CN109203529A - 轮胎3d打印生产线及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎3D打印生产线，包括打印机器人、打印控制器、打印喷头、串联式密炼机和热挤出机；打印喷头安装在热挤出机的出口上，串联式密炼机连接在热挤出机的进口上，打印机器人安装在打印喷头的前侧，打印控制器固定在打印机器人的后部；打印控制器作为生产线的控制中枢，对打印轨迹、打印温度、打印速度、打印角度等参数进行调控，利用独特的橡胶轮胎3D打印算法完成打印生产。上述轮胎3D打印生产线实现了从橡胶原料到轮胎打印的体系化，解决了免充气橡胶轮胎工业化3D打印的难题。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎生产技术领域，具体涉及一种轮胎3D打印生产线及生产方法。
背景技术
3D打印技术迅猛发展，在轮胎生产领域，3D打印技术应用案例缺并不多，国际轮胎巨头如米其林公司和国内一些企业正在该领域加大投入，也产出了一些成果，如山东玲珑轮胎股份有限公司的3D打印聚氨酯轮胎技术、米其林公司3D打印的蜂窝结构轮胎等。
但上述技术成果对免充气橡胶轮胎的打印并无涉及，由于橡胶轮胎的特殊性能，目前对橡胶台进行3D打印的案例非常少，中国专利CN201610126970.5《一种橡胶组合物、制备方法及其在3D打印空心轮胎中的应用》提到橡胶组合物在3D打印中的应用事项，为橡胶轮胎3D打印工业化生产提供了一种解决思路。
传统的3D打印方法并不能直接应用在免充气橡胶轮胎的打印上，特别是针对特定功能的橡胶胎，目前市场上没有工业化的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种轮胎3D打印生产线及生产方法，实现了从橡胶原料到轮胎打印的体系化，解决了免充气橡胶轮胎工业化3D打印的难题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轮胎3D打印生产线，包括打印机器人、打印控制器、打印喷头、串联式密炼机和热挤出机；打印喷头安装在热挤出机的出口上，串联式密炼机连接在热挤出机的进口上，打印机器人安装在打印喷头的前侧，打印控制器固定在打印机器人的后部；打印控制器作为生产线的控制中枢，对打印轨迹、打印温度、打印速度、打印角度等参数进行调控，利用独特的橡胶轮胎3D打印算法完成打印生产。
所述打印控制器控制打印机器人绕打印喷头沿设定轨迹运动，打印喷头在打印控制器支配下控制喷料量和喷料角度；所述打印机器人包括底座、第一关节单元、第二关节单元、第三关节单元和旋转托盘，第一关节单元固定在底座上，第二关节单元安装在第一关节单元上，第三关节单元安装在第二关节单元上，旋转托盘安装在第三关节单元上。打印机器人的各关节单元具有不同的自由度，可以适应不同规格的免充气橡胶轮胎打印。目前工业机器人应用技术已经非常成熟，但在轮胎打印领域目前还没有公开过相关案例，本发明将工业机器人技术与轮胎3D打印技术结合，在轮胎生产领域开启一个新的技术方向。
所述打印喷头包括喷料泵、储料器和喷嘴，喷嘴安装在喷料泵的出口上，喷料泵安装在储料器上。为适应橡胶材料的打印，喷嘴和喷料泵均经过针对性设计，确保打印精度和打印速度满足工业生产的需要。
所述旋转托盘内部安装有可拆卸底圈，可拆卸底圈的规格与待打印轮胎的规格匹配，可以方便的拆装。
所述串联式密炼机包括自动加料槽单元和自动混料单元，自动加料槽单元安装在自动混料单元的上侧。串联式密炼机方便进行自动控制，实现生产线的自动生产。
轮胎3D打印方法，包括以下步骤：
a.启动串联式密炼机，进行橡胶原料的密炼；密炼参数根据需要已经提前进行预设；
b.热挤出机将密炼完成的橡胶原料送至储料器内；储料器具有加热、保温、搅拌等保证密炼好的橡胶状态保持状态的功能；
c.喷料泵启动，喷嘴预出丝，出丝正常后进入下一步骤；如果出丝不正常，则停机进行检查；
d.打印机器人启动，首先在可拆卸底圈上打印胎体，然后打印胎冠，最后打印胎面花纹；根据设定好的3D打印算法，将待打印轮胎的参数输入打印控制器后，打印控制器自动计算出路径、用胶量、打印角度、打印温度、可拆卸底圈的坐标与喷嘴的坐标相对值等信息，并控制生产线工作；
