高效的超声波焊接装置的制作方法

本发明属于内胎生产设备领域，尤其涉及一种高效的超声波焊接装置。

背景技术：

传统的内胎生产工艺是通过在气门嘴胶垫上喷涂胶浆，再按压至内胎胎管上来实现气门嘴的粘贴。在实际生产过程中，由于胶浆的制作需要使用汽油存在很大的安全隐患，且人力成本较高。故去除胶浆，是内胎生产行业急需解决的一大问题！

为此，本公司技术人员发明了一种采用超声波焊接装置来焊接胎条和气门嘴的方式，但是采用该方式焊接胎条和气门嘴时，整条流水线需要暂停运输，等待超声波焊接装置的作业，故效率较低。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种结构简单、安全高效的超声波焊接装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

高效的超声波焊接装置，包括工位切换机构和超声波焊接机构，所述工位切换机构包括第五机架、滑动架、输送带、第一伺服电机和第二伺服电机，所述滑动架横向滑动设置在第五机架上端，且通过第二伺服电机驱动横向移动，两条输送带并排设置在滑动架上，且由固定在滑动架一端的第一伺服电机驱动转动；所述超声波焊接机构包括固定架、超声波焊接组件、导向气缸和第三光电传感器，所述固定架垂直固定在滑动架上，两个导向气缸分别与固定架固定，两个超声波焊接组件位于焊接底板上方且与两条输送带对齐，两个超声波焊接组件分别由两个导向气缸单独驱动升降，所述第三光电传感器固定在固定架底部。

作为优选方案：所述滑动架上还设有压合随动机构，所述压合随动机构包括下压气缸、压板、支架、压簧和直线导轨，两个直线导轨固定在滑动架的两侧，所述支架的两侧分别滑动套设在两个直线导轨，所述压簧设置在支架与直线导轨的端部之间，使得支架靠近超声波焊接组件，所述压板通过下压气缸固定在支架上，且与输送带对齐。

作为优选方案：所述超声波焊接机构还包括焊接底板，所述焊接底板固定在滑动架上且截面呈梯形，所述焊接底板位于两条输送带的上方，且与两条输送带之间留有间隙。

作为优选方案：所述第五机架的两端设有滚轮，所述滑动架的底部横向设有导轨，第五机架、滑动架通过滚轮、导轨的配合横向滑动连接。

作为优选方案：所述第二伺服电机固定在第五机架中部，且通过滚珠丝杆组件驱动滑动架的横向移动。

本发明的超声波焊接装置摒弃了传统胎条与气门嘴间的粘贴方式，采用了超声波焊接组件将预定位的胎条与气门嘴焊接牢固，取消了胶浆的使用，提高了安全性，且本发明的设备自动运行减少了人力成本。

本发明的超声波焊接装置为双工位，胎管在定长裁断后，胎条与胎条之间产生间隙。通过控制超声波焊接装置的工位切换装置的工位切换时间，使之能在胎条间隙产生的时间差内完成切换，达到平稳切换的目的，实现分流焊接作业，提高了生产效率。

附图说明

图1为内胎压出流水线的整体结构示意图；

图2为内胎压出流水线的接取装置的结构示意图；

图3为内胎压出流水线的控制收缩装置的结构示意图；

图4为内胎压出流水线的控制收缩装置的侧面结构示意图；

图5为内胎压出流水线的印字打孔贴嘴装置的侧面结构示意图；

图6为内胎压出流水线的印字打孔贴嘴装置的顶面结构示意图；

图7为内胎压出流水线的定长裁断装置的结构示意图；

图8为内胎压出流水线的超声波焊接装置的顶面结构示意图；

图9为内胎压出流水线的超声波焊接装置的侧面结构示意图；

图10为内胎压出流水线的喷涂烘干装置的结构示意图；

图11为内胎压出流水线的智能分流装置的结构示意图；

图12为内胎压出流水线的智能分流装置的侧面结构示意图；

图13为内胎压出流水线的智能分流装置的翻板、气缸和机架的转配结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示的一种新型内胎压出流水线，包括按流水线传输方向依次顺序设置的接取装置、控制收缩装置、印字打孔贴嘴装置、定长裁断装置、超声波焊接装置、喷涂烘干装置和智能分流装置，所述印字打孔贴嘴装置包括沿流水线方向依次设置在第三机架30上的印字机构31、打孔机构、贴嘴机构、第一光电传感器34以及分别设置在打孔机构两侧的第一传送带35、第二传送带36，且第二传送带36避让开贴嘴机构，

