупомянутой вертикальной оси “Z-Z”, так и к вышеупомянутой горизонтальной оси “Y-Y”. Предусмотренные для вращения стержни 18 верхней опорной балки 16 расположены бок о бок друг относительно друга с равными интервалами вдоль вышеупомянутой горизонтальной оси “Y-Y”.
Каждый из предусмотренных для вращения стержней 18 верхней опорной балки 16 несет три верхних ролика 19, выровненных вдоль соответствующей оси “X-X” вращения (соответствующие неприводные ролики). Каждый верхний ролик 19 установлен без привода на соответствующем стержне 18 для вращения, например, посредством подшипников. Все верхние неприводные ролики 19 предпочтительно являются идентичными.
Опорная направляющая 15 также удерживается так, что она может перемещаться в вертикальном направлении вдоль вышеупомянутой вертикальной оси “Z-Z”, относительно нижней опорной балки 20, которая также имеет основную протяженность вдоль горизонтальной оси “Y’-Y’”, то есть оси, ортогональной к опорной направляющей 15. Нижняя опорная балка 20 расположена под верхней опорной балкой 16, и она также удерживается относительно опорной направляющей 15 в ее промежуточной части.
Аналогично верхней опорной балке 16, нижняя опорная балка 20 также имеет множество выступающих частей 17, которые, тем не менее, выступают вверх, то есть по направлению к верхней опорной балке 16, так, что они придают ей форму, аналогичную форме гребенки.
Каждая из выступающей частей 17 нижней опорной балки 20 несет стержень 18 для вращения (видный на фиг. 3, 4, 6 и 8), который проходит вдоль соответствующей оси “X-X” вращения, которая перпендикулярна как к вышеупомянутой вертикальной оси “Z-Z”, так и к вышеупомянутой горизонтальной оси “Y’-Y’”. Предусмотренные для вращения стержни 18 нижней опорной балки 20 расположены бок о бок друг относительно друга с равными интервалами вдоль вышеупомянутого горизонтального направления “Y’-Y’”.
Каждый из предусмотренных для вращения стержней 18 нижней опорной балки 20 несет три нижних ролика 21, выровненных вдоль соответствующей оси “X-X” вращения (соответствующие неприводные ролики). Каждый нижний ролик 21 установлен без привода на соответствующем стержне 18 для вращения, например, посредством подшипников. Все нижние неприводные ролики 21 предпочтительно являются идентичными и идентичны верхним неприводным роликам 19.
Как видно на фиг. 2, 5 и 7, верхние неприводные ролики 19 не выровнены в вертикальном направлении относительно нижних неприводных роликов 21. Другими словами, каждый из нижних неприводных роликов 21 выровнен вдоль вертикального направления относительно пространства, ограниченного между двумя соседними верхними неприводными роликами 19.
Комплект верхних неприводных роликов 19 и нижних неприводных роликов 21, которые расположены ближе к опорным балкам 16, 20, образует первую группу неприводных роликов 19, 21, которая определяет границы соответствующего первого участка зигзагообразной траектории, находящегося в первой плоскости “P1” (фиг. 3, 4, 6 и 8), как будет подробно описано ниже.
Комплект верхних неприводных роликов 19 и нижних неприводных роликов 21, соседних в аксиальном направлении по отношению к неприводным роликам из первой группы, определяет границы соответствующего второго участка зигзагообразной траектории, находящегося во второй плоскости “P2” (фиг. 3, 4, 6 и 8), как будет подробно описано ниже.
Комплект верхних неприводных роликов 19 и нижних неприводных роликов 21, соседних в аксиальном направлении по отношению к неприводным роликам из второй группы и удаленных от опорных балок 16, 20, определяет границы соответствующего третьего участка зигзагообразной траектории, находящегося в третьей плоскости “P3” (фиг. 3, 4, 6 и 8), как будет подробно описано ниже.
Каждая из вышеупомянутых плоскостей “P1”, “P2”, “P3” проходит через промежуточную в аксиальном направлении часть поверхности каждого из неприводных роликов 19, 21, наружной в аксиальном направлении, и на подобную промежуточную часть опирается непрерывный удлиненный элемент 11.
