陳洪鵬

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

隨著國內(nèi)全鋼子午線輪胎的不斷發(fā)展以及用工成本的不斷增加，輪胎行業(yè)逐步由傳統(tǒng)的勞動密集型向智能化方向轉(zhuǎn)變[1]。在中國制造2025、工業(yè)4.0等發(fā)展制造業(yè)的國家愿景推動下，輪胎成型機(jī)作為輪胎制造企業(yè)的主要設(shè)備之一，目前自動化水平已達(dá)到很高的程度，國內(nèi)一些橡膠機(jī)械產(chǎn)品已可以與國際一流產(chǎn)品相媲美[2]。

胎面是輪胎的主要工作部件，直接與路面接觸，保護(hù)胎體簾布層和緩沖層免受刺扎和直接沖擊，提高輪胎與路面的附著力，通過胎面花紋傳遞牽引力、轉(zhuǎn)向力和制動力[3]。胎面供料架作為成型機(jī)的重要組成部分，自動化程度已經(jīng)達(dá)到了較高水平。其中，格柵車存儲式全自動胎面供料架因具有存儲量大、膠料變形小、方便與工廠自動化物流系統(tǒng)對接等優(yōu)點(diǎn)，已被各大輪胎廠廣泛采用。但是面對競爭日漸激烈的市場環(huán)境，輪胎廠在組織生產(chǎn)時希望盡可能低投入、多產(chǎn)出，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時實(shí)現(xiàn)利潤最大化[4]。這就要求成型機(jī)在滿足使用功能的同時，實(shí)現(xiàn)較小的占地面積、更簡化的結(jié)構(gòu)和更低的成本。

正是從這個角度出發(fā)，我公司開發(fā)出新型I形走向布置的輪胎成型機(jī)胎面格柵車傳送裝置，現(xiàn)介紹如下。

1 傳統(tǒng)L形走向布置的格柵車傳送裝置介紹

傳統(tǒng)L形走向布置的格柵車傳送裝置如圖1所示，主要由格柵車進(jìn)車裝置、升降裝置和移出裝置組成。

圖1 傳統(tǒng)L形走向布置的格柵車傳送裝置

格柵車在設(shè)備中水平傳送方向呈L形，進(jìn)車方向與移出方向垂直。實(shí)際工作時，自動引導(dǎo)車（AGV，Automated Guided Vehicle）將滿料格柵車運(yùn)輸并放置到格柵車進(jìn)車裝置的輸送輥上，電氣控制格柵車升降平臺升降，使升降平臺輸送輥上切面與進(jìn)車裝置輸送輥上切面平齊，電氣控制進(jìn)車裝置輸送輥和升降平臺輸送輥在2個電動機(jī)分別驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，從而將格柵車完全輸送到升降平臺上，輸送到位觸碰到固定限位裝置后輸送停止，后方鎖緊裝置在氣缸的驅(qū)動下將格柵車鎖住。然后升降平臺在升降電動機(jī)的驅(qū)動下上升到上極限工作位，之后升降平臺按格柵車中胎面層間距逐層下降，配合胎面導(dǎo)出裝置將格柵車中胎面逐層導(dǎo)出，最后通過控制升降平臺升降，把空格柵車下降到頂面低于移出裝置移動架的高度等待移出。格柵車移出裝置移動架移動到格柵車上方并打開夾爪，升降平臺上升一定高度，移出裝置移動架上夾爪閉合，升降平臺下降，此時空格柵車完全被夾爪勾住并與升降平臺脫開，移出裝置移動架帶著格柵車橫移到格柵車卸車位，然后通過移動架上的升降裝置把空格柵車卸到地面上，等待AGV將空格柵車運(yùn)走，然后下一個滿料格柵車進(jìn)入。

1.1 進(jìn)車裝置

傳統(tǒng)格柵車進(jìn)車裝置如圖2所示，采用輥床結(jié)構(gòu)，左右對稱布置兩排輸送輥，輸送輥面略高于水平地面。

圖2 傳統(tǒng)格柵車進(jìn)車裝置

兩側(cè)輸送輥之間通過中間傳動軸傳遞動力，保證同步旋轉(zhuǎn)，各動力輥之間采用鏈傳動，驅(qū)動電動機(jī)布置在整個輥床外側(cè)，并且單獨(dú)固定在地面上。左右兩側(cè)動力輥之間部分采用混凝土灌漿至與地面平齊，用于AGV送車時的行走路面。格柵車輸送導(dǎo)向采用3組擋塊。

