范世強(qiáng)，吳詩清

（桂林中昊力創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司，廣西 桂林 541000）

90°鋼絲簾布裁斷機(jī)拼接改造實(shí)例分析

Example analysis of stitching transformation for 90° steel wire cord cutting machine

范世強(qiáng)，吳詩清

（桂林中昊力創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司，廣西 桂林 541000）

以改造實(shí)踐為例，分析老式90°鋼絲簾裁斷機(jī)自動(dòng)拼接改造的市場(chǎng)背景，提出一種切實(shí)可行的改造方案，也得到了良好的改造效果，提升了效率，改善了拼接質(zhì)量。

90°鋼絲簾布裁斷機(jī)；拼接改造；胎體簾布

1 市場(chǎng)背景

作為全鋼子午胎的關(guān)鍵工序，鋼絲簾布裁斷機(jī)一直是很多輪胎廠重點(diǎn)關(guān)注的設(shè)備，很多老舊的鋼絲簾布裁斷機(jī)還在運(yùn)行，這些舊裁斷機(jī)的效率不高，拼接質(zhì)量不穩(wěn)定，故障頻發(fā)，迫切需要進(jìn)行升級(jí)改造。

這類產(chǎn)品主要分為兩大類：

一類是90年代前后從國外原裝進(jìn)口的裁斷機(jī)整線，制造商主要有Fischer、VMI、三菱重工，這類生產(chǎn)線的主要問題有結(jié)構(gòu)老舊（如無自動(dòng)拼接功能），電氣件老化且備件停產(chǎn)，一些關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件磨損嚴(yán)重等。

另一類則是2000年以后，國內(nèi)一些裁斷機(jī)制造商對(duì)國外裁斷機(jī)的仿制產(chǎn)品，這類產(chǎn)品問題主要集中在生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行效率低，簾布制品相關(guān)精度低等。

桂林中昊公司擁有鋼絲簾布裁斷機(jī)多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)裁斷機(jī)有自己獨(dú)到的見解。針對(duì)目前輪胎廠客戶類似難題，桂林中昊公司可以針對(duì)用戶不同現(xiàn)場(chǎng)情況定制出專門解決方案。

這方面我們有很多的成功案例，包括小角度鋼絲簾布裁斷機(jī)、90°鋼絲簾布裁斷機(jī)以及纖維簾布裁斷機(jī)的改造，下面就以1臺(tái)90°胎體鋼絲簾布裁斷機(jī)的實(shí)際改造案例進(jìn)行分析。

2 案例概況

該機(jī)為2005年投入使用的一條國產(chǎn)的90°胎體鋼絲簾布裁斷生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線接頭采用擠壓式拼接，胎體簾布接縫處容易開線、并線或交叉，嚴(yán)重影響成型質(zhì)量，容易產(chǎn)生廢胎。

原生產(chǎn)線的主要部件如下：導(dǎo)開站、無桿氣缸加機(jī)械定位的定長(zhǎng)送布機(jī)構(gòu)、液壓式擺動(dòng)剪式的裁斷主機(jī)、擠壓式的自動(dòng)拼接裝置、貼膠裝置、卷取站、三菱Q系列PLC及J2系列伺服系統(tǒng)。

經(jīng)過與客戶反復(fù)磋商，最終確定：在原設(shè)備現(xiàn)有空間內(nèi)，整體置換裁斷主機(jī)之后至貼膠裝置之前的機(jī)械部分，同時(shí)將整線電氣系統(tǒng)升級(jí)。把原擠壓式拼接改為拉鏈?zhǔn)狡唇?，升?jí)整線的PLC及伺服控制系統(tǒng)的硬件，重新編寫優(yōu)化控制程序及人機(jī)界面，提高整線的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，新的控制元件可以全廠通用，降低維護(hù)成本。

由于整體改造方案考慮非常周全，從停機(jī)、舊部件拆除、土建改造、新部件安裝調(diào)試到整線試生產(chǎn)只用了10天時(shí)間，比原計(jì)劃提前了5天。該項(xiàng)目已于2015年元月份驗(yàn)收并投入正式生產(chǎn)，運(yùn)行良好。

