18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)升級(jí)改造

林文吉

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550001）

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，載重輪胎的需求量越來越大，制造廠家也越來越多，競爭越來越激烈。18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)是我公司載重輪胎的重要生產(chǎn)設(shè)備，由于設(shè)備陳舊，很多功能難以滿足生產(chǎn)要求，因此對(duì)設(shè)備升級(jí)改造勢在必行，本文簡要介紹該設(shè)備的升級(jí)改造情況[1-5]。

1 存在的問題

我公司18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)使用時(shí)間較長，很多技術(shù)參數(shù)已不能滿足當(dāng)前市場的要求，其具體的技術(shù)參數(shù)如下：裁斷鋼絲簾布厚度 1.6～5.0 mm，裁斷鋼絲直徑 3.0 mm，裁斷簾布寬度 200～800 mm，接頭錯(cuò)邊量 5～7 mm（標(biāo)準(zhǔn)要求在2 mm以內(nèi)）。

18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)在運(yùn)行過程中故障率非常高，長期影響生產(chǎn)，主要故障表現(xiàn)在定長不準(zhǔn)、接頭錯(cuò)邊、開線和毛刺等方面。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)平均每2 h就會(huì)出現(xiàn)一次故障，每次修理時(shí)間至少30 min，生產(chǎn)基本上處于半自動(dòng)狀態(tài)，特別是在接頭機(jī)的位置，操作工必須實(shí)時(shí)監(jiān)察，還經(jīng)常需要手工輔助生產(chǎn)，有一定的安全隱患。

2 技術(shù)改造

18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)由導(dǎo)開、定長、裁斷、接頭、貼合和卷取6個(gè)系統(tǒng)組成，其整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)

18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)工作時(shí)，簾布首先由導(dǎo)開系統(tǒng)導(dǎo)開，經(jīng)定長、裁斷、接頭、貼合后卷取，整個(gè)工作流程結(jié)束。

通過對(duì)18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，影響設(shè)備生產(chǎn)效率、制造精度、接頭質(zhì)量的主要部件是定長、裁斷和接頭系統(tǒng)，因此這3個(gè)系統(tǒng)是本次升級(jí)改造的重點(diǎn)。

2.1 定長系統(tǒng)改造

定長系統(tǒng)是18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)的關(guān)鍵部件，定長不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致裁斷的簾布出現(xiàn)大頭小尾、接頭錯(cuò)邊、開線等問題，無法達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)，不能滿足工藝要求，影響接頭質(zhì)量和生產(chǎn)效率，改造前定長系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 改造前生產(chǎn)線定長系統(tǒng)

從圖2可以看出，定長系統(tǒng)主要由機(jī)座和定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其核心為定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過啟動(dòng)、停止電動(dòng)機(jī)控制齒輪/齒條向?qū)ч_、裁刀方向往返運(yùn)動(dòng)。一次往返運(yùn)動(dòng)為一個(gè)定長周期。定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過磁鐵吸附簾布向裁斷方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)設(shè)定位置放下簾布后向?qū)ч_方向移動(dòng)，到達(dá)設(shè)定位置，完成一個(gè)定長周期。因定長工位的位移量只有300 mm，而裁斷簾布寬度為600 mm，因此裁刀裁斷1次簾布，定長磁力機(jī)構(gòu)要完成2個(gè)定長周期運(yùn)動(dòng)，送料時(shí)間較長，裁斷1次簾布需要8 s，嚴(yán)重影響設(shè)備的工作效率，而且2個(gè)定長周期裁斷1次，裁斷的簾布寬度有累積定長誤差，導(dǎo)致裁斷簾布尺寸長期達(dá)不到工藝要求。

為了解決定長系統(tǒng)的問題，在沒有歷史經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下，通過全面考慮，確定把整個(gè)定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)全部去掉，如圖3所示。

圖3 改造后無定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)生產(chǎn)線

去掉定長系統(tǒng)后，需要解決簾布移動(dòng)的問題。通過查閱大量的機(jī)械設(shè)計(jì)資料和多次模擬試驗(yàn)，最后設(shè)計(jì)出一套簾布牽引機(jī)構(gòu)，如圖4所示。

圖4 簾布牽引機(jī)構(gòu)

簾布牽引機(jī)構(gòu)由機(jī)座、機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣缸、齒條和齒輪等零部件組成。簾布通過導(dǎo)開系統(tǒng)導(dǎo)開后，由動(dòng)力輥筒傳送到裁刀的位置，采用氣缸的伸縮原理控制機(jī)械手的張合抓取簾布，再用氣缸活塞桿前進(jìn)后退的運(yùn)動(dòng)原理，牽引移動(dòng)簾布。

