CN112278807A - 橡胶轮胎全自动180°翻转装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶轮胎生产领域，具体涉及一种橡胶轮胎全自动180°翻转装置及控制方法，包括机架、升降机构、夹紧机构、翻转机构和控制器，机架内设有升降机构，升降机构通过翻转机构与夹紧机构相连接，控制器控制夹紧机构动作将前序生产线过来的轮胎夹持固定，随后升降机构将翻转机构和夹紧机构升举到翻转位，然后翻转机构驱动夹紧机构做单向180°翻转，最后升降机构落下将翻转180°后的轮胎向后序生产线输送。与现有技术相比，本发明的优点是：可以实现轮胎无角度错位、无位置偏移的180度翻转，实现轮胎打标识位置与检测实际位置的统一，确保轮胎翻转后保持原有的姿态和位置，打标位置更接近准确位置。

Description

橡胶轮胎全自动180°翻转装置及控制方法

技术领域

本发明属于橡胶轮胎生产技术领域，具体涉及一种满足生产工艺要求的橡胶轮胎全自动180°翻转装置及控制方法。

背景技术

轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。传统的轮胎生产工艺由四大工序组成：①塑/混炼；②压延和压出；③成型；④硫化。

在橡胶轮胎生产过程中，需要对轮胎的规格、型号、重量、均匀性、动平衡进行检测，每一项检测的结果都要以条码或圆形码的形式标记在轮胎的侧面，在进行下一参数的测量时，需要对前面的条码或圆形码进行识别，以便读取已经测量的结果和轮胎的管理信息，而这些条码或圆形码并不是固定标记在轮胎的一侧，况且，轮胎在生产线上运行时，有的时候是从前面的工序上输送过来，有的时候是人工随意放在生产线上，在人工放置轮胎时，都是随机的把轮胎放在输送线上，在轮胎的打码或读码时，有时会需要根据轮胎条形码或圆形码的位置对轮胎进行180°翻转。过去，都是用人工辨识和轮胎翻转，不但效率低，而且翻转后轮胎的角度、位置反生变化，影响打印标识位置的准确性；还有人发明了一种橡胶轮胎侧面抱紧式翻转机构，由于抱臂精度的影响，使轮胎的角度和位置产生变化，这些变化导致轮胎动平衡和均匀性检测位置与打标位置不一致，进而影响动平衡和均匀性的修正效果，降低轮胎的质量等级。

申请号为 201820983143.2的中国发明专利公开了一种轮胎生产线用翻转机构，当支架Ⅰ摆动至水平状态时，且靠近皮带输送机处时，由于辊轮Ⅰ的辊面跟皮带输送机上端面平齐，气缸Ⅰ的活塞杆向外伸出时，通过推板Ⅰ推动皮带输送机输送来的轮胎通过各个辊轮Ⅰ的滚动使其完全进入支架Ⅰ内，之后90度旋转摆动气缸转动90度使支架Ⅰ转动至竖直状态，而支架Ⅱ转动至水平状态，轮胎在翻转过程中会翻转180度后平放在辊轮Ⅱ上，之后180度旋转摆动气缸驱动回转机架旋转180度，使支架Ⅱ转动至靠近皮带输送机处，之后气缸Ⅱ动作，其活塞杆向外伸出，推板Ⅱ推动轮胎向外移动，直至其移动出支架Ⅱ，翻转后的轮胎再次回到皮带输送机上。该方案在轮胎翻转180度存在角度错位及位置偏移的问题，轮胎角度和位置的变化，导致轮胎动平衡和均匀性检测位置与打标位置不一致，进而影响动平衡和均匀性的修正效果，因此必须达到轮胎无角度错位、无位置偏移的180度翻转，才能满足生产要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种橡胶轮胎全自动180°翻转装置及控制方法，克服现有技术的不足，借助气缸实现升降和夹紧动作，通过电机和同步带实现橡胶轮胎180°翻转，通过PLC控制实现全自动180°翻转动作，提高工作效率，避免轮胎翻转后的角度和位置发生变化，使打标位置的偏移，保证动平衡和均匀性的最佳修正效果，提高轮胎生产的质量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

技术方案之一：橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于，包括机架、升降机构、夹紧机构、翻转机构和控制器，机架内设有升降机构，升降机构通过翻转机构与夹紧机构相连接，控制器控制夹紧机构动作将前序生产线过来的轮胎夹持固定，随后升降机构将翻转机构和夹紧机构升举到翻转位，然后翻转机构驱动夹紧机构按正向180°或反向180°做翻转动作，最后升降机构落下将翻转180°后的轮胎向后序生产线输送。

