CN103459088B

CN103459088B - 平衡打磨工具以及打磨方法

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Publication number: CN103459088B
Application number: CN201180069606.5A
Authority: CN
Inventors: M·L·伊科诺莫夫; C·E·扎拉克; A·T·谢布利
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA; Michelin Recherche et Technique SA France
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: BR112013024273A2; US9352438B2; RU2552813C2; CN103459088A; RU2013148545A; WO2012134489A1; US20140017979A1

Abstract

主题发明的示例性实施例包括涉及通过打磨工具来平衡打磨轮胎表面的方法和设备。这种打磨工具可以包括一对反向旋转的从动打磨构件，所述打磨构件中的每一个都具有大体侧向延伸跨过工具的旋转轴线，打磨构件沿工具侧向方向间隔开期望的距离，打磨构件中的每一个都具有由至少一个外径限定的打磨表面，打磨表面相对于打磨构件的旋转轴线轴向地延伸，其中打磨构件中的每一个都具有每个打磨构件布置于其上的轴，所述轴中的每一个都适于由驱动源来驱动。该工具还包括主体，每个轴和打磨构件都附接至该主体。

Description

平衡打磨工具以及打磨方法

技术领域

本发明总体涉及用于打磨轮胎表面的方法和设备，并且在具体情况下，涉及用于在准备将轮胎用于轮胎修复和补丁施加的过程中打磨轮胎表面的方法和设备。

背景技术

打磨轮胎表面以从其去除期望的材料是众所周知的。例如，可以沿轮胎胎面执行打磨操作，例如以改进轮胎性能或准备将轮胎用于翻新。可以例如通过改进锥度来改进性能。在执行翻新操作的过程中，执行打磨操作从而大体去除预先存在的胎面的大部分，以准备轮胎胎体用于接收新的胎面。

通过进一步的例子，在准备施加轮胎补丁以修复轮胎的受损部分的过程中打磨轮胎内部表面是已知的。在准备将轮胎用于接收轮胎补丁的过程中，轮胎的相应表面被准备以改进补丁粘附性并且提供相对于轮胎的期望的布置。在某些情况下，表面被简单地清理和/或使表面变得粗糙来改进粘附性。在其它情况下，期望从轮胎去除足够的材料以形成用于接收轮胎补丁的凹入区域。该区域被称为补丁接收区域。在去除材料以用于形成补丁接收区域的过程中，通常期望控制材料的去除，以确保实现特定的深度。例如，可能期望保证任何增强件（即，织物、帘线、链等）都不会被去除过程损坏。此外，可能期望达到特定深度，以暴露特定层或材料，或者以其它方式仅仅达到任何其它期望的深度。

目前，当执行根据手动方法的打磨操作时，操作者自由地利用不受约束的打磨工具来从轮胎去除材料。在执行这种操作的过程中，操作者必须不仅控制工具沿表面在所有方向上的位置，而且还必须对这种材料的连续去除进行监测以实现期望的深度。对于当使用具有两个旋转摩擦构件的摩擦装置时的手动或自动应用中更复杂的事情而言，在不得不使打磨工具平移跨过轮胎表面而同时两个打磨构件都沿相同方向旋转而阻挡这种平移时操作者可能承受额外的负担。因此，存在对更好地控制轮胎的打磨以及作用在打磨工具上的力的需要。

发明内容

本发明的特定实施例包括用于执行打磨操作的改进的方法和设备。这种设备的特定实施例包括打磨装置，该打磨装置包括一对反向旋转的从动打磨构件，所述打磨构件中的每一个都具有大体侧向延伸跨过该装置的旋转轴线，打磨构件沿装置的侧向方向间隔开期望的距离，打磨构件中的每一个都具有环形打磨表面。这种设备还可以提供打磨构件中的每一个都适于由驱动源沿相反的旋转方向驱动。

本发明的特定实施例包括用于打磨轮胎表面的方法。这种方法可以包括提供轮胎的步骤，该轮胎具有：一对沿轮胎的旋转轴线轴向地间隔开的胎圈；在每对胎圈之间延伸的暴露外表面，该暴露外表面或暴露外部表面包括围绕轮胎的旋转轴线环形地延伸的胎面表面；以及暴露内表面或暴露内部表面，该暴露内表面或暴露内部表面在每对胎圈之间并且围绕轮胎的旋转轴线环形地延伸，该暴露内表面与外表面间隔开轮胎的厚度。这种方法还可以包括提供打磨装置的步骤，该打磨装置包括：一对反向旋转的从动打磨构件，所述打磨构件中的每一个都具有大体侧向延伸跨过该装置的旋转轴线，打磨构件沿该装置的侧向方向间隔开期望的距离，打磨构件中的每一个都具有环形打磨表面；打磨构件中的每一个都适于由驱动源沿相反的旋转方向驱动。此外，这种方法可以包括使用打磨工具从轮胎表面打磨材料的步骤。

通过下文对如附图中所示的本发明的特定实施例的更详细的描述，本发明的上述和其它的目的、特征以及优点将变得显而易见，在附图中，相似的附图标记代表本发明的相似部件。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的与轮胎表面相接合的打磨装置的主视图；

图1A是图1的打磨装置的俯视图；

图1B是如从图1A的线1B-1B向外观察到的、图1的打磨装置的带有相关联的引导件的打磨构件的内侧视图；

图2是根据本发明的第二示例性实施例的打磨装置的主视图；

图3是根据本发明的第三示例性实施例的打磨装置的前局部剖视图；

图3A是如从图3的线3A-3A向外观察到的、图3的打磨装置的具有相关联的齿轮的打磨构件的内侧视图；

图4是根据本发明的第四示例性实施例的具有差速器的打磨装置的前局部剖视图；

图4A是沿图4的线4A-4A截取的差动齿轮的局部剖面侧视图；

图4B是沿图4的线4B-4B截取的制动器和速度传感器的局部剖面侧视图；

图5A是根据本发明的实施例的打磨构件的主视图，该打磨构件包括从环形构件延伸的切割刀片，该打磨构件设置有沿图6的打磨模板的引导件；

图5B是图5A的打磨构件的侧视图。

图6是根据本发明的示例性实施例的打磨模板的前透视图，该打磨模板包括具有可变厚度并且侧向间隔开以提供开口的多个附接纵向构件，打磨构件延伸到所述开口中以与轮胎表面相接合；

