專利名稱:輪胎胎面纏繞控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及輪胎技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種輪胎胎面纏繞控制方法。
背景技術(shù):
胎面纏繞作為輪胎成型的技術(shù)己經(jīng)具有悠久的歷史,但是在輪胎胎面的纏 繞過程中卻很少對其纏繞效果進(jìn)行模擬仿真,這就難以控制胎面的纏繞過程, 容易影響輪胎質(zhì)量。為了較好地控制輪胎質(zhì)量,目前使用的較多的是利用在機(jī) 器上的測厚裝置,檢測纏繞厚度,到達(dá)厚度后機(jī)頭就往后行走,從而對輪胎胎 面的纏繞進(jìn)行控制,但是這種方式的缺點(diǎn)是由于需要檢測厚度,并根據(jù)厚度 決定機(jī)頭的行走速度,這樣對測厚裝置的精度及穩(wěn)定性要求很高;同時(shí)為了找 到測厚基準(zhǔn),需要對胎坯進(jìn)行掃描,耗時(shí)且精度不夠,使得其纏繞效果不穩(wěn)定, 機(jī)器維修率也高。而目前對于纏繞效果的模擬仿真, 一般都只能實(shí)現(xiàn)在x軸上 對纏繞機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié),而無法實(shí)現(xiàn)在其它兩個(gè)坐標(biāo)軸上的調(diào)節(jié),因此纏繞 效果的模擬仿真還有待開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種輪胎胎面纏繞方法,該 方法很好地實(shí)現(xiàn)了對胎面纏繞過程的模擬仿真,同時(shí)對纏繞機(jī)機(jī)頭行走的軌跡 和速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,大大提高了輪胎的胎面纏繞質(zhì)量。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種輪胎胎面纏繞控制方法,包括以下步
驟;
(1) 工控機(jī)模擬仿真在胎面螺疊過程中膠片的變形;
(2) 根據(jù)膠片變形后的形態(tài)以及設(shè)定的胎面效果形態(tài),工控機(jī)模擬仿真 螺疊過程中胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,并得到各膠片之間的螺距;
(3) 根據(jù)設(shè)計(jì)好的胎坯面形態(tài),工控機(jī)計(jì)算好纏繞機(jī)在胎面各圈弧線段的虛擬圓心坐標(biāo)及半徑,然后將這些數(shù)據(jù)輸送給PLC;
(4) 根據(jù)得到的各膠片之間的螺距,工控機(jī)分別對胎面弧線段各圈與弧度的對應(yīng)關(guān)系參數(shù)、胎面直線段各圈與橫坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系參數(shù)以及對應(yīng)的理論速度進(jìn)行計(jì)算,然后將形成的數(shù)據(jù)表輸送給PLC;
(5) PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表對纏繞機(jī)各圈的理論速度進(jìn)行調(diào)整,得到對應(yīng)的實(shí)時(shí)速度;
(6) PLC根據(jù)纏繞機(jī)各圈的虛擬圓心坐標(biāo)、半徑及實(shí)時(shí)速度,計(jì)算得出纏繞機(jī)在砂z三軸對應(yīng)的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù);然后根據(jù)得到的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制纏繞機(jī)進(jìn)行胎面纏繞。
以上所述步驟(1)具體為
按照設(shè)定的寬度,先將各膠片細(xì)分成多個(gè)等份;然后將各膠片進(jìn)行螺疊,相鄰兩個(gè)膠片之間產(chǎn)生變形;工控機(jī)模擬仿真兩個(gè)膠片之間的變形情況,觀察此胎面的纏繞效果;此過程中,細(xì)分后的膠片每等份的寬度越細(xì),模擬的精度也就越高。
所述步驟(2)具體為-
(2-1)按照設(shè)計(jì)的胎面形狀,采用積分法從右到左計(jì)算胎面的面積,計(jì)算時(shí)為每往左移0.1 1毫米累加一次;
(2-2)當(dāng)累積的胎面面積等于膠片面積的1/3 2/3時(shí),在胎面的累積起點(diǎn)處對應(yīng)放置第一片膠片;
(2-3)將已累積的胎面面積清零,除去被膠片覆蓋的胎面面積,從胎面右邊開始重新累積計(jì)算胎面面積,當(dāng)累積的胎面面積等于膠片面積的一半時(shí),在胎面的累積起點(diǎn)處對應(yīng)放置下一片膠片;
(2-4)按照從右到左的順序,重復(fù)步驟(2-3),直至此胎面的膠片螺疊結(jié)束,最后得到螺疊過程中胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,同時(shí)得到各膠片之間的螺距。
步驟(4)中所述胎面弧線段各圈的弧度通過公式
c = wa + Z
計(jì)算得到,其中c為弧度,"為圈數(shù),"為斜率,6為截距;式中"=(c2 — q) / 02 — "0 , 6 = c2 — " ,Cl為本次起始圈對應(yīng)的