所述机架包括辊道架和轨道架两部分，辊道架上排布有若干个托辊，轨道架上设有垂直的轨道，托辊中的主动托辊通过链传动副与托辊电机相连接，其他托辊为从动托辊，从动托辊通过链条直接或间接与主动托辊相连接；所述辊道架与橡胶轮胎生产线上的辊道等高且工艺连续。

所述升降机构包括升降气缸、U形升降架和滑块，升降气缸垂直设于辊道架上，升降气缸的活塞端与U形升降架的底部铰接，U形升降架的左右两臂各自连接有滑块，所述滑块的结构与轨道相匹配，当升降气缸做升降动作时，U形升降架随滑块一起沿着滑轨上下滑动。

所述U形升降架的左右两臂与轨道之间设升降导轮。

所述夹紧机构包括框体、夹紧气缸一、夹紧气缸二、夹臂一、夹臂二、导向杆和同步齿轮齿条副，所述框体为前后通透的矩形框体，框体的上侧设有夹紧气缸一，下侧设有夹紧气缸二，夹紧气缸一的活塞端与夹臂一垂直连接，夹紧气缸二的活塞端与夹臂二垂直连接，夹臂一和夹臂二之间为轮胎的夹持区间；夹臂一和夹臂二之间相对设置有导向杆对和同步齿轮齿条副，所述导向杆对包括一上一下错开的两个导向杆，一个导向杆的一端连接夹臂一，另一个导向杆的一端连接夹臂二，两个导向杆的另一端均通过导向套与固定板一固定连接，同步齿轮齿条副包括一个同步齿轮和两根同步齿条，同步齿轮与固定板二通过轴承相连接，一根同步齿条的一端连接夹臂一，另一根同步齿条的一端连接夹臂二，两个同步齿条的另一端均沿固定板二上的扣板的内侧滑动连接，所述固定板一和固定板二均与框架固定连接。

所述框体的上侧和下侧分别设有过渡辊，过渡辊通过支架与框体相连接。

所述翻转机构包括翻转电机、皮带传动副、支撑轴和轴承座，所述翻转电机通过皮带传动副与连接在夹紧机构上的两个支撑轴中的任一个相连接，两个所述支撑轴的轴端与滑块之间分别通过轴承座相连接。

所述轨道架上设有限位架，夹紧机构上设有上挡块和下挡块，上挡块与正转行程开关、下挡块与反转行程开关对应匹配设置，所述限位架上设有顶杆和接近开关，辊道架入口处设有光电开关。

技术方案之二：橡胶轮胎全自动180°翻转控制方法，其特征在于，在橡胶轮胎生产线的轮胎动平衡和均匀性检测工位中，轮胎根据情况进行180°的体位翻转，其具体操作步骤如下：

1）轮胎就位，轮胎沿生产线上进入辊道架时，辊道架入口处的光电开关开始检测轮胎的位置，直到轮胎到达设定的翻转位置，托辊电机停止转动；

2）夹紧轮胎，控制器控制夹紧机构中的两个夹紧气缸开始动作，推动夹臂一、夹臂二相向移动，将轮胎夹紧；

3）轮胎上升，升降机构动作，U形升降架带着翻转机构、夹紧机构及轮胎一起升起，到达预定翻转位置；

4）轮胎翻转，翻转电机驱动翻转机构带动夹紧机构翻转，当夹紧机构翻转到180°时，正向/反向行程开关发出停止翻转信号，完成轮胎的180°翻转，安装在限位架上的顶杆和接近开关分别与触发挡片接触，实现机械限位，并发出翻转到位信号；

5）轮胎下降，升降气缸动作，升降机构下降到原始位置；

6）松开轮胎，夹紧机构松开复位，橡胶轮胎落到过渡辊上；

7）当后序发出要胎指令时，托辊电机启动将轮胎送到后序工位；

8）重复上述步骤1）~7）。

当下一个轮胎到达时，翻转动作向相反的方向旋转180°，使夹紧机构回到初始位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）实现双面轮胎侧夹持技术，提高工作效率，完全可以实现轮胎无角度错位、无位置偏移的180度翻转，实现轮胎动平衡、均匀性检测过程打标识位置与检测实际位置的统一。2）同步完成夹紧动作，导杆的导向作用可避免角度错位及位置偏移，确保轮胎反转后保持原有的姿态和位置，打标位置更接近准确位置。3）通过PLC全自动控制的两个升降气缸和夹臂实现双面轮胎上下夹持，大幅提高工作效率，轮胎实现全自动翻转，满足工艺要求。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图。