图7是根据本发明的示例性实施例的用于与任何装置以及任何驱动源、动力源、和/或装置的传感器可操作地连接的可编程逻辑控制器的前透视图；以及

图8是根据本发明的实施例的图1的打磨装置的前透视图，该打磨装置沿打磨模板布置以从轮胎内部表面打磨材料，其中仅示出了环形轮胎的一部分。

具体实施方式

本发明的特定实施例提供了一种具有一对打磨构件（即，双头打磨工具）的打磨装置（或者在本文中也被称为“工具”），这一对打磨构件反向旋转以大体平衡如由工具在旋转打磨构件在打磨操作期间与轮胎表面相接合时所产生的作用在工具上并且最终作用在操作者上的打磨力。所述操作者可以包括用户（即，人员）或机器，其中所述机器可以是自动或部分自动的。当采用使用两个或多个沿相同方向被驱动的旋转打磨构件的打磨工具时，这种旋转在使工具平移跨过目标表面时对操作者施加显著的力。为了大体抵消或减小这些作用在用户或机器上的力，本发明提供了反向旋转的打磨构件（例如，打磨头、盘、或轮），其中一个沿第一方向（例如，顺时针）旋转并且另一个沿相反方向（例如，逆时针）旋转，以在打磨操作期间平衡打磨力。打磨大体暗示磨削、抛光、或切割操作，例如以从暴露的轮胎表面去除材料。本发明的特定实施例包括打磨轮胎表面的方法。在更具体的实施例中，所述方法包括为准备施加新的胎面以用于翻新操作而打磨轮胎的胎面。在另一个具体实施例中，所述方法包括打磨内部表面以用于轮胎修复操作，并且还可以包括形成轮胎补丁接收区域。

这种用于打磨轮胎表面的方法可以包括提供一种轮胎，该轮胎具有：沿轮胎的旋转轴线轴向间隔开的一对胎圈；在每对胎圈之间延伸的暴露外表面，该暴露外表面或暴露外部表面包括围绕轮胎的旋转轴线环形地延伸的胎面表面；以及在每对胎圈之间并且围绕轮胎的旋转轴线环形地延伸的暴露内表面或暴露内部表面，暴露内表面与外表面间隔开轮胎的厚度。打磨操作可以在以任何形状、尺寸、和设计为特征的任何期望的轮胎的任何表面上执行。在特定实施例中，打磨操作沿轮胎内部表面执行，以准备轮胎表面用于接收轮胎修复补丁。总体而言，轮胎具有环面形状，其中环面的外径是大体平坦的以形成环形轮胎胎面。沿着该环面的内径是在轴向偏置的胎圈对之间延伸的环形开口。环形开口提供进入环形轮胎内部腔的路径，该环形轮胎内部腔在轮胎被安装在轮辋上时形成增压室。内衬内部室的轮胎表面在本文中被称为轮胎内部表面。为了准备将轮胎内部表面用于修复，打磨工具首先被插入到环形开口中，以最终进入轮胎的内部腔。一旦处于内部腔中，则工具就可以被用于从轮胎内部表面去除任何材料以准备轮胎以用于接收轮胎补丁或任何其它的修复材料。在其它实施例中，该工具可以被用于打磨轮胎的任何其它的表面，其中包括胎面区域，以在翻新操作期间准备轮胎以用于接收新的胎面。在这种操作期间，胎面被基本去除以提供用于接收新的胎面的轮胎胎体。在其它实施例中，根据本文中所描述的方法和设备的打磨方法可以在与轮胎相关的任何表面上执行，其中包括任何内部或外部表面或者与轮胎相关或不相关的任何其它的表面。

这种方法还可以包括提供打磨工具的步骤，该打磨工具包括一对反向旋转的从动打磨构件，打磨构件中的每一个都具有大体侧向延伸跨过该工具的旋转轴线，打磨构件沿该工具的侧向方向间隔开期望的距离，打磨构件中的每一个都具有环形打磨表面，该打磨构件中每一个适于由驱动源驱动。在特定实施例中，打磨构件中的每一个都沿旋转轴可操作地布置。在进一步的实施例中，每个旋转轴都可操作地附接至主体。下文特别参照与本文一起提供的示例性附图进一步讨论了打磨工具的各个实施例。应当理解，所提供和讨论的附图仅仅是处于本发明的范围内的打磨工具的任何可能的变型的示例，并且不是对属于本发明的范围内的其它实施例的穷尽。此外，应当理解，打磨工具（即，装置）可以形成手动工具（即，至少部分地由用户手动操作）或者形成了自动或部分自动的机器的一部分的工具。在其它变型中，本文中所描述的工具形成了用于机器或工具的附接部，例如旋转手动工具（例如可以为电驱动或气动驱动）。在任何情况下，打磨构件都适于由产生驱动力的驱动源来驱动，例如电机。驱动力的传递可以通过本领域普通技术人员已知的任何传动装置来实现。例如，可以通过旋转轴（大体示于附图中）、齿轮、或带、或者其任何组合来实现驱动力的传递。

在特定实施例中，打磨工具包括一对转矩传感器，每对中的一个传感器都沿与所述一对打磨构件中的一个打磨构件相关联的驱动系统布置于特定位置处并且提供传感器输出信号，该传感器输出信号为在特定位置处进行操作的转矩的函数。在进一步的实施例中，打磨工具包括一对转速传感器，每对中的一个传感器都沿一对打磨构件中的一个打磨构件相关联的驱动系统布置于特定位置处并且提供传感器输出信号，该传感器输出信号为在特定位置处进行操作的转速的函数。工具可以包括一对转矩传感器和一对转速传感器二者。在特定变型中，提供转矩传感器和/或转速传感器以分别测量打磨构件的相应的转矩和/或转速或者被传递至打磨构件的旋转力的转矩和/或转速。测量转矩和/或转速允许用户或操作者控制或平衡在打磨操作期间由打磨构件的旋转而产生的力。可以通过使用控制器来手动或自动执行这些监测、测量和控制操作，该控制器包括处理器和存储可被该处理器读取的指令的存储装置。用户可以在操作工具期间提供指令或输入，或者输入或指令可以是在操作工具之前预先确定且存储在存储装置中以结合可编程逻辑控制器提供自动操作。在特定实施例中，打磨工具还包括布置于驱动源与打磨构件中的每一个之间的差速器。该差速器可以包括本领域内普通技术人员已知的任何差速器，例如开式差速器或滑动差速器。在特定实施例中，制动器a也可以布置于差速器与每个打磨构件之间，以使较快的打磨构件减慢并且由此增大施加于每个打磨构件的转矩。

