一种轮胎硫化加热系统及控制方法与流程

1.本发明涉及轮胎硫化技术领域，具体涉及一种轮胎硫化加热系统及控制方法。


背景技术：

2.在工业生产中，通常会采用硫化方式以提高某些材料的整体硬度。以轮胎硫化为例来说，轮胎硫化是指对外胎的硫化，采用模型加压方式进行的硫化。轮胎硫化前是具有粘弹性的可塑性橡胶，易变形、强度较低，无使用价值，通过硫化，使可塑性橡胶固化，变成有使用价值的高弹性橡胶。常规的轮胎硫化工艺采用饱和蒸汽的方式。具体为将生胎置于硫化模具之中，向模具内部通入饱和蒸汽以提供硫化需要的热量。但是蒸汽硫化耗能高，正逐步被电加热所取代。
3.现有技术中提出了电加热轮胎模具，通过设置加热单元并设置温度检测反馈调节进行温度控制，但是面临型腔面温度与预设温度值偏差过大、波动范围过大的问题，轮胎硫化质量低。


技术实现要素：

4.因此，本发明提出一种轮胎硫化加热系统及控制方法，解决了现有温控系统由于传热距离大、连接面热阻、热损耗等原因导致的型腔面温度与实际设定温度温差过大、模具型腔面温度波动超差、温度调节时间过长等问题，以提升轮胎硫化质量及效率。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：第一方面，本发明实施例提供一种轮胎硫化加热系统，包括：轮胎模具及加热板，所述加热板位于所述模具的上下两侧，其特征在于，还包括：至少一个加热单元，设置于轮胎模具和/或加热板的预设位置；至少一个控制单元，与至少一个所述加热单元对应连接，用于对加热单元进行调控；多个温度反馈装置，设置于靠近加热单元、模具部件连接面和/或模具型腔表面位置的预设位置，用于检测所设置位置的温度并反馈给所述控制单元；总控单元，与所述至少一个控制单元连接，用于控制轮胎模具型腔面逐步达到目标硫化温度。
6.可选地，所述控制单元包括：运算单元、通讯单元、测温单元、功率调节单元，外部电源经所述功率调节单元与加热单元连接，运算单元分别与功率调节单元、通讯单元及测温单元连接，通讯单元与总控单元连接。
7.可选地，所述加热单元为感应加热线圈，所述功率调节单元包括：整流单元、电压调节单元和逆变单元，其中：整流单元，用于将外部交流电转化为直流电；电压调节单元，分别与整流单元、逆变单元和运算单元连接，用于通过调节电压来调节加热单元的功率；
逆变单元，与加热单元连接，用于将直流电转化为高频交流电。
8.可选地，所述加热单元为电加热管，所述功率调节单元包括：继电器，分别与加热单元、运算单元连接，用于通过电流通断来调节加热单元的功率。
9.可选地，所述轮胎模具为活络模具，包括导环、上基板、下基板、上胎侧板、下胎侧板及胎面模，所述加热单元设置于模具的导环外壁、和/或上基板、和/或下基板表面、和/或加热板。
10.可选地，所述温度反馈装置，包括：加热位置温度检测装置，设置在距离加热单元5mm-10mm的位置，作为温度控制点；连接面温度检测装置，设置在距离模具部件连接面5mm-10mm的位置，作为连接面温度校验点；型腔面温度检测装置，设置在距离模具型腔表面5mm-10mm的位置，作为型腔面温度校验点。
11.可选地，多个加热单元同步控制轮胎整体均匀硫化加热，或对部分加热单元独立控制分区硫化加热。
12.第二方面，本发明实施例提供一种轮胎硫化加热系统的控制方法，所述控制方法基于本发明第一方面任一实施例所述的轮胎硫化加热系统，包括：s1：总控制单元响应开启加热指令，接收待硫化加热的轮胎规格信息和目标温度值；s2：在数据库中查询是否有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，如果没有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，则执行s3；s3：总控制单元发送指令给控制单元调节温度控制点区域的温度达到目标温度；s4：监控温度控制点温度是否稳定在预设温度范围内，当温度控制点温度稳定在预设温度范围内后则执行s5或者s7；s5：检测连接面温度校验点温度波动范围是否在预设温度范围内，当连接面温度校验点温度波动范围在预设温度范围内后则执行s6；s6：计算温度控制点目标温度值与连接面温度校验点温度值的差值是否在预设范围内，如果是，则执行s7，如果否，则将当前目标温度值与所述差值之和作为更新后的目标温度值反馈给总控制单元对温度控制点目标温度重新赋值；s7：检测型腔面温度校验点温度波动范围是否在预设温度范围内，当型腔面温度校验点温度波动范围在预设温度范围内后执行s8；s8：计算温度控制点初始目标温度值与型腔面温度校验点温度值的差值是否在预设范围内，如果是，则执行s9，如果否，则将当前目标温度值与所述差值之和作为更新后的目标温度值反馈给总控制单元对温度控制点目标温度重新赋值；s9：总控制单元调节腔面温度校验点温度值稳定在预设温度范围内；s10：完成硫化，记录存档至数据库，输出硫化后的轮胎。
