ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО БАРАБАНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН
TIRES MAKING DRUM DRIVE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для намотки и профилирования компонентов сырых шин, намотки и сборки сырых шин. На поворотном валу устройство содержит две симметрично расположенных части для намотки и закрепления компонентов, при этом две указанные симметрично расположенные части содержат систему для намотки компонентов и вместе образуют барабан для изготовления шин. Устройство обеспечивает возможность не только вращения частей барабана, но и их симметричного и синхронного перемещения в осевом направлении вдоль указанного поворотного вала независимо друг от друга.
Уровень техники
В документе EP 2 464 508 B1 описан один из возможных путей достижения независимого симметричного перемещения частей схожего барабана и возможности их вращения. Хотя принцип перемещения посредством системы тяговых и нажимных штоков (тянущих/толкающих штоков) обеспечивает возможность достижения независимого, синхронного и симметричного перемещения частей, упомянутое в документе укорочение вала относится лишь к его длине в кожухе. Вне кожуха длина вала определяется конструкцией и функционированием барабана для изготовления шин. Указанное пространство является по существу неиспользуемым, штоки являются очень длинными и подвергаются значительным деформациям под действием усилий, возникающих в процессах изготовления шин. В дополнение, увеличивается количество компонентов системы, что приводит к созданию других деформаций, ужесточению допусков, увеличению интенсивности отказов и повышению стоимости устройства. Его необходимая длина значительно увеличивается за счет размещения стержней в кожухе. Размещение стержней снаружи от осей тяговых и нажимных штоков приводит к дополнительному напряжению изгиба. Вышеуказанное привело к необходимости использования пар стержней и к повышению стоимости устройства. Еще один недостаток состоит в том, что деформации штоков, значительно отличающихся по длине, очень трудны для компенсации и способны негативно повлиять на точность размещения бортов шины во время сборки. Сложность и количество частей в такой компоновке негативно влияют на цену оборудования, потребность в техобслуживании и занимаемое пространство.
В EP 2217433 B1 описана компоновка со смонтированными не соосно самодвижущимися стержнями. В такой асимметричной компоновке возникает ряд проблем, негативно влияющих на надежность такой системы. Проблему передачи крутящего момента за пределы оси вращения приходится решать с помощью сложной планетарной зубчатой передачи. Данная несоосная компоновка приводит к повышению дополнительных изгибающих моментов, что не происходит в соосной конфигурации. Вышеуказанное оказывает значительное негативное влияние на долговечность и интенсивность отказов такой системы и обуславливает необходимость усиления используемых стержней, что приводит к увеличению диаметра вала и, в конечном итоге, к повышению стоимости такой системы.
EP 1 439 054 также включает соосную компоновку, которая, тем не менее, не обеспечивает возможность непосредственного независимого приведения в действие каждого стержня, и приведение в действие осуществляется путем переключения пневматических муфт, что требует определенного времени на переключение и, кроме того, замедляет или останавливает перемещение. В конечном итоге, и это самое главное, вышеуказанное приводит к увеличению затрат времени на процесс профилирования, а также к снижению надежности системы.
В дополнение, известно много других решений, в которых одна или другая пара частей барабана приводится пневматически. Тем не менее, довольно проблематичным является поддержание синхронного симметричного перемещения левой стороны барабана относительно правой стороны. Вышеуказанные проблемы решены авторами в патенте, описанном в EP 2 293 927 B1, с помощью подходящего пневматического блокировочного устройства, в котором части должны останавливаться на короткое время и ожидать своей блокировки, после чего рычажная часть может быть приведена в движение посредством стержня. Вышеуказанное также способствует увеличению затрат времени при профилировании сырой шины и намотке внешних компонентов шины и, следовательно, негативно влияет на общую производительность.