如图8和图9所示，所述超声波焊接装置包括工位切换机构和超声波焊接机构，所述工位切换机构包括第五机架50、滑动架57、输送带51、第一伺服电机52和第二伺服电机53，所述第五机架50的两端设有滚轮55，所述滑动架57的底部横向设有导轨56，第五机架50、滑动架57通过滚轮55、导轨56的配合横向滑动连接，所述第二伺服电机53固定在第五机架50中部，且通过滚珠丝杆组件54驱动滑动架57的横向移动，两条输送带51并排设置在滑动架57上，且由固定在滑动架57一端的第一伺服电机52驱动转动；

所述滑动架57上还设有压合随动机构，所述压合随动机构包括下压气缸58、压板59、支架510、压簧51和直线导轨512，两个直线导轨512固定在滑动架的两侧，所述支架510的两侧分别滑动套设在两个直线导轨512，所述压簧51设置在支架510与直线导轨512的端部之间，使得支架510靠近超声波焊接组件513，所述压板59通过下压气缸58固定在支架510上，且与输送带51对齐，所述超声波焊接机构包括固定架、超声波焊接组件513、导向气缸514、第三光电传感器515以及焊接底板516，所述截面呈梯形的焊接底板516固定在滑动架57上，且位于两条输送带51的上方，所述固定架垂直固定在滑动架57上，两个导向气缸514分别与固定架固定，两个超声波焊接组件513位于焊接底板516上方且与两条输送带51对齐，两个超声波焊接组件513分别由两个导向气缸514单独驱动升降，所述第三光电传感器515固定在固定架底部；

所述工位切换机构带动两条输送带轮流交替与定长裁断装置的出料端对齐。

胎条进入工位时，气门嘴前段部分的胎条由于高度问题，可从第三光电传感器515下通过而不反馈信号，当气门嘴流至第三光电传感器515时，第三光电传感器515反馈信号给plc控制系统，通过plc编程控制第一伺服电机52的动作，带动高精度输送带51，使气门嘴位置准确停止在超声波焊接组件513的正下方，焊接底板516的上方位置。

焊接底板516的外形为扁平梯形，且安装时于输送带51保持水平，控制间隙，使胎条能顺利通过。在驱动第一伺服电机52完成定位(气门嘴到位)后，导向气缸514下压，使超声波焊接组件513的焊接头与气门嘴贴合且提供一定的压力保证焊接效果。下压到位后，超声波焊接组件开始工作，完成焊接作业，再通过导向气缸514，抬升到原始位，输出完成型号。

伺服系统接收完成信号后，驱动第一伺服电机52工作，带动胎条向前行进一段可由操作者调整的距离，使胎条脱离焊接底板516，且停顿在输送带51后半段。在这里，如果选用了压合随动机构，压板59会在导向气缸514下压时，由下压气缸58同时带动下压。在第一伺服电机52走完操作者给定距离后由下压气缸58抬升压板59。在这之间，压板会压合在胎条上，且随着胎条的移动，被动的带动压合随动机构往后移动。在下压气缸58抬升后，由压合随动机构上的压簧51与直线导轨512的配合实现恢复原位。

工位的切换是在第三光电传感器515检测到气门嘴时，反馈信号给控制系统，通过plc控制工位切换装置来实现的。工位切换装置可高精度的控制工位切换时的工位到位情况，保证设备精度。

时间控制，单一工位的工作周期精度严格控制，其时间上短于一条胎条流入焊接工位的时间，即假若第二个工位在进入焊接作业时，第一个工位正在流入胎条，且第二个工位完成整个焊接工序后，该胎条还未走到位。这样当第一个工位的胎条到位后，可立刻可以进行工位切换。工位切换后，第二个工位上焊接完的胎条与进入的胎条同时向后流动，且不会发生干涉现象，实现在线双工位工作的机制。

如图2所示的接取装置包括第一机架10、平皮带机构11、翻板皮带机构12、压胎翻板机构13和抬升气缸14，所述平皮带机构11固定在第一机架10上，所述翻板皮带机构12的一端铰接在第一机架10上部，另一端通过抬升气缸14铰接在第一机架10下部，所述压胎翻板机构13设置在翻板皮带机构12上。第一机架10上还设有变频电机，通过变频电机及平皮带机构11、翻板皮带机构12间的链轮链条传动，为系统提供驱动力。通过抬升气缸的进出气切换，实现翻板皮带机构的上下翻转。在整条流水线使用中，调整该段的线速度可控制胎管的生产速度。

