智能型橡膠V帶成型分切機的研發

摘要：目前，國內生產包布V帶內芯工藝復雜，使用設備多，質量不穩定。鑒于此，研發了一種新設備，運用新穎的結構原理，集底膠自動送料、底膠自動貼合、帶芯成組等寬切割等功能于一體，自動化程度高，填補了當前國內包布式V帶成型工藝的空白。

關鍵詞：成組等寬切割;底膠貼合;結構原理;測試

中圖分類號：TQ330.4+6? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）04-0062-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.04.018

0? ? 引言

國內生產包布V帶通常需采用雙鼓纏繞機把浸膠線繩纏繞成繩組，然后在繩組的正反面貼上伸張層膠片和緩沖層膠片，再手工分條切割成單根帶芯，之后還需要操作人員在包布機上手工把單根帶芯和底膠貼合成V帶內芯。內芯的成型由多臺設備分步完成，成型質量不穩定、速度慢、操作難度大。在生產過程中，人工操作人為因素較多，易造成內芯寬窄不一，底膠膠條與繩芯位置偏移，繩芯根數不準確，難以滿足高品質包布V帶的生產要求[1]。智能型橡膠V帶成型分切機（以下簡稱“分切機”）集底膠自動送料、底膠自動貼合、帶芯成組等寬切割等功能于一體，一次可分切B型帶芯20條，生產效率高。搭頭對接精度由原設備的誤差±2.0 mm提高到±0.5 mm，減少了材料浪費，是橡膠V帶行業機器代工的理想設備。

1? ? 總體方案

如圖1所示，將由襯布和底膠卷取而成的成組底膠料卷置于底膠儲送裝置的放料輥上，襯布拉出卷取在底膠儲送裝置的襯布輥上，襯布輥上的電機拖動料卷上的襯布驅動料卷轉動送料，防止底膠拉伸變形，成組底膠送入帶胚修正引導裝置，底膠儲送裝置上安裝糾偏機構左右調整機架，使底膠與帶胚修正引導裝置的導向輥對齊。底膠由帶胚修正引導裝置整形后送出，送出的底膠進入主機壓合和分切前先進行儲備，以免主機快速工作時拉伸底膠引起變形，影響分切精度。輸送至主機的底膠與主、被動輥上的成組帶芯進行壓合、分切，主機上設有底膠熱切裝置、壓桿、伸張裝置、分切裝置，實現底膠與帶芯的貼合與分切。

2? ? 技術與性能指標

技術與性能指標如表1所示。

3? ? 結構與原理

分切機由底膠儲送裝置、帶胚修正引導裝置、主機及控制系統組成，可實現底膠儲送、整形、拉伸、測長、送膠、帶芯平實貼合、帶芯等寬分切、底膠定長熱切、成型分切收尾、停機復位回縮等工序，完成底膠與帶芯的貼合與成組等寬分切。

3.1? ? 底膠儲送裝置

由機架、底盤、糾偏機構等組成，機架上安裝有放料裝置、收布裝置、托輥、電機減速機等，機架下方安裝滾輪軸承，可在底盤的軌道上左右移動，機架和底盤通過糾偏機構執行器連接，當糾偏裝置的光電傳感器檢測到底膠出料過程產生偏移時，PLC可控制執行器適時調正機架。放料裝置上安裝有摩擦式離合器，使放料線速始終與襯布卷曲線速度相同并保持放料有一定阻力，避免因慣性而自轉。工作時底膠料卷置于放料裝置的方型輥上，拉出襯布卷取在收布架的輥上，底膠經托輥向帶胚修正引導裝置輸送，收布裝置的電機轉動收卷襯布，同時拉出底膠，底膠經托輥送至帶胚修正引導裝置。

3.2? ? 帶胚修正引導裝置

由機架、氣缸、直線導軌、壓輥支架、壓輥、導向槽輥、校正槽輥、電機、減速機等組成，左側壓輥與導向槽輥引導底膠進入校正槽輥，成組底膠進入校正槽輥后，氣缸動作、壓輥下壓，電機驅動校正槽輥對成組底膠進行整形，校正底膠在冷卻、流轉及出胚時產生的變形。

3.3? ? 主機

由主機身、托輥、底膠輸送裝置、熱切刀裝置、壓合裝置、分切裝置、測長裝置、伸張裝置、張緊裝置、絲桿傳動裝置等組成。

（1）主機身：采用框架結構，用于支撐各功能部件、管路、氣動元件。主機身安裝有主動輥、伺服電機、分切底輥、直線導軌、絲桿、絲桿驅動伺服電機。主動輥與伸張裝置的被動軸支撐帶芯，并驅動帶芯轉動。主動輥為底膠與帶芯壓合的支撐輥，分切底輥為帶芯成組分切的支撐輥，分切底輥采用尼龍材料保護分切圓盤刀。絲桿驅動伺服電機通過絲桿拖動張緊裝置，適用于不同長度的帶芯。

（2）托輥：由軸承座和托輥組成，用于引導底膠進入底膠輸送裝置。托輥下方安裝對射式光電傳感器，使底膠在托輥前方進行底膠儲備，保持松弛狀態，減少輸送過程中受拉力影響造成的底膠變形。