Раскрытие сущности изобретения
Во время профилирования сырой шины и намотки других компонентов шины необходимо, чтобы все перемещения барабана и его частей происходили симметрично вдоль вертикальной оси А1, т.е. оси, перпендикулярной оси А2 вращения барабана для производства сырых шин. Симметричное и точное перемещение легче всего достигается с помощью системы, оснащенной стержнем, имеющим левостороннюю и правостороннюю резьбу, с соответствующими гайками. Благодаря соосному и симметричному расположению двух таких стержневых систем, не создаются нежелательные дополнительные изгибающие нагрузки. Подходящее механическое соединение с частями барабана обеспечивает возможность независимого приведения в действие вышеуказанных стержневых систем. В результате значительно сокращается количество частей, требующихся для правильной работы устройства, снижается вероятность отклонения между используемыми компонентами, повышается надежность и упрощается техобслуживание.
Барабан для изготовления сырых шин (далее по тексту именуемый барабаном), пригодный для приводной системы согласно настоящему изобретению, должен содержать правую и левую части в виде валов, предназначенные для намотки внешних компонентов вокруг бортовых проволок и расположенные симметрично относительно оси А1, и правую и левую наружные части, служащие для закрепления бортовых проволок и герметизации внутреннего пространства сырой шины и расположенные симметрично относительно оси А1. Для правильного функционирования барабана, указанные части барабана должны иметь возможность совместного и независимого перемещения симметрично относительно оси А1.
Барабан и его части (наружные и рычажные) не являются компонентами приводной системы согласно настоящему изобретению. Указанная приводная система совместима с различными барабанами данного типа и может быть изменена в зависимости от размеров изготавливаемых сырых шин. Барабан может вытягиваться из полого вала путем вытягивания соединительных средств – шарниров рычажной части и шарниров наружной части барабана, соединяющих соответствующие части барабана с приводной системой согласно настоящему изобретению.
Приводная система согласно настоящему изобретению содержит полый вал, имеющий две стержневые системы, расположенные соосно и по существу одна за другой внутри указанного вала, причем первая стержневая система и вторая стержневая система оснащены двумя движителями.
Согласно еще одному варианту осуществления, один или оба движителя могут быть заменены на систему тяговых и нажимных штоков (тянущих/толкающих штоков).
Первая стержневая система содержит стержень с двумя резьбовыми участками – первым резьбовым участком и вторым резьбовым участком, которые расположены симметрично относительно оси А1. Ось А1 представляет собой вертикальную ось, перпендикулярную оси А2 вращения барабана, проходящую через центр барабана и разделяющую его на правую часть и левую часть.
Резьбовые участки первой стержневой системы имеют резьбу с взаимно противоположными направлениями и одинаковым наклоном. На каждом из резьбовых участков расположено по одной гайке. На каждой гайке прочно закреплена пружина. Указанная пружина предотвращает вращение гайки относительно полого вала.
Стержень первой стержневой системы поддерживается на подшипниках и приводится через трансмиссию посредством отдельного привода. В результате вращения стержня гайки перемещаются вдоль соответствующих резьбовых участков, что приводит к осевому перемещению пружин. Благодаря противоположному направлению резьбы резьбовых участков, при вращении стержня в одном направлении пружины приближаются друг к другу, а при вращении стержня в противоположном направлении пружины удаляются друг от друга. Указанное осевое перемещение пружин передается на рычажную часть барабана посредством соединительных элементов. Отдельные пружины гаек независимо управляют левой и правой рычажными частями барабана посредством соединительных элементов. Таким образом они обеспечивают перемещение рычажной системы барабана, служащей для намотки наружных компонентов сырой шины вокруг бортовых проволок.
Стержень первой стержневой системы содержит вышеописанный резьбовой участок и не имеющий резьбы участок, на котором размещена вторая стержневая система.
