智能半鋼二次法成型機(jī)之二段成型機(jī)自動(dòng)上胎筒輸送線

趙衍剛，秦銀鋒，姚亮亮，浦志東

(薩馳智能裝備股份有限公司，江蘇 昆山 215300)

1 現(xiàn)有的普通二段成型機(jī)結(jié)構(gòu)及缺陷

（1）胎筒傳遞，普通的二次法成型機(jī)一段成型機(jī)生產(chǎn)的胎筒通過(guò)簡(jiǎn)易的斜坡輸送輥道（無(wú)動(dòng)力輥筒）傳遞到二段成型機(jī)，胎筒在傳遞過(guò)程中出現(xiàn)互相粘連等情況。

（2）上胎筒，普通的二次法成型機(jī)二段成型機(jī)配備專職操作工，進(jìn)行帶束、胎面接頭檢查和處理，并將一段成型機(jī)輸送輥道傳遞過(guò)來(lái)的胎筒裝到二段成型鼓上進(jìn)行最終的胎胚成型。輪胎生產(chǎn)工藝上對(duì)各半成品料的接頭分布有明確要求，操作規(guī)程上要求操作工在上筒前要檢查對(duì)照接頭分布標(biāo)尺，對(duì)好胎筒位置后再進(jìn)行裝筒。

（3）成型后胎胚通過(guò)人工卸胎和稱重。

2 智能二次法二段成型機(jī)胎筒輸送線需要解決技術(shù)問(wèn)題

（1）如何實(shí)現(xiàn)一段成型的胎筒傳遞自動(dòng)二段成型機(jī)，二段最終成型的胎胚自動(dòng)傳遞到一段成型機(jī)。

（2）由于自動(dòng)上胎筒輸送線平行于成型機(jī)主軸軸線，在整體布局上需要方便設(shè)備維護(hù)及進(jìn)行工裝更換。

（3）一段成型的胎筒整體較高、較軟，傳統(tǒng)的定中裝置不能滿足胎筒的要求，需要設(shè)計(jì)全新的胎筒自動(dòng)定中裝置。

（4）由于一段胎筒太軟，如何設(shè)計(jì)機(jī)器人工裝結(jié)構(gòu)（即胎筒夾持器），如何抓取胎筒和自動(dòng)上胎筒。

（5）一段胎筒在輸送過(guò)程中由立放狀態(tài)變成平放狀態(tài)即翻轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)，以及如何對(duì)胎筒條碼進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描。

（6）如何實(shí)現(xiàn)組成胎筒的簾布、內(nèi)襯、胎側(cè)半成品料接頭分布與帶束層胎面復(fù)合件接頭圓周分布要求。

（7）胎胚的自動(dòng)稱重。

3 自動(dòng)上胎筒輸送線的技術(shù)方案

3.1 設(shè)備組成

設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 設(shè)備布局圖

3.2 各部套結(jié)構(gòu)說(shuō)明和用途

3.2.1 胎筒輸送裝置

即上層輸送裝置，用于將一段胎筒按照要求傳遞到二段成型機(jī)。

（1）輸送裝置框架由鋁型材拼接而成，輸送帶則采用帶橫向?qū)л喌哪K化板鏈，如圖所示，后半段為700 mm寬的板鏈，前半段為3條150 mm寬板鏈組成，減速電機(jī)安裝在前半段輸送上，前、后輸送之間通過(guò)電磁離合器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。

（2）后段輸送末端處設(shè)計(jì)有胎筒定中裝置，由氣缸驅(qū)動(dòng)，將胎筒大致推到輸送帶的中間位置。

（3）在上層輸送裝置安裝有4處光電開(kāi)關(guān)，輸送裝置末端的光電開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)到胎筒后的電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；前、后段輸送兩側(cè)的2組光電開(kāi)關(guān)用于邏輯判斷（胎筒距離太小或粘連后需要脫開(kāi)電磁離合器）；第4組為翻轉(zhuǎn)位的物料檢測(cè)開(kāi)關(guān)。

（4）由于板鏈帶橫向?qū)л?，因此一段胎筒在向二段成型機(jī)的動(dòng)態(tài)傳遞過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)胎筒的粗略定中。