弧度,Q為下一起始圈對應(yīng)的弧度,",為本次起始圈值,"2為下一起始圈值;然后形成圈數(shù)-弧度對應(yīng)數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表中同一圈的數(shù)據(jù)組均包括該圈的起始圈數(shù)、斜率、截距和纏繞機(jī)理論速度,且同一圈內(nèi)的圈數(shù)"的取值范圍為本組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)與下一組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)之間;所述胎面直線段各圈的橫坐標(biāo)通過公式
x = wa + Z
計(jì)算得到,其中x為胎面直線段的橫坐標(biāo);
式中,"=02—^)/("2—%), 6 = x2—^為本次起始圈對應(yīng)
的橫坐標(biāo),X2為下一起始圈對應(yīng)的弧度,",為本次起始圈值,"2為下一起始圈
值;
然后形成圈數(shù)-橫坐標(biāo)對應(yīng)數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表中同一圈的數(shù)據(jù)組均包括該圈的起始圈數(shù)、斜率、截距和纏繞機(jī)理論速度,且同一圈內(nèi)的圈數(shù)"的取值范圍為本組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)與下一組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)之間。
所述步驟(5)中PLC對胎面弧線段的纏繞機(jī)理論速度的調(diào)整具體為
PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表上各圈理論速度以及實(shí)時(shí)的弧度差計(jì)算纏繞機(jī)機(jī)頭在z軸上的速度Ap,然后根據(jù)砂z三軸的速度匹配方程
AZ = i 'sin, AF = i -cos o>Ap分別計(jì)算得到纏繞機(jī)在x軸的速度AX和_y軸的速度AF 。
所述步驟(6)中PLC對纏繞機(jī)在胎面弧線段各圈的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算具體為
根據(jù)工控機(jī)設(shè)定的胎面弧線段的半徑R及其虛擬圓心坐標(biāo)(X。, Y。), PLC根據(jù)圓弧方程
分別計(jì)算纏繞機(jī)在胎面弧線段上各運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)的橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)Y,其中a為纏繞機(jī)機(jī)頭方向與水平方向的夾角。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果
1、本發(fā)明在運(yùn)動(dòng)軌跡和纏繞速度上均實(shí)現(xiàn)了 xj;z三軸的實(shí)時(shí)配合,使得纏繞機(jī)機(jī)頭時(shí)刻都與胎坯保持良好的垂直度,對膠條與胎坯的緊密粘合以及排掉空氣有很大的好處。
2、 本發(fā)明通過對各膠片進(jìn)行多等份細(xì)分,為膠片螺疊過程的模擬仿真提供了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的準(zhǔn)備;而膠片螺疊形成胎面的面積采用積分算法,胎面累積的匹配面積為單個(gè)膠片面積的一半,使得膠片的排列為漸變式,因此不會(huì)出現(xiàn)螺距突變的現(xiàn)象,使得纏繞后胎面的表面平滑度好,從而也提高了輪胎的硫化效果;同時(shí),由于膠片螺疊過程采用的是面積匹配的方法,所以各膠片的累積面積與胎面的設(shè)計(jì)面積相等,這就保證了使用的膠量與設(shè)計(jì)的膠量相差較小。
3、 本發(fā)明通過模擬仿真膠片的螺疊過程后將形成的數(shù)據(jù)表輸送給PLC,實(shí)現(xiàn)PLC對纏繞機(jī)速度的實(shí)時(shí)調(diào)整,并將仿真效果轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)效果,提高了纏繞機(jī)的纏繞精度。
圖1是本發(fā)明的纏繞機(jī)機(jī)頭在胎面的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。
圖2是圖1中纏繞機(jī)機(jī)頭位于胎面弧線段的軌跡坐標(biāo)計(jì)算示意圖。
圖3是本發(fā)明中膠片螺疊變形前的結(jié)構(gòu)仿真示意圖。
圖4是本發(fā)明中膠片螺疊變形后的結(jié)構(gòu)仿真示意圖。
圖5是本發(fā)明中膠片螺疊成胎面的結(jié)構(gòu)仿真示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖,對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例
本實(shí)施例一種輪胎胎面纏繞控制方法,包括以下步驟;
