一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制装置、方法、设备和程序产品与流程

1.本发明涉及轮胎制造领域，尤其是一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制装置、方法、设备和程序产品。


背景技术：

2.在生产高品质轮胎过程中，轮胎成型机会在带束层与胎面部件间螺旋缠绕一层或多层冠带条。为保证冠带条缠绕均匀一致，在此缠绕过程需要冠带条供料架将冠带条张力保持在一个恒定范围内。为实现此要求，目前冠带条供料架已实现了缠绕部分和储料部分的张力精确控制，但对冠带条放卷部分未进行精确张力控制，在放卷过程中将冠带料卷引头至牵引电机轮，牵引电机轮将冠带条头部输送至储料部分，冠带料卷被动转动放卷，在冠带料卷转轴上设置有气动阻尼刹车盘，气动阻尼刹车盘给转轴施加固定阻尼力f1，此阻尼力f1与冠带料卷的重量f2之和与牵引电机的牵引力f0平衡：f0=f1 f2，保证冠带条的放卷张力。但在此过程中，随着冠带条的不断消耗，冠带料卷的重量逐渐减少，牵引电机的牵引力会逐步大于刹车盘阻尼力与冠带料卷的重量之和: f0-δf =f1 f2，且此δf力会不断变大。以此f0与f1 f2之间的平衡被打破并不平衡状态不断扩大。此时力的变化会对冠带条造成拉伸加剧，冠带条的宽度变窄，厚度变薄，这种对冠带条形状的影响，会延续到冠带条缠绕过程，即使后续储料和缠绕部分的张力精确控制，也难以弥补物料形状变化带来的不良影响，进而造成冠带条缠绕效果和轮胎整体品质的下降。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制装置，通过对冠带料卷的外径变化进行实时检测并通过控制器控制放卷阻尼力，形成对冠带条张力的闭环控制，对冠带条的放卷张力进行精确控制。
4.为本发明的第一个目的，采用以下技术方案予以实施：一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制装置，包括：传感器，用于检测卷筒上胎冠条的外径并转换为模拟量信号；控制器，用于接收传感器的模拟量信号、对模拟量信号进行处理形成控制信号以及将控制信号输送给控制元件；控制元件，用于根据控制信号控制阻尼器产生相应的阻尼力；阻尼器，用于给卷筒的转轴施加阻尼力。
5.作为优选，传感器为距离传感器，传感器用于检测冠带条外径与传感器测量面之间的距离值，并将该距离值转化为模拟量信号。
6.作为优选，阻尼器为气动刹车盘，阻尼器控制元件为压力比例阀，压力比例阀控制气动刹车盘上的输入气压，以此控制气动刹车盘输出的阻尼力。
7.作为优选，在压力比例阀与气动刹车盘之间设置有手动开关，并在手动开关上设
置减压阀；手动开关控制气动刹车盘与气动刹车盘连接，还是与减压阀连接。
8.作为优选，控制元件为压力比例阀，阻尼器为气动刹车盘。
9.本发明的第二个目的是提供一种轮胎成型机冠带条放卷设备，包括用于卷绕胎冠条的卷筒，卷筒上设置有转轴，转轴上设置有放卷张力控制装置，放卷张力控制装置采用所述的一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制装置。
10.本发明的第三个目的是提供一种轮胎成型机冠带条放卷张力控制方法，包括以下步骤：卷径测量：传感器检测卷筒上冠带条的外径与传感器之间的距离并将该距离值转化为模拟量信号d；信号处理：控制器接收来自传感器的模拟量信号d，并通过公式运算得到控制模拟量p，控制器把控制模拟量p输送给压力比例阀；张力控制：压力比例阀根据控制模拟量p调整气动刹车盘上的输入气压，气动刹车盘给卷筒的转轴提供相应的阻尼力，控制冠带条的张力；公式为p=p0 f（(d-d0)/(d1-d0)*(p1-p0)），公式中：d0为传感器测量卷筒为空筒时的模拟量值，d1为传感器测量卷筒为满卷时的模拟量值，p0为卷筒接近空筒时，冠带条在保持设定张力状况下，所需压力比例阀控制端模拟量值，p1为卷筒为满卷时，冠带条在保持设定张力状况下，所需压力比例阀控制端模拟量值，f为比例系数。
11.本发明的第四个目的是提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法。
12.本发明的第五个目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
