CN111168888B - 废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构。其特征是：利用弓能够蓄藏和释放弹性势能的原理，当搓刀进给到填充橡胶时，链条组件中的张紧弹簧张紧使得搓刀与链辊贴紧胎圈两侧加工面，链辊也设计有螺旋沟槽，链轮驱动链辊移动与搓刀搓擦方向相反，将填充橡胶与高强钢丝搓离，当搓刀进给碰到高强钢丝时，两者的产生的机械能即转化为张紧弹簧的弹性势能，即有效卸除搓刀与链辊的径向挤压力，从而有效的保护搓刀和链辊。

Description

废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构。

背景技术

废旧轮胎是常见的固体废弃污染物，人们通过很多途径对其回收利用实现无害化处理，现有处理方式包括制备胶粉、再生胶、燃料油等,这些处理方式都需要分解破碎废旧轮胎。现有废旧轮胎主要有轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、工程轮胎、特种车辆轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎和自行车胎等，其中载重轮胎数量占比较大，其外胎结构较为复杂而不易分解破碎。中国发明专利（专利申请号为201810181223.0，专利名称为一种废旧轮胎自动化切块生产线）公开了一种废旧轮胎自动化切块生产线，其特征在于：所述废旧轮胎自动化切块生产线包括轮胎供料装置、轮胎自动化平切装置、轮胎自动化翻转装置、轮胎切条机、轮胎切块机、口圈输送带、胶块输送带和口圈框；轮胎供料装置包括供料机架、导轨、电机、主动轮、第一从动轮、第二从动轮、和第一限位板、滑道、侧挡板和推进装置，导轨设置在供料机架的底部，废旧轮胎置于导轨上，两个滑道设置在供料机架的顶部，电机、主动轮、第一从动轮和第二从动轮安装在供料机架上，主动轮、第一从动轮和第二从动轮通过链条连接，电机的输出轴与主动轮的中心轴连接，第一限位板的两端分别通过滑座设置在对应的滑道上，且第一限位板的一端向外延伸并与链条连接，第一限位板与位于供料机架后方的废旧轮胎相抵，供料机架前方的出口处设置有推进装置，推进装置的推板与废旧轮胎相抵。侧挡板均匀设置在供料机架两侧，废旧轮胎位于两个滑道之间；轮胎自动化平切装置包括平切机架、推送小车、平切第一油缸、旋转连杆、旋转臂、平切第二油缸、X型提升架、齿条电机、定刀装置、平切第三油缸、动刀装置和齿条，推送小车设置在平切机架的输送架外侧的滑道后端，推送小车可沿平切机架的输送架前后移动进行推送，平切第一油缸的缸体铰接于平切机架后侧下部的横档上，平切第一油缸的活塞部与旋转连杆的一端铰接，旋转连杆的中部与平切机架后侧下部的竖档铰接，旋转连杆的另一端与旋转臂的一端固定连接，平切第二油缸的缸体固定连接在平切机架后侧下部的横档上，平切第二油缸的活塞部与X型提升架的一端铰接，齿条电机设置在平切机架中心的竖架上，齿条与齿条电机配合，定刀装置设置在齿条的下端，当齿条电机启动，齿条向下移动到平切位置时，定刀装置位于废旧轮胎胎内中心，平切第三油缸的缸体与平切机架前侧的竖架铰接，平切第三油缸的活塞部与动刀装置的中部铰接，动刀装置的一端与平切机架铰接，动刀装置的另一端设置有切刀，平切第三油缸顶出，动刀装置的切刀移动到平切位置时，切刀对应废旧轮胎的胎底外侧；轮胎自动化平切装置还包括弧形导轨，弧形导轨设置在平切机架的后端。轮胎自动化翻转装置包括立架、口圈定位张紧装置、第一翻转架、第一连杆、第一油缸、固定架、第二连杆、第二油缸和第二翻转架，第一翻转架和第二翻转架置于立架顶部，固定架固定连接在立架上，第一连杆呈倒L形，第一连杆的一端与第一翻转架的右端固定连接，第一连杆的折弯处与固定架的左端铰接，第一连杆的另一端与第一油缸的活塞部连接，第一油缸的缸体设置在立架上，第二连杆的左端与固定架的右端铰接，第二连杆的右端与第二翻转架的左端固定连接，第二油缸的缸体铰接与立架上，第二油缸的活塞部与第二翻转架的左部连接。