專利名稱：生產(chǎn)具有精確簾線長度和張力的皮帶的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及向一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)敷設(shè)簾線的裝置和方法的技術(shù)，而更特指的是涉及生產(chǎn)具有精確簾線長度和簾線張力的彈性皮帶的裝置和方法。
傳統(tǒng)的向一旋轉(zhuǎn)卷筒敷設(shè)簾線的方法包括一個(gè)可塑性最小的卷筒，意味著卷筒的尺寸，特別是直徑和周長基本是恒定的。該卷筒可以是一個(gè)剛性的圓柱體。在這種情況下，簾線的長度是通過選擇具有正確周長的圓柱形卷筒來控制。其它卷筒不是圓柱形的，此處公開的本發(fā)明也適用于這樣的卷筒。
在某些先有技術(shù)的卷筒中，通過向卷筒表面敷設(shè)或從其上去除一層材料來調(diào)節(jié)其周長。其它卷筒具有徑向伸縮元件，形成一系列近似圓的弧。在所有這些中，簾線通過一導(dǎo)輪進(jìn)行敷設(shè)，在需量供給模式中，導(dǎo)輪根據(jù)實(shí)際盡可能精確地控制簾線的張力。卷筒每轉(zhuǎn)的簾線的長度取決于周長，因此也取決于圓柱體的制造公差。
卷筒經(jīng)常用于制造彈性皮帶產(chǎn)品，如汽車上用的牙輪皮帶和傳動(dòng)皮帶。大多數(shù)皮帶的設(shè)計(jì)還要求在簾線施加之前先在圓柱體上纏繞上其它皮帶材料層。這些材料的厚度、硬度和溫度偏差也可能影響簾線的長度。
本發(fā)明對(duì)簾線長度的控制與圓柱體的公差或下層材料無關(guān)。再者，本發(fā)明可以以極精確的方式控制簾線長度，精度可達(dá)到百萬分之三十。這在制造帶齒的牙輪皮帶時(shí)是非常重要的，在這樣的皮帶中，簾線長度的誤差可導(dǎo)致齒的誤嚙合和齒或皮帶的過早損壞。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用本發(fā)明制成的螺旋簾線結(jié)構(gòu)可以容易地從圓柱體上取下，而不會(huì)損失長度精度或破壞螺旋線結(jié)構(gòu)的尺寸。這使得包含簾線的皮帶可以在一個(gè)諸如輪胎模具的外模中，或在一個(gè)壓力機(jī)、旋轉(zhuǎn)固化裝置或組合式固化裝置中通過內(nèi)部壓力制成。由于卷筒的可收縮性，皮帶易于取下。使卷筒能收縮，釋放了簾線上的張力且提供了足夠的余量，從而使皮帶易于從卷筒上取下。
傳統(tǒng)情況下，牙輪皮帶是在其外表面上形成有與圓柱體的軸線平行的齒的圓柱模具上制造的。在圓柱體上布置有一層纖維、橡膠、塑料或其它柔性材料。簾線纏繞在此組件的外側(cè)。其它的材料可置于簾線上。皮帶通過在固化過程中從一薄膜施加徑向向內(nèi)的壓力而形成。最后產(chǎn)品通過將其軸向滑動(dòng)，使模具齒與皮帶齒脫離嚙合而取下，這個(gè)工藝過程可以用于制造帶軸向齒的皮帶或帶有單獨(dú)一組螺旋齒的皮帶，但它不適于交錯(cuò)的齒。如人字形、雙螺旋、或之字形齒，因?yàn)閹в羞@些形式齒的皮帶不能軸向滑動(dòng)脫離卷筒。
本發(fā)明使這類產(chǎn)品能用外模而不是用內(nèi)模來制造，而仍然保持簾線的長度精度。它還使這些產(chǎn)品能用扁平的組合模具制造，而同時(shí)保持簾線的長度精度。這兩種方法還均可使皮帶齒借助近似于垂直模具表面的運(yùn)動(dòng)而脫離模具。這使得交錯(cuò)齒的皮帶能從模具上取下。
本發(fā)明旨在提供一種新的改進(jìn)的生產(chǎn)具有精確簾線長度和張力的皮帶的方法，它設(shè)計(jì)簡單、使用效率高，而且克服了以前的困難和其它問題，同時(shí)提供更多的優(yōu)點(diǎn)更好的綜合結(jié)果。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明，提供了一種生產(chǎn)具有精確簾線長度和張力的皮帶的經(jīng)改進(jìn)的新方法。
本發(fā)明是一種利用齒輪傳動(dòng)供給絞盤將簾線以精確長度敷設(shè)到旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法和裝置。該齒輪傳動(dòng)供給絞盤測量和計(jì)量出卷筒的每周轉(zhuǎn)動(dòng)所選擇的簾線長度。所有適于纏繞的實(shí)際材料，包括線繩和鋼絲，都是有彈性或可拉伸的，所以對(duì)所敷設(shè)的簾線長度的精確描述也必須規(guī)定出測量其長度時(shí)簾線上的張力。供給絞盤的測量和計(jì)量精度受簾線進(jìn)出供給絞盤時(shí)其張力的影響。這就需要測量和控制簾線張力。出口張力由卷筒的膨脹來控制。入口張力通過張力控制絞盤來保持恒定，但任何能使入口張力保持精確的裝置都是適用的。在本公開文件中，出口簾線張力控制通過膨脹卷筒和張力傳感元件來實(shí)現(xiàn)，后者還部分地控制卷筒的膨脹。首先控制簾線長度，其次控制簾線張力的概念是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)。
例如，其它簾線纏繞機(jī)器采用簾線張力作為控制參數(shù)。當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，簾線的長度由卷筒的周長來決定，在本公開文件中，稱之為“需量供給”程序。簾線的長度取決于卷筒的周長和該周長的公差。無法精確地確定所敷設(shè)的簾線長度。
本文所公開的裝置的功能可以反過來(即簾線長度控制居次，而簾線張力控制為主)，且該裝置仍可為先有技術(shù)提供一些改進(jìn)和益處?？刂迫嵝员∧さ呐蛎浀呢?fù)載測量元件可以直接改作用來控制簾線的張力，而供給絞盤可用作精確的長度測量裝置，而不是測量和計(jì)量裝置。在供給絞盤處測出的長度隨后可用來控制卷筒膨脹，以得到所需的簾線的計(jì)量長度。
