一种农用子午线轮胎成型机带束鼓组件及带束层贴合方法与流程

1.本发明涉及轮胎成型技术领域，具体涉及一种农用子午线轮胎成型机带束鼓组件以及使用该组件进行带束层贴合的方法。


背景技术：

2.农用轮胎主要装在拖拉机、联合收割机和农机具车辆上，农用轮胎的胎胚由胎面和胎体构成，胎面一般包括带束层、冠带层、胎面层，胎体一般包括内衬层、胎侧层、胎圈、帘布层。与运输车辆的轮胎相比，农用轮胎的特点是间歇作业，使用周期长，因此对于轮胎生产厂家来说，农用轮胎订单并不是大批量订单，且农机具车辆种类众多，这就要求轮胎厂在生产农用胎时需要生产设备频繁的更换规格。
3.带束鼓是用于带束层贴合的装置，圆周方向由多块鼓板组成，具有旋转和涨缩功能。其中，旋转功能用于做胎过程中带束层胶料沿鼓的圆周方向贴合；涨缩功能是通过控制鼓板的涨缩来调整带束鼓直径的大小，以此来实现同一带束鼓可生产多种规格尺寸轮胎的目的。在胎面成型时，先将带束层置于带束鼓圆周面，再将冠带层置于带束鼓的带束层的圆周面上，最后将胎置于带束鼓的冠带层的圆周面上。
4.带束鼓机箱是为带束鼓提供支撑、移动、动力的装置。
5.带束鼓及带束鼓机箱设计的关键点和难点在于精确控制带束鼓直径的涨缩以及稳定性，带束鼓直径的大小将直接影响所贴合的带束层直径，而带束层直径直接关系到成品胎规格尺寸，一旦轮胎厂在生产某一规格的轮胎时带束鼓实际直径与所需求的不一致时，将会导致批量生产质量事故。
6.针对此问题，一种现有的解决方案是在设计带束鼓时气缸位于鼓内，气缸的气源动力通过旋转密封或旋转接头接入鼓内，采用气缸驱动带束鼓直径的涨缩，带束鼓直径涨缩范围内在相应规格的直径位置有机械限位装置，依靠人工调整限位螺钉的位置来调整带束鼓涨缩直径；带束鼓的旋转依靠带束鼓机箱的伺服电机控制。这种解决方案在切换带束鼓直径时费时、费力且一旦操作工调整失误，将导致产品质量事故。另外带束鼓涨缩气缸在长期使用后气缸内部密封圈磨损，更换极为不便，同时因气缸位于鼓内，气缸的气源动力需通过旋转密封或旋转接头接入鼓内，旋转密封或旋转接头经过一段时间使用后也会出现密封失效。
7.另有一种现有的解决方案，例如中国实用新型专利授权公告号cn211730346u，公开了一种带束鼓装置，包括中空鼓轴内穿设有推杆，所述推杆经轴承组件带动锥台轴向移动，通过推杆与轴承组件之间径向间隙配合，避免带束鼓在转动过程中对推杆的损害，所述推杆的驱动机构为电缸，推杆即为电缸的输出端。又例如中国实用新型专利授权公告号cn211737922u，公开了一种带束鼓驱动装置，采用电缸输出轴沿轴向移动，通过连接杆带动楔形架轴向移动完成带束鼓的第一次扩张，气体经外轴的第一气道进入转换头的第二气道，再经气嘴、气管供应至带束鼓，从而带束鼓可被气动驱动而实现第二次扩张。上述解决方案中，仅使用电缸输出轴，或者电缸输出轴结合气体驱动，控制带束鼓扩张，只能生产固
定规格，当需要改变带束鼓直径规格时，仍然需要依靠人工调整限位装置的位置来调整带束鼓涨缩直径。
8.如何克服上述现有技术方案的不足，提高带束鼓规格切换效率，减少人为因素的参与，并且通过精准控制带束鼓涨缩来提高设备精度并提高设备使用寿命，成为本技术领域亟待解决的课题。


技术实现要素：

9.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型农用子午线轮胎成型机带束鼓及带束鼓机箱，具体采用如下技术方案：一种农用子午线轮胎成型机带束鼓组件，包括用于带束层贴合的带束鼓、用于支撑所述带束鼓并为所述带束鼓提供驱动动力的带束鼓机箱、调整控制系统、距离检测装置，所述带束鼓机箱包括水平设置的底座、顶板，竖直设置的第一轴向侧面板、第二轴向侧面板、第一径向侧面板和第二径向侧面板；所述第一轴向侧面板、第二轴向侧面板与轴向平行设置，并安装于所述底座的上表面相对两侧；所述第一径向侧面板、第二径向侧面板与轴向平行设置，并安装于所述底座的上表面相对两侧；所述顶板与所述第一轴向侧面板、第二轴向侧面板、第一径向侧面板和第二径向侧面板的顶部固定连接。
