CN108515650A - 一种对tb轮胎侧面去毛刺装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮胎制造领域，特别涉及一种对TB轮胎侧面去毛刺装置。包括左右对称的两组刀具组件、机架平移组件，轮胎，滚珠丝杠；两组刀具组件均安装于机架平移组件上，放置于轮胎的两侧，在机架平移组件上由滚珠丝杠带动做张开闭合运动，控制与轮胎侧面的距离；轮胎在夹紧旋转装置的带动下做匀速旋转运动，当运动平稳后，刀具组件在机架平移组件上由滚珠丝杆带动匀速向轮胎运动，运动到合适的距离时停止运动；此时，刀具组件中的刀具机构的气缸进气工作，将刀具推出顶在待修边轮胎上，然后刀具组件整体向下运动，当刀片在胎面上完成修边后，此时气缸工作，刀具收回；然后刀具组件在滚珠丝杠的带动下匀速做远离轮胎运动，至此整个修边过程完成。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎制造领域，特别涉及一种对TB轮胎侧面去毛刺装置。
背景技术
随着汽车产量的增长，对于轮胎的需求也是越来越大。但是目前基于轮胎生产工艺的限制，会在轮胎的胎面与胎侧产生胎毛，胎毛不但会影响美观、增大轮胎与地面的摩擦力，而且在汽车高速运行时会产生噪音，所以要去除。采用传统的手工轮胎修边机时，手工操作多，劳动强度大，生产效率低，产品质量不稳定、不均匀，还会影响操作工人的身体健康。全自动轮胎修边机较传统的修边机有其突出的优越性，但也存在着一些问题。目前市场上已经有全自动轮胎修边机的产品，由于修边刀具可以在胎面上进行直线的运动，所以其对于轮胎胎面毛刺都可以很好的去除，但TB轮胎不仅尺寸大，而且其侧面胎毛的去除比较困难，所以全自动修边机对胎侧的修边质量不能保证，主要有以下几点原因：①内圈胎毛不能全部去除。对于轮胎侧面内圈的胎毛，由于其距离轮胎的中心很近，处在胎侧的内径处，修边过程中刀具是朝着轮胎外径移动的，如果侧面刀片下刀的初始位置不准确会导致刀片接触不到内径的胎毛，从而对其不能去除。②毛刺去除长度不均匀。分析其产生的原因：1)轮胎侧面曲线是不规则的；2)轮胎侧面印有各种规格信息，凹凸不平；3)修边刀具很难与胎面贴合紧密；4)刀具对胎面的压力很难均匀控制。基于以上轮胎侧面形状存在的客观情况，很难保证刀片对毛刺去除的均匀性，造成修边质量不达标。
在中国专利201020566465.0中公开了一种车辆轮胎修边机，用于修整轮胎毛边，车辆轮胎修边机包含机架主机、两下修整单元、第一上修整单元、第二上修整单元以及动力驱动装置，此专利中修边刀片是由配重块与链条连接来为改变刀片与轮胎侧面的贴合角度。与上述专利不同，本发明的是专门对于轮胎侧面进行修边，且修边刀头是由气缸推出，这样可以保证刀片与轮胎的接触力与贴合程度。
在中国专利201320469643.1中公开的一种轮胎剃毛机，其包括胎面剃刀、胎面浮动轮、胎侧浮动轮、胎侧剃刀等机构，其侧面修边刀具共有1把，其刀头与气缸是通过连杆连接；侧面修边刀具的提升是依靠气缸。与上述专利不同，本发明的是专门对于轮胎侧面进行修边，刀头与气缸是直接通过螺母连接且侧面修边刀具的提升是依靠电机提升装置，本发明中有四把刀具，左右对称各两把，可以大大的缩短修边时间，提高生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计一种提高轮胎侧面修边质量的轮胎侧面自动修边装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其创新点在于：包括机架平移组件、刀具组件、修边刀具机构和轮胎夹紧旋转装置；刀具组件由设置在轮胎一侧的三把修边刀具机构组成；机架平移组件由减速电机、链轮、滚珠丝杆、滚珠丝杆导轨以及滚珠丝杆运动平台组成。减速电机通过螺栓与滚珠丝杆底板连接，第一个链轮通过键与减速电机输出端连接，第二个链轮通过键与滚珠丝杆输入端连接，两个链轮通过链条连接传动，滚珠丝杆运动平台底部中间位置与滚珠丝杆相配合，且两个滚珠丝杆运动平台底部与滚珠丝杆相配合的螺纹方向分别为左旋和右旋，同时，滚珠丝杆运动平台两侧卡在滚珠丝杠导轨上。工作时减速电机旋转，通过链条带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆运动平台就可以沿着滚珠丝杆导轨做左右匀速运动。
