郭良剛，張樹偉，崔煥鵬，宋瑞華

(青島雙星橡塑機(jī)械有限公司，山東 青島 266400)

雙復(fù)合擠出機(jī)聯(lián)動線為輪胎廠生產(chǎn)半成品制品的關(guān)鍵設(shè)備，與雙復(fù)合擠出機(jī)配合，用于胎面、胎側(cè)、三角膠等制品的輔助生產(chǎn)，用來完成對輪胎胎面、胎側(cè)、三角膠等橡膠部件的收縮、冷卻、定長切割及稱重、導(dǎo)出、分選等工藝的專用輔機(jī)設(shè)備。

因現(xiàn)存的雙復(fù)合聯(lián)動線造成生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、設(shè)備精度差、人工成本高等缺陷，為實現(xiàn)雙復(fù)合擠出機(jī)聯(lián)動線智能化、自動化、可視化生產(chǎn)，我公司對雙復(fù)合擠出聯(lián)動線進(jìn)行了智能化創(chuàng)新升級，主要為表現(xiàn)在以下幾個方面。

1 料頭的自動引頭(專利：ZL201621240 8232）

雙復(fù)合擠出聯(lián)動線經(jīng)過雙復(fù)合擠出機(jī)、接取及強(qiáng)制收縮、連續(xù)稱量、貼緩沖膠、上坡輸送、噴淋冷卻裝置、定長裁斷等工藝配置，可滿足胎面生產(chǎn)的要求?，F(xiàn)上坡輸送翻轉(zhuǎn)至噴淋裝置采用人工引頭，且噴淋裝置層與層之間的料頭引頭全部人工參與，人工搭料，影響自動化效率，勞動強(qiáng)度大且存在安全隱患。

1.1 上坡輸送翻轉(zhuǎn)裝置

現(xiàn)我公司對上坡輸送翻轉(zhuǎn)進(jìn)行了創(chuàng)新升級，采用一種新型的自動翻轉(zhuǎn)裝置，可實現(xiàn)全線的自動化生產(chǎn)，無需人工參與，且杜絕了安全隱患，該創(chuàng)新升級已獲得國家專利，如圖1所示。

上坡輸送翻轉(zhuǎn)裝置主要由氣缸、制動電機(jī)、模組鏈板、擺動架、轉(zhuǎn)軸等組成。當(dāng)制品經(jīng)過自動翻轉(zhuǎn)裝置時，制動電機(jī)帶動輸送鏈板運動，從而帶動制品運動，擺動架由氣缸控制動作，經(jīng)轉(zhuǎn)軸將制品自動翻轉(zhuǎn)至噴淋裝置。

圖1 上坡輸送翻轉(zhuǎn)

1.2 噴淋翻轉(zhuǎn)裝置

噴淋裝置各層翻轉(zhuǎn)使用新型的自動引頭裝置，采用新型鏈板弧形結(jié)構(gòu)，上下層之間的料頭由弧形板自動過度，實現(xiàn)自動翻轉(zhuǎn)引頭，如圖2所示。

圖2 噴淋翻轉(zhuǎn)

噴淋翻轉(zhuǎn)裝置，主要由弧形支撐架、模組鏈板、氣缸壓實結(jié)構(gòu)等組成。當(dāng)制品經(jīng)模組鏈板傳動至弧形支撐架處，此時，制品由弧形支撐架自動落至下層輸送鏈板，浮動輥起作用，保證上下層可靠運行。當(dāng)輸送制品尾部時，氣缸壓實結(jié)構(gòu)作用，防止制品自動下落造成浮動輥誤動作引起制品拉伸現(xiàn)象。

2 緩沖膠自動貼合升級（專利:ZL20162 1195762.2）

根據(jù)雙復(fù)合胎面生產(chǎn)工藝，胎面底部須熱貼一層緩沖膠，并要求緩沖膠與胎面貼合須精確對中以保證半成品質(zhì)量?，F(xiàn)為滿足胎面貼合緩沖膠的需求，擠出線設(shè)備配置120擠出機(jī)、縱/橫向輸送帶、兩輥壓延機(jī)、壓延過橋壓貼、擠出機(jī)/壓延機(jī)溫控系統(tǒng)等裝置。膠料由120擠出機(jī)擠出，經(jīng)縱、橫向輸送帶輸送至兩輥壓延機(jī)，通過壓延機(jī)兩輥調(diào)距，導(dǎo)輥處兩裁刀切割，壓延出所需規(guī)格的緩沖膠。

