一种冠带张力控制系统的制作方法

[0001]
本发明涉及轮胎成型机技术领域，尤其涉及一种冠带张力控制系统。


背景技术：

[0002]
冠带为制造轮胎过程中常见的一种材料，为细长的带状结构，冠带芯部为加强材料，通常为尼龙或钢丝帘线，冠带外层通常为橡胶材料。在制造轮胎过程中，通常需要将数米长的冠带以比较快的速度螺旋缠绕至带束鼓上带束层物料的外周。现有的冠带供料系统包括料卷导开装置以及供料装置。其中，供料装置用于接收自料卷导开装置输送而来的冠带，并将冠带贴合至带束鼓上。供料装置包括基板、设置在基板一侧的导引辊和驱动辊、以及驱动电机。冠带沿输送方向缠绕在导引辊和驱动辊上，驱动辊在驱动电机的驱动下转动，使得冠带被输送以缠绕至带束鼓上。
[0003]
上述工艺过程中，带束鼓的启停、加减速等因素都会导致带束鼓上冠带缠绕的线速度和驱动辊处冠带供给的线速度二者之间往往会存在差值从而会导致冠带张力波动，而冠带张力的稳定性直接影响轮胎的高速性能、耐久性能、平衡性能。为了提高轮胎品质，冠带缠绕至带束鼓上带束层物料外周的张力需要精确控制，否则将导致冠带缠绕的松紧度不一致，成品轮胎的瑕疵率高。
[0004]
因此，如何控制冠带被输送至带束鼓过程中的张力的稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供的一种冠带张力控制系统，能够精确控制冠带被输送至带束鼓过程中的张力。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了一种冠带张力控制系统，用于控制冠带被输送至带束鼓过程中的张力，所述冠带张力控制系统包括传动组件、驱动组件、张力控制组件、以及控制单元；
[0007]
所述传动组件包括沿所述冠带的输送路径间隔设置的多个输送辊；
[0008]
所述驱动组件包括第一伺服电机和驱动辊，所述驱动辊连接于所述第一伺服电机输出端，所述驱动辊位于其中两个所述输送辊之间；
[0009]
所述张力控制组件被配置为用于控制驱动辊和带束鼓之间的冠带的张力，所述张力控制组件包括第二伺服电机和张力摆臂；所述张力摆臂包括转动辊，所述转动辊位于驱动辊与带束鼓之间，所述转动辊与驱动辊之间至少通过一个所述输送辊间隔设置；
[0010]
所述冠带沿其输送路径绕设于多个所述输送辊、驱动辊以及转动辊上；
[0011]
所述控制单元用于对所述第二伺服电机进行扭矩控制，为所述张力摆臂提供稳定的扭力；所述控制单元还用于对所述第一伺服电机进行转速控制，使得所述驱动辊处冠带供给的线速度与所述带束鼓上冠带缠绕的线速度相匹配，以使得所述张力摆臂能够维持在平衡位置。
[0012]
进一步地，在所述驱动辊处冠带供给的线速度与所述带束鼓上冠带缠绕的线速度不相匹配时，所述张力摆臂能够相对于所述平衡位置在预设摆转角度范围内顺时针或逆时针旋转一定的角度，带动所述转动辊向上或向下移动，以调节所述驱动辊至所述带束鼓之间的冠带的储料量。
[0013]
进一步地，所述冠带张力控制系统还包括检测单元，其被配置为用于实时检测所述张力摆臂相对于所述平衡位置的偏转角度或者用于实时检测所述转动辊相对于所述平衡位置的位置偏移量。
[0014]
进一步地，所述控制单元能够根据所述检测单元实时检测到的所述张力摆臂的所述偏转角度或者所述转动辊的所述位置偏移量来调节所述第一伺服电机的转速，使得所述驱动辊处冠带供料的线速度与所述带束鼓处冠带缠绕的线速度相匹配，从而使得所述张力摆臂重新回到所述平衡位置。
[0015]
进一步地，在所述张力摆臂偏离所述平衡位置使得所述驱动辊至所述带束鼓之间的冠带的储料量增加时，所述控制单元根据所述检测单元的检测结果发出调低所述第一伺服电机的转速直至所述张力摆臂或转动辊回到所述平衡位置的第一控制指令。
[0016]
