轮胎花纹自动加工系统及其热切主轴单元的制作方法

本发明涉及一种轮胎花纹自动加工系统，该轮胎花纹自动加工系统可用于新轮胎花纹的设计开发、旧轮胎翻新的多种应用场合。本发明进一步还涉及该轮胎花纹自动加工系统的热切主轴单元。

背景技术：

轮胎花纹对于发挥轮胎的牵引、制动、转弯、排水及噪音等性能起着重要的作用，其影响汽车运行时的噪声、平稳性等指标。随着对汽车舒适性要求的不断提高，对轮胎花纹的更新也越来越频繁，对新的花纹的开发需求日益增加。

此外，最近轮胎行业中还兴起了一种“轮胎时装化”的概念。在保证轮胎的运行性能的前提下，还要求提高轮胎花纹的美观度和时尚性。这对轮胎花纹的更新速度也提出了更高的要求。为了能够适应行业内对轮胎更新能力日益提高的要求，对轮胎生产厂家的轮胎花纹设计和生产能力也提出了更高的要求。

目前，轮胎花纹的设计开发流程主要如下：首先由设计人员设计出新的轮胎花纹样式；根据新设计出的花纹，对轮胎进行手工雕刻，生产出试验样品；对试验样品进行试验，收集相关的性能数据；在试验数据达到目标要求的情况下，按照设计花纹来制造模具；最后，将制造好的轮胎模具投入轮胎生产。

传统的轮胎花纹设计流程工序多、周期长，无法适应日益频繁的轮胎花纹更新需求。特别是其中的手工雕刻工序，这是造成轮胎花纹设计周期长的主要原因之一，而且，手工雕刻还容易产生尺寸误差，加工出的轮胎花纹的尺寸精度得不到有效控制，会对试验结果的有效性产生较大影响，甚至会产生错误的试验数据。因此，传统的轮胎花纹的设计速度受到很大的制约。

而且，在轮胎翻新中、尤其是在对巨型轮胎进行翻新时，目前通常的手段是由人工进行加工。同样地，人工加工的效率低、加工精度也无法得到保证。

因此，在轮胎生产领域中，需要一种能够提高轮胎花纹加工精度、缩短轮胎花纹设计周期等的轮胎花纹加工系统。

技术实现要素：

本发明是为了解决以上所述的现有技术所存在的问题而作出的。本发明的目的是提供一种轮胎花纹自动加工系统，该系统能够解决本领域中的上述问题。本发明的进一步的目的是提供一种用于该轮胎花纹自动加工系统的热切主轴单元，以更好地对轮胎花纹进行热切加工。

在本发明的轮胎花纹自动加工系统中，热切主轴单元包括：刀具驱动电机和刀具夹持部分，热切刀具被保持在该刀具夹持部分上，且刀具夹持部分与刀具驱动电机的输出轴相连，从而刀具驱动电机能够驱动刀具夹持部分转动，其中，刀具夹持部分包括：

刀座，刀座包括第一刀座半部和第二刀座半部；

刀具固定件，刀具固定件将热切刀具固定在刀座上；

至少一根电线，该电线经由刀座连接到热切刀具上。

通过上述结构的热切主轴单元，可以实现对轮胎花纹的高效的热切，其中设置有电线，当该电线通电时，可以对固定在刀座上的热切刀具加热，该电线还可用于信号传输。

在上述热切主轴单元结构中，电线的数量可以根据需要来设置。例如，在本发明的一种具体结构中，包括两根电线，即第一电线和第二电线，并且相应地，刀座包括第一刀座半部和第二刀座半部，这样，第一电线经由第一刀座半部连接到热切刀具上，而第二电线则经由第二刀座半部连接到热切刀具上。

较佳地，热切主轴单元还包括导电滑环，电线的一端经由刀座连接到热切刀具上，电线的另一端则连接到所述导电滑环上。由此，在刀具驱动电机转动刀具夹持部分时，电线不会发生缠绕，从而能够驱动刀具夹持部分转过任意角度，同时又确保热切加工顺利地进行。