13.可选地，在所述s2中，如果有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，则按所述流程模板对轮胎进行硫化加热，执行所述s10，输出硫化后的轮胎，或者执行所述s8。
14.可选地，温度控制点预设温度范围为ti
±
a，a≤2℃，连接面温度校验点预设温度波动范围为b，b≤2℃，温度控制点温度与连接面温度校验点温度的差值为c，c≤2℃，型腔
面温度校验点温度波动范围为d，d≤2℃，型腔面温度校验点预设温度范围为t0
±
e，e≤2℃，且型腔面温度校验点预设温度等于温度控制点初始目标温度。
15.本发明技术方案，具有如下优点：本发明提供的轮胎硫化加热系统及其控制方法，通过温度校验点及温度控制点对轮胎硫化温度进行反馈调节，解决因模具散热、传热迟滞、连接面热阻、传热距离等因素所导致的模具型腔面实际温度值与预设温度值差异过大的问题，通过首次设定预设硫化温度，并对温度控制点预设温度不断重新赋值，使得型腔面温度逐步达到预设硫化温度，并保证型腔面温度稳定在预设范围内，提升轮胎硫化质量及效率；通过多个加热单元的独立控制，实现了分区加热，进一步提升硫化质量及效率；进一步通过同时设置连接面温度控制点、型腔面温度控制点，减少传热距离过长导致的温度超调问题，进一步保证轮胎硫化温度稳定在预设范围内。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1本发明实施例提供的轮胎硫化加热系统一实施例的结构示意图；图2本发明实施例提供的轮胎硫化加热系统一具体实施例的结构示意图；图3本发明实施例中加热单元和温度反馈装置在模具上设置位置的示意图；图4本发明实施例中加热单元和温度反馈装置在模具上设置位置的另一示意图；图5本发明实施例中加热单元和温度反馈装置在模具上设置位置的另一示意图；图6本发明实施例中加热方式可以为感应加热时的模块连接示意图；图7本发明实施例中加热方式可以为电阻式加热时的模块连接示意图；图8本发明实施例中提供的轮胎硫化加热系统的控制方法的一示例的流程图；图9本发明实施例中提供的轮胎硫化加热系统的控制方法的另一示例的流程图。
18.附图标记：1-导环、2-上基板、3-下基板、4-上胎侧板、5-下胎侧板、6-胎面模、7-加热单元、8-加热位置温度检测装置、9-连接面温度检测装置、10-型腔面温度检测装置、11-加热板。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
20.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
21.实施例1本发明实施例提供一种轮胎硫化加热系统，包括：轮胎模具及加热板11，所述加热板11位于所述模具的上下两侧，还包括：至少一个加热单元7，设置于轮胎模具和/或加热板11的预设位置；至少一个控制单元，与至少一个加热单元7对应连接，用于对加热单元7进行调控；多个测温单元，与设置于靠近加热单元7、模具部件连接面和/或模具型腔表面位置的预设位置，用于检测所设置位置的温度并反馈给所述控制单元；总控单元，与所述至少一个控制单元连接，用于控制轮胎模具型腔面逐步达到目标硫化温度。其中控制单元可以与加热单元7一一对应，也可以一个控制单元对应多个加热单元7。如图1所示，本发明实施例以多个加热单元7和控制单元一一对应连接作为示例。
22.具体地，本实施例中，如图2所示，控制单元包括：运算单元、通信单元、功率调节单元，外部电源经所述功率调节单元与加热单元7连接，运算单元分别与功率调节单元、测温单元、通信单元连接，通讯单元与总控单元连接。
