CN105291459B - 复杂冠带缠绕实现方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂冠带缠绕实现方法，根据工艺参数快速精确的设计带束层缠绕轨迹，通过辅鼓旋转伺服电机，平移伺服电机，摆转伺服电机三轴联动拟合“S”形曲线，实现带束层没有帘线截断头的复杂曲线缠绕。本发明通过智能终端的记忆功能使得各个伺服电机快速复位，则极大地提高了缠绕过程中生产效率，并大大改善了冠带条的缠绕质量。

Description

复杂冠带缠绕实现方法及其装置

技术领域

本发明属于轮胎制造领域，特别涉及到一种复杂冠带缠绕实现方法。

背景技术

在高品质轮胎成型工艺过程中，具有带束层缠绕工序。复杂冠带束能够使得轮胎在高转速、高载荷的转动中具有更大的约束力来抑制告诉转动所带来的巨大离心力。在提高航空或汽车轮胎安全性能的同时还大大提高了轮胎的使用寿命。而现有技术中还未公开任何一种复杂冠带缠绕的实现方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高效的复杂冠带缠绕实现方法，该方法可以根据工艺参数快速精确的设计带束层缠绕轨迹，通过辅鼓旋转伺服电机，平移伺服电机，摆转伺服电机三轴联动拟合“S”形曲线，实现带束层没有帘线截断头的复杂曲线缠绕。本发明的另一目的在于提供一种复杂冠带缠绕装置。

为实现上述目的，本发明的一种复杂冠带缠绕实现方法，包括如下步骤：

（1）根据辅鼓的周长、缠绕宽度、冠带条与辅鼓面中心线的夹角、相邻平行冠带条间距四个参数，按照几何原理计算出冠带条的理论轨迹，并计算出冠带条在圆弧部分的重叠层数；

（2）通过调整所述辅鼓的周长、缠绕宽度、冠带条与辅鼓面中心线的夹角、相邻平行冠带条间距四个参数中任意一个或多个参数从而得到满足对圆弧部分重叠层数的要求的最优轨迹曲线；

（3）控制冠带条圆弧段的半径即可改变冠带条的轨迹从而实现冠带条的平行排列和编织两种不同的缠绕效果。

（4）辅鼓在辅鼓伺服电机驱动下做旋转运动；冠带条夹持机构在摆转伺服电机驱动下做左右对称的摆转运动，在平移伺服电机驱动下做左右对称的往复运动；冠带条在前后伺服电机的驱动下靠近或远离辅鼓；

智能终端通过伺服控制器控制所有所述伺服电机；

根据计算出的冠带条所述最优轨迹曲线配置相应的伺服参数，智能终端控制辅鼓伺服电机，平移伺服电机，摆转伺服电机联动，拟合出冠带条的S形轨迹；冠带条的轨迹包括圆弧段和直线段，冠带条的圆弧段与直线段相切；

（5）拟合所述直线段时，辅鼓伺服电机驱动辅鼓做旋转运动，摆转伺服电机保持设定摆转角度θ不变，平移伺服电机根据冠带条在辅鼓的位置以设定平移速度匀速运行，进而拟合出冠带条的直线段轨迹；

拟合所述圆弧段轨迹时，平移伺服电机的转速逐渐从所述设定平移速度降低，直至在冠带条到达辅鼓缠绕边缘时速度降低为零；摆转伺服电机根据平移伺服电机的位置开始做摆转运动，摆转角度逐渐从所述设定摆转角度减小，直至在冠带条到达辅鼓缠绕边缘时摆转角度减小为零；然后冠带条逐渐离开辅鼓缠绕边缘向辅鼓面中心移动，平移伺服电机反向加速直至达到设定平移速度； 摆转伺服电机根据平移伺服电机的位置作反向摆转运动，直至摆转角度达到设定翻转角度；

所述摆转角度为冠带条夹持机构在摆转伺服电机驱动下与所述辅鼓面中线所成角度。

进一步，所述辅鼓伺服电机、平移伺服电机以及摆转伺服电机的三个电机轴联动过程中自动响应中断；中断时，所述智能终端自动保存三个伺服电机轴的位置关系；待中断取消后，所述智能终端控制三个伺服电机轴按中断前的轨迹继续缠绕。

进一步，所述冠带条从鼓面中心线位置开始缠绕；先进行所述直线段拟合，再进行圆弧段拟合；直线段和圆弧段交错连续拟合。

进一步，进行多层冠带条缠绕时，每一层的缠绕按工艺顺序独立进行互不影响，同时保证每一层的结束位置和起始位置重合，并且后一冠带束层的开始和前一冠带束层的结束连接。

一种复杂冠带缠绕装置包括：辅鼓、辅鼓伺服电机、冠带条夹持机构、摆转伺服电机、平移伺服电机、前后伺服电机以及智能终端；

辅鼓在辅鼓伺服电机驱动下做旋转运动；冠带条夹持机构在摆转伺服电机驱动下做左右对称的摆转运动，在平移伺服电机驱动下做左右对称的往复运动；冠带条在前后伺服电机的驱动下靠近或远离辅鼓；