傳統(tǒng)的胎面貼緩沖膠貼合對中裝置，采用制品定中的方式，貼合前的胎面經(jīng)定中心輥道，通過CCD糾編裝置進(jìn)行檢測，可以使偏離中心的胎面自動糾編，保證胎面在中心位置。貼合時，兩輥壓延機(jī)壓出的緩沖膠，通過手輪對圓盤刀軸向移動，實現(xiàn)胎面與緩沖膠的對中貼合，如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)胎面緩沖膠貼合對中

現(xiàn)實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)胎面規(guī)格變化時，須人工經(jīng)常手動調(diào)整裁刀位置，且為保證定中精確操作費時費力，定中重復(fù)精度差，極易產(chǎn)生大量廢品。另配置的胎面糾偏輥道，增加了胎面進(jìn)入冷卻前的長度，胎面穩(wěn)定性受到較大影響。

為解決上述問題，現(xiàn)采用緩沖膠定中的理念，去除了糾偏輥道，將兩輥壓延機(jī)裁刀進(jìn)行創(chuàng)新升級，其裁刀改為分別由兩個糾偏電機(jī)控制，其裁刀可根據(jù)CCD相機(jī)檢測的胎面的位置，控制程序會根據(jù)胎面的位置信息分別自動調(diào)整兩個裁刀的位置，來實現(xiàn)胎面貼合對中，用以保證貼合精度，如圖4所示。

圖4 創(chuàng)新升級的胎面緩沖膠自動貼合

（1）工作過程：CCD相機(jī)來檢測胎面的位置，兩輥壓延機(jī)裁刀刀架上的兩把裁刀分別由兩個AG糾偏電機(jī)控制。用CCD相機(jī)檢測，將胎面的邊緣位置及中心位置等信息傳輸?shù)紼+L的DO8201控制器，控制程序會根據(jù)胎面的位置信息分別自動調(diào)整兩個裁刀的位置，用以保證貼合精度。DO8201控制器與PLC之間需要建立以太網(wǎng)通訊。此系統(tǒng)無需人工調(diào)整裁刀間距，只需客戶可以在PLC上將生產(chǎn)材料的配方下載到E+L控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)配方自動調(diào)整。在PLC上可設(shè)定材料貼合的偏移量，當(dāng)貼合有偏差時，可通過更改系統(tǒng)偏移量來確保貼合精度，如圖5所示。

圖5 升級后胎面緩沖膠自動貼合過程

OL82相機(jī)能以非接觸的方式測量物料的寬度，寬度信息，相機(jī)使用50 mm固定焦距的鏡頭和分辨率為5 150像素的單色CCD陣列式芯片，在整個測量范圍內(nèi)進(jìn)行8倍亞像素處理，另外VA鏡頭支架能確保相機(jī)陣列芯片的調(diào)整，因此在更換相機(jī)時候，無需再次調(diào)整。

（2）有益效果：創(chuàng)新升級后的緩沖膠貼合定中裝置投入使用后，完全實現(xiàn)了自動化，無須因胎面規(guī)格變化造成的人工調(diào)整，且貼合精度得到了提升，貼合精度達(dá)±1 mm。此裝置為閉環(huán)控制，貼合重復(fù)精度得到可靠保證，廢品率降低90%以上。另去除了胎面糾偏輥道，縮短了胎面進(jìn)入冷卻前的長度，提高半成品的質(zhì)量，該創(chuàng)新升級已獲得國家專利。

3 浮動輥智能控制（專利：ZL2016211 95750.X）

浮動輥控制是雙復(fù)合擠出聯(lián)動線的核心，其中各段之間的速度匹配是制約生產(chǎn)制品是否合格的關(guān)鍵，各段之間速度匹配不好，會造成半成品的拉伸或堆料?，F(xiàn)存的浮動輥檢測裝置，多采用漸開線式或齒輪齒條式結(jié)構(gòu)，外加配重塊，并配置光電開關(guān)或編碼器記錄位置信息，從而控制各段速度。漸開線式結(jié)構(gòu)，存在速度匹配差等缺點。齒輪齒條式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對齒輪、齒條要求極高，存在加工難度及調(diào)整周期長，制品無附加壓力，上述問題制約浮動輥檢測裝置的良好應(yīng)用。