23.在本发明实施例中，还设置有温度反馈装置，包括：加热位置温度检测装置8，设置在距离加热单元5mm-10mm的位置，作为温度控制点；连接面温度检测装置9，设置在距离模具部件连接面5mm-10mm的位置，作为连接面温度校验点；型腔面温度检测装置10，设置在距离模具型腔表面5mm-10mm的位置，作为型腔面温度校验点。当控制单元设置有多个时，优选一个测温单元与连接面温度检测装置9连接，一个测温单元与型腔面温度检测装置10连接，通过总控单元共享连接面温度控制点温度值数据、腔面温度控制点温度值数据。
24.本发明实施例中的轮胎模具，包括模壳组件及型腔组件，型腔组件设置在模壳组件的内侧，型腔组件限定用于硫化轮胎的腔室，至少一个模壳部件为加热部件，其设置有至少一个加热单元7，该模壳部件内侧安装有对应的型腔部件。在一具体实施例中，如图3所示，轮胎模具为活络模具，模具模壳组件包括导环1、上基板2、下基板3，型腔组件包括上胎侧板4、下胎侧板5、及胎面模6。导环1外壁设置多个加热单元7，每个加热单元7对应设置至少一个加热位置温度检测装置8，靠近导环与胎面模连接面位置设置至少一个连接面温度检测装置9，靠近胎面模6型腔面位置设置至少一个型腔面温度检测装置10。
25.在一具体实施例中，如图4所示，对应加热单元7的加热位置温度检测装置8为1-6个，加热位置温度检测装置8为多个时取其均值为温度控制点温度；对应连接面位置的连接面温度检测装置9数量为1-6个，当连接面温度检测装置9为多个时取其均值为连接面温度校验点温度；对应型腔部件型腔面温度检测装置10数量为1-6个，当靠近胎面模6型腔面位置的型腔面温度检测装置10为多个时取其均值为型腔面温度校验点温度。
26.在另一实施例中，如图5所示，轮胎模具的上基板2和下基板3表面分别设置有加热板11，加热板11上设置有至少一个加热单元7，靠近每个加热单元7设置有至少一个加热位置温度检测装置8，靠近加热板11与上基板2连接面、靠近加热板11与下基板3连接面位置设置至少一个连接面温度检测装置9；和/或，靠近基板与胎侧板连接面位置设置至少一个连接面温度检测装置9，和/或，靠近胎侧板型腔面位置设置至少一个型腔面温度检测装置10。
27.在一实施例中，如图6所示，加热方式可以为感应加热，所述加热单元为感应加热线圈，所述功率调节单元包括：整流单元、电压调节单元、逆变单元，其中整流单元可以为整流器，用于将外部交流电转化为直流电；电压调节单元可以设置有buck/boost升降压电路，
分别与整流单元、逆变单元连接和运算单元连接，用于通过调节电压来调节加热单元7的功率；逆变单元可以为逆变器，与加热单元7连接，用于将直流电转化为高频交流电，一般为2000赫兹以上，实现硫化系统的感应加热。
28.在另一实施例中，如图7所示，加热方式可以为电阻式加热，加热单元为电加热管。功率调节单元为继电器，外部电源依次经功率调节单元与加热单元7连接。运算单元分别与功率调节单元、通讯单元、测温单元连接，通讯单元与总控单元连接，继电器通过电流通断来调节功率。
29.本发明提供的轮胎硫化加热系统，可以使用温度校验点对多个加热单元进行同步控制，实现均匀加热，也可以使用部分温度校验点与对应的部分（一个或者多个）加热单元进行独立控制，实现分区加热（例如是对胎面模6型腔面温度、上胎侧板4型腔面温度、下胎侧板5型腔面温度进行单独控制，或者对某一型腔部件不同位置的型腔面温度进行单独控制），进一步提升硫化质量及效率。
30.本发明提供的轮胎硫化加热系统，可以仅设置型腔面温度检测装置10，也可以同时设置连接面温度检测装置9与型腔面温度检测装置10，减少传热距离过长导致的温度超调问题，进一步保证轮胎硫化温度稳定在预设范围内。
31.实施例2本发明实施例提供一种轮胎硫化加热系统的控制方法，该方法包括以下步骤：s1：总控制单元响应开启加热指令，接收待硫化加热的轮胎规格信息和目标温度值ti（i=1、2、3、4、5、6
…
）；s2：在数据库中查询是否有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，如果没有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，如图8所示，则执行s3；如果有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，执行s8，或者如图9所示，则按所述流程模板对轮胎进行硫化加热，执行s10，输出硫化后的轮胎；s3：总控制单元发送指令给控制单元调节温度控制点区域的温度达到目标温度ti；s4：监控温度控制点温度是否稳定在预设温度范围ti
