多胎面自適應(yīng)控制技術(shù)在全鋼載重子午線輪胎上的應(yīng)用

王芳，閆小記，姜利磊，王軍波，申勇

( 風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003)

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)全鋼載重子午線輪胎的成型機(jī)主要是三鼓成型機(jī)，三鼓成型機(jī)的生產(chǎn)效率高是眾所周知，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)1 臺(tái)三鼓成型機(jī)往往會(huì)安排生產(chǎn)多個(gè)胎面，胎面之間的切換很頻繁，并且每個(gè)胎面的肩寬、肩厚和長(zhǎng)度等標(biāo)準(zhǔn)都不一樣，尺寸差異較大的胎面在生產(chǎn)時(shí)卻共用一套滾壓配方、一個(gè)胎面定中位置、恒定不變的胎面壓輥壓力等，胎胚的滾壓質(zhì)量、胎面長(zhǎng)度的控制、胎面偏歪、頻繁手動(dòng)調(diào)整胎面壓輥的壓力等問(wèn)題得不到有效解決。

1 現(xiàn)有問(wèn)題

（1）同一臺(tái)成型機(jī)生產(chǎn)胎面花紋數(shù)量多，肩寬和肩厚極差大，肩寬極差40 mm，肩厚極差9.5 mm。但是多個(gè)胎面共用一套滾壓配方，配方不能兼顧所有胎面，相同壓力和速度下，厚胎面容易造成脫層；1臺(tái)成型機(jī)生產(chǎn)的胎面尺寸差異大，不能共用機(jī)臺(tái)，造成排產(chǎn)困難。

（2）胎面供料架上的壓輥是單一氣缸調(diào)整壓力的中心壓輥（見(jiàn)圖1），不能適應(yīng)多個(gè)胎面，壓合效果差，易造成成品氣泡缺陷。

圖1 單一氣缸調(diào)整的中心壓輥

（3）不同花紋的胎面厚度不同，導(dǎo)致長(zhǎng)度不同，纏繞到帶束層鼓上以后，長(zhǎng)度不可控（見(jiàn)圖2、圖3），目前依靠手動(dòng)調(diào)節(jié)胎面壓輥壓力調(diào)整長(zhǎng)度，胎面短可加大壓輥壓力，胎面長(zhǎng)無(wú)計(jì)可施，造成胎面局部或不均勻拉伸，影響產(chǎn)品動(dòng)平衡性能。

圖2 胎面纏繞到帶束層鼓，長(zhǎng)度短

圖3 胎面纏繞到帶束層鼓，長(zhǎng)度長(zhǎng)

（4）一臺(tái)成型機(jī)生產(chǎn)多個(gè)胎面，胎面寬度不同，員工通過(guò)調(diào)整胎面供料架上手輪來(lái)調(diào)整胎面定中，手動(dòng)頻繁操作，工作量大；手動(dòng)調(diào)整精度差，造成胎面偏歪和胎面拉伸不均勻，影響產(chǎn)品性能。

基于以上問(wèn)題，本工作主要通過(guò)在三鼓成型機(jī)上開(kāi)發(fā)一種多胎面自適應(yīng)控制技術(shù)以解決上述出現(xiàn)的問(wèn)題。

2 多胎面自適應(yīng)控制技術(shù)

多胎面自適應(yīng)控制技術(shù)是集多胎面滾壓程序、胎面自定中、獨(dú)立壓力區(qū)間分布的胎面千層片壓輥、胎面長(zhǎng)度自動(dòng)測(cè)量并控制和為一體的多功能技術(shù)。

2.1 多胎面滾壓配方

傳統(tǒng)的三鼓成型機(jī)生產(chǎn)多個(gè)胎面，胎面之間的尺寸、長(zhǎng)度差異較大，但卻共用一套滾壓配方，容易造成胎肩泡、脫層等缺陷。為了適應(yīng)多種胎面的變化，我們首先在胎體鼓的上位機(jī)“ 配方編輯” 中增加壓胎冠1、壓胎冠2、壓胎冠3 、壓胎冠4 等多個(gè)胎面滾壓配方，我們可根據(jù)不同胎面花紋設(shè)計(jì)不同的胎面滾壓參數(shù)。這些編輯好的多胎面滾壓參數(shù)上傳到帶束層鼓HMI 中，在帶束層鼓上位機(jī)界面“ 胎面花紋選擇”可選擇不同的花紋或滾壓參數(shù)自動(dòng)下傳；其次細(xì)化胎側(cè)、三角膠滾壓步序，可實(shí)現(xiàn)分階段、分位置進(jìn)行滾壓胎側(cè)和三角膠、胎圈部位（見(jiàn)表1）；最后在胎面供料架上安裝測(cè)距開(kāi)關(guān)，當(dāng)檢測(cè)到不同胎面的胎肩寬度差異＞10 mm 時(shí)，在帶束層鼓上位機(jī)上提示需要操作工切換相應(yīng)胎面花紋的壓胎冠參數(shù)。為了更好地提升胎面滾壓質(zhì)量，將胎面組合壓輥2#輥由手調(diào)絲杠左右移動(dòng)改成伺服電機(jī)控制，滾壓壓力由手動(dòng)控制改成電控，移動(dòng)位置和滾壓壓力通過(guò)上位機(jī)參數(shù)設(shè)置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。2#壓輥的滾壓配方嵌入到每一個(gè)多胎面滾壓配方中，根據(jù)不同的胎面厚度和寬度設(shè)計(jì)胎面滾壓參數(shù)，更好地適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高胎面滾壓質(zhì)量，防止脫層缺陷。

