[发明专利]用于轮胎胎面缠绕的胎面厚度在线测量装置及测控方法

说明书

技术领域

本发明属于轮胎制造装备领域，涉及一种轮胎胎面缠绕机。

背景技术

大型的轮胎需要通过胎面仿形缠绕的方式来制造，其设备构造及加工流程都非常复杂。特别是缠绕过程的控制系统，对于轮胎的加工质量具有至关重要的影响。现在的胎面缠绕设备通常是采用两种方法来实现缠绕厚度的在线测量：1）采用安装在缠绕头机构上的光栅尺，通过测量缠绕头的位置来确定胎面的缠绕厚度；2）采用机械式检测装置来测量胎面厚度，该测厚装置由气缸、滑套滚珠轴承和测量机构组成，当胶条缠绕一周时，胎坯直径变大，支撑测量头的滑块后退，测量机构产生的模拟量变化通过高速计数器的值计算出厚度变化。

第一种方法采用的间接测量方式，而且由于光栅尺只能测量直线位移的变化，当缠绕头转动时测量精度会受到影响；第二种方法虽然是直接测量，但采用接触式方法，由于胎坯表面具有弹性，造成测量数据不准确；再加上轮胎胎坯的胎冠外形为非直线体，其测量数据具有波动性，因此造成缠绕到轮胎上的胶料重量不准确，最终影响生产的轮胎产品的质量。由此而导致的问题是：1）缠绕精度受限，所生产的轮胎在外形尺寸上与设计标准存在一定的差别；2）由于测厚装置为接触式，为避免引入更大的测量误差，缠绕速度受到一定的限制，生产效率较低。

发明内容

本发明提出的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种非接触式，测量精度高响应速度快的用于轮胎胎面缠绕的胎面厚度在线测量装置。本发明采用如下的技术方案：

一种用于轮胎胎面缠绕的胎面厚度在线测量装置，包括控制器和胎面厚度测量传感器，所述的胎面厚度测量传感器为激光位移传感器，所述的在线测量装置还包括激光位移传感器伺服机构，所述的激光位移传感器伺服机构包括传感器支架、导轨及传感器伺服电机，激光位移传感器和传感器伺服电机固定在传感器支架上，控制器分别与传感器伺服电机的控制输入端和激光位移传感器的信号输出端连接，传感器支架安装在与缠绕头相对的被加工轮胎的另一侧，传感器伺服电机在控制器的控制下可带动激光位移传感器沿导轨做平行于缠绕鼓轴心线的横向移动，其测量范围能够覆盖整个轮胎胎面。

作为优选实施方式，所述的激光位移传感器伺服机构的导轨的安装位置应保证激光位移传感器所产生的激光束与缠绕鼓的中心线等高，处于缠绕鼓中心的横切面上，并与缠绕鼓的轴心线垂直。

本发明同时提供一种利用所述的在线测量装置实现的用于轮胎胎面缠绕的胎面厚度测控方法：在所述的控制器内存储有被加工轮胎的轮廓曲线，可控制缠绕头驱动机构和缠绕鼓驱动机构，从而在轮胎缠绕过程中使缠绕鼓及被加工轮胎做匀速转动，并且使缠绕头能够做横向、纵向移动并能够转动，在缠绕过程中所实施的胎面厚度闭环测控的步骤为：

1）控制缠绕鼓驱动机构，使缠绕鼓及固定在缠绕鼓上的被加工轮胎绕主轴匀速转动；

2）控制激光位移传感器伺服机构，使激光位移传感器在缠绕过程中的测量位置始终与缠绕头的横向坐标保持一致；

3）实时接收激光位移传感器的测量信号，并将其与被加工轮胎轮廓曲线对应位置的胎面厚度值进行比较；

4）根据步骤3的比较结果来控制缠绕头驱动机构的运动以及缠绕头的缠绕操作，如实测缠绕厚度小于轮廓曲线中对应位置的胎面厚度值，则控制缠绕头在该坐标位置继续缠绕胶条，如实测缠绕厚度等于轮廓曲线中对应位置的胎面厚度值，则在该坐标位置无需进一步缠绕；

5）重复步骤2）—4），直至轮胎各坐标位置的胎面实测厚度都与轮廓曲线的对应位置的胎面厚度值相符合。

本发明提出的用于轮胎胎面缠绕的胎面厚度在线测量装置及测控方法，利用激光位移传感器对胎面厚度进行非接触的精确、实时测量，在此基础上能够保证所加工的胎面外廓形状与预先设定的轮廓曲线相符合，能够大幅度提高胎面缠绕的质量和生产效率。

附图说明

图1为激光位移传感器驱动机构、缠绕鼓驱动机构、缠绕头驱动机构、被加工轮胎及缠绕鼓的安装结构图；

图2为激光位移传感器驱动机构、缠绕头驱动机构、被加工轮胎及缠绕鼓的侧视图；

图3为轮胎胎面缠绕测控系统的构成图；

图4为被加工轮胎的轮廓曲线图；

图5为胎面缠绕过程的闭环控制流程图。

附图标记说明如下：

1缠绕鼓2缠绕鼓驱动机构3轮胎胎面4缠绕头

5基座        6纵向导轨        7缠绕头支架         8横向导轨底座