CN107791310A - 轮胎花纹自动加工***及其热切刀具温度控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种轮胎花纹自动加工***中包括温度控制装置，该温度控制装置包括：数控部件、功率调节装置和运行参数监测部件。数控部件基于运行参数监测部件所测得的热切刀具运行参数来通过功率调节装置调节对热切刀具的供电参数，从而调节热切刀具的操作温度。还公开了一种由上述温度控制装置来控制热切刀具温度的方法。通过该温度控制装置及其方法，可以实现热切刀具以恒温进行加工。

Description

轮胎花纹自动加工***及其热切刀具温度控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种轮胎花纹自动加工***，，该轮胎花纹自动加工***可用于新轮胎花纹的设计开发、旧轮胎翻新的多种应用场合。本发明进一步涉及该轮胎花纹自动加工***的热切刀具温度的控制方法和***。

背景技术

轮胎花纹对于发挥轮胎的牵引、制动、转弯、排水及噪音等性能起着重要的作用，其影响汽车运行时的噪声、平稳性等指标。随着对汽车舒适性要求的不断提高，对轮胎花纹的更新也越来越频繁，对新的花纹的开发需求日益增加。

此外，最近轮胎行业中还兴起了一种“轮胎时装化”的概念。在保证轮胎的运行性能的前提下，还要求提高轮胎花纹的美观度和时尚性。这对轮胎花纹的更新速度也提出了更高的要求。为了能够适应行业内对轮胎更新能力日益提高的要求，对轮胎生产厂家的轮胎花纹设计和生产能力也提出了更高的要求。

目前，轮胎花纹的设计开发流程主要如下：首先由设计人员设计出新的轮胎花纹样式；根据新设计出的花纹，对轮胎进行手工雕刻，生产出试验样品；对试验样品进行试验，收集相关的性能数据；在试验数据达到目标要求的情况下，按照设计花纹来制造模具；最后，将制造好的轮胎模具投入轮胎生产。

传统的轮胎花纹设计流程工序多、周期长，无法适应日益频繁的轮胎花纹更新需求。特别是其中的手工雕刻工序，这是造成轮胎花纹设计周期长的主要原因之一，而且，手工雕刻还容易产生尺寸误差，加工出的轮胎花纹的尺寸精度得不到有效控制，会对试验结果的有效性产生较大影响，甚至会产生错误的试验数据。因此，传统的轮胎花纹的设计速度受到很大的制约。

而且，在轮胎翻新中、尤其是在对巨型轮胎进行翻新时，目前通常的手段是由人工进行加工。同样地，人工加工的效率低、加工精度也无法得到保证。

此外，在轮胎加工过程中，有时会涉及对轮胎花纹的热切加工。在热切加工中，需要将热切刀具设置在合适的热切温度下，并且在热切过程中，要求热切刀具保持恒定的热切温度。如何选择合适的热切温度以及如何确保热切温度保持恒定，这些都是亟待解决的问题。

因此，在轮胎生产领域中，需要一种能够提高轮胎花纹加工精度、缩短轮胎花纹设计周期等的轮胎花纹加工***，并且该轮胎花纹自动加工***允许根据不同的轮胎选择最适合的热切加工温度，并且在热切加工过程中能够保持加工温度恒定。

发明内容

本发明是为了解决以上所述的现有技术所存在的问题而作出的。本发明的目的是提供一种轮胎花纹自动加工***，该***能够是热切加工过程中热切刀具的操作温度保持恒定。并且进一步地，该***能够以合适的操作温度来进行热切加工。

在该轮胎花纹自动加工***中包括热切刀具的温度控制装置，该温度控制装置包括：数控部件；功率调节装置，该功率调节装置与数控部件相连接，从数控部件接收控制信号，并根据控制信号调节对热切刀具的供电参数；以及运行参数监测部件，该运行参数监测设备监测热切刀具的运行参数，并将监测到的运行参数发送给数控部件。

通过该温度控制装置，可以准确且高效地调节热切刀具的温度，从而确保热切刀具以合适的温度、例如恒定温度来进行热切加工。

在一种具体的结构中，功率调节装置可包括：功率调节部件，功率调节部件与数控部件相连接，从数控部件接收控制信号；以及变压器，变压器与功率调节部件相连，使功率调节部件能够对变压器进行操作，改变变压器输出的电压，且变压器向热切刀具供应电压。