Механизмы, которые известны сами по себе и, следовательно, не проиллюстрированы или не описаны в данном документе, соединяют верхнюю опорную балку 16 с нижней опорной балкой 20 так, что их два веса уравновешивают друг друга. При отсутствии усилий, которые вызывают их нагружение, то есть в том случае, если они подвергаются воздействию только их собственного веса, две опорные балки 16, 20 остаются в состоянии равновесия на опорной направляющей без их перемещения вверх или вниз. Удерживание таково, что при перемещении верхней опорной балки 16 (или нижней опорной балки 20) вверх нижняя опорная балка 20 (или верхняя опорная балка 16) одновременно и симметрично перемещается вниз и наоборот. Исполнительный механизм, предпочтительно пневматический, выполнен с возможностью приложения усилия к верхней опорной балке 16 (и/или к нижней опорной балке 20) так, чтобы обеспечить одновременное отталкивание указанных опорных балок 16, 20 друг от друга.
Устройство содержит опорную ось 22, расположенную с первой стороны 10а устройства 10 для динамического хранения, выполненную с возможностью приема рулона 23 непрерывного удлиненного элемента 11.
Устройство 24 для наложения (например, ролик для наложения) расположено (расположен) со второй стороны 10b устройства 10 для динамического хранения и функционально воздействует на формообразующий барабан 6 для наложения непрерывного удлиненного элемента 11 на указанный формообразующий барабан 6.
Между устройством 10 для динамического хранения и устройством 24 для наложения имеется устройство 25 для вытягивания, которое содержит ролик 26 для вытягивания, соединенный с тяговым двигателем 27 и датчиком 28 тяги.
Устройство 10 для динамического хранения предусмотрено с первым приводным элементом 29, образованным посредством первого приводного ролика и соединенным с двигателем 30. Первый приводной ролик 29 и соответствующий двигатель 30 расположены на основании 14 под концевыми неприводными роликами 19, 21, расположенными у второй стороны 10b устройства 10 для динамического хранения. Ось “K1” вращения первого приводного ролика 29 параллельна грунту, то есть параллельна горизонтальным осям “Y-Y”, “Y’-Y’”, и перпендикулярна к осям “X-X” вращения неприводных роликов 19, 21. Ось “K1” вращения первого приводного ролика 29 также расположена в промежуточном месте между первой плоскостью “P1” и второй плоскостью “P2”. Кроме того, диаметр “d1” первого приводного ролика 29 по существу равен расстоянию “x1” в аксиальном направлении между первой плоскостью “P1” и второй плоскостью “P2”, то есть осевому шагу между роликами 19, 21, принадлежащими к первой группе, и соседними роликами 19, 21, принадлежащими ко второй группе. Таким образом, первая плоскость “P1” и вторая плоскость “P2” являются по существу касательными к радиально наружной поверхности первого приводного ролика 29.
Устройство 10 для динамического хранения предусмотрено со вторым приводным элементом 31, образованным посредством второго приводного ролика и соединенным с двигателем 32. Второй приводной ролик 31 и соответствующий двигатель 32 расположены на основании 14 под концевыми неприводными роликами 19, 21, расположенными у первой стороны 10а устройства 10 для динамического хранения. Ось “K2” вращения второго приводного ролика 31 параллельна грунту, то есть параллельна горизонтальным осям “Y-Y”, “Y’-Y’” и перпендикулярна к осям “X-X” вращения неприводных роликов 19, 21. Ось “K2” вращения второго приводного ролика 31 также расположена в промежуточном месте между второй плоскостью “P2” и третьей плоскостью “P3”. Следовательно, первый приводной ролик 29 и второй приводной ролик 31 смещены друг относительно друга. Кроме того, диаметр “d2” второго приводного ролика 31 по существу равен расстоянию “x2” в аксиальном направлении между второй плоскостью “P2” и третьей плоскостью “P3”, то есть осевому шагу между роликами 19, 21, принадлежащими ко второй группе, и соседними роликами 19, 21, принадлежащими к третьей группе. Таким образом, вторая плоскость “P2” и третья плоскость “P3” являются по существу касательными к радиально наружной поверхности второго приводного ролика 31.
Двигатели 30, 32 приводных роликов 29, 31 представляют собой двигатели электрического типа, они являются программируемыми и выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи крутящего момента, пропорционального частоте “ω” вращения двигателя/приводного ролика 29, 31. Крутящий момент каждого из двигателей 30, 32 предпочтительно изменяется линейно в зависимости от частоты “ω” вращения соответствующего приводного ролика 29, 31. Подобные двигатели 30, 32 подают, например, максимальный крутящий момент, находящийся в диапазоне от приблизительно 5 Нм до приблизительно 10 Нм.
