VAC全鋼成型胎面智能機(jī)械手

肖乾，劉建，曲學(xué)新，李寶泉，張永剛，張曉明，鞠訓(xùn)寧，董永陽

（1.浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東　威海　264300；

2.威海市京威智能化設(shè)備有限公司，山東　威海　264300）

VAC全鋼成型胎面智能機(jī)械手

肖乾1，劉建2，曲學(xué)新1，李寶泉1，張永剛1，張曉明1，鞠訓(xùn)寧1，董永陽1

（1.浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東威海264300；

2.威海市京威智能化設(shè)備有限公司，山東威海264300）

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)全鋼子午線輪胎生產(chǎn)線成型工序胎面采用百頁車供給的存放方式，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為輪胎制造過程研制出VAC胎面智能機(jī)械手。通過自動(dòng)檢測(cè)、智能識(shí)別的方式，將胎面半成品自動(dòng)傳送到供料架上，實(shí)現(xiàn)了“機(jī)器換人”，從而降低了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

子午線輪胎；VAC；智能；勞動(dòng)強(qiáng)度；生產(chǎn)效率

1　研制背景

隨著國(guó)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，傳統(tǒng)輪胎行業(yè)逐步由勞動(dòng)密集型向智能方向轉(zhuǎn)變。國(guó)內(nèi)新建輪胎項(xiàng)目已力求通過信息化與工業(yè)化的深度融合，建成現(xiàn)代化智能工廠。原有的輪胎工廠只有通過不斷升級(jí)改造，提升其智能化水平才能適應(yīng)發(fā)展的需要。目前國(guó)內(nèi)乃至世界輪胎行業(yè)全鋼子午線輪胎成型設(shè)備主要為兩鼓、三鼓成型機(jī)，設(shè)備的自動(dòng)化程度相對(duì)較低，尤其是胎面的供料搬運(yùn)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大等不利因素。以我公司為例，最大規(guī)格輪胎為13.00R25-T301，重量為45 kg。最小規(guī)格為6.50R16LT-T202，重量為5.57 kg，平均胎面重量按30 kg計(jì)，每班成型數(shù)量按80條計(jì)，操作工人因胎面拾取至少每班要負(fù)重30×80=2 400 kg，對(duì)操作工人的體力消耗較大，對(duì)身體素質(zhì)要求較高。為提升設(shè)備自動(dòng)化水平，打造智能化工廠，我公司與威海市京威智能化設(shè)備有限公司聯(lián)合攻關(guān)，研發(fā)出VAC（Vacuum Absorb Convey）胎面智能機(jī)械手。

2　適用范圍及功能概述

（1） 適用的輪胎胎面的規(guī)格范圍見表1。

表1　適用輪胎胎面的規(guī)格范圍

（2）胎面輸送采用百頁車，胎面供料架為單層長(zhǎng)供料架。

（3）胎面在百頁車上的放置分為二種：

胎面底面向上，胎面底面有塑料墊布；

胎面底面向上，胎面底面無塑料墊布。

（4）功能：將百頁車上的胎面通過搬運(yùn)裝置拾取到胎面翻轉(zhuǎn)輸送帶上。基本動(dòng)作如下：將百頁車推放至與胎面供料架長(zhǎng)度方向相平行的側(cè)方，百頁車定位，人工對(duì)百頁車進(jìn)行翻頁，搬運(yùn)裝置將百頁車上的胎面拾取到胎面翻轉(zhuǎn)輸送帶。啟動(dòng)翻轉(zhuǎn)輥道，胎面翻轉(zhuǎn)至胎面供料架（胎面在百頁車上底面在上，到胎面供料架上后變?yōu)榈酌嬖谙拢ッ嬖诎夙撥嚿线h(yuǎn)離成型機(jī)輔鼓的一端，到胎面供料架上變?yōu)榭拷尚蜋C(jī)輔鼓的一端）。

