СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ШИНЫ
CONNECTING DEVICE FOR CONNECTION OF TYRE COMPONENTS

Область и уровень техники
Изобретение относится к соединительному устройству для соединения компонентов шины.
В документе WO 2012/099458 А1 раскрыт прикатчик, предназначенный для соединения полос каучукового материала в по существу непрерывную полосу. Прикатчик содержит прикаточную головку с прикаточными роликами. Полосы прижимают друг к другу, и прикаточные ролики перемещают по шву так, что полосы начнут образовывать один элемент. Недостаток известного прикатчика заключается в том, что каучуковый материал полосы стремится выпучиваться перед роликами, что может отрицательно повлиять на постоянство прикатки.
В документе US 3933565 А раскрыто альтернативное устройство для соединения встык слоев из обрезиненных стальных кордов посредством пневматического перемещения верхней контактной балки по нижней контактной балке для одновременного контакта со слоями на всей ширине слоев. Недостаток данного альтернативного устройства состоит в том, что его верхняя контактная балка может изгибаться между пневматическими цилиндрами. Кроме того, давление является по существу постоянным вдоль контактных балок. В завершение, неоднородность слоев может вызвать то, что некоторые части слоев будут соединены, в то время как другие части не будут соединены или будут соединены в меньшей степени.
Задача настоящего изобретения состоит в разработке соединительного устройства для соединения компонентов шины, в котором качество соединения компонентов шины может быть повышено.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения предложено соединительное устройство для соединения компонентов шины на опорном элементе, при этом опорный элемент выполнен с возможностью обеспечения опоры для компонентов шины вдоль линии соединения, при этом соединительное устройство содержит первый качающийся элемент, который выполнен с возможностью перемещения в плоскости качания вдоль линии соединения для сдавливания компонентов шины вместе во взаимодействии с опорным элементом, при этом первый качающийся элемент содержит дугообразный прижимной элемент с выпуклой поверхностью контакта, которая расположена так, что она обращена к опорному элементу, при этом выпуклая поверхность контакта имеет радиус, который определяет центр поворота для первого качающегося элемента, при этом указанный центр поворота расположен снаружи первого качающегося элемента, при этом первый качающийся элемент выполнен с возможностью перемещения при качательном движении в плоскости качания вокруг указанного центра поворота.
Поскольку центр поворота расположен снаружи первого качающегося элемента, местоположение центра поворота не ограничено физической протяженностью первого качающегося элемента. Следовательно, центр поворота может представлять собой виртуальный центр поворота, который может быть выбран значительно более удаленным по сравнению с центром поворота, ограниченным геометрическими размерами. Это позволяет значительно увеличить радиус выпуклой поверхности контакта по отношению к прикаточным роликам по предшествующему уровню техники. Больший радиус может обеспечить значительное уменьшение величины силы, которая передается качающимся элементом вдоль линии соединения. В частности, сравнительно большой радиус обеспечивает то, что контактное усилие, которое направлено к компонентам шины во время соединения, может быть приложено в направлении, нормальном или по существу нормальном к линии соединения. В результате может быть уменьшено или даже предотвращено выпучивание материала компонентов шины перед качающимся элементом при качательном движении. Кроме того, дугообразная форма дугообразного прижимного элемента может обеспечить предотвращение изгиба качающегося элемента в результате соединения. В завершение, вследствие выпуклой поверхности контакта контактное усилие может быть приложено к компонентам шины в локальной точке контакта, что позволяет точно регулировать контактное усилие, которое действует на компоненты шины вдоль линии соединения. При вышеупомянутых преимуществах общее качество соединения компонентов шины может быть повышено.
В одном варианте осуществления выпуклая поверхность контакта имеет длину, которая меньше двух радиан относительно указанного радиуса. Длина выпуклой поверхности контакта предпочтительно меньше одного радиана относительно указанного радиуса. Малая длина выпуклой поверхности контакта относительно общей длины виртуальной окружности позволяет получить компактный качающийся элемент со сравнительно большим радиусом.
В одном варианте осуществления соединительное устройство содержит направляющую качания для направления качательного движения первого качающегося элемента относительно основания. Направляющая качания может повысить устойчивость и повторяемость качательного движения. Кроме того, направляющая качания может предотвратить перемещение качающегося элемента в плоскости, отличной от плоскости качания.
В одном варианте осуществления первый качающийся элемент содержит первый соединительный элемент, при этом направляющая качания выполнена с первым дугообразным направляющим элементом для приема и направления первого соединительного элемента относительно основания вдоль первой циклоидной траектории, по которой первый соединительный элемент следует во время качательного движения первого качающегося элемента. В дополнительном варианте осуществления первый качающийся элемент содержит второй соединительный элемент, при этом направляющая качания выполнена со вторым дугообразным направляющим элементом для приема и направления второго соединительного элемента относительно основания вдоль второй циклоидной траектории, по которой следует второй соединительный элемент во время качательного движения первого качающегося элемента. Взаимодействие между соединительными элементами и соответствующими им, дугообразными направляющими элементами повышает устойчивость качательного движения вдоль циклоидных траекторий. Кроме того, соединение между соединительными элементами и дугообразными направляющими элементами предотвращает смещение качающегося элемента в направлении, параллельном линии соединения.
