輪胎自動輸送與抱中機的設計研究

馬福全，朱 濤

（1.沈陽藍英工業自動化裝備股份有限公司，沈陽 110000；2.三一重型裝備有限公司，沈陽 110000）

0 引言

近幾年我國輪胎行業發展迅速，民族輪胎企業必須緊抓有利時機加速企業現代化管理進程，加大技術投 入[1]。在市場需求拉動和經濟利益驅動下，近年來輪胎行業投資勢頭迅猛[2]。我國的輪胎制造商及世界上著名的輪胎公司都在擴大產能[3]。輪胎制造業向自動化、智能化方向發展。國內外的輪胎生產，從煉膠到部件，從成型到終檢，幾乎每道工序都可以看到自動化設備的設計和應用。

1 概述

在成品檢驗中，輪胎需要做動平衡和均勻性檢查。一般情況下，這種檢查為抽檢，抽檢率由生產企業根據客戶要求而定。被抽中的輪胎需要從主線下來，進入檢測設備。而進入檢測設備前，相當一部分輪胎需要進入暫存庫等待。而輪胎入庫前需要解決精確定位的問題，以便機械手、堆垛機等設備將輪胎抓取入庫。自動輸送與抱中機是為解決此問題專門設計的自動化設備。

2 結構分析與自動工作流程

2.1 整體結構分析

自動輸送與抱中機的主要功能有兩個，一是輸送，二是抱中。此設計采用如下方式：輸送部分采用電機驅動滾筒的結構形式；抱中部分采用氣缸、連桿、抱臂聯動的結構形式。如圖1所示。

圖1 整體結構圖

2.2 工作原理

輪胎由上一級設備進入輸送滾筒，輸送滾筒帶動輪胎將其繼續向前輸送，當光電開關檢測到有輪胎進入后，反饋一個信號給PLC，然后控制氣缸活塞桿伸出，帶動連桿動作，進而四個抱臂同時向中心靠攏，將輪胎精確定位至設備中心位置。氣缸活塞桿縮回，抱臂分開，等待輪胎被機械手抓取。

由于滾筒表面與輪胎表面的摩擦力較大，輪胎不能在滾筒上被抱中，因此抱臂下方不宜采用滾筒。所以設計中將滾筒布置到圖1所示位置即可，而抱臂下方采用萬向球，可以保證輪胎在抱中過程中自由移動。

2.3 工作流程

自動工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程圖

滾筒動力的選擇滿足輪胎以正常速度輸送即可。一般輪胎廠輸送線的速度為20～30min/min，如果按照輪胎重量110kg計算，結合輸送線的長度，本設計中的電機功率約為0.18kW。滾筒的間距視輪胎的直徑范圍而定，一般情況下約200mm左右。滾筒的直徑需綜合考慮輪胎的重量合輸送速度的需要而定。

由于滾筒位置所限，輪胎被輸送到滾筒邊緣時將逐漸失去動力，無法自行到達理想位置。因此，在輪胎行進到光電開關位置時即觸發抱中動作。

2.4 抱中部分結構分析

抱中機構可以采用氣缸-齒輪-抱臂的結構，也可以采用氣缸-連桿-抱臂的結構。相對來說，齒輪結構的動作精度更高，抱中過程中不易產生晃動。而連桿結構更簡潔，成本更低。本文采用后者的結構形式。

氣缸的大小根據輪胎重量范圍選取，在保證連桿、連接附件等強度的前提下，氣缸動力需滿足動作需要，同時需考慮輪胎的類型，萬向球的摩擦力等因素。例如，普通全鋼型子午線輪胎，其重量一般在110kg以下，按以上結構計算并實驗，可選用缸徑為80mm的 氣缸。

氣缸帶動連桿的伸縮動作采用直線導軌副做導向。氣缸活塞桿、滑塊和兩根短的連桿之間用一根軸連接，此軸的結構受空間和連接形式限制，設計中需要注意 強度。

抱臂的強度需做強度校核，保證其使用過程中不彎曲。結構如圖3所示。

圖3 抱中部分結構

四根連桿的設計需要考慮安裝調試的便捷性，因此連桿兩端螺紋宜采用左右旋螺紋的形式，連桿中心需銑扁以便于用扳手安裝調試。

為改善抱臂、軸、帶座軸承等受力情況，應盡量降低重量。導輪宜采用非金屬材料，例如尼龍。而導輪的高度可根據輪胎厚度范圍而定，不必與最大輪胎厚度相等，能實現抱中動作即可。

整個抱中部分與輸送部分相互獨立，采用螺釘把合，可以分開拆裝，可維護性好。

需要注意的是，因為四個抱臂的懸臂較長，因此滾筒會有一定下沉量，設計過程中需要在保持剛度的前提下盡量降低重量和懸臂距離。

3 結束語

該設備經過生產現場的實際應用，實現了無人操作，可以充分發揮以上的設計功能。整個輸送及精確定

【】【】位周期僅為8秒，提高了輪胎的自動化生產效率，同時降低了制造成本和人力成本。

[1]胡工.我國輪胎行業發展現狀及趨勢[J].中國石油和化工經濟分析,2007,07:57.

[2]蔡為民.中國全鋼子午線輪胎生產現狀和發展[J].汽車與配件,2003,44:36.

[3]陳維芳.我國工程子午線輪胎發展狀況及建議[J].橡膠科技市場,2007,5(13):9.