輪胎擠出生產(chǎn)線用自動(dòng)遞頭裝置設(shè)計(jì)

古 川，向源芳

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

隨著市場(chǎng)需求變化及人工成本提升，生產(chǎn)線制造商對(duì)設(shè)備不斷升級(jí)、推陳出新，生產(chǎn)線自動(dòng)化水平和成本控制要求越來(lái)越高。很多輪胎企業(yè)對(duì)廠房布局有了更高的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)輪胎生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)及布局也提出更高要求，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，成本降低，這迫使生產(chǎn)線制造商提高部套功能的自動(dòng)化程度。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

國(guó)內(nèi)輪胎擠出生產(chǎn)線均采用人工手動(dòng)遞頭的方式將水平輸送帶上的原料及輪胎部件輸送到上坡輸送帶上，自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率及安全性低。改變各部套擺放位置對(duì)廠房空間要求很高，因此根據(jù)市場(chǎng)需求，本設(shè)計(jì)方案采用自動(dòng)遞頭裝置，無(wú)需人工干涉，實(shí)現(xiàn)將輪胎部件由下至上傳送。

2 裝置設(shè)計(jì)

2.1 控制組成

自動(dòng)遞頭裝置由檢測(cè)部分、運(yùn)輸部分和氣動(dòng)執(zhí)行部分構(gòu)成。其原理是由檢測(cè)部分發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入可編程邏輯控制器（PLC）。在PLC中經(jīng)過距離計(jì)算，發(fā)出信號(hào)驅(qū)使氣動(dòng)執(zhí)行部分做出動(dòng)作。本設(shè)計(jì)方案整線控制采用AB 1756-L62 CPU，分站1734-AENTR采用Ethernet通訊，接近開關(guān)BI5-M18-AP6X-H1141/L70通過24V DC 8點(diǎn)數(shù)字量入模塊1734-IB8控制，電磁閥通過24V DC 8點(diǎn)數(shù)字量出模塊1734-OB8控制。

具體過程如下：物料運(yùn)行至自動(dòng)遞頭前方固定距離處，觸碰檢測(cè)開關(guān)。檢測(cè)開關(guān)將信號(hào)經(jīng)由Ethernet發(fā)送至PLC。PLC采集此時(shí)的生產(chǎn)線速度，根據(jù)物料與自動(dòng)遞頭的固定距離計(jì)算出物料行進(jìn)至自動(dòng)遞頭裝置所需的時(shí)間。用PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器在計(jì)時(shí)結(jié)束后發(fā)出信號(hào)，通過電磁閥控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的氣動(dòng)動(dòng)作。將物料推至相應(yīng)位置，完成遞頭動(dòng)作。

距離計(jì)算采用變頻器速度反饋實(shí)時(shí)積分累加長(zhǎng)度計(jì)算方法，短距離計(jì)算誤差較小，適合本設(shè)計(jì)方案。累計(jì)程序掃描周期時(shí)間為100 ms。

2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

自動(dòng)遞頭裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 自動(dòng)遞頭裝置的結(jié)構(gòu)示意

自動(dòng)遞頭裝置主要包括外弧形輥道（10）、內(nèi)弧形輥道（2）以及檢測(cè)輪胎部件到達(dá)預(yù)定位置的來(lái)料檢測(cè)裝置（1）。外弧形輥道和內(nèi)弧形輥道之間形成可供輪胎部件通過的通道。

外弧形輥道結(jié)構(gòu)示意如圖2所示，內(nèi)弧形輥道結(jié)構(gòu)示意如圖3所示，來(lái)料檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意如圖4所示。

圖2 外弧形輥道的結(jié)構(gòu)示意

圖3 內(nèi)弧形輥道的結(jié)構(gòu)示意

圖4 來(lái)料檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意

2.2.1 外弧形輥道

外弧形輥道包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)外側(cè)弧形板（9）以及安裝在兩個(gè)外側(cè)弧形板之間的多個(gè)動(dòng)力輥（8）。兩個(gè)外側(cè)弧形板一端鉸接在機(jī)架（6）上且該端靠近水平輸送帶（3）的末端，兩個(gè)外側(cè)弧形板的外側(cè)連接有第一氣動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)外弧形輥道相對(duì)于機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)，多組動(dòng)力輥通過鏈輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

每個(gè)動(dòng)力輥的同一側(cè)端部分別設(shè)有兩個(gè)鏈輪，相鄰的兩個(gè)動(dòng)力輥之間通過鏈條傳動(dòng)連接，在多個(gè)動(dòng)力輥中靠近水平輸送帶尾端的一個(gè)動(dòng)力輥為主動(dòng)輥，其余動(dòng)力輥為從動(dòng)輥，主動(dòng)輥與電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，其通過鏈條帶動(dòng)從動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而能夠帶動(dòng)輪胎部件。另外，動(dòng)力輥由片輪交叉組成，以避免輪胎部件行進(jìn)時(shí)鉆入輥縫中造成擠料、堆料等。