图2是本发明实施例中机架结构示意图。

图3是本发明实施例中升降机构结构示意图。

图4是本发明实施例中夹紧机构结构示意图。

图5是本发明实施例中翻转机构结构示意图。

图6是本发明实施例中导向杆结构示意图。

图7是本发明实施例中同步齿轮齿条副结构示意图。

图8是本发明实施例控制流程图。

图9是本发明实施例中翻转电机正反转控制电路示意图。

图中：1-机架、2-升降机构、3-夹紧机构、4-翻转机构、5-轮胎；

101-辊道架、102-轨道架、103-托辊、104-轨道、105-托辊电机、106-链传动副、107-链条、108-限位架、109-上挡块、110-下挡块、111-顶杆、112-接近开关、113-正转行程开关、114-反转行程开关、115-触发挡片；

201-升降气缸、202-U形升降架、203-滑块、204-升降导轮；

301-框体、302-夹紧气缸一、303-夹紧气缸二、304-夹臂一、305-夹臂二、306-导向杆、307-导向套、308-同步齿轮、309-过渡辊、310-支架、311-同步齿条、312-固定板一、313-扣板、314-固定板二；

401-翻转电机、402-皮带传动副、403-支撑轴、404-轴承座。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

见图1－图7，是本发明一种橡胶轮胎全自动180°翻转装置实施例的结构示意图，包括机架1、升降机构2、夹紧机构3、翻转机构4和控制器，机架1内设有升降机构2，升降机构2通过翻转机构4与夹紧机构3相连接，控制器控制夹紧机构3动作将前序生产线过来的橡胶轮胎5夹持固定，随后升降机构2将翻转机构4和夹紧机构3升举到翻转位，然后翻转机构4驱动夹紧机构3做单向180°翻转，最后升降机构2落下将翻转180°后的橡胶轮胎5向后序生产线输送。

机架1包括辊道架101和轨道架102两部分，辊道架101上排布有若干个托辊103，轨道架102上设有垂直的轨道104，托辊103中的主动托辊通过链传动副106与托辊电机105相连接，其他托辊为从动托辊，从动托辊通过链条107直接或间接与主动托辊相连接；辊道架101与橡胶轮胎生产线上的辊道等高且工艺连续。

升降机构2包括升降气缸201、U形升降架202和滑块203，升降气缸201垂直设于辊道架101上，升降气缸201的活塞端与U形升降架202的底部铰接，U形升降架202的左右两臂各自连接有滑块203，滑块的结构与轨道相匹配，当升降气缸201做升降动作时，U形升降架202随滑块203一起沿着滑轨104上下滑动。U形升降架202的左右两臂与轨道104之间设升降导轮204。滑块203和升降导轮204对U形升降架202起导向作用，使其能沿轨道 104升降。

夹紧机构3包括框体301、夹紧气缸一302、夹紧气缸二303、夹臂一304、夹臂二305、导向杆306和同步齿轮齿条副308，框体301为前后通透的矩形框体301，框体301的上侧设有夹紧气缸一302，下侧设有夹紧气缸二303，夹紧气缸一302的活塞端与夹臂一304垂直连接，夹紧气缸二303的活塞端与夹臂二305垂直连接，夹臂一304和夹臂二305之间为橡胶轮胎5的夹持区间。夹臂一304和夹臂二305之间相对设置有导向杆306对和同步齿轮308齿条副，导向杆306对包括一上一下错开的两个导向杆306，一个导向杆306的一端连接夹臂一304，另一个导向杆306的一端连接夹臂二305，两个导向杆306的另一端均通过导向套307与固定板一312固定连接，同步齿轮308齿条副包括一个同步齿轮308和两根同步齿条311，同步齿轮308与固定板二314通过轴承相连接，一根同步齿条311的一端连接夹臂一304，另一根同步齿条311的一端连接夹臂二305，两个同步齿条311的另一端均沿固定板二314上的扣板313的内侧滑动连接，固定板一312和固定板二314均与框架301固定连接。框体301的上侧和下侧分别设有过渡辊309，过渡辊309通过支架310与框体301相连接。过渡辊309的作用是减少橡胶轮胎5进出移动的阻力。

翻转机构4包括翻转电机401、皮带传动副402、支撑轴403和轴承座404，翻转电机401通过皮带传动副402与连接在夹紧机构3上的两个支撑轴403中的任一个相连接，两个支撑轴403的轴端与滑块203之间分别通过轴承座404相连接。皮带传动副402中选用同步带，避免出现打滑，影响翻转精度。

