专利名称：热裁刀及其裁切方法
技术领域：
本发明提供一种针对橡胶胶料层实施裁切操作的热裁刀及其裁切方法，具体地应 用于普通运载器轮胎的制造加工过程，属于橡胶机械领域。
背景技术：
由于航空飞机、民用汽车等运载器的普及使用，轮胎制造的自动化和精密加工水 平不断提高。在内衬层、胎侧或内衬-胎侧复合件等卷料半成品的裁切时，通常需使用自动 裁切设备，以裁切出不同尺寸和角度的半成品提供给后续接头、压合等工序使用，胶料裁切 质量的高低直接影响到多个物料之间的接头和压合。现有自动裁切设备所使用的裁刀主要有超声波裁刀、热裁刀和圆盘型冷裁刀，其 中超声波裁刀的裁切效果最好，但其价格较为昂贵、裁切成本较高、且安装调试时间较长。 当所裁切的胶料内在质量不稳定时，超声波裁刀易于损坏。圆盘型冷裁刀是基于机械力进行剪切，因此刀刃易于损坏，使用周期较短，需要频 繁地更换，使用成本较高。热裁刀是基于加热原理而在胶料表面形成局部热融缺口，刀刃沿缺口进行线性裁 切。热裁刀的成本较低，但是由于刀刃加热温度不恒定、裁切温度控制不准确而往往造成刀 刃被胶料粘住、或是由于温度较低而导致裁切阻力增大，使得裁切质量难以有效控制。现有热裁刀的结构通常是在夹具体尾部设置一个加热管，并在加热管旁边配置一 个温度传感器。采用此类结构和加热、传热方式，热量是沿刀体的宽度方向进行传递，实际 上到达刀部的热量较为有限。热量传递距离既远又会导致热量散失多、能耗损失大、对刀体 的加热时间较长，而且实施裁切操作的刀刃前端的温度控制也不稳定、不精确。现有热裁刀的控制方法中，缺少对刀刃前端的温度进行测定和控制。对于刀体加 热温度的控制，实际上是基于裁刀基部的温度测试数据，因此刀刃前端实施裁切时的温度 偏离于整个裁切设备的控制范围。另外，现有热裁刀装置的安装结构较为复杂，将刀体进行拆卸时需将整个夹具体 从安装支架拆卸下来，安装和拆卸费时费力，生产加工效率较低。
发明内容
本发明所述的热裁刀及其裁切方法，在于解决上述问题而采用在夹具体内部平置 式加热方式，提高加热效率和热量传递速度，并且有效地控制刀刃前端实施裁切时的工作 温度，进而提高胶料裁切和多个物料之间的接头和压合。本发明目的是，采用在刀体侧部直接进行平置式加热方法，既提高加热板与刀体 接触和导热面积，而且热量能够沿纵向方向、从基部传递到刀刃前端，热量传递距离较短并 能有效地控制刀刃前端的裁切温度。另一发明目的是，采用内置式热源温度传感器，可直接测定并控制热源温度，以随 时根据胶料物理特性和裁切需要而调整加热温度和时间，降低能耗水平。
发明目的还在于，采用侧置式刀体温度传感器，可直接测定刃部加热温度，从而辅 助控制热源温度、向电源和温控仪表提供刀体基部、刃部温度变化和对应关系的数据参考。可实现的发明目的还有，采用简易的刀体安装定位结构，便于拆卸更换刀体，缩短 热裁刀调试时间和提高整体的生产效率。为实现上述发明目的，所述的热裁刀包括有一组夹具体、以及被夹持固定在夹具 体之间的刀体。与现有技术的区别之处在于在夹具体和刀体的基部之间，衬垫有至少一片平板式加热板。在加热板的内部设置有一热源温度传感器，热源温度传感器通过电源线连接外部 电源和温控仪表。在刀体的刃部内部设置一刀体温度传感器。如上述基本方案，平板式加热板与和刀体基部之间形成良好的贴合，接触面积较 大、热量传递速度和效率均较高，而且形成了沿纵向方向、从基部向刀刃前端传递热量的导 热方式，针对刀刃前端的加热温度可以得到有效控制。另外，在刀刃内部设置刀体温度传感器，可直接测定并控制热源温度。为提高针对刀刃前端的温度测定、以及提供控制热源温度的参考数据，进一步的 改进方案是所述刀体温度传感器设置在刃部的侧面、非实施裁切操作的工作面内部。接近于刀刃前端的刀体温度传感器，可将实施裁切操作时的工作温度反馈回外部 电源和温控仪表，从而避免刀体基部和刃部形成较大的温度偏差。为提高安装和拆卸刀体的灵活性和降低裁切设备的调试时间，沿纵向方向，夹具 体、刀体的基部、加热板通过一组螺栓进行紧固连接。