(1) 工控機(jī)模擬仿真在胎面螺疊過程中膠片的變形;
(2) 根據(jù)膠片變形后的形態(tài)以及設(shè)定的胎面效果形態(tài),工控機(jī)模擬仿真螺疊過程中胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,并得到各膠片之間的螺距;
(3) 根據(jù)設(shè)計(jì)好的胎坯面形態(tài),工控機(jī)計(jì)算好纏繞機(jī)在胎面各圈弧線段的虛擬圓心坐標(biāo)及半徑,然后將這些數(shù)據(jù)輸送給PLC;
(4) 根據(jù)得到的各膠片之間的螺距,工控機(jī)分別對胎面弧線段各圈與弧度的對應(yīng)關(guān)系參數(shù)、胎面直線段各圈與橫坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系參數(shù)以及對應(yīng)的理論速度進(jìn)行計(jì)算,然后將形成的數(shù)據(jù)表輸送給PLC;
(5) PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表對纏繞機(jī)各圈的理論速度進(jìn)行調(diào)整,得到對應(yīng)的實(shí)時(shí)速度;
(6) PLC根據(jù)纏繞機(jī)各圈的虛擬圓心坐標(biāo)、半徑及實(shí)時(shí)速度,計(jì)算得出
纏繞機(jī)在A^三軸對應(yīng)的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù),纏繞機(jī)在胎面的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示,
圖中虛線4為機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)線5為胎面;;然后根據(jù)得到的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制纏繞機(jī)進(jìn)行胎面纏繞。以上步驟(1)具體為-
按照設(shè)定的寬度,先將各膠片細(xì)分成多個(gè)等份;然后將各膠片進(jìn)行螺疊,相鄰兩個(gè)膠片之間產(chǎn)生變形,其變形前后的膠片形態(tài)如圖3和圖4所示 ;工控機(jī)模擬仿真兩個(gè)膠片之間的變形情況,觀察此胎面的纏繞效果;此過程中,細(xì)分后的膠片每等份的寬度越細(xì),模擬的精度也就越高。如圖5所示,步驟(2)具體為
(2-1)按照設(shè)計(jì)的胎面形狀,采用積分法從右到左計(jì)算胎面3的面積,計(jì)算時(shí)為每往左移0.1 1毫米累加一次;
(2-2)當(dāng)累積的胎面面積7等于膠片面積的1/3 2/3時(shí),在胎面的累積起點(diǎn)處對應(yīng)放置第一片膠片1;
(2-3)將己累積的胎面面積清零,除去被膠片覆蓋的胎面面積,從胎面右邊開始重新累積計(jì)算胎面面積,當(dāng)累積的胎面面積6等于膠片面積的一半時(shí),在胎面的累積起點(diǎn)處對應(yīng)放置下一片膠片2;
(2-4)按照從右到左的順序,重復(fù)步驟(2-3),直至此胎面的膠片螺疊結(jié)束,最后得到螺疊過程中胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,同時(shí)得到各膠片之間的螺距。
步驟(4)中胎面弧線段各圈的弧度通過公式
c = wa + Z>
計(jì)算得到,其中C為弧度,"為圈數(shù),"為斜率,6為截距;
式中"=02—&)/(>22—A), 6=C2—q為本次起始圈對應(yīng)的弧度,Q為下一起始圈對應(yīng)的弧度,m為本次起始圈值,"2為下一起始圈值;然后形成圈數(shù)-弧度對應(yīng)數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表中同一圈的數(shù)據(jù)組均包括該圈的起始圈數(shù)、斜率、截距和纏繞機(jī)理論速度,且同一圈內(nèi)的圈數(shù)"的取值范圍為本組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)與下一組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)之間,-胎面直線段各圈的橫坐標(biāo)通過公式
<formula>formula see original document page 10</formula>
計(jì)算得到,其中x為胎面直線段的橫坐標(biāo);
式中<formula>formula see original document page 10</formula>為本次起始圈對應(yīng)
的橫坐標(biāo),JC2為下一起始圈對應(yīng)的弧度,m為本次起始圈值,《2為下一起始圈值;
然后形成圈數(shù)-橫坐標(biāo)對應(yīng)數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表中同一圈的數(shù)據(jù)組均包括該圈的起始圈數(shù)、斜率、截距和纏繞機(jī)理論速度,且同一圈內(nèi)的圈數(shù)n的取值范圍為本組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)與下一組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)之間。