±
a内，温度控制点温度稳定在预设温度范围后则转入s5或者s7；s5：检测连接面温度校验点温度波动范围b是否在预设温度范围内，连接面温度校验点温度波动范围在预设温度范围后转入s6；s6：计算温度控制点温度与连接面温度校验点温度的差值c是否在预设范围内，如果否则将当前目标温度值与所述差值之和作为更新后的目标温度值反馈给总控制单元对温度控制点目标温度重新赋值，如果是则转入步骤s7；s7：检测型腔面温度校验点温度波动范围d是否在预设温度范围内，型腔面温度校验点温度波动范围在预设温度范围后转入s8；s8：计算温度控制点初始目标温度值与型腔面温度校验点温度值的差值e是否在预设范围内，如果否则将当前目标温度值与所述差值之和作为更新后的目标温度值反馈给总控制单元对温度控制点目标温度重新赋值，如果是则转入s9；步骤s9：总控制单元调节腔面温度校验点稳定在预设温度范围内t0
±
e；步骤s10：完成硫化，输出硫化后的轮胎，记录存档至数据库。
32.本发明实施例，s4中，温度控制点预设温度范围为ti
±
a，a≤2℃，优选为a≤1℃，更优选为a≤0.2℃，以设定频率对温度控制点温度进行设定次数的检测，当温度检测值均在ti
±
a内，则可判断条件成立；s5中，连接面温度校验点预设温度波动范围为b，b≤2℃，优选为b≤1℃，更优选为b≤0.2℃，即设定时间内、设定检测频率下检测连接面温度校验点最高温度值与最低温度值的差值b均在预设范围内，则可判断满足条件；s6中，温度控制点温度与连接面温度校验点温度的差值c，c≤2℃，优选为c≤1℃，更优选为c≤0.2℃，以设定频率对温度控制点温度、连接面温度校验点温度进行设定次数的检测及计算，当差值c是均在预设范围内，则可判断条件成立；s7中，型腔面温度校验点温度波动范围为d，d≤2℃，优选为d≤1℃，更优选为d≤0.2℃，即设定时间内、设定检测频率下检测型腔面温度校验点最高温度值与最低温度值的差值d均在预设范围内，则可判断满足条件；s8中，型腔面温度校验点预设温度范围为t0
±
e，e≤2℃，优选为e≤1℃，更优选为e≤0.2℃，且型腔面温度校验点预设温度等于温度控制点初始目标温度，t0
±
e为目标硫化温度范围，以设定频率对型腔面温度校验点温度进行设定次数的检测，当温度检测值均在t0
±
e内，则可判断条件成立；上述步骤s4、s5、s6、s7、s8中设定频率可选为0.1-2秒/次，优选为0.1-1秒/次，例如0.2秒/次，设定次数可选为5-30次，例如10次。
33.本发明中，由于在加热过程中存在模具散热、传热迟滞、连接面热阻、传热距离等原因，本发明实施例中温度控制点和连接面温度校验点温度会大于型腔面温度校验点温度，通过考虑热损等多个因素来控制型腔面温度校验点的温度使其最终达到目标硫化温度。
34.本发明实施例提供的轮胎硫化加热系统的控制方法，通过查找数据库确认有相同参数后，可以如流程图8通过型腔面温度校验点对系统进行调控，也可以如流程图9直接按照既定参数硫化，优选地通过型腔面温度校验点对系统进行调控，避免因模具连接、型腔部件等差异所导致的传热差异问题。
35.本发明轮胎硫化加热系统可以仅设置型腔面温度检测装置，当仅设置型腔面温度检测装置时，轮胎硫化加热系统的控制方法则取消s5、s6。
36.显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种轮胎硫化加热系统，包括轮胎模具及加热板，所述加热板位于所述模具的上下两侧，其特征在于，还包括：至少一个加热单元，设置于轮胎模具和/或加热板的预设位置；至少一个控制单元，与至少一个所述加热单元对应连接，用于对加热单元进行调控；多个温度反馈装置，设置于靠近加热单元、模具部件连接面和/或模具型腔表面位置的预设位置，用于检测所设置位置的温度并反馈给所述控制单元；总控单元，与所述至少一个控制单元连接，用于控制轮胎模具型腔面逐步达到目标硫化温度。2.根据权利要求1所述的轮胎硫化加热系统，其特征在于，所述控制单元包括：运算单元、通讯单元、测温单元、功率调节单元，外部电源经所述功率调节单元与加热单元连接，运算单元分别与功率调节单元、通讯单元及测温单元连接，通讯单元与总控单元连接。3.