全鋼子午胎成型機(jī)PE膜卷取輥革新

陶磊，申家盛，賀平均，孫文斌

(風(fēng)神股份有限公司，河南 焦作 454003)

全鋼輪胎生產(chǎn)制造中雜物缺陷主要有兩大來源，一個是膠料原材料中固有雜物，一個是生產(chǎn)過程中帶入的雜物。成型工序作為胎坯硫化前的最后一道工序，成為減少雜物產(chǎn)生的主要屏障。我公司該工段現(xiàn)使用的兩鼓、三鼓成型機(jī)PE膜與半成品物料分離，使用普通卷軸進(jìn)行PE膜卷取，主要由減速機(jī)帶動卷取方杠及卷軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行導(dǎo)開。其不可控的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為半成品部件在組合成型前均黏性較好，經(jīng)常存在員工在設(shè)備上割除卷軸取不掉的PE膜，造成碎屑黏、掉落黏在物料上且不易發(fā)現(xiàn)。因此如何減少成型過程中半成品部件帶入PE膜碎屑的風(fēng)險(xiǎn)，成為急需解決的問題。

根據(jù)本公司及其他輪胎制造企業(yè)X光合格率數(shù)據(jù)的分析，泡類缺陷、雜物類缺陷占廢次品總數(shù)的20%～25%，大部分原因是由于PE膜碎屑黏在半成品物料上造成，以下將對作業(yè)過程中的風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

1 普通PE膜卷軸影響輪胎質(zhì)量的情況分析

1.1 成型機(jī)普通PE膜卷軸使用情況分析

輪胎制造企業(yè)成型機(jī)設(shè)備卷取PE膜的卷取卷軸種類較多材質(zhì)不同，多為玻璃鋼、鐵質(zhì)、呢絨、橡膠等，其弊端：更換投用量大、造價(jià)高、使用壽命短、屬易損工裝器具（如圖1所示），大幅度增加了生產(chǎn)性消耗。

圖1 現(xiàn)輪胎制造企業(yè)成型機(jī)普通PE膜卷軸

1.2 PE膜割除質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)

我們通過BBS(基于安全的作業(yè)觀察)工具的運(yùn)用，現(xiàn)場實(shí)踐作業(yè)觀察及分析發(fā)現(xiàn)，成型機(jī)PE膜卷取由減速機(jī)帶動卷取方杠及卷軸旋轉(zhuǎn)，PE膜在卷取過程中由于張力過大，實(shí)測約為200 N，卷軸受力卡死在卷取方杠軸上無法取下，致使作業(yè)人員需處于設(shè)備卷取位上使用刀具手動割去PE膜（如圖2所示），造成碎屑掉落黏貼至物料上或掉落至設(shè)備縫隙之間，且生產(chǎn)中難以防止及發(fā)現(xiàn)，是造成泡類缺陷及雜物類缺陷的主要原因。同時作業(yè)人員在進(jìn)行日清日潔時，需使用毛刷對間隙處碎屑進(jìn)行清理，給作業(yè)人員帶來困擾。

圖2 原PE膜卷取割輥方式

1.3 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

以兩鼓成型機(jī)為例，我們觀察發(fā)現(xiàn)員工使用壁紙刀，每班次需割取塑料布輥6～8次，每割除一個塑料布輥需要反復(fù)劃割20～25次，每班需要重復(fù)動作約為200次。同時成型機(jī)副機(jī)供料架PE膜卷軸卷滿后，卷軸上、下部位距離分別約為14 cm，左右部位距離分別約為15 cm，由于空間受限不易觀察，員工在割除PE膜時刀刃向身體方向劃刀（如圖3所示），存在割傷的風(fēng)險(xiǎn)。

我們通過作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價(jià)LEC法判定，對觀察出的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)：L（6）×E（6）×C（1）=D（36），為二級不可承受風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 兩鼓成型機(jī)副機(jī)供料架PE膜卷取部位