為解決上述問題，我公司開發(fā)了一種新型的浮動輥檢測裝置（如圖6），采用低摩擦旋轉(zhuǎn)氣缸，其氣缸集成了角度傳感，量程可進(jìn)行設(shè)定，電磁閥控制浮動輥由初始位置至工作位置切換，比例閥控制制品與浮動輥附加力，并可根據(jù)制品的規(guī)格變化比例調(diào)節(jié)附加力的大小，無需人工調(diào)整，即可實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)。此裝置使用后解決了漸開線式浮動輥結(jié)構(gòu)存在速度調(diào)整范圍窄，調(diào)整周期長及制品無附加壓力造成制品跑偏現(xiàn)象，并消除了齒輪齒條式浮動輥結(jié)構(gòu)對齒輪、齒條高精度要求及調(diào)整周期長的影響，使浮動輥檢測得到良好應(yīng)用。

3 可視化、在線監(jiān)控

3.1 運行可視化

為實現(xiàn)制品運行的可視化，各參數(shù)在線監(jiān)控，我公司在主操作觸摸屏開發(fā)如圖7所示界面此界面，為整線狀態(tài)監(jiān)控（至裁斷前）， 可以看到制品運行位置、整線速度，各段輸送帶速度，制品位置及各浮動輥的安裝位置、工作位置及狀態(tài)?？蓪崿F(xiàn)各浮動輥預(yù)負(fù)荷壓力設(shè)定和收縮比設(shè)定，其制品的不同（胎面或胎側(cè)），將預(yù)負(fù)荷壓力和收縮比分為兩組，可以根據(jù)制品進(jìn)行選擇。

圖7 運行可視化監(jiān)測控制界面

當(dāng)整線運行時，未投入工作的浮動輥位置顯示為白色，投入工作的浮動輥（1～19#）位置超出正常工作范圍（-3°～+3°）時，相應(yīng)的浮動輥位置顯示會變紅閃爍，當(dāng)浮動輥位置回復(fù)正常后，相應(yīng)的浮動輥位置顯示會變綠色，根據(jù)顏色的判斷可以快速的查找出現(xiàn)的問題點，例如某浮動輥處是否堆料等。制品的位置可以通過上圖的紅色小圓點查看：當(dāng)小圓點顏色為紅色時，代表此處無料；當(dāng)小圓點顏色為綠白閃爍時，代表此處有料。

3.2 在線診斷界面

為實現(xiàn)快速尋查錯誤，及時發(fā)現(xiàn)問題并快速處理，我公司開發(fā)了在線診斷界面，如圖8所示。

圖8 在線診斷界面

圖8左側(cè)為報警篩選及確認(rèn)。點擊“全部”，則顯示全部內(nèi)容。點擊“急?！?，僅顯示急停相關(guān)的內(nèi)容。點擊“其他”顯示除急停以外的其他內(nèi)容，如變頻器故障等。點擊“確認(rèn)報警”則對出現(xiàn)的報警進(jìn)行確認(rèn)，相應(yīng)的報警若被處理完成將不再顯示。報警編號、日期、時間及消息文本不再累述。錯誤點為對應(yīng)報警發(fā)生時故障器件的位置，例如：當(dāng)前接取急停觸發(fā)時，錯誤點為“A20.10”，表示此急停開關(guān)所在位置為A20.10操作盒，維修人員可根據(jù)此提示在圖紙迅速查找問題點。

3.3 兩輥壓延及溫控的在線監(jiān)控

圖9、10為溫控在線監(jiān)控界面，壓延系統(tǒng)及可顯示二輥壓延系統(tǒng)的當(dāng)前數(shù)值，如上輥速度、下輥速度、供膠輸送帶速度、擠出機(jī)轉(zhuǎn)速，裁刀寬度，制品寬度。

本界面可實現(xiàn)遙控控制擠出機(jī)溫度，由此畫面可設(shè)定溫度，啟停水泵，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

圖9 壓延系統(tǒng)在線監(jiān)控

圖10 溫控在線監(jiān)控系統(tǒng)

4 結(jié)論

我公司對雙復(fù)合擠出聯(lián)動線進(jìn)行了智能化升級，實現(xiàn)了料頭自動引頭、緩沖膠自動貼合、浮動輥智能控制、全線運行可視化、各參數(shù)的在線監(jiān)控，其中三項獲國家專利。上述智能化升級，已成功應(yīng)用于雙星智能化4.0工廠，取得了良好的效果。