呂煒帥

（天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350）

中國目前已是全球最大工業(yè)機器人應(yīng)用市場，而且市場需求高速增長。在輪胎裝備制造業(yè)中，以綠色智能工廠構(gòu)建與橡膠行業(yè)轉(zhuǎn)型升級為行業(yè)發(fā)展背景，機器人憑借其優(yōu)異的智能感知與人機交互功能在輪胎生產(chǎn)工藝中得到廣泛的應(yīng)用[1]。特別是在搬運、上下料、噴涂以及碼垛等環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用，不僅實現(xiàn)了以機代人，而且讓輪胎生產(chǎn)中的各個工藝環(huán)節(jié)的自動化水平得到有效的貫通，讓輪胎生產(chǎn)工藝各個環(huán)節(jié)間變的更加流暢[2-3]。隨著企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的壓力驅(qū)動，機器人已成為自動化生產(chǎn)線中帶動產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展的重要切入點，推動輪胎工業(yè)發(fā)展進入全新時代[4-5]。

一、煉膠工藝中膠塊自動搬運

在輪胎工藝密煉生產(chǎn)過程中，天然膠與合成膠往往成大塊存在，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用人工搬運投料，勞動強度大，工作效率低；而手工抓拿空間較小、且需彎腰向下操作，危險性極大。此外，固體塊狀的橡膠原材料在常溫下比常見的橡膠成品彈性、韌性都稍差，但仍屬 柔軟易變形類固體物質(zhì)，因此抓取難度較大。

通過機器人可以用來抓取并輸送膠塊的機械設(shè)備，將工作者從繁重的勞動中解脫出來。

圖1 機器人自動搬膠裝置

二、壓出線胎面自動翻面與拾取

為更好的滿足輪胎胎面擠出聯(lián)動生產(chǎn)線與輪胎成型過程的有效對接，通常需要在胎面擠出聯(lián)動生產(chǎn)線中跟成型工藝需求設(shè)置胎面翻面裝置，在胎面擠出聯(lián)動生產(chǎn)線中胎面翻面與拾取裝置運行過程為：百頁車導(dǎo)入→裝載胎面→機械手翻百頁車頁片→導(dǎo)出，在整個過程中控制系統(tǒng)自動完成，實現(xiàn)無人化操作。

對于百葉車的開合，通過機械手的輔助作用，實現(xiàn)了生產(chǎn)線自動化、可視化程度高，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，定位準確，整個過程無需人員操作，完全實現(xiàn)了胎面自動收取擺放。而且特別適用于舊廠房改造，操作簡單，維護方便。

圖2 壓出線胎面翻面與拾取

三、輪胎成型機機械手自動下料

一臺機器人可服務(wù)于多臺成型機，或者一臺機器人在同一成型機上能夠兼顧多項工藝操作，如胎胚下料與成型鋼絲圈裝卸。同時，通過機器人的融入此環(huán)節(jié)

可有效提升系統(tǒng)的下料節(jié)拍，提高成型機的開動率。也可實現(xiàn)與后續(xù)硫化輸送物流對接，實現(xiàn)無人化生產(chǎn)，進一步節(jié)省人工。

圖3 輪胎成型機下料機械手

四、胎圈芯一體化生產(chǎn)線與輪胎成型自動化

胎圈芯生產(chǎn)線實現(xiàn)了鋼絲圈自動纏繞與包布，經(jīng)機器人協(xié)助與三角膠擠出生產(chǎn)線對接，然后由機器人自動放置胎圈芯百葉車中。運輸至成型機工藝中的胎圈芯也由機器人自動化搬運，實現(xiàn)輪胎成型的自動化操作。機器人實現(xiàn)了多條生產(chǎn)線間的有效銜接，促進了設(shè)備的集成自動化，提高了胎圈芯制品成型胎胚的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，同時也催生滿足新的生產(chǎn)工藝要求的工裝設(shè)備。