В дополнительном варианте осуществления первый соединительный элемент и второй соединительный элемент расположены на расстоянии друг от друга, предпочтительно на противоположных концах первого качающегося элемента, определяемых в направлении качательного движения. Расстояние между соединительными элементами может обеспечить дополнительное повышение устойчивости качательного движения.
Дугообразный прижимной элемент предпочтительно является симметричным или по существу симметричным относительно центра между первым соединительным элементом и вторым соединительным элементом. Таким образом, качающийся элемент может перемещаться симметрично при качательном движении между соединительными элементами и соответствующими им, дугообразными направляющими элементами.
В одном варианте осуществления соединительное устройство выполнено с приводным механизмом для приведения первого качающегося элемента в качательное движение относительно основания. Таким образом, качательное движение может быть осуществлено посредством действующего привода и/или может быть осуществлен активный контроль качательного движения вместо, например, ручного приведения в движение.
В одном варианте осуществления приводной механизм соединен с первым качающимся элементом на расстоянии в радиальном направлении от центра поворота первого качающегося элемента. Таким образом, приводной механизм может быть размещен в месте, смещенном от центра, например, у или вблизи физических границ качающегося элемента, в то время как центр поворота расположен виртуально за пределами указанных физических границ.
В дополнительном варианте осуществления качательное движение включает поворот первого качающегося элемента в направлении поворота вокруг центра поворота и поступательное движение центра поворота в направлении поступательного движения, параллельном линии соединения, при этом приводной механизм содержит каретку, которая выполнена с возможностью перемещения в направлении движения, параллельном линии соединения, при этом каретка выполнена с возможностью сообщения качательного движения первому качающемуся элементу. Каретка может быть использована как для обеспечения поступательного движения качающегося элемента, так и или для сообщения поворотного движения качающемуся элементу, или для обеспечения возможности поворота качающегося элемента.
В одном варианте осуществления соединительное устройство дополнительно содержит линейную направляющую, проходящую параллельно линии соединения, при этом каретка выполнена с возможностью перемещения вдоль линейной направляющей. Управление линейным перемещением и/или активизация линейного перемещения могут быть легко осуществлены, например, посредством линейного исполнительного механизма.
В дополнительном варианте осуществления каретка выполнена с возможностью приведения первого качающегося элемента в движение при радиусе выпуклой поверхности контакта, который является нормальным к линии соединения. Таким образом, каретка, может воздействовать с усилием на качающийся элемент рядом с местом действия контактного усилия или в направлении, параллельном направлению контактного усилия, в точке контакта качающегося элемента с компонентами шины. Следовательно, может быть обеспечено то, что в указанной точке контакта качающийся элемент будет надежно прижат к компонентам шины.
В дополнительном варианте осуществления первый качающийся элемент выполнен с возможностью перемещения относительно каретки в направлении поворота первого качающегося элемента. Таким образом, качающийся элемент может быть повернут во время поступательного движения центра поворота для осуществления качательного движения.
Дугообразный прижимной элемент предпочтительно выполнен с вогнутой ведущей поверхностью, противоположной по отношению к выпуклой поверхности контакта, при этом каретка выполнена с одним или более приводными колесами, которые выполнены с возможностью контакта с вогнутой ведущей поверхностью и/или перемещения по вогнутой ведущей поверхности. Приводные колеса могут значительно уменьшить сопротивление между кареткой и качающимся элементом во время качательного движения.
В альтернативном варианте осуществления качающийся элемент выполнен с дугообразным ведущим рельсом, который прикреплен к дугообразному прижимному элементу и который смонтирован концентрично по отношению к выпуклой поверхности контакта, при этом каретка выполнена с возможностью приема дугообразного ведущего рельса и/или контактного взаимодействия с дугообразным ведущим рельсом с возможностью скольжения. Дугообразный ведущий рельс может быть размещен ближе к центру поворота или на том же расстоянии по радиусу от центра поворота, что и дугообразный прижимной элемент. Получающееся в результате, соединительное устройство может быть более компактным.
В одном варианте осуществления каретка выполнена с одним или более приводными колесами, которые выполнены с возможностью контакта с дугообразным ведущим рельсом и/или перемещения по дугообразному ведущему рельсу. Приводные колеса могут значительно уменьшить сопротивление между кареткой и дугообразным ведущим рельсом во время качательного движения.
В одном варианте осуществления соединительное устройство дополнительно выполнено с первым зажимом и вторым зажимом на противоположных сторонах первого качающегося элемента по отношению к линии соединения, предназначенными для зажима компонентов шины относительно опорного элемента. Зажимы могут предотвратить смещение компонентов шины во время операции соединения.
В одном варианте осуществления выпуклая поверхность контакта образует дугу окружности. Следовательно, качающийся элемент может перемещаться при качательном движении при точках дуги окружности, следующих по циклоидной траектории.
В приведенном в качестве примера варианте осуществления опорный элемент содержит плоскую или по существу плоскую опорную поверхность для обеспечения опоры для компонентов шины в опорной плоскости, которая параллельна линии соединения, при этом первый качающийся элемент выполнен с возможностью перемещения при качательном движении с той стороны опорной плоскости, которая противоположна по отношению к опорному элементу. Плоская опорная поверхность может представлять собой любую опорную поверхность при условии, что компоненты шины, подлежащие соединению, опираются на указанную опорную поверхность вдоль линии соединения. Опорная поверхность может быть образована, например, посредством ленточного конвейера, цепного конвейера, стола или головки перегрузочного устройства.