智能终端通过伺服控制器控制所有所述伺服电机；根据计算出的冠带条所述最优轨迹曲线配置相应的伺服参数，智能终端控制辅鼓伺服电机，平移伺服电机，摆转伺服电机联动，拟合出冠带条的S形轨迹。

进一步，所述智能终端为可编程控制器。

进一步，所述伺服控制器通过西门子DP总线连接到可编程序控制器。

本发明的优点在于：根据工艺参数可以快速精确地设计带束层缠绕轨迹，通过调整冠带条圆弧段的尺寸对圆弧部分的重叠层数加以控制。采用位置同步的三轴联动拟合冠带条的“S”形曲线，电机控制稳定精确，只需少量的参数设定就可以实现。可以连续缠绕多层带束层，当前层的起始和结束位置一致并与下一层的缠绕无缝连接，避免了层贴法造成的裁断端头。明显提高周向带束层的稳定性，改善轮胎的品质。

附图说明

图1为复杂冠带缠绕装置结构示意图；

图2为轮胎带束层冠带条平行缠绕示意图；

图3为缠绕圆弧部分重叠层数的A部放大示意图；

图4为轮胎带束层冠带条编织状缠绕示意图；

图5为复杂冠带缠绕实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

实施例1

如图1所示，复杂冠带缠绕装置包括：辅鼓1、辅鼓伺服电机2、冠带条夹持机构3、摆转伺服电机5、平移伺服电机4、前后伺服电机7以及智能控制系统；所述智能控制系统包括智能终端和伺服控制器。

辅鼓1在辅鼓伺服电机2驱动下做旋转运动；冠带条夹持机构3在摆转伺服电机驱动5下做左右对称的摆转运动，在平移伺服电机4驱动下做左右对称的往复运动；冠带条6在前后伺服电机7的驱动下靠近或远离辅鼓；

智能终端通过伺服控制器控制所有伺服电机；根据计算出的冠带条的最优轨迹曲线配置相应的伺服参数，智能终端控制辅鼓伺服电机，平移伺服电机，摆转伺服电机联动，拟合出冠带条的S形轨迹。智能终端为可编程控制器、工业计算机或服务器等。伺服控制器通过西门子DP总线连接到智能终端。

实施例2

如图2-5所示，一种复杂冠带缠绕实现方法，包括如下步骤：

（1）智能终端根据辅鼓的周长、缠绕宽度、冠带条与辅鼓面中心线的夹角、相邻平行冠带条间距四个参数，按照几何原理计算出冠带条的理论轨迹，并计算出冠带条在圆弧部分的重叠层数；

（2）通过调整辅鼓的周长、缠绕宽度、冠带条与辅鼓面中心线的夹角、相邻平行冠带条间距四个参数中任意一个或多个参数从而得到满足对圆弧部分重叠层数的要求的最优轨迹曲线；

（3）辅鼓在辅鼓伺服电机驱动下做旋转运动；冠带条夹持机构在摆转伺服电机驱动下做左右对称的摆转运动，在平移伺服电机驱动下做左右对称的往复运动；冠带条在前后伺服电机的驱动下靠近或远离辅鼓；

智能终端通过伺服控制器控制所有所述伺服电机；

如图2所示，辅鼓伺服电机2运行到特定角度，平移伺服电机4定位到鼓面中心线位置，摆转伺服电机5定位与鼓面中心线12成摆转角度θ，前后伺服电机7定位至冠带条贴合到鼓面的位置。智能终端通过控制器控制辅鼓伺服电机、平移伺服电机和摆转伺服电机三个电机轴联动，拟合出冠带条的S形轨迹；冠带条的轨迹包括圆弧段和直线段，冠带条的圆弧段与直线段相切；

（4）拟合所述直线段时，辅鼓伺服电机驱动辅鼓做旋转运动，摆转伺服电机保持设定摆转角度θ不变，平移伺服电机根据冠带条在辅鼓的位置以设定平移速度V匀速运行，进而拟合出冠带条的直线段轨迹；

直线段轨迹结束后，平移伺服电机4减速开始拟合圆弧段轨迹，同时摆转伺服电机5根据平移伺服电机4的位置开始摆转运动，平移伺服电机4运行至缠绕边缘时速度为零，摆转伺服电机5摆转角度θ=0。然后平移伺服电机4反向加速-V， 摆转伺服电机5根据平移伺服电机4的位置继续摆转至-θ角度并保持，结束冠带条6的圆弧段轨迹开始直线段轨迹的拟合。当平移伺服电机4再次减速至V=0并反向加速至匀速V的过程中，摆转伺服电机5根据平移伺服电机4的位置由-θ角度摆转至θ=0并继续摆转至θ角度。依此循环运行直至当前层缠绕结束。当前层缠绕完成后辅鼓伺服电机2，平移伺服电机4，摆转伺服电机5回到起始位置，并可以继续下一层的缠绕。缠绕过程中前后伺服电机7根据多层冠带条6的厚度向后定位保持冠带条6贴合在鼓上。