进一步地，上述热切主轴单元还包括安装部，安装部包括电机安装座和导电滑环安装座，刀具驱动电机安装在电机安装座上，导电滑环安装在导电滑环安装座上。通过该安装部，可以将热切主轴单元与轮胎花纹自动加工系统的其它部件连接在一起，例如可以将热切主轴单元连接到热切加工组件上的b轴驱动电机上，以允许热切主轴单元绕b轴转动。

较佳地，热切主轴单元还包括减速机，刀具驱动电机与减速机相连，并经由减速机来驱动刀具夹持部分转动。通过该减速机，驱动电机可以控制热切刀具的转动方向，进而使热切刀具的刀刃方向始终朝向轮胎花纹路径的切向。

为了保证电流从刀具通过，实现刀具加热功能，可以在第一刀座半部和第二刀座半部之间设有绝缘层，和/或在刀具夹持部分和导电滑环之间设有绝缘安装座。

较佳地，刀具固定件能够相对于刀具驱动电机的转动轴线调整位置。这样，可以使例如热切刀具的中心与刀具驱动电机的转动中心对齐，从而可以更加准确地控制热切刀具。

本发明还涉及一种轮胎花纹自动加工系统，该轮胎花纹自动加工系统中设置有如上所述的热切主轴单元。

附图说明

图1示出了本发明的轮胎花纹自动加工系统的正视结构示意图。

图2示出了图1所示轮胎花纹自动加工系统的俯视图。

图3示出了安装在图1所示的轮胎花纹自动加工系统上的热切主轴单元的立体图。

图4示出了图3中的热切主轴单元的侧视图。

图5示出了图3中的热切主轴单元的正视图。

图6示出的是沿图5中的箭头a的方向看到的热切主轴单元的仰视图。

图7是图4中的部分i的放大详图。

图8是图5中的部分ii的放大详图。

具体实施方式

图1示出了本发明的轮胎花纹自动加工系统1。该轮胎花纹自动加工系统1包括至少一个加工组件，用于对轮胎进行表面花纹的加工。在图1所示的结构中，轮胎花纹自动加工系统1包括两个加工组件，更进一步地，这两个加工组件具体为铣削加工组件10和热切加工组件20。

其中，铣削加工组件10用于对轮胎进行铣削加工，根据设计好的轮胎花纹在轮胎上雕刻出轮廓线，并且加工出用于后续加工的“入刀孔”、“抬刀孔”的结构。热切加工组件20沿着由铣削加工组件10雕刻出的花纹轮廓线切割出轮胎花纹。

如图1所示，铣削加工组件10包括铣削单元滑枕11和连接在铣削单元滑枕11上的铣削单元立柱12，铣削单元立柱12可相对于铣削单元滑枕11平移运动，例如，在图1所示的结构中，铣削单元立柱12可相对于铣削单元滑枕11在竖直方向上沿竖直轴线z1上下运动。在铣削单元立柱12的下端可转动地安装有铣削主轴单元13，铣削主轴单元13可绕旋转轴b1旋转。

与铣削加工组件10类似，热切加工组件20包括热切单元滑枕21和连接在热切单元滑枕21上的热切单元立柱22，热切单元立柱22可相对于热切单元滑枕21平移运动，例如图1所示地那样相对于热切单元滑枕21沿竖直轴线z2上下运动。在热切单元立柱22的下端可转动地安装有热切主轴单元23，热切主轴单元23可绕旋转轴线b2旋转。

第一实施例中的轮胎花纹自动加工系统1具有龙门结构50，用于可动地支承铣削加工组件10和热切加工组件20。在图1所示的结构中，龙门结构50具有横梁51和支承横梁51的固定立柱52，较佳地是图1所示支承横梁51两端的两个固定立柱52。

铣削加工组件10的铣削单元滑枕11和热切加工组件20的热切单元滑枕21可滑动地支承在横梁51上。由此，铣削单元滑枕11可沿水平轴线x1平移，热切单元滑枕21可沿水平轴线x2平移。在图1所示的结构中，水平轴线x1和x2大致重合。当然，水平轴线x1和x2也可以是两根不同的轴线。