步驟(5)中PLC對胎面弧線段的纏繞機(jī)理論速度的調(diào)整具體為-
PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表上各圈理論速度以及實(shí)時(shí)的弧度差計(jì)算纏繞機(jī)機(jī)頭在z軸上的速度A; ,然后根據(jù);q^三軸的速度匹配方程<formula>formula see original document page 10</formula>分別計(jì)算得到纏繞機(jī)在義軸的速度AX和;;軸的速度AF 。
步驟(6)中PLC對纏繞機(jī)在胎面弧線段各圈的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算具體
為
如圖2所示,根據(jù)工控機(jī)設(shè)定的胎面弧線段的半徑R及其虛擬圓心坐標(biāo)(Xo, Yo), PLC根據(jù)圓弧方程<formula>formula see original document page 10</formula>分別計(jì)算纏繞機(jī)在胎面弧線段上各運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)的橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)Y,其中"為纏繞機(jī)機(jī)頭方向與水平方向的夾角。
如上所述,便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明,上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍;即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾,都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、輪胎胎面纏繞控制方法,其特征在于,包括以下步驟(1)工控機(jī)模擬仿真在胎面螺疊過程中膠片的變形;(2)根據(jù)膠片變形后的形態(tài)以及設(shè)定的胎面效果形態(tài),工控機(jī)模擬仿真螺疊過程中胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,并得到各膠片之間的螺距;(3)根據(jù)設(shè)計(jì)好的胎坯面形態(tài),工控機(jī)計(jì)算好纏繞機(jī)在胎面各圈弧線段的虛擬圓心坐標(biāo)及半徑,然后將這些數(shù)據(jù)輸送給PLC;(4)根據(jù)得到的各膠片之間的螺距,工控機(jī)分別對胎面弧線段各圈與弧度的對應(yīng)關(guān)系參數(shù)、胎面直線段各圈與橫坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系參數(shù)以及對應(yīng)的理論速度進(jìn)行計(jì)算,然后將形成的數(shù)據(jù)表輸送給PLC;(5)PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表對纏繞機(jī)各圈的理論速度進(jìn)行調(diào)整,得到對應(yīng)的實(shí)時(shí)速度;(6)PLC根據(jù)纏繞機(jī)各圈的虛擬圓心坐標(biāo)、半徑及實(shí)時(shí)速度,計(jì)算得出纏繞機(jī)在xyz三軸對應(yīng)的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù);然后根據(jù)得到的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制纏繞機(jī)進(jìn)行胎面纏繞。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法,其特征在于,所述步 驟(l)具體為-按照設(shè)定的寬度,先將各膠片細(xì)分成多個(gè)等份;然后將各膠片進(jìn)行螺疊, 相鄰兩個(gè)膠片之間產(chǎn)生變形;工控機(jī)模擬仿真兩個(gè)膠片之間的變形情況,觀察 此胎面的纏繞效果;此過程中,細(xì)分后的膠片每等份的寬度越細(xì),模擬的精度 也就越高。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法,其特征在于,所述步 驟(2)具體為(2-1)按照設(shè)計(jì)的胎面形狀,采用積分法從右到左計(jì)算胎面的面積,計(jì) 算時(shí)為每往左移0.1 1毫米累加一次;(2-2)當(dāng)累積的胎面面積等于膠片面積的1/3 2/3時(shí),在胎面的累積起 點(diǎn)處對應(yīng)放置第一片膠片;(2-3)將已累積的胎面面積清零,除去被膠片覆蓋的胎面面積,從胎面 右邊開始重新累積計(jì)算胎面面積,當(dāng)累積的胎面面積等于膠片面積的一半時(shí), 在胎面的累積起點(diǎn)處對應(yīng)放置下一片膠片;(2-4)按照從右到左的順序,重復(fù)步驟(2-3),直至此胎面的膠片螺疊 結(jié)束,最后得到螺疊過程中胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,同時(shí)得到各膠片之 間的螺距。