如图3所示，边缘部分的冠带条6会产生多于两层的重叠，一层冠带条的区域18，三层冠带条的区域19，四层冠带条的区域20。边缘部分的重叠层数可以通过工艺参数来调整。重叠而不间断的冠带条在整体上不增加冠带条层数的情况下，极大地提高了轮胎的强度和承载能力。

如图4所示，在其他工艺参数不变的情况下，控制冠带条6圆弧段的半径即可改变冠带条的轨迹从而实现冠带条的平行排列和编织两种不同的缠绕效果。

如图5所示，辅鼓伺服电机、平移伺服电机以及摆转伺服电机的三个电机轴联动过程中，如果冠带条发生缠绕等事故导致缠绕过程中断；中断时，智能终端自动保存辅鼓伺服电机、平移伺服电机、前后伺服电机以及摆转伺服电机电机轴的位置；待中断取消后，智能终端重载数据控制四个伺服电机轴按中断前的轨迹继续缠绕。

冠带条从鼓面中心线位置开始缠绕；先进行所述直线段拟合，再进行圆弧段拟合；直线段和圆弧段交错连续拟合。进行多层冠带条缠绕时，每一层的缠绕按工艺顺序独立进行互不影响，同时保证每一层的结束位置和起始位置重合，并且后一冠带束层的开始和前一冠带束层的结束连接。

由于复杂冠带条在缠绕时，冠带条在辅鼓面上相互交错并层层叠加，由此经常发生带条缠绕的生产事故，通常在发生该事故后，工人在消除缠绕后花费很长时间调整各个电机使得冠带条与事故前接续上。而本发明通过智能终端的记忆功能使得各个伺服电机快速复位，则极大地提高了缠绕过程中生产效率，并大大改善了冠带条的缠绕质量。

以上结合附图仅描述了本申请的几个优选实施例，但本申请不限于此，凡是本领域普通技术人员在不脱离本申请的精神下，做出的任何改进和/或变形，均属于本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种复杂冠带缠绕实现方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）根据辅鼓的周长、缠绕宽度、冠带条与辅鼓面中心线的夹角、相邻平行冠带条间距四个参数，按照几何原理计算出冠带条的理论轨迹，并计算出冠带条在圆弧部分的重叠层数；

（2）通过调整所述辅鼓的周长、缠绕宽度、冠带条与辅鼓面中心线的夹角、相邻平行冠带条间距四个参数中任意一个或多个参数从而得到满足对圆弧部分重叠层数的要求的最优轨迹曲线；

（3）控制冠带条圆弧段的半径即可改变冠带条的轨迹从而实现冠带条的平行排列和编织两种不同的缠绕效果；

（4）辅鼓在辅鼓伺服电机驱动下做旋转运动；冠带条夹持机构在摆转伺服电机驱动下做左右对称的摆转运动，在平移伺服电机驱动下做左右对称的往复运动；冠带条在前后伺服电机的驱动下靠近或远离辅鼓；

智能终端通过伺服控制器控制所有所述伺服电机；

根据计算出的冠带条所述最优轨迹曲线配置相应的伺服参数，智能终端控制辅鼓伺服电机，平移伺服电机，摆转伺服电机联动，拟合出冠带条的S形轨迹；冠带条的轨迹包括圆弧段和直线段，冠带条的圆弧段与直线段相切；

（5）拟合所述直线段时，辅鼓伺服电机驱动辅鼓做旋转运动，摆转伺服电机保持设定摆转角度θ不变，平移伺服电机根据冠带条在辅鼓的位置以设定平移速度匀速运行，进而拟合出冠带条的直线段轨迹；

拟合所述圆弧段轨迹时，平移伺服电机的转速逐渐从所述设定平移速度降低，直至在冠带条到达辅鼓缠绕边缘时速度降低为零；摆转伺服电机根据平移伺服电机的位置开始做摆转运动，摆转角度逐渐从所述设定摆转角度减小，直至在冠带条到达辅鼓缠绕边缘时摆转角度减小为零；然后冠带条逐渐离开辅鼓缠绕边缘向辅鼓面中心移动，平移伺服电机反向加速直至达到设定平移速度； 摆转伺服电机根据平移伺服电机的位置作反向摆转运动，直至摆转角度达到设定翻转角度；

所述摆转角度为冠带条夹持机构在摆转伺服电机驱动下与所述辅鼓面中线所成角度。

2.如权利要求1所述复杂冠带缠绕实现方法，其特征在于，所述辅鼓伺服电机、平移伺服电机以及摆转伺服电机的三个电机轴联动过程中自动响应中断；中断时，所述智能终端自动保存三个伺服电机轴的位置关系；待中断取消后，所述智能终端控制三个伺服电机轴按中断前的轨迹继续缠绕。

3.如权利要求1所述复杂冠带缠绕实现方法，其特征在于，所述冠带条从鼓面中心线位置开始缠绕；先进行所述直线段拟合，再进行圆弧段拟合；直线段和圆弧段交错连续拟合。

4.如权利要求1所述复杂冠带缠绕实现方法，其特征在于，进行多层冠带条缠绕时，每一层的缠绕按工艺顺序独立进行互不影响，同时保证每一层的结束位置和起始位置重合，并且后一冠带束层的开始和前一冠带束层的结束连接。