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種向一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)敷設(shè)簾線的裝置，該裝置包括一個(gè)調(diào)整簾線長度的絞盤；用于向絞盤提供簾線的供給裝置，把持和轉(zhuǎn)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的把持裝置；和將簾線從絞盤敷設(shè)到處于把持裝置上的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上的敷設(shè)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于向一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)敷設(shè)簾線的裝置還包括一位于供給裝置和敷設(shè)裝置之間的第一絞盤；以及一在第一絞盤和敷設(shè)裝置之間的第二絞盤。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，該敷設(shè)裝置包括一布設(shè)輪和一第二張力傳感器，該第二張力傳感器位于布設(shè)輪和第二絞盤之間。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種向一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上敷設(shè)簾線的方法，該方法包括的步驟有通過供給裝置向絞盤提供簾線；環(huán)繞絞盤將簾線定位，從而給簾線施以張力；將簾線供給到敷設(shè)裝置；和環(huán)繞旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)敷設(shè)簾線，該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與一卷筒裝置相連。該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)是可以膨脹的。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，該方法還包括該簾線根據(jù)所確定的規(guī)則系統(tǒng)強(qiáng)制喂入卷筒，其中上述規(guī)則系統(tǒng)是基于上述卷筒的形狀、周長和轉(zhuǎn)速的。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種將簾線精確敷設(shè)給轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒的裝置包括根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整卷筒周長的裝置。該調(diào)整裝置是安裝在卷筒的外表面上的可膨脹薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，該裝置還包括控制裝置，該裝置包括能根據(jù)測出的簾線張力的反饋控制輸入信號(hào)有選擇地使薄膜膨脹和收縮而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)卷筒周長的控制閥。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，該裝置包括控制裝置，該裝置包括一控制閥和張力控制裝置，其中張力控制裝置是一個(gè)電子齒輪傳動(dòng)的張力控制絞盤。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，用于將簾線布設(shè)于上述卷筒上的簾線布設(shè)裝置包括一簾線布設(shè)輪，它將徑向力與上述卷筒隔絕。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，皮帶可以在第一和第二皮帶輪上布設(shè)簾線。第一和第二皮帶輪相間隔一中心距離，該中心距離可以有選擇地進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制簾線中的簾線張力。第一和第二皮帶輪之間的中心距離可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，以在上述簾線強(qiáng)制供給到卷筒上的過程中控制簾線張力。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一個(gè)位置確定裝置，即一個(gè)編碼器，與使卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)和軸運(yùn)轉(zhuǎn)相連。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，一種將簾線精確地敷設(shè)到旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有，轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，該卷筒具有根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)卷筒周長的裝置，該裝置是一個(gè)安裝在上述卷筒的外表面上的可膨脹薄膜，以及將控制輸入信號(hào)傳送到調(diào)節(jié)上述卷筒的周長以保持所需的簾線張力的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種將簾線精確地敷設(shè)到旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有，轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，給上述卷筒供給簾線，在上述卷筒上布設(shè)簾線，以及，隔絕徑向力和周向力。