90°鋼絲簾布裁斷機拼接改造實例分析

范世強，吳詩清

（桂林中昊力創機電設備有限公司，廣西 桂林 541000）

90°鋼絲簾布裁斷機拼接改造實例分析

Example analysis of stitching transformation for 90° steel wire cord cutting machine

范世強，吳詩清

（桂林中昊力創機電設備有限公司，廣西 桂林 541000）

以改造實踐為例，分析老式90°鋼絲簾裁斷機自動拼接改造的市場背景，提出一種切實可行的改造方案，也得到了良好的改造效果，提升了效率，改善了拼接質量。

90°鋼絲簾布裁斷機；拼接改造；胎體簾布

1 市場背景

作為全鋼子午胎的關鍵工序，鋼絲簾布裁斷機一直是很多輪胎廠重點關注的設備，很多老舊的鋼絲簾布裁斷機還在運行，這些舊裁斷機的效率不高，拼接質量不穩定，故障頻發，迫切需要進行升級改造。

這類產品主要分為兩大類：

一類是90年代前后從國外原裝進口的裁斷機整線，制造商主要有Fischer、VMI、三菱重工，這類生產線的主要問題有結構老舊（如無自動拼接功能），電氣件老化且備件停產，一些關鍵運動件磨損嚴重等。

另一類則是2000年以后，國內一些裁斷機制造商對國外裁斷機的仿制產品，這類產品問題主要集中在生產線自動運行不穩定，運行效率低，簾布制品相關精度低等。

桂林中昊公司擁有鋼絲簾布裁斷機多年研發經驗，對裁斷機有自己獨到的見解。針對目前輪胎廠客戶類似難題，桂林中昊公司可以針對用戶不同現場情況定制出專門解決方案。

這方面我們有很多的成功案例，包括小角度鋼絲簾布裁斷機、90°鋼絲簾布裁斷機以及纖維簾布裁斷機的改造，下面就以1臺90°胎體鋼絲簾布裁斷機的實際改造案例進行分析。

2 案例概況

該機為2005年投入使用的一條國產的90°胎體鋼絲簾布裁斷生產線，該生產線接頭采用擠壓式拼接，胎體簾布接縫處容易開線、并線或交叉，嚴重影響成型質量，容易產生廢胎。

原生產線的主要部件如下：導開站、無桿氣缸加機械定位的定長送布機構、液壓式擺動剪式的裁斷主機、擠壓式的自動拼接裝置、貼膠裝置、卷取站、三菱Q系列PLC及J2系列伺服系統。

經過與客戶反復磋商，最終確定：在原設備現有空間內，整體置換裁斷主機之后至貼膠裝置之前的機械部分，同時將整線電氣系統升級。把原擠壓式拼接改為拉鏈式拼接，升級整線的PLC及伺服控制系統的硬件，重新編寫優化控制程序及人機界面，提高整線的穩定性和運行效率，新的控制元件可以全廠通用，降低維護成本。

由于整體改造方案考慮非常周全，從停機、舊部件拆除、土建改造、新部件安裝調試到整線試生產只用了10天時間，比原計劃提前了5天。該項目已于2015年元月份驗收并投入正式生產，運行良好。

3 改造前分析

圖1所示，原機的自動拼接裝置由裁斷后簾布接取動力輥道、拼接供料輸送帶（多條皮帶）、接頭機、拼接卸料輸送帶（多條皮帶）四部分組成，其動作流程如下：

簾布裁斷→簾布落在輥道上→接取動力輥道升起使輥面高于后方的多條皮帶→接取輥道起動將簾布往后輸送到XY傳送帶→簾布頭觸發位于供料帶上方的光電開關→機械式擋塊升起、Y向動力輥道停止并下降→胎體簾布落在X向供料帶之上→拼接供料帶電機起動→簾布頭定位到接頭機的拼接線并停止→拼接前后壓桿下壓→拼接→拼接前后壓桿上升→拼接卸料帶起動→拼接好的簾簾布尾定位到接頭機的拼接線并停止。