这种方法还可以包括使用打磨工具从轮胎的内部表面打磨材料的步骤。如上文所讨论，在特定实施例中，打磨工具被用于从轮胎内部表面去除材料，该轮胎内部表面大体包括在胎圈之间以及胎面下方延伸的轮胎表面。然而，打磨工具可以用于打磨其它表面，其中包括轮胎的外部表面或者与任何期望的目的相关的表面。

这种方法可以另外包括以下步骤：从沿一对打磨构件中的一个打磨构件的驱动系统布置于特定部位的传感器中的每一个接收信号以测量转矩，该信号由传感器产生的作为在特定部位进行操作的转矩的函数；计算测量到的每个驱动系统的转矩之间的差量；以及调节指令以用于在测量到的差量超过目标最大可允许转矩差量的情况下，调节驱动源对中的一个或多个驱动源的转矩，从而减小测量到的转矩之间的差量至等于或小于目标最大可允许转矩差量的差量。一个期望的结果是减小在打磨操作期间作用在工具上并且因此作用在操作者上的力。因此，可以确定目标最大可允许（即，期望的）转矩差量，其中该目标最大可允许转矩差量可以被存储在计算机可读存储器内或者由操作者输入。尽管在特定实施例中，目标最大可允许转矩差量可以为零或接近零，但是在其它实施例中，目标最大可允许转矩差量可以允许对于用户或操作者而言可接受的最小（即，小）量的转矩差量存在。作为响应，为了实现期望的转矩差量，来自相关驱动源的输出转速或动力增大或减小以获得期望的目标差量。因此，在特定实施例中，这些方法包括确定（或测量）每个打磨构件的或相关驱动系统的任何部分的同时发生的转矩的步骤，该步骤可以基于接收到的信号。在特定实施例中，这些已确定的转矩可以被用于在计算步骤中计算所获得的差量。已确定的转矩还可以被用于调节步骤，由此这种转矩可以增大或减小以获得期望的目标差量。在特定实施例中，接收信号、计算差量、以及调节转矩差量的步骤通过被布置成与打磨工具可操作地通讯的可编程逻辑控制器自动或半自动地执行。在备选实施例中，这种步骤可以完全或部分地手动执行。

这种方法还可以包括以下步骤：从沿一对打磨构件中的一个打磨构件的驱动系统布置于特定部位的传感器中的每一个传感器接收信号以测量转速，该信号由传感器作为在特定部位进行操作的转速的函数而产生；计算测量到的每个驱动系统的转速之间的差量；以及调节指令以用于在计算出的差量超过目标最大转速差量的情况下，调节驱动源对中的一个或多个驱动源的转速，从而减小测量到的转速之间的差量至等于或小于目标最大可允许转速差量的差量。如上所述，本发明的期望结果是减小在打磨操作期间作用在工具上并且因此作用在操作者上的力。因此，可以确定目标最大可允许（即，期望的）转速差量，其中该目标最大可允许转速差量可以存储在计算机可读存储器内或者由操作者输入。尽管在特定实施例中，目标最大可允许转速差量可为零或接近零，但是在其它实施例中，目标最大可允许转速差量可以允许对用户或操作者而言可接受的最小（即，小）量的转速差量的存在。最为响应，为了实现期望的速度差量，来自相关驱动源输出转速或功率增大或减小，以获得期望的目标差量。因此，在特定实施例中，这些方法包括确定（或测量）每个打磨构件的或相关驱动系统的任何部分的同时发生的转速的步骤，该步骤可以基于接收到的信号。在特定实施例中，这些已确定的速度可以被用于在计算步骤中计算所获得的差量。已确定的速度还可以被用于调节步骤，由此这种速度可以增大或减小以获得期望的目标差量。在特定实施例中，接收信号、计算差量、和调节转速差量的步骤可以通过与打磨工具可操作地通讯的可编程逻辑控制器来执行。因此，该可编程逻辑控制器可以自动或半自动地执行步骤。在其它实施例中，代替采用可编程逻辑控制器，这些步骤可以完全或部分地由用户手动执行。在进一步的实施例中，调节转速的步骤包括造成与较快的旋转打磨构件相关联的制动器使较快的旋转打磨构件的转速降低。确定较快的旋转构件可以通过测量每个打磨构件的同时发生的旋转并且根据其确定哪个打磨构件旋转得更快来执行。这些步骤可以在计算步骤内执行，或者独立于计算步骤执行。代替使用制动器，可以采用滑动差速器或任何其它已知的差速器来调节任何打磨构件的转速。

可以采用这种方法用于打磨工具的手动或自动平移。下文更详细地讨论了用于执行这种方法的打磨工具的示例性实施例。

打磨工具10的示例性实施例示于图1至3A中。打磨工具10大体包括一对反向旋转（即，相反地旋转）从动打磨构件12A、12B，所述打磨构件中的每一个都与驱动源操作性连通。如本文中所使用的“反向旋转”的意思是打磨构件沿相对或相反的方向旋转。例如，打磨构件中的一个顺时针旋转，而另一个打磨构件逆时针旋转。在图1中所示的实施例中，打磨构件12A、12B中的每一个都通过单独的相应的驱动轴16A、16B与单独的驱动源20A、20B操作性连通。在其它实施例中，打磨构件12A、12B中的每一个都与单独一个驱动源（由图3中所示的示例性实施例构想）操作性连通。应当理解，尽管打磨工具10可以是手动工具以用于由操作者手动使用，但是也可以采用可编程逻辑控制器（下文所讨论的）来结合这种手动操作执行某些感测和调节操作。在其它变型中，打磨工具10可以形成机器的一部分，该机器可以是至少部分自动的。