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它能夠根據(jù)所確定的規(guī)定法則將簾線以已知的長度和張力敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上。這種敷設(shè)與旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和速度無關(guān)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它使用一精確供給絞盤，與一個(gè)精確控制進(jìn)出絞盤張力的裝置結(jié)合使用。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使用張力絞盤控制簾線進(jìn)入供給絞盤的張力。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其通過使旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與所纏繞的簾線徑向協(xié)調(diào)一致而控制自供給絞盤至旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的張力。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的利用測出的張力反饋信號(hào)在卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)其半徑，調(diào)節(jié)半徑以獲得所需的簾線張力的能力。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用剛性簾線布設(shè)輪，精確地控制簾線在卷筒上的位置，且將布設(shè)簾線所產(chǎn)生的徑向力與所需要的簾線張力所產(chǎn)生的力隔離開。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用牙輪皮帶和鏈條將簾線強(qiáng)制供給到在兩個(gè)或多個(gè)皮帶輪上旋轉(zhuǎn)的皮帶上。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其在簾線的強(qiáng)制供給過程中調(diào)節(jié)皮帶輪之間中心至中心距離以控制簾線張力的能力。
本發(fā)明其它一些益處和優(yōu)點(diǎn)在閱讀和理解下述詳細(xì)說明之后，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士將更加明顯。
附圖的簡要說明本發(fā)明可以利用某種部件和部件布置的實(shí)際形式。這些部件的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例將在說明書中詳細(xì)說明且在附圖中給出圖示，它也構(gòu)成本公開的一部分，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明裝置的透視圖，用于生產(chǎn)具有精確簾線長度的皮帶；以及，圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖，特點(diǎn)是有兩個(gè)皮帶輪而不是用單個(gè)卷筒。
本發(fā)明的詳細(xì)說明現(xiàn)在參見附圖，它的目的只是用于就本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例給出圖示，而不是用于限制本發(fā)明，圖1給出了一個(gè)用于向旋轉(zhuǎn)卷筒14敷設(shè)簾線12的裝置的透視圖。圖示的卷筒14為圓柱形，但是在此所公開的方法和裝置同樣適用于非圓柱形卷筒，而且這些也同樣處在權(quán)利要求所涉及的范圍內(nèi)。
為了方便，本發(fā)明的公開選用與本發(fā)明裝置有關(guān)的三個(gè)區(qū)域或跨段作為參考，其中簾線12處于張力下。在第一跨段12C中，簾線12處于張力T1下。第一跨段12C是簾線12自供給絞盤18至卷筒14的路徑。在第二跨段12B，簾線12處于張力T2下。第二跨段12B是簾線12自電子齒輪傳動(dòng)張力絞盤16至供給絞盤18的入口的路徑。在第三跨段12A，簾線處于張力T3下，第三跨段12A是簾線12自張力絞盤16至簾線12的供給源的路徑。
張力絞盤16是一個(gè)需量供給、張力控制裝置，它將簾線12上的張力從簾線路徑的第一段12A的張力T3改變?yōu)槁窂降牡诙?2B的張力T2。這種簾線張力的改變與裝置10在簾線路徑的第二段12B中以可變的簾線速度運(yùn)行同時(shí)發(fā)生。該可變的簾線速度由簾線12進(jìn)入供給絞盤18所需要的速度來確定。第二路徑段12B中的簾線張力借助傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的張力傳感器20測量。任何針對(duì)所述特定應(yīng)用場合根據(jù)聲學(xué)工程評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)所選擇的傳感器20將足以。該張力傳感器20控制張力絞盤16相對(duì)于供給絞盤18的速度，以補(bǔ)償?shù)诙窂蕉?2B中的任何長度變化和保持第二路徑段12B的張力T2處于所需的水平上。