Полый стержень второй стержневой системы размещен соосно с возможностью вращательного перемещения на не имеющем резьбы участке стержня первой стержневой системы с тем, чтобы обеспечивалась возможность независимого вращения обеих систем вокруг оси А2. Указанный полый стержень также содержит два участка, имеющих резьбу, т.е. резьбовых участка. Указанные резьбовые участки также имеют резьбу с взаимно противоположными направлениями и одинаковым наклоном, как и в ранее описанной системе, что облегчает управление обеими системами и их синхронное взаимное перемещение. На каждом из вышеописанных резьбовых участков расположено по одной гайке. На каждой гайке прочно закреплена пружина. Указанные пружины предотвращают вращение гаек относительно полого вала. Полый вал вместе с гайками и пружинами образует вторую стержневую систему.
Вторая стержневая система также поддерживается в подшипниках и приводится через трансмиссию посредством отдельного привода.
На каждой из гаек второй стержневой системы прочно закреплен полый цилиндрический движитель. На одной из гаек закреплен короткий полый цилиндрический движитель, а на другой гайке закреплен длинный полый цилиндрический движитель. Оба движителя расположены в осевом направлении вдоль оси А2. Каждый движитель содержит пружину для предотвращения вращения движителя относительно полого вала. Указанная пружина расположена на противоположном конце движителя относительно гайки.
Длинный полый движитель проходит свободно поверх гаек первой стержневой системы и оснащен канавками с тем, чтобы не блокировать перемещение пружин первой стержневой системы, и вырезами с тем, чтобы не блокировать осевое перемещение короткого полого движителя.
Короткий полый движитель проходит свободно поверх второй гайки второй стержневой системы и оснащен канавкой для обеспечения возможности закрепления длинного полого цилиндрического движителя на второй гайке второй стержневой системы и вырезом с тем, чтобы не блокировать осевое перемещение длинного полого движителя.
Местоположения пружин на движителях и длина независимых движителей являются такими, что пружины расположены симметрично относительно вертикальной оси А1.
Отдельные пружины движителей независимо управляют левой и правой наружными частями барабана (передают им движение) посредством соединительных элементов, как будет описано ниже. Таким образом они обеспечивают перемещение наружной части барабана, которая во время изготовления шины служит, в частности, для фиксации бортовых проволок и для герметизации внутреннего пространства шины.
Вторая стержневая система функционирует схожим образом с первой стержневой системой. В результате вращения полого стержня отдельные гайки второй стержневой системы перемещаются вдоль резьбовых участков, что приводит к осевому перемещению движителей и, как следствие, к осевому перемещению пружин движителей. Благодаря противоположному направлению резьбы указанных резьбовых участков, при вращении полого стержня в одном направлении пружины движителей приближаются друг к другу, а при вращении полого стержня в противоположном направлении пружины движителей удаляются друг от друга. Указанное осевое перемещение пружин независимо передается на правую и левую наружные части барабана посредством соединительных элементов. При этом пружина длинного движителя управляет левой наружной частью барабана посредством одного соединительного элемента, а пружина короткого движителя управляет правой наружной частью барабана.
Система, имеющая левостороннюю и правостороннюю резьбу, обеспечивает значительное преимущество, состоящее в том, что осевые усилия, которые могут создаваться под действием такой системы, компенсируют друг друга и не перегружают подшипники, несмотря на то, что они могут быть весьма значительными.
Полый вал может поддерживаться на опорной раме в подшипниках. Полый вал может приводиться во вращение через трансмиссию посредством отдельного привода. Полый вал оснащен необходимыми вырезами и канавками, обеспечивающими возможность соединения пружин стержневых систем через соединительные средства, такие как шарниры, с соответствующими частями барабана.
В случае намотки компонентов сырой шины, во время вращения полого вала неизменные осевые положения наружной и рычажной частей барабана обеспечиваются благодаря синхронизации всех трех трансмиссий – трансмиссии первой стержневой системы, трансмиссии второй стержневой системы и полого вала.
В качестве трансмиссий приводных систем могут использоваться ременные шкивы или зубчатые колеса.