具体来说，功率调节部件可以包括温度监测部件和/或电压/电流监测部件，相应地，运行参数可包括热切刀具的操作温度和/或热切刀具的操作电压与操作电流的比值。

或者，功率调节装置为可调节脉冲放电装置，可调节脉冲放电装置与数控部件相连接，接受来自数控部件的控制信号，并依据控制信号调节提供给热切刀具的电流的频率和脉宽中的至少一种。这样，通过调节电流频率和脉宽来间接地调节热切刀具的温度。

进一步地，温度监测部件为红外热成像仪、热电偶或热电阻，电压/电流监测部件则可为电压/电流变送器或电压电流传感器。

本发明的轮胎花纹自动加工***包括如上的温度控制装置。其中，数控部件和功率调节部件中的至少一个可集成在轮胎花纹自动加工***的控制单元中。

本发明还涉及使用上述控制装置来控制热切刀具的温度的方法，该方法包括如下步骤：a.选择热切刀具的设定运行参数；b.在进行热切加工的过程中，由运行参数监测部件监测热切刀具的实际运行参数；c.将实际运行参数与设定运行参数比较；以及d.根据步骤c中的比较结果，由数控部件控制通过功率调节装置来调节对热切刀具的供电参数。

其中，上述步骤a可进一步包括如下步骤：e.将热切刀具切换到手动模式；以及f.为热切刀具设定一个操作温度，然后进行切割实验，若切割实验表明该操作温度不合适，则重新选择操作温度，并再次进行切割实验，而若切割实验表明该操作温度合适，则将热切刀具在此操作温度下的运行参数作为设定运行参数，并将该设定运行参数记录到数控部件中。

而在步骤d中：若实际操作参数大于设定操作参数，则数控部件向功率调节装置输出使热切刀具的供电参数减小的信号，并通过功率调节装置使热切刀具的供电参数减小，直至实际操作参数等于设定操作参数；若实际操作参数小于设定操作参数，则数控部件向功率调节部件输出使热切刀具的供电参数增大的信号，并通过功率调节部件使热切刀具的供电参数增大，直至实际操作参数等于设定操作参数；若实际操作参数等于设定操作参数，数控部件不动作。

关于对热切刀具的操作参数的调节，可以通过功率调节部件和变压器的组合来实现，其中调节变压器对热切刀具的的输出电压。

或者，可以通过设置可调节脉冲放电装置的来实现热切刀具的操作参数的调节，其中调节脉冲放电装置依据控制信号调节提供给热切刀具的电流的频率和脉宽中的至少一种。

其中，以上所述的设定运行参数和实际运行参数可以是热切刀具的操作温度，也可以是热切刀具运行时电压和电流的比值，该比值与热切刀具的操作温度相对应。

通过上述轮胎花纹自动加工***的热切刀具的温度控制装置以及由该控制装置所实施的温度控制方法，可以在进行热切加工的过程中保持热切刀具的温度恒定，并且还进一步地使热切刀具能够以合适的操作温度进行热切加工。

附图说明

图1示出了本发明的轮胎花纹自动加工***的正视图。

图2是图1所示轮胎花纹自动加工***的俯视图。

图3示出了轮胎花纹自动加工***的热切刀具温度控制装置的示意性结构框图。

图4～6示出了本发明的热切刀具温度控制方法的第一实施例的流程图，图4示出的是该方法的总体流程，图5示出了该方法的设定合适的操作温度的步骤的具体流程，而图6则示出了控制热切刀具处于恒温的步骤的具体流程。

图7和8示出了本发明的热切刀具温度控制方法的第二实施例的流程图，其中，图7示出了该方法的设定合适的操作温度的步骤的具体流程，而图8则示出了控制热切刀具处于恒温的步骤的具体流程。。

具体实施方式

<第一实施例>

图1示出了本发明的第一实施例的轮胎花纹自动加工***1。该轮胎花纹自动加工***1包括加工组件10和轮胎支座30，加工组件10可沿至少一个方向运动地安装在龙门结构50上。轮胎花纹自动加工***1还包括可通过有线或无线的方式对加工组件10和轮胎支座30的动作进行控制的控制单元40。

加工组件10包括滑枕11，该滑枕11安装在龙门结构50的横梁51上，并可沿水平方向X在横梁51上滑动，从而在水平方向上靠近或远离安装在轮胎支座30上的轮胎。在滑枕11上连接有可沿竖直方向Z运动的立柱12，从而立柱12可在竖直方向上靠近或远离轮胎。在立柱12的下端设置有主轴加工单元13，该主轴加工单元13较佳地可绕旋转轴线B旋转。

龙门结构50还包括至少两个固定立柱52，以支承横梁51。

在图1所示的结构中，轮胎支座30支承水平放置的轮胎。并且，该轮胎支座30可使轮胎绕旋转轴线C，如图2中的俯视图所示的。当然，也可将加工组件10设置成使主轴加工单元13能够沿着轮胎的周向运动，其效果与轮胎绕轴线C旋转相同。