所述修边刀具机构有六把，位于轮胎两侧，每侧各三把，且两侧修边刀具机构左右对称安装在机架平移组件上，并且可以在滚珠丝杆运动平台上做左右张开闭合的匀速运动；修边刀具机构中的气缸支座通过螺栓螺母与机架平移组件上的滚珠丝杠运动平台连接，做左右张开闭合运动。
进一步的，轮胎夹紧旋转装置由两个辊轮、驱动电机、带轮、皮带组成；驱动电机与第一个带轮通过键连接，第一个辊轮(驱动辊轮)与第一个带轮通过键连接，第一个带轮与第二个带轮通过皮带连接传动；当待修边轮胎进入两个辊轮之间时，靠自身重力压在辊轮上，这时第一个辊轮(驱动辊轮)开始在驱动电机的带动下匀速旋转，轮胎在与辊轮之间摩擦力的作用下开始做匀速旋转运动。
进一步的，所述修边刀具机构由刀头、A刀座、摆动杆1、连接轴、摆动杆2、气缸和气缸支座组成；刀头与A刀座通过销轴连接，A刀座上的孔套在摆动杆1上，摆动杆1与摆动杆2都是固定在连接轴上并通过螺钉锁紧；摆动杆2与气缸通过浮动接头连接，气缸与气缸支座通过耳轴连接，且气缸能够旋转一定角度然后通过螺栓锁紧，其目的是调整刀片与轮胎表面的仰角，来达到控制修剪胎毛的长度。
综上所述，一种提高轮胎侧面修边效果装置包括机架平移组件、刀具组件、轮胎夹紧旋转装置；轮胎在夹紧旋转装置的带动下做匀速旋转运动，当运动平稳后，滚珠丝杠运动平台在滚珠丝杆的带动下匀速向轮胎运动，运动到合适的距离(修边刀具机构上的刀片距离待修边轮胎胎侧1-2cm)时停止运动；此时，修边刀具机构上的气缸进气工作，将刀具推出顶在待修边轮胎上；当刀片在胎面上完成修边后，滚珠丝杠运动平台机构停止工作，此时气缸工作，刀具收回；然后修边刀具在机架平移组件滚珠丝杆的带动下匀速做远离轮胎运动，运动到合适的距离时停止运动，至此整个修边过程完成。
本发明的优点在于为了保证刀片与轮胎接触的面积足够大，就要保证相邻的刀片可以实现无缝拼接，故分别将一侧刀具组件中三把修边刀具机构上的三片独立的刀片边与边相接，也就是把三片小刀片组合成一片大刀片。这样设计的优点是：1)三片刀片都可以与轮胎接触，保证接触面足够大；2)刀片可以适应轮胎侧面曲线的形状，保证对毛刺的去除效果；3)三片小刀整合成一片刀可以实现刀片与轮胎柔性接触，保证刀片与轮胎胎面的贴合程度，从而可以提高轮胎的修边质量；通过放置两组刀具组件来缩短修边时间，提高修边效率；通过调节刀具与胎面的角度，从而控制所修剪胎毛的长度；通过滚珠丝杠平台的运动改变刀具组件的位置可以对不同尺寸的轮胎进行修边。
附图说明
图1为本对TB轮胎侧面去毛刺装置的完整示意图。
图2为轮胎夹紧旋转装置示意图。
图3为单个修边刀具的示意图。
图4为修边刀头三维图。
图5为修边刀头三维爆炸图。
图6为修边刀具刀头三个自由度示意图。
图7为刀片贴合胎面状态示意图1。
图8为刀片贴合胎面状态示意图2。
图9为刀片贴合胎面状态示意图3。
图10为三把修边刀片贴合胎面状态示意图。
图11(a)、(b)分别为刀具组件的俯视图及左视图。
1、2、3—修边刀具机构，4—机架平移组件，5—轮胎，6—滚珠丝杠，7—减速电机，8—链轮，9—滚珠丝杆导轨，10—滚珠丝杆运动平台，11—链条，①—刀头，②—A刀座，③—摆动杆1，④—连接轴，⑤—摆动杆2，⑥—气缸，⑦—气缸支座，1-1—B刀座，1-2—螺栓，1-3—限位挡板，1-4—刀槽，1-5—刀片，1-6—销轴，I1—辊轮，I2—辊轮。
具体实施方式
图1为对TB轮胎侧面去毛刺装置的完整示意图，修边刀具机构1、2、3均安装于机架平移组件4上，且分别放置于轮胎5的两侧(轮胎5通过夹紧旋转装置定位并做匀速旋转运动)，并可以在机架平移组件4上由滚珠丝杠带动沿滚珠丝杆导轨移动，每个修边刀具都在水平以及垂直方向依次间隔一定距离，这样可以防止刀具以及机构之间发生干涉碰撞从而影响机器运行。