e.对打印好的轮胎进行整形和检测。
所述步骤d中打印胎体、胎冠和胎面花纹的材料不同，对应的打印喷头、串联式密炼机和热挤出机也不同；每种对应不同橡胶材料的打印喷头、串联式密炼机和热挤出机组成的系统相互独立。
所述打印喷头的数量与打印材料的种类数量匹配。
所述串联式密炼机的数量与打印材料的种类数量匹配。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
实现了从橡胶原料到轮胎打印的体系化，解决了免充气橡胶轮胎工业化3D打印的难题，开启了免充气轮胎个性化订制生产的先河；同时，该生产线可以对高价值轮胎进行高效和有效的修复，降低轮胎使用成本、减少橡胶资源的消耗。
打印喷头、串联式密炼机和热挤出机集成安装在外壳内，实现从原料准备到橡胶喷打的一体化作业，体积小、自动化程度高、效率高，特别适用于免充气橡胶轮胎的打印和修复，可以个性化订制，成本低。
目前工业机器人应用技术已经非常成熟，但在轮胎打印领域目前还没有公开过相关案例，本发明将工业机器人技术与轮胎3D打印技术结合，在轮胎生产领域开启一个新的技术方向。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明轮胎3D打印生产线的布置结构示意图；
附图2为本发明的打印喷头结构示意图。
图中：1、打印控制器；2、底座；3、第一关节单元；4、第二关节单元；5、第三关节单元；6、旋转托盘；7、打印喷头；8、热挤出机；9、自动混料单元；10、自动加料槽单元；11、外壳；12、喷嘴；13、喷料泵；14、导轨；15、储料器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图2所示的一种轮胎3D打印生产线，包括打印机器人、打印控制器1、打印喷头7、串联式密炼机和热挤出机8；打印喷头7、串联式密炼机和热挤出机8集成安装在外壳11内，实现从原料准备到橡胶喷打的一体化作业，体积小、自动化程度高、效率高，特别适用于免充气橡胶轮胎的打印和修复，可以个性化订制，成本低。
打印机器人具有多个自由度，将其运动灵活性和精确性与打印喷头7结合，实现免充气橡胶轮胎的快速打印。
打印喷头7可以根据需要进行上下、前后、左右方向的位置调整，同时，喷嘴12本身也可以进行旋转，与打印机器人配合，可以实现免充气橡胶轮胎的精确打印。
打印喷头7安装在热挤出机8的出口上，热挤出机8具有自动控制功能，可以根据橡胶原料的特性自动进行挤出作用。
串联式密炼机连接在热挤出机8的进口上，串联式密炼机自动化水平高、能耗低、效率高，采用大功率交流变频及闭环控制，实现恒温炼胶，提高胶辩的分散性和均匀性。打印机器人安装在打印喷头7的前侧，打印控制器1固定在打印机器人的后部。
打印控制器1 内置高性能CPU控制单元，同时对打印轨迹、打印速度、打印温度等参数进行调整，确保打印工作顺利进行。
印轨迹控制器1控制打印机器人绕打印喷头7沿设定轨迹运动，打印喷头7在打印控制器1支配下控制喷料量和喷料角度。
打印机器人包括底座2、第一关节单元3、第二关节单元4、第三关节单元5和旋转托盘6，第一关节单元3固定在底座2上，第二关节单元4安装在第一关节单元3上，第三关节单元5安装在第二关节单元4上，旋转托盘6安装在第三关节单元5上。其中，第一关节单元3既可以水平转动，也可以前后摆动。
第二关节单元4可以绕其轴心转动，也可以上下摆动。
第三关节单元5可以前后摆动。
旋转托盘6可以绕其轴心转动。
打印喷头7包括喷料泵13、储料器14和喷嘴12，喷嘴12安装在喷料泵13的出口上，喷料泵13安装在储料器14上。喷嘴12具体独特的旋转机构和橡胶喷图结构；储料器14具体自动加压和保温功能；喷料泵13在印轨迹控制器1的控制下完成特定压力、特定体积和特定温度的橡胶输出。
旋转托盘6内部安装有可拆卸底圈，可拆卸底圈为模块拼装式，方便与打印好的轮胎进行分离作业。
串联式密炼机包括自动加料槽单元10和自动混料单元9，自动加料槽单元10安装在自动混料单元9的上侧。