3.2.2 胎胚輸送裝置

即下層輸送裝置，用于接取卸胎稱重后傳遞過(guò)來(lái)的胎胚，并輸送到一段成型機(jī)。

（1）鋁型材拼接組裝的輸送框架，由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊化輸送帶實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

（2）下層輸送裝置與上層輸送裝置錯(cuò)開(kāi)約1 m左右，用于操作工方便檢查胎胚和直接裝胎胚車(chē)。

（3）下層輸送裝置有2組光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)右側(cè)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)胎胚后電機(jī)斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，每次輸送約1 m，直到左側(cè)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎胚為止，目的是用于儲(chǔ)存胎胚，方便一段操作工在空閑時(shí)集中裝車(chē)。

3.2.3 胎筒翻轉(zhuǎn)裝置

用于將上層輸送裝置傳遞過(guò)來(lái)的胎筒（立放狀態(tài)），進(jìn)行翻轉(zhuǎn)90°，實(shí)現(xiàn)胎筒的自動(dòng)定中，同時(shí)進(jìn)行條碼掃描，為機(jī)器人的抓取做準(zhǔn)備。

（1）翻轉(zhuǎn)導(dǎo)輪板，如圖2所示2#件，初始狀態(tài)為水平，兩個(gè)翻轉(zhuǎn)導(dǎo)輪板介于三段輸送板鏈之間并略低于板鏈高度，以便于胎筒能夠傳遞到輸送帶的最前端，并能夠全部托住胎筒，為實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備；圖示為垂直狀態(tài)，即胎胚完成翻轉(zhuǎn)。

（2）翻轉(zhuǎn)裝置由兩側(cè)氣缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)90°翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后的胎筒由于自重原理自動(dòng)定中在翻轉(zhuǎn)裝置上。

（3）電動(dòng)滾筒，如圖2所示5#件，胎筒翻轉(zhuǎn)后，電動(dòng)輥筒驅(qū)動(dòng)胎筒以10～40 m/min速度旋轉(zhuǎn)。

圖2 胎筒翻轉(zhuǎn)裝置示意圖

（4）掃描器，如圖2所示6#件，安裝在電動(dòng)滾筒端部的二維動(dòng)態(tài)掃描器對(duì)貼在胎筒端面上的條形碼（一段成型機(jī)胎側(cè)位自動(dòng)貼合）進(jìn)行掃描。

當(dāng)掃描器掃碼成功后，電動(dòng)輥筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從條碼的位置可以自動(dòng)判斷出簾布、內(nèi)襯和胎側(cè)的接頭位置，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)裝筒功能并實(shí)現(xiàn)各半成品料的接頭的自動(dòng)準(zhǔn)確分布。

（5）由于胎筒輸送裝置采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電磁離合器實(shí)現(xiàn)前后兩段輸送的動(dòng)力傳遞。當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)1檢測(cè)到翻轉(zhuǎn)區(qū)域有胎筒時(shí)離合器脫開(kāi)，后輸送板鏈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，前輸送板鏈繼續(xù)往前傳遞，當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)2檢測(cè)到信號(hào)后開(kāi)始翻轉(zhuǎn)。

3.2.4 胎胚輸送輥道

胎胚從卸胎稱重輥道到胎胚輸送裝置（下層輸送裝置）之間的過(guò)渡輸送，此裝置底部裝有腳輪，可以整體移走作為檢修通道，以方便工裝更換和設(shè)備維護(hù)。

胎胚輸送輥道為電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力滾筒結(jié)構(gòu)。

3.2.5 胎筒夾持裝置（機(jī)器人工裝）

安裝在機(jī)器人上，用于抓取胎筒并由機(jī)器人控制將胎筒自動(dòng)裝入到二段成型機(jī)PU鼓上，完成自動(dòng)上胎筒，此為二段無(wú)人操作的核心。

（1）抱臂，如圖3所示1#件，由于機(jī)器人受負(fù)載限制，整體采用鋁材料，兩側(cè)抱臂各由兩根鋁型材和4件夾持塊組成，夾持塊上安裝有尖釘。

（2）托板，如圖3所示7#件，根據(jù)規(guī)格大小參照4#件標(biāo)尺，手動(dòng)調(diào)節(jié)托板高度，托板前端安裝6#件接近開(kāi)關(guān)（彈簧結(jié)構(gòu)）。