圖4 機器人在胎圈芯生產(chǎn)與輪胎成型中的應(yīng)用

五、胎胚自動噴涂

由于人工噴涂可靠性差，操作工在工作中容易出現(xiàn)遺漏。機器人噴涂改變了傳統(tǒng)工藝人工操作造成噴涂不均，不易管理的難題。機器人噴涂可通過伺服控制，靈活調(diào)節(jié)噴涂區(qū)域，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)噴涂，安全可靠，易于維護，生產(chǎn)效率得到極大提升。此外，由于噴涂環(huán)節(jié)的安全性，工業(yè)機器人需要具有防爆能力。

圖5 機器人在胎胚噴涂中的應(yīng)用

六、胎胚自動碼垛裝運

圖6 機器人在成品碼垛中的應(yīng)用

通過機器人碼垛，一方面大幅度降低了勞動強度，節(jié)省了人工成本。另一方面，通過機器人碼垛，可實現(xiàn)最大化的裝運，同時又不損傷胎胚，提升碼垛的節(jié)拍，迅速完成料架的整車碼垛。通過與立體倉儲結(jié)合應(yīng)用，減少空間應(yīng)用，提升了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，縮短了產(chǎn)品發(fā)貨周期。

七、機器人在輪胎生產(chǎn)工藝中未來發(fā)展方向

在“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，工業(yè)機器人將與傳統(tǒng)輪胎生產(chǎn)工藝中產(chǎn)品生產(chǎn)線進行深入融合，為輪胎行業(yè)智能發(fā)展提供新的思路與方向。工業(yè)機器人是輪胎工業(yè)4.0 智能工廠建設(shè)的重要元素，提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，降低人工成本與能源消耗將是工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用的重要落腳點。

1.機器人在橡膠機械領(lǐng)域產(chǎn)品線未來應(yīng)用中，搬運、碼垛、噴涂以及上下料中仍將是主要工作方式；

2.機器人在橡膠領(lǐng)域產(chǎn)品中的應(yīng)用，在夾具設(shè)計與輪胎生產(chǎn)工藝、橡膠的機理特性需更加緊密融合；

3.機器人多臺串行應(yīng)用模式將成為解決當前單一工作節(jié)拍效率低，無法滿足自動化升級應(yīng)用的難題，并成為提高輪胎制造業(yè)智能化水平，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要手段；

4.機器人與RGV、機器人與AGV、機器人與立體倉儲、機器人與輸送裝置的組合應(yīng)用，機器人與3D 打印技術(shù)的技術(shù)融合都將成為未來機器人在輪胎工業(yè)中的重要發(fā)展方向；

5.柔性化、智能化、復(fù)合型機器人是機器人在滿足當前輪胎工業(yè)自動化應(yīng)用中角色升級的重要方向。

八、小結(jié)

1.機器人作為智能制造的關(guān)鍵部件，有效地解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中勞動密集與環(huán)境惡劣的問題，提升了輪胎制造行業(yè)智能自動化水平，有效地推動了輪胎工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級；

2.機器人在輪胎生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境、負載要求、不同企業(yè)輪胎生產(chǎn)工藝特點以及企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀進行選型應(yīng)用，以橡膠制品內(nèi)在機理為基礎(chǔ)進行結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計，最大化的發(fā)揮自動化功能；

3.機器人在輪胎生產(chǎn)中的應(yīng)用，既實現(xiàn)了單一區(qū)域產(chǎn)品線的自動化升級，又促進了不同區(qū)域間工藝的銜接，為輪胎生產(chǎn)智能物流自動化系統(tǒng)的應(yīng)用建立了基礎(chǔ)；

4.“以機代人”促進了企業(yè)的生產(chǎn)與管理以及運營模式，但機器人的智能化發(fā)展，特別是升級其控制系統(tǒng)的整體化控制能力，提升工業(yè)機器人的整體應(yīng)用性能，符合輪胎生產(chǎn)工藝性能特點，仍將是提升輪胎工業(yè)自動化水平，促進產(chǎn)業(yè)升級重要方向；

5.隨著輪胎工業(yè)自動化水平的提高，3D 打印技術(shù)以及信息化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，機器人與傳統(tǒng)輪胎生產(chǎn)工藝裝備融合以及機器人模塊化、批量化的應(yīng)用模式，未來必將催生新型輪胎生產(chǎn)工藝的誕生。