多個(gè)動(dòng)力輥的端部還設(shè)有一件用于罩住動(dòng)力輥端部鏈輪的護(hù)罩（5），護(hù)罩固接在對(duì)應(yīng)的外側(cè)弧形板上。護(hù)罩的作用是保護(hù)操作人員安全及避免鏈輪和鏈條上落上灰塵或雜物，從而保證動(dòng)力輥及整個(gè)機(jī)構(gòu)的正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

兩個(gè)外側(cè)弧形板之間通過多個(gè)連桿（11）固定連接。第一氣動(dòng)裝置包括兩個(gè)第一氣缸（7），每個(gè)第一氣缸的缸體尾部鉸接在機(jī)架上，每個(gè)第一氣缸的氣缸桿鉸接在對(duì)應(yīng)的外側(cè)弧形板的外側(cè)中部。通過兩個(gè)第一氣缸的伸出、縮回動(dòng)作可以控制外弧形輥道以其與機(jī)架鉸接處為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便于制品能夠順利地由下向上傳送。

2.2.2 內(nèi)弧形輥道

內(nèi)弧形輥道包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)內(nèi)側(cè)弧形板（4）以及安裝在兩個(gè)內(nèi)側(cè)弧形板之間能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)自由輥（12）。兩個(gè)內(nèi)側(cè)弧形板一端鉸接在上坡輸送帶（14）端部，且兩個(gè)內(nèi)側(cè)弧形板內(nèi)側(cè)還連接有第二氣動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)內(nèi)弧形輥道相對(duì)于上坡輸送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)。自由輥材質(zhì)為2A12鋁合金。

兩個(gè)內(nèi)側(cè)弧形板之間通過連接板固定連接。第二氣動(dòng)裝置包括一套第二氣缸（13），第二氣缸的缸體尾部鉸接在上坡輸送帶底部，該第二氣缸的氣缸桿鉸接在連接板的中部。通過第二氣缸的伸出、縮回動(dòng)作可以控制內(nèi)弧形輥道以其與機(jī)架鉸接處為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便于內(nèi)弧形輥道配合外弧形輥道一起將制品順利地由下向上傳送。

2.2.3 來(lái)料檢測(cè)裝置

來(lái)料檢測(cè)裝置安裝在水平輸送帶上，主要包括固接在水平輸送帶尾端上的安裝支架（15）、安裝在安裝支架上的能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸（20）、對(duì)稱固接在轉(zhuǎn)軸上的兩個(gè)擺臂（19）、設(shè)置在兩個(gè)擺臂端部之間的輥?zhàn)樱?8）、固接在轉(zhuǎn)軸端部的感應(yīng)板（17）以及固接在安裝支架上且與感應(yīng)板對(duì)應(yīng)設(shè)置的接近開關(guān)（16）。輥?zhàn)哟罱釉谒捷斔蛶稀[臂上采用長(zhǎng)孔與輥?zhàn)影惭b連接，輥?zhàn)涌梢赃m當(dāng)?shù)厣舷抡{(diào)整其與擺臂的位置，以適應(yīng)不同規(guī)格的制品。

3 使用效果

自動(dòng)遞頭裝置可以自動(dòng)將輪胎部件由下至上傳送，無(wú)需人工干涉，解決了輪胎擠出生產(chǎn)線需要特定人員對(duì)物料跟蹤和傳遞的問題，提高了生產(chǎn)連續(xù)性和生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)輪胎產(chǎn)能日趨飽和及輪胎出口形勢(shì)越發(fā)嚴(yán)峻，國(guó)內(nèi)輪胎制造業(yè)努力擺脫低端化、同質(zhì)化、惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)等狀況，逐漸轉(zhuǎn)型走技術(shù)創(chuàng)新、智能制造、高端品牌戰(zhàn)略的路線。輪胎部件的品質(zhì)管控要求越來(lái)越高，進(jìn)而推動(dòng)輪胎設(shè)備性能提升。生產(chǎn)過程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控管理是企業(yè)智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理的基礎(chǔ)組成部分。在此背景下，市場(chǎng)對(duì)裝備自動(dòng)化功能及安全環(huán)保的要求越來(lái)越高。自動(dòng)遞頭裝置已應(yīng)用于國(guó)外輪胎擠出生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了輪胎部件由下至上的無(wú)人工干涉地傳送，使用效果良好，獲得了用戶的認(rèn)可。