這種格柵車進(jìn)車裝置能夠滿足基本使用需求，但在安裝使用過程中還存在一些問題：電動機(jī)布置在輥床外側(cè)，不僅增加了額外的占地面積，同時電動機(jī)單獨(dú)固定在地面上，不利于安裝調(diào)整時定位；導(dǎo)向擋塊與輸送的格柵車側(cè)面產(chǎn)生滑動摩擦，易造成格柵車偏歪，影響導(dǎo)向精度；中間傳動軸拆卸時只能沿軸向抽出，不便于安裝維護(hù)。

1.2 升降裝置

傳統(tǒng)格柵車升降裝置如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)格柵車升降裝置

輸送部分采用與進(jìn)車裝置類似的輥床結(jié)構(gòu)。裝置前方有固定擋塊進(jìn)行定位，同時固定擋塊上方設(shè)有接近開關(guān)，檢測格柵車是否完全輸送到位，后方采用氣缸驅(qū)動擺動鎖緊塊進(jìn)行鎖緊，驅(qū)動電動機(jī)布置在最前方格柵車外側(cè)，以避免格柵車橫向移出時產(chǎn)生干涉。升降部分采用電動機(jī)通過萬向傳動軸、換向器等驅(qū)動4個升降機(jī)進(jìn)行同步升降，通過對角布置的2根直線光軸進(jìn)行導(dǎo)向，升降機(jī)采用梯形絲杠形式，能自鎖保證較高的安全性，但傳動效率較低。升降位置通過鏈條傳動的編碼器進(jìn)行檢測。

這種梯形絲杠升降機(jī)形式格柵車升降裝置雖然能夠自鎖，保證較高的安全性，但是綜合傳動效率較低，且4臺升降機(jī)和2根光軸同時使用對架體及升降平臺的加工精度要求較高，造成綜合成本較高。

1.3 移出裝置

傳統(tǒng)格柵車移出裝置如圖4所示。

圖4 傳統(tǒng)格柵車移出裝置

移出裝置橫向移動采用電動機(jī)同步帶傳動，驅(qū)動移動架橫向移動，通過安裝在2根平行橫梁上的直線導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向。升降采用電動機(jī)鏈條傳動，驅(qū)動4根對角平行布置的絲杠實(shí)現(xiàn)升降，通過4根對角平行布置的直線光軸導(dǎo)向。4個夾爪采用4個氣缸分別驅(qū)動。

這種格柵車移出裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅加工制造成本較高，而且不便于安裝維護(hù)，在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)問題較多。

2 新型I形走向布置的格柵車傳送裝置開發(fā)

綜合考慮上述傳統(tǒng)L形走向格柵車傳送裝置的問題，并結(jié)合成型機(jī)整機(jī)布局，設(shè)計了一種新型I形走向布置的格柵車傳送裝置，如圖5所示。新型格柵車傳送裝置同樣主要由格柵車進(jìn)車裝置、升降裝置和移出裝置組成，但格柵車在設(shè)備中水平傳送方向呈I形，進(jìn)車方向與移出方向相同。

圖5 新型I形走向布置的格柵車傳送裝置

實(shí)際運(yùn)行時，AGV將滿料格柵車運(yùn)輸并放置到格柵車進(jìn)車裝置的輸送輥上，電氣控制升降平臺升降，使升降平臺輸送輥上切面與進(jìn)車裝置輸送輥上切面平齊，電氣控制進(jìn)車輸送裝置和升降輸送裝置在2個電動機(jī)分別驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，從而將格柵車完全輸送到升降平臺上，輸送到位觸碰到活動限位裝置后輸送停止，后方左右對稱布置的2個鎖緊裝置在氣缸驅(qū)動下將格柵車鎖住。然后，升降平臺在升降電動機(jī)的驅(qū)動下上升到上極限工作位，之后升降平臺按格柵車中胎面層間距逐層下降，配合胎面導(dǎo)出裝置將格柵車中胎面逐層導(dǎo)出，最后通過控制升降平臺升降，把空格柵車下降到初始進(jìn)車高度等待移出。格柵車前方活動限位裝置在氣缸驅(qū)動下縮回，移出裝置輸送輥上切面與升降平臺輸送輥上切面平齊，電氣控制移出輸送裝置和升降輸送裝置在2個電動機(jī)分別驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，將格柵車完全輸送到移出裝置輥床上，等待AGV將空格柵車運(yùn)走，然后下一個滿料格柵車進(jìn)入。

2.1 進(jìn)車裝置

新型格柵車進(jìn)車裝置如圖6所示，主體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)格柵車進(jìn)車裝置類似，同樣采用輥床結(jié)構(gòu)，主要針對傳統(tǒng)形式的問題進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。