圖3 胎筒夾持裝置示意圖

（3）氣缸驅(qū)動(dòng)左右兩側(cè)抱臂通過(guò)3#件齒輪齒條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作，用于抓取和釋放胎筒，氣缸通過(guò)比例閥控制，確保抱緊胎筒的力的大小，防止胎筒夾持過(guò)程中嚴(yán)重變形。

（4）動(dòng)作原理

a.在胎筒完成翻轉(zhuǎn)并自動(dòng)掃碼結(jié)束后等待機(jī)器人的抓取。

b.機(jī)器人驅(qū)動(dòng)夾持裝置（機(jī)器人工裝）直接定位到胎筒下方外側(cè)（平行于胎筒軸線、正下方）。

c.機(jī)器人驅(qū)動(dòng)夾持裝置往胎筒方向深入（走定位）到胎筒最里側(cè)。

d.此時(shí)工裝緩慢后退，當(dāng)5#件檢測(cè)開(kāi)關(guān)1檢測(cè)到物料時(shí)，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)工裝整體上移。

e.在上升過(guò)程中安裝在托板上的接近開(kāi)關(guān)觸發(fā)。

f.此時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)抱臂抱緊胎筒，完成自動(dòng)抓取胎筒動(dòng)作。

g.8#件檢測(cè)開(kāi)關(guān)2，起安全限位開(kāi)關(guān)的作用，防止軸線深入胎筒距離過(guò)大。

3.2.6 胎胚稱重輥道

如圖4所示，用于接取從傳遞環(huán)卸胎器滾動(dòng)過(guò)來(lái)的胎胚，并實(shí)現(xiàn)胎胚自動(dòng)稱重和胎胚翻轉(zhuǎn)輸送。

（1）整體由三部分組成即1#固定支架，2#稱重翻轉(zhuǎn)輥道，3#胎胚檢查平臺(tái)，其中2#稱重翻轉(zhuǎn)輥道直接通過(guò)4件稱重傳感器（4#件）安裝到1#件上，即2#件整體構(gòu)成一臺(tái)獨(dú)立的稱重裝置，確保稱量的準(zhǔn)確型。

（2）2#件底部的滾筒為電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力滾筒結(jié)構(gòu)。

（3）胎胚檢查平臺(tái)用于抽檢胎胚質(zhì)量和修胎，底部安裝的6#件加熱爐和加熱刀，用于處理帶束接頭問(wèn)題。

（4）如圖4所示，立著的胎胚滾動(dòng)到稱重翻轉(zhuǎn)輥道處時(shí)，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎胚，則稱重傳感器對(duì)胎胚進(jìn)行稱重并記錄稱重信息，稱重完成后電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，胎胚在動(dòng)力滾筒的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)胎胚的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，從而將胎胚傳遞到一段成型機(jī)方向。

圖4 胎胚輸送輥道

3.3 工藝路線

圖5 工藝路線圖

3.3.1 自動(dòng)上筒

（1）人工將一段成型的胎筒立放在上層輸送裝置（胎筒輸送）端部，條形碼一側(cè)朝上。

（2）自動(dòng)定中裝置處光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎筒時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)加緊胎筒，在傳遞過(guò)程中將胎筒定位在輸送帶中間位置。

（3）胎筒傳遞到前后兩段輸送處如圖6所示，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎筒，停止判斷一下后繼續(xù)往前傳遞。

圖6 開(kāi)關(guān)位置圖

此處有兩組物流檢測(cè)開(kāi)關(guān)，目的時(shí)為了避免兩胎筒距離過(guò)小，對(duì)翻轉(zhuǎn)裝置造成影響，在兩段輸送帶中間的前后1 m位置布置2處檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)兩處檢測(cè)開(kāi)關(guān)均檢測(cè)到有物料時(shí)則說(shuō)明兩胎筒距離過(guò)小，則電磁離合器脫開(kāi)，后段輸送失去動(dòng)力停止，前段輸送繼續(xù)傳動(dòng)完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，兩胎筒間隔≥1 m時(shí)，離合器重新吸合，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)前后兩段輸送的同步傳動(dòng)。