口圈定位张紧装置包括爪臂、安装座、第三连杆、滑动轴、腔体、第二限位板、配合块和第三油缸，配合块位于腔体内，第一翻转架中心设置有与腔体固定的固定座，第三连杆有四个，四个第三连杆的一端分别铰接于安装座的四周，四个第三连杆的另一端与分别与各自对应的爪臂的中部铰接，滑动轴的下端向下穿过安装座伸入腔体内，滑动轴的下端与配合块连接，第三油缸的缸体通过安装板固定在腔体的下端，第三油缸的活塞部与配合块的下端对应，滑动轴的顶部设置有第二限位板，四个爪臂的下端分别与配合块的四周铰接，在配合块、爪臂和滑动轴的自重下，滑动轴沿着腔体的竖直方向向下移动。口圈定位张紧装置的爪臂的初始位置位于平切后的废旧轮胎的中心下方，爪臂的顶部伸出腔体。中国发明专利（专利申请号为201410327288.3，专利名称为一种废旧轮胎胎圈剥离机）公开了一种废旧轮胎胎圈剥离机，其特征在于，包括一对挤压轮胎胎圈的挤压轮，挤压轮上设置有斜沟槽，两挤压轮的斜沟槽方向相反；挤压轮配置有调整两挤压轮间距的调距机构；挤压轮配置有驱使其转动的动力源，两挤压轮转动方向相反；还包括用于安装挤压轮的机架和吊装废旧轮胎的吊装装置，两个挤压轮向机架外侧倾斜。中国发明专利（专利申请号为201910748197.X，专利名称为一种新型废轮胎分条切块一体机）公开了一种新型废轮胎分条切块一体机，包括分切装置(1)和切块装置(2)，所述分切装置(1)的一侧一体设置有切块装置(2)，所述分切装置(1)包括上圆盘刀(3)、下圆盘刀(4)、分切机架和废轮胎支撑结构，所述上圆盘刀(3)和下圆盘刀(4)均安装在分切装置(1)的分切机架上，其特征在于，所述废轮胎支撑结构位于靠近上圆盘刀(3)和下圆盘刀(4)的一侧，所述废轮胎支撑结构包括支撑头(34)和支撑块(12)，所述支撑头(34)位于废轮胎的内圈一侧，所述支撑块(12)位于废轮胎的底部，且所述支撑块(12)上开设有卡槽(13)，废轮胎底部卡在卡槽(13)内。中国发明专利（专利申请号为201710965599.6，专利名称为一种废旧子午钢丝轮胎圈口的取丝装置）公开了一种废旧子午钢丝轮胎圈口的取丝装置，包括碾压模块(1)、吸引模块(2)、提升模块(3)、机盆(4)和支脚(5)，所述机盆(4)为桶状结构，机盆(4)底部安装支脚(5)，支脚(5)通过地脚螺钉安装于地面，机盆(4)底部设置有数圈向上凸起的锥体，相邻锥体的底面上开设有圆柱型排料孔，机盆(4)中部开有供碾压模块(1)穿过的通孔；所述碾压模块(1)安装在机盆(4)内，碾压模块(1)在机盆(4)内将轮胎橡胶碾碎；所述吸引模块(2)安装在机盆(4)下方，吸引模块(2)对碾压模块(1)产生向下的作用力，用于增加碾压模块(1)对圈口橡胶的挤压力；所述提升模块(3)安装在机盆(4)上方，提升模块(3)用于将碾压模块(1)吊起，从而方便将轮胎放到机盆(4)内；所述碾压模块(1)包括花键轴(11)、辊轴(12)、碾压轮(13)、自攻螺钉(14)、轴承(15)、轴套(16)、支架(17)、减速箱(18)和主电机(19)，所述减速箱(18)和主电机(19)安装在支架(17)上；所述支架(17)安装在机盆(4)下方；所述花键轴(11)为阶梯轴，花键轴(11)与减速箱(18)输出轴相连接，花键轴(11)穿过机盆(4)底部通孔与辊轴(12)相连接；所述辊轴(12)中部开有花键孔，花键轴(11)插入花键孔带动辊轴(12)实现转动；所述碾压轮(13)通过轴承(15)和轴套(16)安装在辊轴(12)上，碾压轮(13)外表面垂直焊接有数圈自攻螺钉(14)。