Приводы или трансмиссии могут быть снабжены предохранительной системой для защиты системы от перегрузки. Такие предохранительные системы могут присутствовать в виде предохранительных муфт или срезных штифтов.
Трансмиссионная система согласно настоящему изобретению может быть смонтирована на опорной раме, которая может быть прочно присоединена к земле. В качестве альтернативы, опорная рама может быть расположена с возможностью вращения или смещения относительно земли. Преимущество такой компоновки состоит в возможности компенсации отклонения полого вала.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения одна опорная рама может поддерживать множество трансмиссионных систем.
Поскольку большую часть времени в процессе формирования внутренней части сырой шины все части барабана (наружные части и рычажные части) перемещаются совместно, в принципе возможно также приведение в действие наружных частей барабана посредством первой стержневой системы. Тем не менее, после завершения формирования внутренних полуфабрикатов шины, лишь рычажные части барабана продолжают перемещаться с целью намотки наружных компонентов шины вокруг бортовых проволок. Соответственно, рычажные части барабана нуждаются в большей величине хода. По этой причине, а также в целях экономии пространства, предпочтительно размещать осевую трансмиссию рычажных частей, т.е. первую стержневую систему, на сравнительно длинном участке полого вала симметрично относительно оси А1. С другой стороны, наружным частям барабана достаточно меньшей величины хода, и, следовательно, полый стержень второй стержневой системы может быть короче, т.е. вторая стержневая система занимает меньший объем полого вала.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана конфигурация приводной системы и барабана для изготовления сырых шин на начальном этапе.
На фиг. 2 показана конфигурация приводной системы и барабана для изготовления сырых шин на этапе, когда начинается намотка наружных полуфабрикатов шины.
На фиг. 3 показана конфигурация приводной системы и барабана для изготовления сырых шин на этапе, когда намотка наружных компонентов сырой шины завершена.
На фиг. 4а и 4b показана совместная конфигурация первой и второй стержневых систем.
На фиг. 5а и 5b показаны два крайних положения стержневой системы и движительных механизмов.
Осуществление изобретения
Пример 1:
13
13
На фиг. 1 показана приводная система согласно настоящему изобретению с барабаном для изготовления сырых шин. Указанная приводная система содержит полый вал , первую стержневую систему, соосно расположенную внутри вала , и вторую стержневую систему с движителями, соосно расположенную на первой стержневой системе.
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.1
2.1.2
2.1.1
2.1.2
2.2
2.3
2.2
2.3
8
9
8
9
2.2
2.3
13
Первая стержневая система содержит стержень  с двумя резьбовыми участками  и , симметрично расположенными относительно оси А1. Резьбовые участки  и  имеют резьбу с взаимно противоположными направлениями и одинаковым наклоном. На каждом из резьбовых участков  и  расположено по одной гайке  и . На гайках  и  прочно закреплены пружины  и . Пружины  и  предотвращают вращение гаек  и  относительно полого вала .
23
13
17
21
17
2.1
19
21
Первая стержневая система поддерживается в подшипнике , расположенном на левом конце вала , и приводится через трансмиссию  посредством привода . Трансмиссия  состоит из шкива, прочно закрепленного на стержне  и соединенного посредством ремня  с приводом .
3.1
2.1
2.1.3
3.1
2.1
3.1
2.1
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.1
3.1.2
3.1.1
3.1.2
3.2
3.3
3.2
3.3
6
7
6
3.2
3.3
13
3.1
3.2
3.3
6
7
Полый стержень  второй стержневой системы соосно расположен на стержне  в области не имеющего резьбы участка . Полый стержень  свободно скользит по стержню , так что обеспечивается возможность независимого вращения обоих стержней  и  вокруг оси А2. Полый стержень  оснащен двумя резьбовыми участками – правым резьбовым участком  и левым резьбовым участком . Отдельные резьбовые участки  и  имеют взаимно противоположные направления резьбы. На каждом из резьбовых участков  и  расположено по одной гайке  и . На гайках  и  прочно закреплены пружины  и . Пружины  и 7 предотвращают вращение гаек  и  относительно полого вала . Полый стержень  вместе с гайками  и  и пружинами  и  образует вторую стержневую систему. См. фиг. 4а, 4b, 5a и 5b.
