CN108437066B - 一种超声波裁断装置及裁断方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮胎成型技术领域，公开了一种超声波裁断装置及裁断方法。其中，该设置于胶料复合件输送装置上的超声波裁断装置包括：驱动机构；超声波裁刀组件，由驱动机构带动其沿输送装置的宽度方向移动；位置检测机构，用于检测超声波裁刀组件的位置信息；存储单元，胶料复合件在输送装置宽度方向的不同位置处具有不同的厚度值，存储单元用于存储与厚度值相对应的状态信息；控制单元，根据位置检测机构检测到的位置信息与存储单元中所存储的状态信息，调节超声波裁刀组件的工作状态。本发明中，控制单元配合位置检测机构和存储单元调节超声波裁刀组件的工作状态，实现了对超声波裁刀的精确控制。

Description

一种超声波裁断装置及裁断方法

技术领域

本发明涉及轮胎成型技术领域，尤其涉及一种超声波裁断装置及裁断方法。

背景技术

目前在橡胶轮胎加工中，根据轮胎规格和制造工艺进行胶料裁断是必备的过程。不同于以往的物理裁断，现有较为先进且应用广泛的裁断工艺是采用超声波裁断装置。超声波裁断是利用超声波高频振荡来振断胶料的分子链，所以胶料的断面较为光滑，后续进行胶料贴合时的粘结性也较好。但是采用超声波裁断装置时需要非常谨慎，原因在于超声波刀体在进行裁切时不能出现空振和停滞，否则极易造成损坏。

在实际轮胎加工中，超声波裁刀所需裁切的胶料是多个料层贴合的胶料复合件，具体地，该胶料复合件包括位于中间位置的内衬层以及贴合在内衬层两侧的胎侧层，胶料复合件的底面较为平整而在整个截面上的厚度并不一致。超声波裁刀通常被调整为具有一特定的振幅频率，依靠裁刀刀缝的振动振断橡胶胶料的分子链，与此同时，驱动机构以一定的速度沿设定的裁切方向驱动超声波裁刀行走。当裁刀的行走速度过慢时，就会出现胶料的分子链已被振断而裁刀并不前进，即刀锋在零负载的情况下空振的情形；当裁刀的行走速度过快时，就会出现胶料的分子链未被振断而裁刀已前进，即仅能依靠裁刀的刀面将胶料割断的情形。上述两种情形都会极大地损害超声波裁刀的使用寿命，因此应严格控制裁刀的行走速度，即裁断胶料较厚部分时裁刀的行走速度应当小于裁断胶料较薄部分时裁刀的行走速度。

另外，对应于不同尺寸规格的轮胎，胶料复合件的尺寸规格不同即胶料复合件的厚薄分布位置不同，从而裁刀行走速度的控制切换点也不相同。现有轮胎成型设备中，根据胶料复合件的厚薄分布位置设置有接近开关以用于判断裁刀行走速度的控制切换点，因此在需要裁切不同尺寸规格的胶料复合件时，需要调整接近开关的安装位置以与胶料复合件厚薄分布相匹配，整个调整过程难度大、耗时长，使得轮胎成型设备难以适应不同尺寸参数轮胎的加工生产需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波裁断装置及裁断方法，可以精确控制超声波裁刀的振动、停止振动和移动速度，能够适用不同尺寸规格的胶料复合件。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超声波裁断装置，设置在轮胎成型机中胶料复合件的输送装置上，包括：

驱动机构；

超声波裁刀组件，其由所述驱动机构带动并沿所述输送装置的宽度方向移动；

位置检测机构，用于检测所述超声波裁刀组件的位置信息；

存储单元，所述胶料复合件在所述输送装置宽度方向的不同位置处具有不同的厚度值，所述存储单元用于存储与所述厚度值相对应的状态信息；

控制单元，根据所述位置检测机构检测到的位置信息与所述存储单元中所存储的状态信息，调节所述超声波裁刀组件的工作状态；

其中，所述超声波裁刀组件的工作状态包括超声波裁刀振动与否和所述超声波裁刀组件沿所述输送装置宽度方向的移动速度。

作为优选，还包括机架；

所述机架沿所述输送装置的宽度方向架设于所述输送装置的上侧，所述驱动机构安装于所述机架上。

作为优选，所述驱动机构包括固定安装于所述机架上的驱动电机、两个分别设置于所述机架两端的带轮以及绕设于两个所述带轮上的同步带，其中，驱动电机与一个所述带轮传动连接，所述超声波裁刀组件固连于所述同步带上。