Траектория, по которой следует непрерывный удлиненный элемент 11, такова.
Как проиллюстрировано на фиг. 2, непрерывный удлиненный элемент 11, разматываемый из рулона 23, частично наматывается вокруг первого верхнего передаточного ролика 33 и второго нижнего передаточного ролика 34, расположенных, например, вблизи второго приводного ролика 31. После этого непрерывный удлиненный элемент 11 поднимается (стрелка “F1” на фиг. 2 и 3) по направлению к верхнему концевому неприводному ролику 19, расположенному рядом с первой стороной 10а и принадлежащему к первой группе, вдоль первой плоскости “P1”.
После прохождения поверх верхнего неприводного ролика 19 непрерывный удлиненный элемент 11 опускается (стрелка “F2” на фиг. 2) по направлению к нижнему концевому неприводному ролику 21, расположенному рядом с первой стороной 10а, всегда принадлежащему к первой группе, до того, как затем непрерывный удлиненный элемент 11 будет снова подниматься (стрелка “F3” на фиг. 2) по направлению к следующему верхнему неприводному ролику 19, принадлежащему к той же первой группе. Непрерывный удлиненный элемент 11 продолжается при его вытягивании при намотке в первой плоскости “P1” вплоть до верхнего концевого неприводного ролика 19, расположенного рядом со второй стороной 10b и в аксиальном направлении рядом со второй опорной балкой 16 (в результате чего образуется первый участок зигзагообразной траектории, полностью проиллюстрированный на фиг. 2).
В этом месте непрерывный удлиненный элемент 11 опускается - при его закручивании - к первому приводному ролику 29, который находится на основании 14 (стрелка “F4” по фиг. 2 и 4), наматывается под указанным первым приводным роликом 29 в соответствии с углом, составляющим приблизительно 180°, и снова поднимается в вертикальном направлении - при его закручивании - на стороне, противоположной по отношению ко второму приводному ролику 29, по направлению к верхнему концевому неприводному ролику 19, расположенному рядом со второй стороной 10b и принадлежащему ко второй группе (стрелка “F5” по фиг. 4 и 5).
Как проиллюстрировано на фиг. 5, непрерывный удлиненный элемент 11 продолжается при его вытягивании при намотке во второй плоскости “P2” вплоть до верхнего концевого неприводного ролика 19, расположенного рядом с первой стороной 10а (в результате чего образуется второй участок зигзагообразной траектории, полностью проиллюстрированный на фиг. 5).
В этом месте непрерывный удлиненный элемент 11 опускается - при его закручивании - ко второму приводному ролику 31, который находится на основании 14 (стрелка “F6” на фиг. 5 и 6), наматывается под указанным вторым приводным роликом 31 в соответствии с углом, составляющим приблизительно 180°, и снова поднимается в вертикальном направлении - при его закручивании - на стороне, противоположной по отношению ко второму приводному ролику 31, по направлению к верхнему концевому неприводному ролику 19, расположенному рядом с первой стороной 10а и принадлежащему к третьей группе (стрелка “F7” по фиг. 6 и 7).
Как проиллюстрировано на фиг. 7, непрерывный удлиненный элемент 11 продолжается при его вытягивании при намотке в третьей плоскости “P3”, при этом в завершение он снова поднимается вверх (стрелка “F8” по фиг. 7 и 8) по направлению к верхнему концевому неприводному ролику 19, расположенному рядом со второй стороной 10b (в результате чего образуется третий участок зигзагообразной траектории, полностью проиллюстрированный на фиг. 7).
После этого непрерывный удлиненный элемент 11 выходит из устройства 10 для динамического хранения за счет его частичной намотки вокруг третьего передаточного ролика 35 (фиг. 7 и 8), который обеспечивает направление непрерывного удлиненного элемента 11 к устройству 25 для вытягивания и устройству 24 для наложения (проиллюстрированным на фиг. 2).