如图3和图4所示，所述控制收缩装置包括上下交错排列设置在第二机架20上的多个冷却辊筒21，每个冷却辊筒21均设有进水口22、出水口23，且每个冷却辊筒21均由独立带调速功能的传动装置24驱动。

所述冷却辊筒21通过空心转轴25转动设置在第二机架20上，且与空心转轴25的一端通过封盖27固定且与进水口22、出水口23连通，所述空心转轴25的中部与传动装置24连接，所述空心转轴25的另一端设有与冷却水管连通的旋转接头26。

控制收缩装置由7个冷却辊筒，第二机架及7套传动装置组成。冷却辊筒内部通过旋转接头通有循环的冷却水。胎管从接取装置出来后进入控制收缩装置的第一个冷却辊筒并以“s”型路线上下绕辊，从前往后进行传动。在传动过程中，胎管敷贴在冷却辊筒上，通过辊筒表面的金属面实现与辊筒内部冷却水的热量交换，实现降温目的。由于橡胶制品的特性(热胀冷缩)，胶管冷却时，各辊筒上的温差逐渐减小，结合胎管由于自重在辊筒下表面经过时的胎长拉伸等情况，运用七套可单独控制驱动速度的传动装置控制各辊筒的速度，精确控制前后辊筒的速差，把胎管的收缩或者拉伸量消除在传送过程中，实现控制收缩的目地。

如图5和图6所示，所述印字机构31包括框架、动力气缸、被动辊组和磁性检测开关，所述框架固定在第三机架上，所述磁性检测开关设置在框架下部，所述动力气缸铰接在框架的上端，所述被动辊组一侧铰接在框架中部，另一侧铰接在动力气缸上，所述被动辊组包括三个辊筒，胎管从印字打孔贴嘴装置流经时，通过接收定长裁断装置(后道工序段)上第二光电传感器44的反馈信号，控制印字机构31上动力气缸的升降，印字机构上的被动辊组在接触第一传送带后会随动，其中一个辊筒带印染剂，另一个辊筒带字帖，在转动时字帖粘上印染剂后，印字在第三个辊筒上，第三个辊筒旋转时，把字样印刷在胎管上，通过磁性检测开关的检测，第三个辊筒旋转一周后控制气缸抬升。

所述打孔机构包括辊筒驱动电机32、直角齿轮箱312、辊筒38和刀口39，所述直角齿轮箱312固定在机架上，辊筒38垂直设置在第三机架30上，且由直角齿轮箱312驱动调节升降，所述辊筒驱动电机32设置在辊筒38一侧，驱动辊筒38转动且随辊筒38一同升降，所述刀口39通过轴旋转设置在辊筒38上方，且由伺服电机驱动。第二光电传感器44的反馈信号的反馈信号同时作用于打孔机构2，通过plc控制伺服电机启停，实现刀口的翻转打孔，且保证打孔时打的线速度与胎管的线速度一致，确保打孔质量。由于胎管有不同的厚薄要求，需要控制刀口与辊筒的间隙，实现只打通上层胎管，不破坏下层胎管的目的，该处设置了直角齿轮箱、辊筒为垂直自由度金属辊筒，通过齿轮箱的转动，连带金属辊筒的上下升降，实现控制目的。

所述贴嘴机构包括胶辊驱动电机33、旋转凸轮机构311、旋转压贴机构310和胶辊37，所述胶辊37垂直设置在第三机架30上，所述旋转凸轮机构311固定在第三机架30上且位于胶辊37下方，通过旋转凸轮机构311的转动间歇性将胶辊37顶升，所述胶辊驱动电机33设置在胶辊37一侧，驱动胶辊37转动且随胶辊37一同升降，所述旋转压贴机构310设置在胶辊的上方。所述胶辊为垂直自由度胶辊，胎管在打完孔后，通过plc计算，控制当胎管孔位输送到旋转压贴机构正下方时，旋转压贴机构也以相同速度旋转至正下方。同时，旋转凸轮机构凸出部分旋转至最上方，推动垂直自由度胶辊抬升。此时三者再垂直方向进行压嘴动作，实现贴嘴目的。之后各机构继续运动，回到原始位。压贴完成后，胎管正常流出，进入下移工序。

该印字打孔贴嘴装置的输送系统采用高精度的钢丝同步带进行输送，使胎管在输送时不会由于皮带的跑偏产生中心偏移，导致气门贴嘴无法准确贴合至气孔上。在同步带的绕辊方式上，通过输送带的分段(分为第一传送带及第二传送带)及“s”型的避让方式，使胶辊与辊筒成功的脱离输送带皮带系统，避免了它们在垂直方向运动是与传送带发生干涉，使传送带的周长发生变化，导致输送带线速度的混乱，最终影响贴嘴的精度。