作为优选，所述位置检测机构包括编码器，所述编码器与一个所述带轮同轴设置；

所述控制单元接收所述编码器输出的脉冲信号，并基于所述脉冲信号计算出所述带轮转动的圈数，再由计算出的所述带轮转动的圈数乘以所述带轮的周长计算出所述超声波裁刀组件的直线位移量。

作为优选，所述位置检测机构还包括用于判断所述超声波裁刀组件的初始位置的归零装置；

所述归零装置与所述编码器电连接，在所述归零装置检测到所述超声波裁刀组件位于初始位置时，所述编码器计数归零。

作为优选，所述位置检测机构还包括两个分别设置于所述机架两端的限位装置，两个所述限位装置分别用于判断所述超声波裁刀组件沿所述输送装置的宽度方向移动的左、右极限位置。

作为优选，所述归零装置和两个所述限位装置均为接近开关，所述超声波裁刀组件上设置有与所述接近开关配合的感应板。

作为优选，所述驱动电机为直流电机或步进电机；所述编码器为增量式编码器。

作为优选，所述机架上沿长度方向设置有直线导轨组件，所述超声波裁刀组件滑动设置于所述直线导轨组件上。

本发明还提供了一种裁断方法，上述的超声波裁断装置对所述胶料复合件进行裁断，该裁断方法包括以下步骤：

根据所述胶料复合件在所述输送装置宽度方向上不同位置处的厚度值信息，计算所述超声波裁刀组件在所述输送装置宽度方向上不同位置处所应达到的状态信息，并将所述状态信息存储于所述存储单元内；

所述位置检测机构检测所述超声波裁刀组件在所述输送装置宽度方向上的位置信息；

所述控制单元根据所述超声波裁刀组件的位置信息和所述存储单元内存储的状态信息调节所述超声波裁刀组件的工作状态。

作为优选，在所述输送装置宽度方向上，所述胶料复合件厚度值为零的位置处，所述超声波裁刀停止振动。

作为优选，在所述输送装置宽度方向上，所述超声波裁刀组件在所述胶料复合件厚度值较大的位置处的移动速度小于在厚度值较小的位置处的移动速度。

作为优选，根据所述胶料复合件在所述输送装置宽度方向上不同位置处所具有的厚度值的差异，将所述胶料复合件划分为多个区段，多个所述区段分别对应多个所述超声波裁刀组件的移动速度，所述超声波裁刀组件在平均厚度值较大的所述区段的移动速度小于其在平均厚度值较小的所述区段的移动速度。

本发明的有益效果：控制单元根据位置检测机构检测到的位置信息和存储单元所存储的状态信息调节超声波裁刀组件的工作状态，实现了对超声波裁刀的振动、停止振动和超声波裁刀组件移动速度的精确控制，并且可以针对不同尺寸规格的胶料复合件，计算得到对应的状态信息，将此状态信息存储于存储单元内，使得控制单元的控制更加具有针对性和适应性。

附图说明

图1是本发明实施例所述的超声波裁断装置与输送装置相配合的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的超声波裁断装置部分构件的结构示意图；

图3是本发明实施例所述的超声波裁刀组件的结构示意图；

图4是本发明实施例所述的压合机构与输送装置相配合的结构示意图。

图中：

1、驱动机构；11、驱动电机；12、带轮；13、同步带；

2、超声波裁刀组件；21、裁刀架；211、滑块；22、调节机构；221、第一调节机构；222、第二调节机构；223、第三调节机构；23、超声波裁刀；24、压轮机构；241、压轮架；242、压轮臂；243、转动轮；

