轮胎钢丝圈扎头存储输送系统的制作方法

本发明涉及轮胎部件生产技术，具体为一种轮胎钢丝圈扎头存储输送系统。

背景技术：

轮胎钢丝圈为由包胶钢丝按一定断面形状排列制成的刚性环，其作用是赋予胎圈以必要的强度和刚性，使轮胎牢牢固着于轮辋上。

轮胎钢丝圈根据其断面形状有方形、圆形和六角形，各种断面形状的钢丝圈均是在钢丝圈缠绕机上加工制作，钢丝缠绕成型后采用箍带捆扎成钢丝圈或人工在钢丝接头处用胶布扎口。

对于批量生产的轮胎钢丝圈，采用人工捆扎钢丝接头以及人力运送轮胎钢丝圈的作业，大大制约了轮胎生产线的进度。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种替代人工、高效作业的轮胎钢丝圈扎头存储输送系统。

能够解决上述技术问题的轮胎钢丝圈扎头存储输送系统，其技术方案包括钢丝圈扎头机、钢丝圈输送装置和机器人上圈装置，所述钢丝圈扎头机与钢丝圈输送装置的输入前端之间设有旋转撑圈装置，所述机器人上圈装置设于钢丝圈输送装置的输出后端，机器人上圈装置的左、右两侧前、后分别设有钢丝圈储存器和tda工位(全钢三角胶自动贴合生产线)，所述旋转撑圈装置设于钢丝圈缠绕机的左侧或右侧。

所述旋转撑圈装置交替将钢丝圈缠绕机上的缠绕钢丝圈转送至钢丝圈扎头机和将钢丝圈扎头机上的扎头钢丝圈转送至钢丝圈输送装置。

所述机器人上圈装置将钢丝圈输送装置上的扎头钢丝圈抓取至tda工位而进入下道工序作业，或将钢丝圈输送装置上的扎头钢丝圈抓取至钢丝圈储存器而作为tda工位的储备。

按常规，所述钢丝圈输送装置的输入前、后端之间设有检测是否有扎头钢丝圈运送的视觉检测装置。

为安全作业，设有保护各作业区域的防护围栏。

所述轮胎钢丝圈扎头机的一种设计方案包括扎头装置、帘布胶条裁剪装置、帘布胶条夹持装置、帘布胶条导向装置以及升降装置，其中：

1、所述升降装置包括升降架，所述升降架通过左、右直线导轨副ⅰ安装于底座的左、右立柱上，升降架在伺服电机ⅰ驱动的滚珠丝杆传动副ⅰ带动下作上、下升降运动。

2、所述扎头装置包括通过扎头架安装于升降架上的扎头机构，所述扎头机构包括左、右并排设置且在扎头传动机构带动下同步转动的多个扎头，各扎头包括通过轴承安装的扎头转套，所述扎头转套的下部套体上开设有与转套套孔连通的钢丝圈进入槽ⅰ，扎头转套前端面上部通过扭簧铰装有拨片，在扭簧力作用下所述拨片向钢丝圈进入槽一侧回位偏斜，于拨片的回位位置设有将其反向吹至钢丝圈进入槽另一侧的喷气嘴。

3、所述帘布胶条导向装置包括通过导向架安装于扎头架上且处于多个扎头上方的多个导向机构，各导向机构包括将对应放卷的帘布胶条左、右并排垂直向下输送的导向辊组。

4、所述帘布胶条夹持装置包括安装于夹持架上且左、右并排设于多个导向辊组下方的夹持机构，所述夹持架通过左、右直线导轨副ⅱ安装于扎头架上并在伺服电机ⅱ驱动的滚珠丝杆传动副ⅱ带动下作上、下升降运动，各夹持机构包括形成帘布胶条通道的左夹板和右夹板，左、右夹板上分别安装有左进气管和右进气管，左、右进管分别连通左、右夹板的内部气道，各气道的出气口开设于对应夹板的下端。

5、所述帘布胶条裁剪装置包括安装于裁剪架上且左、右并排设于多个扎头与多个夹持机构之间的多个裁剪机构，所述裁剪架通过左、右直线导轨副ⅲ安装于悬架上并在滚珠丝杆传动副ⅲ带动下作上、下升降运动，所述悬架安装于扎头架上。

