全鋼載重三鼓成型機尼龍子口供料架的設計及改進

張慧君，趙海員

(天津賽象科技股份有限公司，天津 300384)

目前常見的全鋼載重三鼓成型機設備中,尼龍子口多為預裁斷手動上料，或非預裁斷的料,依靠人手拉動使其在無動力輥上輸送。但由于尼龍子口較薄且軟，約1～4 mm,這樣的上料方式易造成料拉伸,從而影響輪胎的動平衡和均勻性,以致影響輪胎最終質量,因此一部分輪胎廠對尼龍子口的供料提出了較高的要求，即自動送料,手動裁斷。為此，我們設計了一種新型的尼龍子口供料架。

1 新型尼龍子口供料架在胎體供料中的布局

由于現在地價越來越高，輪胎廠越來越青睞于占地面積小的設備。全鋼載重子午胎三鼓成型機料的種類較多，對結構要求也就更緊湊，且對自動化程度要求也越來越高。

為減少占地面積，將新型尼龍子口供料架布置在胎體供料架內部，將墊膠供料架布置在尼龍供料架前端上方，見圖1，從上到下依次為：簾布及復合件擺動拍、尼龍子口供料架、鋼絲子口供料架、復合件及簾布分合壓輥，可見，鼓上料處部件較多，對各部件的空間結構及布局就有了更高要求。

2 胎體供料的順序安排及工作過程

綜合胎體整體空間布局的考慮，將新型尼龍子口供料架做成伸縮結構，其上的墊膠供料架做成平行四邊形結構，以此減小兩層供料架的綜合空間。鑒于貼料種類較多，需要合理安排各層料的上料時間及順序，以節省上料及貼料時間，從而降低單胎生產時間，達到提高輪胎生產效率的目的。按下列步驟進行貼料及相關操作：

圖1 新型尼龍子口供料架在胎體供料架中的布局

（1）貼復合件，簾布及復合件擺動拍擺下來進行上料貼料(此時其他供料架及壓輥都是縮回狀態),貼完后擺動拍抬起。

（2）復合件及簾布分合壓輥伸出對復合件進行縫合，縫合完成后壓輥縮回。

（3）貼尼龍子口，尼龍供料架伸出，然后進行上料貼料，貼完縮回。

（4）貼鋼絲子口，鋼絲子口供料架伸出，然后進行上料貼料，貼完縮回。

（5）貼簾布，簾布及復合件擺動拍擺下來進行上料貼料，貼完后擺動拍抬起。

（6）復合件及簾布分合壓輥伸出對簾布進行滾壓以排出氣泡，滾壓完成后壓輥縮回。

（7）貼墊膠，尼龍供料架再次伸出，隨后墊膠供料架伸出，然后進行上料貼料，貼完，墊膠供料架先縮回，隨后尼龍供料架縮回。

至此，一條胎體的料貼合完畢，第二條料重復上述貼合步驟。貼料的各個步驟之間可以有時間重疊，電氣人員在編程時，可充分利用其縮短貼料時間。

3 新型尼龍子口供料架的設計

從貼料順序及空間布局可以看出，新型尼龍子口供料架伸出縮回時，需要避免與子口供料架、簾布及復合件擺動拍的干涉，若有需沿鼓移動的機箱或傳遞環，子口供料架縮回位還要避免與機箱和環干涉。

3.1 新型尼龍子口供料架結構

新尼龍子口供料架結構見圖2。墊膠供料架布置在尼龍子口供料架前端上方，墊膠供料架設計為平行四邊形連桿結構，這樣可占用較少的空間，并設有機械擋邊。氣缸伸出時，墊膠供料架即伸出到鼓上方，操作人員將料頭穿過墊膠供料架上方的空當處摁到鼓上，用機械擋邊進行定位，鼓轉動一圈帶動料貼到鼓上，操作人員將尼龍子口首尾壓合，貼料完成，氣缸縮回，墊膠拍縮回。

對于尼龍子口的供料，為了滿足輪胎廠提出的自動送料、手動裁斷的需求，采用伺服電機控制輸送帶輸送，并設置伸縮拍，用氣缸控制伸縮拍的伸出縮回?？紤]到子口兩條料難免導開量不一致，故用兩個伺服電機分別控制左右兩側輸送帶的輸送，兩條尼龍子口共用一個伸縮拍，以保證兩條料輸送一致。

輸送帶前端及后端均設有機械擋料裝置。尼龍子口從導開小車導開后，形成料兜，然后上到尼龍子口供料架的后端機械擋料裝置上，將機械擋邊調整到設定位置，以對子口進行定位，然后經輸送帶輸送到供料架前方。由于輸送帶的輸送精度較高，輸送到輸送帶前端時完全能滿足尼龍子口貼料的工藝要求。值得注意的是：由于是手動裁斷，操作人員往往在裁料時不可避免的拽動料，很容易把料拉偏，而輸送帶前端的機械擋料裝置對其進行二次定位，避免了這個問題的出現。