10.旋转伺服电机安装在第二径向侧面板上，所述旋转伺服电机的输出轴上安装有输出轴旋转同步带轮；主轴旋转同步带轮与主轴共轴固定连接，所述主轴的轴线与所述轴向平行，所述输出轴旋转同步带轮通过第一同步带驱动所述主轴旋转同步带轮旋转，进而驱动所述主轴旋转；涨缩伺服电机安装在所述顶板上表面靠近第二轴向侧面板一侧 ，芯轴动力丝杠位于所述涨缩伺服电机下方，所述芯轴动力丝杠的轴线与所述轴向平行，所述芯轴动力丝杠贯穿所述第二径向侧面板，并通过轴承安装在所述第二径向侧面板上。
11.所述涨缩伺服电机的输出轴安装有涨缩同步带轮，所述芯轴动力丝杠上共轴安装有芯轴被动带轮，所述芯轴被动带轮位于所述带束鼓机箱内部，且位于所述涨缩主动带轮正下方；第二同步带绕设与所述涨缩同步带轮外周，并向下穿过设置在所述顶板的皮带过孔，套设在位于所述带束鼓机箱内部的所述芯轴被动带轮外周；所述涨缩同步带轮通过第二同步带驱动所述芯轴被动带轮，进而驱动所述芯轴动力丝杠旋转；所述芯轴动力丝杠上安装有防转导向组件，用于将所述芯轴动力丝杠的旋转运动转换为所述防转导向组件的沿所述轴向的直线运动。
12.进一步，所述的农用子午线轮胎成型机带束鼓组件，包括第一直线导轨，其沿所述轴向延伸，且其一端安装在靠近第二轴向侧面板一侧的第二径向侧面板外表面，所述防转导向组件与所述第一直线导轨滑动连接，所述芯轴动力丝杠旋转时，能够驱动所述防转导向组件沿所述第一直线导轨双向直线运动。
13.进一步，所述防转导向组件的外形大致呈等腰三角形，所述等腰三角形所在平面与所述轴向垂直，所述等腰三角形的底边与所述第一直线导轨滑动连接；所述等腰三角形的底边的中心处设置有与所述芯轴动力丝杠的外螺纹匹配的内螺纹孔，所述芯轴动力丝杠穿设于所述内螺纹孔内；所述等腰三角形的顶点设置有芯轴安装孔，所述芯轴安装孔的轴线与所述轴向平行。
14.进一步，所述的农用子午线轮胎成型机带束鼓组件包括芯轴，其轴线与所述轴向
平行，所述芯轴穿过所述第一径向侧面板和所述第二径向侧面板，所述芯轴位于所述第二径向侧面板外侧的一端穿设并固定在所述芯轴安装孔内，所述芯轴与所述防转导向组件固定连接，所述芯轴位于所述第一径向侧面板外侧的另一端作为驱动输出端，与所述带束鼓连接。
15.进一步，所述第一轴向侧面板上开有观察窗，用于观察、维修所述带束鼓机箱。
16.进一步，所述带束鼓包括带束鼓轴，所述带束鼓轴的中心轴线与所述轴向平行，且与所述芯轴的轴线重合；所述带束鼓轴的外周套设多面椎体，所述多面椎体能够在所述带束鼓轴的外表面沿着所述轴向运动，所述多面椎体包括沿所述轴线排列的至少两层锥台，每层所述锥台的外表面等间距固定设置有多个滑动导向件；所述带束鼓轴的两端分别固定设置有导向盘，所述导向盘所在平面与所述轴向垂直，所述导向盘表面上分别设有与所述滑动导向件数量向等且与所述滑动导向件位置相匹配的多条径向导轨。
17.进一步，所述芯轴的所述驱动输出端穿设固定于能承受轴向负荷的调心轴承的内圈，所述调心轴承设置于轴套内，并且所述调心轴承的外圈与所述轴套内壁固定连接；所述轴套的外壁固定连接有所述推拉环，所述推拉环包括沿所述径向伸出的推拉臂部，所述推拉臂部远离所述轴套的一端开设有第一拉杆安装孔，拉杆的轴线与所述轴向平行，所述拉杆的一端穿过所述第一拉杆安装孔与所述推拉环固定连接；所述拉杆的另一端穿过所述多面椎体上开设的第二拉杆安装孔与所述多面椎体固定连接。
