一种提高轮胎侧面修边效果装置的制作方法

本发明涉及轮胎制造领域，特别涉及轮胎自动修边装置。

背景技术：

随着汽车产量的增长，对于轮胎的需求也是越来越大。但是目前基于轮胎生产工艺的限制，会在轮胎的胎面与胎侧产生胎毛，胎毛不但会影响美观、增大轮胎与地面的摩擦力，而且在汽车高速运行时会产生噪音，所以要去除。

采用传统的手工轮胎修边机时，手工操作多，劳动强度大，生产效率低，产品质量不稳定、不均匀，还会影响操作工人的身体健康。而采用自动轮胎修边机，能有效地解决上述的问题。全自动轮胎修边机的性能优越，更能适应未来汽车行业对轮胎的要求，是轮胎修边机的发展趋势。目前市场上已经有不少修边机的产品，但其修边质量不是很理想，特别是对轮胎侧面的修边质量不能保证。分析其产生的原因：1)轮胎侧面曲线是不规则的；2)轮胎侧面印有各种规格信息，凹凸不平；3)修边刀具很难与胎面贴合紧密；4)刀具对胎面的压力很难均匀控制。基于上述提出的问题，本文发明了一种提高轮胎侧面修边效果装置。

在专利201020566465.0中公开了一种车辆轮胎修边机，用于修整轮胎毛边，车辆轮胎修边机包含机架主机、两下修整单元、第一上修整单元、第二上修整单元以及动力驱动装置，此专利中修边刀片是由配重块与链条连接来为改变刀片与轮胎侧面的贴合角度。与上述专利不同，本发明的是专门对于轮胎侧面进行修边，且修边刀头是由气缸推出，这样可以保证刀片与轮胎的接触力与贴合程度。

在专利201320469643.1中公开的一种轮胎剃毛机，其包括胎面剃刀、胎面浮动轮、胎侧浮动轮、胎侧剃刀等机构，其侧面修边刀具共有1把，其刀头与气缸是通过连杆连接；侧面修边刀具的提升是依靠气缸。与上述专利不同，本发明的是专门对于轮胎侧面进行修边，刀头与气缸是直接通过螺母连接且侧面修边刀具的提升是依靠电机提升装置，本发明中有四把刀具，左右对称各两把，可以大大的缩短修边时间，提高生产效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是设计一种提高轮胎侧面修边质量的轮胎侧面自动修边装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种提高轮胎侧面修边效果装置，其创新点在于：包括机架平移组件、机架、刀具组件、提升装置、轮胎夹紧旋转装置；机架平移组件由减速电机、链轮、滚珠丝杆、滚珠丝杆导轨以及滚珠丝杆运动平台组成。减速电机通过螺栓与滚珠丝杆底板连接，第一个链轮通过键与减速电机输出端连接，第二个链轮通过键与滚珠丝杆输入端连接，两个链轮通过链条连接传动。工作时减速电机旋转，通过链条带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆运动平台就可以沿着滚珠丝杆导轨做左右张开闭合匀速运动。

所述机架有两个，左右对称安装在机架平移组件上，并且可以在滚珠丝杆运动平台上做左右张开闭合的匀速运动；刀具组件、提升装置分别成对的安装在左右机架上，其中刀具组件可以在机架上做上下运动。

所述左右机架的两侧板上面开出近似于轮胎侧面曲线的导向弧，刀具组件可以通过滚轮在导向弧上做上下运动；其底板通过螺栓螺母与机架平移组件上的滚珠丝杠运动平台连接，做左右张开闭合运动。

进一步的，所述刀具组件左右侧板各安装两个带凹槽的滚轮，可以在机架的导向弧内运动；每个刀具组件包括上下两个刀具机构，其中上刀具机构通过螺栓螺母与支架连接，可以在支架上上下调整高度，根据不同尺寸的轮胎，上刀具机构调整到合适的高度，并通过螺栓螺母与支架锁紧。

进一步的，所述提升装置由电机、配重块、链条、链轮组成；链条的一端与刀具组件连接，另一端与配重块连接，链条通过与三个链轮接触运动。第一个链轮与第二个链轮固定在机架的两个杆上，可以自由旋转，第三个链轮通过键与电机输出端连接，链条通过电机提供动力带动刀具组件运动。