轨道架102上设有限位架108，限位架上设有顶杆111和接近开关112。正转行程开关113和反转行程开关114分设于夹紧机构3的两侧的U形升降架202上，夹紧机构3上设有的上挡块109和下挡块110，分别各自与正转行程开关113和反转行程开关114配对设置，触发挡片115位于框体301的侧壁上，触发挡片115用于触发接近开关112，发出翻转到位信号，同时与顶杆111配合起到机械限位的作用。

本发明橡胶轮胎全自动180°翻转控制方法，见图8，是在橡胶轮胎生产线的轮胎动平衡和均匀性检测工位中增加，轮胎根据情况进行180°体位翻转，其具体操作步骤如下：

1）轮胎就位，橡胶轮胎5沿生产线上进入辊道架101时，辊道架入口处的光电开关开始检测橡胶轮胎的位置，直到橡胶轮胎到达设定的翻转位置，托辊电机105停止转动；

2）夹紧轮胎，控制器控制两个夹紧机构3中的夹紧气缸开始动作，推动夹臂一304、夹臂二305相向移动，将橡胶轮胎夹紧；

3）轮胎上升，升降机构2动作，U形升降架202带着夹紧机构3和橡胶轮胎一起升起，到达预定翻转位置；在夹紧过程中，通过PLC控制器的控制，两个夹紧气缸同步动作，夹紧橡胶轮胎，通过同步齿轮齿条副308的啮合作用，确保夹臂一和夹臂二同步相向移动；两个导向杆306确保夹臂一和夹臂二移动时不会产生偏移。

4）轮胎翻转，翻转电机驱动夹紧机构翻转，当翻转电机接到翻转信号时，电机启动，当夹紧机构翻转到180°时，行程开关或接近开关发出停止翻转信号，安装在限位架上的顶杆与上挡块或下挡块接触，夹紧机构翻转180°后自动停止，完成轮胎的180°翻转；

5）轮胎下降，升降气缸动作，升降机构2下降到原始位置；

6）松开轮胎，夹紧机构3松开复位，橡胶轮胎落到过渡辊上；

7）当后序发出要胎指令时，托辊电机启动将轮胎送到后序工位；

8）重复上述步骤1）~7）。

由于装置控制系统需要安装有多条气管、电源线、信号线等，为了避免这些气管和线路意外脱落，在旋转过程中出现意外，当下一个轮胎到达时，翻转动作向相反的方向旋转180°，使夹紧机构3回到初始位置，此举解决电源线的缠绕问题。如此反复，保证夹紧机构始终在0-180°范围内旋转。

见图9，接近开关、行程开关和光电开关的信号通过电缆接入翻转电机正反转控制电路中，电源M800的常开开关的一端与电源L相连接，电源M800的常开开关的另一端分别连接正转行程开关M113的常开开关的一端、正转电机继电器M653的常开开关的一端、正转行程开关M113的常闭开关的一端相连接，正转行程开关M113的常开开关的另一端与逻辑开关M605的一端相连接，逻辑开关M605的另一端分别与正转电机继电器M653的常开开关的另一端和反转行程开关M114的常闭开关的一端相连接，反转行程开关M114的常闭开关的另一端与正转电机继电器M653线圈的一端相连接，正转电机继电器M653线圈的另一端与电源N相连接。

正转行程开关M113的常闭开关的另一端分别与逻辑开关M605的一端、反转电机继电器M654的常开开关的一端相连接，逻辑开关M605的另一端与反转行程开关M114的常开开关的一端相连接，反转行程开关M114的常开开关的另一端分别和反转电机继电器M654的常开开关的另一端、反转电机继电器M654线圈的一端相连接，反转电机继电器M654线圈的另一端与电源N相连接。

M605是表示上一步动作结束的虚拟信号。三菱有步序动作，上一步完成后会触发一个虚拟信号，后步程序用上一步的信号控制。

当翻转机构正向翻转到接近180度时，正转行程开关113受触发，切断翻转电机的电源，与此同时，接近开关112受触发，发出轮胎已经翻转到位信号，此时在PLC控制下气缸开始下降，完成一次翻转动作。当下一个轮胎进入翻转机构夹紧上升到达翻转位置后，PLC控制电机反向旋转，当翻转机构反向翻转到180度时，反转行程开关114受触发，切断翻转电机的电源，电机停止转动，接近开关二112受触发，发出轮胎已经翻转到位信号，此时在PLC控制下气缸开始下降，完成一个翻转循环。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于，包括机架、升降机构、夹紧机构、翻转机构和控制器，机架内设有升降机构，升降机构通过翻转机构与夹紧机构相连接，控制器控制夹紧机构动作将前序生产线过来的轮胎夹持固定，随后升降机构将翻转机构和夹紧机构升举到翻转位，然后翻转机构驱动夹紧机构按正向180°或反向180°做翻转动作，最后升降机构落下将翻转180°后的轮胎向后序生产线输送。