打磨构件12A、12B成大体环形形状并且可以包括能够在这种打磨构件旋转期间从表面打磨材料的任何已知的构件。例如，打磨构件可以包括形成为环形构件（例如盘）的颗粒状材料，所述环形构件大体由图1至3A中所示的打磨构件表示。通过进一步举例的方式，打磨构件可以包括环形构件12，该环形构件12具有从盘径向向外突出的切割构件13，例如图6A至6B中所示。尽管打磨构件成大体环形形状，但是任何打磨构件都可以包括能够旋转地打磨操作的任何环形形状。例如，打磨构件可以成圆柱形、圆锥形、或截头圆锥形，其中这种形状的中心纵向轴线作为打磨构件的旋转轴线操作。此外，任何这种打磨构件12A、12B的打磨外表面都可以沿线性（例如附图中所示）或非线性路径轴向地延伸。在特定实施例中，打磨构件12A、12B至少最初在未磨损状态下分别具有相同的外径dA、dB。因此，每个打磨构件都具有由至少一个外径所限定的打磨表面，该打磨表面相对于打磨构件的旋转轴线轴向地延伸。每个打磨构件12A、12B都通过任何已知的装置（例如通过紧固件或通过其它已知的机械装置）附接至打磨工具10，并且可以可移除地附接至打磨工具以有利于更换磨损或损坏的打磨构件。

每个驱动源20A、20B都可以包括本领域普通技术人员已知的能够驱动打磨构件12A、12B的旋转的任何装置。因此，每个驱动源20A、20B都可以产生能够驱动打磨构件的任何输出（即，任何驱动力）并且可以通过任何已知的装置进行操作。例如，打磨工具可以采用产生旋转输出的电机或气动马达。在试图控制由打磨工具10去除的材料的过程中，驱动源20A、20B能够产生期望的旋转输出，该旋转输出可以提供期望的转矩和/或期望的转速，或者通过其它方式提供能够驱动任何打磨构件12A、12B具有期望的转矩或转速的输出。当然，驱动源类型和输出可以包括本领域普通技术人员已知的任何装置。例如，驱动源可以包括发动机或通用电机、直流电机、交流电机、同步电机或异步电机、伺服电机、静电电机、步进电机、或线性电机。驱动源还与动力源21A、21B可操作地连通，其中包括例如电力、燃料、或者压缩流体或气体。

每个驱动源20A、20B的操作都可以由操作者手动控制或者通过本领域普通技术人员已知的用于控制驱动源的任何装置来自动控制。例如，可以通过使用控制驱动源的速度和/或转矩的节流阀来实现手动操作。这种节流阀可以定位在驱动源20A、20B上或定位在工具上，例如定位在工具主体22上。例如，节流阀杆23示于图3的实施例中，该节流阀杆23与任何已知的节流阀机构可操作地连通以控制驱动源120的速度和/或动力。此外，通过执行特定指令，可以通过可编程逻辑控制器来实现自动控制。工具10还可以包括on/off开关以用于控制任何这种驱动源。

通过连续参照图1至2，驱动轴16A、16B向每个相应的打磨构件12A、12B传递旋转动力。在图示实施例中，驱动轴是柔性驱动轴。柔性驱动轴允许工具10更易于被布置或操纵至期望位置，例如轮胎内。当然，在其它实施例中，驱动轴可以是刚性或非柔性的（图3的示例性实施例中所采用的）。每个驱动轴16A、16B可以直接联接到打磨构件12A、12B或者可以联接到每个打磨构件12A、12B附接至其上的次级驱动轴18A、18B或通过其它方式与次级驱动轴18A、18B操作性地连通。联接件17可以包括本领域普通技术人员已知的用于联接旋转轴的任何装置。如上文所提到的，驱动轴是用于从驱动源传递驱动力的第二装置（but one means）。在其它实施例中，可以采用本领域内普通技术人员已知的用于从驱动源向打磨构件传递驱动力的任何其它装置，例如齿轮或带。

大体参照图1至2，工具10包括主体22，打磨构件12A、12B旋转地附接至主体22并且被保持在期望的布置中。在图示的例子中，每个打磨构件12A、12B分别柔性地安装在由驱动源20A、20B驱动的轴18A、18B上。主体22可以由任何期望的材料形成以提供能够在打磨操作期间保持和引导打磨构件的大体刚性结构。为了有利于打磨构件附接至主体，一个或多个主体腿部或延伸部24可以从打磨构件旋转地附接至其上的主体延伸。参照图1，一对主体腿部24居中地布置于打磨构件12A、12B之间。参照图2，单个腿部24在打磨构件12A、12B之间延伸，而额外的腿部24布置于每个打磨构件的相对侧面上，以提供额外的支承和刚度。在特定实施例中，主体22可以布置成用作手动工具以用于由用户至少部分地手动操作。此外，主体22包括用于附接至手动工具（例如旋转手工工具）或附接至自动或部分自动机器的装置。在其它实施例中，主体22可以形成自动或至少部分自动打磨机器的至少一部分或者可操作地附接至自动或部分自动打磨机器。

为了有利于每个打磨构件12A、12B旋转附接至主体22，轴承装置24布置于主体22与每个轴18A、18B之间。轴承装置可以包括本领域普通技术人员已知的任何期望的轴承，例如普通轴承或滑动轴承（可以包括衬套）、例如滚动轴承（例如球轴承）、例如流体轴承或磁轴承。也可以采用摩擦润滑剂，例如润滑脂或石墨。轴承润滑剂可以通过配件等（例如润滑剂口）是可连通的。

参照图1至1A，打磨构件12A、12B布置成使得每个相应的打磨构件12A、12B的旋转轴线A_A、A_B都在竖直中心线CL_v和水平中心线CL_h处相交。此外，在这种实施例中，轴线A_A、A_B也是共轴的。打磨构件12A、12B的布置也能够被描述成与竖直中心线CL_v和水平中心线CL_h正交。类似的布置示于图2和3的实施例中。然而，应当理解，在其它实施例中，旋转轴线A_A、A_B可以相对于彼此偏置，使得轴线不共轴，并且同时仍然大体侧向延伸跨过工具。然而，在这种其它的实施例中，旋转轴线A_A、A_B类似地偏置，使得轴线继续沿由竖直中心线CL_v和水平中心线CL_h所限定的平面大体相交。这还意味着打磨构件还与中心线CL_v类似地分别间隔开距离Δ_A和Δ_B。通过使每个打磨构件与竖直中心线CL_v间隔开大体相等的距离Δ_A、Δ_B，围绕竖直中心线CL_v作用的转矩（即，力矩）在采用旋转打磨构件12A、12B的任何打磨操作期间最小化（或者根据工具的取向围绕任何其它的旋转中心线）。使该转矩最小化的进一步的努力是通过使每个距离Δ_A、Δ_B最小化来实现的，原因是这将使在每个打磨构件12A、12B与竖直中心线CL_v（或者任何其它适用的旋转中心）之间延伸的力臂最小化。尽管该转矩与由传感器40监测和控制的转矩不同，但是打磨构件12A、12B的转矩和/或转速的任何差量都将造成围绕中心线CL_v的转矩。