根据权利要求2所述的轮胎硫化加热系统，其特征在于，所述加热单元为感应加热线圈，所述功率调节单元包括：整流单元、电压调节单元和逆变单元，其中：整流单元，用于将外部交流电转化为直流电；电压调节单元，分别与整流单元、逆变单元和运算单元连接，用于通过调节电压来调节加热单元的功率；逆变单元，与加热单元连接，用于将直流电转化为高频交流电。4.根据权利要求2所述的轮胎硫化加热系统，其特征在于，所述加热单元为电加热管，所述功率调节单元包括：继电器，分别与加热单元、运算单元连接，用于通过电流通断来调节加热单元的功率。5.根据权利要求1所述的轮胎硫化加热系统，其特征在于，所述轮胎模具为活络模具，包括导环、上基板、下基板、上胎侧板、下胎侧板及胎面模，所述加热单元设置于模具的导环外壁、和/或上基板、和/或下基板表面、和/或加热板。6.根据权利要求1所述的轮胎硫化加热系统，其特征在于，所述温度反馈装置，包括：加热位置温度检测装置，设置在距离加热单元5mm-10mm的位置，作为温度控制点；连接面温度检测装置，设置在距离模具部件连接面5mm-10mm的位置，作为连接面温度校验点；型腔面温度检测装置，设置在距离模具型腔表面5mm-10mm的位置，作为型腔面温度校验点。7.根据权利要求6所述的轮胎硫化加热系统，其特征在于，多个加热单元同步控制轮胎整体均匀硫化加热，或对部分加热单元独立控制分区硫化加热。8.一种轮胎硫化加热系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于权利要求1至7中任一所述的轮胎硫化加热系统，包括：s1：总控制单元响应开启加热指令，接收待硫化加热的轮胎规格信息和目标温度值；s2：在数据库中查询是否有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，如果没有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，则执行s3；s3：总控制单元发送指令给控制单元调节温度控制点区域的温度达到目标温度；s4：监控温度控制点温度是否稳定在预设温度范围内，当温度控制点温度稳定在预设温度范围内后则执行s5或者s7；
s5：检测连接面温度校验点温度波动范围是否在预设温度范围内，当连接面温度校验点温度波动范围在预设温度范围内后则执行s6；s6：计算温度控制点目标温度值与连接面温度校验点温度值的差值是否在预设范围内，如果是，则执行s7，如果否，则将当前目标温度值与所述差值之和作为更新后的目标温度值反馈给总控制单元对温度控制点目标温度重新赋值；s7：检测型腔面温度校验点温度波动范围是否在预设温度范围内，当型腔面温度校验点温度波动范围在预设温度范围内后执行s8；s8：计算温度控制点初始目标温度值与型腔面温度校验点温度值的差值是否在预设范围内，如果是，则执行s9，如果否，则将当前目标温度值与所述差值之和作为更新后的目标温度值反馈给总控制单元对温度控制点目标温度重新赋值；s9：总控制单元调节腔面温度校验点温度值稳定在预设温度范围内；s10：完成硫化，记录存档至数据库，输出硫化后的轮胎。9.根据权利要求8所述的轮胎硫化加热系统的控制方法，其特征在于，在所述s2中，如果有相同规格轮胎和目标温度值的流程模板，则按所述流程模板对轮胎进行硫化加热，执行所述s10，输出硫化后的轮胎，或者执行所述s8。

技术总结
本发明涉及轮胎硫化技术领域，公开了一种轮胎硫化加热系统及控制方法，系统包括：轮胎模具及加热板，加热板位于模具的上下两侧，至少一个加热单元设置于轮胎模具和/或加热板的预设位置；至少一个控制单元与至少一加热单元对应连接对加热单元调控；多个温度反馈装置设置于靠近加热单元、模具部件连接面和/或模具型腔表面位置预设位置，用于检测温度并反馈给控制单元；总控单元与至少一个控制单元连接控制轮胎模具型腔面逐步达到目标硫化温度。本发明通过多个温度反馈装置对轮胎硫化温度反馈调节保证轮胎硫化温度在预设范围内，加热温度逐步达到预设硫化温度提升轮胎硫化质量及效率，通过多个加热单元独立控制实现分区加热，提升硫化质量及效率。提升硫化质量及效率。提升硫化质量及效率。


技术研发人员：李健 孙日文 刘卫华 王尧鹏 毕召刚 朱衍顺 赵京涛
受保护的技术使用者：山东豪迈机械科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/8/21