圖6 新型格柵車進(jìn)車裝置

格柵車輸送導(dǎo)向采用多個安裝在輸送輥外側(cè)的凸起擋板，格柵車輸送時擋板與輸送輥同步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向效果較好。驅(qū)動電動機(jī)布置在整個輥床內(nèi)側(cè)，安裝在架體支腿底板上，方便安裝調(diào)整定位，同時減小了整體占地面積，電動機(jī)上方裝有可拆卸的蓋板，方便拆裝維護(hù)。兩側(cè)輸送輥之間的傳動軸安裝架體上方設(shè)有開口，使傳動軸容易拆裝，便于維護(hù)。同時，設(shè)計各動力輥之間鏈傳動護(hù)罩上表面略低于水平地面，最大程度地避免受到地面上移動車輛和工裝的碰撞。另外，架體前方設(shè)計增加與格柵車升降裝置連接的接口，方便整機(jī)安裝調(diào)整時定位，減小了安裝調(diào)試工作量。

這種新型格柵車進(jìn)車裝置的實(shí)際使用效果和安裝維護(hù)便捷性相對傳統(tǒng)形式都有較大提升。

2.2 升降裝置

新型格柵車升降裝置如圖7所示。

圖7 新型格柵車升降裝置

輸送部分同樣采用輥床結(jié)構(gòu)，前方采用氣缸驅(qū)動升降的擋塊進(jìn)行定位，后方鎖緊裝置也采用同樣的結(jié)構(gòu)模塊，鎖緊裝置附近設(shè)置激光反射光電開關(guān)，檢測格柵車是否完全輸送到位。驅(qū)動電動機(jī)布置在輸送輥床中部，保證輥床輸送滾子鏈傳動結(jié)構(gòu)綜合傳動效率更高。升降部分采用電動機(jī)減速機(jī)通過萬向傳動軸驅(qū)動4個雙排鏈輪旋轉(zhuǎn)，雙排鏈輪上對應(yīng)的4根鏈條的一端分別與升降平臺四角連接固定，另一端與配重組件連接固定，配重質(zhì)量為升降平臺空載和滿載質(zhì)量之和的一半，從而保證較小的綜合負(fù)載，減小電動機(jī)功率。每根鏈條都平行布置一根鋼絲繩，鋼絲繩通過繩輪與鏈條同步傳動，用于出現(xiàn)鏈條斷裂等意外情況時的安全保護(hù)，避免升降平臺傾覆。同時，升降傳動的2個主動軸上分別設(shè)置一個彈簧蝶式制動器，制動器選用彈簧制動通氣釋放的常閉式，從而保證出現(xiàn)斷氣斷電意外情況時實(shí)現(xiàn)可靠的緊急制動，防止出現(xiàn)溜車現(xiàn)象。升降平臺升降導(dǎo)向采用槽輪形式，4根立柱上分別安裝一根矩形導(dǎo)軌，升降平臺四角分別安裝一組槽輪組件，每一組槽輪組件包含2個導(dǎo)向槽輪。升降位置通過與主動軸連接的編碼器進(jìn)行檢測。另外，其中2根對角布置的立柱上分別裝有一組升降限位組件，限位組件由氣缸驅(qū)動限位板擺動，當(dāng)升降平臺下方需要人員進(jìn)入進(jìn)行維護(hù)時，升降平臺上升到限位組件上方，氣缸驅(qū)動限位板伸出，對升降平臺進(jìn)行限位，從而更好地保證設(shè)備維護(hù)人員的安全性。

相對梯形絲杠升降機(jī)形式的升降裝置，這種鏈條傳動形式結(jié)合配重使用的格柵車升降裝置傳動效率高，對設(shè)備安裝精度要求較低，無論是整體框架還是升降導(dǎo)向，都可以采用更為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式，選用更小功率的驅(qū)動電動機(jī)，從而大幅降低成本。同時，額外增加的與鏈條同步傳動的鋼絲繩、常閉式制動器和升降限位裝置等，都對設(shè)備安全性和人員安全性提供了可靠的保障。

2.3 移出裝置

新型格柵車移出裝置同樣采用模塊化設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)與新型格柵車進(jìn)車裝置完全一致，相對應(yīng)用于傳統(tǒng)L形走向格柵車的移出裝置，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備故障率，同時通過單純輸送動作實(shí)現(xiàn)了格柵車移出，簡化了執(zhí)行移出功能時設(shè)備動作的種類和數(shù)量，大幅縮短了移出時間，提高了格柵車傳送裝置的整體工作效率。

3 結(jié)論

新型I形走向布置的格柵車傳送裝置采用模塊化設(shè)計，減少了零部件種類和數(shù)量，不僅簡化了格柵車傳送設(shè)備結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了布局，而且提高了胎面供料系統(tǒng)的工作效率，同時為輪胎成型機(jī)整體布局優(yōu)化和效率提升奠定了良好的基礎(chǔ)。