所述扎头传动机构的一种结构包括于各扎头转套后侧与之同轴固连的扎头齿套，所述扎头齿套上开设有与钢丝圈进入槽ⅰ对齐且连通齿套套孔的钢丝圈进入槽ⅱ，各扎头齿套的两侧均设有与之啮合的左驱动齿轮和右驱动齿轮，各驱动齿轮安装于对应减速机的前转轴上，相邻减速机的左、右转轴之间通过联轴器相连，最左侧减速机的左转轴或最右侧减速机的右转轴通过联轴器连接伺服电机ⅳ的输出轴。

各裁剪机构的一种结构包括铰装的左剪刃和右剪刃，左、右剪刃的主动端通过左、右连杆分别连接双气缸的左、右气缸杆。

为避免加润滑油，所述轴承采用塑料无油衬套，各扎头转套、扎头齿套和驱动齿轮均采用耐磨塑性材料制作。

为获得更大的作业空间，所述升降架的一侧通过左、右直线导轨副ⅰ安装于左、右立柱上，所述扎头架安装于升降架的另一侧，可以根据钢丝圈扎头的不同规格而调整升降高度。

本发明的有益效果：

1、本发明轮胎钢丝圈扎头存储输送系统，是在钢丝圈生产作业线上增设轮胎钢丝圈扎头机，替代传统采用人工捆扎钢丝接头的作业方式，并配以、旋转撑圈装置、钢丝圈输送装置、机器人上圈装置和钢丝圈储存器而建立起钢丝圈缠绕机与tda生产工位的联系，实现了钢丝圈生产作业的高效自动化。

2、本发明结构中，轮胎钢丝圈扎头机集成化程度高，节省空间，机器中的几个主要装置的运动均为伺服驱动，机构行程位置可控，就位精度高。

3、本发明结构中，轮胎钢丝圈扎头机的扎头装置采用塑料无油衬套作为轴承，各扎头转套、扎头齿套和驱动齿轮均采用耐磨塑性材料制作，无需注油润滑，大大延长了零件的使用寿命，解决了润滑问题以及因润滑导致的对钢丝圈的污染问题，也解决了转动时卡顿的问题。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的俯视布局图。

图2为图1实施方式中钢丝圈扎头机的轴测图。

图3为图2中钢丝圈扎头机的升降装置轴测图。

图4为图2中钢丝圈扎头机的扎头装置轴测图。

图5为图4中扎头机构的主视图。

图6为图5中扎头机构的内部结构示意图。

图7为图5的仰视图。

图8为图2中钢丝圈扎头机的帘布导向装置轴测图。

图9为图2中钢丝圈扎头机的胶条夹持装置轴测图。

图10为图9中胶条夹持机构的内部结构示意图。

图11为图2中钢丝圈扎头机的裁剪装置轴测图。

图12为图11的俯视图。

图13为图1实施方式中轮胎钢丝圈输送装置的轴测图。

图14为图1实施方式中机器人上圈装置的钢丝圈抓手机构轴测图。

图15为图1实施方式中钢丝圈存储器的轴测图。

图16为图1实施方式中旋转撑圈装置的轴测图。

图号标识：1、扎头装置；2、裁剪装置；3、帘布胶条夹持装置；4、帘布胶条导向装置；5、升降装置；6、升降架；7、底座；8、立柱；9、伺服电机ⅰ；10、扎头；10-1、扎头转套；10-2、钢丝圈进入槽ⅰ；10-3、拨片；10-4、喷气嘴；11、扎头架；12、导向架；13、帘布胶条；14、导向辊组；15、夹持架；16、夹持机构；16-1、左夹板；16-2、右夹板；16-3、左进气管；16-4、右进气管；16-5、帘布胶条通道；17、裁剪机构；17-1、左剪刃；17-2、右剪刃；18、悬架；19、双气缸；20、直线导轨副ⅰ；21、滚珠丝杆传动副ⅰ；22、扎头机构；23、直线导轨副ⅱ；24、伺服电机ⅱ；25、直线导轨副ⅲ；26、连杆；27、扎头齿套；28、右驱动齿轮；29、左驱动齿轮；30、减速机；31、联轴器；32、伺服电机ⅲ；33、钢丝圈进入槽ⅱ；34、滚珠丝杆传动副ⅱ；35、裁剪架；36、传动箱体；37、滚珠丝杆传动副ⅲ；38、钢丝圈扎头机；39、钢丝圈输送装置；39-1、抓手机构；39-2、输送机构；40、机器人上圈装置；40-1、钢丝圈抓手机构；40-1-1、夹圈机构；40-1-2、推圈机构；41、旋转撑圈装置；41-1、旋转伺服电机；41-2、转动平台；41-3、支撑架；41-4、撑臂；41-5、撑圈伺服电机；41-6、滚珠丝杆传动副；42、钢丝圈储存器；42-1、隔板；42-2、挡块；43、tda工位；44、钢丝圈缠绕机；45、视觉检测装置；46、防护围栏。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明轮胎钢丝圈扎头存储输送系统，包括于生产场地前左方设置的钢丝圈缠绕机44和于生产场地后方设置的左、右tda工位43，所述钢丝圈缠绕机44与后左方tda工位43之间设有左侧的钢丝圈储存器42，后右方tda工位43的前方设有与左钢丝圈储存器42相对的右侧钢丝圈储存器42，左、右侧钢丝圈储存器42的中央设有机器人上圈装置40，所述机器人上圈装置40包括安装于机器人的机械手上的钢丝圈抓手机构40-1，钢丝圈缠绕机44的右侧设有旋转撑圈装置41，所述旋转撑圈装置41的前方设有钢丝圈扎头机38，旋转撑圈装置41的后方与机器人上圈装置40之间设有钢丝圈输送装置39，由上述机器和装置构成的生产作业区采用防护围栏46进行隔离防护，如图1所示。