进一步的，所述的刀具机构由气缸、气缸支座、刀头组成；气缸跟刀头通过螺栓螺母连接固定，且可以调整旋转角度，其目的是为了让刀刃与胎毛充分的接触来提高修边质量；气缸与气缸支座通过耳轴、耳环连接，且气缸可以旋转一定角度然后通过螺栓锁紧，其目的是调整刀片与轮胎表面的仰角，来达到控制修剪胎毛的长度。

进一步的，所述的刀头由刀片、刀槽、限位挡板、刀座组成；刀片安装在刀槽里面，刀槽通过销轴与刀座连接，可以自由旋转；限位挡板上有细长的螺栓，其与刀座上的挡板可以碰触来限制刀片的极限角度，防止刀片过度旋转。

进一步的，轮胎夹紧旋转装置由两个辊轮、驱动电机、带轮、皮带组成；驱动电机与第一个带轮通过键连接，第一个辊轮(驱动辊轮)与第一个带轮通过键连接，第一个带轮与第二个带轮通过皮带连接传动；当待修边轮胎进入两个辊轮之间时，靠自身重力压在辊轮上，这时第一个辊轮(驱动辊轮)开始在驱动电机的带动下匀速旋转，轮胎在与辊轮之间摩擦力的作用下开始做匀速旋转运动。

综上所述，一种提高轮胎侧面修边效果装置包括机架平移组件、机架、刀具组件、提升装置、轮胎夹紧旋转装置；轮胎在夹紧旋转装置的带动下做匀速旋转运动，当运动平稳后，机架在机架平移组件滚珠丝杆的带动下匀速向轮胎运动，运动到合适的距离(刀具机构上的刀片距离待修边轮胎胎侧1-2cm)时停止运动；此时，刀具组件中的刀具机构上的气缸进气工作，将刀具推出顶在待修边轮胎上，然后提升机构工作，带动刀具组件向上运动；当刀片在胎面上完成修边后，提升机构停止工作，此时气缸工作，刀具收回；然后机架在机架平移组件滚珠丝杆的带动下匀速做远离轮胎运动，与此同时提升机构开始带动刀具组件向下运动，运动到合适的距离时停止运动，至此整个修边过程完成。

本发明的优点在于：修边刀具运动轨迹可以近似模拟轮胎侧面的轮廓形状，保证刀片与轮胎胎面的贴合程度，从而可以提高轮胎的修边质量；通过放置两组刀具组件来缩短修边时间，提高修边效率；通过调节刀具与胎面的角度，从而控制所修剪胎毛的长度。通过调节上刀具机构与移动支架的相对位置可以对一定尺寸范围的轮胎进行修边。

附图说明

图1为本提高轮胎侧面修边效果装置的完整示意图。

图2为本提高轮胎侧面修边效果装置去掉机架侧板及半个轮胎后示意图。

图3为轮胎夹紧旋转装置示意图。

图4为本装置处于待工位置主视图。

图5为本装置处于工作位置主视图。

图6为本装置运动简图。

图7为图1中机架C、G的放大图。

图8为机架C、G上导向槽的放大图。

图9为图1中刀具组件B(H)某一位置的放大图。

图10为图1中刀具组件B(H)另一位置的放大图。

图11为图1中刀具组件B(H)修边范围示意图。

图12为刀具组件B的爆炸示意图。

图13为图1中提升装置的示意图。

图14为图9中刀具机构的放大图。

图15为图14刀具机构的爆炸示意图。

图16为图14刀具机构的运动简图。

图17为图14中刀具的放大图。

图18为图14中刀具的爆炸示意图。

图19为图1中机架平移组件的放大图。

图20、21、22为刀片贴合胎面状态示意图。

具体实施方式

图1—图4为本发明的一种提高轮胎侧面修边效果装置，包括机架平移组件、机架、刀具组件、提升装置、轮胎夹紧旋转装置。图1为本提高轮胎侧面修边效果装置的完整示意图，图2为本提高轮胎侧面修边效果装置去掉机架侧板及半个轮胎后示意图。图3为轮胎夹紧旋转装置示意图，其中轮胎夹紧旋转装置由辊轮I1与I2、驱动电机K、带轮、皮带组成。驱动电机K与第一个带轮通过键连接，辊轮I2(驱动辊轮)与第一个带轮通过键连接，第一个带轮与第二个带轮通过皮带连接传动；当待修边轮胎进入两个辊轮之间时，靠自身重力压在辊轮上，这时辊轮I2(驱动辊轮)开始在驱动电机的带动下匀速旋转，轮胎在与辊轮之间摩擦力的作用下开始做匀速旋转运动。