Во время использования и в соответствии с технологическим процессом и способом по настоящему изобретению после размещения удлиненного элемента 11 вдоль зигзагообразной траектории на неприводных роликах 19, 21, вокруг ролика 26 для вытягивания и между устройством 24 для наложения и формообразующим барабаном 6 намотка начинается посредством приведения во вращение формообразующего барабана 6. При его воздействии ролик 26 для вытягивания обеспечивает вытягивание непрерывного удлиненного элемента 11 из устройства 10 для динамического хранения и его подачу по направлению к формообразующему барабану 6. Также может иметься подающий ролик (не проиллюстрирован, но он может находиться, например, на месте первого передаточного ролика 33), который обеспечивает размотку удлиненного элемента из рулона 23 и его подачу по направлению к устройству 10 для динамического хранения. Следовательно, непрерывный удлиненный элемент 11 перемещается вперед в направлении подачи (стрелки “F1”-“F8”) вдоль зигзагообразной траектории. Скорость “V” перемещения непрерывного удлиненного элемента 11 вперед вдоль зигзагообразной траектории равна, например, приблизительно 120 м/мин.
Исполнительный механизм обеспечивает отталкивание нижней опорной балки 20 и верхней опорной балки 16 друг от друга, при этом сохраняется заранее заданное продольное статическое усилие в непрерывном удлиненном элементе 11. Вышеупомянутое продольное статическое усилие также имеется, когда удлиненный элемент 11 находится в неподвижном состоянии на роликах 19, 21, то есть он не перемещается вперед в направлении подачи, и величина продольного статического усилия является постоянной на всей длине указанного элемента.
При перемещении непрерывного удлиненного элемента 11 опорные балки 16, 20 совершают относительное перемещение друг относительно друга, которое является малым или большим в зависимости от режима использования.
Если устройство 10 для динамического хранения осуществляет только хранение (никакого выходящего материала), опорные балки 16, 20 перемещаются друг от друга.
Если устройство 10 для динамического хранения осуществляет только выпуск (никакого входящего материала), опорные балки 16, 20 перемещаются друг относительно друга ближе друг к другу.
Если устройство 10 для динамического хранения работает одновременно с перемещением непрерывного удлиненного элемента 11, как входящего, так и выходящего, две опорные балки 16, 20 совместно перемещаются в такой степени, какая необходима для компенсации возможных различий в скорости между входящим материалом и выходящим материалом. Если скорости входящего и выходящего непрерывного удлиненного элемента 11 одинаковы, две опорные балки 16, 20 остаются неподвижными.
Рассматривая последнее рабочее состояние, к продольному статическому усилию прибавляют/из продольного статического усилия вычитают усилие, которое увеличивается по существу линейно на каждом участке непрерывного удлиненного элемента 11 вследствие приводного усилия, действующего по ходу за зигзагообразной траекторией со стороны устройства 25 для вытягивания, и сил трения, распределенных вдоль зигзагообразной траектории. В действительности подобный рост происходит постепенно, ступенчато, и каждая ступень «находится» у неприводного ролика 19, 21, который передает непрерывному продольному элементу 11 продольное усилие благодаря трению качения подшипника, расположенного между роликом 19, 21 и стержнем 18, на котором он установлен, и/или благодаря инерции самогó ролика 19, 21.
in
out
Однако наличие - между первым участком и следующим за ним, вторым участком - первого приводного ролика 29, который вращается в одном направлении в соответствии с направлением подачи (стрелки “F1”-“F8”) непрерывного удлиненного элемента 11 и, следовательно, приводит подобный элемент в движение в указанном направлении, обеспечивает уменьшение продольного усилия, которое затем постепенно увеличивается снова вдоль второго участка вплоть до второго приводного ролика 31, рядом с которым имеет место новое внезапное снижение. Затем продольное усилие постепенно увеличивается вплоть до выхода из устройства 10 для временного хранения. Тем не менее, различие в продольном усилии между входом на первый участок и выходом из последнего участка ограничено благодаря наличию приводных роликов 29, 31. Например, продольное усилие “T”, действующее на непрерывный удлиненный элемент 11 у входа указанного удлиненного элемента 11 на зигзагообразную траекторию, равно приблизительно 20 Н. Продольное статическое усилие “T”, действующее на непрерывный удлиненный элемент 11 у выхода указанного удлиненного элемента 11 с зигзагообразной траектории, равно приблизительно 50 Н. Разность “ΔТ” продольных усилий, действующих на непрерывный удлиненный элемент 11, между входом указанного непрерывного удлиненного элемента 11 на зигзагообразную траекторию и выходом указанного непрерывного удлиненного элемента 11 с зигзагообразной траектории равна приблизительно 30 Н.
