CN105522482B - 一种轮胎打磨机的打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎打磨机的打磨方法，通过测量出目标轮胎半径等参数，使打磨机构配合公式达到完成打磨效果的目的。本发明的技术效果为采用类极坐标系结构，这种结构可以将回转轴放置在直线轴之上，由此便可达到回转半径内任意一点的位置，此种坐标系所占空间小、结构紧凑，打磨过程中动作幅度小且反应迅速。

Description

一种轮胎打磨机的打磨方法

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，涉及一种轮胎打磨机的控制技术，具体涉及一种轮胎打磨机的打磨方法。

背景技术

在轮胎翻新过程中，打磨是一个非常重要的工序，其目的是将轮胎表面的花纹打磨掉，并打磨成粗糙度均匀的胎面，以便于给轮胎更换新的胎面。打磨的质量直接影响到翻新轮胎的质量。打磨机一般使用电机带动磨头高速旋转，由打磨曲线控制部分带动磨头沿规定曲线在轮胎表面进行打磨，将胎面层打磨成具有一定粗糙度的平整规则曲面，打磨后的轮胎胎面需距离胎体帘布层有一定厚度，同种规格的轮胎外径需尽量保持一致，方便后续胎面的裁剪。

因而，在轮胎打磨机中打磨头的打磨曲线控制是轮胎打磨机的技术关键点，轮胎打磨机也是由打磨曲线的控制方法不同分为半自动轮胎打磨机及全自动轮胎打磨机。在全自动轮胎机中目前常见的设计方案是采用XY轴正交坐标系作为打磨曲线拟合的控制坐标系，采用此种方案的全自动轮胎打磨机由于需要建立一个能满足各种轮胎的足够大的正交坐标，往往所占空间较大，而且在打磨过程中横向移动的范围较大。某些半自动轮胎打磨机采用极坐标系作为打磨曲线控制的坐标系，采用此种方案的打磨机便无法避免的需要在一个回转平台上安装一个较长的直线运动部件来满足轮胎胎面圆弧的打磨半径，这种打磨机虽然减少了宽度方向上的尺寸，却增加了一个较长的回转臂，同时使回转中心承受了一个较大的倾覆力。

发明内容

为了解决现有技术中的轮胎打磨机采用正交坐标系带来的占用空间大且使用不灵活的缺陷，本发明提供了一种基于类极坐标系的打磨方法。本发明的技术方案为：

一种轮胎打磨机的打磨方法，包括以下步骤：

（1）建立坐标系：以轮胎中心为坐标原点，轮胎打磨机的导轨的直线运动距离为ρ，轮胎打磨机的主转台绕其回转中心旋转角度为θ，轮胎打磨机的磨头转台绕其回转中心角度为γ；

（2）测量出目标轮胎半径、输入目标胎冠冠弧半径、输入目标打磨冠弧弧长、设打磨刀头边缘至磨头旋转台转轴距离为一定值、两旋转轴中心距为一定值，设主旋转轴旋转角度θ，与胎冠圆弧部分打磨时打磨刀头沿直线轴方向运动距离ρ符合下述表达式：

根据、计算出磨头对胎冠圆弧部分打磨时θ的变化范围为(,),当和时，磨头到达胎冠圆弧边缘，设此时的值分别为和，值为；

（3）打磨运动开始时，三个运动轴处于运动零点位置，打磨刀头边缘至轮胎中心O点距离为ρ’，即为O’点；

（4）打磨刀头迅速移动到打磨起始点，准备开始打磨；

（5）判断与的关系，D为进刀量，如果≥+D，则以D进刀并重复本步骤，若＜+D，则以-进刀，并完成胎冠圆弧的打磨。

优化地，所述的轮胎打磨机的打磨方法，还包括对倒角圆弧部分的打磨，ρ与θ符合下述表达式：

+

－；

设倒角圆弧的结束点坐标为（，）和（θ’_2, ρ’₂），当θ为正时，其变化范围是（，），当θ为负时，其变化范围是（θ’₁，θ’ ₂），的关系不变；

倒角圆弧的结束点坐标为：

θ₂=arcsin[]，

θ’ ₂=－arcsin[]