張力絞盤16最好是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的，意指它取決于張力絞盤16和簾線12之間的摩擦系數(shù)和接觸弧。張力絞盤16還取決于T3和T2，它們均大于零，以便在T3和T2之間產(chǎn)生差異，T2對(duì)于T3的變化是相對(duì)獨(dú)立的，而且T2可以大于或小于T3。張力T3的允許值取決于所涉及皮帶的簾線12的特性和簾線的包封設(shè)計(jì)。張力T3的允許值可以根據(jù)所述幾種部件的尺寸按比例變化，從幾克到數(shù)百磅。
轉(zhuǎn)動(dòng)張力絞盤16的馬達(dá)22的控制系統(tǒng)可以利用張力傳感器20的反饋和來自供給絞盤編碼器24的位置和轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)精確控制張力T2。
供給絞盤18最好能適于將一根、兩根或更多的簾線12從具有上述特性的一條或多條類似的簾線路徑12B供入供給絞盤18。供給絞盤18最好具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，且類似于張力絞盤16，即它取決于簾線12和供給絞盤18之間的摩擦系數(shù)和接觸弧，且還取決于T2和T1，它們均大于零，以將簾線12從路徑的第二段12B推進(jìn)到路徑的第三部分12C。T1/T2的比值一般可處于0.05至20的范圍，且最好是0.5或2.0。且在裝置的操作過程中最好總是小于或大于1.0。
供給絞盤18最好具有已精確獲知其周長的圓柱狀外表面，當(dāng)簾線12與供給絞盤18接觸時(shí)它即落在該表面上。供給絞盤18與伺服馬達(dá)26相連接，它可向供給絞盤18施加順時(shí)針或逆時(shí)針的扭矩。這樣提供的扭矩具有足夠的大小使供給絞盤18和簾線12相對(duì)獨(dú)立于張力T2和T1沿通道12B、12C移動(dòng)一所需的供給距離。
供給絞盤18是電子齒輪傳動(dòng)的，所以可以控制簾線12的長度而不是其張力。換言之，供給絞盤18根據(jù)其長度對(duì)簾線12進(jìn)行“強(qiáng)制供給”，而不是根據(jù)簾線12上的張力對(duì)簾線12進(jìn)行“需量供給”。膨脹卷筒54控制簾線12的張力。
如果簾線12具有合適和均勻度高的彈性模數(shù)，則可以采用另一種將簾線12精確纏繞在旋轉(zhuǎn)表面上的方法。在這種情況下，用于對(duì)供給絞盤18進(jìn)行電子齒輪傳動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒的規(guī)則系統(tǒng)可以將在某些特定張力下的所需長度和由第三簾線跨段內(nèi)的負(fù)載檢測元件所感知的張力(張力T1)均考慮在內(nèi)。該規(guī)則系統(tǒng)可以對(duì)應(yīng)于在所需簾排布線張力下所需的長度，根據(jù)簾線的彈性模量調(diào)節(jié)實(shí)際張力T1下的實(shí)際敷設(shè)長度。這種方法取決于卷筒是否具有與簾線的彈性模量相似的彈性柔性，而且適用于調(diào)節(jié)范圍小的情況。這種方法可以免除對(duì)膨脹卷筒的需要。但是，該規(guī)則系統(tǒng)非常難于實(shí)施，而且簾線的實(shí)際模量可隨時(shí)變化，使這種方法不如在此所述的優(yōu)選方法更受青睞。
供給絞盤18與一編碼器24相連接，它能精確探測供給絞盤18的位置和轉(zhuǎn)動(dòng)，且因此可精確地測量簾線12自第二路徑段12B進(jìn)入第三路徑段12C的運(yùn)動(dòng)。
第三簾線路徑段12C自供給絞盤18延伸至簾線12所纏繞其上的卷筒14。包括在簾線路徑段12C內(nèi)的是每條通過12C段的簾線12的張力測量裝置28和至少一個(gè)簾線布設(shè)輪30。簾線布設(shè)輪30包括圓周槽72。每條圓周槽72可引導(dǎo)一根或多根簾線12到達(dá)卷筒14的圓周上。
簾線布設(shè)輪30、張力測量裝置28和供給絞盤18彼此相互間剛性聯(lián)結(jié)，形成一組件32，以保持第三簾線路徑段12C的長度恒定。組件32安裝在一徑向定位系統(tǒng)34上，以形成一徑向組件36，它可將簾線布設(shè)輪30的圓周精確定位在所需的距卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的徑向距離處。徑向定位系統(tǒng)34包括安裝在軸向定位系統(tǒng)38上的線性軸承或滑塊。該線性軸承只有一個(gè)自由度，即垂直于卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向上的直線運(yùn)動(dòng)。
徑向組件36安裝在軸向定位系統(tǒng)38上，該軸向定位系統(tǒng)可使徑向組件36平行于卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線運(yùn)動(dòng)。軸向定位系統(tǒng)38包括一支撐徑向定位系統(tǒng)34的線性軸承或滑塊。軸向定位系統(tǒng)38的線性軸承只有一個(gè)自由度，即平行于卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的直線運(yùn)動(dòng)。為了防止徑向定位系統(tǒng)34有任何在所不希望方向上的直線運(yùn)動(dòng)或繞任何軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，軸向定位系統(tǒng)38的強(qiáng)、韌、剛性要足夠。
徑向和軸向支撐系統(tǒng)34、38的組合運(yùn)動(dòng)確定了一個(gè)包含卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和簾線布設(shè)輪30的中心線的平面。這種布置形式能夠容易地控制簾線布設(shè)在卷筒14上的半徑。這些系統(tǒng)可以達(dá)到現(xiàn)在已知的控制張力以需量供給模式的簾線纏繞技術(shù)的精度。軸向和徑向支撐系統(tǒng)34、38的精度和韌性處于臨界值，使簾線布設(shè)裝置能將徑向力和周向力分隔開。