本发明的核心装备为钢丝圈扎头机38，所述轮胎钢丝圈扎头机，包括扎头装置1、帘布胶条裁剪装置2、帘布胶条夹持装置3、帘布胶条导向装置4以及升降装置5，如图2所示。

所述升降装置5包括升降架6，所述升降架6为竖直的长方向框架，长方向框架的长度方向为左、右向，所述升降架6的左侧架体通过左、右直线导轨副ⅰ20安装于左、右立柱8上，左、右立柱8设置在底座7的后侧，升降架6的右侧架体处于底座7的右侧上方，其下方区域作为钢丝圈扎头作业区；所述升降架6在伺服电机ⅰ9驱动的滚珠丝杆传动副ⅰ21带动下沿左、右直线导轨副ⅰ20作上、下升降运动，如图3所示。

所述扎头装置1包括扎头架11和扎头机构22，所述扎头架11为竖直的方形板架，所述扎头机构22设置在扎头架11的下部，扎头架11中上部的板体用螺栓组件安装于升降架6的右侧框架上；所述扎头机构22包括设于传动箱体36内的扎头传动机构和于传动箱体36前端面上左、右并排等距设置的三个扎头10，各扎头10包括通过塑料无油衬套安装于传动箱体36上的扎头转套10-1，所述扎头转套10-1的下部套体上开设有径向的钢丝圈进入槽ⅰ10-2与扎头转套10-1的套孔连通，扎头转套10-1的前端面上设有拨片10-3，所述拨片10-3的上端通过扭簧铰装于扎头转套10-1前端面上部的左侧，在扭簧弹簧力作用下拨片10-3向钢丝圈进入槽ⅰ10-2右侧的套孔偏斜而关闭钢丝圈进入槽ⅰ10-2，扎头转套10-1前端面前方的右上部设有安装于传动箱体36上的喷气嘴10-4(位置可偏摆)，所述喷气嘴10-4的喷气方向与回位的拨片10-3垂直，喷气嘴10-4喷出的气体可以将拨片10-3反向吹开至钢丝圈进入槽ⅰ10-2的左侧而打开钢丝圈进入槽ⅰ10-2，如图4、图5、图6、图7所示。

所述扎头传动机构包括自左向右等距排列有四个减速机30，第一个减速机30的左转轴通过联轴器31连接伺服电机ⅲ32的输出轴，第一个减速机30的右转轴通过联轴器31连接第二个减速机30的左转轴，第二个减速机30的右转轴通过联轴器31连接第三个减速机30的左转轴，第三个减速机30的右转轴通过联轴器31连接第四个减速机30的左转轴，第四个减速机30的右转轴空置，各减速机30的前转轴上同轴安装有驱动齿轮，相邻减速机30左、右前转轴上的左驱动齿轮29和右驱动齿轮28之间啮合有扎头齿套27(直径大于扎头转套10-1)，三个扎头齿套27分别正对三个扎头转套10-1并于对应扎头齿套27后端面上同轴安装，各扎头齿套27的套体上开设有与钢丝圈进入槽ⅰ10-2对齐且连通齿套套孔的钢丝圈进入槽ⅱ33，扎头齿套27的套孔直径与扎头转套10-1的套孔直径一致；所述伺服电机ⅲ32同步驱动四个减速机30的驱动齿轮，三组左驱动齿轮29和右驱动齿轮28同步驱动三个扎头齿套27旋转(旋转方向见图中表示)，从而实现三个扎头转套10-1的同步旋转，如图4、图5、图6、图7所示。