（4）胎筒繼續(xù)傳遞到胎筒翻轉(zhuǎn)位。

（5）翻轉(zhuǎn)裝置處光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎筒后，氣缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)胎筒的90°翻轉(zhuǎn)。

（6）翻轉(zhuǎn)裝置氣缸磁性開(kāi)關(guān)到位檢測(cè)，即完成90°旋轉(zhuǎn)后，電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)胎筒以4.9～49 m/min的速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行掃描條碼和定位接頭角度。

（7）當(dāng)動(dòng)態(tài)掃描器掃描到條形碼時(shí)，胎筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并指令機(jī)器人進(jìn)行胎筒夾持準(zhǔn)備。

（8）機(jī)器人工裝（胎筒夾持裝置）從胎筒正下方外側(cè)，平行于胎筒方向進(jìn)入，準(zhǔn)備接取胎筒（X方向）。

（9）當(dāng)?shù)谝唤M對(duì)射開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎筒邊緣時(shí)，機(jī)器人工裝開(kāi)始垂直向上運(yùn)動(dòng)（Y方向）托起胎筒。

（10）當(dāng)垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，胎筒碰觸到機(jī)器人工裝托板上的接近開(kāi)關(guān)，氣缸驅(qū)動(dòng)抱臂夾緊胎筒，完成自動(dòng)取胎筒。

（11）機(jī)器人繼續(xù)延Y軸上升托起并夾緊胎筒后回到常駐位等待。

（12）機(jī)器人自動(dòng)將胎筒裝入二段PU鼓上，完成整個(gè)裝胎筒循環(huán)。

3.3.2 自動(dòng)卸胎

（1）成型后的胎胚，通過(guò)傳遞環(huán)將胎胚從成型鼓取下，并且自動(dòng)撥轉(zhuǎn)胎胚滾動(dòng)到胎胚稱重輥道。

（2）胎胚稱重輥道的物料檢測(cè)開(kāi)關(guān)觸發(fā)，對(duì)胎胚進(jìn)行稱重并上傳信息。

（3）稱重完成后，胎胚稱重輥道底部的電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)，將立著的胎坯翻倒放平，并自動(dòng)向后傳送。

（4）胎胚過(guò)渡輸送物料檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎胚時(shí)，電動(dòng)滾筒啟動(dòng)，接取胎胚并進(jìn)行往后傳遞。

（5）胎胚輸送裝置頭部的物料檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎胚，則輸送帶開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)運(yùn)行模式下每次輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)1.2 m，使胎胚均勻的分布在輸送線上，可以儲(chǔ)存6～7條胎胚。

（6）當(dāng)胎胚輸送裝置末端的物料檢測(cè)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎胚時(shí)，輸送帶不再運(yùn)轉(zhuǎn)，由一段操作工或輔助人員打手動(dòng)模式，一次性人工搬卸到胎胚車(chē)上，完成最終的卸胎。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能半鋼二段成型機(jī)是基于 PUD2 智能半鋼一次法成型機(jī)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，之所 以稱之為“智能”，是因?yàn)橛脵C(jī)器人替代了二段專職操作工，同時(shí)解決了帶束鼓 側(cè)的自動(dòng)定長(zhǎng)、貼合問(wèn)題和成型鼓側(cè)的自動(dòng)卸胎稱重問(wèn)題。 “自動(dòng)上胎筒輸送線”的研制是二次法成型機(jī)智能化的一個(gè)全新的突破。是 機(jī)器人上胎筒的重要組成部分，輸送線連續(xù)可靠的提供胎筒，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人替代 人的關(guān)鍵。此輸送線（含機(jī)器人）對(duì)于成型機(jī)整體來(lái)說(shuō)盡管是輔助設(shè)備，但是卻 是智能二次法成型機(jī)的核心和紐帶。 本文介紹的輸送線的各組成部套均具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能穩(wěn)定、使用可靠、成 本較低的特點(diǎn)，例如胎筒翻轉(zhuǎn)定中、電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)掃描定位、胎胚翻轉(zhuǎn)等有效解 決了胎筒的傳遞、定中、翻轉(zhuǎn)、掃描、抓取、定位等一系列問(wèn)題，目前設(shè)備在客戶現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，各組成部套已經(jīng)得到長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證，并得到用戶的充分肯定。