现有技术一废旧轮胎自动化切块生产线的切除胎圈（口圈）装置是先完成平切废旧轮胎工序，即沿胎面平切将轮胎一分为二，那么半边轮胎各有一件胎圈，就需要对胎圈进行两次装夹和切除分离，生产效率自然就较低，而且对接下去的切条和切块工序影响较大，原因就是切除胎圈后的其余部分无夹具定位装夹的基准，由于没有公开废旧轮胎切条和切块的技术细节，本领域技术人员对于采用平切的手段去最终实现切块破碎轮胎存在疑问。现有技术二将胎圈的钢丝剥离的工作原理是通过两个带斜沟槽的辊轮对胎圈进行挤压剥离，实质上是一对辊轮对高强钢丝剪切破坏，结果是较容易损伤刀具，再有其吊装废旧轮胎的吊装装置无法实现可靠装夹和加工。现有技术三通过圆盘刀和下圆盘刀切条然后在进行切块，这种装置的缺点是无法实现自动化生产，因为如何对物料实现可靠装夹是一个难题，也没有公开如何进料的技术细节。现有技术四能够完成对轮胎定位装夹，但是没有公开如何进料的技术细节，而且容纳废旧轮胎的机盆设计为桶状结构，这种密闭结构对自动化生产造成很多麻烦。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构，其特征是：包括弓形链辊搓磨机、三爪动力卡盘工作台、道轨台车。

所述弓形链辊搓磨机安装在道轨台车上，由道轨台车送至三爪动力卡盘工作台加工位，三爪动力卡盘工作台回转将胎圈步进送入弓形链辊搓磨机，搓刀与链辊配合将胎圈逐段磋磨破碎。

所述弓形链辊搓磨机包括摇臂组件、转塔刀架、立轴、搓刀、链条组件、弓形支架，摇臂组件、转塔刀架均设计有待命和加工两种状态及工位，保证立轴足够的自由度完成精密加工定位，搓刀安装在立轴上，刀刃为锯齿状螺旋沟槽，目的是增加对胎圈内填充橡胶的抓着力，摇臂组件固定着弓形支架，弓形支架的弓弦为链轮、链辊、张紧弹簧构成的链条组件，利用弓能够蓄藏和释放弹性势能的原理，当搓刀进给到填充橡胶时，链条组件中的张紧弹簧张紧使得搓刀与链辊贴紧胎圈两侧加工面，链辊也设计有螺旋沟槽，链轮驱动链辊移动与搓刀搓擦方向相反，将填充橡胶与高强钢丝搓离，当搓刀进给碰到高强钢丝时，两者的产生的机械能即转化为张紧弹簧的弹性势能，即有效卸除搓刀与链辊的径向挤压力，从而有效的保护搓刀和链辊。

发明人发现，载重轮胎由外胎、内胎和垫带构成。外胎由胎体、胎面和胎圈三个主要部分组成，胎体由多层挂胶帘布按一定的角度贴合而成，帘布通常用高强钢丝、合成纤维挂胶制作；胎面与地面接触，常用耐热、耐剪切的胶料制作；胎圈的用途是使轮胎紧密的固定在轮辋上，胎圈主要由钢丝圈、三角填充胶、钢丝圈包布组成。废旧载重轮胎外胎的胎面通常接近磨损完毕，只余胎体和胎圈部分，胎体部分往往因为磨损、爆胎等原因产生不同程度变形及破坏，但是胎圈不会变形并保持完整，原因就是由高强钢丝和填充胶构成的钢丝圈能够承受外胎和轮辋的各种相互作用力，由于胎圈没有变形及破坏，可以通过测量胎圈的直径分拣整理出不同规格的轮胎外胎。

发明人发现，本技术领域公知，采用机械加工的方式离不开工件夹具的支持，而工件夹具是否夹持牢固、可靠并保证工件定位准确与工件夹持部位选择息息相关，胎圈无疑是理想的废旧轮胎中适合夹持定位的部位，使废旧轮胎实现可靠夹持并降低夹具设计难度。胎圈是由高强钢丝和填充胶构成的钢丝圈，钢丝圈内的高强钢丝的抗拉强度和表面硬度较高，不易机械破碎，胎体内的帘布通常用较细高强钢丝或合成纤维挂胶制作，能够采用机械破碎。因此胎体与胎圈需分别破碎处理，胎体与胎圈的结构可视为双层同心圆环，参照夹盘类卧式车床夹具的工作原理设计三爪动力卡盘工作台，用三爪动力卡盘夹持胎圈定位,参照镗削加工原理设计镗切进给箱将胎圈与胎体切割分离，废旧轮胎切除分离胎圈后，胎体呈内侧缺口环状，如果将缺口环状胎体剖断，剖断后的胎体平铺于平面上，胎体变身为规整的长条矩形板片，因此胎圈搓磨破碎工艺流程可依次为采用三爪动力卡盘夹持胎圈定位、门式剖断机将胎体剖断、镗切进给箱将胎圈与胎体切割分离、胎体抢条辊机将胎体平整卷取、三爪动力卡盘夹持的胎圈待命、周转道轨台车的弓形链辊搓磨机上位加工。