将θ₂、θ’ ₂代入上述方程得出对应的、ρ’₂；

其中，测出目标轮胎半径、输入目标胎冠冠弧半径、输入打磨冠弧弧长、打磨刀头边缘至磨头旋转台转轴距离为一定值、输入倒角圆弧半径、输入胎侧直线角度A、两旋转轴中心距为一定值。

优化地，所述的轮胎打磨机的打磨方法，还包括对直线部分的打磨，对直线部分打磨时打磨刀头沿导轨的直线运动的变化量ρ符合下述表达式：

；

设直线部分的结束点坐标为（θ_3, ρ₃）和（θ’_3, ρ’₃），θ的变化范围是（，），直线部分的结束点坐标为：θ₃=arcsin[]，

θ’₃=-arcsin[]，将θ₃、θ’ ₃分别代入上述公式，得出、ρ’_3；其中，输入目标轮胎半径、输入目标胎冠冠弧半径、为打磨冠弧弧长、打磨刀头边缘至磨头旋转台转轴距离为一定值、输入倒角圆弧半径、输入胎侧直线长度L、输入胎侧直线角度A、两旋转轴中心距为一定值。

本发明的有益效果为：

通过采用类极坐标系，将回转轴放置在直线轴之上，由此可以达到回转半径内任意一点的位置，此种坐标系所占空间小，结构紧凑，打磨过程中动作幅度小且反应迅速。可解决传统方式两丝杠垂直结构笨重，占空间大的缺点，提高了空间利用率和轮胎打磨效率。

附图说明

图1为本发明中采用类极坐标系作为打磨曲线拟合的控制坐标系的轮胎打磨机的结构示意图；

图2为本发明中打磨曲线的坐标系的示意图；

图3为本发明中将打磨曲线分成三部分的示意图；

图4为本发明中倒角圆弧部分的示意图；

图5为本发明中轮胎打磨机工作时具体运动过程的控制流程图。

图中，1、底部的直线运动部分；2、中间的主转台；3、最上方的磨头转台。为目标轮胎半径、为目标胎冠冠弧半径、为打磨冠弧弧长、为打磨刀头边缘至磨头旋转台转轴距离、为倒角圆弧半径、L为胎侧直线长度、A为胎侧直线角度、为两旋转轴中心距。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

打磨轮胎的打磨曲线是由图1中所示的装置实现的，其主要的组成部分有底部的直线运动部分1、中间的主转台2以及最上方的磨头转台3，这几部分均通过伺服系统控制。如图2所示，建立打磨曲线的坐标系时，以轮胎中心为坐标原点，轮胎打磨机的导轨的直线运动距离为ρ，轮胎打磨机的主转台绕其回转中心旋转角度为θ，轮胎打磨机的磨头转台绕其回转中心角度为γ。为主转台中心与磨头转台中心间的距离（即图1中2和3所示转盘转轴在水平面上投影所得到的两个点的距离，是一个定值）。打磨时，磨头与轮胎接触处通过下面磨头转台的中心线，磨头转台的作用是保证磨头平面始终与胎面圆弧相切。

如图2、图3所示，首先测量出目标轮胎半径、输入目标胎冠冠弧半径、输入目标打磨冠弧弧长、设打磨刀头边缘至磨头旋转台转轴距离为一定值、两旋转轴中心距为一定值，设主旋转轴旋转角度θ，与胎冠圆弧部分打磨时打磨刀头沿直线轴方向运动距离ρ符合下述表达式：

根据、计算出磨头对胎冠圆弧部分打磨时θ的变化范围为(,),当和时，磨头到达胎冠圆弧边缘，设此时的值分别为和，值为；打磨运动开始时，三个运动轴处于运动零点位置，打磨刀头边缘至轮胎中心O点距离为ρ’，即为O’点；打磨刀头迅速移动到打磨起始点，准备开始打磨；判断与的关系，D为进刀量，如果≥+D，则以D进刀并重复本步骤，若＜+D，则以-进刀，并完成胎冠圆弧的打磨。