3、位置检测机构；31、编码器；32、归零装置；33、限位装置；

4、机架；41、直线导轨组件；

5、压合机构；51、驱动部件；52、摇臂；53、压板；531、压合部；532、连接部；

100、裁切垫块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图4所示，本发明提供了一种超声波裁断装置，设置在轮胎成型机中胶料复合件的输送装置上，包括驱动机构1、超声波裁刀组件2、位置检测机构3、机架4、压合机构5、存储单元以及控制单元。

其中，机架4沿输送装置的宽度方向架设于输送装置的上侧，驱动机构1安装于机架4上，驱动机构1带动超声波裁刀组件2沿输送装置的宽度方向移动，位置检测机构3用于检测超声波裁刀组件2的位置信息，胶料复合件在输送装置宽度方向的不同位置处具有不同的厚度值，压合机构5用于将胶料复合件压合于与裁刀组件相对应的裁切垫块100上，存储单元用于存储与厚度值相对应的状态信息，控制单元根据位置检测机构3检测到的位置信息与存储单元中所存储的状态信息，调节超声波裁刀组件2的工作状态。上述超声波裁刀组件2的工作状态包括超声波裁刀23振动或停止振动以及超声波裁刀组件2沿输送装置宽度方向的移动速度。

本发明中，控制单元根据位置检测机构3检测到的位置信息和存储单元所存储的状态信息调节超声波裁刀组件2的工作状态，实现了对超声波裁刀23的振动、停止振动和超声波裁刀组件2移动速度的精确控制，并且可以针对不同尺寸规格的胶料复合件，计算得到对应的状态信息，将此状态信息存储于存储单元内，使得控制单元的控制更加具有针对性和适应性。

下面对各具体部件作出说明。

驱动机构1包括固定安装于机架4上的驱动电机11、两个分别设置于机架4两端的带轮12、以及绕设于两个带轮12上的同步带13。其中，两个带轮12一个主动另一个从动，驱动电机11与一个带轮12传动连接，超声波裁刀组件2固连于同步带13上。驱动电机11通过带轮12驱动同步带13转动，从而带动同步带13上的超声波裁刀组件2沿沿输送装置的宽度方向移动。具体的，驱动电机11为直流电机或步进电机。

超声波裁刀组件2包括固连于同步带13的裁刀架21、安装于裁刀架21上的调节机构22、超声波裁刀23以及压轮机构24，裁刀架21上还设置有滑块211，压轮机构24设置于超声波裁刀23裁切方向的前侧，用于压合平整待裁切的胶料复合件。

其中，调节机构22用于调节超声波裁刀23相对于输送装置的位置和角度，具体包括第一调节机构221、第二调节机构222和第三调节机构223。第一调节机构221安装于裁刀架21上，用于驱动超声波裁刀23垂直于输送装置和沿胶料复合件的输送方向移动，第二调节机构222安装于第一调节机构221上，用于驱动超声波裁刀23在第一调节面内转动，第一调节面垂直于胶料复合件的输送面，第三调节机构223安装于第二调节机构222上，超声波裁刀23安装于第三调节机构223上，第三调节机构223用于驱动超声波裁刀23在第二调节面内转动，第二调节面垂直于第一调节面。

其中，压轮机构24包括压轮架241、压轮臂242和转动轮243。压轮架241安装于第一调节机构221上，压轮臂242活动设置于压轮架241上，能够随胶料复合件的厚度起伏，转动轮243，安装于压轮臂242上，用于压合胶料复合件。

位置检测机构3包括安装于机架4上的编码器31、归零装置32和限位装置33。其中，编码器31与一个带轮12同轴设置，控制单元接收编码器31输出的脉冲信号，并基于脉冲信号计算出带轮12转动的圈数，再由计算出的带轮12转动的圈数乘以带轮12的周长即可计算出超声波裁刀组件2的直线位移量。其中，归零装置32用于判断超声波裁刀组件2的初始位置，归零装置32与编码器31电连接，在归零装置32检测到超声波裁刀组件2位于初始位置时编码器31计数归零。其中，限位装置33设置有两个，分别设置于机架4两端，用于判断超声波裁刀组件2沿输送装置的宽度方向移动的左、右极限位置。具体的，编码器31为增量式编码器，归零装置32和限位装置33均为接近开关，超声波裁刀组件2上设置有与接近开关配合的感应板，感应板用于触发接近开关。