3 改造前分析

圖1所示，原機(jī)的自動(dòng)拼接裝置由裁斷后簾布接取動(dòng)力輥道、拼接供料輸送帶（多條皮帶）、接頭機(jī)、拼接卸料輸送帶（多條皮帶）四部分組成，其動(dòng)作流程如下：

簾布裁斷→簾布落在輥道上→接取動(dòng)力輥道升起使輥面高于后方的多條皮帶→接取輥道起動(dòng)將簾布往后輸送到XY傳送帶→簾布頭觸發(fā)位于供料帶上方的光電開關(guān)→機(jī)械式擋塊升起、Y向動(dòng)力輥道停止并下降→胎體簾布落在X向供料帶之上→拼接供料帶電機(jī)起動(dòng)→簾布頭定位到接頭機(jī)的拼接線并停止→拼接前后壓桿下壓→拼接→拼接前后壓桿上升→拼接卸料帶起動(dòng)→拼接好的簾簾布尾定位到接頭機(jī)的拼接線并停止。

圖1 改造前拼接部分的布局圖

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察分析，該機(jī)存在如下問題：

（1）擠壓式拼接的擠壓力無法控制，無法適應(yīng)不同厚度不同簾絲直徑的簾布；

（2）在簾布的黏性不高或是導(dǎo)開處冷修邊的修邊余膠不理想時(shí)，擠壓式的接縫強(qiáng)度不夠高，在成型工序時(shí)胎體簾布的接頭處經(jīng)常崩開；

（3）上下擠壓頭之間的間隙不均勻，在拼接寬度方向上的擠壓力不均勻，導(dǎo)致接頭的兩根鋼絲簾線的間距不均勻，有時(shí)會(huì)甚至發(fā)生簾線并線、交叉；

（4）XY升降輸送帶升降導(dǎo)向磨損嚴(yán)重，間隙大，加上用機(jī)械擋邊定位精度低，拼接處經(jīng)常發(fā)生錯(cuò)邊，錯(cuò)邊量高達(dá)3～5 mm；

（5）供料帶及卸料帶均為多條皮帶，若各根小皮帶張緊量不勻時(shí)會(huì)造成簾布在輸送過程中發(fā)生歪斜，導(dǎo)致前后兩片簾布不平行，對(duì)接時(shí)無法靠攏，不利于接縫質(zhì)量；

（6）換規(guī)格不方便，當(dāng)寬度改變時(shí)，接頭機(jī)前后的機(jī)械擋邊裝置都要手動(dòng)調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

4 改造整體方案

改造后的自動(dòng)拼接裝置由磁梁遞布裝置、裁斷后簾布接取輸送帶、拼接供料輸送帶、拉鏈?zhǔn)降慕宇^機(jī)、帶自動(dòng)糾偏的拼接卸料輸送帶、緩沖輥、拼接分站七部分組成，其中三條輸送帶均為單根寬幅皮帶，如圖2、3所示。在設(shè)計(jì)時(shí)提高了拼接卸料的速度，因此在拼接卸料帶與緩沖輥之間增加一儲(chǔ)布地坑，防止簾布落到地面上。改進(jìn)后的其動(dòng)作流程如下：

圖2 改造后拼接部分的布局圖

圖3 改造后拼接部分的三維布局圖

簾布裁斷→簾布落在接取輸送帶上→接取帶將胎體簾布往外輸送，簾布頭露出裁斷上橫梁范圍并停止→磁梁遞布裝置磁鐵下降將簾布頭吸附→磁梁移動(dòng)拖移簾布至供料輸送帶上指定位置并停止→磁鐵升起簾布頭剝離落在供料帶上→拼接供料帶電機(jī)起動(dòng)→簾布頭定位到接頭機(jī)的拼接線并停止→拼接前后壓輥下壓→拼接→拼接前后壓輥上升→拼接卸料帶起動(dòng)→拼接好的簾簾布尾定位到接頭機(jī)的拼接線并停止。