为进一步改善刀体加热效果和控制温度升温速度，在刀体的基部两侧与夹具体之 间，分别对称地衬垫有一层平板式加热板和一层平板式保温板。为优化上述热裁刀与其安装结构之间的紧固连接，所述夹具体的后端部与裁刀安 装架进行螺接安装。基于上述热裁刀结构和加热、热量传递方式的改进，本发明实现了下述裁切方法 的技术创新。所述的热裁刀裁切方法是，被加热升温后的刀体在胶料表面形成局部热融的缺 口，刀体的刃部沿该缺口进行线性裁切。其中与现有技术的区别之处在于将平板式加热板设置在夹具体内部、以及紧密地贴合到刀体的基部侧部，加热板 产生的热量从刀体的基部沿纵向方向传递到刃部前端。而且，将热源温度传感器设置在所述平板式加热板的内部，用以直接测定和辅助 控制热源温度。另外，将刀体温度传感器设置在刀体的刃部侧面、非实施裁切操作的工作面内部， 用以直接测定刃部前端、即在胶料表面实施线性裁切的温度。还有，所述夹具体、刀体的基部、加热板通过一组螺栓进行紧固安装或拆卸。综上所述，本发明热裁刀及其裁切方法具有以下优点和有益效果1、改变了现有热裁刀热量传递距离长、刀体和刀刃前端温度控制偏差较大的缺 陷，在夹具体内部采用平置式加热方式，从而提高加热效率和传热速度，刀刃前端实施裁切时的工作温度得以准确限定和控制，胶料裁切质量较高。2、加热板与刀体接触和导热面积较大，热量能够沿纵向方向传递到刀刃前端，因 而刀刃前端升温较快、且裁切温度恒定。3、采用内置式热源温度传感方式，能够直接测定热源温度，并能根据胶料物理特 性来动态地调整加热温度，降低能耗水平。4、能够通过采用的侧置式刀体温度传感器，建立刀体基部与刀刃前端裁切温度之 间的线性数据比较，从而提高控制热源温度的辅助数据、裁切温度的限定和控制更为合理 和精确。5、刀体易于安装和拆卸，裁切设备的安装、刀体更换和调试时间较短。
现结合附图对本发明做进一步的说明图1是所述热裁刀的纵向剖面示意图；图2是另一侧面的结构剖面示意图；如图1和图2所示具有，外部电源和温控仪表1，夹具体2，螺栓3，保温板4，刀体 5，基部51，刃部52，加热板6，热源温度传感器7，电源线8，刀体温度传感器9。
具体实施例方式实施例1，如图1和图2所示，所述的热裁刀应用于高分子材料加工机械，即橡胶轮 胎制造过程。热裁刀主要包括有一组夹具体2、以及被夹持固定在夹具体2之间的刀体5，刀体 5的HRC硬度值大于70。夹具体2的后端部与裁刀安装架进行螺栓联接安装。在刀体5的基部51两侧与夹具体2之间，分别对称地衬垫有平板式加热板6和平 板式保温板4。沿纵向方向，夹具体2、保温板4、刀体5的基部51、加热板6依次通过一组螺栓3 进行紧固连接。在加热板6的内部设置有一热源温度传感器7，热源温度传感器7通过电源线8连 接外部电源和温控仪表1。刀体温度传感器9设置在刃部52的侧面、非实施裁切操作的工作面内部。具体安装工艺是，首先将加热板6放置于夹具体2内，并将电源线8及热源温度传 感器7从夹具体2左侧的螺纹孔中穿出，连接于外部电源和温控仪表1 ；然后，将刀体5从右侧放置于夹具体2内，再将保温板4放置于刀体5上，使加热 板6、刀体5及保温板4的定位孔对齐，用均布于刀体5长度方向的数个连接螺栓3连接好 并紧固。由于加热板6是柔性元件，所以容易保证与刀体5的基部51地紧密接触，使加热 面积增大。刀体5还可采用新型材料、如选用与橡胶亲和力较弱的陶瓷或具有不粘特性的金 属材质等，在达到硬度要求的同时保证刀体5的防黏性。