卷筒14與卷筒支撐軸42剛性地連接且隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，該卷筒支撐軸有連接至驅(qū)動(dòng)馬達(dá)44的第一端，因此馬達(dá)44使軸42和卷筒14轉(zhuǎn)動(dòng)。軸42的第二端80與卷筒14相連。軸42還與一精確測定上述卷筒位置的位置確定裝置相連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，該位置確定裝置是一編碼器46，它精確測量軸42和卷筒14的位置和轉(zhuǎn)動(dòng)。
軸42、徑向定位系統(tǒng)34和軸向定位系統(tǒng)38以傳統(tǒng)方式相連且協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，特別類似于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)機(jī)床，而軸42代表典型的轉(zhuǎn)動(dòng)軸“C”。這樣一個(gè)系統(tǒng)使軸42和軸向支撐38以某種方式同時(shí)運(yùn)動(dòng)，而使簾線布設(shè)輪30以螺旋或任何其它規(guī)定的路徑沿卷筒14的外圓周表面運(yùn)動(dòng)。
如果徑向定位系統(tǒng)34也控制為隨軸42和軸向定位系統(tǒng)38同時(shí)運(yùn)動(dòng)，則簾線布設(shè)輪30可以沿繞軸42轉(zhuǎn)動(dòng)的三維表面上任何可設(shè)定的路徑運(yùn)動(dòng)。該三維形狀可以是類似的纖維纏繞物體，例如圓環(huán)、輪胎、盤旋的空氣彈簧、帶螺旋或可變角度纏繞的圓柱狀空氣彈簧、胎邊設(shè)定葉片、輪胎固化葉片、壓力容器、或?qū)椡鈿さ取?br> 卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)由附接在卷筒支撐軸42上的編碼器46測量。供給絞盤18的轉(zhuǎn)動(dòng)由編碼器24測量?？刂葡到y(tǒng)(未示出)必須控制或卷筒14或供給絞盤18的轉(zhuǎn)速和角加速度，且必須包含由卷筒14和供給絞盤18所需的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所確定的規(guī)則系統(tǒng)。例如，在簾線12以恒定的螺旋節(jié)距纏繞在圓柱形卷筒14上的情況下，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)是一恒定的速比，使供給絞盤18上的簾線12的速度與在卷筒14上的適當(dāng)?shù)膹埩1下建立路徑12D所需的理論表面速度相匹配。
盡管控制供給絞盤18和卷筒14的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以用機(jī)械裝置，但是當(dāng)采用電子控制時(shí)，可以獲得更靈活且成本效益高的系統(tǒng)。編碼器24、46可以測出供給絞盤18和卷筒14相對(duì)運(yùn)動(dòng)或速度的誤差。傳統(tǒng)的馬達(dá)速度控制系統(tǒng)可以用來使馬達(dá)26、44保持正確的相對(duì)速度，但是控制相對(duì)速度可造成小的速度誤差的累積，它將導(dǎo)致位置誤差逐步加大。優(yōu)選速度控制系統(tǒng)是電子系統(tǒng)，且使用編碼器24、46來測量卷筒14和供給絞盤18的相對(duì)位置，且從而測出其相對(duì)位置的誤差。該優(yōu)選控制系統(tǒng)或?qū)︸R達(dá)26或?qū)︸R達(dá)44的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，故意制造出一個(gè)小的速度誤差，該誤差返回使小的位置誤差近似于零，防止造成小的位置誤差累積為不可接受的大的位置誤差。
卷筒14有一個(gè)簾線12沿簾線路徑12D纏繞其上的外表面86。在簾線12纏繞之前，幾層其它的皮帶材料50可以置于卷筒14上。這些材料層50可以包括分立的元件、片狀材料或預(yù)先敷設(shè)的纏繞簾線。卷筒和這些墊層50的周長必須至少足夠大到在簾線路徑段12C中保持所需的最小張力T1，而且還不得大于在路徑12C中保持允許的最大張力所需的周長。如果卷筒14和墊層50有足夠精確的尺寸，或有可壓縮性或可塑性，使張力T1處于可接受的公差范圍內(nèi)，則卷筒14可是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的。
為在控制張力T1方面獲得較高的精度，卷筒14可包括周向裝置，用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)卷筒14的周長。在優(yōu)選實(shí)施例中，該周向裝置是一層半徑可調(diào)的材料54。該層材料54的優(yōu)選結(jié)構(gòu)包括附接在卷筒14的剛性結(jié)構(gòu)上的柔性薄膜54，在卷筒14和薄膜54之間形成一液體密封的空腔。液體通過控制裝置引入薄膜54，以控制卷筒14的周長。在優(yōu)選實(shí)施例中，該控制裝置是一個(gè)控制閥58，它能使該薄膜54徑向膨脹，從而將處理過程中的皮帶的襯墊層50的半徑或周長調(diào)節(jié)到獲得所需張力T1的期望值。張力絞盤16控制進(jìn)入供給絞盤18的張力，而供給絞盤18之外的張力則由膨脹薄膜50控制。簾線路徑12C中的張力傳感器28可以用作控制系統(tǒng)的反饋元件，該控制系統(tǒng)利用閥門58調(diào)節(jié)卷筒14和薄膜54之間空腔內(nèi)的液體量。