工具10还可以包括一个或多个对准和/或打磨深度引导件，以用于控制工具沿目标表面的打磨操作。例如，大体参照图1和2并且特别参照图8，打磨模板52可以沿轮胎内部表面50布置，以在准备将轮胎表面用于轮胎补丁施加的过程中控制工具10的平移和/或打磨深度。为了有利于使用打磨模板52，工具10包括一个或多个引导件30以用于与这种模板52相接合。通过接合模板52，每个引导件30都引导工具10的平移并且/或者限制工具10打磨目标表面的深度。模板52可以包括能够引导工具处于任何期望路径的任何形式。例如，参照图1、2、3、和8，模板52可以包括具有期望厚度的单个纵向构件54。通过进一步的例子，参照图6，模板52可以包括多个附接纵向构件54。模板52以及任何纵向构件54都可以具有任何期望的厚度以用于控制工具10的打磨深度。

每个打磨引导件30都可以包括滑动表面或旋转表面。例如，该滑动表面可以形成主体的表面或者附接至主体或工具的任何其它的期望部件的单独部件。通过进一步的例子，引导件30可以包括单独从动或自由旋转的部件，该单独从动或自由旋转的部件具有沿模板52旋转的外表面，例如图1、2、3中所示并且被称为元件30的部件。在图示实施例中，引导件30沿每个轴18A、18B可旋转地布置。引导件30可以成台阶形，从而允许每个引导件都与模板52的边缘保持接合以及侧向或横向对准。换句话说，台阶部所包括的第一表面32比相邻的第二表面34更多地从引导件30向外延伸。在大体示于图1、2、3中并且更具体地示于图1B的示例性实施例中，第一表面包括具有外径d₁的圆柱形并且第二表面包括具有外径d₂的圆柱形，其中外径d₁大于外径d₂。

尽管每个引导件30都示为沿具有相应的打磨构件12A、12B的轴18A、18B布置，但是应当理解，每个引导件30都可以沿与具有打磨构件的轴18A、18B分开的任何其它轴布置并且能够相对于打磨构件的旋转轴线和打磨构件的外表面进行调节以用于调节打磨构件的切割深度的目的。此外，应当理解，可以在不使用任何相应的模板52的情况下采用每个引导件30，其中每个引导件都相反地与要被打磨的目标表面直接接合，以代替模板。尽管引导件30可以大体如图1、2、和3中所示地布置于打磨构件12A、12B之间并且布置于打磨构件12A、12B的内端向内处，但是除此之外或备选地，引导件30可以布置于每个打磨构件的外端的外部，使得打磨构件布置于外部引导件之间。外部引导件还可以与沿目标表面布置的模板相接合或者可以布置成直接接合目标表面。在任何情况下，引导件30相对于每个打磨构件12A、12B的布置都提供期望的切割深度，该切割深度由每个打磨构件相对于（或超过）每个引导件30从轴18A、18B延伸的额外距离来限定。每个轴18A、18B都可以包括用于调节每个引导件和每个打磨构件12A、12B沿每个相应的轴18A、18B的轴向位置或者使每个引导件30和每个打磨构件12A、12B沿每个相应的轴18A、18B偏置的装置。例如，参照图1和2，所述装置包括沿每个轴18A、18B布置的一个或多个弹簧32，以允许每个相应的引导件30和打磨构件12A、12B都具有沿轴18A、18B平移的能力。根据其部位，弹簧30可以包括压缩弹簧或拉伸弹簧，其中每个弹簧30都布置成沿相应的轴18A、18B轴向向内地推动或偏压每个打磨构件12A、12B以及任何期望的打磨引导件30。

在特定实施例中，测量并且/或者控制每个打磨构件12A、12B的转矩和/或转速。转矩和转速均可以通过本领域普通技术人员已知的能够测量静态或动态转矩或转速的任何装置来测量。用于测量静态或动态转矩的装置在本文中大体被称为转矩传感器，在图2中由附图标记40表示。多种转矩传感器是可购得的。例如，转矩传感器可以采用：（1）转矩换能器，所述转矩换能器包括可以利用惠斯通电桥电路并且可以通过滑环、无线遥测、或旋转变压器传输电信号以用于评价的应变片电桥；或者（2）由磁弹性材料形成的伪磁体，其中这种伪磁体的磁场受到传感器的监测以确定扭转载荷作用下场的变化。由任何这种转矩传感器40所产生的信号传输至用户接口68和/或可编程逻辑控制器（PLC）60（示例性地示于图7中），以用于监测和/或控制任何相应的打磨构件12A、12B或驱动源20A、20B的转矩。

用于测量转速的装置在本文中被大体称为转速传感器或者更简单地被称为速度传感器。多种速度传感器（也被称为旋转传感器）42是可购得的，本发明可以采用其中的任何速度传感器。例如，速度传感器可以采用磁性传感器、脉冲发生器、光学传感器或者指示或确定轴何时已旋转预定距离（即，记录或产生确定安装在其上的轴或任何转子在预定时间的角位置的信号）的其它编码器。在这些例子中，可以通过磁体、轮齿、或沿盘、齿轮布置的光源、或者沿可旋转轴布置的其它转子44来限定预定的角度或旋转距离。通过得知轴旋转预定距离所花费的时间，可以确定转速。还应当注意到，可购得的速度传感器42还可以额外包括转矩传感器40。