机架C和G均安装于机架平移组件A上，且分别放置于轮胎E的两侧，并可以在机架平移组件A上由滚珠丝杠带动进行张开闭合运动，图4中C(G)按方向1’移动到图5位置，从而控制与轮胎侧面的距离；刀具组件B和H分别安装在机架C和G上，且可以在其上做上下运动，图4中B(H)按方向2’移动到图5位置，从而对轮胎侧面自下而上进行修边；提升装置D和F安装在机架C和G上，并且与刀具组件B和H铰接；刀具机构B-1和H-1分别安装在刀具组件B和H上，且可以在其上做上下运动，图4中B-1(H-1)按方向3’移动到图5位置，从而调整对不同尺寸轮胎的修边；轮胎E通过夹紧旋转装置定位并做匀速旋转运动。

图6为该装置的运动简图，J1、J1’为滚珠丝杠，J2、J2’为移动副，J3、J3’为移动副，J4、J4’为转动副，J5、J5’为气缸，J6、J6’为转动副，A-4为减速电机，A-6为底座。J1、J1’在驱动电机的作用在可以带动所有组件进行左右张开闭合的匀速运动；J2、J2’带动其上组件按照虚线进行上下运动；J3、J3’做上下运动，运动到固定位置进行固定；J5、J5’推动其上组件做往复运动；J6、J6’做自由旋转运动。

图7机架C、G，由四块板拼、两根轴拼凑焊接而成，其中在左右两块板上开出近似于轮胎(任何尺寸的轮胎)侧面曲线弧度的导向弧；导向弧内圈是凸起的构造，可以与滚轮的凹槽贴合，保证滚轮可以在内滚动而不偏出或跑出；导向弧的长度不需要与轮胎侧面曲线长度相同，这里只需要保证滚轮在其上运动的长度足够。

图8为机架C、G上导向槽的放大图，虚线X2、X2’圈出来的轮胎侧面曲线是待修边区域，虚线X1、X1’是导向槽的轨迹曲线。为了达到更好的修边效果，导向槽的轨迹曲线要近似于轮胎侧面曲线，这样才能保证刀具与胎侧的贴合程度。

图9是刀具组件B(H)某一位置的放大图，B-1、B-3是刀具机构、B-2是滚轮、B-4是移动支架。其中刀具机构B-3与移动支架B-4通过焊接固定，而刀具机构B-1是通过螺栓螺母与移动支架B-4柔性固定；本发明设计放置两组刀具组件的目的是为了缩短修边时间，提高修边效率；移动支架B-4左右两边分别装有两个滚轮，将滚轮安装在机架C、G的导向弧内，可以上下滑动。

图10是刀具组件B(H)另一位置的放大图，可以看出刀具机构B-1相对刀具机构B-3其空间位置提高了，这是由于在移动支架B-4左右两边分别开有竖直向上的导向弧，刀具机构B-1可以在导向弧内上下移动调整高度，然后通过其上的螺栓螺母拧紧固定。这样刀具机构B-1、B-3之间的垂直距离可以在一定范围内变化，也就保证了修边装置可以适应不同规格尺寸的轮胎，具有一定的普适性。

图11为图1中刀具组件B(H)修边范围示意图，移动支架折弯角度为θ，第一把刀具(上刀)与折弯处垂直距离为L，其中L是可以通过调节刀具组件B(H)中紧固螺母与移动支架相对位置而改变长度；两把刀具中心线所形成的弧线长度为l，l也是可以通过调节刀具组件B(H)中紧固螺母与移动支架相对位置而改变弧长。

图12为刀具组件B的爆炸示意图，从图中可以对刀具组件有个很直观的了解。

图13是提升装置的示意图，所述提升装置由配重块D-1、链轮1D-2、电机D-3、链轮2D-4、链轮3D-5、链条D-6组成。链条D-6的一端与刀具组件铰接(见放大图N)，另一端与配重块D-1铰接(见放大图M)，其中配置块D-1的重量与刀具组件的重量差不多，链条D-6通过与三个链轮接触运动。链轮1与链轮3固定在机架的两个杆上，可以自由旋转，链轮2通过键与电机D-3输出端连接，链条D-6通过电机提供动力并且在配置块D-1的作用下仅需要很小的力就可以带动刀具组件做上下运动。