В одном варианте осуществления плоскость качания является нормальной или по существу нормальной к опорной плоскости. Таким образом, качающийся элемент может перемещаться при качательном движении, нормальном к опорной плоскости.
В дополнительном варианте осуществления плоскость соединения является горизонтальной или по существу горизонтальной. Первый качающийся элемент предпочтительно расположен над плоскостью соединения, когда опорный элемент расположен под плоскостью соединения, или под плоскостью соединения, когда опорный элемент расположен над плоскостью соединения. Таким образом, соединительное устройство может быть использовано как в прямой, так и в перевернутой или обратной ориентации. При «перевернутой» ориентации опорный элемент и/или соединительное устройство предпочтительно предусмотрены с удерживающим средствами для удерживания компонентов шины у опорного элемента.
В альтернативном варианте осуществления опорный элемент образован периферийной поверхностью барабана, при этом первый качающийся элемент выполнен с возможностью перемещения при качательном движении вдоль линии соединения в направлении, параллельном аксиальному направлению барабана. При условии, что диаметр барабана является по существу постоянным, компоненты шины будут опираться в указанном аксиальном направлении вдоль прямой или по существу прямой линии соединения. Следовательно, компоненты шины, могут быть соединены на периферийной поверхности барабана посредством первого качающегося элемента вдоль указанной линии соединения так же, как на плоской опорной поверхности.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления опорный элемент выполнен с возможностью обеспечения опоры для компонентов шины в плоскости соединения, нормальной или по существу нормальной к плоскости качания, при этом соединительное устройство содержит второй качающийся элемент, который расположен с той стороны плоскости соединения, которая противоположна по отношению к первому качающемуся элементу, и который выполнен с возможностью функционирования зеркально симметрично первому качающемуся элементу относительно указанной плоскости соединения. Таким образом, компоненты шины могут быть сдавлены с противоположных сторон плоскости соединения, в результате чего повышается качество соединения.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления опорный элемент выполнен с возможностью обеспечения опоры для компонентов шины в плоскости соединения, при этом первый качающийся элемент выполнен с возможностью перемещения в плоскости качания, которая проходит под косым углом относительно плоскости соединения, при этом соединительное устройство содержит второй качающийся элемент, который расположен с той же стороны плоскости соединения, что и первый качающийся элемент, но с противоположной стороны нормальной плоскости, которая проходит перпендикулярно к плоскости соединения и параллельно линии соединения, при этом второй качающийся элемент выполнен с возможностью функционирования зеркально симметрично первому качающемуся элементу относительно указанной нормальной плоскости. Данный вариант осуществления может быть особенно эффективным, когда имеется небольшой зазор между противоположными краями компонентов шины. Компоненты шины могут быть прижаты с противоположных сторон нормальной плоскости, под противоположными косыми углами по направлению к линии соединения. В результате компоненты шины могут быть принудительно смещены по направлению друг к другу с противоположных сторон линии соединения для устранения малых зазоров между ними. Как и в предыдущем случае, это повышает качество соединения.
В одном варианте осуществления выпуклые поверхности контакта первого качающегося элемента и второго качающегося элемента проходят параллельно или по существу параллельно плоскости соединения. Это может улучшить контакт качающихся элементов с компонентами шины, несмотря на наклонную ориентацию указанных качающихся элементов.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления опорный элемент расположен над качающимся элементом, и при этом компоненты шины удерживаются относительно опорного элемента посредством магнитного притяжения или вакуумного присасывания. Следовательно, соединительное устройство может быть использовано в перевернутом положении.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложен способ соединения компонентов шины посредством использования вышеупомянутого соединительного устройства, при этом способ включает этапы размещения заднего конца первого компонента шины и переднего конца второго компонента шины в заданном положении с противоположных сторон линии соединения, перемещения первого качающегося элемента с его выпуклой поверхностью контакта при качательном движении вдоль линии соединения, прижима заднего конца и переднего конца друг к другу посредством выпуклой поверхности контакта между первым качающимся элементом и опорным элементом.
Способ в соответствии со вторым аспектом изобретения имеет такие же преимущества, как и вышеупомянутое соединительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения, и они в дальнейшем не будут повторены.
