一種電摩車胎成型胎體新型高效供料架的研制

蘆振，陸永高，顏建龍，逄揚帆，刁文禮，楊曉，李德慶

(青島?，樚胤N裝備科技有限公司，山東 青島 266400)

社會的可持續(xù)發(fā)展，國家對環(huán)境改善的日益重視，為實現(xiàn)“碳達峰”、“碳中和”的發(fā)展目標(biāo)，國家出臺了一系列的政策，加大了對低碳環(huán)保行業(yè)的扶持力度。低排放的摩托車和零排放的電動車行業(yè)快速發(fā)展，成為人們在日益富裕的生活條件下，越來越青睞健康環(huán)保的出行方式。成型機作為生產(chǎn)電摩車的重要部件（輪胎）的設(shè)備，其需求日益增多而且要求實現(xiàn)的功能更全面。胎體供料架是電摩車胎成型機的核心部分，其要實現(xiàn)的功能決定著整套成型機的性能。在此背景下自主研發(fā)、制造了這種電摩車胎成型胎體新型高效供料架。

1 普通胎體供料架與高效胎體供料架對比

普通胎體供料架（圖1）：電摩車胎胎體供料架將內(nèi)襯層、簾布及緩沖層（帶束層）分別通過導(dǎo)開，輸送，人工定長裁斷，人工貼合的工序，分層貼合在鼓上，用時在35 s左右，按產(chǎn)量在1 000條/班，每班需要換料3次。大概停機時間為5 min。

圖1 普通胎體供料架與高效胎體供料架對比

高效胎體供料架（圖2）：實現(xiàn)雙工位不停機換料，將內(nèi)襯層、簾布及緩沖層(帶束層)通過自動導(dǎo)開，輸送，定長裁斷，糾偏，工藝布料，接頭等工序高效地貼合在鼓上，用時在4 s左右，整條胎用時17 s，日產(chǎn)量4 800條，整個生產(chǎn)過程零故障，不停機。

圖2 高效胎體供料架示意圖

由雙工位自動導(dǎo)開、自動輸送、自動定長裁斷、自動布料、自動接頭/貼合等裝置組成。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝過程

如圖所示（圖2）初始狀態(tài)為內(nèi)襯層小車導(dǎo)開，簾布小車導(dǎo)開及緩沖層小車導(dǎo)開分別將內(nèi)襯層、簾布及緩沖層導(dǎo)開引料至內(nèi)襯層裁切裝置、簾布裁切裝置處；機械糾偏裝置及緩沖層導(dǎo)向裝置根據(jù)內(nèi)襯層、簾布及緩沖層的寬度進行調(diào)整；內(nèi)襯層裁切裝置中的裁刀組件及簾布裁切裝置中的裁刀組件均處于零點位置。簾布裁切裝置中的角度調(diào)整裝置根據(jù)工藝參數(shù)調(diào)整。共用模板氣缸處于縮回狀態(tài)。安全防護裝置復(fù)位，供料架進入自動狀態(tài)。

緩沖層小車導(dǎo)開緩沖層，通過緩沖層后輸送輸送至簾布裁切裝置裁切組件處，完成定長裁切。緩沖層前輸送將緩沖層輸送至等待位。同時簾布小車導(dǎo)開將二層簾布導(dǎo)開，簾布后輸送將二層簾布輸送至簾布裁切裝置裁切組件處，完成定長裁切。二層簾布前輸送將二層簾布輸送至來料檢測處，緩沖層與二層簾布通過緩沖層前輸送和二層簾布前輸送一起輸送至等待位。同時簾布小車導(dǎo)開將一層簾布導(dǎo)開，簾布后輸送將一層簾布輸送至簾布裁切裝置裁切組件處，完成定長裁切。一層簾布前輸送將一層簾布輸送至來料檢測處，緩沖層、二層簾布及一層簾布通過二層簾布前輸送和一層簾布前輸送一起輸送至等待位。同時內(nèi)襯層小車導(dǎo)開將內(nèi)襯層導(dǎo)開，內(nèi)襯層后輸送將內(nèi)襯層輸送至內(nèi)襯層裁切裝置，完成定長裁切。內(nèi)襯層后輸送與內(nèi)襯層前輸送將內(nèi)襯層輸送至來料檢測處并等待。內(nèi)襯層、二層簾布、一層簾布及緩沖層相互之間具有一定間距，完成纏繞前的備料。氣缸將共用模板擺轉(zhuǎn)使前壓輥與成型機相切，內(nèi)襯層、二層簾布、一層簾布及緩沖層通過一層簾布前輸送和內(nèi)襯層前輸送實現(xiàn)流水線式的高效貼合?；貧w初始位置，完成一次供料。