转矩传感器40和/或旋转传感器42均可以布置以测量每个打磨构件12A、12B的相应的转矩或转速。在特定实施例中，任何传感器40、42都与每个打磨构件12A、12B操作性地连通。因此，任何这种传感器都可以分别布置以与打磨构件12A、12B直接连通或者沿与打磨构件12A、12B操作性地连通的任何部件（其中包括例如轴18A、18B）布置。通过举例的方式，传感器40、42可以沿与打磨构件12A、12B相关联的驱动系统的任何部件布置，其中14A、14B驱动系统包括相结合地在打磨构件与电机之间延伸的相应的驱动源20A、20B以及一个或多个驱动轴。在图1至2中所示的实施例中，一个或多个驱动轴包括例如驱动轴16A、16B以及轴18A、18B。

在特定实施例中，为了比较与相对的打磨构件12A、12B及其相关联的驱动系统相关的转矩或转速测量结果，一对转矩传感器40以及/或者一对速度传感器42布置成使得每个这种对中的一个传感器都布置成以获取与打磨构件12A、12B中的一个和/或相关联的驱动系统相关的相应测量结果，而每个这种对中的另一个都布置成获取与打磨构件12A、12B中的另一个和/或其相关联的驱动系统相关的相应的测量结果。在特定情况下，传感器对中的每个传感器都相对于打磨构件12A、12B或者沿每个驱动系统14A、14B布置于相同或相似的位置处。因此，每个相应的转矩传感器40和每个相应的速度传感器42都测量沿每个驱动系统14A、14B的相同部位处的转矩或转速，以提供沿每个子系统11A、11B进行操作的当地转矩和当地速度测量结果之间更准确的比较（其中每个子系统都包括相应的打磨构件和驱动系统）。例如，这在期望控制打磨构件12A、12B之间的转矩或转速差量时可以是有用的。

每个传感器40、42都产生信号，该信号被发送至用户接口68以用于被用户阅览和/或被可编程逻辑控制器（PLC）60（示例性地示于图7中）使用。当阅览时，用户可以向PLC提供输入或指令，以调节任何驱动源20A、20B的输出从而调节相应的打磨构件12A、12B的转矩和/或转速。同样地，代替用户首先阅览测量到的转矩或转速，PLC可以自动评价接收到的信号，以根据可能包括在先提供的用户限定的指令和/或输入的预先存在的指令来确定是否调节任何驱动源20A、20B的输出从而达到期望的测量到的转矩和/或转速。

可编程逻辑控制器60还可以包括指令以比较任何传感器40对测量到的转矩或者任何传感器42对测量到的转速。一旦确定传感器40对之间的转矩或传感器42对之间的转速的差量，相关联的驱动源20A、20B的输出就可以（1）通过由PLC60执行的指令自动地或者（2）由使用者手动地进行调节。在特定实施例中，期望最大转矩差量或大致零转矩差量（即，零或接近零转矩差量）在打磨构件12A、12B之间得以保持，以提供期望的转矩差量或其间的最小转矩差量。在其它实施例中，打磨构件12A、12B之间保持期望最大转速差量或大致为零的转速差量（即，零或接近零的转矩差量），以提供其间期望的转速差量或最小转速差量。

参照图7中所示的示例性实施例，可编程逻辑控制器60包括逻辑处理器61（可以是微处理器）、存储装置62（例如RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器））、以及用于与工具10通讯的至少一个输入/输出（I/O）电缆66。此外，PLC60可以包括I/O槽63以用于容纳具有I/O电缆连接器67的I/O卡。PLC60可以通过任何已知的图形或文本语言编程。编程指令、数据、输入、和输出可以被存储在存储装置62中，该存储装置62可被处理器61访问。存储装置62还存储输入、输出、和其它信息（例如转矩和/或转速的传感器读数），以被处理器61用于执行其操作。存储装置62可以包括任何商业上公知的存储装置，例如硬盘驱动器、光学存储装置、闪速存储器等。处理器61执行编程指令并且可以执行本文中所讨论的距离和/或位置计算和测量以及其它操作。操作者可以利用用户接口68来监测传感器并且编程或通过其它方式控制或指示控制器60以及工具10的操作，其中包括根据本发明执行每个步骤和方法。用户接口68和控制器60可以通过I/O电缆67通讯。还能够构想，控制器60、用户接口68、和工具10之间可以存在无线通讯。

在备选实施例中，一对打磨构件由单个动力源驱动。参照图3，备选的打磨工具10的示例性实施例大体示为具有单个驱动源20，该单个驱动源20驱动驱动轴16以驱动一对反向旋转的打磨构件12A、12B。在示例性实施例中，驱动轴16包括驱动齿轮G₁₆，该驱动齿轮G₁₆与第一打磨构件齿轮G_12A和第二打磨构件齿轮G_12B二者相接合。第一齿轮G_12A驱动第一打磨构件12A（示于图3A中的侧视图中），而第二齿轮G_12B驱动第二打磨构件12B。在图示的特定实施例中，第一齿轮G_12A与打磨构件12A共轴地布置，并且可以附接至打磨构件12A的终端或附接至打磨构件12A也附接至其上的轴18A。此外，第一齿轮G_12B与打磨构件12B共轴地布置，并且可以附接至打磨构件12B的终端或者附接至打磨构件12B也附接至其上的轴18B。

在图示的实施例中，每个齿轮G₁₆、G_12A、G_12B都是小齿轮或锥齿轮，并且沿其布置的齿是相对于齿轮的旋转轴线径向向外延伸的直齿。在其它实施例中，每个齿轮都可以包括本领域普通技术人员已知的任何其它的齿轮，其中例如包括直齿轮和准双曲面齿轮。此外，所采用的任何齿轮都可以包括任何类型的齿，其中包括例如直齿、螺线齿、或螺旋齿。除了图示的齿轮G₁₆、G_12A、G_12B，还可以采用其它的齿轮，其中包括例如减速齿轮。最后，应当理解，可以采用传递驱动力的其它装置来向打磨构件12A、12B传递驱动力，例如带或者链条和链轮。还可以采用离合器以使向打磨构件12A、12B传递驱动力或向打磨构件12A、12B传递驱动力的中断。在图示的实施例中，驱动源20可以包括如结合驱动源20A、20B所讨论的产生驱动力的任何装置。能够构想，如图3中所示的具有齿轮的一对打磨构件能够与电机分离并且形成与手动工具的附件。例如，该附件可以形成与旋转气动手动工具附接，该工具包括气动电机。