在控制張力T1方面的又一改進(jìn)是通過將簾線布設(shè)輪30準(zhǔn)確定位于所需的簾線布設(shè)半徑上而取得的，因此伴隨著布設(shè)簾線而產(chǎn)生的徑向力由簾線布設(shè)輪30、定位系統(tǒng)34、38和機(jī)器的框架來支撐。這使得張力T1只取決于周向力。
上述卷筒14和薄膜54為在卷筒14上制成的牙輪皮帶提供的長度調(diào)節(jié)非常小?？梢詫⒕哂胁煌霃降木硗?4附接到卷筒支撐軸42，來制造多種長度或周長的牙輪皮帶。制造長的牙輪皮帶，卷筒14的直徑和重量必須大。
參見圖2，圖中公開了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。人們經(jīng)常需要制造各種長度的皮帶，一些是較長的皮帶，在卷筒14上沒有很多存余量。圖2給出一種機(jī)器，它具有兩個(gè)支撐皮帶輪或鏈輪14A和14B的平行軸42A和42B，它們設(shè)置在特定的中心距E下，以制造不同長度的牙輪皮帶。牙輪皮帶環(huán)繞在皮帶輪14A、14B上，帶長由一個(gè)皮帶輪14A或14B的周長加上兩倍的皮帶輪14A、14B之間的中心距E來決定。
前述的強(qiáng)制供給系統(tǒng)可以適用于這樣一種制造設(shè)備，只要皮帶的運(yùn)動(dòng)可以得到精確測量。由于皮帶的下層結(jié)構(gòu)不再與卷筒連接(見圖1)，該位置不能通過探測皮帶輪14A、14B或軸42A、42B轉(zhuǎn)動(dòng)的位置來測量。在皮帶輪14A、14B上的鏈輪64上運(yùn)轉(zhuǎn)的導(dǎo)鏈或牙輪皮帶62可用來導(dǎo)引簾線12的端頭在一已知位置環(huán)繞皮帶輪14A、14B。張力T1或通過改變皮帶輪14A、14B的中心距E，或通過使其中一個(gè)皮帶輪14A或14B如上所述具有可膨脹的薄膜54(見圖1)來調(diào)節(jié)。
在采用膨脹薄膜54的情況下，當(dāng)然還將使用如上所述的控制系統(tǒng)。隨著中心距E的調(diào)節(jié)，導(dǎo)帶或鏈條62必須改變長度。這可以通過適當(dāng)選擇皮帶的彈性模量或通過利用齒壓力角，使皮帶或鏈62能改變在鏈輪64上的有效半徑來實(shí)現(xiàn)。(皮帶或鏈的“齒壓力角”是鏈輪自鏈輪中心穿過齒接觸點(diǎn)的徑向線和齒接觸點(diǎn)處的法線之間的夾角。如果這些線是垂直的，該壓力角為零，且皮帶和鏈輪之間的力僅僅是切向的。皮帶可以在正交沒有徑向分量的情況下傳遞扭矩。當(dāng)壓力角大于零時(shí)，皮帶和鏈輪之間的正交力包含徑向分量，它可推動(dòng)皮帶徑向向外。這種向外的運(yùn)動(dòng)使皮帶即使在鏈輪的中心距有少量改變時(shí)皮帶也以一恒定的圓周長度操作。)該控制系統(tǒng)將利用來自負(fù)載檢測元件28的反饋來控制薄膜的膨脹，且從而控制簾線張力。如果簾線張力通過改變中心距E來控制，負(fù)載檢測元件28將向中心距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)提供反饋，且進(jìn)而控制簾線張力。
本發(fā)明已參照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明。顯然，對(duì)于其它一些人士，在閱讀和理解了說明書的基礎(chǔ)上，將會(huì)進(jìn)行一些改進(jìn)和替代。本申請人意在也包括這些改進(jìn)和替代，因?yàn)樗鼈円蔡幵谒綑?quán)利要求或等效條款的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用于將簾線精確地敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置包括一旋轉(zhuǎn)卷筒且其特征在于根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)上述卷筒的周長的周向裝置，上述周向裝置附接在上述卷筒上；和，用于控制上述卷筒的上述周向裝置的控制裝置，上述控制裝置能夠讀取上述簾線上的張力且將上述控制輸入信號(hào)傳遞到上述周向裝置，調(diào)節(jié)上述卷筒的周長，以保持所需的簾線張力。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，上述周向裝置是一個(gè)安裝在上述卷筒的外表面上的可膨脹薄膜。
3．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該簾線根據(jù)規(guī)定的規(guī)則系統(tǒng)強(qiáng)制供入上述卷筒。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，上述規(guī)則系統(tǒng)基于上述卷筒的形狀、周長和轉(zhuǎn)速。
5．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，上述控制裝置包括一個(gè)控制閥，上述控制閥能夠根據(jù)所測得的簾線張力的反饋控制輸入信號(hào)通過有選擇地膨脹或收縮上述薄膜，對(duì)上述周向裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
6．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，上述控制閥接收與簾線張力有關(guān)的反饋信號(hào)。
7．一種用于將簾線精確敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置包括一旋轉(zhuǎn)卷筒且其特征在于用于給上述卷筒供應(yīng)簾線的供給裝置，上述簾線向上述卷筒的上述供給是根據(jù)一個(gè)規(guī)則系統(tǒng)進(jìn)行的。
8．如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，簾線通過一個(gè)基于簾線長度的規(guī)則系統(tǒng)提供給卷筒。