2.1 雙工位導(dǎo)開小車裝置

高效胎體供料架采用雙工位導(dǎo)開小車裝置（如圖3所示），上工序按工藝備料，臺車在導(dǎo)開位置由氣缸定位，通過電機減速機導(dǎo)開，與輸送裝置一起完成物料的導(dǎo)開儲料。換料時，將前導(dǎo)開小車的料尾與后導(dǎo)開小車的料頭按工藝要求快速接頭，時間在2 s左右，然后人工將前空料車更換，從而實現(xiàn)換料不停機，提高了效率。

圖3 雙工位導(dǎo)開小車裝置

2.2 自動定長裁斷裝置

高效胎體供料架的自動定長裁斷裝置分為內(nèi)襯層自動定長裁斷裝置和簾布(緩沖層)自動定長裁斷裝置（如圖4所示）。內(nèi)襯層定長裝置通過輸送帶在伺服電機的驅(qū)動下，根據(jù)檢測開關(guān)的反饋，完成定長后，裁斷裝置中的壓料氣缸動作，將內(nèi)襯層定位。電機減速機驅(qū)動帶輪及同步帶帶動裁刀以合適的速度開始進入裁切口，然后提速進入裁切階段，將內(nèi)襯層裁斷。改變傳統(tǒng)放置方式，將壓料和裁切上下布局，節(jié)省空間，方便維護；裁切速度隨裁刀所處階段不同而變化，克服了使用圓盤刀和鍘刀的缺陷，提高了裁切效率。雙料頭自動檢測，剔除，裁刀根據(jù)工藝參數(shù)調(diào)節(jié)方便，采用特殊制作的裁刀保證接頭質(zhì)量。

圖4 內(nèi)襯層及簾布自動定長裝置

簾布(緩沖層)自動裁斷裝置安裝在自動定長裝置上方，包括固定板、回轉(zhuǎn)支撐組件、導(dǎo)軌架、刀砧板、直線滑軌、裁刀組件、角度調(diào)節(jié)機構(gòu)及壓料機構(gòu)等。根據(jù)工藝參數(shù)調(diào)節(jié)裁斷角度，通過角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)使導(dǎo)軌架、刀砧板、直線滑軌、裁刀組件及壓料機構(gòu)在回轉(zhuǎn)支撐上旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)。簾布(緩沖層)定長裝置通過輸送帶在伺服電機的驅(qū)動下，根據(jù)檢測開關(guān)的反饋，完成定長后，裁斷裝置中的前后壓料氣缸動作，將簾布(緩沖層)定位。氣缸驅(qū)動裁刀下降，將簾布(緩沖層)從中間裁斷，電機減速機驅(qū)動帶輪及同步帶帶動裁刀組件沿刀砧板從中心往兩側(cè)往復(fù)運動，將簾布(緩沖層)裁斷。采用浮動裁刀，在裁切簾布(緩沖層)時會根據(jù)簾線的走向微調(diào)裁切位置，裁切順暢且不會切斷簾線，不僅可以減少廢料，降低成本，還可提高簾布(緩沖層)的貼合質(zhì)量，提高輪胎品質(zhì)。

2.3 自動輸送裝置、自動接頭貼合裝置、自動糾偏系統(tǒng)、自動布料系統(tǒng)

高效胎體供料架的自動輸送、接頭貼合、糾偏及布料由8部分（如圖5所示）共同實現(xiàn)。共用模板通過氣缸實現(xiàn)擺轉(zhuǎn)，下帖的方式保證貼合角度及接頭質(zhì)量。

圖5 高效胎體供料架供料系統(tǒng)

內(nèi)襯層輸送、簾布輸送及緩沖層輸送包括輥筒、擋板、輸送帶、伺服電機及托桿等裝置。共同實現(xiàn)對內(nèi)襯層、簾布及緩沖層的自動輸送。在自動糾偏裝置、輥筒、擋板、托桿及輸送帶的共同作用下，實現(xiàn)對內(nèi)襯層、簾布及緩沖層的自動糾偏和高質(zhì)量的輸送。通過PLC控制伺服電機，通過內(nèi)襯層、簾布及緩沖層輸送帶，根據(jù)來料檢測開關(guān)的反饋，依據(jù)內(nèi)襯層、簾布及緩沖層在鼓上的貼合角度，在內(nèi)襯層輸送和一層簾布前輸送上完成布料，提高輸送效率。

2.4 安全防護系統(tǒng)