（3）底膠輸送裝置：如圖2所示，由氣缸、滑板、直線導軌、滑塊、下壓氣缸、壓板、導向槽板、壓輥裝置等組成。下壓氣缸、壓板、導向槽板、壓輥裝置安裝在滑板上，底膠送料時，壓板下壓，底膠與導向槽板在氣缸作用下向前送料到帶芯位置，待主機的壓合裝置壓輥動作將底膠與帶芯壓合后，壓板上升，氣缸帶動滑板收回，等待下一次工作。

（4）熱切刀裝置：如圖3所示，熱切刀裝置與底膠成45°安裝，加熱板裝有電熱管，由溫控系統控制刀體溫度為100 ℃，PLC控制氣缸對底膠進行切割。

（5）壓合裝置：由氣缸、光軸、直線軸承、壓輥支架、壓輥、軸等組成。當底膠輸送裝置送料到位后，壓合裝置動作，壓輥的壓力通過氣壓來調節，確保成組底膠與線芯平實貼合定型。

（6）分切裝置：如圖4所示，座板上安裝有氣缸、直線導軌，滑板上安裝滑塊、調節座，刀架經銷軸與調節座連接，調節座上安裝定位塊限制刀座的擺動幅度，刀架上安裝軸、刀墊、圓盤刀。刀墊用于控制圓盤刀的中心距，即控制成組切割的加工精度，將帶芯分切刀具中心距公差控制在±0.02 mm，不同型號的帶胚寬度選用相應厚度的刀墊。當底膠與帶芯壓合后，主機的主動輥轉動帶動帶芯的底膠頭部轉動到分切刀的上方時，分切裝置的氣缸動作，將圓盤刀壓入底膠與帶芯中，主機的主動輥繼續轉動，將底膠與帶芯等寬成組分切。

（7）測長裝置：如圖5所示，當底膠頭部與帶芯貼合后，氣缸收回光控擺臂軸承，使其與帶芯距離控制在5 mm，PLC根據輸入的V帶長度控制伺服電機轉動，主動輥上的旋轉編碼器與PLC配合計算底膠的移動位移量，底膠頭部移動到光控擺臂并使光控擺臂擺動，安裝在擺臂支架上的光電開關檢測到底膠接頭時，主動軸的伺服電機停止，熱切刀裝置切斷底膠，并確保底膠長度，控制底膠接頭長度公差在±0.5 mm。

（8）伸張裝置：如圖6所示，氣缸動作經被動箱底板通過氣缸頂座、前滑塊座板、滑塊使被動箱、被動軸沿直線導軌移動。被動箱可繞被動箱定位軸轉動，調節被動軸張緊后仍與主動輥平行，頂桿可調節氣缸工作行程。

（9）張緊裝置：如圖6所示，氣缸底座通過滑塊與主機的直線導軌連接，可沿直線導軌做往復運動。滑板經螺母支架、螺母與主機的絲桿連接，主機的伺服電機、減速機帶動絲桿轉動使滑板移動。氣缸底座上的氣缸座安裝的氣缸與伸張裝置氣缸頂座連接，氣缸伸縮帶動伸張裝置移動，使被動軸張緊或放松帶芯。

3.4? ? 控制系統

控制系統由可編程控制器、觸摸屏、伺服電機、變頻器、光電開關、旋轉編碼器、氣動控制系統及施耐德低壓電氣元件等組成。人機界面可存儲生產工藝，觸摸屏上可設定V帶型號、規格、貼膠速度、底膠接頭長度修正系數、主/被動輥中心距校正系數及報警參數等，能手動或自動完成底膠與帶芯的壓合和等寬成組分切。

設備自動工作順序：觸摸屏人機對話系統調用準備進行切割的線繩組規格、型號—PLC自動控制主機絲桿的伺服電機—裝有被動軸的張緊裝置位移至指定位置—張緊裝置的氣缸自動推出—人工將線繩帶芯套到主、被動輥上—按“工作開始”按鈕—張緊裝置氣缸自動縮回張緊帶芯—主動輥轉動—自動檢測帶芯的實際長度—主動輥自動停止—底膠輸送電機工作進行底膠儲料（儲料不足，底膠儲料裝置自動供料）—底膠輸送裝置夾持底膠頭部至帶芯—底膠壓合裝置動作將底膠與線繩組貼合—底膠輸送裝置復位—底膠壓合裝置復位—成組切割刀動作—主動輥轉動—進行底膠貼合及帶芯成組切割—PLC根據檢測數據控制主動輥停止—底膠熱切裝置動作切斷底膠—主動輥轉動完成底膠貼合及底膠線繩組切割—主動輥自動停止—氣缸自動伸出松弛線繩組—完成。

4? ? 測試

樣機試制完成后委托第三方根據企業標準進行檢驗，符合設計要求，檢測報告如表2所示。

5? ? 結語

本文所述分切機集底膠貼合、帶芯成組切割等功能于一體，設計理念先進，填補了目前國內包布式V帶成型工藝的空白，具有使用方便、可靠性高、抗干擾性強等特點。整機運行協調平穩，操作人員僅需在兩輥之間套上繩芯線坯，點動開關即可完成上膠及成組切割工序，自動化程度高，勞動強度低，成型精度好，生產效率高，可減少勞動密集型企業對熟練工的依賴，緩解企業招工難的問題。

[參考文獻]

[1] 范景云，王海霞，杜寧.包布式V帶底膠復合自動切割一體化成型新工藝[J].中國橡膠，2015，31（20）：43-45.

收稿日期：2021-11-23

作者簡介：朱開華（1967—），男，福建沙縣人，高級工程師，研究方向：機械設計與制造。

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