对胎冠圆弧部分打磨结束后进行对倒角圆弧部分的打磨，如图4所示，测出目标轮胎半径、输入目标胎冠冠弧半径、输入打磨冠弧弧长、打磨刀头边缘至磨头旋转台转轴距离为一定值、输入倒角圆弧半径、输入胎侧直线角度A、两旋转轴中心距为一定值。ρ与θ符合下述表达式：

]+

－；

设倒角圆弧的结束点坐标为（，）和（θ’_2, ρ’₂），当θ为正时，其变化范围是（，），当θ为负时，其变化范围是（θ’₁，θ’ ₂），的关系不变；

倒角圆弧的结束点坐标为：

θ₂=arcsin[]，

θ’ ₂=－arcsin[]

将θ₂、θ’ ₂代入上述方程得出对应的、ρ’₂。

接着进行对直线部分的打磨，设直线部分的结束点坐标为（θ_3, ρ₃）和（θ’_3, ρ’₃），θ的变化范围是（，），直线部分的结束点坐标为：θ₃=arcsin[]，

θ’₃=-arcsin[]，将θ₃、θ’ ₃分别代入上述公式，得出、ρ’_3。

整个打磨过程是由轮胎边缘处开始，打磨开始前由PLC结合测量出的半径及事先给出的胎面宽度、胎冠圆弧半径、目标周长等参数计算出打磨曲线上的各个坐标点和进刀量，并确定打磨起始点，打磨待机时ρ处于未伸出的状态，打磨开始后磨头迅速移动到打磨起始点处，开始由伺服控制各个轴完成整个圆弧的插补动作，对于同一条轮胎每次进刀时仅将ρ值减去进刀量，曲线的其他参数不变。直线导轨方向以进刀量D进刀，打磨过中点后开始测量胎面剩余厚度，判断与的关系，D为进刀量，如果≥+D，则以D进刀并重复本步骤，若＜+D，则以-进刀，并完成胎冠圆弧的打磨。具体运动控制流程如图5所示。

需要指出的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化相替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种轮胎打磨机的打磨方法，其特征在于：针对轮胎胎冠圆弧部分，打磨刀头按照多个打磨点连接而成的运动轨迹运动并进行打磨，所述打磨点位于沿直线轴方向运动距离ρ符合下述表达式：

其中，测量出目标轮胎半径、输入目标胎冠冠弧半径、设打磨刀头边缘

至磨头旋转台转轴距离为一定值、两旋转轴中心距为一定值，轮胎打磨机的主转台绕其回转中心旋转角度为θ。

2.如权利要求1所述的轮胎打磨机的打磨方法，其特征在于：还包括倒角圆弧

部分的打磨。

3.如权利要求2所述的轮胎打磨机的打磨方法，其特征在于：针对倒角圆弧部

分，打磨刀头按照多个打磨点连接成的运动轨迹运动，所述打磨点位于沿打磨机导轨的直线轴方向运动距离ρ符合下述表达式：

]+

－；

其中，为打磨刀头到达胎冠圆弧边缘时位于沿打磨机导轨的直线轴方向运动距离，为打磨刀头到达胎冠圆弧边缘时的轮胎打磨机的主转台绕其回转中心旋转角度，输入倒角圆弧半径、输入打磨冠弧弧长。

4.如权利要求3所述的轮胎打磨机的打磨方法，其特征在于：还包括直线部分

的打磨。

5.如权利要求4所述的轮胎打磨机的打磨方法，其特征在于：针对直线部分，打磨刀头按照多个打磨点连接成的运动轨迹运动，所述打磨点位于沿打磨机导轨的直线轴方向运动距离ρ符合下述表达式：

；

其中，θ₂为倒角圆弧的结束点坐标，即

θ₂=arcsin[ ]，为权利要求3中与θ₂所对应的直线轴方向运动距离，输入胎侧直线角度A。