圖2 新尼龍子口供料架

3.2 輸送帶結構的設計

由于采用伺服電機控制輸送帶輸送，氣缸控制伸縮拍的伸出縮回，常規結構的伸縮拍，一般是兩個伺服電機控制兩條輸送帶結構（見圖3）。由于氣缸的伸出縮回速度不好控制，伺服電機的輸送與氣缸的伸出縮回勢必會有速度差，不好匹配，這樣就容易造成堆料或料拉伸，而且前后輸送帶各配一伺服電機，也就是左右兩側共需四個，這樣就大大提高了供料架的成本。

圖3 常規輸送帶伸縮拍結構

為避免上述問題，我們對輸送帶做如下設計，見圖4（上層是氣缸縮回時的狀態，下層是氣缸伸出時的狀態）。輸送帶為一整條結構，前半部分為三個輥支撐四層輸送帶，后半部分為一個輥支撐兩層輸送帶，動輥一及動輥二通過合理的連接組成伸縮拍，其他輥均布置在尼龍子口供料架的固定架體部分。伸縮拍通過導軌滑塊結構布置在架體固定部分的上方，用氣缸控制伸縮拍的伸出縮回。當氣缸伸出或縮回時，伸縮拍帶動前端局部輸送帶運動，而其他固定在架體固定部分的輥支撐的輸送帶是不動的。這樣的話，我們就可以讓電機與氣缸分別動作，在電機開始送料時，氣缸無動作，當料輸送到伸縮拍的前端合適位置后，伺服電機停止送料，氣缸帶動伸縮拍伸出后，操作人員進行貼料，貼料完成后，伺服電機控制料退回到合適位置后，氣缸控制伸縮拍縮回，這樣就避免了氣缸與伺服電機的速度匹配難題。需要注意的是，前端三個輥與四層總高度需約等于后邊一個輥與兩層同步帶的總高度，這樣的話，在氣缸帶動伸縮拍運行過程中才能保證輸送帶一直處于均勻張緊狀態，不至于局部過松或過緊，避免造成料的拉伸。

圖4 輸送帶的設計布局簡圖

3.3 新型尼龍子口供料架架體的設計

由于尼龍供料架縮回后需要避免與機箱或傳遞環干涉，且墊膠供料布置在尼龍子口上方時造成整個尼龍子口供料架前端較厚，所以伸縮拍需要較長的伸出或縮回量，基于空間的有限性及胎體供料架總布局的合理性，把新型尼龍子口供料架的架體做成一定角度，通過分析計算設定為156°，這樣可以保證在盡量不增加供料架高度的同時，又能降低后端上料高度，以方便操作人員換料上料，但是同時也增加了架體的設計難度。我們設計了兩種不同結構的架體進行對比。圖5是尼龍供料架的折彎結構，架體由一塊大板通過做適當的切口，將前后兩段折成所需的角度，再通過折彎獲得兩側的側板，然后將中間的支撐板焊接到架體上，下邊焊四根方管以增加結構強度。圖6是尼龍供料架的焊接結構，側板及中間板分別用整板加工成所需形狀尺寸，然后一塊加工定位孔，中間底板前后兩段可用兩塊板加工，最后用四根兩端帶止口的定位管固定好側板后，再進行焊接，這樣可保證架體的精度，兩側板受力較大的地方焊幾個小筋板。分別對兩種架體進行受力分析發現：焊接結構的架體強度更好，因折彎的側板前后銜接處應力集中，強度較差，而焊接結構側板是一塊整板。另外，折彎結構加工難度大，且對折彎設備要求較高，造成成本增加。而焊接結構無論在加工精度及成本，還是在受力強度上，都有著明顯優勢，所以架體選用焊接結構。

4 結論

目前輪胎企業越來越多，僅我國輪胎企業數量已有550家[1]，競爭越來越激烈，對輪胎質量要求越來越高，因此對成型機精度要求也越來越高， 尼龍子口供料架做為成型設備供料的一個重要元素，朝多功能且更自動化的方向發展是必然趨勢，無論其在成型設備上的空間布局還是自身結構的設計都存在很大的開發空間。而且此結構對于鋼絲子口供料及非預裁斷的墊膠供料，都有著很大的參考價值。

圖5 尼龍供料架折彎結構

圖6 尼龍供料架焊接結構

（1）通過將墊膠供料架布置在尼龍子口供料架上，并合理的安排胎體供料順序及結構，壓縮了占地面積，縮短了供料時間，符合輪胎廠的發展需求。

（2）尼龍子口供料架的輸送帶結構符合輪胎廠對供料精度越來越高的要求，避免了料拉伸，有利于提高輪胎質量，勢必會被更多的輪胎廠采用。

（3）采用一種新型的輸送帶結構方式，避免了氣缸與伺服電機速度不好匹配問題，同時減少了伺服電機的數量，降低了成本，很多輸送帶的供料結構都可以。

（4）提供了一種可解決復雜結構件的焊接方式，可代替折彎結構，不僅能降低加工難度及成本，還可優化結構，提高受力強度。