由于参照图3所描述的实施例不包括用于相对于另一个打磨构件调节一个打磨构件的转矩和转速的任何装置，因此可以如图4中示例性地示出地提供具有制动装置的差速器。在一个备选实施例中，具有驱动齿轮G₁₆的驱动轴16与大体被称为元件70的差速器相接合。差速器70是开式差速器并且大体包括从动环形齿轮，该从动环形齿轮72具有沿该环形齿轮固定的笼74。笼74包括一对相对的小齿轮76A、76B，这对相对的小齿轮76A、76B均沿固定支承件75布置。笼74沿环形齿轮72的中心部分布置，使得相对的第一打磨构件齿轮G_12A和第二打磨构件齿轮G_12B布置于笼小齿轮76A、76B之间。为了清楚起见，图4A提供了与齿轮72和G12A相关联的笼74的侧视图。

在图示的实施例中，环形齿轮72的输出轴73沿与轴18B相同的方向旋转。为了提供反向旋转的打磨构件12A、12B，提供用于使轴18A反向旋转的装置。在图示的实施例中，用于使轴18A相对于轴18B反向旋转的装置包括安装于轴73的小齿轮80，该小齿轮80布置成与中间台阶形齿轮82相接合，该中间台阶形齿轮82包括第二小齿轮，该第二小齿轮随后与沿轴18A安装的齿轮84相接合，由此使轴18A沿与轴18B的旋转方向相反的方向旋转。应当理解，在备选实施例中，可以采用本领域普通技术人员已知的用于反向旋转的打磨构件12A、12B的任何其它的装置。此外，应当理解，图3、4至4A中所示的实施例仅仅是提供反向旋转的打磨构件12A、12B的齿轮的布置的例子，并且应当理解，可以采用本领域普通技术人员已知的用于旋转的打磨构件的齿轮的任何其它的布置或其它装置。

在操作中，随着环形齿轮72被驱动，笼74与环形齿轮一起旋转。这使得打磨构件齿轮G_12A、G_12B二者沿与环形齿轮72相同的方向旋转，而笼74的小齿轮76A、76B允许构件齿轮G_12A、G_12B以不同的速度但是以相同的转矩旋转。最终，齿轮G12A通过齿轮80、82沿相反方向但是以相同的转矩和速度驱动齿轮84，除非齿轮80、82的设计改变以提供其它的方式（或者除非采用额外的齿轮以减小或增大转矩或转速）。因此，当出现打磨构件12A、12B中的一个旋转地比另一个快的情况时，采用制动器78以使较快的旋转打磨构件减慢。这允许转矩增大，从而可以有助于提高较慢的旋转打磨构件的能力和打磨操作。可以采用本领域普通技术人员已知的任何已知的制动装置。例如，制动器78可以包括卡钳79A，卡钳79A制动一个或多个制动片79B以与制动盘相接合或分离。这种盘可以包括任何已知的盘或转子以用于与片79B相接合，并且可以包括与速度传感器42相关联的盘44或者独立于速度传感器42的盘。卡钳、垫、和盘可以由任何期望的材料形成。制动装置78可以由PLC60自动控制并且在达到期望的转速差量时接合并且在达到期望的转速差量时分离，其中这种期望的差量可以是零、接近零、或者转速的任何其它期望的差量。代替在到达期望的转速差量时分离制动器，该制动器可以在达到期望的转矩时分离。在其它实施例中，制动器可以在达到打磨构件12A、12B之间的期望的转矩差量时分离。转速的差量可以通过相对于每个打磨构件12A、12B布置转速传感器42（如上文大体讨论的）来确定转速的差量，以例如测量相应的打磨构件12A、12B或轴18A、18B的转速。为了更清楚起见，图4B提供了速度传感器42和制动器78的侧视图。可以通过与相应的打磨构件12A、12B相关联地布置的转矩传感器（大体如上文所讨论的）来测量转矩。在备选实施例中，制动装置可以手动操作。代替使用制动装置，可以采用使用离合器的有限滑动差速器，以保证当一个打磨轮经历的转速增大时不会损失驱动转矩。应当理解，可以代替差速器70使用本领域普通技术人员已知的用于允许每个打磨构件都以不同速度旋转的任何装置（也被称为“差速装置”）。此外，可以代替使用制动器或滑动差速器来采用用于允许每个打磨构件在不同转矩下被驱动的任何已知的装置。

尽管已参照其特定实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，这种描述仅仅是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围和内容将仅由所附权利要求的术语来限定。

Claims

1.一种形成手动工具的打磨装置，所述打磨装置包括：

主体，其被构造成由用户至少部分地手动操作以手动操纵所述打磨装置来打磨轮胎的内表面；

一对打磨构件，所述一对打磨构件中的每个打磨构件可操作地附接至所述主体并被构造成被驱动为相对于所述一对打磨构件中的另一个打磨构件反向旋转，所述打磨构件中的每一个都具有沿所述主体的侧向方向大体侧向延伸的旋转轴线，使得一对打磨构件中的每一个打磨构件的所述旋转轴线都在竖直中心线和水平中心线处相交，所述打磨构件沿所述装置的侧向方向间隔开期望的距离，所述打磨构件中的每一个都具有环形打磨表面；

用于调节每个打磨构件的轴向位置的装置，

所述打磨构件中的每一个都适于由单个驱动源来驱动，所述单个驱动源布置成与所述打磨构件中的每一个操作性连通以向所述打磨构件中的每一个传输驱动力。

2.根据权利要求1所述的打磨装置，其中每个打磨构件的旋转轴线都相对于在一对打磨构件之间延伸的中心线关于另一个打磨构件的旋转轴线镜像地布置，所述中心线与每个旋转轴线相交。

3.根据权利要求1所述的打磨装置，其中所述驱动源包括马达和驱动轴，所述驱动轴与所述马达从动连通。

4.根据权利要求1所述的打磨装置，所述打磨装置还包括：

引导构件，所述引导构件与每个打磨构件共轴地布置并且包括用于接合打磨模板的至少一个表面，所述用于调节每个打磨构件的轴向位置的装置还被构造成与调节每个打磨构件同时地调节每个引导构件的轴向位置。

