半鋼子午線輪胎兩段一次法成型機的研制

李志軍

( 江蘇中進機械有限公司，江蘇 常州 213300)

兩段和一次法對于半鋼胎而言就是鳥兒的兩個翅膀，缺一不可。在半鋼輪胎子午化的過程中，這兩大工藝一直并行，各有千秋。從2000～2010 年之間，國內以兩次法為主，一次法成型機在國內只是零星出現，從2010～2020 年之間，一次法快速發展，甚至導致工藝實施出現了一邊倒的趨勢，兩次法的關注度越來越低，設備發展后繼無力。輪胎廠無從選擇，甚至兩段擅長的AT、MT 輕卡系列都沒有對應的設備支撐，作者也在“兩段工藝、一次法成型”上進行了五年的嘗試，最后決定回歸本源，升級兩段成型機。其主要的宗旨是：用一次法的設計手法、自動化、智能化要求，以及一次法的核心理念重新設計兩段成型機，突破一次法和兩次法設備之間的鴻溝。行業里有人把這個設備稱作“ 一體機”。

1 半鋼子午線輪胎兩段一次法成型機

目前機型涵蓋1320、1524 兩個規格區間，后期還要擴展專用的輕卡系列，一體化設計，主機長度15 m，與傳統二次法長度相當，符合CE 安全認證標準，符合成型機綠色設計理念，單循環時間：目前實測185/55R16 單層胎體38 s，205/55R16 雙層胎體42 秒；一人操作，整個成型過程中無人干預，并且各物料均有接頭3D 視覺檢測保證質量；自動上圈和手動上圈可以切換，如圖1。

圖1 驗證機型TAL1320

1.1 主機

設備主機動作順序：

（1）胎體鼓工位：鋼圈預置進，左右側鋼圈同時裝載，右側正反包右移，中鼓起、膠囊同時漲起，貼合內襯層、貼合一層簾布、貼合二層簾布，指形正包、扣圈、膠囊反包，左側正反包回退并上移，胎體筒夾持環右移，傳遞胎體筒，鋼圈預置進，下一循環。

（2）胎側鼓工位：裝載一次成型胎胚（中鼓膨脹、鼓肩拉開定位），下壓輥滾壓，貼合環擴張、軸向移動至貼合位，貼合胎側，正包滾壓（同時肩部滾壓），機械手卸載一段胎體筒，下一循環。

（3）定型鼓工位：機械手裝載胎體筒，平寬收縮并充氣，傳遞環傳遞胎面復合件，傳遞環左移，充氣定型、滾壓、卸胎，下一循環。

（4）帶束鼓工位：帶束鼓下移，貼合1#帶束，帶束鼓左移，貼合2#帶束，帶束鼓上移，貼合冠帶條，帶束鼓右移，貼合胎面，帶束鼓下移并右移，卸載胎面復合件，帶束鼓左移，下一循環，如圖2 所示。

圖2 設備主機布置圖

1.2 胎體鼓及驅動箱

胎體鼓及驅動箱：①漲鼓平鼓貼合（一次漲縮）；②擴展缺氣保用（二次漲縮）；③雙伺服控制；④膠囊與中鼓一體化；⑤Y 型密封后置；首先，本機型是針對兩段成型的大徑貼合方式，在普通PCR 輪胎的貼合中，胎體鼓的中鼓及側鼓僅一次漲縮就可以實現自動貼合。預留的缺氣保用功能可以通過更換不同的中鼓實現，如圖3 所示，中鼓留有一定的凹槽，在貼合完內襯層之后，再膨脹一次會使得內襯層緊貼在鼓板之上而形成凹槽，而此處可以貼合型膠，也就是支撐膠。

圖3 胎體鼓及驅動箱

1.3 胎側貼合鼓

胎側貼合鼓：①胎側平鼓貼合；②胎側基鼓定長裁斷、自動貼合；③鼓旋轉及中鼓平寬由伺服控制；④側鼓可漲縮、分合；⑤接頭檢測。胎側自動貼合的實現是兩段一次法成型機的重要標志，也是行業內兩段成型機發展的重大成果，具有里程碑意義，其依靠的技術主要有兩個：首先兩側的平鼓支撐；其次基鼓定長以及伺服吸盤對于頭尾的抓取。另外，接頭3D視覺檢測的使用也是對胎側工位自動的強有力保障，如圖4。

圖4 胎側貼合鼓

1.4 胎側鼓及定型鼓傳動箱

胎側鼓及定型鼓傳動箱：①胎側鼓與定型鼓共用機箱；②胎體筒一次傳遞；③一段、二段合成一體。機箱共用之后，解決了兩個問題：第一傳遞胎體筒方便，空間比較小，使得利用機械手傳遞胎體筒成為可能；第二主機線縮短，尤其是兩根主軸前后交錯，使得主機線大大縮短；而胎體筒通過機械手一次傳遞，首先代替人工、提高了傳遞精度，其次因為胎體筒直接傳遞，可以明確避開各個部件的接頭位置，提高輪胎品質，傳統的成型機人工卸下一段胎胚筒，經過傳送裝置傳遞，再人工上胎胚筒，是做不到這一點的。兩個機箱的共用，也徹底打破了兩段成型機是由兩臺設備組成的固有模式和思維。中進公司也希望有更多不一樣的模式出現，而不僅僅是目前出現的這一種。如圖5。