在以上公开的轮胎花纹自动加工***1的结构中包括一个加工组件10，可以根据不同的加工需要在该加工组件10可替换地安装各种主轴加工单元13，例如铣削加工单元、热切加工单元等。不过该轮胎花纹自动加工***1也可包括多个加工组件10，这些加工组件10上分别设置不同的主轴加工单元13，用于进行不同类型的加工操作，例如可以包括两个加工组件10，其中一个加工组件10上设置铣削加工单元，另一个加工组件10上设置热切加工单元。

图3示出了本发明的轮胎花纹自动加工***1中的用来控制热切加工单元上的热切刀具的温度的各部件的示意性结构框图。如图3所示，轮胎花纹自动加工***1的热切刀具温度控制装置包括数控部件41，该数控部件41与功率调节部件42相连，例如可通过有线或无线的方式相连接，从而数控部件41能够向功率调节部件42发送调节信号。进而，功率调节部件42与变压器43相连接，该连接方式同样可以是有线的或无线的，从而允许功率调节部件42对变压器43进行操作。变压器43向安装在主轴加工单元13上的热切刀具14供应电力，并且该变压器43输出的电压可调节，如将在以下详细公开的。该变压器43的一种具体形式为脉冲变压器，也可以是其它类型电压调节装置，例如晶闸管调压器等。

在本发明中，数控部件41和功率调节部件42可设置在控制单元40中，或者也可分开设置。

热切刀具温度控制装置中还包括温度检测部件44，该温度检测部件44的具体形式可以例如是红外热成像仪、热电偶、热电阻等。该温度检测部件44可设置在热切刀具14附近，以检测热切刀具14的运行温度。并且，该温度检测部件44可通过有线或无线的方式与数控部件41相通讯，将检测到的热切刀具14的温度信息传递给数控部件41。

此外，作为对功率调节部件42和变压器43的替代方案，也可设置可调节脉冲放电装置(未示出)，该可调节脉冲放电装置与数控部件41相连接，接收来自数控部件41的控制信号。根据该控制信号，可调节脉冲放电装置可调节供应给热切刀具的电流的放电频率和/或脉宽，即，通过控制热切刀具的供电参数来控制其温度。

下面将描述本发明的热切刀具温度控制方法。

如图4所示，该本发明的热切刀具14温度控制方法总体上可分为两个部分。首先，在步骤100中，为热切刀具14设定合适的操作温度，然后，在步骤200中，对操作过程中的热切刀具14进行控制，以使其处于恒温状态。

图5示出了设定操作温度的具体步骤。首先，在步骤110中，在热切刀具14已被安装到主轴加工单元13上的状态下，将热切刀具14的工作模式切换到手动模式。接着，在步骤120中，为热切刀具14设置一个操作温度，然后进行切割实验，以判定该操作温度是否合适。若实验结果表明该操作温度不合适，则在步骤130中调整热切刀具14的操作温度，再返回到步骤120再次进行切割实验。若实验结果表明该操作温度是合适的，则在步骤140中将该操作温度作为设定温度T1记录下来，例如将该设定温度T1记录到数控部件41中的参数表中。该设定温度T1可以是在步骤120和130中进行温度设置时由操作人员直接读取的，也可以是由温度检测部件44检测并传输给数控部件41。

接着，图6示出了在进行热切加工时对热切刀具14的操作温度进行控制以保持该操作温度恒定的方法。如图6所示，在设定好操作温度之后，在步骤210中将热切刀具14的工作模式切换到自动模式，以进行轮胎花纹的热切。然后，在步骤220中，对热切过程中的热切刀具14的实际温度T2进行测量。其中，对实际温度T2的测量是在步骤230中，将所测得的热切刀具14实际温度T2与设定温度T1进行比较。该比较可以由数控部件41来进行。

若比较的结果是实际温度T2大于设定温度T1，则数控部件41向功率调节部件42输出有关电压值减小的信号(步骤240)。在接到有关电压值减小的信号之后，功率调节部件42动作，例如其晶闸管开度减小，从而使变压器43输出的电压值减小(步骤250)，直到热切刀具14的实际温度T2与设定温度T1相同(步骤280)。

若比较的结果是实际温度T2小于设定温度T1，则数控部件41向功率调节部件42输出有关电压值增大的信号(步骤260)。在接到有关电压值增大的信号之后，功率调节部件42动作，例如其晶闸管开度增大，从而使变压器43输出的电压值增大(步骤270)，直到热切刀具14的实际温度T2与设定温度T1相同(步骤280)。