5.一种形成手动工具的打磨装置，所述打磨装置包括：

所述打磨构件中的每一个都适于由单个驱动源来驱动，所述单个驱动源布置成与所述打磨构件中的每一个操作性连通以向所述打磨构件中的每一个传输驱动力；

一对转矩传感器，所述一对转矩传感器中的每个传感器都沿与所述一对打磨构件中的一个打磨构件相关联的驱动系统布置于特定部位处并且提供传感器输出信号，所述传感器输出信号是在所述特定部位处操作的转矩的函数；

控制器，所述控制器包括处理器和存储装置，所述存储装置存储所述处理器可读的指令，所述指令包括：

接收指令，所述接收指令用于从所述一对转矩传感器中的每一个传感器接收传感器输出信号；

计算指令，所述计算指令用于计算测量到的每个打磨构件的转矩之间的差量；以及

调节指令，所述调节指令用于在计算出的差量超过目标最大可允许转矩差量的情况下，调节所述一对打磨构件中的一个或多个打磨构件的转矩，以将测量到的转矩之间的差量减小至等于或小于所述目标最大可允许转矩差量的差量。

6.一种形成手动工具的打磨装置，所述打磨装置包括：

一对转速传感器，所述一对转速传感器中的每个传感器都沿与所述一对打磨构件中的一个打磨构件相关联的驱动系统布置于特定部位处并且提供传感器输出信号，所述传感器输出信号为在所述特定部位处操作的转速的函数；

接收指令，所述接收指令用于从所述一对转速传感器中的每个传感器接收传感器输出信号；

计算指令，所述计算指令用于计算测量到的每个传感器的转速之间的差量；以及

调节指令，所述调节指令用于在计算出的差量超过目标最大可允许转速差量的情况下，调节所述一对打磨构件中的一个或多个打磨构件的转速，以将测量到的转速之间的差量减小至等于或小于所述目标最大可允许转速差量的差量。

7.一种形成手动工具的打磨装置，所述打磨装置包括：

差速器构件，所述差速器构件布置于所述驱动源与所述打磨构件中的每一个之间，以及

制动器，所述制动器布置于所述差速器构件与每个打磨构件之间，以控制每个相应的打磨构件的转速。

8.一种打磨轮胎内表面的方法，所述方法包括以下步骤：

提供轮胎，所述轮胎具有：沿所述轮胎的旋转轴线轴向地间隔开的一对胎圈；在所述一对胎圈之间延伸的暴露外表面，所述暴露外表面包括围绕所述轮胎的旋转轴线环形地延伸的胎面表面；以及暴露内表面或暴露内部表面，所述暴露内表面或暴露内部表面在每对胎圈之间并且围绕所述轮胎的旋转轴线环形地延伸，所述暴露内表面与外表面间隔开所述轮胎的厚度；

提供打磨装置，所述打磨装置包括：一对打磨构件，所述一对打磨构件中的每个打磨构件被构造成被驱动为相对于所述一对打磨构件中的另一个打磨构件反向旋转，所述打磨构件中的每一个都具有大体侧向延伸跨过所述装置的旋转轴线，所述打磨构件沿所述装置的侧向方向间隔开期望的距离，所述打磨构件中的每一个都具有环形打磨表面，所述打磨构件中的每一个都适于由单个驱动源来驱动，所述单个驱动源布置成与所述打磨构件中的每一个可操作地连通，以向所述打磨构件中的每一个传递驱动力；

将所述打磨装置至少部分地插入在所述轮胎的胎圈之间以使所述轮胎的暴露内表面与所述一对打磨构件相接合；以及

使用所述打磨装置从所述轮胎的内部表面打磨材料，用于形成沿所述轮胎的暴露内表面的轮胎补丁接收区域。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

从沿所述一对打磨构件中的一个打磨构件的驱动系统布置于特定部位处的传感器中的每一个传感器接收信号以测量转矩，所述信号由所述传感器作为在所述特定部位处操作的转矩的函数而产生；

计算测量到的每个打磨构件的转矩之间的差量；以及

如果计算出的差量超过目标最大转矩差量，调节所述一对打磨构件中的一个或多个打磨构件的转矩，使得测量到的转矩之间的差量减小至等于或小于目标最大可允许转矩差量的差量。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述打磨装置还包括布置于所述驱动源与所述打磨构件中的每一个打磨构件之间的差速器构件。

11.根据权利要求9所述的方法，其中接收信号、计算差量、和调节转矩差量的步骤通过布置成与所述打磨装置可操作地连通的可编程逻辑控制器自动发生。

12.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

从沿所述一对打磨构件中的一个打磨构件的驱动系统布置于特定部位处的传感器中的每一个接收信号以提供测量的转速，所述信号由所述传感器作为在所述特定部位处操作的转速的函数而产生；

计算测量到的每个打磨构件的转速之间的差量；以及

如果计算出的差量超过目标最大转速差量，调节所述一对打磨构件中的一个或多个打磨构件的转速，使得测量到的转速之间的差量减小至等于或小于目标最大可允许转速差量的差量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中接收信号、计算差量、和调节转速差量的步骤使用可编程逻辑控制器自动发生。

14.根据权利要求12所述的方法，其中接收信号、计算差量、和调节转速差量的步骤通过布置成与所述打磨装置可操作地连通的可编程逻辑控制器自动发生。

15.根据权利要求12所述的方法，其中制动器布置于所述一对打磨构件中的每个打磨构件与差速器构件之间，所述差速器构件布置于驱动源和所述一对打磨构件中的每个打磨构件之间，并且其中调节转速的步骤包括根据计算差量的步骤确定旋转较快的打磨构件，并且随后导致与所述旋转较快的打磨构件相关联的制动器减小所述旋转较快的打磨构件的转速。

16.根据权利要求8所述的方法，其中所述打磨构件中的每一个都被构造成由单个驱动源来驱动，所述单个驱动源布置成与所述打磨构件中的每一个可操作地连通，以向所述打磨构件中的每一个传输驱动力。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述打磨装置是手动工具，所述打磨装置还包括主体，所述主体被构造成至少部分地由用户手动操作以手动操纵所述打磨装置来打磨所述轮胎的内表面，其中一对反向旋转的从动打磨构件可操作地附接至所述主体并且所述打磨构件中的每一个都具有沿所述主体的侧向方向大体侧向地延伸的旋转轴线，使得所述一对打磨构件中的每一个打磨构件的所述旋转轴线都在竖直中心线和水平中心线处相交。