所述帘布胶条导向装置4包括导向架12和设于导向架12上的三个导向机构，所述导向架12为竖直的异形板架，所述导向架12用螺栓组件安装于扎头架11的上部前方，三个导向机构为三套导向辊组14(多个腰鼓辊有序的组合，确保帘布胶条13始终在辊筒中间运行)，三套导向辊组14将对应放卷的帘布胶条13左、右并排垂直向下输送，三条帘布胶条13的垂直输送位置分别正对下方的三个扎头10，如图8所示。

所述帘布胶条夹持装置3包括夹持架15和于夹持架15前方通过支架安装的左、右向等距排列的三个夹持机构16，所述夹持架15通过左、右直线导轨副ⅱ23安装于扎头架11的中部上，并在伺服电机ⅱ24驱动的滚珠丝杆传动副ⅱ34带动下沿左、右直线导轨副ⅱ23作上、下升降运动，三个夹持机构16处于三条帘布胶条13的垂直输送位且一一对位(也与三个扎头10的位移一一对位)；各夹持机构16包括形成帘布胶条通道16-5的左夹板16-1和右夹板16-2(夹板内表面经特氟龙处理)，左、右夹板16-1、16-2上分别安装有左进气管16-3和右进气管16-4，左、右进管16-3、16-4分别连通左、右夹板16-1、16-2的内部气道，各气道的出气口开设于对应夹板的下端，压缩空气从左、右夹板16-1、16-2的下端吹出将帘布胶条13的料头吹起，以便于向下顺利送料，夹持架15的升降运动用来控制送料长度，如图9、图10所示。

所述帘布胶条裁剪装置2包括裁剪架35和于裁剪架35上设置的左、右向三个等距裁剪机构17，所述裁剪架35通过左、右直线导轨副ⅲ25安装于悬架18上，所述悬架18后端的左、右架脚用螺栓组件安装于扎头架11的下部，所述裁剪架35上的裁剪机构17在手摇的滚珠丝杆传动副ⅲ37带动下于夹持机构16与扎头10之间上、下升降运动；各裁剪机构17包括铰装的左剪刃17-1和右剪刃17-2，左、右剪刃17-1、17-2向后的从动端即锋刃(对位于上、下的夹持机构16与扎头10之间)，左、右剪刃17-1、17-2向前的主动端通过左、右连杆26分别连接在双气缸19向后的左、右气缸杆上，左、右气缸杆同步伸出并通过左、右连杆26带动左、右剪刃17-1、17-2的从动端作剪切动作剪断帘布胶条13，如图11、图12所示。

所述钢丝圈扎头机38的工作方式为：

1、所述升降装置5将扎头装置1调节到合适的高度位置(高于旋转撑圈装置41中的钢丝圈顶部)。

2、通过帘布胶条导向装置4将三条放卷的帘布胶条13调节到垂直向下并左、右等距并排。

3、三条垂直的帘布胶条13分别进入对应的帘布胶条通道16-5中。

4、于帘布胶条通道16-5出口被吹起的帘布胶条13于下方扎头10的拨片10-3上贴合，此时的拨片10-3被喷气嘴10-4吹开。

5、升降装置5下降扎头装置1而将各钢丝圈的顶部通过钢丝圈进入槽置于扎头转套10-1和扎头齿套27的套孔中，喷气嘴10-4停止喷气并偏摆出喷气位，拨片10-3回位将帘布胶条13搭接在钢丝圈的扎头部位上。