轮胎花纹自动加工系统1还包括工作台，该工作台具有轮胎支座30，该轮胎支座30可绕旋转轴c旋转，如图2中的俯视图所示。或者，可将铣削加工组件10和热切加工组件20设计成使铣削主轴单元13和热切主轴单元23能够沿轮胎的周向运动，以实现对轮胎花纹的加工。

轮胎花纹自动加工系统1还包括控制单元40，用于控制轮胎花纹自动加工系统1的各组成部分的运行。控制单元40可通过有线或无线的方式与轮胎花纹自动加工系统1的各部件互相通信，以实现对它们的控制。例如，在图1中所示的结构中，控制单元40通过缆线来实现对轮胎花纹自动加工系统1各部件的控制。控制单元40中存储有轮胎花纹自动加工系统1运行所需的信息，例如：所要加工的轮胎2的轮廓；以及与所加工的轮胎花纹相关的加工程序，如铣削加工程序、热切加工程序等。轮胎2的轮廓可在进行加工之前由轮胎花纹自动加工系统1内置的或独立于轮胎花纹自动加工系统1的检测装置来获取，而铣削加工程序、热切加工程序之类的加工程序则可预存在控制单元40中，也可在进行加工之前由操作人员在现场输入。控制单元40中可存有与将要进行的加工对应的特定加工程序，也可存有与多种轮胎花纹相对应的多套加工程序，并可由操作人员在操作时选择。

可选地，轮胎花纹自动加工系统1还可包括除烟单元(未在图中示出)，用于在对轮胎进行热切时处理因热切而产生的烟雾。

以上描述了本发明的轮胎花纹自动加工系统1的总体结构。下面将具体描述本发明的轮胎花纹自动加工系统1上的热切主轴单元23的结构。

图3示出了热切主轴单元23的立体图，图4示出了该热切主轴单元23的侧视图，图5则示出了该热切主轴单元23的正视图。其中，该热切主轴单元23的主体用实线绘出，虚线则表示与该热切主轴单元23相连接的其它部件，例如使热切主轴单元23绕b2轴转动的b轴驱动电机25等。

如图3～5所示，热切主轴单元23包括安装部60，通过该安装部60，热切主轴单元23与热切加工组件20的其它部件连接在一起，例如通过定位销等连接方式。安装部60包括电机安装座61，刀具驱动电机63和可选的减速机64安装在该电机安装座61上。具体来说，安装刀具驱动电机63来转动热切刀具24，以确保热切刀具24的刀刃方向在对轮胎花纹进行热切加工的过程中始终朝向花纹路径的切向。可选地，刀具驱动电机63与减速机64连接在一起，并通过减速机64来控制热切刀具24的旋转方向。

安装部60还包括与电机安装座61连接在一起的导电滑环安装座62，导电滑环65安装在该导电滑环安装座62上。导电滑环65可例如通过固定件66安装在导电滑环安装座62上，如图6中所示，其中图6是沿图5中的箭头a所看到的仰视图。

刀具夹持部分70与刀具驱动电机63的输出轴相连接，从而刀具驱动电机63可驱动刀具夹持部分70转动，进而使被保持在刀具夹持部分70上的热切刀具24转动。为更清楚地显示刀具夹持部分70的结构，图7中示出了图4的部分i的放大图，从而以侧视图显示出刀具夹持部分70的结构，图8则示出了图5的部分ii的放大图，从而以正视图示出了刀具夹持部分70的结构。

如图7所示，在导电滑环65和刀具夹持部分70之间设有绝缘安装座71。且刀具夹持部分70包括刀座72，热切刀具24可安装在该刀座72上。较佳地，刀座72分成两个半部，即左刀座(第一刀座半部)和右刀座(第二刀座半部)，刀座72较佳地由导电良好的材料制成，例如由铜制成。进一步地，在左右刀座之间还设有绝缘层73。

刀具夹持部分70上可连接有至少一根电线，其中电线的具体数量可依据实际的需求来设置。例如，在图7所显示的结构中，刀具夹持部分70上包括两根电线，即第一电线81和第二电线82，第一电线81和第二电线82各自的一端分别固定连接在刀座72中的左右刀座上，它们的另一端则连接到导电滑环65。第一电线81和第二电线82对热切刀具24通电，以加热热切刀具24。进一步地，第一电线81和第二电线82还可用于信号传输，将例如热切刀具24的温度等参数传送给控制单元40。而且，第一电线81和第二电线82连接到导电滑环65，从而允许刀具驱动电机63以任意角度转动热切刀具24，而不会导致线路的缠绕，保证对热切刀具24正常通电。