18.进一步，所述的农用子午线轮胎成型机带束鼓组件包括：多个辐板，其所在平面与所述轴向平行，其数量与所述滑动导向件数量向等；每个所述辐板设置有与所述多面椎体的锥台数量相等的斜面，每个所述斜面上固定设置第二直线导轨，所述多面椎体上的滑动导向件分别与对应的所述第二直线导轨配合滑动连接；每个所述辐板沿所述轴向的两端分别设置有与所述导向盘上的径向导轨配合滑动连接的导向件；多个鼓板，分别安装在所述辐板远离所述带束鼓轴的一端，沿所述带束鼓的圆周向设置，所述鼓板的数量与所述滑动导向件数量向等。
19.进一步，所述调整控制系统包括plc和参数设置装置，所述参数设置装置接收外部的参数设置指令，并根据参数设置指令计算对应的轮胎直径参数，根据所述轮胎直径参数计算所述旋转伺服电机和所述涨缩伺服电机的控制参数，发送到所述plc;所述plc连接所述旋转伺服电机和所述涨缩伺服电机，根据所述控制参数控制所述旋转伺服电机和所述涨缩伺服电机的运行;所述距离检测装置包括安装在一个所述鼓板上的激光距离传感器，所述激光距离传感器连接所述plc，用于检测所述鼓板与所述带束鼓轴之间的距离，所述plc接收检测到的距离，用于与所述轮胎直径参数进行比较，进而控制所述涨缩伺服电机的运行。
20.本发明还涉及一种使用如上所述的农用子午线轮胎成型机带束鼓组件进行带束层贴合的方法，包括：步骤1：所述plc启动所述带束鼓机箱上的所述涨缩伺服电机，带动所述涨缩同步带轮旋转，所述涨缩同步带轮通过所述第二同步带和所述芯轴被动带轮带动所述芯轴动力丝杠旋转，所述芯轴动力丝杠带动所述防转导向组件沿所述第一直线导轨移动，所述芯轴带动所述轴套及所述推拉环沿所述轴向移动，所述推拉环通过所述拉杆带动所述多面椎体沿所述第二直线导轨移动，所述多面椎体沿轴线方向的直线运动带动周向的一圈所述辐板
沿导向盘向径向涨开，进而带动所述鼓板涨开。
21.步骤2：启动所述旋转伺服电机，通过所述主轴旋转同步带轮带动所述主轴旋转，完成带束层的贴合工序。
22.步骤3：带束层传递环就位，环体中心线与带束层贴合的中心线对中，然后进行缩鼓操作，所述缩鼓操作的步骤同所述步骤1，但是所述涨缩伺服电机旋转方向相反，之后带束层传递环带着带束层离开带束鼓，完成一次带束层贴合工序。
23.本发明的技术方案获得了下列有益效果：采用二个伺服电机分别作为带束鼓旋转和涨缩动力，伺服电机均固定在带束鼓机箱上，通过同步带和同步带轮传递动力扭矩。带束鼓直径的涨缩由程序控制伺服电机转数，伺服电机带动芯轴动力丝杠组件的同步带轮转动，将动力转换成丝杠的直线运动，通过防转导向组件将丝杠直线运动传递给带束鼓机箱芯轴的直线运动。带束鼓芯轴前端安装轴套，轴套外安装两个调心轴承，芯轴的直线运动通过推拉环及拉杆带动鼓内的多面椎体沿直线导轨做直线运动，直线导轨安装在辐板的斜面上，多面椎体的直线运动推动圆周方向的多块辐板沿两端的导向盘实现直径的涨缩,同时在带束鼓的鼓板上方增加非接触式距离检测装置，将测得的与鼓板之间的距离信息反馈给plc，与伺服电机自动调整形成闭环控制，确保带束鼓直径的涨缩精准无误。可用于农用子午线轮胎柔性生产制造系统之中, 对于农用子午线轮胎多品种、小批量生产，需要生产设备频繁的更换规格的情况，能够极大地提高生产效率，降低成本，提高收益。
附图说明
24.图1为本发明农用子午线轮胎成型机带束鼓组件的带束鼓机箱示意图。
25.图2为本发明农用子午线轮胎成型机带束鼓组件的带束鼓机箱轴向剖视图。
26.图3为本发明农用子午线轮胎成型机带束鼓组件的带束鼓轴向剖视图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。