2 PE膜卷取的改進(jìn)技術(shù)方案

我們通過BBS現(xiàn)場觀察建立公關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行商討，將傳統(tǒng)的卷軸替代改進(jìn)為一種脹縮式PE膜卷取輥（如圖4所示），主要解決的技術(shù)問題是將傳統(tǒng)的PE薄膜在卷取輥上卷成卷之后，難以從卷取輥上快速單獨(dú)取下。將原普通卷軸進(jìn)行替代及取消后，不但能夠提高員工的工作效率，減少安全作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是解決現(xiàn)場因PE膜碎屑污染而造成工藝過程中的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。

2.1 脹縮式PE膜卷取輥主要結(jié)構(gòu)

脹縮式PE膜卷取輥通過脹縮機(jī)構(gòu)的徑向移動實(shí)現(xiàn)卷取輥直徑的增大或縮小（如圖4所示）。實(shí)現(xiàn)其功能的部件包括兩支撐側(cè)板，兩支撐側(cè)板通過脹縮絲杠連接，脹縮絲杠的一端穿過一支撐側(cè)板的中心與脹縮手輪連接，脹縮絲杠的另一端與另一支撐側(cè)板的中心連接，另一支撐側(cè)板的外側(cè)與旋轉(zhuǎn)法蘭固定連接，旋轉(zhuǎn)法蘭外接動力源，脹縮絲杠的中部設(shè)置有一對旋向?qū)ΨQ的脹縮絲母，脹縮絲母上設(shè)置有可徑向伸縮的脹縮機(jī)構(gòu)，脹縮機(jī)構(gòu)的一端固定在脹縮絲母上，脹縮機(jī)構(gòu)的另一端與一塊圓弧面板固定連接。

脹縮機(jī)構(gòu)包括兩個十字錐形塊和4個等腰梯形塊，兩個十字錐形塊分別固定在一對旋向?qū)ΨQ的脹縮絲母上，等腰梯形塊固定在與其相對應(yīng)的圓弧面板上，兩個十字錐形塊和4個等腰梯形塊之間通過第一滑動結(jié)構(gòu)滑動連接。

圖4 脹縮式PE膜卷取輥剖面圖

第一滑動結(jié)構(gòu)（如圖5所示）包括設(shè)置在兩個十字錐形塊與等腰梯形塊的腰相對應(yīng)的邊上的第一滑塊，和設(shè)置在等腰梯形塊的腰上的與第一滑塊相配合的第一滑道，第一滑塊可沿第一滑道滑動。相對設(shè)置的兩塊圓弧面板的一端分別固定設(shè)置有一個導(dǎo)向梯形塊，導(dǎo)向梯形塊與相對應(yīng)的支撐側(cè)板之間通過第二滑動結(jié)構(gòu)滑動連接，導(dǎo)向梯形塊對圓弧面板主要起到支撐作用，防止圓弧面板的兩端發(fā)生彎曲或凹陷。

圖5 第一滑動結(jié)構(gòu)的橫截面的結(jié)構(gòu)圖

第二滑動結(jié)構(gòu)（如圖6所示）包括設(shè)置在支撐側(cè)板內(nèi)側(cè)的第二滑塊，和設(shè)置在導(dǎo)向梯形塊7與支撐側(cè)板相對的邊上與第二滑塊相配合的第二滑道，第二滑道可沿第二滑塊滑動，兩支撐側(cè)板之間設(shè)置有支撐連接軸，支撐軸的主要作用是支撐整個脹縮式PE膜卷取輥裝置，使其更牢固。