如图7所示，所述定长裁断装置包括第四机架40、电热裁刀42、传入传送带41和传出传送带43，所述传入传送带41设置在第四机架40沿传送方向的前部，所述传出传送带43设置在第四机架40沿传送方向的中后部，所述电热裁刀42固定在传入传送带41和传出传送带43之间的第四机架40上，所述传出传送带43还设有第二光电传感器44。

胎管从传入传送带41进入，当胎管头部被第二光电传感器44检测到时，反馈信号，通过plc控制，使前段(印字打孔贴嘴装置)执行印字、打孔、贴嘴，使电热裁刀执行切断作业。裁断生产出胎条，通过控制传入传送带41和传出传送带43的速差，使胎条与胎条间产生一定的间隙，便于后续工位的作业。间隙的产生使第二光电传感器44可以检测到下一条胎条的头部位置，反馈信号后及进入下一个胎条的裁断工序。调节第二光电传感器44相对于电热裁刀的相对位置，即可实现胎条长度的调节。正常生产中，第二光电传感器44在调整好以后就固定在当前位置，即胎条头部被检测到的位置与裁刀工作时的位置固定，使裁断后的胎条有固定的长度，实现定长的目的。

如图10所示，所述喷涂烘干装置包括第六机架60、雾化喷头62、红外线加热灯65和传动网链64，第六机架60沿传送方向的前端设有多个动力辊筒，两个用来喷涂隔离液的雾化喷头62分别设置在动力辊筒的上下面，所述动力辊筒的的上方设有罩盖61，所述动力辊筒的下方还设有用来回收隔离液的集料斗63，所述传动网链64设置在第六机架60沿传送方向的中部及后端，多个红外线加热灯65分别设置在传动网链64的上下方。

胎条在进入动力辊筒时，由上下两个预置的雾化喷头对胎条上下面进行喷涂隔离液。该处输送时由动力辊筒传动，保证了隔离液的喷涂。喷涂后的胎条进入传动网链64，胎条流入传动网链64后，通过上下预置的两对红外线加热灯进行胎条表面喷涂液的烘干作业。考虑胎条下表面也需要干燥，结合网链透空率高的特点，实现上下面的同时烘干。

如图11、图12和图13所示，所述智能分流装置包括第七机架70、气缸71、翻板74、传输辊75、工位储料板77和第五光电传感器79，多个传输辊75间隔设置在第七机架70上，且相邻两个传输辊75之间还设有翻板74，所述翻板74成倒l形，多个翻板74上部轮流交替铰接在第七机架70上部两侧，铰接在同一侧的多个翻板74的下部均铰接在连接杆73上，两个气缸71的活塞杆72的一端分别与两根连接杆73铰接，两个气缸71的另一端铰接在第七机架70上，所述第七机架70的两侧还设有多个工位储料板77，所述工位储料板77上还设有长条形通槽78，所述第五光电传感器79设置在长条形通槽78内，所述第七机架70上还设有第四光电传感器76，其中一个工位储料板77还对接有集中调度储料板710。

分流的实现：前段烘干的胎条流入传输辊75后，由第四光电传感器76检测其到位情况。当第四光电传感器76反馈到位信号后，通过plc程序处理，控制对应一侧翻板的气缸进行伸缩。气缸的伸缩推动连接杆上升，带动同一侧的翻板绕第七机架一侧的铰接轴转动，使翻板产生大角度倾斜，由于胎条到位于翻板上，胎条可依靠自重顺利滑出翻板进入工位储料板77或集中调度储料板710。气缸作为执行机构，可快速的回复初始位，使生产线可连续运行。通过独立的三段左右翻板机构的工作，即可以把胎条分流至任意储料区，实现分流目的。

本发明具有以下优势：

(1)改变传统工艺，通过印字打孔贴嘴装置对胎管打孔以及预放气门嘴，再通过超声波焊接装置来焊接气门嘴与胎管的工艺来完美替代传统工艺，去除了胶浆是内胎生产行业的一大突破！

(2)改善冷却方式，用冷却辊筒替换水槽，控制胎管收缩率，去除了吹干噪声。

(3)改变外隔离剂，采用喷涂形式，减少了作业空间的环境污染。

(4)新增智能物流装置，消除人员与生产设备的直接干涉，提升人员安全。通过后台控制系统，合理分配产能，实现最大效率。

应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。