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法,其特征在于,步驟(4)中所述胎面弧線段各圈的弧度通過公式c = wa + Z 計(jì)算得到,其中C為弧度,"為圈數(shù),"為斜率,6為截距;式中"=(C2 — &)/(>72 — , 6 = C2 — " ,q為本次起始圈對應(yīng)的弧度,Q為下一起始圈對應(yīng)的弧度, 為本次起始圈值,"2為下一起始圈值; 然后形成圈數(shù)-弧度對應(yīng)數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表中同一圈的數(shù)據(jù)組均包括該圈的起 始圈數(shù)、斜率、截距和纏繞機(jī)理論速度,且同一圈內(nèi)的圈數(shù)"的取值范圍為本組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)與下一組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)之間;所述胎面直線段各圈的橫坐標(biāo)通過公式x =朋+ Z 計(jì)算得到,其中;c為胎面直線段的橫坐標(biāo);式中,"=(X2—xJ/O^—q), 6 = X2—a* 2, ^為本次起始圈對應(yīng)的橫坐標(biāo),X2為下一起始圈對應(yīng)的弧度,m為本次起始圈值,&為下一起始圈 值;然后形成圈數(shù)-橫坐標(biāo)對應(yīng)數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表中同一圈的數(shù)據(jù)組均包括該圈 的起始圈數(shù)、斜率、截距和纏繞機(jī)理論速度,且同一圈內(nèi)的圈數(shù)"的取值范圍 為本組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)與下一組數(shù)據(jù)的起始圈數(shù)之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法,其特征在于,所述步 驟(5)中PLC對胎面弧線段的纏繞機(jī)理論速度的調(diào)整具體為PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表上各圈理論速度以及實(shí)時(shí)的弧度差計(jì)算纏繞機(jī) 機(jī)頭在2軸上的速度Ap,然后根據(jù)x^三軸的速度匹配方程AX = i^sin, AF = i ,cos a'Ap分別計(jì)算得到纏繞機(jī)在x軸的速度AX和_y軸的速度。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法,其特征在于,所述步 驟(6)中PLC對纏繞機(jī)在胎面弧線段各圈的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算具體為-根據(jù)工控機(jī)設(shè)定的胎面弧線段的半徑R及其虛擬圓心坐標(biāo)(Xo, Yc), PLC 根據(jù)圓弧方程分別計(jì)算纏繞機(jī)在胎面弧線段上各運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)的橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)Y, 其中a為纏繞機(jī)機(jī)頭方向與水平方向的夾角。
全文摘要
本發(fā)明提供一種輪胎胎面纏繞控制方法,工控機(jī)模擬仿真在螺疊過程中膠片的變形以及胎面內(nèi)各膠片的排列分布情況,得到各膠片之間的螺距;工控機(jī)計(jì)算好纏繞機(jī)在胎面弧線段各圈的虛擬圓心坐標(biāo)及半徑后,將數(shù)據(jù)輸送給PLC;工控機(jī)根據(jù)螺距分別計(jì)算胎面弧線段各圈的弧度、胎面直線段各圈的橫坐標(biāo)和對應(yīng)的理論速度,并形成數(shù)據(jù)表輸送給PLC;PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)表計(jì)算纏繞機(jī)的實(shí)時(shí)速度;PLC計(jì)算得出纏繞機(jī)在各圈對應(yīng)的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù),最后PLC控制纏繞機(jī)進(jìn)行胎面纏繞。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對胎面纏繞過程的模擬仿真,同時(shí)對纏繞機(jī)機(jī)頭行走的軌跡和速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,大大提高了輪胎的胎面纏繞質(zhì)量。
文檔編號G05B19/05GK101625557SQ20091004159
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者劉銳文, 陳偉駿, 黃偉彬, 黃平勤 申請人:廣州華工百川科技股份有限公司