圖6 第二滑動結(jié)構(gòu)的橫截面的結(jié)構(gòu)圖

2.2 脹縮式PE膜卷取輥主要工作過程

當(dāng)需要增大PE膜卷取輥的直徑時，順時針轉(zhuǎn)動脹縮手輪，驅(qū)動脹縮絲杠轉(zhuǎn)動，脹縮絲杠驅(qū)動旋向?qū)ΨQ的脹縮絲母進(jìn)行同步向中心點(diǎn)的軸向移動，和脹縮絲母固定連接的兩個十字錐形塊跟隨脹縮絲母向脹縮絲杠的中心移動，兩個十字錐形塊擠壓中間的脹縮梯形塊，使得十字錐形塊上的第一滑塊沿脹縮錐形塊上的第一滑道滑動，第一滑道帶動脹縮梯形塊做徑向移動，圓弧面板在脹縮梯形塊的帶動下實(shí)現(xiàn)膨脹，圓弧面板又帶動導(dǎo)向梯形塊沿徑向移動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個裝置的外徑的增加。此時，可以將PE膜頭端手動纏繞到卷取輥的圓弧面板上2圈后，將設(shè)備打到自動運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)線聯(lián)動的自動卷取。導(dǎo)向梯形塊實(shí)質(zhì)上是通過支撐側(cè)板支撐圓弧面板的，圓弧面板帶動導(dǎo)向梯形塊沿徑向移動時，導(dǎo)向梯形塊上的第二滑道沿支撐側(cè)板內(nèi)側(cè)的第二滑塊滑動，當(dāng)需要卸下卷好的PE膜時，只需將卷取輥停下，并將脹縮手輪逆時針轉(zhuǎn)動并旋轉(zhuǎn)到極限位置，此時卷取的整卷PE膜就和卷取輥脫離，操作人員可以輕松將整卷PE膜取下。

3 結(jié)束語

脹縮式PE膜卷取輥制作費(fèi)用約為2 500元/每個，每臺成型機(jī)共計(jì)6個PE膜卷取工位合計(jì)投入約為1.5萬元，它替代了傳統(tǒng)成型機(jī)上PE膜卷取方杠轉(zhuǎn)動配套卷軸卷取的方式，從而消除了普通卷軸的大規(guī)模投用及每年的損壞消耗投用，消除了刀具的投入及使用的風(fēng)險(xiǎn)，從安全、質(zhì)量、生產(chǎn)性消耗、效率、員工士氣多方面得到長久收益。

3.1 成品胎質(zhì)量收益

以單臺兩鼓成型機(jī)為例，原胎里泡每月5～7條，安裝漲縮式PE膜卷取輥后平均每月降低至0～1條，按每月減少6條計(jì)算，全年預(yù)計(jì)減少成品胎損失 12（月）×6條×400（每條成品胎降級損失）=2.88萬元。

3.2 安全收益

原成型機(jī)作業(yè)人員必須要使用壁紙刀進(jìn)行割輥，屬于刀具割傷風(fēng)險(xiǎn)的高發(fā)崗位，改進(jìn)后成型崗位可取消使用刀具割輥?zhàn)鳂I(yè)所帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)（割傷、站在設(shè)備上割輥摔傷），改善運(yùn)行后我們進(jìn)行二次作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價(jià)及BBS觀察，從原二級風(fēng)險(xiǎn)降低至L（1）×E（6）×C（1）=D（6）（一級可控風(fēng)險(xiǎn)）。

3.3 效率收益

以單臺兩鼓成型機(jī)為例，每臺成型機(jī)6處PE膜卷取工位，每班次可減少員工割輥?zhàn)鳂I(yè)時間6×70 s（每個輥減少的時間）=7 min，每臺成型機(jī)全天可節(jié)約21 min，全年共計(jì)節(jié)約時間12（月）×30（天）×21 min=126 h，單機(jī)臺全年可節(jié)約工時費(fèi)126×20=2 520元。

3.4 員工士氣提升

漲縮式PE膜卷取輥改造運(yùn)行后解決員工用手和小刷子在空間狹小處夠、掏塑料布碎屑的情況，消除員工打掃衛(wèi)生的困擾，提高打掃衛(wèi)生的效率，降低員工勞動強(qiáng)度。