圖5 胎側鼓及定型鼓傳動箱

1.5 帶束鼓及機箱

帶束鼓伺服漲縮：可以適應不同規格而不必更換瓦塊。

3D 視覺檢測系統：①能夠實時掃描帶束側膠料貼合效果，排除不合格輪胎接頭造成的輪胎質量事故；②因能夠實時監控，實現了自動貼合膠料的目的，降低了勞動強度，如圖6。

圖6 帶束鼓及機箱

1.6 主機各部件

主機各部件：①胎胚筒傳遞環：將胎胚筒從胎體鼓傳遞至胎側鼓；②正包壓輥：胎側貼合后，對胎側進行正包滾壓；③接頭縫合壓輥：內襯層、簾布貼合后，對接頭進行縫合，可選擇使用；④下壓輥：對一段胎胚筒進行滾壓，尤其是胎側貼合部位；⑤二段后壓輥：在胎胚定型過程中進行滾壓；⑥帶束傳遞環：傳遞胎面復合件、對胎面進行定型滾壓、卸胎，如圖7。

圖7 主機各部件

1.7 正反包及上圈

機外上圈，同心對正，推壓傳遞鋼圈：兩段一次法成型機首次實現了機外上圈，即在安全區域以外上圈，這打破了整個兩段成型行業中必須人工將鋼圈套到貼合鼓上的歷史。機外上圈，不僅提高了效率，保證了人身安全，也使得自動上圈成為可能。為兩段成型機的全自動運行，寫下了最后一筆，如圖8。

圖8 正反包及上圈

1.8 胎體供料架

胎體供料架：①多片壓輥方式；②壓板方式自動貼合內襯層；這兩種方式的應用主要因為胎體筒的自動卸載，傳統兩段在貼合時通常有一塊鼓瓦比較光滑，可以將內襯層的頭部粘住，但內襯粘牢的同時就給卸胎體筒帶來了一定的困難，人工卸胎可以掩蓋這一問題。采用多片壓輥、壓板以及鼓板的非光滑表面不僅解決了內襯層自動貼合的問題，也同時解決了自動卸載胎體筒的問題；③板式結構設計：整齊、美觀、大氣；④簾布連續貼合：通過一定的算法，兩層簾布在供料架上做好接頭預分布，貼合時一次貼完兩層簾布，大大提高了貼合效率；⑤小塊簾布去除、接頭避開：通過一定的算法，將距離較小簾布接頭去除，提高輪胎的均動指標；⑥內襯層超聲波裁斷；⑦簾布熱勾刀裁斷，如圖9。

圖9 胎體供料架

1.9 胎側供料架

胎側供料架：①平鼓自動貼合；②上鼓定長裁斷；③機械定中；④熱鉤刀裁斷；⑤伺服抓取胎側首尾。胎側平鼓貼合與胎側的首尾伺服抓取，完美的解決了兩段成型中的胎側自動貼合問題，是歷史性的突破。輔以胎側接頭的3D 視覺檢測，徹底實現了胎側工位的無人化，如圖10。

圖10 胎側供料架

1.10 帶束層供料架

帶束層供料架：①帶束層下貼合；②E+L 自動糾偏；③熱勾刀裁斷；④自動定長及二次測長；⑤全過程磁力吸附；經過近十年的驗證，結果表明，下貼合對比上貼合而言，帶束層沒有經過二次傳遞，自動接頭率大大提高，如圖11。

圖11 帶束供料架

1.11 胎面供料架

胎面供料架：①超聲波裁斷；②胎面首尾加熱；③二次測長；④上鼓糾偏自動貼合，如圖12。

圖12 胎面供料架

1.12 雙工位布局

設備均可擴展雙工位布局：包括帶束、胎面、冠帶、胎側，胎面可自動切換上料，這樣可以大幅減少物料更換時間浪費，設備稼動率較單工位可提升15% 以上。如圖13 ：

圖13 雙工位布局

1.13 冠帶條供料架

冠帶條供料架：①張力區域分開，獨立控制；②張力范圍10～50 N ；③恒張力：±2 N ；④纏繞過程中可分區域變張力；中進所采用的冠帶張力控制方法，其獨到之處在于控制力和速度分開，力控制力、速度控制速度，如圖14。

圖14 冠帶條供料架

1.14 自動上圈系統

自動上圈系統：①采用隔離塑料托盤的方式，最大程度保證了鋼圈自身形狀的保持，尤其是三角膠的傾斜角度；②采用機械手進行鋼圈、托盤、小車的抓取，包括自動上圈，降低勞動強度的同時，大大減少了人工干預的不確定性；③鋼圈位置實時檢測，保證了抓取的準確性，避免了碼垛方式高規范要求；④通過胎胚周轉小車實現與工廠物流線AGV 小車等的銜接工作，如圖15。

圖15 自動上圈系統

圖16 自動上圈位置示意圖

1.15 導開裝置

導開裝置：①雙電機控制，“ 零張力” 導開，最大限度減小物料的拉伸變形；②勻速導開；倒卷功能；③可選臺車糾偏功能，如圖17。

圖17 導開裝置

2 結語

綜上所述，江蘇中進機械有限公司通過近兩年時間，厚積薄發，以一次法的核心理念及智能化技術從根本上提升兩段成型機，打破了一次法和兩段之間的鴻溝，實現了“ 兩段工藝，一次法效率” 的目的。將兩段成型機真正做到了全自動、無人操作的國際領先水平。