Различные аспекты и признаки, описанные и показанные в описании, могут применяться по отдельности всякий раз, когда это возможно. Данные отдельные аспекты, в частности, аспекты и признаки, описанные в приложенных зависимых пунктах формулы изобретения, могут быть сделаны предметом выделенных патентных заявок.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет разъяснено на основе приведенного в качестве примера варианта осуществления, показанного на приложенных схематических чертежах, на которых:
фиг.1 - вид спереди соединительного устройства, предназначенного для соединения компонентов шины, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
фиг.2А - вид сбоку соединительного устройства с фиг.1 в исходном положении перед операцией соединения;
фиг.2В и 2С - виды сбоку соединительного устройства с фиг.2А во время последующих этапов операции соединения;
фиг.3 - вид сбоку альтернативного соединительного устройства, предназначенного для соединения компонентов шины, в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
фиг.4 - вид спереди дополнительного альтернативного соединительного устройства, предназначенного для соединения компонентов шины, в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;
фиг.5 - вид спереди соединительного устройства с фиг.1 и 2А-2С при использовании вместе с периферийной поверхностью барабана; и
фиг.6 - вид сбоку дополнительного альтернативного соединительного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 и 2А показывают соединительное устройство 1 в соответствии с первым приведенным в качестве примера вариантом осуществления изобретения. Соединительное устройство 1 используется на операции соединения для прикатки, сращивания и/или присоединения заднего конца ТЕ первой полосы или первого компонента 91 шины к переднему концу LE второй полосы или второго компонента 92 шины вдоль линии S соединения. Таким образом, соединительное устройство 1 также может быть названо прикатчиком или устройством для сращивания, несмотря на то, что оно функционирует совершенно иначе, чем любые известные прикатчики и устройства для сращивания. Компоненты 91, 92 шины могут быть использованы для формирования различных компонентов шины, таких как слой каркаса или слой брекера, для сборки невулканизованной или невулканизированной шины.
Как показано на фиг.1, соединительное устройство 1 содержит опорный элемент 2 для обеспечения опоры для компонентов 91, 92 шины вдоль линии S соединения. В данном приведенном в качестве примера варианте осуществления опорный элемент 2 имеет плоскую или по существу плоскую опорную поверхность 20, подобную опоре, для обеспечения опоры для компонентов 91, 92 шины в плоскости Х соединения. Опорная поверхность 20 предпочтительно проходит горизонтально или по существу горизонтально. Первый компонент 91 шины и второй компонент 92 шины могут быть размещены на соединительном устройстве 1 посредством перегрузочного устройства, конвейерной ленты или другого соответствующего транспортирующего устройства (непоказанного). Компоненты 91, 92 шины размещают в месте соединения на опорной поверхности 20 так, чтобы передний конец LE и задний конец ТЕ проходили вдоль и с противоположных сторон линии S соединения.
Если требуется, соединительное устройство 1 выполнено с первым зажимом 31, предназначенным для зажима первого компонента 91 шины относительно опорного элемента 2 у заднего конца ТЕ или рядом с задним концом ТЕ, и вторым зажимом 32, предназначенным для зажима второго компонента 92 шины относительно опорного элемента 2 у переднего конца LЕ или рядом с передним концом LЕ. Зажимы 31, 32 могут предотвратить смещение компонентов 91, 92 шины относительно места соединения во время операции соединения.
Как лучше всего видно на фиг.2А, 2В и 2С, соединительное устройство 1 содержит качающийся компонент или качающийся элемент 4, направляющую 5 качания, которая выполнена с возможностью направления качающегося элемента 4 при возвратно-вращательном или качательном движении М вдоль линии S соединения, и привод 6 качания, который выполнен с возможностью приведения качающегося элемента 4 в указанное качательное движение М. Качающийся элемент 4 выполнен с дугообразным прижимным элементом 40 с первым концом 41, вторым концом 42 и выпуклой прижимной или контактной поверхностью 43, проходящей между обоими концами 41, 42. В данном приведенном в качестве примера варианте осуществления кривая или дуга выпуклой поверхности 43 контакта образует или повторяет часть виртуальной окружности. Выпуклая поверхность 43 контакта имеет постоянные радиусы R1, R2 между концами 41, 42 дугообразного прижимного элемента 40 и центр С поворота в начале указанных радиусов R1, R2. Центр С поворота расположен снаружи качающегося элемента 4 и, таким образом, может считаться виртуальным. Радиусы R1, R2 значительно превышают, предпочтительно, по меньшей мере, в пять раз и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, в десять раз, радиус обычного прикаточного ролика.
В альтернативном варианте кривая или дуга выпуклой поверхности 43 контакта может представлять собой часть почти круглого эллипсоида или часть другой кривой, которая близко соответствует части окружности, при этом в данном случае выпуклая поверхность контакта имеет, по меньшей мере, две точки с радиусами R1, R2, которые пересекаются в центре С поворота. Часть эллипсоида имеет изменяющиеся радиусы вдоль длины данной части, что можно использовать для воздействия с незначительно изменяющимся контактным усилием F на компоненты 91, 92 шины, когда дугообразный прижимной элемент 40 проходит вдоль линии S соединения.
На фиг.2А, 2В и 2С радиусы R1, R2 схематически укорочены посредством линий обрыва для экономии места на чертежах и для того, чтобы показать центр С поворота в пределах границ чертежей. Фактический центр С поворота расположен далеко за пределами чертежей.
Как показано на фиг.1, как дугообразный прижимной элемент 40 качающегося элемента 4, так и центр С поворота проходит/находится в плоскости W качания. Плоскость W качания проходит перпендикулярно или вдоль нормали к плоскости Х соединения. Качающийся элемент 4 выполнен с возможностью перемещения при переменно-возвратном качательном движении М в указанной плоскости W качания. В данном приведенном в качестве примера варианте осуществления плоскость W качания является вертикальной или по существу вертикальной. Плоскость Х соединения и/или линия S соединения проходят горизонтально или по существу горизонтально.