9．一種用于將簾線精確地敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置的特征在于一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，上述卷筒具有根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)上述卷筒的周長的周向裝置；一個(gè)供給絞盤，上述供給絞盤測量和控制簾線長度；和，張力控制裝置，用于精確控制簾線進(jìn)、出上述供給絞盤的張力。
10．如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，上述供給控制裝置是一個(gè)簾線長度供給控制絞盤。
11．如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，上述供給控制裝置是一電子齒輪傳動(dòng)的控制裝置。
12．一種用于將簾線精確地敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置的特征在于一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，上述卷筒具有根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)上述卷筒的周長的周向裝置；和，一個(gè)簾線布設(shè)裝置，用于將簾線布設(shè)在上述卷筒上。
13．如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，上述簾線布設(shè)裝置包括一個(gè)簾線布設(shè)輪。
14．如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，上述簾線布設(shè)輪將徑向力與上述卷筒隔離開。
15．如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，上述簾線布設(shè)輪將徑向力與周向力隔離開。
16．一種用于將簾線精確地敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置的特征在于第一和第二皮帶輪，一條在上述第一和第二皮帶輪上旋轉(zhuǎn)的皮帶；和，一強(qiáng)制供給裝置，用于將簾線強(qiáng)制供給到上述第一和第二皮帶輪上。
17．如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，上述強(qiáng)制供給裝置包括一個(gè)供給絞盤，上述供給絞盤根據(jù)利用簾線長度的規(guī)則系統(tǒng)進(jìn)行操作。
18．如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，上述強(qiáng)制供給裝置還包括一個(gè)徑向定位系統(tǒng)；和一個(gè)軸向定位系統(tǒng)。
19．如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，上述第一和第二皮帶輪之間的中心距可有選擇地進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制簾線內(nèi)的張力。
20．如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，上述第一和第二皮帶輪之間的中心距在上述簾線強(qiáng)制供給到上述第一和第二皮帶輪的過程中可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以控制簾線張力。
21．一種用于將簾線敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置包括一具有第一端和第二端的軸，一連接到上述軸的上述第一端的傳動(dòng)馬達(dá)，一連接到上述軸的上述第二端的卷筒，上述裝置的特點(diǎn)是一定位裝置，上述定位裝置與上述軸、馬達(dá)和卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)聯(lián)接，且能夠精確確定上述卷筒的位置；和，一供給絞盤，上述供給絞盤是電子齒輪傳動(dòng)的，上述電子齒輪傳動(dòng)是與上述定位裝置協(xié)調(diào)的。
22．如權(quán)利要求21所述的裝置，其中，上述定位裝置是一個(gè)編碼器。
23．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，上述卷筒是非圓柱形的。
24．一種將簾線精確地敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括以下步驟轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，上述卷筒有根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)上述卷筒的周長的周向裝置；測量簾線內(nèi)的張力；和將上述控制輸入信號(hào)傳送到上述周向裝置，調(diào)節(jié)上述卷筒的周長，以保持所需的簾線張力。
25．如權(quán)利要求24所述的方法，其中，上述周向裝置是一個(gè)安裝于上述卷筒的外表面上的可膨脹薄膜。
26．如權(quán)利要求24所述的方法，它還包括的步驟有將該簾線根據(jù)規(guī)定的規(guī)則系統(tǒng)強(qiáng)制供入上述卷筒。
27．一種將簾線精確地敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒；和用一供給絞盤將簾線供給到上述卷筒；和利用上述電子齒輪傳動(dòng)的供給絞盤控制簾線的長度。