13.本发明的第六个目的是提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
14.综上所述，本发明的优点是通过传感器实时检测卷筒上冠带条的外径，并将检测得到的数据输送给控制器，控制器对数据进行相应的运算，运算所得的数据输送给控制元件，从而控制阻尼器输出的阻尼力，达到f0=f1 f2的动态平衡，使得冠带条在放卷过程中的保持一定范围的恒定张力。以此来确保进入储料和缠绕部分的冠带条是形状一致的良好物料，进而保证冠带条的缠绕质量和整体轮胎的高品质。
附图说明
15.图1为张力控制装置闭环控制的示意图。
16.图2为手动与自动方式切换的示意图。
17.图3为切换方式的气动原理图。
具体实施方式
18.一种轮胎成型机冠带条放卷设备，包括用于卷绕胎冠条的卷筒，卷筒上设置有转轴，转轴上设置有放卷张力控制装置，放卷张力控制装置包括传感器，用于检测卷筒上胎冠条的外径（后续将该外径定义为卷径）并转换为模拟量信号；控制器，用于接收传感器的模拟量信号、对模拟量信号进行处理形成控制信号以及将控制信号输送给控制元件；控制元件，用于根据控制信号控制阻尼器产生相应的阻尼力；阻尼器，用于给卷筒的转轴施加阻尼力。所述的控制元件为压力比例阀，阻尼器为气动刹车盘。该装置使用时：传感器实时检测卷径，随着卷筒的被动放卷，卷径逐渐减小，传感器将检测到的数据转化为模拟量信号并输送给控制器，控制器根据预设的运算方法进行运算，运算的结果输送给控制元件，控制元件控制阻尼器输出相应的阻尼力，从而控制卷筒的转轴的转速，以达到控制冠带张力的目的。
19.为了实现上述目的，以下给出一个具体的实施例：如图1所示，在卷筒的上方设置超声波距离传感器或激光距离传感器，在卷筒的转轴上设置气动刹车盘。传感器将测量范围内检测到的物体（即胎冠条的外径）与传感器测量面之间的距离值转化为模拟量信号d，例如4-20ma模拟量信号。控制器可以采用简易控制器，控制器的输入端与传感器的输出端连接，即控制器接收来自传感器的模拟量信号d。控制器的输出端与压力比例阀的输入端连接，即控制器将处理后的信号输送给压力比例阀的输入端，使压力比例阀获得控制模拟量p。压力比例阀根据控制模拟量p控制气动刹车盘（气动刹车盘的刹车力与输入气压成正比）上输入气路的输入气压，从而控制气动刹车盘的刹车力，气动刹车盘对卷筒的转轴施加刹车力，控制转轴的转速，最终控制胎冠条的张力。
20.控制器通过以下方式对模拟量信号d进行处理得到控制模拟量p：p=p0 f（(d-d0)/(d1-d0)*(p1-p0)），式中：d0为传感器测量卷筒为空筒时的模拟量值，并将此值设定为卷径零值，d1为传感器测量卷筒为满卷时的模拟量值，并将此值设定为卷径最大值，p0为卷筒接近空筒时，冠带条在保持设定张力状况下，所需压力比例阀的控制模拟量值，并将此值设定为压力零值。
21.p1为卷筒为满卷时，冠带条在保持设定张力状况下，所需压力比例阀的控制模拟量值，并将此值设定为压力最大值。
22.f为比例系数。
23.本发明还提供一种轮胎成型机冠带条料卷放卷张力控制方法，依次通过以下步骤：卷径测量：传感器检测卷筒上冠带条的外径与传感器之间的距离并将该距离值转化为模拟量信号d；信号处理：控制器接收来自传感器的模拟量信号d，并通过公式运算得到控制模拟量p，控制器把控制模拟量p输送给压力比例阀；张力控制：压力比例阀根据控制模拟量p调整气动刹车盘上的输入气压，气动刹车盘给卷筒的转轴提供相应的阻尼力，控制冠带条的张力；重复上述步骤，直到卷筒上不再有胎冠条。
24.如图2和3所示，在上述装置的基础上，可以在压力比例阀和气动刹车盘之间设置
一个手动开关（手动切换阀），并在手动开关上连接一个减压阀。当手动开关切换到自动状态时，气动刹车盘与压力比例阀连通，使得气动刹车盘获得闭环控制。当手动开关切换到手动状态时，气动刹车盘与减压阀连通，使得气动刹车盘上获得恒定的阻尼力。
25.该装置还可设置输出空卷开关量信号输出以及输出激光/超声波传感器受污染光电报警信号。
26.综上所述，本发明的优点是通过传感器实时检测卷筒上冠带条的外径，并将检测得到的数据输送给控制器，控制器对数据进行相应的运算，运算所得的数据输送给控制元件，从而控制阻尼器输出的阻尼力，达到f0=f1 f2的动态平衡，使得冠带条在放卷过程中的保持一定范围的恒定张力。以此来确保进入储料和缠绕部分的冠带条是形状一致的良好物料，进而保证冠带条的缠绕质量和整体轮胎的高品质。