而若比较的结果是实际温度T2与设定温度T1相等，则数控部件41不进行任何动作，该温度控制方法直接进入步骤280。

替代地，在上述调节温度的步骤，当用可调节脉冲放电装置来替代功率调节部件和变压器而作为功率调节装置时，通过控制向热切刀具14的供电频率和脉宽来调节对该热切刀具14的供电参数，由此进而控制热切刀具的温度。

在以上所描述的方法中，所提到的设定温度T1和实际温度T2可以具体地指热切刀具14的高点温度。

此外，在以上方法中，设定合适的操作温度的步骤是手动进行的，但也有可能半自动或自动进行设置。例如，在步骤120中，由操作人员来判定热切温度是否合适，然后可由数控部件41以预定的调节量来自动调整热切工具14的操作温度。甚至，还可由数控部件41来自动判断热切温度是否合适，这可通过在数控部件41中预先输入加工标准参数来实现。这些加工参数例如可包括轮胎花纹深度、宽度、光滑度等。

<第二实施例>

下面将对本发明的第二实施例进行描述。该第二实施例涉及对热切刀具14的操作温度的另一种控制方法，该控制方法可以是对第一实施例中的控制方法的替代，也可以是附加的控制方法。总体来说，在第二实施例中，是基于热切刀具14操作时的电压和电流值来实现对热切刀具的操作温度的间接控制，相应地，在第二实施例中，用电压/电流检测部件来替代第一实施例中的温度检测部件，或者也可以在温度检测部件的基础上再额外设置电压/电流检测部件。

第二实施例的方法也包括操作温度设定的步骤和操作温度控制的步骤。如图7所示，在进行操作温度的设定时，在步骤110’中将热切刀具14的工作模式切换为手动模式，然后在步骤120’中为热切刀具14设置一个操作温度，然后进行切割实验，以判定该操作温度是否合适。若实验结果表明该操作温度不合适，则在步骤130’中调整热切刀具14的操作温度，再返回到步骤120’再次进行切割实验。若实验结果表明该操作温度是合适的，则在步骤140’中对此时热切刀具14中的电压U1和电流I1进行测量，并由例如数控部件41记录下所测得的电压U1和电流I1，数控部件41将电压U1和电流I1的比值作为设定比值X1记录下来。

然后，如图8所示，在设定好操作温度之后，在步骤210’中将热切刀具14的工作模式切换到自动模式，以进行轮胎花纹的热切。然后，在步骤220’中，对热切过程中的热切刀具14上的实际电压U2和实际电流I2进行测量，并获得实际电压U2和实际电流I2的比值，作为实际比值X2。其中，可通过电压/电流变送器、电压/电流传感器等测量部件来进行对电压和电流的测量，而电压和电流的比值的计算和存储可由数控部件41来完成。接着，在步骤230’中，将所获得的实际比值X2与设定比值X1进行比较。该比较也可以由数控部件41来进行。

若比较的结果是实际比值X2大于设定比值X1，则数控部件41向功率调节部件42输出有关电压值减小的信号(步骤240’)。在接到有关电压值减小的信号之后，功率调节部件42的晶闸管开度减小，进而使变压器43输出的电压值减小(步骤250’)，直到热切刀具14的实际比值X2与设定比值X1相同(步骤280’)。

若比较的结果是实际比值X2小于设定比值X1，则数控部件41向功率调节部件42输出有关电压值增大的信号(步骤260’)。在接到有关电压值增大的信号之后，功率调节部件42的晶闸管开度增大，进而使变压器43输出的电压值增大(步骤270’)，直到热切刀具14的实际比值X2与设定比值X1相同(步骤280’)。

而若比较的结果是实际比值X2与设定比值X1相等，则数控部件41不进行任何动作，该温度控制方法直接进入步骤280’。

可以看到，在第二实施例中，通过检测热切刀具14的电压和电流值来实现对热切刀具14的温度控制，具体是通过监测热切刀具14的电压和电流之间的比值，来实现对热切刀具14的温度控制，以保持热切刀具14恒温。此时，以电压/电流变送器或电压/电流传感器作为热切刀具14运行参数监测部件。

进一步地，可以同时使用热切刀具14的操作温度和热切刀具14的操作电压和电流来作为控制参数，例如，可以将操作温度作为主要控制参数，将操作电压和电流作为辅助控制参数，等等。

Claims (13)