28．一種將簾線精確地敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒；將簾線供給到上述卷筒；將簾線布設(shè)到上述卷筒上；和，將徑向力與周向力隔離開。
29．一種將簾線精確地敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒；和根據(jù)取決于簾線長度的規(guī)則系統(tǒng)，將簾線強(qiáng)制供給到上述卷筒上。
30．一種將簾線精確地敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，上述卷筒在第一和第二皮帶輪上轉(zhuǎn)動(dòng)；和有選擇地調(diào)節(jié)第一和第二皮帶輪之間的中心距，以控制簾線內(nèi)的簾線張力。
31．如權(quán)利要求30所述的方法，其中，上述方法還包括將簾線根據(jù)取決于簾線長度的規(guī)則系統(tǒng)強(qiáng)制供給到上述卷筒上；和調(diào)節(jié)上述中心距的步驟是可以在上述簾線強(qiáng)制供給到上述卷筒過程中動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的，以控制簾線中的簾線張力。
32．一種用于將簾線精確地敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置包括一旋轉(zhuǎn)卷筒且其特征在于一徑向定位系統(tǒng)，用于使上述裝置能相對(duì)于上述卷筒徑向運(yùn)動(dòng)；一軸向定位系統(tǒng)，用于使上述裝置能相對(duì)于上述卷筒軸向運(yùn)動(dòng)；和控制裝置，用于協(xié)調(diào)上述徑向定位系統(tǒng)和上述軸向定位系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。
33．一種用于將簾線精確地敷設(shè)于一旋轉(zhuǎn)卷筒上的裝置，上述裝置的特征在于一供給絞盤，上述供給絞盤能控制敷設(shè)到上述卷筒上的上述簾線的長度。
34．如權(quán)利要求33所述的裝置，其中，上述供給絞盤置于一張力控制絞盤和上述卷筒之間。
35．如權(quán)利要求33所述的裝置，其中，該簾線根據(jù)規(guī)定的規(guī)則系統(tǒng)強(qiáng)制供給到上述卷筒上，上述規(guī)則系統(tǒng)基于簾線的長度。
36．如權(quán)利要求33所述的裝置，其中，上述裝置還包括張力控制裝置，用于精確控制進(jìn)、出上述供給絞盤的簾線的張力。
37．如權(quán)利要求36所述的裝置，其中上述卷筒還包括周向裝置，用于根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)上述卷筒的周長。
38．一種將簾線精確地敷設(shè)到一旋轉(zhuǎn)卷筒上的方法，上述方法包括的步驟有控制簾線的長度。
39．如權(quán)利要求38所述的方法，其中，控制簾線長度的上述步驟利用供給絞盤實(shí)施。
40．如權(quán)利要求38所述的方法，其中，控制簾線長度的上述步驟用簾線長度規(guī)則系統(tǒng)實(shí)施。
41．如權(quán)利要求38所述的方法，其還包括以下步驟轉(zhuǎn)動(dòng)一卷筒，上述卷筒有一周向裝置，根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)上述卷筒的周長；測量簾線內(nèi)的張力；和將上述控制輸入信號(hào)傳送到上述周向裝置，調(diào)節(jié)上述卷筒的周長，以保持所需的簾線張力。
42．如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，上述張力控制裝置是一張力控制絞盤。
43．如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，上述供給控制裝置是一電子齒輪傳動(dòng)裝置，所以第一軸的相對(duì)角位置通過小速比誤差連續(xù)校正。
全文摘要
一種利用以簾線長度,而不是簾線張力,作為控制參數(shù)將簾線(12)以精確長度敷設(shè)到旋轉(zhuǎn)卷筒(14)上的方法和裝置。該裝置包括一個(gè)卷筒(14),它帶有安裝在卷筒(14)的外表面上的可膨脹薄膜(54)。該薄膜(54)通過控制閥(58)和壓力液體源有選擇地膨脹,以根據(jù)控制輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)卷筒(14)的周長。該控制輸入讀取所纏繞簾線(12)的張力。簾線(12)根據(jù)所規(guī)定的基于卷筒形狀、周長和轉(zhuǎn)動(dòng)速度的規(guī)則系統(tǒng),而不是通過簾線(12)的需量供給,強(qiáng)制供給到卷筒(14)上。該裝置包括一電子齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)制供給控制絞盤(18)。該裝置還包括一將徑向力與周向力隔離的簾線布設(shè)輪(30)。本發(fā)明的第二實(shí)施例包括在簾線(12)敷設(shè)的同時(shí)于第一和第二皮帶輪(14A、14B)上轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶。第一和第二皮帶輪(14A、14B)間的中心距可有選擇地進(jìn)行調(diào)節(jié),以控制簾線(12)內(nèi)的簾線張力。
文檔編號(hào)B29D29/00GK1209090SQ96180010
公開日1999年2月24日 申請日期1996年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月15日
發(fā)明者D·B·吳德 申請人:固特異輪胎和橡膠公司