（福建省三明市東辰機械制造有限責(zé)任公司，福建 365500）

0 引言

橡膠V帶包括由包布層、伸張層（頂膠）、強力層（抗拉層）、緩沖層和壓縮層（底膠）等部分組成。在橡膠V帶的生產(chǎn)過程中，浸膠布（或簾布）作為伸張層，通常需沿纖維的經(jīng)、緯線夾45°角斜裁成菱形布條，經(jīng)抓取拼接，再壓緊后，收卷成高強度的等寬浸膠布條盤，才能使用[1,2]。生產(chǎn)中所用到的裁布機都是通用型裁布機，對于V帶生產(chǎn)的后續(xù)工作還需要人工操作。國內(nèi)一些橡膠V帶廠家引進國外通用工業(yè)機器人，完成V帶生產(chǎn)的后續(xù)工藝，具有降低勞動強度、改善生產(chǎn)安全環(huán)境、自動化程度高的特點，但其成本較高。本文設(shè)計一個全自動V帶裁布機，具有儲布、裁布、布條壓緊及收卷功能，實現(xiàn)V帶生產(chǎn)的整個工藝流程，并且節(jié)省了成本。

1 全自動裁布機的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計

全自動V帶裁布機的整體結(jié)構(gòu)，如圖1所示，分為三個部分：1）為分布儲布機構(gòu)；2）旋切裁布機構(gòu)；3）壓緊收卷機構(gòu)。

1）分布儲布機構(gòu)由儲布輥、襯布輥、左側(cè)螺旋擴張輥、右側(cè)螺旋擴張輥、剎車裝置、鏈輪減速裝置和機架等組成。如圖2所示，分布電機通過鏈輪減速裝置帶動襯布輥轉(zhuǎn)動，把襯布收卷成襯布卷（循環(huán)使用），而浸膠布則繞過左、右螺旋擴張輥、儲布輥，進入一下機構(gòu)，實現(xiàn)襯布與浸膠布的分離。在襯布收卷的過程中，襯布拖動安裝在剎車裝置的浸膠布筒同步轉(zhuǎn)動（適當(dāng)調(diào)整剎車裝置的制動力矩，防止浸膠布筒自由轉(zhuǎn)動），儲布輥在重力的作用下，順沿機架上的導(dǎo)軌向下運動，左螺旋擴張輥受浸膠布的作用，被動旋轉(zhuǎn)，完成浸膠布的第一次除皺，當(dāng)下接近開關(guān)感應(yīng)到儲布輥時，電機停止轉(zhuǎn)動，儲布輥停止運動，完成儲布工序。當(dāng)伺服傳動機構(gòu)送布時，浸膠布通過右側(cè)螺旋擴張輥的轉(zhuǎn)動進行第二次除皺，此時儲布輥向上運動，直至上接近開關(guān)導(dǎo)通，分布電機重新啟動，開始新一次循環(huán)。

圖1 全自動V帶裁布機整體結(jié)構(gòu)

圖2 分布儲布機構(gòu)

2）旋切裁布機構(gòu)由刀架組件、刀體組件、圓盤刀、底刀、氣缸、壓緊桿、直線導(dǎo)軌副、牽引帶等組成，如圖3所示，工作時氣缸推動壓緊桿壓緊浸膠布，裁布電機啟動并帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，使得牽引帶拖動刀體組件沿直線導(dǎo)軌作直線運動，圓盤刀因與底刀壓緊接觸產(chǎn)生摩擦力而被動旋轉(zhuǎn)，被動旋轉(zhuǎn)圓盤刀與底刀配合完成浸膠布的裁剪。安裝在刀架組件上的接近開關(guān)感應(yīng)到刀體組件，裁布電機停止，同時氣缸使壓緊桿回擺松離，等待下一步工作程度。因為旋切裁布機構(gòu)與伺服傳動機構(gòu)的中心線夾角為45°，所以該機構(gòu)可完成浸膠布沿纖維經(jīng)、緯線夾45°的平直裁剪。

圖3 旋切裁布機構(gòu)

3）布條壓緊機構(gòu)由上壓緊輥、下壓緊輥、擺動輥、皮帶輪組件、齒輪及機架等組成。如圖1、圖4所示，操作人員將浸膠布條對準搭接后，觸動開關(guān)啟動壓緊電機，電機通過皮帶輪組件及齒輪使上、下壓緊輥同步反向轉(zhuǎn)動，拼接后的浸膠布條，由壓緊輥壓緊搭頭后送出，經(jīng)擺動輥進入收卷機構(gòu)。當(dāng)浸膠布條離開壓緊機構(gòu)的光電開關(guān)的控制位置時，壓緊電機停止轉(zhuǎn)動，完成一次浸膠布條的壓緊工序，等待下一步工作程序。

布條收卷機構(gòu)由收布輥、襯布輥、襯布擴張輥、剎車裝置、鏈輪減速裝置和機架等組成。如圖4所示，壓緊后的浸膠布條，進入光電開關(guān)的控制范圍，收卷電機自動啟動，電機通過鏈輪減速裝置使收布輥轉(zhuǎn)動，浸膠布條經(jīng)過過渡輥，連同（被擴張輥除皺處理過的）相應(yīng)寬度的襯布，被收卷成平整的浸膠布條盤。當(dāng)浸膠布脫離光電開關(guān)的控制范圍時，收卷電機停止轉(zhuǎn)動。

圖4 布條壓緊、收卷機構(gòu)

2 電氣系統(tǒng)設(shè)計

完成帶胚包布成型一般要經(jīng)過：測長-拉伸-送布-壓合-包布-剪刀伸出-剪布-收尾-停機復(fù)位等工序，這些動作由汽缸或電機來帶動執(zhí)行，控制電機和氣缸的電氣元件是：電磁閥、接近開關(guān)、腳踏開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)、變頻器等，從結(jié)構(gòu)圖中可知，輸出有10個開關(guān)量，輸入有11個點，便可滿足要求，因而選用西門子可編程控制器S7-200 CPU224，其輸出輸入的配置如圖5所示，根據(jù)其生產(chǎn)工藝編寫相應(yīng)的梯形圖，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。

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3 結(jié)論

傳送V帶是工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的傳送工具，由于其制造工藝繁瑣，其自動化裝置還沒有形成系統(tǒng)化。本文根據(jù)V帶生產(chǎn)的工業(yè)過程，設(shè)計了全自動V帶生產(chǎn)系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)，較好地解決了生產(chǎn)過程的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率，并應(yīng)用到實際的V帶生產(chǎn)中。

[1]曹中華.傳動V帶的制造工藝研究[J].機械傳動,2013.8:84-87.

[2]孟兆明,代博興.V帶傳動最佳設(shè)計的方法與步驟[J].橡塑技術(shù)與裝備,2016.23:67-71.