进一步地，在所述张力摆臂偏离所述平衡位置使得所述驱动辊至所述带束鼓之间的冠带的储料量减少时，所述控制单元根据所述检测单元的检测结果发出调高所述第一伺服电机的转速直至所述张力摆臂或转动辊回到所述平衡位置的第二控制指令。
[0017]
进一步地，所述检测单元为位移传感器或测距传感器，用于检测所述转动辊的位置偏移量；
[0018]
进一步地，所述检测单元为角度传感器，用于检测所述张力摆臂的偏转角度。
[0019]
进一步地，所述冠带张力控制系统还包括基板，所述基板固定设置于供料架上，所述传动组件、驱动组件和张力控制组件分别设置于所述基板上；
[0020]
所述第一伺服电机通过第一安装座固定设置于所述基板上；所述第二伺服电机通过第二安装座固定设置于所述基板上；所述摆臂的一端连接于第二伺服电机的输出端，所述摆臂的另一端安装有所述转动辊；
[0021]
所述驱动辊和所述转动辊的旋转轴线与所述带束鼓的旋转轴线平行。
[0022]
进一步地，所述冠带张力控制系统中还设置有张力传感器，用于实时监测所述冠带在被缠绕至所述带束鼓过程中的张力。
[0023]
进一步地，所述多个输送辊包括多个固定辊和多个活动辊，所述固定辊固定支承于所述基板上，所述活动辊固定支承于滑架上，所述滑架平行于所述基板设置，所述滑架可在气缸组件的驱动下相对于所述基板上下滑动而选择性地定位于第一位置或第二位置。
[0024]
进一步地，所述基板上对应于所述转动辊的移动轨迹开设有通槽，用于限制所述转动辊上下移动的极限位置。
[0025]
采用了上述技术方案，本发明的冠带张力控制系统至少具有如下有益效果。
[0026]
本发明的冠带张力控制系统中设置有由第一伺服电机和驱动辊构成的驱动组件和由第二伺服电机和张力摆臂构成的张力控制组件。控制单元通过对第二伺服电机进行扭矩控制，为张力摆臂提供稳定的扭力，进而为驱动辊至带束鼓之间的冠带提供稳定的张力。与此同时，控制单元通过对第一伺服电机进行转速控制，使得驱动辊处冠带供给的线速度与带束鼓上冠带缠绕的线速度相匹配时，进而使得张力摆臂处于平衡位置，以减小驱动辊
和带束鼓之间的冠带张力的波动。如此，本发明的冠带张力控制系统能够精确控制冠带被输送至带束鼓过程中的张力，从而能够严格控制冠带缠绕的松紧度，大大降低成品轮胎的瑕疵率。
附图说明
[0027]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0028]
图1为本发明的冠带张力控制系统的立体示意图；
[0029]
图2为本发明的冠带张力控制系统的另一角度的立体示意图；
[0030]
图3为张力摆臂处于平衡位置时，本发明的冠带张力控制系统的侧视图；
[0031]
图4为张力摆臂偏离平衡位置使得储料量增加时，本发明的冠带张力控制系统的侧视图；
[0032]
图5为张力摆臂偏离平衡位置使得储料量减少时，本发明的冠带张力控制系统的侧视图；
[0033]
图6为滑架定位于第一位置时，本发明的冠带张力控制系统的侧视图；
[0034]
图中：100-冠带；200-带束鼓；1-基板；11-滑槽；
[0035]
21-输送辊；21a-固定辊；21b-活动辊；22-滑架；23-驱动气缸；24-直线导轨组件；
[0036]
31-第一伺服电机；32-驱动辊；33-第一安装座；
[0037]
41-第二伺服电机；42-摆臂；43-转动辊；44-第二安装座；
[0038]
5-控制单元；6-检测单元；7-张力传感器。
具体实施方式
[0039]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0041]
如图1至图6所示，本发明提供了一种冠带张力控制系统，用于精确控制冠带被输送至带束鼓过程中的张力。该冠带张力控制系统包括基板1，分别设置在基板1上的传动组件、驱动组件、张力控制组件，控制单元5，以及检测单元6。下面对该冠带张力控制系统中的各部分进行详细地说明。