基于上述热裁刀而实现一种改进的裁切方法被加热升温后的刀体5在胶料表面形成局部热融的缺口，刀体5的刃部52沿该缺 口进行线性裁切；将平板式加热板6设置在夹具体2内部、以及紧密地贴合到刀体5的基部51侧部， 加热板6产生的热量从刀体5的基部51沿纵向方向传递到刃部52前端；将热源温度传感器7设置在所述平板式加热板6的内部，用以直接测定和辅助控 制热源温度；将刀体温度传感器9设置在刀体5的刃部52侧面、非实施裁切操作的工作面内 部，用以直接测定刃部52前端、即在胶料表面实施线性裁切的温度。所述夹具体2、保温板4、刀体5的基部51、加热板6通过一组螺栓3进行紧固安装 或拆卸。在更换所裁切胶料的规格时，通过螺栓3可以快速地调整、更换热裁刀的刀体5。 即需在刀体5的温度降低以后，直接松开连接的螺栓3，就可将刀体5拆卸下来，反之在安装 时亦然。如目前在轮胎制造过程中更换热裁刀，需将热裁刀进行冷却0. 5小时，拆卸、安装 刀体时需要1小时，而且调整、更换刀具时需将整个夹具体拆卸下来、再装上，费时费力。如本实施例所述的热裁刀刀体安装结构，则整体冷却、安装/拆卸时间可控制在 0.5小时之内完成。在实施裁切时，先根据胶料特性和操作工艺要求设定加热温度、裁切温度。当达到设定温度时，外部电源和温控仪表1设定的控制程序会将电源自动断开；当温度低于设定值时，外部电源和温控仪表1内的控制程序将自动地接通电源， 使得加热板6继续向刀体5进行加热。设置在刃部52的侧面、非实施裁切操作的工作面内部的刀体温度传感器9，用于 直接测定接近刀刃前端(即刃口)的温度，以控制刃口温度不至于过高而导致胶料过黏而 粘刀，控制裁切阻力不会过大。
权利要求
一种热裁刀，包括有一组夹具体(2)、以及被夹持固定在夹具体(2)之间的刀体(5)，其特征在于在夹具体(2)和刀体(5)的基部(51)之间，衬垫有至少一片平板式加热板(6)；在加热板(6)的内部设置有一热源温度传感器(7)，热源温度传感器(7)通过电源线(8)连接外部电源和温控仪表(1)；在刀体(5)的刃部(52)内部设置一刀体温度传感器(9)。
2.根据权利要求1所述的热裁刀，其特征在于所述刀体温度传感器(9)设置在刃部 (52)的侧面、非实施裁切操作的工作面内部。
3.根据权利要求1或2所述的热裁刀，其特征在于沿纵向方向，夹具体(2)、刀体(5) 的基部(51)、加热板(6)通过一组螺栓(3)进行紧固连接。
4.根据权利要求3所述的热裁刀，其特征在于在刀体(5)的基部(51)两侧与夹具体 (2)之间，分别对称地衬垫有一层平板式加热板(6)和一层平板式保温板(4)。
5.根据权利要求4所述的热裁刀，其特征在于所述夹具体(2)的后端部与裁刀安装 架进行螺接安装。
6.一种热裁刀裁切方法，被加热升温后的刀体(5)在胶料表面形成局部热融的缺口， 刀体(5)的刃部(52)沿该缺口进行线性裁切，其特征在于将平板式加热板(6)设置在夹具体(2)内部、以及紧密地贴合到刀体(5)的基部(51) 侧部，加热板(6)产生的热量从刀体(5)的基部(51)沿纵向方向传递到刃部(52)前端。
7.根据权利要求6所述的热裁刀裁切方法，其特征在于将热源温度传感器(7)设置 在所述平板式加热板(6)的内部，用以直接测定和辅助控制热源温度。
8.根据权利要求6或7所述的热裁刀裁切方法，其特征在于将刀体温度传感器(9)设 置在刀体(5)的刃部(52)侧面、非实施裁切操作的工作面内部，用以直接测定刃部(52)前 端、即在胶料表面实施线性裁切的温度。
9.根据权利要求8所述的热裁刀裁切方法，其特征在于所述夹具体(2)、刀体(5)的 基部(51)、加热板(6)通过一组螺栓(3)进行紧固安装或拆卸。
全文摘要
本发明所述热裁刀及其裁切方法，采用在夹具体内部平置式加热方式，提高加热效率和热量传递速度，并且有效地控制刀刃前端实施裁切时的工作温度，进而提高胶料裁切和多种物料之间的接头和压合质量。其包括有一组夹具体、以及被夹持固定在夹具体之间的刀体。在夹具体和刀体的基部之间，衬垫有至少一片平板式加热板。在加热板的内部设置有一热源温度传感器，热源温度传感器通过电源线连接外部电源和温控仪表。在刀体的刃部内部设置一刀体温度传感器。
文档编号B26D1/00GK101992473SQ20091001768
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者唐跃, 张殿勇, 张洪业, 戴德盈, 李志军, 王延书 申请人:软控股份有限公司