发明人发现，周转道轨台车沿道轨直线往复运动，道轨共设计两个工位，两个工位间距等于安装在周转道轨台车上归集夹辊组件与弓形链辊搓磨机的加工中心距离，周转道轨台车处于工位一时，归集夹辊组件由工位二进至工位一将辊道分拣滑架输送来的废旧轮胎完成直立定位，弓形链辊搓磨机进至工位二将胎圈搓磨破碎；周转道轨台车处于工位二时，归集夹辊组件夹持废旧轮胎由工位一返回工位二时，三爪动力卡盘工作台将废旧轮胎夹持定位，切断进给箱将胎圈与胎体切割分离，弓形链辊搓磨机退出工位二待命。

发明人发现，胎圈是由高强钢丝和填充胶构成的钢丝圈，钢丝圈内的高强钢丝的抗拉强度和表面硬度较高，机械破碎如剪切加工容易损伤刀具，宜采用搓磨的方法将钢丝与包胶分离，所述搓磨的方法就是刀具在胎圈的两侧加工面相对搓擦，从而对胎圈加工面提供相反的方向摩擦力，将填充胶与钢丝搓离，由于两侧的刀具没有承受径向挤压力，即没有对高强钢丝施加剪切力导致刀具损伤，使得刀具的使用寿命能够延长并节约能耗。为实现搓磨的目的，弓形链辊搓磨机安装在道轨台车上，由道轨台车送至三爪动力卡盘工作台加工位，三爪动力卡盘工作台回转将胎圈步进送入弓形链辊搓磨机，搓刀与链辊配合将胎圈逐段磋磨破碎。弓形链辊搓磨机包括摇臂组件、转塔刀架、立轴、搓刀、链条组件、弓形支架，摇臂组件、转塔刀架均设计有待命和加工两种状态及工位，保证立轴足够的自由度完成精密加工定位，搓刀安装在立轴上，刀刃为锯齿状螺旋沟槽，目的是增加对胎圈内填充橡胶的抓着力，摇臂组件固定着弓形支架，弓形支架的弓弦为链轮、链辊、张紧弹簧构成的链条组件，利用弓能够蓄藏和释放弹性势能的原理，当搓刀进给到填充橡胶时，链条组件中的张紧弹簧张紧使得搓刀与链辊贴紧胎圈两侧加工面，链辊也设计有螺旋沟槽，链轮驱动链辊移动与搓刀搓擦方向相反，将填充橡胶与高强钢丝搓离，当搓刀进给碰到高强钢丝时，两者的产生的机械能即转化为张紧弹簧的弹性势能，即有效卸除搓刀与链辊的径向挤压力，从而有效的保护搓刀和链辊，延长其使用寿命和节约能耗。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，胎圈是由高强钢丝和填充胶构成的钢丝圈，钢丝圈内的高强钢丝的抗拉强度和表面硬度较高，机械破碎如剪切加工容易损伤刀具，宜采用搓磨的方法将钢丝与包胶分离，所述搓磨的方法就是刀具在胎圈的两侧加工面相对搓擦，从而对胎圈加工面提供相反的方向摩擦力，将填充胶与钢丝搓离，由于两侧的刀具没有承受径向挤压力，即没有对高强钢丝施加剪切力导致刀具损伤，使得刀具的使用寿命能够延长并节约能耗；第二，废旧载重轮胎外胎加工车间一般都存在粉尘污染，是职业病危害主要因素，废旧载重轮胎外胎的自动化整理避免了人工操作，保护操作工人的身体健康，同时降低了操作工人的劳动强度，实现自动化生产。

附图说明

图1为本发明废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构的主视结构示意图。

图2为本发明废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构的A-A剖面布置暨工位一结构示意图。

图3为本发明废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构的B大样结构示意图。

图4为本发明废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构的C-C剖面布置暨工位二结构示意图。

图5为本发明废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构的D向结构示意图。

图6为本发明废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构的E局部放大结构示意图。

1－三爪动力卡盘工作台 2－道轨台车 3－摇臂组件 4－转塔刀架

5－立轴 6－搓刀 7－张紧弹簧 8－链轮 9－链辊 10－弓形支架

11－链条组件 12－弓形链辊搓磨机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构，其特征是：包括弓形链辊搓磨机11、三爪动力卡盘工作台1、道轨台车2。