[0042]
基板1，其固定设置在供料架(未图示)上，对冠带张力控制系统中的其他组件起到支撑作用。
[0043]
传动组件，其包括沿冠带100的输送路径间隔设置的多个输送辊21，该多个输送辊21的旋转轴线垂直于基板1。
[0044]
驱动组件，其包括第一伺服电机31和驱动辊32。其中，第一伺服电机31通过第一安装座33固定设置于基板1上，驱动辊32连接于第一伺服电机31输出端，驱动辊32的旋转轴线垂直于基板1，且驱动辊32位于其中两个输送辊21之间。冠带100绕设于驱动辊32上，在第一伺服电机31驱动下驱动辊32旋转以驱使冠带100向前输送。由于驱动辊32与冠带100之间有
足够的摩擦力，驱动辊32后侧区域(即冠带料卷导开侧)的冠带张力无法传递至其前侧区域(即冠带输送缠绕至带束鼓侧)，即，驱动辊32起到张力隔离的作用，从而冠带料卷导开侧各种因素对冠带张力的影响不会继续向前传递。
[0045]
张力控制组件包括第二伺服电机41和张力摆臂，其中，张力摆臂包括摆臂42以及转动辊43；第二伺服电机41通过第二安装座44固定设置于基板1上；摆臂42的一端连接于第二伺服电机41的输出端，摆臂42的另一端安装有转动辊43；转动辊43位于驱动辊32与带束鼓200之间，且其转动轴线垂直于基板1；转动辊43与驱动辊32之间至少通过一个输送辊21间隔设置。张力控制组件4被配置为用于控制驱动辊32和带束鼓200之间的冠带的张力。控制单元5对第二伺服电机41进行扭矩控制，为张力摆臂提供稳定的扭力。在冠带100从转动辊43上绕过时，上述稳定的扭力对冠带100产生一个稳定的反作用力，从而为冠带100提供稳定的张力。
[0046]
在具体的应用场景中，若轮胎制造厂商要求缠绕至带束鼓上带束层物料的外周的冠带张力整体保持恒定时，控制单元5可被配置为对第二伺服电机41进行恒扭矩控制，为冠带100提供恒张力。若轮胎制造厂商要求缠绕至带束鼓上带束层物料的外周的冠带需按照其在带束层物料外周的缠绕位置分区域进行张力设定时，控制单元5可被配置为根据上述张力设定需要对第二伺服电机41的扭矩进行分阶段控制，实现稳定的张力控制。
[0047]
如图3所示，张力摆臂预设有平衡位置w，在驱动辊32处冠带供给的线速度与带束鼓200上冠带缠绕的线速度相匹配时，张力摆臂能够保持在该平衡位置w。
[0048]
如图4和图5所示，在驱动辊32处冠带供给的线速度与带束鼓200上冠带缠绕的线速度不相匹配时，两者线速度的差异，会对驱动辊32至带束鼓200之间的冠带储料量产生影响。然而，由于第二伺服电机41为张力摆臂提供的扭力是稳定的，上述冠带储料量的变化会导致张力摆臂相对于其平衡位置w在预设置摆转角度范围内顺时针或逆时针旋转一定的角度，即，使得转动辊43向上或向下移动，以适应驱动辊32至带束鼓200之间的冠带储料量的变化，从而确保驱动辊32和带束鼓200之间的冠带张力能够保持稳定。
[0049]
检测单元6被配置为用于实时检测张力摆臂相对于平衡位置w的偏转角度或者用于实时检测转动辊43相对于平衡位置w的位置偏移量。
[0050]
如图4至图5所示，在张力摆臂偏离平衡位置w时，控制单元5根据检测单元6实时检测到的张力摆臂的偏转角度或者转动辊43的位置偏移量来实时调节第一伺服电机31的转速，使得驱动辊32处冠带供料的线速度与带束鼓200处冠带缠绕的线速度相匹配，从而使得张力摆臂重新回到平衡位置w。
[0051]
在本实施例中，检测单元6可以是位移传感器或测距传感器，用于检测转动辊43的位置偏移量；检测单元6亦或是角度传感器用于检测张力摆臂的偏转角度。
[0052]
由于伺服电机具有控制精度高、响应时间快、稳定性好等特点，第一伺服电机31可以快速灵敏响应控制单元5的输出信号，及时调整第一伺服电机31的输出转速。
