CN114932702B - 成型机智能对中系统和监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成型机智能对中系统和监控方法。其中，该系统包括：测量模块和对中监控模块；测量模块包括机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块，分别用于检测机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置；对中监控模块包括轴心补偿模块，用于根据机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并计算机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的偏差，根据偏差利用带束鼓的自身修正进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓主轴的对中。本发明利用带束鼓的自身修正进行偏差补偿，使得带束鼓和机械鼓保持同轴运行，保障了轮胎生产过程中的生产质量。

Description

成型机智能对中系统和监控方法

技术领域

本发明实施例涉及轮胎成型及制造技术领域，尤其涉及一种成型机智能对中系统和监控方法。

背景技术

轮胎在成型机上的组装过程决定着轮胎的性能。成型机组装轮胎的具体步骤如下：成型机在机械鼓上将3~6种部件组装成半制品，在带束鼓上将3~5种部件组装成半制品，最终在滚压设备各夹爪驱动轴上(7~10个)将机械鼓上组装的半制品和带束鼓上组装的半制品进行辊压复合，最终制成胎胚。轮胎胎坯的成型质量直接影响着成品轮胎的品质，尤其是轮胎的真圆度，因此为防止汽车驾驶员及车辆造成二次、三次伤害，对于轮胎胎坯的成型品质有着很高的要求。

而轮胎成型机是加工轮胎胎坯的核心设备，而为了维持轮胎的真圆度，对于轮胎成型机中上的机械鼓、带束鼓和滚压设备的同心度有着很高的要求，一旦成型机加工轮胎胎坯的同心度出现问题，在经过成型工序--硫化工序--检查工序后，就会出现大批不良品，浪费资源，增加成本。

在现有的成型机中，机械鼓为长2000mm，约700kg的单臂，其重量大、高速旋转，鼓轴在高速旋转过程中由于自身重力及外力作用会产生振动，因此与鼓轴的机械轴心很难保持一致；同样的，带束鼓为长1000mm，约300kg的单臂，重量大、高速旋转，鼓轴在高速旋转过程中由于自身重力及外力作用会产生振动，也会与鼓轴的机械轴心很难保持一致；而对于滚压设备而言，其圆周向设有7~10个夹爪驱动轴及两个肩压辊，由于夹爪驱动轴及肩压辊沿径向各自动作，很难保证各个夹爪驱动轴的径向行程保持一致，这就造成在夹持轮胎部件时很难维持轮胎部件的真圆度，进而造成轮胎胎坯的加工不良。

另外，现有的轮胎加工质量确认是在硫化工序之后的进行的，无法在轮胎的加工过程中及时的发现轮胎的加工质量问题，一旦成型机出现问题，将会有批量性的不良品产生，造成资源浪费，成本增加。

发明内容

本发明提供一种成型机智能对中系统和监控方法，以实现在成型机运行过程中对轮胎的生产质量进行实时的监控，保证轮胎的真圆度，提高轮胎的制造品质，避免生成成品废胎。

第一方面，本发明实施例提供了一种成型机智能对中系统，包括：测量模块和对中监控模块；

所述测量模块包括设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块，分别用于检测机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置，并将检测结果发送至对中监控模块；

所述对中监控模块包括轴心补偿模块，所述轴心补偿模块用于根据所述机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并计算所述机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的偏差，根据所述偏差利用带束鼓的自身修正进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓主轴的对中。

可选的，所述机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块在机械鼓主轴和带束鼓主轴旋转一周的过程中至少等间距的检测四次实时轴心位置。

可选的，所述对中监控模块还包括：运行监控模块，所述运行监控模块用于根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值，控制所述成型机的工作状态。

可选的，所述根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值控制成型机的工作状态，包括：

若所述机械鼓轴心的动态校准位大于所述机械鼓轴心的动态校准位阈值，所述运行监控模块控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作；

若所述带束鼓轴心的动态校准位大于所述带束鼓轴心的动态校准位阈值，所述运行监控模块控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作。

可选的，所述测量模块还包括滚压设备轴心检测模块，所述滚压设备轴心检测模块包括设置在滚压设备每个夹爪驱动轴上的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离，并将测量结果发送至所述运行监控模块，以供所述运行监控模块根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

