[发明专利]热裁刀及其裁切方法

说明书

技术领域

本发明提供一种针对橡胶胶料层实施裁切操作的热裁刀及其裁切方法，具体地应用于普通运载器轮胎的制造加工过程，属于橡胶机械领域。

背景技术

由于航空飞机、民用汽车等运载器的普及使用，轮胎制造的自动化和精密加工水平不断提高。在内衬层、胎侧或内衬-胎侧复合件等卷料半成品的裁切时，通常需使用自动裁切设备，以裁切出不同尺寸和角度的半成品提供给后续接头、压合等工序使用，胶料裁切质量的高低直接影响到多个物料之间的接头和压合。

现有自动裁切设备所使用的裁刀主要有超声波裁刀、热裁刀和圆盘型冷裁刀，其中超声波裁刀的裁切效果最好，但其价格较为昂贵、裁切成本较高、且安装调试时间较长。当所裁切的胶料内在质量不稳定时，超声波裁刀易于损坏。

圆盘型冷裁刀是基于机械力进行剪切，因此刀刃易于损坏，使用周期较短，需要频繁地更换，使用成本较高。

热裁刀是基于加热原理而在胶料表面形成局部热融缺口，刀刃沿缺口进行线性裁切。热裁刀的成本较低，但是由于刀刃加热温度不恒定、裁切温度控制不准确而往往造成刀刃被胶料粘住、或是由于温度较低而导致裁切阻力增大，使得裁切质量难以有效控制。

现有热裁刀的结构通常是在夹具体尾部设置一个加热管，并在加热管旁边配置一个温度传感器。采用此类结构和加热、传热方式，热量是沿刀体的宽度方向进行传递，实际上到达刀部的热量较为有限。热量传递距离既远又会导致热量散失多、能耗损失大、对刀体的加热时间较长，而且实施裁切操作的刀刃前端的温度控制也不稳定、不精确。

现有热裁刀的控制方法中，缺少对刀刃前端的温度进行测定和控制。对于刀体加热温度的控制，实际上是基于裁刀基部的温度测试数据，因此刀刃前端实施裁切时的温度偏离于整个裁切设备的控制范围。

另外，现有热裁刀装置的安装结构较为复杂，将刀体进行拆卸时需将整个夹具体从安装支架拆卸下来，安装和拆卸费时费力，生产加工效率较低。

发明内容

本发明所述的热裁刀及其裁切方法，在于解决上述问题而采用在夹具体内部平置式加热方式，提高加热效率和热量传递速度，并且有效地控制刀刃前端实施裁切时的工作温度，进而提高胶料裁切和多个物料之间的接头和压合。

本发明目的是，采用在刀体侧部直接进行平置式加热方法，既提高加热板与刀体接触和导热面积，而且热量能够沿纵向方向、从基部传递到刀刃前端，热量传递距离较短并能有效地控制刀刃前端的裁切温度。

另一发明目的是，采用内置式热源温度传感器，可直接测定并控制热源温度，以随时根据胶料物理特性和裁切需要而调整加热温度和时间，降低能耗水平。

发明目的还在于，采用侧置式刀体温度传感器，可直接测定刃部加热温度，从而辅助控制热源温度、向电源和温控仪表提供刀体基部、刃部温度变化和对应关系的数据参考。

可实现的发明目的还有，采用简易的刀体安装定位结构，便于拆卸更换刀体，缩短热裁刀调试时间和提高整体的生产效率。

为实现上述发明目的，所述的热裁刀包括有一组夹具体、以及被夹持固定在夹具体之间的刀体。与现有技术的区别之处在于：

在夹具体和刀体的基部之间，衬垫有至少一片平板式加热板。

在加热板的内部设置有一热源温度传感器，热源温度传感器通过电源线连接外部电源和温控仪表。

在刀体的刃部内部设置一刀体温度传感器。

如上述基本方案，平板式加热板与和刀体基部之间形成良好的贴合，接触面积较大、热量传递速度和效率均较高，而且形成了沿纵向方向、从基部向刀刃前端传递热量的导热方式，针对刀刃前端的加热温度可以得到有效控制。

另外，在刀刃内部设置刀体温度传感器，可直接测定并控制热源温度。

为提高针对刀刃前端的温度测定、以及提供控制热源温度的参考数据，进一步的改进方案是：

所述刀体温度传感器设置在刃部的侧面、非实施裁切操作的工作面内部。

接近于刀刃前端的刀体温度传感器，可将实施裁切操作时的工作温度反馈回外部电源和温控仪表，从而避免刀体基部和刃部形成较大的温度偏差。

为提高安装和拆卸刀体的灵活性和降低裁切设备的调试时间，沿纵向方向，夹具体、刀体的基部、加热板通过一组螺栓进行紧固连接。

为进一步改善刀体加热效果和控制温度升温速度，在刀体的基部两侧与夹具体之间，分别对称地衬垫有一层平板式加热板和一层平板式保温板。

为优化上述热裁刀与其安装结构之间的紧固连接，所述夹具体的后端部与裁刀安装架进行螺接安装。

基于上述热裁刀结构和加热、热量传递方式的改进，本发明实现了下述裁切方法的技术创新。