一种子午线轮胎表面气泡刺穿装置

本发明涉及轮胎缺陷技术领域，具体为一种子午线轮胎表面气泡刺穿装置。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，汽车作为基本的出行工具已经普及到每个家庭，而轮胎作为汽车上不可缺少的部分，对汽车的安全行驶性能产生巨大影响，在高速公路的汽车行驶事故有46％的比例都是由轮胎造成，如此高的比例足以受到足够重视。现如今，轮胎市场已被性能良好的子午线轮胎占领，斜交轮胎已经销声匿迹，但子午线轮胎的内部结构复杂，轮胎的制作过程包括成型、硫化，步骤繁多，由许多复合材料贴合而成，在贴合过程中由于材料、温度及生产工艺等因素影响，气体无法及时从诸多复合材料中排出，在贴合材料的层与层之间就会产生气泡缺陷。气泡在汽车行驶过程中会造成极大地安全隐患，导致在行驶过程中爆胎的几率大大增加，轮胎事故80％的起因都缘于气泡，严重危害人民生命财产安全，所以要在轮胎硫化之前将气泡排除，确保轮胎的安全质量，这也是各大厂商都着重解决的问题。

目前来说，厂家对气泡的排除方式大部分仍然是员工手工操作，使用扎针、电钻或开孔装置对轮胎实行无差别刺穿，虽然成本低下，但具有极大的随机性且检测效率低下、精度很低，容易受到工人主观性影响等缺点，严重拉低生产速率，也不符合现阶段节能减排的要求。

专利号为cn209096087u的中国专利提出一种子午线轮胎胎圈气泡去除装置，该发明利用一个带有辊针的第一辊子和带有对应第一辊子形状的环形槽的第二辊子相配合批量完成每个轮胎胎圈部位气泡的去除，该装置的优点是具有一定的稳定性和耐用性，但是该发明结构相对简单，并且无论该区域是否有气泡存在都进行无差别刺穿操作，会造成资源浪费，如果过度的穿刺甚至可能破坏轮胎的帘布层等内部结构。

基于以上考虑，如果气泡缺陷已通过机器视觉确定其位置后，能设计出一种能精确刺穿气泡的装置，将人工检测转变为自动化检测，将无差别开孔转变为有差别的刺穿，不仅节约部分人工成本，也提高了轮胎质量检测的效率，从而减少了汽车行驶时安全事故的发生，这是当前要解决的重点问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种子午线轮胎表面气泡刺穿装置，来解决上述背景技术中提到的因手工操作所带来的问题。为了能达到预期的目的，本发明给出如下方案：

该轮胎气泡刺穿装置包括支撑机构、执行机构、传动机构和导向机构。

其中，所述支撑机构包括曲线导轨支架、工作平台a、工作平台b和小支架。在支撑机构中，所述曲线导轨支架分别与工作平台a和工作平台b焊接在一起，所述工作平台上分别开有对应传动轴和导向轴的阶梯孔和对应连接导向轮的螺纹孔。

所述执行机构包括曲线导轨滑块、双作用气缸和刺穿针。在执行机构中，所述曲线导轨滑块放置于曲线导轨上，通过螺栓连接将曲线导轨滑块与同步带连接，所述双作用气缸通过螺栓与曲线导轨滑块相连接，所述刺穿针通过螺纹与双作用气缸连接。

所述传动机构包括两套伺服电机、电机支架、弹性柱销联轴器，传动轴a、传动轴b，第一同步带轮a、第一同步带轮b和同步带。在传动机构中，所述的电机支架与伺服电机采用螺栓连接，所述的伺服电机与传动轴连接，所述传动轴通过与深沟球轴承配合安装在工作平台上的阶梯孔中，限制轴的径向位移并通过键连接与第一同步带轮连接，所述同步带将第一同步带轮包含在其中。

所述导向机构包括第二同步带轮a、第二同步带轮b、导向轴a、导向轴b导向轮a和导向轮b。在导向机构中，所述第二同步带轮被同步带包含在其中，所述导向轴通过与深沟球轴承配合安装在工作平台上的阶梯孔中，限制轴的径向位移，一端通过键连接与第二同步带轮相连接，另一端安放在小支架上，所述导向轮通过螺纹连接在工作平台上。

进一步的，曲线导轨滑块的滑轮形状与曲线导轨的横截面形状吻合，曲线导轨滑块可以在曲线导轨上自由的移动。

进一步的，第一同步带轮a、第一同步带轮b和第二同步带轮a、第二同步带轮b在同步带内部的四个角上，导向轮a和导向轮b在同步带外部，它们使同步带紧绷成“凹”形，第一同步带轮为主动轮，第二同步带轮和导向轮为从动轮，通过主动轮的转动带动从动轮的转动，从而使同步带转动。

进一步的，小支架上开有对应导向轴的盲孔，用以安放导向轴。

进一步的，曲线导轨滑块与同步带留有一定距离以减缓气缸作用时的冲击力。

在对气泡刺穿的过程中，轮胎放置在指定处理位置，经过机器视觉的处理，气泡缺陷的具体位置坐标已经确认，此时两个安装在电机支架上的伺服电机开始同时工作，产生相同的转速，带动对应的弹性柱销联轴器、传动轴和第一同步带轮转动，第一同步带轮的转动引起同步带按凹形转动，从而带动第二同步带轮和导向轮转动。