可选的，所述运行监控模块根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态，包括：

若所述每个夹爪驱动轴的工作距离均在工作距离阈值内，则所述运行监控模块控制所述成型机继续工作，否则，控制所述成型机停止工作。

可选的，所述滚压设备轴心检测模块还包括设置在滚压设备的两个肩压辊上的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量每个肩压辊的径向伸缩距离，并将测量结果发送至所述运行监控模块，以供所述运行监控模块根据所述每个动态滚轮的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

可选的，所述运行监控模块根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态，包括：

若所述每个肩压辊的工作距离均在工作距离阈值内，则所述运行监控模块控制所述成型机继续工作，否则，控制所述成型机停止工作。

可选的，该系统还包括与所述对中监控模块相连的生产管理系统MES，以使用户通过所述生产管理系统MES对所述对中监控模块的监控过程进行访问和控制。

第二方面，本发明实施例还提供一种成型机智能对中监控方法，包括：

获取设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块检测的机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置；

根据所述机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并确定所述机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的差值，根据所述差值对带束鼓进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓的对中。

可选的，该方法还包括：

获取设置在滚压设备每个夹爪驱动轴上的直线位移传感器测量的每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离；

根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

可选的，该方法还包括：

获取设置在滚压设备每个肩压辊上的直线位移传感器测量的每个肩压辊的径向伸缩距离；

根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

本发明通过设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块来检测机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置，并将检测结果发送至对中监控模块的轴心补偿模块，通过轴心补偿模块确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并计算所述机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的偏差，进而利用带束鼓的自身修正进行偏差补偿，实现机械鼓和带束鼓主轴的对中，使得调整后的机械鼓主轴和带束鼓主轴同轴，保障机械鼓鼓轴与带束鼓鼓轴的同心度，从而提高轮胎的生产质量。

同时，本发明通过对滚压设备中各个夹爪驱动轴及肩压辊的径向伸缩距离进行实时监控，一旦超出各自伸缩距离的阈值，将停机检查，保证了轮胎胎坯的真圆度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的第一种成型机智能对中系统的整体框架图；

图2为图1的结构细化框架图；

图3为本发明实施例提供的成型机中滚压设备的轮胎夹持的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种成型机智能对中系统的整体框架图；

图5为图4的细化框架图；

图中：1-夹爪、2-轮胎胎坯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

参见图1，本发明实施例提供的一种成型机智能对中系统包括：测量模块和对中监控模块。

进一步参见图2，所述测量模块包括设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块，分别用于检测机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置，并将检测结果发送至对中监控模块。

其中，上述测量模块可以为激光测距仪、距离传感器、直线位移传感器等距离测量设备，其可以安装在机械鼓或者带束鼓上，或者分别在机械鼓和带束鼓安装相应的测量模块。

本实施例中，以测量机械鼓主轴的实时轴心位置为例，机械鼓轴心检测模块可以通过测量自身与机械鼓表面的距离，再将测得的距离加上机械鼓的半径来得到机械鼓轴心到测量模块的距离。进一步的，还可以在测量模块中设置一个信号放大模块，通过信号放大模块将信号放大后进行传输至通讯板卡，由通讯板卡将测量信号转换为数字信号后再发送至对中监控模块。可选的，所述机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块在机械鼓主轴和带束鼓主轴旋转一周的过程中至少等间距的检测四次实时轴心位置，上述测量次数可以根据需要进行合理设置，优选的，将圆周面八等分，即每45°测量一次。

进一步的，所述对中监控模块包括轴心补偿模块，所述轴心补偿模块用于根据所述机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并计算所述机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的偏差，根据所述偏差利用带束鼓的自身修正进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓主轴的对中。