Как показано на фиг.2А, 2В и 2С, выпуклая поверхность 43 контакта выполнена с возможностью контакта с компонентами 91, 92 шины в точке Р контакта, которая перемещается вдоль линии S соединения, когда качающийся элемент 4 перемещается при качательном движении М вокруг центра С качания. Выпуклая поверхность 43 контакта имеет длину L между концами 41, 42 дугообразного прижимного элемента 40, которая является достаточно большой для того, чтобы точка Р контакта могла переместиться вдоль всей ширины компонентов 91, 92 шины за один ход при качательном движении М. Длина L предпочтительно составляет менее двух радиан и предпочтительно менее одного радиана относительно радиусов R1, R2. Выпуклая поверхность 43 контакта дугообразного прижимного элемента 40 выполнена с возможностью приложения контактного усилия F во время операции соединения к компонентами 91, 92 шины в точке Р контакта. Вследствие очень больших радиусов R1, R2 и сравнительно малой длины L дугообразного прижимного элемента 40 по отношению к указанным очень больших радиусам R1, R2 контактное усилие F будет направлено к компонентам 91, 92 шины перпендикулярно, вдоль нормали или по существу вдоль нормали к плоскости Х соединения, в результате чего предотвращается выпучивание материала компонентов 91, 92 шины в результате качательного движения М.
Как лучше всего видно на фиг.2А, дугообразный прижимной элемент 40 качающегося элемента 4 не проходит до центра С поворота или не пересекается с центром С поворота выпуклой поверхности 43 контакта. В частности, центр С поворота расположен за пределами физических границ качающегося элемента 4. Качающийся элемент 4 выполнен с вогнутой ведущей поверхностью 44, обращенной в направлении, противоположном по отношению к выпуклой поверхности 43 контакта. Выпуклая поверхность 43 контакта и вогнутая ведущая поверхность 44 предпочтительно расположены на постоянном расстоянии друг от друга между первым концом 41 и вторым концом 42 дугообразного прижимного элемента 40. В результате контур качающегося элемента 4 на виде сбоку по фиг.2А напоминает сегмент кольцеобразного элемента или кольца.
Как дополнительно показано на фиг.2А, качающийся элемент 4 выполнен с первым соединительным элементом 45 на первом конце 41 дугообразного прижимного элемента 40 и со вторым соединительным элементом 46 на втором конце 42 дугообразного прижимного элемента 40 для соединения качающегося элемента 4 с направляющей 5 качания. В данном приведенном в качестве примера варианте осуществления первый соединительный элемент 45 и второй соединительный элемент 46 образованы направляющими роликами, которые взаимодействуют с направляющей 5 качания таким способом, который будет описан в дальнейшем более подробно. Соединительные элементы 45, 46 ограничивают пределы переменно-возвратного качательного движения М. Можно отметить, что выпуклая поверхность 43 контакта является симметричной или по существу симметричной относительно центра между двумя соединительными элементами 45, 46. Следовательно, между пределами, которые определяются соединительными элементами 45, 46, качательное движение М является одинаковым или по существу одинаковым в обоих направлениях переменно-возвратного движения.
Как показано на фиг.2А, направляющая 5 качания содержит основание 50 для удерживания качающегося элемента 4 с противоположной стороны плоскости Х соединения по отношению к опорному элементу 2. На основании 50 направляющая 5 качания выполнена с первым направляющим элементом 51 и вторым направляющим элементом 52 для направления соответственно первого соединительного элемента 45 и второго соединительного элемента 46 относительно указанного основания 50. В данном приведенном в качестве примера варианте осуществления первый направляющий элемент 51 и второй направляющий элемент 52 образованы направляющими пазами, которые выполнены с возможностью приема соответственно первого соединительного элемента 45 и второго соединительного элемента 46, контактного взаимодействия соответственно с первым соединительным элементом 45 и вторым соединительным элементом 46 и/или направления соответственно первого соединительного элемента 45 и второго соединительного элемента 46. Первый направляющий элемент 51 и второй направляющий элемент 52 являются слегка дугообразными. В частности, первый направляющий элемент 51 и второй направляющий элемент 52 проходят соответственно вдоль первой циклоидной траектории А и второй циклоидной траектории В. Первая циклоидная траектория А соответствует траектории, по которой проходит первый соединительный элемент 45 в результате качательного движения М качающегося элемента 4 вокруг центра С поворота относительно направляющей 5 качания. Аналогичным образом, вторая циклоидная траектория В соответствует траектории, по которой проходит второй соединительный элемент 46 в результате качательного движения М качающегося элемента 4 вокруг центра С поворота относительно направляющей 5 качания.
Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что альтернативные соединительные элементы и направляющие элементы могут быть использованы для получения такого же направляющего взаимодействия между направляющей 5 качания и качающимся элементом 4.