图14刀具机构B-1(B-3)由螺栓B-1-1、耳环支座B-1-2、气缸B-1-3、耳轴支架B-1-4、刀座B-1-5、螺栓B-1-6、限位挡板B-1-7、刀槽B-1-8、刀片B-1-9、销轴B-1-10、气缸支架B-1-11组成。其中耳环支座B-1-2一端与气缸B-1-3连接，另一端通过螺栓B-1-1将其与气缸支架B-1-11固定；气缸B-1-3上的耳轴通过耳轴支架B-1-4、气缸支架B-1-11来支撑，可以看出：气缸B-1-3可以在B-1-1、B-1-2、B-1-4、B-1-11的作用下旋转固定一定角度；刀座B-1-5与气缸B-1-3螺纹连接，另外通过销轴B-1-10与刀槽B-1-8销连接，刀槽B-1-8可以围绕其做自由旋转运动；限位挡板B-1-7有两个，左右对称的固定在刀槽B-1-8上；螺栓B-1-6有两个，左右对称的固定在限位挡板B-1-7上，通过螺栓B-1-6与刀座B-1-5的极限接触来限制刀槽B-1-8的两个极限位置；刀片B-1-9装在刀槽B-1-8内，通过螺栓顶紧。

图15为图14刀具机构的爆炸示意图，图16为图14刀具机构的运动简图，从图中可以对刀具机构有个很直观的了解。

刀具机构B-1、B-3是整个修边机构的核心部件，接下来对其进行详细的说明：

图17所示：整个刀具机构有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个旋转自由度，每个自由度都可以配合刀片完成特定的修边任务，图18为图14中刀具的爆炸示意图；图20为自由度Ⅰ所控制刀片B-1-9的动作，E是待修边轮胎，E-1是待修剪的胎毛，B-1-9是修边刀片，轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动。当自由度Ⅰ旋转一定角度时，其刀片与轮胎接触的仰角会发生改变如图中虚线所示，从而刀片的刃口与胎毛E-1的高度就会发生变化，从而达到控制胎毛长度的目的；图21为自由度Ⅱ所控制刀片B-1-9的动作，E是待修边轮胎，B-1-9是修边刀片，轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动。修边时保证刀片的刃口尽量与轮胎轴线重合，使胎毛运动的切线方向与刃口重合，这样可以让胎毛与刃口接触的很好，一方面保证胎毛处理的干净，另一方面可以减少胎毛对刃口的划伤；当自由度Ⅱ旋转一定角度时，刀片的刃口与胎毛的运动方向有一个夹角，当我们加上刀片的径向运动后，最后合成的运动方向就是夹角的方向，这样也可以保证修边的质量；图22为自由度Ⅲ所控制刀片B-1-9的动作，E是待修边轮胎，①、②是修边刀头，L1、L2分别是修边刀头①、②的运动轨迹长度，轮胎逆时针匀速旋转，刀片沿轮胎径向运动。当刀具沿轮胎径向运动时，自由度Ⅲ便会根据轮胎胎侧的曲线自动旋转合适的角度来达到与胎面最佳的贴合状态；这里L1≥L2，因为修边刀头①运动到最顶端时，要保证修边刀头②也要运动完，这样可以保证整个修边任务的完成。

图19为图1中机架平移组件的放大图。机架平移组件由减速电机A-4、链轮A-5、滚珠丝杆A-2、滚珠丝杆导轨A-3、底座A-6以及滚珠丝杆运动平台A-1组成。减速电机A-4通过螺栓与底座A-6连接，第一个链轮通过键与减速电机A-4输出端连接，第二个链轮通过键与滚珠丝杆A-2输入端连接，两个链轮通过链条连接传动。工作时减速电机A-4旋转，通过链条带动滚珠丝杆A-2旋转，滚珠丝杆运动平台A-1就可以沿着滚珠丝杆导轨A-3做左右张开闭合匀速运动。

工作流程：轮胎E在夹紧旋转装置的带动下做匀速旋转运动，当运动平稳后，机架C、G在机架平移组件A中滚珠丝杆的带动下匀速向轮胎E运动，运动到合适的距离(刀具机构上的刀片距离待修边轮胎胎侧1-2cm)时停止运动；此时，刀具组件B、H中的刀具机构B-1、B-3上的气缸进气工作，将刀具推出顶在待修边轮胎上，然后提升机构D、F工作，带动刀具组件B、H向上运动；当刀片在胎面上完成修边后，提升机构D、F停止工作，此时气缸工作，刀具收回；然后机架C、G在机架平移组件A中滚珠丝杆的带动下匀速做远离轮胎E运动，与此同时提升机构D、F开始带动刀具组件B、H向下运动，运动到合适的距离时停止运动，至此整个修边过程完成。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。