抓取氣缸主要為抓取機(jī)械手提供張合動(dòng)力。當(dāng)抓取氣缸進(jìn)氣時(shí)，氣缸活塞向前移動(dòng)，抓取機(jī)械手張開；當(dāng)抓取氣缸排氣時(shí)，抓取機(jī)械手合并，夾緊簾布。采用30個(gè)同等規(guī)格的小氣缸設(shè)計(jì)出一套抓取裝置。抓取簾布時(shí)，在不損傷簾布、保證簾布質(zhì)量的前提下，調(diào)節(jié)氣缸氣壓的大小，本設(shè)計(jì)氣缸抓取壓力為2 MPa。

采用前進(jìn)后退氣缸解決簾布的移動(dòng)問題。氣缸的選型以及行程根據(jù)裁斷簾布的最大寬度進(jìn)行設(shè)定，本機(jī)構(gòu)氣缸活塞桿的行程設(shè)計(jì)為800 mm，氣缸牽引壓力為6 MPa。

抓取機(jī)械手抓好簾布后，前進(jìn)后退氣缸開始動(dòng)作，把簾布牽引至輸送帶上，達(dá)到設(shè)定的簾布裁斷寬度時(shí)抓取氣缸和前進(jìn)后退氣缸同時(shí)排氣，整個(gè)牽引運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)回到等待的位置。此時(shí)裁刀開始動(dòng)作，裁斷簾布。牽引運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)周期性往復(fù) 運(yùn)動(dòng)。

改造后定長時(shí)間由原來的8 s縮短到3 s，節(jié)省了5 s的定長時(shí)間；定長部位寬度由原來的6 m縮短為2 m，減少了物料跑偏現(xiàn)象。去掉定長磁力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)解決了定長不準(zhǔn)確、裁斷簾布大頭小尾、接頭錯(cuò)邊超標(biāo)和定長時(shí)間長的問題。

2.2 裁斷系統(tǒng)改造

原設(shè)計(jì)裁斷鋼絲簾布厚度為1.6～5.0 mm，鋼絲直徑在3.0 mm以內(nèi)。當(dāng)前市場上許多簾布鋼絲直徑已經(jīng)超過3.0 mm。因此必須進(jìn)行改造，使18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)達(dá)到裁斷鋼絲直徑3.0 mm以上鋼絲簾布的要求。

為了達(dá)到這一目標(biāo)，在裁斷機(jī)刀座上增加400 kg配重。改造完成后，裁刀能夠裁斷鋼絲直徑在 4.0 mm以內(nèi)的鋼絲簾布，達(dá)到改造效果。

增加配重后不僅裁斷鋼絲的直徑增大，裁斷簾布的毛刺問題也得到了解決。

2.3 接頭系統(tǒng)改造

簾布裁斷后通過輸送帶傳送到接頭機(jī)的位置，由接頭機(jī)把簾布頭尾連接起來。在連接過程中接頭機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)縫合不好、開線、錯(cuò)邊超標(biāo)的問題，因此設(shè)計(jì)輔助接頭裝置，如圖5所示。

圖5 輔助接頭裝置

當(dāng)簾布通過輸送帶傳送到接頭機(jī)部位時(shí)，接頭機(jī)輔助接頭裝置在PLC程序控制下開始橫向動(dòng)作，并采用擋板擋住簾布，阻止簾布跑偏。這可保證接頭質(zhì)量，解決人工干預(yù)接頭的問題，避免安全隱患的發(fā)生。

2.4 PLC程序優(yōu)化

PLC程序優(yōu)化前，定長工段送2次料裁斷1次簾布。在2次送料過程中有一定的累計(jì)送料誤差，影響裁斷精度，裁斷的簾布寬度會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致接頭錯(cuò)邊、開線。

優(yōu)化PLC程序，定長工段送1次料裁斷1次簾布，解決了送料過程中的累計(jì)送料誤差問題，提高了裁斷精度，減少了接頭錯(cuò)邊、開線的現(xiàn)象，縮短了送料時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

3 結(jié)語

18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)升級(jí)改造后，裁斷鋼絲簾布厚度為1.6～7.0 mm，比改造前的1.6～5.0 mm增大2.0 mm；裁斷鋼絲直徑為4.0 mm，比改造前的3.0 mm增大1.0 mm；接頭錯(cuò)邊由原來的5～7 mm減小到1.5～2.0 mm，達(dá)到工藝要求。

18°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)升級(jí)改造解決了原設(shè)備裁斷鋼絲直徑小、裁斷簾布毛刺大、接頭錯(cuò)邊超標(biāo)及生產(chǎn)效率低的問題。