設(shè)備周圍設(shè)有安全檢測開關(guān)，每個導(dǎo)開工位設(shè)計安全檢測開關(guān)及三色警示燈，并配有安全門，防止無關(guān)人員的進入。各傳動部位都加裝安全護罩，并且貼有安全標(biāo)示，防止擠傷。高效胎體供料架上兩側(cè)設(shè)有安全拉繩急?？刂崎_關(guān)，和整系統(tǒng)前后聯(lián)動安全急停保護開關(guān)鏈接。

2.5 電器控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是由變頻驅(qū)動柜、電源柜、氣控系統(tǒng)控制柜和設(shè)備電氣接線盒等部分組成。

主CPU采用匯川公司的AM600系列PLC,采用ETHERCAT遠程通訊方式，將整套控制系統(tǒng)很方便地聯(lián)系起來，減少了大量的柜與柜之間的連線，易于信號對接，進一步提高了系統(tǒng)的可靠性，高水平的系統(tǒng)性能和快速信號處理能夠極大地縮短響應(yīng)時間，加強控制能力。

運輸帶調(diào)速控制，采用匯川公司的MD800變頻器，使用V/F控制，實現(xiàn)皮帶0～50 HZ調(diào)速需求，可以統(tǒng)過電機靜態(tài)優(yōu)化，實現(xiàn)最優(yōu)變頻器控制狀態(tài)，可以進一步通過設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負載特性。變頻器具有TRACE功能，可以提取運行狀態(tài)的問題數(shù)據(jù)，進行分析，找出故障原因加以完善。

人機界面采用匯川公司的精致版觸摸屏，采用分級用戶管理，實現(xiàn)控制系統(tǒng)多個密級人員操作，加強工藝參數(shù)保密性及不可更改型；采用手動自動兩種操作模式，實現(xiàn)正常生產(chǎn)和設(shè)備維護的安全分工；采用多種規(guī)格參數(shù)存儲，實現(xiàn)制作不同規(guī)格胎胚更換的便捷轉(zhuǎn)換；采用實時報警顯示窗口，及時顯示設(shè)備故障點，減少排除故障時間；采用定時強制安全點檢設(shè)定，確保各安全裝置處于最佳的運行狀態(tài)。

整機控制系統(tǒng)采用安全PLC控制，隔離采集安全拉繩、安全光幕、安全急停按鈕、安全門開關(guān)等信號，分級實現(xiàn)警告、報警和停機三種警示輸出控制，滿足整機運行種的安全等級需求。

3 主要技術(shù)參數(shù)

1.輸送帶線速度： Max：1 m/s

2.內(nèi)襯層寬度： Max：260 mm

3.內(nèi)襯層長度： Max：755 mm

4.內(nèi)襯層料卷直徑： 400 mm

5.簾布、緩沖層的裁斷角度：24°～32°

6.簾布寬度： Max：500 mm

7.緩沖層寬度： 100mm～240 mm

8.簾布、緩沖層的長度： Max：770 mm

9.簾布、緩沖層料卷直徑： 650 mm

4 結(jié)構(gòu)特點

（1）采用模塊化的設(shè)計，實現(xiàn)輸送模塊化，糾偏模塊化，裁切模塊化，小車導(dǎo)開模塊化等，降低了生產(chǎn)成本，性價比高，便于操作和維護。

（2）輸送模塊全部利用伺服驅(qū)動，采用特制主動輥筒，輸送帶在機械擋板、漲緊輥及托輥的共同作用下實現(xiàn)不跑偏的輸送以及高精度的定長，故障率低，提高了物料輸送效率和質(zhì)量。

（3）實現(xiàn)了胎體供料的高效化，供料時間平均1 m/s。

（4）實現(xiàn)了不停機換料，降低了換料強度，提高了換料效率。

（5）共用模板利用前壓輥和主動輥筒通過輸送帶采用下貼合的方式實現(xiàn)在高效貼合情況下高質(zhì)量貼合。實現(xiàn)了全自動貼合，解決了貼合出過程中出現(xiàn)的接頭質(zhì)量差，物料跑偏，缺料及漏料等影響貼合質(zhì)量的難題。

5 總結(jié)

這種高效胎體供料架實現(xiàn)了高效率，高質(zhì)量的供料。供料時間由35 s縮短為4 s,從而使成型機整套設(shè)備的產(chǎn)量由1 000條/班調(diào)高至1 600條/班。模塊化的設(shè)計降低了安裝維護的強度，減少了成本投入。物料輸送的全自動化，實現(xiàn)輸送的不跑偏和高精度的長。雙工位導(dǎo)開小車的應(yīng)用，實現(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)性。此種設(shè)備滿足了輪胎廠商對高效供料架的需求，憑借其全面優(yōu)良的性能必將越來越受到市場的青睞。