6、所述扎头传动机构带动三组扎头转套10-1和扎头齿套27同步转动，拨片10-3围绕钢丝圈旋转而将帘布胶条13以多层的形式缠绕在扎头部位。

7、缠绕完毕，所述帘布胶条裁剪装置2剪断对应的帘布胶条13，喷气嘴10-4回位吹开拨片10-3，升降装置5上升而将扎头装置1撤离三个钢丝圈。

所述旋转撑圈装置41包括旋转机构和撑圈机构，所述旋转机构包括旋转伺服电机41-1驱动的转动平台41-2，所述转动平台41-2上设有支撑架41-3；所述撑圈机构包括上、下撑臂41-4，上、下撑臂41-4通过左、右滑动副安装于支撑架41-3上，上、下撑臂41-4在撑圈伺服电机41-5驱动的上、下滚珠丝杆传动副41-6带动下作张合运动；上撑臂41-4包括左、右上支臂，各上支臂上设有多个向上的钢丝圈卡槽ⅰ，对应钢丝圈卡槽ⅰ于各上支臂内侧设有前、后向的钢丝圈撑辊；下撑臂41-4包括左、右下支臂，各下支臂上设有多个向下的钢丝圈卡槽ⅰ，对应钢丝圈卡槽ⅰ于各下支臂内侧设有前、后向的钢丝圈撑辊。张开的上、下撑臂41-4可一次性撑取三个钢丝圈，转动平台41-2将三个钢丝圈在钢丝圈缠绕机44、钢丝圈输送装置39和钢丝圈输送装置39间传送，如图1、图16所示。

所述钢丝圈输送装置39包括左、右抓手机构39-1，左、右抓手机构39-1通过左、右张合的夹持机构安装于前、后移动的输送机构39-2上，所述输送机构39-2设于于底架上；左、右抓手机构39-1可一次性抓取三个钢丝圈在a、b工位间传送，如图1、图13所示。

所述钢丝圈储存器42包括机架、钢丝圈支撑机构和钢丝圈扶持机构，机架包括设于底板前、后端的前、后面板，隔板42-1等距间隔设于前、后面板之间；钢丝圈支撑机构包括设于前、后面板上支撑钢丝圈下半圆周下部的左、右固定双头螺杆和支撑钢丝圈下半圆周上部的可调节左、右间距的活动双头螺杆，钢丝圈扶持机构包括设于左、右固定双头螺杆下方中间且可前、后调节行程的固定移动轴和设于左、右活动双头螺杆下方可左、右调节间距和前、后调节行程的活动移动轴，各移动轴上等距间隔安装有置于两两相邻隔板之间的挡块42-2；该钢丝圈储存器42可一次性存储几十个钢丝圈，如图1、图15所示。

所述钢丝圈抓手机构40-1包括夹圈机构40-1-1和推圈机构40-1-2，夹圈机构包括于底座底部前、后设置的多块固定爪片以及设于各固定爪片后侧的活动爪片，各活动爪片通过对应设置的左、右直线移动副安装于底座底部；对应于各活动爪片分别设有夹圈气缸，多个夹圈气缸左、右向间隔设置在前端固定爪片上，各夹圈气缸向后伸出的气缸杆分别连接对应的活动爪片；推圈机构设置于各固定爪片与其对应活动爪片之间，包括前、后向设于爪片中部的推圈杆，推圈杆在对应杠杆组件带动下作上、下摆动。该钢丝圈抓手机构40-1可一次性抓取三个钢丝圈，各活动爪片可单独驱动，通过装在夹圈气缸上的磁性开关检测是否有钢丝圈，信息反馈到plc控制各爪片动作抓取和释放钢丝圈，如图14所示。

本发明的运行方式为：

1、所述旋转撑圈装置41在钢丝圈缠绕机44上一次性撑取三个竖直间隔排列的钢丝圈后，顺时针旋转90°至钢丝圈扎头机38的扎头装置1正下方。

2、参照钢丝圈扎头机38的工作方式第5、6、7步骤将钢丝圈扎头处包好帘布胶条13。

3、旋转撑圈装置41逆时针或顺时针旋转180°至钢丝圈输送装置39的前输入端(图1中的输送装置接取位a)。

4、钢丝圈输送装置39一次性接取三个钢丝圈，旋转撑圈装置41顺时针回位至钢丝圈缠绕机44。

5、钢丝圈输送装置39将三个钢丝圈从前输入端(接取位a)向钢丝圈输送装置39的后输出端(机器人抓取位c)运送，途经视觉检测位b时，视觉检测装置45检测钢丝圈扎头是否合格，并把结果通过plc通知机器人上圈装置40。

6、机器人上圈装置40通过钢丝圈抓手机构40-1一次性抓取三个钢丝圈，并根据生产情况将钢丝圈送至左或右钢丝圈储存器42、或tda工位43。

7、钢丝圈输送装置39回位到接取位a。

到此，完成一个周期，并以此循环往复。