图2为轮胎夹紧旋转装置示意图，其中轮胎夹紧旋转装置由辊轮I1与I2、驱动电机K、带轮、皮带组成。驱动电机K与第一个带轮通过键连接，辊轮I2(驱动辊轮)与第一个带轮通过键连接，第一个带轮与第二个带轮通过皮带连接传动；当待修边轮胎进入两个辊轮之间时，靠自身重力压在辊轮上，这时辊轮I2(驱动辊轮)开始在驱动电机的带动下匀速旋转，轮胎在与辊轮之间摩擦力的作用下开始做匀速旋转运动。辊轮是一个凹面的柱型辊轮，凹面的形状及弧度与所修边的轮胎胎面的形状相似，且宽度比轮胎宽度宽，这样设计的优点是使得轮胎与辊轮更好的接触，从而保证轮胎旋转的稳定性。另一方面，TB轮胎重量很大，其重量全部由两个辊轮平均承担，这样也可以保证轮胎胎面与辊轮面保持很好的接触，从而使得轮胎与辊轮之间的摩擦力足够大，可以驱动轮胎旋转。
图3为修边刀具机构的示意图，由以下零件组成：刀头①、A刀座②、摆动杆1③、连接轴④、摆动杆2⑤、气缸⑥、气缸支座⑦。整个机构只有一个主动件——气缸，气缸做伸缩的直线运动，具有动作迅速、反应快、维护简单等优点，特别是用在自动化产品上特别合适。此刀具机构采用多个销轴连接的优点是：各个构件之间可以柔性连接，根据修边需求可以随时调整相对的位置关系。此机构结构简单，响应速度快，工作效率高，另外可以根据轮胎形状快速调整各个构件之间的位置关系，满足修边需求。
图4为刀头三维图，由B刀座1-1、螺栓1-2、限位挡板1-3、刀槽1-4、刀片1-5、销轴1-6组成。B刀座1-1左侧与A刀座②连接，另一侧通过销轴1-6与刀槽1-4销连接，刀槽1-4可以围绕销轴1-6做自由旋转运动；限位挡板1-3有两个，左右对称的固定在刀槽1-4上；螺栓1-2有两个，左右对称的固定在限位挡板1-3上，通过螺栓1-2与B刀座1-1的极限接触来限制刀槽1-4的两个极限位置；刀片1-5装在刀槽1-4内，通过螺栓顶紧。
图5为修边刀头三维爆炸图，从图中可以对修边刀头有个很直观的了解。
图6为修边刀具刀头三个自由度示意图，设计修边刀头部分包含三个旋转自由度(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，每一个旋转自由度对应一种刀片的状态，每个自由度都可以配合刀片完成特定的修边任务，也就是刀片相对于毛刺的位置。如何控制三个自由度将会对修边效果产生重要的影响，下面就重点研究这三个自由度。
图7为自由度Ⅰ所控制刀片1-5的动作，所述自由度Ⅰ是刀槽1-4围绕销轴1-6旋转的自由度，5是待修边轮胎，轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动。刀头的自由度Ⅰ便会在气缸的进气压力下紧紧的压在轮胎侧面，并且可以根据轮胎胎侧的曲线形状自动旋转合适的角度来达到与胎面最佳的贴合状态，保证修边效果。当自由度Ⅰ旋转一定角度时，其刀片与轮胎接触的仰角会发生改变如图7虚线所示，从而刀片的刃口与胎毛的高度就会发生变化，从而达到控制胎毛长度的目的；
图8为自由度Ⅱ所控制刀片1-5的动作，所述自由度Ⅱ是A刀座②相对于摆动杆1③的旋转自由度，5是待修边轮胎，轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动。修边时保证刀片的刃口尽量与轮胎轴线重合，使胎毛运动的切线方向与刃口重合，这样可以让胎毛与刃口接触的很好，一方面保证胎毛处理的干净，另一方面可以减少胎毛对刃口的划伤；当自由度Ⅱ旋转一定角度时，刀片的刃口与胎毛的运动方向有一个夹角，当我们加上刀片的径向运动后，最后合成的运动方向就是夹角的方向，这样也可以保证修边的质量。
图9为自由度Ⅲ所控制刀片1-5的动作，所述自由度Ⅲ是刀槽1-4相对于A刀座②的第二个旋转自由度，当轮胎匀速旋转时，刀片在自由度Ⅲ不同旋转角度下与轮胎接触的状态，当刀片自由度Ⅲ旋转一定角度时，使得修边时刀片的刃口尽量与轮胎线速度方向重合，即胎毛运动的速度方向与刃口重合，这样可以让胎毛与刃口很好的接触。一方面保证胎毛处理的干净，另一方面减少胎毛对刃口的划伤。自由度Ⅱ、Ⅲ、转动的角度在修边的过程中不会变化，修边之前就要按照对毛刺修整的规格来调整，然后固定，自由度Ⅰ在修边的过程中都是自由转动的。上述的几种刀片的工作位姿可以较好的保证对轮胎毛刺的去除，包括保证毛刺的长度、毛刺的修理面积、修边效率。