在同步带转动的同时，通过螺栓连接带动曲线导轨滑块沿着曲线导轨运动，同时曲线导轨上的双作用气缸也跟着曲线导轨滑块一起运动，在运动到气泡的位置时伺服电机转速减少到0，同步带停止转动，双作用气缸开始作用，带动刺穿针进行往复运动，达到将气泡刺穿的目的，刺穿完成后，伺服电机启动，继续完成下一个气泡的刺穿操作。

本发明的优点：

1.对比无差别的对轮胎开孔的专利，本发明可以有针对性的只对产生气泡的轮胎部位刺穿，避免对没有气泡的部位操作，符合节约能源的要求。

2.随着如今的轮胎制作工艺不断进步，气泡的产生数量会不断减少，通过机器视觉给出轮胎气泡位置，本发明实现了有差别的刺穿，相比于无差别的刺穿会随着气泡的减少效率稳步上升，节约了时间，解决了传统使用手工操作带来种种弊端，提高检测精度，节省了人工部分的成本。

3.本发明采用的机械结构相对简单，气缸与液压缸相比重量轻盈，消耗能源低，占地面积小，易于实现，具有一定的自动化程度，符合未来工厂高度自动化、柔性制造的发展趋势。

附图说明

图1是本发明子午线轮胎表面气泡刺穿装置的轴测图；

图2是本发明子午线轮胎表面气泡刺穿装置的俯视图；

图3是本发明子午线轮胎表面气泡刺穿装置去除轮胎的斜视图；

图4是本发明子午线轮胎表面气泡刺穿装置的曲线导轨支架的轴测图；

图5是本发明子午线轮胎表面气泡刺穿装置的执行机构的轴测图。

具体实施方式

为了使本发明所描述内容更加清晰，以下结合附图对本发明做出进一步详细说明。

一种子午线轮胎表面气泡刺穿装置，如图1，该轮胎气泡刺穿装置包括支撑机构、执行机构、传动机构和导向机构。

其中，所述支撑机构包括曲线导轨支架2、工作平台a11、工作平台b6和小支架22，如图4。在支撑机构中，所述曲线导轨支架2分别与工作平台a11和工作平台b6焊接在一起，所述工作平台11、6上开有对应传动轴21、17和导向轴10、5的阶梯孔和对应连接导向轮8、7的螺纹孔。

所述执行机构包括曲线导轨滑块12、双作用气缸13和刺穿针14，如图5。在执行机构中，所述曲线导轨滑块12放置于曲线导轨上，通过螺栓连接将曲线导轨滑块12与同步带3连接，所述双作用气缸13通过螺栓与曲线导轨滑块12相连接，所述刺穿针14通过螺纹与双作用气缸13连接。

所述传动机构包括两套伺服电机19、电机支架20、弹性柱销联轴器18的组合a和b、传动轴a21、传动轴b17、第一同步带轮a15、第一同步带轮b16和同步带3，如图3。在传动机构中，所述的电机支架20与伺服电机19采用螺栓连接，所述的伺服电机组合与传动轴21、17连接，所述传动轴21、17通过与深沟球轴承配合安装在工作平台11、6上的阶梯孔中，限制轴的径向位移并通过键连接与第一同步带轮15、16连接，所述同步带3将第一同步带轮15、16包含在其中。

所述导向机构包括第二同步带轮a9、第二同步带轮b4、导向轴a10、导向轴b5、导向轮a8和导向轮b7，如图2。在导向机构中，所述第二同步带轮9、4被同步带3包含在其中，所述导向轴10、5通过与深沟球轴承配合安装在工作平台11、6上的阶梯孔中，限制轴的径向位移，一端通过键连接与第二同步带轮9、4相连接，另一端安放在小支架22上，所述导向轮8、7通过螺纹连接在工作平台11、6上。

进一步的，曲线导轨滑块12的滑轮形状与曲线导轨的横截面形状吻合，曲线导轨滑块12可以在曲线导轨上自由的移动。

进一步的，第一同步带轮a15、第一同步带轮b16和第二同步带轮a9、第二同步带轮b4在同步带3内部的四个角上，导向轮a8、导向轮b7在同步带3外部，它们使同步带紧绷成“凹”形，第一同步带轮a15、第一同步带轮b16为主动轮，第二同步带轮a9、第二同步带轮b4和导向轮a8、导向轮b7为从动轮，通过主动轮的转动带动从动轮的转动，从而使同步带3转动。

进一步的，在小支架22上开有对应导向轴a10、导向轴b5的盲孔，用以安放导向轴。

进一步的，曲线导轨滑块12与同步带3留有一定距离以减缓双作用气缸13作用时的冲击力。

在对气泡刺穿的过程中，轮胎1放置在指定处理位置，经过机器视觉的处理，气泡缺陷的具体位置坐标已经确认，两个安装在电机支架20上的伺服电机19开始同时工作，产生相同的转速，带动弹性柱销联轴器18、传动轴a21、传动轴b17和第一同步带轮a15、第一同步带轮b16转动，第一同步带轮a15、第一同步带轮b16的转动引起同步带3按凹形转动，从而带动第二同步带轮a9、第二同步带轮b4和导向轮a8、导向轮b7转动。

在同步带3转动的同时，通过螺栓连接带动曲线导轨滑块12沿着曲线导轨运动，同时曲线导轨上的双作用气缸13也跟着曲线导轨滑块12一起运动，在运动到气泡的位置时伺服电机19转速减少到0，同步带3停止转动，双作用气缸13开始作用，带动刺穿针14进行往复运动，达到将气泡刺穿的目的，刺穿完成后，伺服电机19启动，继续完成下一个气泡的刺穿操作。