28.除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.参照附图1-3所示，本实施例的农用子午线轮胎成型机带束鼓组件，包括用于带束层贴合的带束鼓、用于支撑所述带束鼓并为所述带束鼓提供驱动动力的带束鼓机箱8、调整控制系统、距离检测装置。
30.所述带束鼓机箱8包括水平设置的底座、顶板，竖直设置的第一轴向侧面板、第二轴向侧面板、第一径向侧面板和第二径向侧面板；所述第一轴向侧面板、第二轴向侧面板与轴向平行设置，并安装于所述底座的上表面相对两侧；所述第一径向侧面板、第二径向侧面板与轴向平行设置，并安装于所述底座的上表面相对两侧；所述顶板与所述第一轴向侧面
板、第二轴向侧面板、第一径向侧面板和第二径向侧面板的顶部固定连接。
31.所述第一轴向侧面板上开有观察窗，用于观察、维修所述带束鼓机箱8。
32.旋转伺服电机1安装在第二径向侧面板上，所述旋转伺服电机1的输出轴上安装有输出轴旋转同步带轮。
33.主轴旋转同步带轮7与主轴共轴固定连接，所述主轴的轴线与所述轴向平行，所述输出轴旋转同步带轮通过第一同步带驱动所述主轴旋转同步带轮7旋转，进而驱动所述主轴旋转。
34.涨缩伺服电机2，安装在所述顶板上表面靠近第二轴向侧面板一侧 ，芯轴动力丝杠4位于所述涨缩伺服电机2下方，所述芯轴动力丝杠4的轴线与所述轴向平行，所述芯轴动力丝杠4贯穿所述第二径向侧面板，并通过轴承安装在所述第二径向侧面板上。
35.所述涨缩伺服电机2的输出轴安装有涨缩同步带轮3，所述芯轴动力丝杠4上共轴安装有芯轴被动带轮，所述芯轴被动带轮位于所述带束鼓机箱8内部，且位于所述涨缩主动带轮正下方；第二同步带绕设与所述涨缩同步带轮3外周，并向下穿过设置在所述顶板的皮带过孔，套设在位于所述带束鼓机箱8内部的所述芯轴被动带轮外周；所述涨缩同步带轮3通过第二同步带驱动所述芯轴被动带轮，进而驱动所述芯轴动力丝杠4旋转。
36.所述芯轴动力丝杠4上安装有防转导向组件6，用于将所述芯轴动力丝杠4的旋转运动转换为所述防转导向组件6的沿所述轴向的直线运动。
37.第一直线导轨，其沿所述轴向延伸，且其一端安装在靠近第二轴向侧面板一侧的第二径向侧面板外表面，所述防转导向组件6与所述第一直线导轨滑动连接，所述芯轴动力丝杠4旋转时，能够驱动所述防转导向组件6沿所述第一直线导轨双向直线运动。
38.所述防转导向组件6的外形大致呈等腰三角形，所述等腰三角形所在平面与所述轴向垂直，所述等腰三角形的底边与所述第一直线导轨滑动连接；所述等腰三角形的底边的中心处设置有与所述芯轴动力丝杠4的外螺纹匹配的内螺纹孔，所述芯轴动力丝杠4穿设于所述内螺纹孔内；所述等腰三角形的顶点设置有芯轴安装孔，所述芯轴安装孔的轴线与所述轴向平行。
39.所述农用子午线轮胎成型机带束鼓组件包括芯轴5，其轴线与所述轴向平行，所述芯轴5穿过所述第一径向侧面板和所述第二径向侧面板，所述芯轴5位于所述第二径向侧面板外侧的一端穿设并固定在所述芯轴安装孔内，所述芯轴5与所述防转导向组件6固定连接，所述芯轴5位于所述第一径向侧面板外侧的另一端作为驱动输出端，与所述带束鼓连接。
40.所述带束鼓包括带束鼓轴，所述带束鼓轴的中心轴线与所述轴向平行，且与所述芯轴5的轴线重合。
41.所述带束鼓轴的外周套设多面椎体15，所述多面椎体15能够在所述带束鼓轴的外表面沿着所述轴向运动，所述多面椎体15包括沿所述轴线排列的至少两层锥台，每层所述锥台的外表面等间距固定设置有多个滑动导向件。通过设置至少两层锥台，可以在对鼓板进行涨缩时，保持涨缩过程中鼓板的平稳移动。