改進(jìn)后的動(dòng)作過程中從裁斷后到拼接供料帶的簾布遞送是通過磁梁遞布完成的，磁梁的移動(dòng)采用直線導(dǎo)軌導(dǎo)向和伺服電機(jī)定位，保證遞送到供料帶上的簾布位置精準(zhǔn)。供料運(yùn)輸帶采用單根寬幅皮帶，可以保證簾布從磁梁下方運(yùn)行至拼接線這段過程中不會(huì)發(fā)生歪斜。卸料帶也是單根皮帶，同樣保證了簾布卸料時(shí)不發(fā)生歪斜。所有的這些措施都是為了保證簾布在運(yùn)行過程中的位置度，為自動(dòng)拼接作準(zhǔn)備。

5 拉鏈?zhǔn)浇宇^機(jī)

如圖4所示的拉鏈?zhǔn)浇宇^機(jī)是本次改造項(xiàng)目中的核心部件。整個(gè)部件采用整體式外觀設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)等危險(xiǎn)部件不外露，電線、氣管、拖鏈、電磁閥等零件全部采用一體化設(shè)計(jì)。

如圖5所示，本接頭機(jī)由上下共4組拼接機(jī)械手組成，分別由2臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并通過程序控制實(shí)現(xiàn)拉鏈?zhǔn)降目p合動(dòng)作。整套裝置中含有三套傘齒輪組的拼接頭，簾布接縫的縫合強(qiáng)度和接縫處相鄰兩根鋼絲簾線的間距主要是靠這三套傘齒輪的齒輪嚙合力來保證。

圖4 接頭機(jī)

拼接頭氣缸的下壓力對(duì)拼接質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，一般是工人通過手動(dòng)閥調(diào)節(jié)，本案采用兩套帶閉環(huán)控制的比例壓力調(diào)節(jié)閥分別對(duì)左右機(jī)械手的壓力進(jìn)行精確控制。拼接壓力根據(jù)設(shè)定配方自動(dòng)調(diào)整，減少人為因素對(duì)拼接質(zhì)量的影響。

另外，本案在設(shè)計(jì)時(shí)為提高拼接齊邊精度采用了BST的一套齊邊式自動(dòng)糾偏系統(tǒng)。兩臺(tái)反射式傳感器分別安裝在前后兩片簾布的縫合邊緣處，拼接卸料架由糾偏推桿電機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)傳感器檢測(cè)反饋推動(dòng)卸料架橫向移動(dòng)，使前后兩片簾布的邊緣對(duì)齊。經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，完全滿足0.5 mm以內(nèi)的錯(cuò)邊公差要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于改造前。

圖5 拼接機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

6 電氣部分

本次電氣改造采用雙CPU控制方式，由邏輯CPU執(zhí)行系統(tǒng)邏輯控制任務(wù)，運(yùn)動(dòng)CPU執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，有效提高整線程序運(yùn)行效率；將原三菱J2伺服系統(tǒng)升級(jí)為J4伺服系統(tǒng)，光纖通訊，使系統(tǒng)控制精度及響應(yīng)速度皆提高一個(gè)等級(jí)。

7 結(jié)論

改造后見表1，該生產(chǎn)線的班產(chǎn)量增加50%以上，開機(jī)率大幅提升，接頭并線、錯(cuò)邊、開口故障減少90%以上，接頭合格率大幅提高，改造效果十分明顯。

該改造項(xiàng)目的成功實(shí)施是建立在我公司多年制造裁斷生產(chǎn)線經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，方案成熟可靠，技術(shù)先進(jìn)，只要稍加調(diào)整就可以運(yùn)用到其他類似的90°鋼絲簾布裁斷機(jī)改造中，有較高推廣價(jià)值。

表1 改造效果對(duì)比表

TQ330.4

1009-797X（2015）13-0059-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.018

范世強(qiáng)（1982-），男，工程師，北京化工大學(xué)橡塑機(jī)械專業(yè)畢業(yè)，一直從事橡膠機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)及相關(guān)管理工作。

2015-05-21