刀具夹持部分70还包括刀具固定件75，以夹持住热切刀具24。刀具固定件75可相对于刀具驱动电机63的转动轴线调整位置，以使热切刀具24的中心与刀具驱动电机63的转动中心对准。这样，可以更准确地控制轮胎花纹沟槽的形状。

以上对本发明的轮胎花纹自动加工系统1的结构进行了描述，在此基础上还可进行其它变型，同样在本发明的保护范围之内。

例如，在以上所描述的热切主轴单元23中设置有导电滑环65。该导电滑环65是可选的，即，也可不设置该导电滑环65。在不设置导电滑环的情况下，可以将刀具夹持部分设置成在限定的角度范围内旋转，例如将其最大旋转角度设置成360°，当达到该最大旋转角度之后，使该刀具夹持部分沿相反方向旋转。

此外，以上描述的轮胎花纹自动加工系统1中包括两个加工组件，分别用于铣削和热切加工，也可只设置一个加工组件，该加工组件上的主轴加工单元可以替换，例如由铣削主轴单元替换为热切主轴单元；或者，也可设置多于两个的主轴加工单元，这些主轴加工单元可以分别用于不同的加工过程。此外，在设置有多个主轴加工单元的情况中，各主轴加工单元可以是分别用于不同的加工过程，也可以是多个主轴加工单元用于同一类加工过程，例如在热切加工中，根据加工工艺的需要，有可能需要几把不同的热切刀具来进行热切。

下面将对本发明的上述结构轮胎花纹自动加工系统1的热切加工过程进行描述。

首先，根据所要加工的轮胎花纹沟槽形状，选择对应的热切刀具24。用刀具固定件75将热切刀具24固定安装在刀座72上。其中，可调整刀具固定件75的位置，以使热切刀具24的中心与刀具驱动电机63的转动中心对准，由此能够准确地控制轮胎花纹沟槽的形状。

在一种替代性的方案中，可以将刀具夹持部分70的规格统一，将其制造成标准件，进而将其中的刀具固定件75的构造和设置位置也标准化，这样可以确保热切刀具24的安装位置固定，无需为了使热切刀具24的中心与刀具驱动电机63的转动中心对准而调整刀具固定件75的位置。

接着，将第一电线81和第二电线82的一端分别连接到刀座72中的左右刀座上。第一电线81和第二电线82的另一端则连接到导电滑环65上。然后，对第一电线81和第二电线82通电，开始加热热切刀具24。

在加热热切刀具24的过程中不断提高第一电线81和第二电线82中的电流值，同时使用测温部件(例如红外测量仪)来测量热切刀具24的温度，直至达到预设温度。以达到预设温度时的电流值为基准，在热切加工过程中调整热切温度，以基本保持热切温度恒定。在此，热切刀具24的工作温度可以设定在80℃～240℃的范围内，或者在100℃～180℃的范围内，或者在110℃～140℃的范围内。在设定好热切刀具24的温度之后，控制单元40调取对应的热切加工程序，控制热切加工组件20进行热切加工操作。在此过程中，刀具驱动电机63驱动热切刀具24转动，以使热切刀具24的刀刃方向始终朝向轮胎花纹路径的切向。较佳地，刀具驱动电机63经由减速机64来控制热切刀具24的转动方向。并且，在进行热切加工的过程中，由于第一电线81和第二电线82连接在导电滑环65上，因此可避免电线在旋转过程中互相缠绕。

此外，b轴驱动电机25使热切主轴单元23绕b轴旋转，以使热切刀具24沿着轮胎的横向切面曲线运动，从而保证轮胎花纹位置正确。在热切加工过程中，还例如通过控制单元40控制流经热切刀具24的电流值以及热切主轴单元23的给进速度，以防止在热切加工过程中发生冒烟的现象。

在热切加工完成之后，可以将热切刀具24拆下并清洗，以备下次热切加工时使用。