Фиг.2А, 2В и 2С показывает привод 6 качания, содержащий приводной механизм 60, который выполнен с возможностью линейного перемещения или движения в направлении D движения, параллельном линии S соединения и/или плоскости Х соединения вдоль вогнутой ведущей поверхности 44 качающегося элемента 4 для приведения качающегося элемента 4 в качательное движение М. Приводной механизм 60 соединен с качающимся элементом 4 на расстоянии, определяемом в радиальном направлении, от центра С поворота качающегося элемента 4. В данном приведенном в качестве примера варианте осуществления приводной механизм 60 образован кареткой 61. Приводной механизм 60 выполнен с возможностью перемещения вдоль линейной направляющей 62, которая в данном примере имеет вид синхронизирующего ремня, который приводит приводной механизм 60 в движение в направлении D движения. Линейная направляющая 62 проходит параллельно линии S соединения и/или плоскости Х соединения. Линейная направляющая 62 расположена в фиксированном положении относительно направляющих элементов 51, 52. Приводной механизм 60 предпочтительно содержит одно или более свободно вращающихся приводных колес 63, которые выполнены с возможностью контакта с вогнутой ведущей поверхностью 44 или прилегания к вогнутой ведущей поверхности 44 и с возможностью перемещения по указанной вогнутой ведущей поверхности 44, когда приводной механизм 60 перемещается в направлении D движения.
Фиг.2А и 2С показывают качающийся элемент 4 в двух крайних или конечных положениях при качательном движении М. Фиг.2В показывает качающийся элемент 4 в центральном положении между обоими конечными положениями. Конечные положения определяются свободой перемещения соединительных элементов 45, 46 в пределах границ направляющих элементов 51, 52.
Качательное движение М включает комбинацию поворота качающегося элемента 4 в направлении Е поворота вокруг центра С поворота и поступательного движения центра С поворота в направлении Т поступательного движения, параллельном линии S соединения. Качающийся элемент 4 выполнен с возможностью перемещения относительно привода 6 качания в направлении Е поворота качающегося элемента 4. Поступательное движение Т центра С поворота обеспечивается за счет перемещения привода 6 качания в направлении D движения. Можно отметить, что каретка 61 во время поступательного движения Т остается в вертикальном направлении ниже центра С поворота и непрерывно давит на качающийся элемент 4 в направлении, которое перпендикулярно или нормально к линии S соединения. Другими словами, привод 6 качания выполнен с возможностью приведения качающегося элемента 4 в движение при радиусе выпуклой поверхности 43 контакта, который является перпендикулярным или нормальным к линии S соединения. Каретка 61 фактически вызывает принудительное перемещение соответствующего конца 41, 42 качающегося элемента 4 по направлению к плоскости Х соединения, когда привод 6 качания перемещается к указанному соответствующему концу 41, 42, тем самым сообщая качательное движение М качающемуся элементу 4. Окружная скорость или скорость поворота Е качающегося элемента 4 вокруг центра С поворота предпочтительно по существу равна скорости поступательного движения Т указанного центра С поворота. Это предотвращает проскальзывание качающегося элемента 4 и компонентов 91, 92 шины друг относительно друга и тем самым уменьшает вероятность образования выпуклостей перед качающимся элементом 4.
Длина L выпуклой поверхности 43 контакта такова, что компоненты 91, 92 шины могут быть полностью соединены, сращены или прикатаны на всей ширине переднего конца LE и заднего конца ТЕ. Вследствие больших радиусов R1, R2 соединение компонентов 91, 92 шины посредством качающегося элемента 4 требует только малого угла поворота Е вокруг центра С поворота для осуществления указанного качательного движения М. Угол поворота Е предпочтительно меньше шестидесяти угловых градусов или предпочтительно даже меньше тридцати угловых градусов.
Как схематически показано на фиг.2А, 2В и 2С, выпуклая поверхность 43 контакта качающегося элемента 4 обеспечивает приложение прижимного усилия или контактного усилия F к компонентам 91, 92 шины в точке Р контакта. Угол данного контактного усилия F соответствует направлению, которое является нормальным или по существу нормальным к плоскости Х соединения. В любом случае угол значительно ближе к нормальной ориентации, чем угол контактного усилия между обычным прикаточным роликом и компонентом шины. Следовательно, контактное усилие F, действующее на компоненты 91, 92 шины во время соединения, направлено главным образом вдоль нормали к плоскости Х соединения, в результате чего предотвращаются какие-либо значительные силы, действующие в направлении, параллельном или по существу параллельном указанной плоскости Х соединения. Таким образом, может быть предотвращено деформирование или выпучивание каучукового материала компонентов 91, 92 шины перед точкой Р контакта. Как показано на фиг.2А, 2В и 2С, выпуклая поверхность 43 контакта качающегося элемента 4 взаимодействует с опорной поверхностью 20 опорного элемента 2 для сдавливания и соединения компонентов 91, 92 шины вдоль линии S соединения.
Фиг.3 показывает альтернативное соединительное устройство 101 в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Альтернативное соединительное устройство 101 выполнено с такими же качающимся элементом 4, направляющей 5 качания и приводом 6 качания, как и в ранее рассмотренном варианте осуществления. Однако опорный элемент 2 по первому варианту осуществления был заменен или образован дополнительным качающимся элементом 104, дополнительной направляющей 105 качания и дополнительным приводом 106 качания, которые функционируют, перемещаются и/или работают зеркально симметрично соответствующим им аналогам относительно плоскости Х соединения. Дополнительный качающийся элемент 104 по существу выполнен с возможностью перемещения одновременно и/или синхронно с качательным движением М и при качательном движении Мʹ, зеркально симметричном качательному движению М ранее рассмотренного качающегося элемента 4. Следовательно, противоположные качающиеся элементы 4, 104 одновременно входят в контакт с компонентами 91, 92 шины в точке Р контакта. Зажимы 31, 32 по первому варианту осуществления изобретения не применяются в данном конкретном варианте осуществления или заменены другими соответствующими зажимными средствами.