圖1 改造前拼接部分的布局圖

經過現場觀察分析，該機存在如下問題：

（1）擠壓式拼接的擠壓力無法控制，無法適應不同厚度不同簾絲直徑的簾布；

（2）在簾布的黏性不高或是導開處冷修邊的修邊余膠不理想時，擠壓式的接縫強度不夠高，在成型工序時胎體簾布的接頭處經常崩開；

（3）上下擠壓頭之間的間隙不均勻，在拼接寬度方向上的擠壓力不均勻，導致接頭的兩根鋼絲簾線的間距不均勻，有時會甚至發生簾線并線、交叉；

（4）XY升降輸送帶升降導向磨損嚴重，間隙大，加上用機械擋邊定位精度低，拼接處經常發生錯邊，錯邊量高達3～5 mm；

（5）供料帶及卸料帶均為多條皮帶，若各根小皮帶張緊量不勻時會造成簾布在輸送過程中發生歪斜，導致前后兩片簾布不平行，對接時無法靠攏，不利于接縫質量；

（6）換規格不方便，當寬度改變時，接頭機前后的機械擋邊裝置都要手動調整，費時費力。

4 改造整體方案

改造后的自動拼接裝置由磁梁遞布裝置、裁斷后簾布接取輸送帶、拼接供料輸送帶、拉鏈式的接頭機、帶自動糾偏的拼接卸料輸送帶、緩沖輥、拼接分站七部分組成，其中三條輸送帶均為單根寬幅皮帶，如圖2、3所示。在設計時提高了拼接卸料的速度，因此在拼接卸料帶與緩沖輥之間增加一儲布地坑，防止簾布落到地面上。改進后的其動作流程如下：

圖2 改造后拼接部分的布局圖

圖3 改造后拼接部分的三維布局圖

簾布裁斷→簾布落在接取輸送帶上→接取帶將胎體簾布往外輸送，簾布頭露出裁斷上橫梁范圍并停止→磁梁遞布裝置磁鐵下降將簾布頭吸附→磁梁移動拖移簾布至供料輸送帶上指定位置并停止→磁鐵升起簾布頭剝離落在供料帶上→拼接供料帶電機起動→簾布頭定位到接頭機的拼接線并停止→拼接前后壓輥下壓→拼接→拼接前后壓輥上升→拼接卸料帶起動→拼接好的簾簾布尾定位到接頭機的拼接線并停止。

改進后的動作過程中從裁斷后到拼接供料帶的簾布遞送是通過磁梁遞布完成的，磁梁的移動采用直線導軌導向和伺服電機定位，保證遞送到供料帶上的簾布位置精準。供料運輸帶采用單根寬幅皮帶，可以保證簾布從磁梁下方運行至拼接線這段過程中不會發生歪斜。卸料帶也是單根皮帶，同樣保證了簾布卸料時不發生歪斜。所有的這些措施都是為了保證簾布在運行過程中的位置度，為自動拼接作準備。

5 拉鏈式接頭機

如圖4所示的拉鏈式接頭機是本次改造項目中的核心部件。整個部件采用整體式外觀設計，運動及旋轉等危險部件不外露，電線、氣管、拖鏈、電磁閥等零件全部采用一體化設計。

如圖5所示，本接頭機由上下共4組拼接機械手組成，分別由2臺伺服電機驅動，并通過程序控制實現拉鏈式的縫合動作。整套裝置中含有三套傘齒輪組的拼接頭，簾布接縫的縫合強度和接縫處相鄰兩根鋼絲簾線的間距主要是靠這三套傘齒輪的齒輪嚙合力來保證。

圖4 接頭機

拼接頭氣缸的下壓力對拼接質量起著關鍵作用，一般是工人通過手動閥調節，本案采用兩套帶閉環控制的比例壓力調節閥分別對左右機械手的壓力進行精確控制。拼接壓力根據設定配方自動調整，減少人為因素對拼接質量的影響。

另外，本案在設計時為提高拼接齊邊精度采用了BST的一套齊邊式自動糾偏系統。兩臺反射式傳感器分別安裝在前后兩片簾布的縫合邊緣處，拼接卸料架由糾偏推桿電機驅動，根據傳感器檢測反饋推動卸料架橫向移動，使前后兩片簾布的邊緣對齊。經實際檢測，完全滿足0.5 mm以內的錯邊公差要求，遠遠優于改造前。

圖5 拼接機械手結構簡圖

6 電氣部分

本次電氣改造采用雙CPU控制方式，由邏輯CPU執行系統邏輯控制任務，運動CPU執行系統運動控制任務，有效提高整線程序運行效率；將原三菱J2伺服系統升級為J4伺服系統，光纖通訊，使系統控制精度及響應速度皆提高一個等級。

7 結論

改造后見表1，該生產線的班產量增加50%以上，開機率大幅提升，接頭并線、錯邊、開口故障減少90%以上，接頭合格率大幅提高，改造效果十分明顯。

該改造項目的成功實施是建立在我公司多年制造裁斷生產線經驗的基礎之上，方案成熟可靠，技術先進，只要稍加調整就可以運用到其他類似的90°鋼絲簾布裁斷機改造中，有較高推廣價值。

表1 改造效果對比表

TQ330.4

1009-797X（2015）13-0059-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.018

范世強（1982-），男，工程師，北京化工大學橡塑機械專業畢業，一直從事橡膠機械產品研發及相關管理工作。

2015-05-21