[0053]
以图3至图5所示的冠带100从转动辊43上方绕过的冠带缠绕方式为例，来举例说明第一伺服电机31转速的具体调节过程。
[0054]
如图4所示，在上述二者线速度的差异导致驱动辊32至带束鼓200之间的冠带的储料量增加时，张力摆臂偏离平衡位置w顺时针向上摆转一定的偏转角度α，带动转动辊43向上移动，控制单元5根据检测单元6的检测结果发出调低第一伺服电机31的转速直至张力摆
臂或转动辊43回到平衡位置w的第一控制指令。
[0055]
如图5所示，在上述二者线速度的差异导致驱动辊32至带束鼓200之间的冠带的储料量减少时，张力摆臂偏离平衡位置w逆时针向下摆转一定的偏转角度β，带动转动辊43向下移动，控制单元5根据检测单元6的检测结果发出调高第一伺服电机31的转速直至张力摆臂或转动辊43回到平衡位置w的第二控制指令。
[0056]
进一步地，基板1上对应于转动辊43移动轨迹开设通槽11，用于限制转动辊43移动的极限位置。
[0057]
进一步地，本发明的冠带张力控制系统中还设置有张力传感器7，用于实时监测冠带100在被缠绕至带束鼓过程中的张力，特别是在冠带张力设定阶段。当检测到的张力值与拟设定的张力值存在偏差时，提醒操作人员校准张力控制组件4当前所提供的恒张力是否为拟设定的张力值。
[0058]
进一步地，传动组件中的多个输送辊21包括多个固定辊21a和多个活动辊21b，其中，固定辊21a固定支承于基板1上，活动辊21b固定支承于滑架22上，滑架22平行于基板1设置，滑架22可在气缸组件的驱动下相对于基板1上下滑动而选择性地处于第一位置或第二位置。优选地，气缸组件的缸体部分与基板1固定连接，气缸组件的活塞杆与滑架22固定连接。具体地，如图6所示，在操作人员将冠带100沿输送路径引入并缠绕至冠带张力控制系统时，将滑架22置于第一位置，以方便操作人员进行冠带穿引操作。如图3至图5所示，待冠带缠绕在冠带供料装置上缠绕完毕后，滑架22在气缸组件的驱动下回到第二位置，并保持在第二位置，以便于其他组件配合完成冠带张力控制。另外，为了提高滑架22的支撑稳定性，滑架22通过直线导轨组件与基板1滑动配合。
[0059]
综上所述，本发明的冠带张力控制系统中设置有由第一伺服电机31和驱动辊32构成的驱动组件和由第二伺服电机41和张力摆臂构成的张力控制组件，控制单元5通过对第二伺服电机41进行扭矩控制，为张力摆臂提供稳定的扭力，进而为驱动辊32至带束鼓200之间的冠带100提供稳定的张力。在驱动辊32处冠带供给的线速度与带束鼓200上冠带缠绕的线速度不相匹配时，张力摆臂能够在预设摆转角度范围内顺时针或逆时针旋转一定的角度，来适应驱动辊32至带束鼓200之间的冠带储料量的变化，从而确保驱动辊32和带束鼓200之间的冠带张力能够保持稳定。与此同时，控制单元5根据检测单元6实时检测到的张力摆臂的偏转角度或者转动辊43的位置偏移量及时调节用于驱使驱动辊32旋转的第一伺服电机31的转速，，使驱动辊32处冠带供给的线速度与带束鼓200上冠带缠绕的线速度相匹配，从而使得张力摆臂能够回到平衡位置w，实现驱动辊32和带束鼓200之间的冠带张力的稳定性控制。
[0060]
如此，本发明的冠带张力控制系统通过对第一伺服电机进行转速控制，对第二伺服电机进行扭矩控制，能够精确控制冠带100被输送至带束鼓过程中的张力，并能确定张力的稳定性，从而能够严格控制冠带缠绕的松紧度，大大降低成品轮胎的瑕疵率。
[0061]
以上所述的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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