d
d
d
d
Каждый из приводных роликов 19, 21 обеспечивает приложение приводного крутящего момента “C”, который преобразуется в приводное усилие “F”, приложенное к непрерывному удлиненному элементу 11 в направлении подачи, и уменьшение продольного растягивающего напряжения “σd” в непрерывном удлиненном элементе 11 по ходу за указанным местом приложения приводного усилия по отношению к продольному растягивающему напряжению “σu”, действующему по ходу до указанного места приложения приводного усилия. Подобный приводной крутящий момент “C” находится в диапазоне от приблизительно 1 Нм до приблизительно 3 Нм. Подобное приводное усилие “F” (которое соответствует внезапному уменьшению продольного усилия) находится в диапазоне от приблизительно 20 Н до 30 Н.
d
d
out
Если скорость перемещения непрерывного удлиненного элемента 11 вперед увеличивается, двигатели 30, 32 обеспечивают увеличение приводного крутящего момента “C” и, следовательно, приводного усилия “F” так, чтобы по-прежнему поддерживать продольное усилие на выходе “T” в пределах приемлемых значений.
Также существует возможность увеличения числа приводных роликов и, таким образом, числа мест приложения приводного усилия, если требуется очень высокая скорость для перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед для определенного технологического процесса.
d
Также существует возможность пропорционального увеличения числа приводных роликов и, таким образом, числа мест приложения приводного усилия, и/или приводного усилия “F” для каждого приводного ролика посредством выбора двигателей соответствующих размеров, если длина непрерывного удлиненного элемента 11, управление которым осуществляется в устройстве 10 для динамического хранения, очень большая (и, следовательно, число неприводных роликов очень большое).
В нижеследующей таблице приводятся сравнительные данные, полученные посредством имитационного моделирования, выполненного для устройства для динамического хранения, содержащего 66 неприводных роликов для протяженности зигзагообразной траектории, составляющей приблизительно 112 м, и высоты каждой петли (приблизительно равной расстоянию между верхними неприводными роликами и нижними неприводными роликами), составляющей приблизительно 1,7 м. В обоих испытаниях обеспечивали перемещение непрерывного удлиненного элемента 11 вперед со средней скоростью, составляющей приблизительно 120 м/мин. В таблице приведены величины продольного усилия в непрерывном удлиненном элементе на входе и выходе на следующих друг за другом трех участках зигзагообразной траектории.
Местоположение
Длина гирлянды (м)
А(контрольное, без приводных роликов)
В(два приводных ролика, каждый из которых обеспечивает приложение приводного усилия, составляющего приблизительно 20 Н)
Приводное усилие (Н)
Продольное усилие (Н)
Приводное усилие (Н)
Продольное усилие (Н)
Вход, 1-й участок
0
0
24,2
0
24,2
Выход, 1-й участок
37,4
0
45,7
0
45,7
Вход, 2-й участок
37,4
0
45,7
20
25,7
Середина, 2-й участок
56,1
0
56,5
20
36,5
Выход, 2-й участок
74,8
0
67,3
20
47,3
Вход, 3-й участок
74,8
0
67,3
40
27,3
Выход, 3-й участок
112,2
0
88,8
40
48,8
В испытании “A” (контрольное) приводные ролики 29, 30 в соответствии настоящим изобретением не используются. Как отмечается, продольное усилие на выходе третьего участка, то есть на выходе устройства для временного хранения составляет приблизительно 90 Н.
В имитационном эксперименте “B” каждый из двигателей, соединенных с двумя вышеописанными приводными роликами 29, 30, обеспечивает приложение (при скорости перемещения непрерывного удлиненного элемента вперед, составляющей приблизительно 120 м/мин) крутящего момента, способного генерировать приводное усилие, составляющее приблизительно 20 Н. Как можно заметить, между выходом с 1-го участка и входом на 2-й участок воздействие первого приводного ролика 29, расположенного в данном месте, вызывает уменьшение продольного усилия на 20 Н, и между выходом со 2-го участка и входом на 3-й участок воздействие второго приводного ролика 31, расположенного в данном месте, вызывает уменьшение продольного усилия на дополнительные 20 Н. Из этого следует, что продольное усилие на выходе с третьего участка, то есть на выходе из устройства для временного хранения, составляет немного менее 50 Н.