Фиг.4 показывает дополнительное альтернативное соединительное устройство 201 в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Дополнительное альтернативное соединительное устройство 201 отличается от ранее рассмотренного первого варианта осуществления изобретения тем, что оно выполнено с первым качающимся элементом 204 и вторым качающимся элементом 304, которые расположены с одной и той же стороны плоскости Х соединения. Первый качающийся элемент 204 и второй качающийся элемент 304 опираются соответственно на первую направляющую 205 качания и вторую направляющую 305 качания и направляются соответственно посредством первой направляющей 205 качания и второй направляющей 305 качания. Первый качающийся элемент 204 и второй качающийся элемент 304 выполнены с возможностью перемещения относительно соответствующих им направляющих 205, 305 качания при синхронизированных переменно-возвратных качательных движениях соответственно в первой плоскости W1 качания и второй плоскости W2 качания, при этом указанные плоскости W1, W2 качания проходят под противоположным косыми углами относительно нормальной плоскости V, которая проходит перпендикулярно или вдоль нормали к плоскости Х соединения.
При рассмотрении в указанных плоскостях W1, W2 качания каждый качающийся элемент 204, 304, каждая направляющая 205, 305 качания и каждый соответствующий привод качания (непоказанный) имеют такую же или по существу такую же конфигурацию, что и соответственно единственный качающийся элемент 4, направляющая 5 качания и привод 6 качания, подобные показанным на фиг.2А. Качающиеся элементы 204, 304 отличаются от ранее рассмотренных вариантов осуществления только тем, что их выпуклые поверхности 243, 343 контакта являются скошенным или наклонными относительно их соответствующих плоскостей W1, W2 качания и проходят параллельно плоскости Х соединения или соответствуют ориентации плоскости Х соединения при контакте с компонентами 91, 92 шины в точке Р контакта. Зажимы 231, 232 на фиг.4 являются такими же или по существу такими же, как зажимы 31, 32 на фиг.1, и при этом они расположены на расстоянии друг от друга для размещения двух качающихся элементов 204, 304 между ними и выполнены с возможностью перемещения и/или воздействуют в направлении, параллельном или по существу параллельном соответствующей плоскости W1, W2 качания.
Плоскости W1, W2 качания симметричны друг другу с противоположных сторон линии S соединения. Плоскости W1, W2 качания пересекаются друг с другом на линии пересечения (непоказанной), которая параллельна линии S соединения. По существу первый качающийся элемент 204 и второй качающийся элемент 304 размещены симметрично с противоположных сторон линии S соединения так, чтобы обеспечить приложение первого контактного усилия F1 и второго контактного усилия F2 к компонентам 91, 92 шины вдоль линии S соединения. В частности, вследствие наклонной или косой ориентации плоскостей W1, W2 качания первое контактное усилие F1 и второе контактное усилие F2 имеют составляющую, которая направлена в плоскостях W1, W2 качания или параллельно плоскостям W1, W2 качания и перпендикулярна к линии S соединения. Таким образом, компоненты 91, 92 шины сдавливаются вместе в боковом направлении Y, проходящем перпендикулярно к линии S соединения и в или параллельно плоскости Х соединения.
Таким образом, в то время как большие радиусы R1, R2 предотвращают выпучивание материала компонентов 91, 92 шины перед качающимися элементами 204, 304 вдоль или параллельно линии S соединения, наклонная ориентация указанных качающихся элементов 204, 304 вызывает сдавливание материала компонентов 91, 92 шины в боковом направлении Y. Сдавливание в указанном боковом направлении Y может улучшить соединение компонентов 91, 92 шины, в частности, когда между их передним концом LE и задним концом ТЕ имеется небольшой зазор. Качающиеся элементы 204, 304 предпочтительно расположены как можно ближе к линии S соединения или сходятся друг с другом с противоположных сторон линии S соединения для образования непрерывной или по существу непрерывной поверхности 243, 343 контакта рядом в точке Р контакта или вблизи точки Р контакта.
Фиг.5 показывает барабан 8 с периферийной поверхностью 80, предназначенной для обеспечения опоры для компонентов 91, 92 шины. Барабан 8 может образовывать или заменять опорный элемент 2 в первом варианте осуществления изобретения. Фиг.5 показывает качающийся элемент 4 и направляющую 5 качания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения при использовании вместе с указанным барабаном 1 для соединения компонентов 91, 92 шины на периферийной поверхности 80 указанного барабана 1. Зажимы 331, 332 или другие пригодные зажимные средства, такие как магнитные элементы на периферийной поверхности 80 барабана 8, предусмотрены для удерживания компонентов 91, 92 шины относительно периферийной поверхности 80 барабана 8. Качающийся элемент 4 выполнен с возможностью перемещения в направлении, параллельном аксиальному направлению барабана 8. Следовательно, линия S соединения на фиг.2А, 2В и 2С проходит параллельно аксиальному направлению барабана 8, и плоскость Х соединения представляет собой виртуальную плоскость, касательную к линии S соединения у периферийной поверхности 80 или рядом с периферийной поверхностью 80 барабана 8. Данный вариант осуществления изобретения демонстрирует то, что опорная поверхность 20 опорного элемента 2 необязательно должна быть плоской. Качающийся элемент 4 может быть использован для соединения переднего конца LE и заднего конца ТЕ слоя брекера на периферийной поверхности 80 барабана 8.