表1 胎側(cè)、三角膠細(xì)化滾壓步序

2.2 獨(dú)立壓力區(qū)間控制的多片壓輥技術(shù)

傳統(tǒng)的三鼓成型機(jī)胎面壓輥是單一氣缸和壓力控制的中心壓輥，不能適應(yīng)多種胎面形狀的變化，隨即改成千層片壓輥，但是壓輥內(nèi)在是單一壓力，胎面中心、肩部和邊部的壓力一樣，容易將中心和肩部的氣泡封存在胎面內(nèi)部；基于以上問(wèn)題，最后將胎面壓輥調(diào)整成獨(dú)立壓力區(qū)間分布的千層片壓輥（見(jiàn)圖4），根據(jù)胎面厚度不同，分別設(shè)置胎面中心、肩部和邊部的壓力，更好的貼合和適應(yīng)多種胎面的形狀。

圖4 獨(dú)立壓力區(qū)間分布的千層片壓輥

2.3 胎面自定中技術(shù)

傳統(tǒng)的三鼓成型機(jī)胎面定中是依靠員工調(diào)整手輪來(lái)調(diào)偏定中的，不同員工之間的力量差異會(huì)造成胎面夾取的松緊，容易造成胎面偏歪；傳統(tǒng)的定中裝置是機(jī)械定位，原胎面供料架的夾持裝置是絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)方式，生產(chǎn)多個(gè)胎面時(shí)需要員工手動(dòng)頻繁地調(diào)整手輪來(lái)適配不同的胎面寬度，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低；因此我們提出胎面自定中（見(jiàn)圖5），將傳統(tǒng)的絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)改成氣缸驅(qū)動(dòng)的同步帶形式，消除虛偽間隙，提高夾持精度，當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到胎面供料架上的胎面時(shí)，定中裝置自動(dòng)夾取胎面，不需要人工干涉。

圖5 胎面自定中裝置

2.4 胎面自測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)技術(shù)：

傳統(tǒng)的三鼓成型機(jī)沒(méi)有胎面測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)功能，多種胎面的長(zhǎng)度不一樣，每切換一種胎面時(shí)員工需要加大或降低胎面壓輥的壓力來(lái)控制胎面長(zhǎng)度，長(zhǎng)度控制效果差，胎面纏繞到帶束層鼓上以后出現(xiàn)局部或不均勻拉伸，影響產(chǎn)品動(dòng)平衡性能。因此我們提出在胎面供料架上增加自測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)功能，通過(guò)胎面供料速度與帶束層鼓速度自動(dòng)匹配，實(shí)現(xiàn)胎面長(zhǎng)度的自動(dòng)調(diào)整，胎面在供料架上得到均勻拉伸，胎面長(zhǎng)度的設(shè)定值增加在胎面滾壓參數(shù)配方中（見(jiàn)表2），自測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)技術(shù)適用多種胎面長(zhǎng)度的設(shè)置，帶束層鼓的上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示自動(dòng)測(cè)量的胎面長(zhǎng)度。

表2 胎面測(cè)長(zhǎng)參數(shù)

3 結(jié)束語(yǔ)

多胎面“ 四合一” 生產(chǎn)控制技術(shù)，能夠有效解決胎面肩厚差異大共用一套滾壓配方造成的脫層問(wèn)題，胎面自測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)技術(shù)能有效地控制胎面長(zhǎng)度，提升動(dòng)平衡合格率。該技術(shù)為同行業(yè)在成型機(jī)上的創(chuàng)新技術(shù)，有效解決了公司新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，制造過(guò)程同機(jī)臺(tái)同規(guī)格難以兼顧寬度、厚度極差大的各類(lèi)花紋排產(chǎn)難題，有效提升設(shè)備利用率和降低制造過(guò)程中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量成本，進(jìn)一步降低公司運(yùn)行成本耗損；所開(kāi)發(fā)的多胎面配方識(shí)別、切換控制技術(shù)，為成型機(jī)的自動(dòng)化性能升級(jí)帶來(lái)巨大支撐，同時(shí)可提升成型機(jī)裝備行業(yè)影響力和話語(yǔ)權(quán)。

應(yīng)用多胎面“四合一”生產(chǎn)控制技術(shù)后，胎肩氣泡、胎側(cè)氣泡、胎圈等部位的泡類(lèi)缺陷下降37%，動(dòng)平衡合格率得到提升，由原來(lái)的85% 提升到92%。