24
13
16
22
Вторая стержневая система поддерживается в подшипнике , расположенном на первом конце вала , и приводится через трансмиссию  посредством привода .
3.2
4
4
11
11
4
27
27.1
На гайке  прочно закреплен длинный полый движитель . На указанном движителе  прочно закреплена пружина . Пружина  движителя  смещает в осевом направлении левую часть барабана  через соединительные средства  в виде шарнира.
4
2.2
2.3
8
9
5
Движитель  свободно проходит поверх гаек  и  и оснащен канавками с тем, чтобы не блокировать перемещение пружин  и , и вырезами с тем, чтобы не блокировать осевое перемещение короткого полого цилиндрического движителя .
5
3.3
5
10
10
5
27
27.1
Короткий полый цилиндрический движитель  прочно закреплен на гайке . На указанном движителе  прочно закреплена пружина . Пружина  движителя  приводит правую наружную часть барабана  через соединительные средства  в виде шарнира.
5
3.2
4
3.2
4
Движитель  свободно проходит поверх гайки  и оснащен канавкой с тем, чтобы обеспечивать возможность закрепления длинного полого цилиндрического движителя  на гайке , и вырезом с тем, чтобы не блокировать осевое перемещение движителя .
10
11
5
4
5
4
10
11
Местоположения пружин  и  на движителях  и  и длина отдельных движителей  и  являются такими, что пружины  и  расположены симметрично относительно оси А1.
4
5
10
11
На фиг. 5а и 5b показан возможный вариант осуществления движителей  и  с пружинами  и , оснащенных вырезами и канавками, необходимыми для правильного функционирования первой и второй стержневых систем.
2.1
17
21
2.2
2.3
2.1.1
2.1.2
8
9
2.1.1
2.12
8
9
2.1
8
9
2.1
8
9
26
26.1
8
2.2
26
9
2.3
26
В результате вращения стержня  через трансмиссию  посредством привода , гайки  и  перемещаются вдоль резьбовых участков  и , что приводит к осевому перемещению пружин и . Благодаря противоположному направлению резьбы резьбовых участков  и , пружины  и  приближаются друг к другу при вращении стержня в одном направлении, и пружины  и  удаляются друг от друга при вращении стержня  в противоположном направлении. Указанное осевое перемещение пружин  и передается на рычажную часть  барабана через соединительные средства  в виде шарнира. Пружинагайки  управляет левой рычажной частью  барабана через шарнир, и пружина  гайки  управляет правой рычажной частью  барабана.
3.1
16
22
3.2
3.3
3.1.1
3.1.2
4
5
10
11
3.1.1
3.1.2
10
11
3.1
10
11
3.1
10
11
27
27.1
11
4
27
10
5
27
Вторая стержневая система функционирует схожим образом с первой стержневой системой. В результате вращения стержня  через трансмиссию  посредством привода , гайки  и  перемещаются вдоль резьбовых участков  и , что приводит к осевому перемещению движителей  и  и, как следствие, к осевому перемещению пружин  и . Благодаря противоположному направлению резьбы резьбовых участков  и , пружины  и  приближаются друг к другу при вращении стержня  в одном направлении, и пружины  и  удаляются друг от друга при вращении стержня  в противоположном направлении. Указанное осевое перемещение пружин  и  передается на наружную часть барабана через соединительные средства  в виде шарнира. Пружина  движителя  управляет левой наружной частью барабана через шарнир, и пружина  движителя управляет правой наружной частью  барабана через шарнир.