所述弓形链辊搓磨机12安装在道轨台车2上，由道轨台车2送至三爪动力卡盘工作台1加工位，三爪动力卡盘工作台1回转将胎圈步进送入弓形链辊搓磨机12，搓刀6与链辊9配合将胎圈逐段磋磨破碎。

所述弓形链辊搓磨机12包括摇臂组3、转塔刀架4、立轴5、搓刀6、链条组件11、弓形支架10，摇臂组件3、转塔刀架4均设计有待命和加工两种状态及工位，保证立轴5足够的自由度完成精密加工定位，搓刀6安装在立轴5上，刀刃为锯齿状螺旋沟槽，目的是增加对胎圈内填充橡胶的抓着力，摇臂组件3固定着弓形支架10，弓形支架10的弓弦为链轮8、链辊9、张紧弹簧7构成的链条组件11，利用弓能够蓄藏和释放弹性势能的原理，当搓刀6进给到填充橡胶时，链条组件11中的张紧弹簧7张紧使得搓刀6与链辊9贴紧胎圈两侧加工面，链辊9也设计有螺旋沟槽，链轮8驱动链辊9移动与搓刀6搓擦方向相反，将填充橡胶与高强钢丝搓离，当搓刀6进给碰到高强钢丝时，两者的产生的机械能即转化为张紧弹簧7的弹性势能，即有效卸除搓刀6与链辊8的径向挤压力，从而有效的保护搓刀6和链辊8。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (2)

1.废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构，其特征是：包括弓形链辊搓磨机、三爪动力卡盘工作台、道轨台车；胎圈是由高强钢丝和填充胶构成的钢丝圈，钢丝圈内的高强钢丝的抗拉强度和表面硬度较高，不易机械破碎，胎体内的帘布通常用较细高强钢丝或合成纤维挂胶制作，能够采用机械破碎，因此胎体与胎圈需分别破碎处理，胎体与胎圈的结构可视为双层同心圆环，参照夹盘类卧式车床夹具的工作原理设计三爪动力卡盘工作台，用三爪动力卡盘夹持胎圈定位,参照镗削加工原理设计镗切进给箱将胎圈与胎体切割分离，废旧轮胎切除分离胎圈后，胎体呈内侧缺口环状，将缺口环状胎体剖断，剖断后的胎体平铺于平面上，胎体变身为规整的长条矩形板片，因此胎圈搓磨破碎工艺流程可依次为采用三爪动力卡盘夹持胎圈定位、门式剖断机将胎体剖断、镗切进给箱将胎圈与胎体切割分离、胎体抢条辊机将胎体平整卷取、三爪动力卡盘夹持的胎圈待命、周转道轨台车的弓形链辊搓磨机上位加工；所述弓形链辊搓磨机安装在道轨台车上，由道轨台车送至三爪动力卡盘工作台加工位，三爪动力卡盘工作台回转将胎圈步进送入弓形链辊搓磨机，搓刀与链辊配合将胎圈逐段磋磨破碎；所述弓形链辊搓磨机包括摇臂组件、转塔刀架、立轴、搓刀、链条组件、弓形支架，摇臂组件、转塔刀架均设计有待命和加工两种状态及工位，保证立轴足够的自由度完成精密加工定位，搓刀安装在立轴上，刀刃为锯齿状螺旋沟槽，目的是增加对胎圈内填充橡胶的抓着力，摇臂组件固定着弓形支架，弓形支架的弓弦为链轮、链辊、张紧弹簧构成的链条组件。

2.根据权利要求1所述的废旧载重轮胎外胎破碎机器人胎圈搓磨机构，其特征是：利用弓能够蓄藏和释放弹性势能的原理，当搓刀进给到填充橡胶时，链条组件中的张紧弹簧张紧使得搓刀与链辊贴紧胎圈两侧加工面，链辊也设计有螺旋沟槽，链轮驱动链辊移动与搓刀搓擦方向相反，将填充橡胶与高强钢丝搓离，当搓刀进给碰到高强钢丝时，两者的产生的机械能即转化为张紧弹簧的弹性势能，即有效卸除搓刀与链辊的径向挤压力，从而有效的保护搓刀和链辊。

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