百頁車本頁清空后，再由人工翻頁進(jìn)行下一頁胎面拾取。

（5）工作頻率：工作循環(huán)/2 min。

3　主要結(jié)構(gòu)介紹

主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　設(shè)備機(jī)構(gòu)圖

（1）百頁車定位裝置

本部分由二套對(duì)中裝置、七套導(dǎo)向裝置組成。

百頁車在導(dǎo)向裝置的引導(dǎo)下，進(jìn)入百頁車停放區(qū)，當(dāng)百頁車碰到對(duì)中裝置后，百頁車停止前進(jìn)并觸發(fā)定位裝置。百頁車在導(dǎo)向裝置、對(duì)中裝置共同作用下保持穩(wěn)定狀態(tài)。

操作者翻開百頁車葉板，使胎面處于可吸附搬運(yùn)狀態(tài)，并按下OK按鈕，系統(tǒng)開始后繼動(dòng)作。

（2）X軸行走裝置

X軸行走裝置由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠帶動(dòng)X軸天車左右移動(dòng)，通過編碼器輸出信號(hào)控制天車運(yùn)動(dòng)速度及位置。

（3）Z軸升降裝置

Z軸升降裝置由電機(jī)減速機(jī)，絲杠、直線導(dǎo)軌，鏈條、伸縮臂等四大部分組成。Z軸伸縮采用倍速方式運(yùn)動(dòng)，Z軸升降時(shí)臂節(jié)同步伸縮。通過安裝在減速機(jī)輸出軸端的編碼器控制Z軸伸縮速度及位置。

（4）∧軸伸縮裝置

∧軸伸縮裝置由臂節(jié)、同步齒輪系、臂節(jié)穩(wěn)定氣缸三部分組成。臂節(jié)在同步齒輪系作用下，臂節(jié)端點(diǎn)水平直線運(yùn)動(dòng)，保證吸盤架移動(dòng)準(zhǔn)確性。

（5）胎面輸送裝置

胎面輸送裝置由輸送皮帶、皮帶架、皮帶電機(jī)三部分組成。胎面從百頁車搬運(yùn)后，在此暫時(shí)放置。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到原胎面輸送輥道沒有胎面時(shí)，皮帶電機(jī)啟動(dòng)，胎面經(jīng)過翻轉(zhuǎn)輥道運(yùn)動(dòng)至原胎面供料架輸送輥道，且胎面由底面朝上翻轉(zhuǎn)至底面朝下。

（6）胎面翻轉(zhuǎn)輥道及撕墊布裝置

胎面翻轉(zhuǎn)輥道由福萊輪安照一定曲線排列組成。撕墊布裝置由撕墊布電機(jī)、固定敷膠輥和浮動(dòng)敷膠輥、力矩控制氣缸、墊布反向氣缸、墊布再反向氣缸組成。撕墊布電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)速可調(diào)；浮動(dòng)敷膠輥在拉力控制氣缸作用下，對(duì)墊布施加穩(wěn)定拉力，保證既能撕下胎面又不能把胎面拉斷。

（7）真空吸附裝置

吸盤裝置，采用真空吸盤對(duì)胎面進(jìn)行吸附。每個(gè)吸盤角度可以自動(dòng)調(diào)整以確保內(nèi)每個(gè)吸盤都能和胎面有效吸附。根據(jù)胎面規(guī)格的尺寸差別，外圍的吸盤采用獨(dú)立控制方式，以保證在吸取胎面時(shí)各吸盤的真空度和吸附力。吸盤內(nèi)集成單向閥，通過單向閥可以控制吸盤是否有效，以防止使用某些規(guī)格胎面時(shí)處于無效范圍內(nèi)的吸盤破壞真空致使吸附動(dòng)作失敗。

（8）光幕保護(hù)裝置

整機(jī)在操作空間兩端裝有光幕，以防自動(dòng)操作時(shí)有人意外闖入，如果有人意外闖入，系統(tǒng)自動(dòng)停止操作，并聲光報(bào)警。

（9）電器控制裝置

電氣控制系統(tǒng)由獨(dú)立PLC控制，系統(tǒng)采用AB PLC控制，整機(jī)電機(jī)采用變頻調(diào)速和步進(jìn)電機(jī)。采用觸摸屏作為人機(jī)界面，用戶可在觸摸屏上設(shè)定相關(guān)工藝參數(shù)。人機(jī)界面的畫面包括：操作屏幕（手動(dòng)和自動(dòng)、有塑料墊布和無塑料墊布）、生產(chǎn)狀態(tài)屏幕、報(bào)警-配方管理。