图10为三把修边刀片贴合胎面状态示意图，5为待修边轮胎，设计刀片结构并安装在刀槽1-4中，在刀具组件中的三把修边刀具机构上的刀片分别为1-5、2-5、3-5，刀片1-5、2-5和3-5的中心线与虚线圆相切(与毛刺的线速度方向相反)，从而保证刃口与毛刺完全接触，其中与刀片1-5中心线相切虚线圆的半径为301mm。为了保证刀片与轮胎接触的面积足够大，就要保证相邻的刀片可以实现无缝拼接，故将三片独立的刀片边与边相接，也就是把三片小刀组合成一片大刀，如图中B所示，这样设计的优点是：1)三片刀片都可以与轮胎接触,保证接触面足够大；2)刀片可以适应轮胎侧面曲线的形状，保证对毛刺的去除效果；3)三片小刀整合成一片刀可以实现刀片与轮胎柔性接触。
工作流程：轮胎5在夹紧旋转装置的带动下做匀速旋转运动，当运动平稳后，修边刀具机构1、2、3在机架平移组件4中滚珠丝杆的带动下匀速向轮胎5沿滚珠丝杆导轨移动，运动到合适的刀具下刀初始距离(刀具机构上的刀片距离待修边轮胎胎侧1-2cm)时停止运动；此时，刀具组件A中的修边刀具机构1、2、3上的气缸进气工作，将刀具推出顶在待修边轮胎上，修边刀具开始对胎毛进行去除，当刀片在胎面上完成修边后，此时气缸工作，刀具收回；然后修边刀具1、2、3在机架平移组件4中滚珠丝杆的带动下匀速做远离轮胎5运动，运动到合适的距离时停止运动，至此整个修边过程完成。
Claims (7)
1.一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：所述装置包括机架平移组件、刀具组件、修边刀具机构和轮胎夹紧旋转装置；刀具组件有两个，每个刀具组件由设置在轮胎一侧的三把修边刀具机构组成，位于TB轮胎两侧；
所述修边刀具机构有六把，位于轮胎两侧，每侧各三把，且两侧修边刀具机构左右对称安装在机架平移组件上，并且可以在滚珠丝杆运动平台上做左右张开闭合的匀速运动；修边刀具机构中的气缸支座通过螺栓螺母与机架平移组件上的滚珠丝杠运动平台连接，做左右张开闭合运动；
TB轮胎在轮胎夹紧旋转装置的夹持下做匀速旋转运动；
所述修边刀具机构由刀头、A刀座、摆动杆1、连接轴、摆动杆2、气缸和气缸支座组成；刀头与A刀座通过销轴连接，A刀座上的孔套在摆动杆1上，摆动杆1与摆动杆2都是固定在连接轴上并通过螺钉锁紧；摆动杆2与气缸通过浮动接头连接，气缸与气缸支座通过耳轴连接，且气缸能够旋转一定角度然后通过螺栓锁紧，其目的是调整刀片与轮胎表面的仰角，来达到控制修剪胎毛的长度。
2.如权利要求1所述的一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：所述机架平移组件由减速电机、链轮、滚珠丝杆、滚珠丝杆导轨以及滚珠丝杆运动平台组成，减速电机通过螺栓与滚珠丝杆底板连接，第一个链轮通过键与减速电机输出端连接，第二个链轮通过键与滚珠丝杆输入端连接，两个链轮通过链条连接传动，滚珠丝杆运动平台底部中间位置与滚珠丝杆相配合，且两个滚珠丝杆运动平台底部与滚珠丝杆相配合的螺纹方向分别为左旋和右旋，同时，滚珠丝杆运动平台两侧卡在滚珠丝杠导轨上，工作时减速电机旋转，通过链条带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆运动平台就可以沿着滚珠丝杆导轨做左右匀速运动。
3.如权利要求1所述的一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：轮胎在夹紧旋转装置的带动下做匀速旋转运动，当运动平稳后，滚珠丝杠运动平台在滚珠丝杆的带动下匀速向轮胎运动，运动到修边刀具机构上的刀片距离待修边轮胎胎侧1-2cm时停止运动；此时，修边刀具机构上的气缸进气工作，将刀具推出顶在待修边轮胎上；当刀片在胎面上完成修边后，滚珠丝杠运动平台机构停止工作，此时气缸工作，刀具收回；然后修边刀具在机架平移组件滚珠丝杆的带动下匀速做远离轮胎运动，运动到合适的距离时停止运动，至此整个修边过程完成。