Качающийся элемент 4 может перемещаться по существу при качательном движении М над любой опорной поверхностью при условии, что компоненты 91, 92 шины, подлежащие соединению, опираются на указанную опорную поверхность вдоль линии S соединения. Предусмотрены различные опорные поверхности, включая конвейерные ленты, цепочные ремни, столы для прикатки, барабаны для сборки шин и т.д., но возможные опорные поверхности не ограничены вышеуказанными.
Кроме того, возможно даже то, что соединительное устройство 1 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения или дополнительное альтернативное соединительное устройство 201 в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения будут использоваться в перевернутом положении. В таком варианте осуществления соединительные устройства 1, 201 зеркально «отображаются» относительно плоскости Х соединения так, что опорный элемент 2 будет расположен над качающимся (-имися) элементом (-ами) 4, 204, 304. Компоненты 91, 92 шины могут удерживаться относительно опорного элемента 2 посредством магнитного притяжения или вакуумного присасывания. Опорный элемент 2 может образовывать часть манипулятора, например, перегрузочного устройства, который (-ое) мгновенно перемещает компоненты 91, 92 шины в место соединения на линии S соединения над качающимся элементом 4 для соединения посредством указанного (-ых) качающегося (-ихся) элемента (-ов) 4, 204, 304 и впоследствии перемещает компоненты 91, 92 шины от качающегося (-ихся) элемента (-ов) 4, 204, 304 после соединения компонентов 91, 92 шины.
Фиг.6 показывает дополнительное альтернативное соединительное устройство 401 в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения. Дополнительное альтернативное соединительное устройство 401 отличается от ранее рассмотренного первого варианта осуществления изобретения тем, что качающийся элемент 404 выполнен с дугообразным ведущим рельсом 447, который следует вдоль той же дуги, что и выпуклая поверхность 43 контакта, и/или является концентрическим относительно выпуклой поверхности 43 контакта. Дугообразный ведущий рельс 447 расположен у задней стороны и прикреплен к задней стороне дугообразного прижимного элемента 40 и, следовательно, показан только пунктирными линиями на фиг.6.
Кроме того, дополнительное альтернативное соединительное устройство 401 отличается от рассмотренного ранее первого варианта осуществления изобретения тем, что привод 6 качания заменен альтернативным приводом 406 качания, содержащим приводной элемент 460 в виде приводного башмака или каретки 461. Каретка 461 выполнена с приводными колесами 463, которые окружают дугообразный ведущий рельс 447 и/или входят в контактное взаимодействие с дугообразным ведущим рельсом 447 с противоположных сторон. Каретка 461 смонтирована на линейной направляющей 462, в частности, синхронизирующем ремне, с возможностью приведения ее в движение в направлении D движения вдоль дугообразного ведущего рельса 447. Приводные колеса 463 позволяют каретке 461 скользить и/или перемещаться по дугообразному ведущему рельсу 447 в направлении D движения. Аналогично каретке 61 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, каретка 461 выполнена с возможностью контактного взаимодействия с соответствующими концами 41, 42 и/или принудительного смещения соответствующих концов 41, 42 качающегося элемента 404 по направлению к плоскости Х соединения, когда привод 406 качания перемещается к указанным соответствующим концам 41, 42, в результате чего качательное движение М сообщается качающемуся элементу 404. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что данная альтернативная конфигурация качающегося элемента 404 и привода 406 качания может быть применена для каждого из ранее рассмотренных вариантов осуществления.
В завершение, первый компонент 91 шины и второй компонент 92 шины могут быть выполнены соответственно с задним концом ТЕ и передним концом LE, которые имеют форму, которая оптимизирована для соединения посредством соединительного устройства 1. В частности, передний конец LE и задний конец ТЕ могут быть выполнены со скошенными краями так, чтобы их можно было разместить внахлестку/с перекрытием на линии S соединения. В качестве дополнения или альтернативы передний конец LE и задний конец ТЕ могут быть предусмотрены с некоторым избыточным каучуковым материалом вдоль линии S соединения для заполнения любых зазоров между передним концом LE и задним концом ТЕ во время операции соединения.
Передний конец LE и задний конец ТЕ, подобные показанным, соединяются в одной и той же плоскости Х соединения. В альтернативном варианте один из компонентов 91, 92 шины может быть размещен в конфигурации с небольшим перекрытием относительно другого из компонентов 91, 92 шины. Однако это не влияет на функционирование вышеупомянутых соединительных устройств 1, 101, 201, 401.
Следует понимать, что вышеприведенное описание включено для иллюстрации функционирования предпочтительных вариантов осуществления и не предназначено для ограничения объема изобретения. Из вышеприведенного рассмотрения многие изменения будут очевидными для специалиста в данной области техники, при этом они, тем не менее, будут охватываться объемом настоящего изобретения.