42.所述带束鼓轴的两端分别固定设置有导向盘9，所述导向盘9所在平面与所述轴向垂直，所述导向盘9表面上分别设有与所述滑动导向件数量向等且与所述滑动导向件位置相匹配的多条径向导轨。
43.所述芯轴5的所述驱动输出端穿设固定于能承受轴向负荷的调心轴承11的内圈，所述调心轴承11设置于轴套10内，并且所述调心轴承11的外圈与所述轴套10内壁固定连接；所述轴套10的外壁固定连接有所述推拉环12，所述推拉环12包括沿所述径向伸出的推拉臂部，所述推拉臂部远离所述轴套10的一端开设有第一拉杆安装孔，拉杆13的轴线与所述轴向平行，所述拉杆13的一端穿过所述第一拉杆安装孔与所述推拉环12固定连接。
44.所述拉杆13的另一端穿过所述多面椎体15上开设的第二拉杆安装孔与所述多面椎体15固定连接。
45.多个辐板16，其所在平面与所述轴向平行，其数量与所述滑动导向件数量向等；每个所述辐板16设置有与所述多面椎体15的锥台数量相等的斜面，每个所述斜面上固定设置第二直线导轨14，所述多面椎体15上的滑动导向件分别与对应的所述第二直线导轨14配合滑动连接；每个所述辐板16沿所述轴向的两端分别设置有与所述导向盘9上的径向导轨配合滑动连接的导向件。
46.多个鼓板，分别安装在所述辐板16）远离所述带束鼓轴的一端，沿所述带束鼓的圆周向设置，所述鼓板的数量与所述滑动导向件数量向等。
47.所述调整控制系统包括plc和参数设置装置，所述参数设置装置接收外部的参数设置指令，并根据参数设置指令计算对应的轮胎直径参数，根据所述轮胎直径参数计算所述旋转伺服电机1和所述涨缩伺服电机2的控制参数，发送到所述plc。
48.所述plc连接所述旋转伺服电机1和所述涨缩伺服电机2，根据所述控制参数控制所述旋转伺服电机1和所述涨缩伺服电机2的运行。
49.所述距离检测装置包括安装在一个所述鼓板上的激光距离传感器，所述激光距离传感器连接所述plc，用于检测所述鼓板与所述带束鼓轴之间的距离，所述plc接收检测到的距离，用于与所述轮胎直径参数进行比较，进而控制所述涨缩伺服电机2的运行。例如，当所述激光距离传感器检测到所述鼓板与所述带束鼓轴之间的距离满足轮胎直径参数要求，则所述plc控制所述涨缩伺服电机2停止运行。
50.本发明实施例的所述农用子午线轮胎成型机带束鼓组件，可用于农用子午线轮胎柔性生产制造系统之中。具体而言，所述农用子午线轮胎柔性生产制造系统接收农用子午线轮胎的订单数据，根据所述订单数据调取对应的控制参数，并生成相应的参数设置指令，发送到所述农用子午线轮胎成型机带束鼓组件的所述参数设置装置。
51.根据上述实施例的农用子午线轮胎成型机带束鼓组件，进行带束层贴合的方法，包括：步骤1：贴合带束层之前需要先涨鼓。带束鼓机箱8上的涨缩伺服电机2启动，带动涨缩同步带轮3旋转，涨缩同步带轮3通过同步带和被动带轮带动芯轴动力丝杠4旋转，芯轴动力丝杠4带动防转导向组件6向右沿第一直线导轨移动，此时芯轴5带动轴套10及推拉环12向右移动。推拉环12通过拉杆13带动多面椎体15沿第二直线导轨14向右移动。由于第二直线导轨14安装在辐板16的斜面上，多面椎体15沿轴线方向的直线运动会带动周向的一圈辐板沿导向盘9向径向涨开，辐板上安装鼓板，也就带动了鼓板的涨开。
52.步骤2：启动旋转伺服电机1，通过主轴旋转同步带轮7带动主轴旋转，完成带束层的贴合工步。
53.步骤3：带束层传递环就位，环体中心线与带束层贴合的中心线对中，缩鼓。步骤同步骤1但是伺服电机旋转方向相反。之后带束层传递环带着带束层离开带束鼓即完成1次带束层贴合工序。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。