其中，机械鼓轴心的动态校准位由机械鼓主轴旋转过程中所采集的实时轴心位置的均值以及机械鼓静止时的轴心位置得到。示例性的，可以将机械鼓旋转一周的过程进行等分，以八等分为例，分别测量每个等分点下的实时轴心距离，将机械鼓静止时的轴心距离作为基准值，分别计算在每个测量点下实时轴心距离与基准值之间的偏差值，再通过计算各偏差值之间的平均值，将该平均值与基准值结合即可以得到机械鼓运行过程中的动态校准位。带束鼓主轴动态校准位的获取方式和数据传输方式与上述机械鼓相同，不再进行赘述。在分别确定出机械鼓和带束鼓的轴心动态校准位之后，轴心补偿模块进一步计算机械鼓的轴心动态校准位和带束鼓的轴心动态校准位之间的偏差，根据所得偏差控制带束鼓的轴向运动进行偏差补偿，以消除机械鼓和带束鼓之间的轴心偏差，让机械鼓和带束鼓之间保持同轴运动，从而实现运行过程中机械鼓和带束鼓的对中，保障轮胎生产过程中的质量。

作为动态校准位的另一种计算方式，将测得的每个等分点下的实时轴心距离以正态分布图的形式计算出期望值μ，以期望值μ作为动态校准位；例如通过计算得到的机械鼓轴心校准位为μ₁，带束鼓轴心校准位为μ₂，则机械鼓与带束鼓轴心校准位之间的偏差Δμ，Δμ可为正数，也可为负数，然后利用带束鼓自身的驱动机构以Δμ为目标参数进行偏差修正补偿。

进一步的，所述对中监控模块还包括：运行监控模块，所述运行监控模块用于根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值，控制所述成型机的工作状态。

具体的，所述根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值控制成型机的工作状态，包括：

若所述机械鼓轴心的动态校准位大于所述机械鼓轴心的动态校准位阈值，所述运行监控模块控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作；

若所述带束鼓轴心的动态校准位大于所述带束鼓轴心的动态校准位阈值，所述运行监控模块控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作。

其中，上述机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值根据轮胎的实际加工需要进行设置。本实施例中，当上述任一条件不满足时，运行监控模块均会控制成型机停止工作，通过对成型机的加工过程进行控制，能够在产品生产的过程中及时的进行产品质量的检测，及时止损，提高了轮胎的加工质量和加工效率。

进一步的，上述测量模块还包括滚压设备轴心检测模块，所述滚压设备轴心检测模块包括设置在滚压设备每个夹爪驱动轴上的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离，并将测量结果发送至所述运行监控模块，以供所述运行监控模块根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

参见图3，仅示例性的表示圆周向分布的8个夹爪1共同夹持轮胎胎坯2的状态，其中每个夹爪1具有夹爪驱动轴（图未示）驱动其沿径向移动，具体地可以为气缸驱动或电机驱动，在此不做限制。当在滚压设备上对轮胎进行组装时，滚压设备的几个夹爪驱动轴在径向需要保持相同的工作距离，以保证组装后轮胎的真圆度。通过在每个夹爪驱动轴上安装直线位移传感器（图未示），当一个或者多个夹爪驱动轴的径向移动距离超出距离阈值时，控制成型机停止工作，以避免生成废胎。进一步的，滚压设备轴心检测模块还包括设置在滚压设备的两个肩压辊（图未示）上的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量每个肩压辊的径向伸缩距离，并将测量结果发送至行监控模块，以供运行监控模块根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

在滚压设备工作过程中，滚压设备的两个肩压辊的运动距离也应与上述夹爪驱动轴相同，当肩压辊的径向伸缩距离超出距离阈值时，运行监控模块控制成型机停止工作，以避免生成废胎。

作为第二种成型机智能对中系统结构，如图4、图5所示，还包括生产管理系统MES，作为一种优选实施方式，成型机智能对中系统以条形码为基准，将机械鼓、带束鼓以及滚压设备对应的判断值排列在PLC上，并向生产管理系统MES进行报告。

具体地参见图4或图5，所述生产管理系统MES还与所述对中监控系统相连，以使用户通过所述生产管理系统MES对对中监控系统的监控过程进行访问和控制。

进一步的，本发明实施例还提供一种成型机智能对中监控方法，包括：

获取设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块分别检测的机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置；

根据所述机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并确定所述机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的差值，根据所述差值对带束鼓进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓的对中。