机架4上沿长度方向设置有直线导轨组件41，超声波裁刀组件2通过裁刀架21上的滑块211滑动设置于直线导轨组件41上。

压合机构5包括驱动部件51、绕铰接点转动设置的摇臂52和固连于摇臂52的压板53。其中，压板53平行于输送装置宽度方向设置，驱动部件51的输出端连接于摇臂52，驱动部件51能够通过摇臂52驱动压板53将胶料复合件压合于与裁刀组件相对应的裁切垫块100上。具体的，驱动部件51和摇臂52分别设置有两个，两个摇臂52分别连接于压板53的两端，两个驱动部件51与两个所述摇臂52一一配合设置。压板53包括相互连接的压合部531和连接部532，压合部531包括多个间隔设置的压合片，连接部532连接于摇臂52，压合部531具体由弹性材料制备而成。在本实施例中，驱动部件51具体为气缸或油缸。

本发明还提供了一种裁断方法，具体使用上述超声波裁断装置对胶料复合件进行裁断，该裁断方法包括以下步骤：

步骤一、根据胶料复合件在输送装置宽度方向上不同位置处的厚度值信息，计算超声波裁刀组件2在输送装置宽度方向上不同位置处所应达到的状态信息，并将状态信息存储于存储单元内。

步骤二、位置检测机构3检测超声波裁刀组件2在输送装置宽度方向上的位置信息。

步骤三、控制单元根据超声波裁刀组件2的位置信息和存储单元内存储的状态信息调节超声波裁刀组件2的工作状态。

具体的，在输送装置宽度方向上，胶料复合件厚度值为零的位置处，超声波裁刀23停止振动，即在超声波裁刀23未与胶料复合件接触时，超声波裁刀23不工作。

在输送装置宽度方向上，超声波裁刀组件2在胶料复合件厚度值较大的位置处的移动速度小于在厚度值较小的位置处的移动速度。此设定下，超声波裁刀组件2的移动速度针对胶料复合件具体位置处的厚度值作出即时调节，裁切质量好。

除上述设定外，为简化超声波裁刀组件2的速度调节过程，还可以根据胶料复合件在输送装置宽度方向上不同位置处所具有的厚度值的差异，将胶料复合件划分为多个区段，多个区段分别对应多个超声波裁刀组件2的移动速度，超声波裁刀组件2在平均厚度值较大的区段的移动速度小于其在平均厚度值较小的区段的移动速度。具体的，在本实施例中，针对胶料复合件中间位置处的内衬层设置移动速度为第一速度，针对胶料复合件两侧的胎侧层设置移动速度为第一速度，针对内衬层和胎侧层的搭接区域设置移动速度为第三速度，由于胎侧层的厚度大于内衬层，此时，第一速度＞第二速度＞第三速度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波裁断装置，设置在轮胎成型机中胶料复合件的输送装置上，其特征在于，包括：

驱动机构(1)；

超声波裁刀组件(2)，其由所述驱动机构(1)带动并沿所述输送装置的宽度方向移动；

位置检测机构(3)，用于检测所述超声波裁刀组件(2)的位置信息；

存储单元，所述胶料复合件在所述输送装置宽度方向的不同位置处具有不同的厚度值，所述存储单元用于存储与所述厚度值相对应的状态信息；

控制单元，根据所述位置检测机构(3)检测到的位置信息与所述存储单元中所存储的状态信息，调节所述超声波裁刀组件(2)的工作状态；

其中，所述超声波裁刀组件(2)的工作状态包括超声波裁刀(23)振动与否和所述超声波裁刀组件(2)沿所述输送装置宽度方向的移动速度；

还包括机架(4)；

所述机架(4)沿所述输送装置的宽度方向架设于所述输送装置的上侧，所述驱动机构(1)安装于所述机架(4)上；

所述驱动机构(1)包括固定安装于所述机架(4)上的驱动电机(11)、两个分别设置于所述机架(4)两端的带轮(12)以及绕设于两个所述带轮(12)上的同步带(13)，其中，驱动电机(11)与一个所述带轮(12)传动连接，所述超声波裁刀组件(2)固连于所述同步带(13)上；

