徐小楠 王平利 何國鵬

（西安航天自動化股份有限公司,西安 710065）

在汽車的輪胎裝配生產(chǎn)過程中，輪胎裝配（輪輞與輪胎的壓裝）完成后，需要快速的對輪胎進(jìn)行充氣，并在充氣前檢測輪輞與輪胎是否匹配，以及是否與生產(chǎn)計(jì)劃相一致。自動輪胎充氣機(jī)就是在輪胎裝配線上完成這一功能的設(shè)備。

1 自動輪胎充氣機(jī)的工作過程

自動輪胎充氣機(jī)主要由三大部件及傳輸裝置組成。三大部件即，輪胎的外定中裝置、輪輞的內(nèi)定中裝置、輪胎充氣頭裝置。這三大部件的驅(qū)動源均為氣缸。傳輸裝置主要是與輪胎裝配線配合，將上一工位裝配完成而未充氣的輪胎送至自動充氣機(jī)，將充好氣的輪胎送往下一工位。

輪胎充氣過程如下。首先，由傳輸線將裝配好的輪胎輸送到充氣機(jī)的充氣工位。其次，外定中氣缸桿伸出，由機(jī)械傳動裝置通過輪胎表面對輪胎進(jìn)行對中，如圖1所示。所謂對中，是指將輪胎中心與充氣頭中心在垂直方向上投影重合。由于未充氣的輪胎有一定的可壓縮性，加之輪胎與傳輸線間摩擦力的存在，外定中只能是粗略對中。在外定中完成后，傳輸架落下，將輪胎放置在充氣支撐臺上，內(nèi)定中氣缸桿伸出，由機(jī)械傳動裝置通過輪輞內(nèi)表面對輪胎進(jìn)行對中，確保輪胎的中心與充氣頭的中心在垂直方向上投影重合，如圖2所示。充氣頭氣缸動作，充氣頭下降，在充氣頭內(nèi)環(huán)觸及輪輞并密封后，充氣頭外環(huán)繼續(xù)下降，使得輪胎有一定的壓縮量，且充氣頭外環(huán)與輪胎密封，利用輪胎與輪輞上邊沿的間隙開始充氣，如圖3所示。充氣壓力達(dá)到，充氣頭上升，傳輸線上升，并將充好氣的輪胎輸送出充氣機(jī)。

圖1 外定中

圖2 內(nèi)定中

2 自動輪胎充氣機(jī)的防呆要求

自動輪胎充氣機(jī)作為輪胎裝配線上的功能設(shè)備，具有為多品種輪胎充氣的能力。而要充氣的輪胎相關(guān)參數(shù)，即輪胎外徑、輪輞內(nèi)徑、輪輞寬度來自于裝配線。

所謂自動輪胎充氣機(jī)的防呆，是指自動輪胎充氣機(jī)在充氣前，應(yīng)能夠識別出輪胎的輪胎外徑、輪輞內(nèi)徑、輪輞寬度參數(shù)，當(dāng)任意一個參數(shù)與裝配線所給的要充氣的輪胎參數(shù)不一致時，能夠及時停機(jī)，并發(fā)出信號告知管理人員，從而防止非本次所需輪胎混入錯誤或輪輞與輪胎不匹配錯誤的發(fā)生。

圖3 充氣

3 自動輪胎充氣機(jī)防呆功能的實(shí)現(xiàn)

自動輪胎充氣機(jī)要有防呆功能，就必須具有識別輪胎外徑、輪輞內(nèi)徑、輪輞寬度的辦法。按照輪胎裝配線的要求，自動充氣機(jī)要適應(yīng)的輪胎基本參數(shù)的范圍如下：

輪胎外徑：500～800mm；

輪輞內(nèi)徑：15～21mm；

輪輞寬度：4～10mm。

如果能夠直接測量輪胎的這三個參數(shù)當(dāng)然是最好的。盡管現(xiàn)在市場上測量內(nèi)外徑及寬度的傳感器很多，技術(shù)也很成熟，但對于輪胎如此寬范圍的參數(shù)測量，低成本的傳感器很難實(shí)現(xiàn)。另外，就算是有合適的直接測量的傳感器，傳感器的安裝與輪胎充氣過程的動作機(jī)構(gòu)也會有很大的干涉，難以實(shí)現(xiàn)。本文嘗試通過間接測量得到這些參數(shù)。

3.1 位移傳感器

自動充氣機(jī)在工作過程中，無論是內(nèi)定中，外定中，還是充氣頭下降，都是由氣缸驅(qū)動的。對不同品種規(guī)格的輪胎，其輪胎外徑、輪輞內(nèi)徑、輪輞寬度不同，各氣缸桿伸出的長度也不同。各氣缸桿伸出長度與相應(yīng)的參數(shù)大小具有對應(yīng)關(guān)系。在各氣缸上固定安裝位移傳感器，傳感器頭固定在氣缸桿上。如此，在各氣缸桿伸出到位停止時，位移傳感器的值可以對應(yīng)輪胎的外徑、輪輞內(nèi)徑及輪輞寬度。通過位移傳感器可以間接的測定輪胎的參數(shù)。

圖4 防呆功能的軟件實(shí)現(xiàn)方法

3.2 輪胎參數(shù)的確定

盡管氣缸桿伸出長度，即位移傳感器的位移值與輪胎的參數(shù)具有對應(yīng)關(guān)系，但由于機(jī)械傳動的非線性，很難用具體的表達(dá)式來描述這一關(guān)系。為此，在機(jī)械系統(tǒng)確定，并位移傳感器固定完成后，利用標(biāo)準(zhǔn)輪胎對位移傳感器的位移值與輪胎的參數(shù)關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。從而可以確定每種輪胎參數(shù)所對應(yīng)的各位移傳感器的位移值。

3.3 防呆功能的軟件實(shí)現(xiàn)

防呆功能的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是對輪胎的參數(shù)的準(zhǔn)確測量，并與要充氣定輪胎的參數(shù)進(jìn)行比較。其次，對輪胎參數(shù)的測量要滿足充氣機(jī)的快速要求。以輪胎外徑測量為例，圖4給出防呆功能的軟件實(shí)現(xiàn)方法。輪輞內(nèi)徑及寬度的測量防呆亦可照此實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

利用位移傳感器間接測量輪胎的外徑、輪輞的內(nèi)徑及寬度，此方法簡單、有效、可靠，完全滿足輪胎裝配線對充氣機(jī)的防呆要求。