13
1
1.1
25
13
15
18
15
20
14
20
21
22
Полый вал  поддерживается в опорной раме  посредством подшипниковой втулки  через подшипники . Полый вал  прочно соединен с трансмиссией  в виде шкива и ремня . Полый вал может приводиться во вращение вокруг оси А2 через трансмиссию посредством привода . В случае намотки компонентов сырой шины, неизменные местоположения наружной и рычажной частей барабана в осевом направлении во время вращения полого вала  обеспечиваются путем синхронизации приводов ,  и .
22
21
22
21
На фиг. 2 схематически показана приводная система с барабаном для изготовления сырых шин на этапе, когда начинается намотка наружных компонентов шины. Иначе говоря, на этапе, когда после предыдущего одновременного перемещения приводов и  привод остановлен и лишь привод  продолжает обеспечивать увеличение длины «L», в то время как уменьшение длины «La» прекратилось.
На фиг. 3 схематически показана приводная система с барабаном для изготовления сырых шин на этапе, когда намотка наружных полуфабрикатов шины завершена, иначе говоря, на этапе, когда длина «L» достигла максимума.
4
5
На фиг. 4а и 4b показаны схематические подробные виды первой и второй стержневых систем с частично снятыми движителями  и  для лучшего понимания данного варианта осуществления.
13
8
9
10
11
8
9
10
11
4
5
6
7
3.2
3.3
13
На фиг. 5а и 5b подробно показаны функционирование и оборудование осевого привода внутри полого вала . Можно сравнить два крайних положения стержневых систем на фиг. 5а и 5b. Движители , ,  и  в наиболее удаленном от центра положении можно наблюдать в левой части фигуры, а в ближайшем к центру (к оси А1) положении – в правой части. Имеет место значительное отличие по степени расширения (величине хода) пружин  и  от пружин  и . На фигуре показан один из возможных вариантов осуществления движителя  с необходимыми вырезами для правильного функционирования первой стержневой системы, форма движителя  и пружины  и , обеспечивающие предотвращение избыточного вращения гаек  и  относительно вала .
Промышленное применение
Способ согласно настоящему изобретению может быть применен в резиновой промышленности, в частности, для изготовления радиальной шины.
Перечень ссылочных обозначений:
1 – Опорная рама
1.1 – Подшипниковая втулка опорной рамы
2.1 – Стержень первой стержневой системы
2.1.1 – Первый резьбовой участок стержня
2.1.2 – Второй резьбовой участок стержня
2.1.3 – Не имеющий резьбы участок стержня
2.2 – Гайка первого резьбового участка стержня
2.3 – Гайка второго резьбового участка стержня
3.1 – Полый стержень второй стержневой системы
3.1.1 – Первый резьбовой участок полого стержня
3.1.2 – Первый резьбовой участок полого стержня
3.2 – Гайка первого резьбового участка полого стержня
3.3 – Гайка второго резьбового участка полого стержня
4 – Длинный полый цилиндрический движитель
5 – Короткий полый цилиндрический движитель
6 –Пружина гайки первого резьбового участка полого стержня
7 –Пружина гайки второго резьбового участка полого стержня
8 –Пружина гайки первого резьбового участка стержня
9 –Пружина гайки второго резьбового участка стержня
10 – Пружина короткого движителя
11 – Пружина длинного движителя
13 – Полый вал
15 – Трансмиссия полого вала
16 – Трансмиссия второй стержневой системы
17 – Трансмиссия первой стержневой системы
18 – Трансмиссионный ремень полого вала
19 – Трансмиссионные ремни стержневых систем
20 – Привод полого вала
21 – Привод первой стержневой системы
22 – Привод второй стержневой системы
23 –Подшипник первой стержневой системы
24 – Подшипник второй стержневой системы
25 – Подшипник полого вала
26 – Правая и левая рычажные части барабана
26.1 – Соединительный элемент рычажной части барабана
27 – Правая и левая наружные части барабана
27.1 – Соединительный элемент наружной части барабана