所述位置检测机构(3)包括编码器(31)，所述编码器(31)与一个所述带轮(12)同轴设置；

所述控制单元接收所述编码器(31)输出的脉冲信号，并基于所述脉冲信号计算出所述带轮(12)转动的圈数，再由计算出的所述带轮(12)转动的圈数乘以所述带轮(12)的周长计算出所述超声波裁刀组件(2)的直线位移量；

所述位置检测机构(3)还包括归零装置(32)，用于判断所述超声波裁刀组件(2)的初始位置；以及限位装置(33)，用于判断所述超声波裁刀组件(2)沿所述输送装置的宽度方向移动的极限位置；

还包括压合机构(5)；

压合机构(5)包括驱动部件(51)、绕铰接点转动设置的摇臂(52)和固连于摇臂(52)的压板(53)，其中，压板(53)平行于输送装置宽度方向设置，驱动部件(51)的输出端连接于摇臂(52)，驱动部件(51)能够通过摇臂(52)驱动压板(53)将胶料复合件压合于与超声波裁刀组件(2)相对应的裁切垫块(100)上。

2.根据权利要求1所述的超声波裁断装置，其特征在于，所述归零装置(32)与所述编码器(31)电连接，在所述归零装置(32)检测到所述超声波裁刀组件(2)位于初始位置时，所述编码器(31)计数归零。

3.根据权利要求2所述的超声波裁断装置，其特征在于，所述限位装置(33)为两个，分别设置于所述机架(4)两端，两个所述限位装置(33)分别用于判断所述超声波裁刀组件(2)沿所述输送装置的宽度方向移动的左、右极限位置。

4.根据权利要求3所述的超声波裁断装置，其特征在于，所述归零装置(32)和两个所述限位装置(33)均为接近开关，所述超声波裁刀组件(2)上设置有与所述接近开关配合的感应板。

5.根据权利要求1所述的超声波裁断装置，其特征在于，所述驱动电机(11)为直流电机或步进电机；所述编码器(31)为增量式编码器。

6.根据权利要求1所述的超声波裁断装置，其特征在于，所述机架(4)上沿长度方向设置有直线导轨组件(41)，所述超声波裁刀组件(2)滑动设置于所述直线导轨组件(41)上。

7.一种裁断方法，其特征在于，使用权利要求1-6任一所述的超声波裁断装置对所述胶料复合件进行裁断，该裁断方法包括以下步骤：

根据所述胶料复合件在所述输送装置宽度方向上不同位置处的厚度值信息，计算所述超声波裁刀组件(2)在所述输送装置宽度方向上不同位置处所应达到的状态信息，并将所述状态信息存储于所述存储单元内；

所述位置检测机构(3)检测所述超声波裁刀组件(2)在所述输送装置宽度方向上的位置信息；

所述控制单元根据所述超声波裁刀组件(2)的位置信息和所述存储单元内存储的状态信息调节所述超声波裁刀组件(2)的工作状态。

8.根据权利要求7所述的裁断方法，其特征在于，在所述输送装置宽度方向上，所述胶料复合件厚度值为零的位置处，所述超声波裁刀(23)停止振动。

9.根据权利要求7所述的裁断方法，其特征在于，在所述输送装置宽度方向上，所述超声波裁刀组件(2)在所述胶料复合件厚度值较大的位置处的移动速度小于在厚度值较小的位置处的移动速度。

10.根据权利要求7所述的裁断方法，其特征在于，根据所述胶料复合件在所述输送装置宽度方向上不同位置处所具有的厚度值的差异，将所述胶料复合件划分为多个区段，多个所述区段分别对应多个所述超声波裁刀组件(2)的移动速度，所述超声波裁刀组件(2)在平均厚度值较大的所述区段的移动速度小于其在平均厚度值较小的所述区段的移动速度。

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