轮胎3D打印方法，包括以下步骤：
a.启动串联式密炼机，进行橡胶原料的密炼；
b.热挤出机8将密炼完成的橡胶原料送至储料器14内；
c.喷料泵13启动，喷嘴12预出丝，出丝正常后进入下一步骤；
d.打印机器人启动，首先在可拆卸底圈上打印胎体，然后打印胎冠，最后打印胎面花纹；
e.对打印好的轮胎进行整形和检测。
步骤d中打印胎体、胎冠和胎面花纹的材料不同，需要按顺序更换喷嘴12。为顺利完成打印，外壳11内部根据需要安装针对不同橡胶材料的打印喷头7、串联式密炼机和热挤出机8。
每种对应不同橡胶材料的打印喷头7、串联式密炼机和热挤出机8组成的系统相互独立。
因此，打印喷头7的数量与打印材料的种类数量匹配。
串联式密炼机的数量与打印材料的种类数量匹配。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (8)
1.轮胎3D打印生产线，其特征在于：包括打印机器人、打印控制器、打印喷头、串联式密炼机和热挤出机；打印喷头安装在热挤出机的出口上，串联式密炼机连接在热挤出机的进口上，打印机器人安装在打印喷头的前侧，打印控制器固定在打印机器人的后部；
所述打印控制器控制打印机器人绕打印喷头沿设定轨迹运动，打印喷头在打印控制器支配下控制喷料量和喷料角度；所述打印机器人包括底座、第一关节单元、第二关节单元、第三关节单元和旋转托盘，第一关节单元固定在底座上，第二关节单元安装在第一关节单元上，第三关节单元安装在第二关节单元上，旋转托盘安装在第三关节单元上。
2.根据权利要求1所述轮胎3D打印生产线，其特征在于：所述打印喷头包括喷料泵、储料器和喷嘴，喷嘴安装在喷料泵的出口上，喷料泵安装在储料器上。
3.根据权利要求2所述轮胎3D打印生产线，其特征在于：所述旋转托盘内部安装有可拆卸底圈。
4.根据权利要求1所述轮胎3D打印生产线，其特征在于：所述串联式密炼机包括自动加料槽单元和自动混料单元，自动加料槽单元安装在自动混料单元的上侧。
5.根据权利要求1-4任一项所述轮胎3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.启动串联式密炼机，进行橡胶原料的密炼；
b.热挤出机将密炼完成的橡胶原料送至储料器内；
c.喷料泵启动，喷嘴预出丝，出丝正常后进入下一步骤；
d.打印机器人启动，首先在可拆卸底圈上打印胎体，然后打印胎冠，最后打印胎面花纹；
e.对打印好的轮胎进行整形和检测。
6.根据权利要求5所述轮胎3D打印方法，其特征在于：所述步骤d中打印胎体、胎冠和胎面花纹的材料不同，对应的打印喷头、串联式密炼机和热挤出机也不同；每种对应不同橡胶材料的打印喷头、串联式密炼机和热挤出机组成的系统相互独立。
7.根据权利要求5所述轮胎3D打印方法，其特征在于：所述打印喷头的数量与打印材料的种类数量匹配。
8.根据权利要求5所述轮胎3D打印方法，其特征在于：所述串联式密炼机的数量与打印材料的种类数量匹配。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Effective date of registration: 20210728 Address after: 221000 No.1 Jiangxin Road, Binhe Industrial Park, Yitang Town, Pizhou City, Xuzhou City, Jiangsu Province Applicant after: JIANGSU RISINGSUN TYRE Co.,Ltd. Address before: 221000 No. 6 Fumin Road, high tech Industrial Development Zone, Pizhou City, Jiangsu Province, Xuzhou City, Jiangsu Province Applicant before: XUZHOU APOLLO NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190115 |