本实施例中，所述机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块在机械鼓主轴和带束鼓主轴旋转一周的过程中至少等间距的检测四次实时轴心位置。

进一步的，该方法还包括：根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值，控制所述成型机的工作状态。

具体的，所述根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值控制成型机的工作状态，包括：

若所述机械鼓轴心的动态校准位大于所述机械鼓轴心的动态校准位阈值，则控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作；

若所述带束鼓轴心的动态校准位大于所述带束鼓轴心的动态校准位阈值，则控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作。

可选的，该方法还包括：获取设置在滚压设备每个夹爪驱动轴上的直线位移传感器测量的每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离；

根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

其中，根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态，包括：

若所述每个夹爪驱动轴的工作距离均在工作距离阈值内，则控制所述成型机继续工作，否则，控制所述成型机停止工作。

可选的，该方法还包括：获取直线位移传感器测量的每个肩压辊的径向伸缩距离，根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

具体的，根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态，包括：

若所述每个肩压辊的工作距离均在工作距离阈值内，则所述控制所述成型机继续工作，否则，控制所述成型机停止工作。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种成型机智能对中系统，其特征在于，包括：测量模块和对中监控模块；

所述测量模块包括设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块、带束鼓轴心检测模块和滚压设备轴心检测模块；

所述机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块分别用于在成型机运行过程中检测机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置，并将检测结果发送至对中监控模块；

所述滚压设备轴心检测模块包括设置在滚压设备每个夹爪驱动轴上的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离，并将测量结果发送至运行监控模块 ；

所述对中监控模块包括轴心补偿模块和运行监控模块；

所述轴心补偿模块用于根据所述机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并计算所述机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位之间的偏差，根据所述偏差利用带束鼓的自身修正进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓主轴的对中；

所述运行监控模块根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块在机械鼓主轴和带束鼓主轴旋转一周的过程中至少等间距的检测四次实时轴心位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行监控模块还用于根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值，控制所述成型机的工作状态。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述根据机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，以及机械鼓轴心的动态校准位阈值和带束鼓轴心的动态校准位阈值控制成型机的工作状态，包括：

若所述机械鼓轴心的动态校准位大于所述机械鼓轴心的动态校准位阈值，所述运行监控模块控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作；

若所述带束鼓轴心的动态校准位大于所述带束鼓轴心的动态校准位阈值，所述运行监控模块控制所述成型机停止工作，否则，控制所述成型机继续工作。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行监控模块根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态，包括：

若所述每个夹爪驱动轴的工作距离均在工作距离阈值内，则所述运行监控模块控制所述成型机继续工作，否则，控制所述成型机停止工作。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滚压设备轴心检测模块还包括设置在滚压设备的两个肩压辊上的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量每个肩压辊的径向伸缩距离，并将测量结果发送至所述运行监控模块，以供所述运行监控模块根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运行监控模块根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态，包括：

若所述每个肩压辊的工作距离均在工作距离阈值内，则所述运行监控模块控制所述成型机继续工作，否则，控制所述成型机停止工作。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，还包括与所述对中监控模块相连的生产管理系统MES，以使用户通过所述生产管理系统MES对所述对中监控模块的监控过程进行访问和控制。

9.一种成型机智能对中监控方法，其特征在于，包括：

获取设置在成型机上的机械鼓轴心检测模块和带束鼓轴心检测模块分别检测的机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置；

根据所述机械鼓的实时轴心位置和带束鼓的实时轴心位置分别确定机械鼓轴心的动态校准位和带束鼓轴心的动态校准位，并确定所述机械鼓轴心的动态校准位和所述带束鼓轴心的动态校准位之间的差值，根据所述差值对带束鼓进行偏差补偿，以实现机械鼓和带束鼓的对中；

获取设置在滚压设备每个夹爪驱动轴上的直线位移传感器测量的所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离；

根据所述每个夹爪驱动轴的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

获取设置在滚压设备每个肩压辊上的直线位移传感器测量的所述每个肩压辊的径向伸缩距离；

根据所述每个肩压辊的径向伸缩距离控制所述成型机的工作状态。

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