4　胎面智能機(jī)械手主要優(yōu)點(diǎn)

（1）提高了工作效率。使用胎面真空搬運(yùn)裝置與以前人工搬運(yùn)胎面相比，解放了人工。工人只需將百頁車推送至工作位，其余所有動(dòng)作均可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，效率提高30%～40%。

（2）降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，無須人力搬運(yùn)胎面，由于勞動(dòng)強(qiáng)度的降低，在全鋼成型機(jī)上采用女操作工變?yōu)榭赡堋?/p>

（3）降低人工成本。采用該裝置后，由于無需人工搬運(yùn)胎面，成型機(jī)輔機(jī)操作工可以將省下的時(shí)間投入到本機(jī)臺(tái)的各種料卷的上料工作中，每?jī)膳_(tái)設(shè)備可節(jié)省上料工人1個(gè)，人工費(fèi)用按6萬元/年計(jì)。該設(shè)備價(jià)值30萬元左右，按使用20年計(jì)算，則每臺(tái)成型機(jī)每年實(shí)際節(jié)約人工成本為3-30/20=1.5萬元，我公司目前擁有兩鼓、三鼓成型機(jī)69臺(tái)，年可節(jié)約人工成本103.5萬元，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，全國(guó)可采用該裝置的兩鼓、三鼓成型機(jī)約為3 500臺(tái)左右，若均采用該裝置，則全行業(yè)年可節(jié)約人工成本5 250萬元。

（4）提高產(chǎn)品質(zhì)量增加利潤(rùn)：因胎面長(zhǎng)度穩(wěn)定性而提高動(dòng)平衡跳動(dòng)度0.35%，按照每條減少損失700元，年產(chǎn)400萬條，可增加效益980萬元，國(guó)內(nèi)同行業(yè)可增加效益2.84億元。

（5）該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，并與我公司胎面擠出線百頁車自動(dòng)裝車升級(jí)改造一脈相承，具有在國(guó)內(nèi)輪胎行業(yè)推廣應(yīng)用的價(jià)值。

（6）該產(chǎn)品的成功研制，填補(bǔ)了世界空白，國(guó)內(nèi)輪胎行業(yè)全鋼設(shè)備智能化升級(jí)改造，充分響應(yīng)了中國(guó)制造2025的時(shí)代要求，有助于輪胎行業(yè)的升級(jí)加速。

Intelligent manipulator of VAC all steel tire building tread

Intelligent manipulator of VAC all steel tire building tread

Xiao Qian1， Liu Jian2， Qu Xuexin1， Li Baoquan1， Zhang Yonggang1， Zhang Xiaoming1， Ju Xunning1，Dong Ningyang1
（
1.Pulin Chengshan （Shandong） Tire Co.， LTD， Weihai 264300， Shandong， China；
2.Weihai City Jingwei Intelligent Equipment Co.， LTD， Weihai 264300， Shandong， China）

VAC tread intelligent manipulator was designed in view of book storage way that domestic all-steel radial tire tread production line building process using. By automatic detection and intelligent identifi cation， the semi-fi nished tread products will be transferred to the feeding rack automatically， realized the " substitute robot for labor"， which reduces the labor intensity of operators， improve production effi ciency.

radial tyre； VAC； Intelligent； intensity of labor； production effi ciency

TQ330.4

1009-797X（2016）17-0033-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.007

（R-01）

肖乾（1966.7-），男，工程師，青島理工大學(xué)工商管理碩士，現(xiàn)任浦林成山（山東）輪胎有限公司總經(jīng)理，曾獲得“山東省富民興魯勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆薄ⅰ?013-2014山東化工年度精英人物”等多個(gè)獎(jiǎng)?wù)拢鞒盅邪l(fā)項(xiàng)目《全鋼載重子午胎氮?dú)饬蚧鹿に嚒讽?xiàng)目獲山東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，《非對(duì)稱花紋輪胎》項(xiàng)目獲威海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

通訊郵箱：xmizhang@prinxchengshan.com

2016-07-07