2.根据权利要求1所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述机架包括辊道架和轨道架两部分，辊道架上排布有若干个托辊，轨道架上设有垂直的轨道，托辊中的主动托辊通过链传动副与托辊电机相连接，其他托辊为从动托辊，从动托辊通过链条直接或间接与主动托辊相连接；所述辊道架与橡胶轮胎生产线上的辊道等高且工艺连续。

3.根据权利要求1所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述升降机构包括升降气缸、U形升降架和滑块，升降气缸垂直设于辊道架上，升降气缸的活塞端与U形升降架的底部铰接，U形升降架的左右两臂各自连接有滑块，所述滑块的结构与轨道相匹配，当升降气缸做升降动作时，U形升降架随滑块一起沿着滑轨上下滑动。

4.根据权利要求3所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述U形升降架的左右两臂与轨道之间设升降导轮。

5.根据权利要求1所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述夹紧机构包括框体、夹紧气缸一、夹紧气缸二、夹臂一、夹臂二、导向杆和同步齿轮齿条副，所述框体为前后通透的矩形框体，框体的上侧设有夹紧气缸一，下侧设有夹紧气缸二，夹紧气缸一的活塞端与夹臂一垂直连接，夹紧气缸二的活塞端与夹臂二垂直连接，夹臂一和夹臂二之间为轮胎的夹持区间；夹臂一和夹臂二之间相对设置有导向杆对和同步齿轮齿条副，所述导向杆对包括一上一下错开的两个导向杆，一个导向杆的一端连接夹臂一，另一个导向杆的一端连接夹臂二，两个导向杆的另一端均通过导向套与固定板一固定连接，同步齿轮齿条副包括一个同步齿轮和两根同步齿条，同步齿轮与固定板二通过轴承相连接，一根同步齿条的一端连接夹臂一，另一根同步齿条的一端连接夹臂二，两个同步齿条的另一端均沿固定板二上的扣板的内侧滑动连接，所述固定板一和固定板二均与框架固定连接。

6.根据权利要求5所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述框体的上侧和下侧分别设有过渡辊，过渡辊通过支架与框体相连接。

7.根据权利要求1所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述翻转机构包括翻转电机、皮带传动副、支撑轴和轴承座，所述翻转电机通过皮带传动副与连接在夹紧机构上的两个支撑轴中的任一个相连接，两个所述支撑轴的轴端与滑块之间分别通过轴承座相连接。

8.根据权利要求2所述的橡胶轮胎全自动180°翻转装置，其特征在于：所述轨道架上设有限位架，夹紧机构上设有上挡块和下挡块，上挡块与正转行程开关、下挡块与反转行程开关对应匹配设置，所述限位架上设有顶杆和接近开关，辊道架入口处设有光电开关。

9.橡胶轮胎全自动180°翻转控制方法，其特征在于，在橡胶轮胎生产线的轮胎动平衡和均匀性检测工位中，轮胎根据情况进行180°的体位翻转，其具体操作步骤如下：

1）轮胎就位，轮胎沿生产线上进入辊道架时，辊道架入口处的光电开关开始检测轮胎的位置，直到轮胎到达设定的翻转位置，托辊电机停止转动；

2）夹紧轮胎，控制器控制夹紧机构中的两个夹紧气缸开始动作，推动夹臂一、夹臂二相向移动，将轮胎夹紧；

3）轮胎上升，升降机构动作，U形升降架带着翻转机构、夹紧机构及轮胎一起升起，到达预定翻转位置；

4）轮胎翻转，翻转电机驱动翻转机构带动夹紧机构翻转，当夹紧机构翻转到180°时，正向/反向行程开关发出停止翻转信号，完成轮胎的180°翻转，安装在限位架上的顶杆和接近开关分别与触发挡片接触，实现机械限位，并发出翻转到位信号；

5）轮胎下降，升降气缸动作，升降机构下降到原始位置；

6）松开轮胎，夹紧机构松开复位，橡胶轮胎落到过渡辊上；

7）当后序发出要胎指令时，托辊电机启动将轮胎送到后序工位；

8）重复上述步骤1）~7）。

10.根据权利要求9所述的橡胶轮胎全自动180°翻转控制方法，其特征在于，当下一个轮胎到达时，翻转动作向相反的方向旋转180°，使夹紧机构回到初始位置。

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