1.一种热切刀具的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置包括：

数控部件；

功率调节装置，所述功率调节装置与所述数控部件相连接，从所述数控部件接收控制信号，并根据所述控制信号调节对所述热切刀具的供电参数；以及

运行参数监测部件，所述运行参数监测设备监测所述热切刀具的运行参数，并将监测到的运行参数发送给所述数控部件。

2.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述功率调节装置包括：

功率调节部件，所述功率调节部件与所述数控部件相连接，从所述数控部件接收控制信号；以及

变压器，所述变压器与所述功率调节部件相连，使所述功率调节部件能够对所述变压器进行操作，改变所述变压器输出的电压，且所述变压器向所述热切刀具供应电压。

3.如权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述功率调节部件包括温度监测部件和/或电压/电流监测部件，而所述运行参数包括所述热切刀具的操作温度和/或所述热切刀具的操作电压与操作电流的比值。

4.如权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述功率调节装置为可调节脉冲放电装置，所述可调节脉冲放电装置与所述数控部件相连接，接收来自所述数控部件的控制信号，并依据所述控制信号调节提供给所述热切刀具的电流的频率和脉宽中的至少一种。

5.如权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度监测部件为红外热成像仪、热电偶或热电阻，所述电压/电流监测部件为电压/电流变送器或电压/电流传感器。

6.一种轮胎花纹自动加工***，其特征在于，所述轮胎花纹自动加工***包括：

轮胎支座，所述轮胎支座用于固定所要加工的轮胎；

加工组件，所述加工组件包括立柱和安装在所述立柱上的主轴加工单元，其中，所述主轴加工单元和所述轮胎支座能够沿至少一个方向彼此靠近或远离地相对运动，和/或所述主轴加工单元和所述轮胎支座上的所述轮胎能够沿着所述轮胎的周向彼此相对运动；

控制单元，所述控制单元控制所述轮胎支座和所述加工组件的动作；以及

如权利要求1～5中任一项所述的温度控制装置。

7.如权利要求6所述的轮胎花纹自动加工***，其特征在于，所述数控部件和所述功率调节部件中的至少一个集成在所述控制单元中。

8.一种利用如权利要求1所述的控制装置来控制热切刀具的温度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a.确定所述热切刀具的设定运行参数；

b.在进行热切加工的过程中，由所述运行参数监测部件监测所述热切刀具的实际运行参数；

c.将所述实际运行参数与所述设定运行参数比较；以及

d.根据步骤c中的比较结果，由所述数控部件控制通过所述功率调节装置来调节对所述热切刀具的供电参数。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤a进一步包括如下步骤：

e.将所述热切刀具切换到手动模式；以及

f.为所述热切刀具设定一个操作温度，然后进行切割实验，若切割实验表明所述操作温度不合适，则重新选择所述操作温度，并再次进行切割实验，而若切割实验表明所述操作温度合适，则将所述热切刀具在此操作温度下的运行参数作为所述设定运行参数，并将所述设定运行参数记录到所述数控部件中。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤d中：

若所述实际操作参数大于所述设定运行参数，则所述数控部件向所述功率调节装置输出使对所述热切刀具的供电参数减小的信号，并通过所述功率调节装置使对所述热切刀具的供电参数减小，直至所述实际运行参数等于所述设定运行参数；

若所述实际运行参数小于所述设定操作参数，则所述数控部件向所述功率调节部件输出使对所述热切刀具的供电参数增大的信号，并通过所述功率调节部件使对所述热切刀具的供电参数增大，直至所述实际运行参数等于所述设定运行参数；

若所述实际运行参数等于所述设定运行参数，所述数控部件不动作。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述功率调节装置包括：

功率调节部件，所述功率调节部件与所述数控部件相连接，从所述数控部件接收控制信号；以及

变压器，所述变压器与所述功率调节部件相连，使所述功率调节部件能够对所述变压器进行操作，改变所述变压器输出的电压，且所述变压器向所述热切刀具供应电压；

以及，在所述方法的所述步骤d中，调节由所述变压器的供应给所述热切刀具的输出电压。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述功率调节装置为可调节脉冲放电装置，所述可调节脉冲放电装置与所述数控部件相连接，接受来自所述数控部件的控制信号；以及，在所述方法的所述步骤d中，由所述调节脉冲放电装置依据所述控制信号调节提供给所述热切刀具的电流的频率和脉宽中的至少一种。

13.如权利要求8～12中任一项所述的方法，其特征在于，所述设定运行参数是所述热切刀具的设定操作温度，所述实际运行参数是所述热切刀具的实际操作温度；和/或所述设定运行参数是所述热切刀具的操作电压和操作电流的设定比值，所述实际运行参数是所述热切刀具的操作电压和操作电流的实际比值。