4.如权利要求1所述的一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：所述刀头由B刀座、螺栓、限位挡板、刀槽、刀片、销轴组成；B刀座左侧与A刀座连接，另一侧通过销轴与刀槽销连接，刀槽可以围绕销轴做自由旋转运动；限位挡板有两个，左右对称的固定在刀槽上；螺栓有两个，左右对称的固定在限位挡板上，通过螺栓与B刀座的极限接触来限制刀槽的两个极限位置；刀片装在刀槽内，通过螺栓顶紧。
5.如权利要求4所述的一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：刀头包含三个旋转自由度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，每一个旋转自由度对应一种刀片的状态，每个自由度都可以配合刀片完成特定的修边任务，也就是刀片相对于毛刺的位置；
所述自由度Ⅰ是刀槽围绕销轴旋转的自由度，待修边轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动；刀头的自由度Ⅰ便会在气缸的进气压力下紧紧的压在轮胎侧面，并且可以根据轮胎胎侧的曲线形状自动旋转合适的角度来达到与胎面最佳的贴合状态，保证修边效果；当自由度Ⅰ旋转一定角度时，其刀片与轮胎接触的仰角会发生改变，从而刀片的刃口与胎毛的高度就会发生变化，从而达到控制胎毛长度的目的；
所述自由度Ⅱ是A刀座相对于摆动杆1的旋转自由度，待修边轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动；修边时保证刀片的刃口尽量与轮胎轴线重合，使胎毛运动的切线方向与刃口重合，这样可以让胎毛与刃口接触的很好，一方面保证胎毛处理的干净，另一方面可以减少胎毛对刃口的划伤；当自由度Ⅱ旋转一定角度时，刀片的刃口与胎毛的运动方向有一个夹角，当加上刀片的径向运动后，最后合成的运动方向就是夹角的方向，保证修边的质量。
所述自由度Ⅲ是刀槽1-4相对于A刀座②的第二个旋转自由度，当轮胎匀速旋转时，刀片在自由度Ⅲ不同旋转角度下与轮胎接触的状态，当刀片自由度Ⅲ旋转一定角度时，使得修边时刀片的刃口尽量与轮胎线速度方向重合，即胎毛运动的速度方向与刃口重合，这样可以让胎毛与刃口很好的接触，一方面保证胎毛处理的干净，另一方面减少胎毛对刃口的划伤；
自由度Ⅱ、Ⅲ、转动的角度在修边的过程中不会变化，修边之前就要按照对毛刺修整的规格来调整，然后固定，自由度Ⅰ在修边的过程中都是自由转动的。
6.如权利要求1所述的一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：一侧刀具组件中三把修边刀具机构上的三片独立的刀片边与边相接，也就是把三片小刀片组合成一片大刀片；三把修边刀具机构上的刀片分别为刀片(1-5)、刀片(2-5)、刀片(3-5)，刀片(1-5)、刀片(2-5)和刀片(3-5)的中心线与虚线圆相切，与毛刺的线速度方向相反，从而保证刃口与毛刺完全接触，其中与刀片(1-5)中心线相切虚线圆的半径为301mm。
7.如权利要求1所述的一种对TB轮胎侧面去毛刺装置，其特征在于：轮胎夹紧旋转装置由两个辊轮、驱动电机、带轮、皮带组成；驱动电机与第一个带轮通过键连接，第一个辊轮作为驱动辊轮与第一个带轮通过键连接，第一个带轮与第二个带轮通过皮带连接传动；当待修边轮胎进入两个辊轮之间时，靠自身重力压在辊轮上，这时第一个辊轮开始在驱动电机的带动下匀速旋转，轮胎在与辊轮之间摩擦力的作用下开始做匀速旋转运动。
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